DE3720653A1 - Verfahren und vorrichtung zur geschwindigkeitsmessung von fahrzeugen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Geschwindigkeits­ messung von Fahrzeugen nach dem Oberbegriff des Anspru­ ches 1 und bezieht sich ferner auf eine Meßvorrichtung zum Durchführen dieses Verfahrens.

Eine Meßvorrichtung zur Geschwindigkeitsmessung von Fahr­ zeugen auf einer Meßstrecke von bekannter Länge mit einer von einem Startimpulsgeber am Anfang der Meßstrecke in Tätigkeit gesetzten und von einem Stopimpulsgeber am Ende der Meßstrecke angehaltenen Zeitmeßeinrichtung ist aus der DE-PS 16 73 386 bekannt. Allerdings ist diese bekannte Meßvorrichtung nicht ausreichend sicher gegen Fehlmessun­ gen. Die Signalkabel sind auf der Fahrbahnoberfläche ver­ legt und somit einem starken Verschleiß durch die überfah­ renden Fahrzeuge ausgesetzt, und die Kabel müssen außerdem unter ständiger Zugspannung gehalten werden, um einen stets gleichen Abstand zwischen den Kabeln in Fahrtrich­ tung zu gewährleisten. Die Start- und Stopimpulsgeber sprechen auf den Räderdruck der Fahrzeuge an, und die dadurch erhaltenen Spannungsimpulse werden mit Impulsver­ stärkern und elektronischem Hauptgatter weiterverarbeitet.

Entsprechendes gilt für eine aus der DE-OS 30 25 774 be­ kannte Verkehrsdaten-Meßvorrichtung, bei der die elektro­ nische Verarbeitungseinrichtung für die von den Detektor­ kabeln empfangenen Spannungsimpulse eine Impedanzumwand­ lungs- und Verstärkungseinheit besitzt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Meßfehler und Meßungenauigkeiten der bekannten Meßvorrichtungen zu vermeiden und ein Verfahren zur Geschwindigkeitsmessung von Fahrzeugen nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 zu schaffen, das praktisch fehlerfrei arbeitet und einen ge­ nauen Vergleich der empfangenen Meßdaten zur Identifizie­ rung der die Meßvorrichtung passierenden Fahrzeuge anhand der festgehaltenen Druckimpulse, die von den einzelnen Achsen der Fahrzeuge stammen, ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß im wesentlichen durch den Kennzeichnungsteil des Anspruches 1 gelöst, während in den Ansprüchen 2 bis 7 besonders vorteilhafte Weiterbil­ dungen des erfindungsgemäßen Meßverfahrens gekennzeichnet sind und sich die Ansprüche 8 bis 11 auf eine besonders vorteilhafte Meßvorrichtung zum Durchführen des erfindungs­ gemäßen Verfahrens zur Geschwindigkeitsmessung von Fahr­ zeugen beziehen.

Das erfindungsgemäße Verfahren schafft die Voraussetzungen für eine besonders einfache und betriebssichere Ausgestal­ tung der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren arbeitenden Meßvorrichtungen, was sich einerseits auf die Meßgenauig­ keit und zum anderen auf die vielfältigen Möglichkeiten zur Auswertung der erhaltenen Meßsignale besonders vor­ teilhaft auswirkt.

Dazu bedient man sich einer Meßstrecke auf der Fahrbahn mit einer Länge von vorzugsweise 6 m. Eine solche Strec­ kenlänge ist groß genug, um Einflüsse elastischer Verfor­ mungen der Fahrbahnoberfläche in der Umgebung eines Kabels auf das andere auszuschließen. Die gewählte Streckenlänge gewährleistet darüber hinaus eine hohe Genauigkeit der Ge­ schwindigkeitsbestimmung, und sie ist klein genug, um die Anforderungen an den Fahrbahnverlauf und den Aufwand bei der praktischen Installation der Meßvorrichtung in wirt­ schaftlich vertretbaren Grenzen zu halten.

Zur Überbestimmung erfolgt die Zeitmessung zweimal, je­ weils zwischen den beiden Überfahrten der ersten und der zweiten Fahrzeugachse. Zwischen den beiden deformations­ empfindlichen Kabeln wird eine Induktionsschleife in der Fahrspur verlegt, die zur Registrierung der Anwesenheit eines Fahrzeuges in der Meßstrecke dient. Die Induktions­ schleife befindet sich nahe dem ersten Kabel. Dadurch wird zum einen die Sicherheit erhöht, um nicht Fehlsignale aus­ zuwerten, die nicht auf eine tatsächliche Fahrzeugüber­ fahrt zurückzuführen sind, und zum anderen eine Möglich­ keit gewonnen, das Fahrzeugende zu erkennen, so daß bei Fahrzeugen mit mehr als zwei Achsen keine mehrfache Ge­ schwindigkeitsbestimmung erfolgt.

