DE3521655A1 - Einrichtung zum erfassen von fahrzeugverkehr mit magnetfelddetektoren - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art.

Es ist bekannt, das Vorhandensein und /oder die Be­ wegung eines Fahrzeuges mit Hilfe von Induktionsschlei­ fen festzustellen, die von einem Generator gespeist wer­ den, wobei die Fahrzeuge eine Dämpfung des Feldes der Induktionsschleifen hervorrufen, wobei diese Dämpfung gemessen und zur Erfassung der Fahrzeuge verwendet wird. Die Verlegung von Induktionsschleifen in einer Verkehrsfläche ist relativ aufwendig und weiterhin sind derartige Induktionsschleifen gegen Störimpulse empfind­ lich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrich­ tung der eingangs genannten Art zu schaffen, die einen einfachen Aufbau und eine einfache Installation aufweist und zusätzliche Erfassungskriterien ermöglicht.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Er­ findung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Magneto-resistive Sensoren sind als solche bekannt, sie wurden jedoch bisher nicht für Straßenverkehrs-Meßzwecke eingesetzt, sondern lediglich für Positions- und Winkel­ meßeinrichtungen, bei denen ein örtlich erzeugtes Magnet­ feld ausgewertet wurde.

Es wurde erfindungsgemäß festgestellt, daß derartige magneto-resistive Sensoren aufgrund ihrer geringen Ab­ messungen ein örtlich sehr begrenztes Meßfeld aufweisen, so daß es beispielsweise möglich ist, die einzelnen Ach­ sen eines Fahrzeuges selbst bei Fahrzeugen geringer Grö­ ße getrennt zu erfassen, was zusätzliche Auswertemög­ lichkeiten bietet.

Das vorgegebene Magnetfeld ist gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung das Erdmagnetfeld selbst, wobei die Aus­ werteschaltungen Kompensationseinrichtungen zur Kompen­ sation dieses Erdmagnetfeldes im Ruhezustand aufweisen. Eine Störung des Erdmagnetfeldes durch ein Fahrzeug wird dann zuverlässig erkannt.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist das vorgegebene Magnetfeld ein örtlich erzeugtes Magnetfeld, das entweder von einem Fahrzeug erzeugt wird oder von ei­ nem getrennten Magnetfeldgenerator, falls aufgrund irgend­ welcher Abschirmungen, beispielsweise in einem Tunnel, das Erdmagnetfeld nicht meßbar ist.

Selbstverständlich sind auch Kombinationen dieser vorge­ gebenen Magnetfelder denkbar, beispielsweise in der Form, daß die magneto-resistiven Sensoren im Ruhezustand durch das Erdmagnetfeld beaufschlagt werden und vorgegebene Fahr­ zeuge, beispielsweise öffentliche Verkehrsmittel oder Son­ derfahrzeuge, mit Magnetfeldgeneratoren versehen sind.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind zur Erfassung der Bewegungsgeschwindigkeit und/oder Richtung eines Fahrzeuges zwei magneto-resistive Sen­ soren in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet, wobei weiterhin vorteilhafterweise die Meßachsen der beiden Sensoren in Bewegungsrichtung eines Fahrzeuges unter entgegengesetzten Winkeln über der Oberfläche geneigt sind, auf der sich das Fahrzeug bewegt. Auf diese Weise ergibt sich eine hohe Meßempfindlichkeit.

Die Sensoren liefern beim Passieren eines Fahrzeuges ein für dieses Fahrzeug charakteristisches Impulsdia­ gramm, das beispielsweise aus zwei Hauptimpulsen für die Fahrzeugachsen und dazwischenliegenden niedrigeren Impulsen besteht. Die Amplitude der Hauptimpulse kann als Maß für die Größe des Fahrzeuges ausgewertet werden, während die Flankensteilheit der Impulse ein Maß für die Bewegungsgeschwindigkeit der Fahrzeuge liefert. Weiter­ hin läßt das charakteristische Impulsdiagramm die Anzahl der Achsen des Fahrzeuges erkennen.

Die Auswerteschaltungen weisen vorzugsweise einen Ana­ logteil zur Verstärkung der Ausgangssignale der Sensoren sowie einen Digitalteil zur Umwandlung der Ausgangssig­ nale des Analogteils in Digitalsignale auf, die in ein­ facher Weise auswertbar sind und zur Steuerung weiterer Verkehrslenkungseinrichtungen verwendet werden können.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von in der Zeich­ nung dargestellten Ausführungsbeispielen noch näher er­ läutert.

