DE3632316A1 - Fahrzeugdetektor - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Fahrzeugdetektor, mit zumindest einem in der Fahrbahn eingebrachten In­ duktivschleifen-Sensor und einer Auswerteeinrichtung, für den Straßenverkehr zur Ermittlung von fahrspurbe­ zogenen Verkehrsgrößen.

Zur Ermittlung von Verkehrsgrößen für den Straßenver­ kehr, zum Beispiel Belegung, Fahrtrichtung, Geschwin­ digkeit, Fahrzeugart, werden neben Radar oder Infra­ rotdetektoren vorwiegend Induktivschleifen-Detektoren verwendet. Diese bestehen aus einem oder mehreren Fahr­ zeugsensoren, der oder die in einer Fahrspur eingebracht sind, und aus einer Auswerteschaltung. Zur Ermittlung der oben genannten Verkehrsgrößen werden im allgemeinen zwei Induktivschleifen-Sensoren je Fahrspur im Abstand von einigen Metern angeordnet. Ein Fahrzeug-Sensor ist dabei von einer rechteckigen Induktivschleife, zum Beispiel einer Drahtschleife aus einer oder mehreren Windungen mit den Maßen 2 Meter mal 3 Meter, gebildet, die in der Fahrbahn eingebracht ist. Beim Überfahren der mit Wechselstrom, zum Beispiel 50 KHz, gespeisten Induktivschleife entstehen in den Metallteilen des Kraftfahrzeugs Wirbelströme, die die Induktivität der Schleife verringern und den Verlustwiderstand erhöhen, was mit Hilfe einer Auswerteschaltung zur Fahrzeugdetek­ tion dient. Aus diesen Verstimmungen werden die benötig­ ten Verkehrsgrößen abgeleitet. Um die Fahrzeugge­ schwindigkeit und die Fahrtrichtung zuverlässig ermitteln zu können, sind zwei in einem bestimmten Abstand angeordnete Sensoren und Auswerteschaltungen je Fahrspur erforderlich. Dies bedeutet jedoch einen Mehraufwand für die Installation solcher Schleifen­ sensoren.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Induktivschleifen-Sensor derart auszubilden, daß kein hoher Installationsaufwand erforderlich ist, und daß störende Einflüsse vermieden werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem oben ge­ nannten Fahrzeugdetektor dadurch gelöst, daß der Induk­ tivschleifen-Sensor von einer rechteckigen Koppelschleife gebildet ist, die aus einer Sendeschleife und einer darin symmetrisch ausgekreuzten 8-förmigen Empfangs­ schleife besteht, wobei die Sendeschleife und die Empfangsschleife deckungsgleich sind, daß die Sende­ schleife mit Wechselstrom gespeist wird, der in den beiden Hälften der Empfangsschleife Spannungen induziert, deren Differenz abgegriffen und als Empfangsspannung der Auswerteeinrichtung zugeführt wird, und daß aus dem Verlauf der Empfangsspannung und deren Phasenbezeichnung zum Sendesignal Fahrtrichtung, Fahrgeschwindigkeit, Belegung und Fahrzeugart in der Auswerteinrichtung ermittelt werden.

Die erfindungsgemäße Koppelschleife ist von einer rechteckigen Sendeschleife und einer symmetrisch gekreuzten 8-förmigen Empfangsschleife gebildet, die zusammen in der Fahrbahn deckungsgleich eingebracht sind. Die Sendeschleife wird von einem Wechselstrom, zum Beispiel mit der Frequenz von 50 KHz, durchflossen und induziert in jeder Hälfte der 8-förmigen Empfangsschleife eine Wechselspannung gleicher Größe, jedoch umgekehrter Polarität. Durch die Gegeneinanderschaltung der beiden Schleifenhälften liegt am Ausgang der Empfangsschleife die Differenz der Spannungen beider Schleifenhälften an, die im ungestörten Zustand, das heißt bei Nichtbeein­ flussung durch ein darüber fahrendes Kraftfahrzeug, keine Ausgangsspannung abgibt, das heißt die Differenzspannung ist null.

Ein über die Koppelschleife fahrendes Kraftfahrzeug ver­ ändert durch die Wirbelstrombildung in den Metallteilen den Kopplungsgrad zwischen Sende- und Empfangsschleife und somit die Differenzspannung der Empfangsschleife. Aus dem Verlauf der Empfangsspannung und deren Phasenbe­ ziehung zum Sendesignal werden die benötigten Verkehrs­ größen ermittelt.

Die erfindungsgemäße Koppelschleife hat den Vorteil, daß ein größerer Störabstand erreicht ist, daß Erdkapazitäten nur geringen Einfluß haben, und daß darüber hinaus eine mögliche galvanische Ableitung der Spannung einer verletzten Drahtschleife zur Erde kaum Einfluß auf die Auswertung hat.

Die Sendeschleife wird zweckmäßigerweise mit Stromein­ prägung und niedrigem Generatorwiderstand betrieben. Die Empfängerschleife ist über einen Reihenkondensator am niederohmigen Eingang der Empfangselektronik angeschlos­ sen. Das hat den Vorteil, daß mit der hierdurch erzielten Serienresonanz eine gute Unterdrückung eingekoppelter Störspannungen erreicht wird.