Um den Einfluß von Störimpulsen zu eliminieren, werden durch das Programm der Meßvorrichtung logische Zusammen­ hänge untersucht. So muß innerhalb eines gewissen Zeitrau­ mes nach Überfahren des ersten Kabels durch die Induk­ tionsschleife eine Belegung registriert werden, die noch eine bestimmte Mindestzeit nach Überfahrt der zweiten Fahrzeugachse ununterbrochen bestehen bleibt. Ist auch nur eine dieser Bedingungen nicht erfüllt, so wird die Messung ignoriert.

Die Zeitmessung erfolgt jeweils für die Überfahrten der ersten und der zweiten Fahrzeugachse getrennt. Dies be­ deutet, daß zwei bis auf die Zeitdifferenz unabhängige Messungen erfolgen. Die beiden Meßzeiten müßten unter der Voraussetzung völlig fehlerfreier Messung und gleichförmi­ ger Geschwindigkeit des Fahrzeuges über die gesamte Meß­ strecke gleich groß sein.

Da jedoch konstante und zufällige Meßfehler auftreten kön­ nen und auch eine Beschleunigung oder Verzögerung des Fahrzeuges auf der Meßstrecke nicht ausgeschlossen werden darf, wird die Messung als gültig angesehen, sofern die Differenz der beiden Messungen nicht mehr als 1/64 oder 1,56% der ersten Messung beträgt. Der 64. Teil als Tole­ ranzwert wurde gewählt, da dies durch den Mikroprozessor ohne arithmetischen Aufwand schnell verglichen werden kann. Die Geschwindigkeit wird dann aus dem arithmetischen Mittelwert der beiden Meßzeiten errechnet, sofern ihre Differenz den zulässigen Toleranzwert für Geschwindig­ keitsmessungen nicht überschreitet. Alle genannten Maßnah­ men, die Bestandteil des erfindungsgemäßen Meßverfahrens sind, bewirken somit, daß Fehlmessungen praktisch ausge­ schlossen werden.

Die Meßvorrichtung ist dafür ausgelegt, zwei verschiedene Grenzwertüberschreitungen der Geschwindigkeit zu regi­ strieren. Dabei kann zwischen einem Grenzwert für Perso­ nenkraftwagen und einem zweiten für Lastkraftwagen unter­ schieden werden.

Hierzu ist es erforderlich, während oder nach einer Fahr­ zeugüberfahrt den jeweiligen Typ zu erkennen. Man bedient sich dazu dreier Kriterien, die in folgender Reihenfolge zur Typerkennung herangezogen werden.

Das erste Kriterium ist der Achsabstand, der aufgrund des Meßprinzips aus der Geschwindigkeit und der Zeit zwischen beiden Achsüberfahrten errechnet werden kann. Beträgt der Achsabstand mehr als 6 m, gilt das Fahrzeug als Lastkraft­ wagen.

Bei geringerem Achsabstand, wie er zum Beispiel bei Zugma­ schinen von Sattelschleppern vorliegen kann, dient als zweites Kriterium der Belegungszustand der Induktions­ schleife nach der Überfahrt der zweiten Achse auf dem zweiten Kabel. Wird bis zu diesem Zeitpunkt eine ununter­ brochene Belegung registriert, so hat das Fahrzeug eine Länge von mindestens 4 m hinter der zweiten Achse, muß somit mehr als zweiachsig sein und gilt deshalb als Last­ kraftwagen.

Wenn auch diese Bedingung nicht erfüllt ist, so kann noch nicht auf einen Personenkraftwagen geschlossen werden, da es sich auch um einen Kleinlastwagen oder um eine einzelne Zugmaschine handeln kann. Um hier zu unterscheiden, wird das dritte Kriterium herangezogen.