In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine Ausführungsform der Einrichtung, die eine typische Anordnung der Sen­ soren zeigt,

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer bevorzugten Ausgestaltung der Anord­ nung der Sensoren sowie ihrer Meßach­ sen,

Fig. 3 eine Ausführungsform der Einrichtung, bei der einige Fahrzeuge mit Magnet­ feldgeneratoren versehen sind,

Fig. 4 eine Ausführungsform der Einrichtung zur Anordnung in einem Tunnel oder ei­ ner anderen Position, in der das Erd­ magnetfeld geschwächt ist,

Fig. 5 eine schematische vereinfachte Dar­ stellung eines charakteristischen Im­ pulsdiagramms eines Fahrzeuges.

In Fig. 1 ist eine Ausführungsform der Einrichtung dar­ gestellt, bei der Sensoren 2 in einer Straßenoberfläche 1 angeordnet sind, auf der sich Fahrzeuge 3 bewegen. Das Ausgangssignal der Sensoren 2 wird über eine Leitung 4 dem Analogteil 5 einer Auswerteschaltung zugeführt, wo­ bei dieser Analogteil ein Ausgangssignal liefert, das dem Eingang eines Digitalteils 10 zugeführt wird, der das Ana­ log-Ausgangssignal in Digitalsignale umwandelt. Die Aus­ werteschaltung 5, 10 wird aus einer Stromversorgung 6 gespeist.

Die Sensoren 2 sind mit dem Erdmagnetfeld 7 beauf­ schlagt und sie messen eine Änderung dieses Erdmag­ netfeldes durch ein Fahrzeug 3.

Die Auswerteschaltungen 5, 10 weisen vorzugsweise Kom­ pensationseinrichtungen auf, die das Erdmagnetfeld 7 oder ein anderes vorgegebenes Magnetfeld 7′, das anhand der Fig. 4 noch näher erläutert wird, im Ruhezustand, d.h. ohne Vorhandensein eines Fahrzeuges, kompensiert.

Wie dies in Fig. 2 dargestellt ist, sind die Sensoren 2 vorzugsweise durch zwei getrennte magneto-resistive Sen­ soren 2 a, 2 b gebildet, die in einem gemeinsamen Gehäuse 8 auf der Straßenoberfläche 1 angeordnet sind. Die Maßach­ sen 9 der beiden magneto-resistiven Sensoren 2 a, 2 b sind unter einem Winkel gegenüber der Ebene der Oberfläche 1, vorzugsweise unter einem Winkel von etwa 45°, geneigt, so daß die Fahrzeuge 3 eine möglichst große Signalampli­ tude im Ausgangssignal der Sensoren hervorrufen. Durch die Verwendung von zwei Sensoren ist die Erfassung der Bewegungsrichtung der Fahrzeuge 3 möglich.

Wie dies in Fig. 3 gezeigt ist, können bestimmte Fahr­ zeuge, beispielsweise öffentliche Verkehrsmittel oder Sonderfahrezeuge, mit Magnetfeldgeneratoren 11 versehen sein, die ein hoch- oder niederfrequentes oder ein sta­ tisches Magnetfeld erzeugen, das von den Sensoren erfaßt und von den Auswerteschaltungen ausgewertet werden kann, um Sonderfunktionen auszulösen.

Wenn das Erdmagnetfeld aufgrund von örtlichen Gegeben­ heiten sehr stark geschwächt oder vollständig abge­ schirmt ist, wie beispielsweise in Tunnels oder ver­ tieft gelegenen Straßen, so kann ein Magnetfeldgenera­ tor 7′ vorgesehen sein, der ein vorgegebenes Magnetfeld erzeugt, das von den Sensoren 2 ausgewertet wird.

Bei allen Ausführungsformen erzeugen die Sensoren beim Passieren eines Fahrzeuges ein charakteristisches Impuls­ diagramm, das schematisch in Fig. 5 dargestellt ist.

Dieses Impulsdiagramm weist gemäß Fig. 5 zwei Hauptim­ pulse auf, die beispielsweise durch die Vorder- bzw. Hin­ terachse eines über den Sensor hinwegfahrenden Fahrzeuges hervorgerufen werden. Die maximale Impulsamplitude A ist hierbei ein Maß für die Größe des Fahrzeuges, während die Flankensteilheit S der Impulse und/oder der Abstand der beiden Impulse als Maß für die Geschwindigkeit des Fahr­ zeuges ausgewertet werden kann.