Die erfindungsgemäße Koppelschleife weist in einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung sowohl für die Sende- als auch für die Empfangsschleife jeweils nur eine Drahtwindung auf. Dabei besitzt die Sendeschleife annähernd das Maß von 2 mal 2 Metern und die symmetrisch gekreuzte 8-förmige Empfangsschleife 2 mal die Maße von annähernd 2 Metern mal 1 Meter.

Die Erfindung wird anhand einer Zeichnung im folgenden kurz erläutert. Die einzige Figur zeigt eine erfindungs­ gemäße Koppelschleife, die von der Sendeschleife SS und von der Empfangsschleife ES gebildet ist. Die Sendeschleife hat beispielsweise ein Maß von 2 Metern mal 2 Meter die Empfangsschleife ist 8-förmig und symmetrisch gekreuzt und hat somit 2 mal ein Maß von 2 mal 1 Meter. Die Sendeschleife SS ist mit der Auswerteeinrichtung AWE verbunden, in der sie an einem Generator GEN angeschlossen ist. Dieser beaufschlagt die Sendeschleife SS mit einem Wechselstrom, der sinusförmig ist, von beispiels­ weise 100 Milliamper und mit einer Frequenz von beispielsweise 50 KHz. Die in der Empfangsschleife ES induzierte Spannung wird über einen Kondensator C der Empfangselektronik, die Teile der Auswerteeinrichtung AWE ist, zugeführt.

Bewegt sich ein Fahrzeug in den Einflußbereich der Koppelschleife, so wird zunächst nur eine Hälfte der Empfangsschleife beeinflußt. Durch die Differenzbildung der Spannungen beider Schleifenhälften entsteht eine Ausgangsspannung, deren Phase, bezogen auf den Strom bzw. die Spannung der Sendeschleife, eindeutig die befahrene Hälfte der Empfangsschleife und damit die Fahrtrichtung wiedergibt. Ein über die Schleife fahrendes Fahrzeug bewirkt, daß die Spannung der Empfangsschleife ansteigt bis das Fahrzeug die eine Hälfte der Empfangsschleife voll überdeckt und dann abfällt bis bei völliger Überdeckung beider Schleifenhälften die Spannung null wird. Verläßt das Fahrzeugheck die zuerst befahrene Schleifenhälfte wieder, so steigt die Spannung der Empfangsschleife mit umgekehrter Phasenlage bezogen auf den Sendestrom an bis nur noch die zweite Schleifenhälfte überdeckt ist und fällt bis auf null, wenn auch diese Hälfte der Empfangsschleife vom Fahrzeug verlassen wird. Aus diesem Phasenwechsel ist mit Hilfe der Auswerteein­ richtung die Fahrtrichtung ermittelbar.

Da die verschiedenen Fahrzeugarten sich stark im Aufbau des Fahrzeugbodens (Motorblock, Achse usw.) unterschei­ den, weist die Ausgangsspannung der Empfangsschleife eine bestimmte Welligkeit auf. Die symmetrische Anordnung der beiden Hälften der Empfangsschleife hat zur Folge, daß beim Überfahren der zweiten Hälfte die Welligkeit entsprechend ausgebildet ist wie die Welligkeit, die beim Überfahren der ersten Schleifenhälfte entsteht. Durch entsprechende Bewertungsmethoden der welligen Ausgangs­ spannung können neben der Fahrzeuggeschwindigkeit auch die Art des Fahrzeugs ermittelt werden.

Claims (4)

1. Fahrzeugdetektor, mit zumindest einem in der Fahrbahn eingebrachten Induktivschleifen-Sensor und einer Aus­ werteeinrichtung, für den Straßenverkehr zur Ermittlung von fahrspurbezogenen Verkehrsgrößen, dadurch gekennzeichnet, daß der Induktivschleifen-Sensor von einer rechteckigen Koppelschleife gebildet ist, die aus einer Sendeschleife (SS) und einer darin symmetrisch ausgekreuzten 8-förmigen Empfangsschleife (ES) besteht, wobei die Sendeschleife (SS) und die Empfangsschleife (ES) deckungsgleich sind, daß die Sendeschleife (SS) mit Wechselstrom gespeist wird, der in den beiden Hälften der Empfangsschleife (SE) Spannungen induziert, deren Differenz abgegriffen und als Empfangsspannung der Auswerteeinrichtung (AWE) zugeführt wird, und daß aus dem Verlauf der Empfangsspannung und deren Phasenbe­ ziehung zum Sendesignal Fahrtrichtung, Fahrgeschwindig­ keit, Belegung und Fahrzeugart in der Auswerteeinrichtung (AWE) ermittelt werden.

2. Fahrzeugdetektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sendeschleife (SS) mit einem niederohmigen Generator (GEN) in Stromeinprägung und die Empfangsschlei­ fe (ES) über einen in Reihe geschalteten Kondensator (C) einer in Serienresonanz niederohmigen Empfangs­ elektronik (EE) der Auswerteeinrichtung (AWE) betrieben werden.

3. Fahrzeugdetektor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sende- und Empfangsschleife (SS, ES) jeweils eine Drahtwindung aufweisen.

4. Fahrzeugdetektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Sendeschleife (SS) annähernd die Maße von 2 Meter mal 2 Meter und die gekreuzte Empfangs­ schleife (ES) zweimal die Maße von 2 Meter mal 1 Meter aufweist.