Dabei handelt es sich um die Intensitätserkennung des Sig­ nals der Induktionsschleife, die auf einer Grenzwertüber­ schreitung aus praktischer Erfahrung beruht. So weisen Personenkraftwagen eine höhere Signalamplitude auf als Lastkraftwagen, da sie eine geringere Bodenfreiheit haben, und die während der Überfahrt zeitlich integrierte ferro­ magnetische Masse der Induktionsschleife näher gelegen ist. Bei Überschreitung der eingestellten Intensitäts­ schwelle gilt das Fahrzeug als Personenkraftwagen, sonst als Lastkraftwagen.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung von Einzelheiten des erfin­ dungsgemäßen Verfahrens und der zur Durchführung des Ver­ fahrens verwendeten Meßvorrichtung hervor, die in der Zeichnung schematisch dargestellt sind. Es zeigen

Fig. 1 die Verlegung der für die Durchführung des er­ findungsgemäßen Verfahrens vorgesehenen druck­ empfindlichen Detektorkabel und einer Induk­ tionsschleife unter der Fahrbahnoberfläche,

Fig. 2 eine Gegenüberstellung von unterschiedlichen Spannungsimpulsen, die an den Detektorkabeln der Meßvorrichtungen auftreten können,

Fig. 3 eine besonders vorteilhafte Form der erfindungs­ gemäßen Auswertung der an den Detektorkabeln der Meßvorrichtungen erhaltenen Spannungsimpulse durch Differenzierung mittels einer elektroni­ schen Schaltung, die einen Nulldurchgang des Meßsignals im Moment der Messung darstellt,

Fig. 4 ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Meß­ vorrichtung zur Geschwindigkeitsmessung und

Fig. 5 eine Prinzipschaltung der Signalaufbereitung bei einer derartigen erfindungsgemäßen Meßvor­ richtung zur Geschwindigkeitsmessung.

Die Geschwindigkeit ist eine abgeleitete physikalische Größe und kann daher nicht unmittelbar gemessen werden. Es gibt deshalb nur die Verfahren der Wegmessung bei konstan­ ter Zeit bzw. der Zeitmessung bei konstantem Weg.

Aus Zweckmäßigkeitsgründen wird hier das Verfahren der Zeitmessung bei konstantem Weg angewendet.

Dazu bedient man sich einer Meßstrecke 1 auf der Fahrbahn mit einer Gesamtlänge, die größer ist als der übliche Achsabstand von Personenkraftwagen und etwa 3 bis 6 m beträgt.

Hierbei werden zwei druck- bzw. deformationsempfindliche Detektorkabel 2, 3 auf der gesamten Fahrspurbreite 5 senk­ recht zur Fahrtrichtung 6 in die Fahrbahnoberfläche unter Einhaltung eines bestimmten Abstandes parallel zueinander eingebracht.

Die Detektorkabel 2, 3 werden aufgrund ihrer physikali­ schen Eigenschaften zur indirekten Registrierung der Über­ fahrtzeitpunkte eines Kraftfahrzeuges herangezogen, indem sie als Sensoren für den Deformationsgrad der elastischen Fahrbahnoberfläche aufgrund der Gewichtskrafteinwirkung des Fahrzeugs dienen.

Für die Zeitpunktregistrierung der Überfahrten und die Zeitmessung zwischen ihnen gelangt ein Rechner auf Mikro­ prozessorbasis zum Einsatz.

Die genannten Streckenlängen wurden gewählt, um zur Ver­ meidung von Fehlmessungen die Geschwindigkeit der Vorder­ achse und der Hinterachse eines überfahrenden Fahrzeuges auf der Gesamtstrecke 1 von vorzugsweise 6 m jeweils unab­ hängig voneinander zu bestimmen und nach Vergleich mitein­ ander und mit einem bestimmten Differenz-Grenzwert einer Aufzeichnungseinrichtung zuzuführen, wobei die Strecken­ längen groß genug sind, um die gewünschte Genauigkeit zu erzielen, und klein genug, um die Anforderungen an den Fahrbahnverlauf und den Aufwand bei der praktischen In­ stallation der Meßvorrichtung in wirtschaftlich vertretba­ ren Grenzen zu halten.

Die Gesamtstrecke 1 von 6 m ermöglicht es, den Rechenauf­ wand beim Vergleich der beiden Geschwindigkeitsresultate und somit den Zeitbedarf auf ein Minimum zu reduzieren, da alle Werte, deren Größen sich genau um Zweierpotenzen un­ terscheiden, von einem Mikroprozessor leicht verglichen werden können.

Zwischen den beiden Detektorkabeln 2 und 3 ist zusätzlich eine Induktionsschleife 8 in der Fahrspur verlegt (Fig. 1), die auch vor dem ersten Detektorkabel 2 angeordnet sein kann und zur Registrierung der Überfahrtdauer eines Fahrzeuges dient. Dadurch wird zum einen die Sicherheit erhöht, um nicht Fehlsignale auszuwerten, die nicht auf eine tatsächliche Fahrzeugüberfahrt zurückzuführen sind, und zum anderen eine Möglichkeit gewonnen, unabhängig von der Anzahl und Folge der Fahrzeugachsen eine Längenbestim­ mung und somit Klassifizierung der überfahrenden Fahrzeuge durchzuführen.