Da jeder Fahrzeugtyp charakteristische Impulsdiagramme liefert, kann eine Anzahl derartiger Impulsdiagramme ge­ speichert und zur Ermittlung des Fahrzeugtyps herange­ zogen werden.

Die Auswerteschaltungen 5, 10 weisen entsprechende Schal­ tungseinrichtungen zur Auswertung der maximalen Amplitude, der Flankensteilheit, der Impulsabstände, sowie gegebenen­ falls der Impulsdauer auf, die ebenfalls als Maß für die Geschwindigkeit des Fahrzeuges herangezogen werden kann.

Die hohe Auflösung der Impulsdiagramme kann durch die geringen Abmessungen der magneto-resistiven Sensoren erreicht werden, da diese im Vergleich zur Größe des Fahrzeuges sehr klein sind. Weiterhin ist die Anordnung der magneto-resistiven Sensoren in einem Gehäuse in oder auf der Straßenoberfläche sehr leicht durchführbar, so daß die Installationskosten verringert werden.

Claims (12)

1. Einrichtung zur Erfassung von Fahrzeugverkehr mit Magnetfelddetektoren, die eine durch ein Fahrzeug hervorgerufene Änderung eines Magnet­ feldes messen, und mit Auswerteschaltungen zur Auswertung der Ausgangssignale der Magnetfeld­ detektoren zur Ermittlung des Vorhandenseins und/oder der Bewegung eines Fahrzeugs, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnet­ felddetektoren durch magneto-resistive Sensoren (2) gebildet sind, die Störungen eines vorgege­ benen Magnetfeldes (7,7′) durch ein Fahrzeug (3) messen.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das vorgegebene Magnetfeld das Erdmagnetfeld (7) ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das vorgegebene Magnetfeld ein örtlich erzeugtes Magnetfeld (7′) ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die magneto-resistiven Sensoren (2) in einer vorgegebenen Ausrichtung zum vorgegebenen Magnetfeld (7, 7′) angeordnet sind.

5. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Er­ fassung der Bewegungsgeschwindigkeit und/oder Rich­ tung eines Fahrzeuges (3) zwei magneto-resistive Sen­ soren (2 a, 2 b) in einem gemeinsamen Gehäuse (8) ange­ ordnet sind.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Meßachsen (9) der beiden Sensoren (2 a, 2 b) in Bewegungsrichtung eines Fahr­ zeuges unter entgegengesetzten Winkeln gegenüber der Oberfläche (1) geneigt sind, auf der sich das Fahr­ zeug (3) bewegt.

7. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Aus­ werteschaltung (5, 10) einen Analogteil (5) zur Ver­ stärkung und Auswertung der Ausgangssignale der Sen­ soren (2) und einen Digitalteil (10) zur Umwandlung der Ausgangssignale des Analogteils (5) in ein Di­ gitalsignal aufweist.

8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Auswerteschaltung (5, 10) eine Kompensationsschaltung zur Kompensation des vor­ gegebenen Magnetfeldes (7, 7′) im Ruhezustand aufweist.

9. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Aus­ werteschaltung (5, 10) einen Amplitudendiskriminator zur Feststellung des maximalen Ausgangssignals der Sensoren (2) und damit der Größe des Fahrzeuges auf­ weist.

10. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Aus­ werteschaltung (5, 10) eine Meßschaltung zur Messung der Flankensteilheit der Ausgangssignale der Senso­ ren (2) zur Bestimmung der Geschwindigkeit des Fahr­ zeuges aufweist.

11. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die von einem Fahrzeug (3) passierten Sensoren (2) ein Impuls­ diagramm liefern, das für die jeweiligen Achsen des Fahrzeugs (3) eine Impulsspitze aufweist und das für ein Fahrzeug charakteristisch ist, und daß die Aus­ werteschaltungen (5, 10) Vergleichereinrichtungen zum Vergleich des Impulsdiagramms mit gespeicherten Im­ pulsdiagrammen aufweisen.

12. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bestimmte Fahrzeuge mit fahrzeugseitigen Magnetfeldgeneratoren (11) versehen sind.