Als Geber zur Registrierung einer Fahrzeugüberfahrt wer­ den, wie bereits oben erwähnt, deformationsempfindliche Detektorkabel 2, 3 verwendet. Wegen des zugrundeliegenden Piezoeffektes erzeugt der ideale Geber während der Über­ fahrt einen positiven Spannungsimpuls (Spannungsimpulskur­ ven 9 a, 9 b in Fig. 2). Dabei hat das Spannungsmaximum eine Verweilzeit, die von der effektiven Breite des Gebers abhängig ist.

Die absolute Größe des Spannungsmaximums sowie die Gesamt­ dauer des Impulses und die Gestalt der Anstiegs- und Ab­ stiegsflanken hängen von verschiedenen Faktoren ab. Die Faktoren mit dem wichtigsten Einfluß sind hierbei die deformierende Gewichtskraft, der Elastizitätsmodul der Fahrbahnoberfläche und die Einbautiefe des Detektorkabels in der Fahrbahn.

In Fig. 2 ist die Situation beim Überfahren von zwei un­ terschiedlich empfindlichen Detektorkabeln 2, 3 bei der Meßvorrichtung von Fig. 1 dargestellt. Das linke Detektor­ kabel 2 ist einbaubedingt empfindlicher als das rechte De­ tektorkabel 3, so daß beim Überfahren der Kabel 2, 3 un­ terschiedlich große Spannungsimpulse 9 a, 9 b entstehen. Beim größeren Spannungsimpuls 9 a am linken Detektorkabel 2 ist auch die Impulsbreite 10 a entsprechend größer als die Impulsbreite 10 b am rechten Detektorkabel 3. Nimmt man die Impulsbreite 10 a im Bereich der Schwellspannung 11 zur Auslösung des Start- bzw. Stopimpulses als Start- und Stopsignal für die Zeitmessung, so ergeben sich, wie in Fig. 2 zu erkennen ist, bei unterschiedlichen Impulsgrößen unterschiedliche Meßzeiten 12, die die tatsächlich gefah­ rene Geschwindigkeit des Fahrzeuges verfälschen.

Da somit an den Einbauorten der Detektorkabel 2, 3 die Auswirkung keiner der oben genannten drei Größen, nämlich die deformierende Gewichtskraft, der Elastizitätsmodul der Fahrbahnoberfläche und die Einbautiefe der Geber- oder De­ tektorkabel 2, 3 als gleich oder auch nur hinreichend ähn­ lich vorausgesetzt werden darf, scheidet eine Zeitpunkt­ nahme bei Überschreitung der Schwellspannung 11 entspre­ chend Fig. 2 aus.

Aus diesem Grunde wird der Spannungsimpuls nach dem erfin­ dungsgemäßen Verfahren gemäß Fig. 3 durch eine elektroni­ sche Schaltung zunächst differenziert, verstärkt und dann einem schnellen Analog/Digitalwandler zugeführt, der die Auswertung der erhaltenen Signale durch Rechner ermög­ licht, wobei die von den Detektorkabeln kommenden Analog­ signale zur Vermeidung hochfrequenter Störeinflüsse gefil­ tert sind. Hiernach steht der Impuls in digitaler Form der Weiterverarbeitung und Auswertung durch ein Mikroprozes­ sorprogramm zur Verfügung.

Im Rechner erfolgt eine digitale Impulserkennung durch nu­ merische Integration des Signalanstiegs der empfangenen Spannungsimpulse, wobei eine digitale Unterdrückung von hochfrequenten Störimpulsen vorgesehen ist.

Wie in Fig. 3 dargestellt ist, wird der genaue Überfahrt­ zeitpunkt für jedes Detektorkabel dadurch ermittelt, daß nach Überschreiten des Höchstwertes des empfangenen Span­ nungsimpulses 9 der Nulldurchgang 9 c durch den Rechner er­ kannt und als Meßpunkt für die Zeitmessung zur Bestimmung der Fahrgeschwindigkeit festgelegt wird. Dabei erfolgt ei­ ne digitale Kompensation der praktisch vernachlässigbar geringen Nullpunkt-Drift 10 c der gesamten elektronischen Meßschaltung durch Langzeitintegration im Rechner.

Zur Sicherstellung einer eindeutigen Fahrzeugerkennung bei der Messung der Geschwindigkeit werden außerdem die von der vor oder zwischen den Detektorkabeln 2, 3 angeordneten Induktionsschleife 8 kommenden Signale mit den von den Detektorkabeln kommenden Spannungsimpulsen derart ver­ knüpft, daß aus den empfangenen Signalen und Spannungsim­ pulsen eine Impulskombination entsteht, die im Rechner ausgewertet werden kann, um zu verhindern, daß Fehlmessun­ gen durch mehrere Fahrzeugachsen erfolgen.

Ein Blockschaltbild für die Geschwindigkeitsmessung ist in Fig. 4 gezeigt, während Fig. 5 eine Prinzipschaltung für die Signalaufbereitung zeigt.

In dem Blockschaltbild für die Geschwindigkeitsmessung gemäß Fig. 4 sind die druckempfindlichen Detektorkabel 2, 3, die in der Fahrbahn verlegt sind, mit zwei Impulsver­ stärkern 20, 21 zur Signalaufbereitung verbunden, die an einen Analog/Digitalwandler 23 zur Digitalisierung der empfangenen Signale angeschlossen sind. Der Analog/Digi­ talwandler 23 kann als Signal-Multiplexer mit 8 Bit aus­ gebildet werden und ist mit einem Datenbus 24 an einen Rechner 26 der Spezifikation CPU mit kompletter Peripherie (RAM, ROM, I/Os) angeschlossen.

Mit dem Rechner 26 ist auch die in der Fahrbahn verlegte Induktionsschleife 8 über einen Induktionsschleifendetek­ tor 27 mit digitalem Ausgang verbunden.

An den Rechner 26 sind ferner eine digitale Anzeigeeinheit 28 und zwei Vorwahlschalter 29, 30 angeschlossen, die zur Geschwindigkeitsschwellen-Einstellung für PKW (Vorwahl­ schalter 29) bzw. zur Geschwindigkeitsschwellen-Einstel­ lung für LKW (Vorwahlschalter 30) dienen.

Die Prinzipschaltung der Signalaufbereitung gemäß Fig. 5 zeigt ein in der Fahrbahn verlegtes druckempfindliches De­ tektorkabel 2, 3 und einen Widerstand 31 von etwa 47 kOHM. Diese beiden Komponenten ergeben die Differenzie­ rung der von den Detektorkabeln 2, 3 kommenden Signale. Es folgt ein Kondensator 32, der zusammen mit einem Kondensa­ tor 37 die Festlegung der unteren Grenzfrequenz ergibt. Ein Widerstand 33, ein Widerstand 33 a und ein Kondensator 34 bilden einen Hochfrequenz-Störfilter zur Unterdrückung von Störimpulsen.

Operationsverstärker 38 und 39 dienen zur Signalverstär­ kung, damit am Analog/Digitalwandler 23 die Impulshöhen 9 mit einer zur Auswertung ausreichenden Höhe anstehen. Kon­ densatoren 35 und 36 beeinflussen zusätzlich den Frequenz­ gang derart, daß ab 1 kHz ein starker Abfall der Verstär­ kung auftritt.

Bei diesem Verfahren ist es nun möglich, den Nulldurchgang 9 c des differenzierten Signals, der den Zeitpunkt der ma­ ximalen Deformation des Detektorkabels 2, 3 und somit der Überfahrt kennzeichnet, unabhängig von der Art des Impuls­ verlaufes entsprechend Fig. 3 zu bestimmen.

Die Genauigkeit der Zeitpunktregistrierung hängt danach ausschließlich von der Genauigkeit des Analog/Digitalwand­ lers 23 und der Digitalisierungsfrequenz ab.

Fehlmessungen könnten entstehen, wenn aufgrund mechani­ scher oder elektromagnetischer Einflüsse Spannungsimpulse von den Detektorkabeln 2, 3 registriert werden, die zum Zeitpunkt ihres Auftretens fälschlich als Fahrzeugüber­ fahrt interpretiert werden könnten.

Um diese seltenen aber nicht völlig auszuschließenden Fehlimpulse zu eliminieren bzw. die Möglichkeit ihrer Aus­ wertung als Fahrzeugüberfahrt zu vermeiden, sind in der Konzeption des Meßverfahrens mehrere Vorkehrungen getrof­ fen.

Kurze Störimpulse mit einer Dauer von weniger als 1 ms werden in der elektronischen Aufbereitung des Signals aus­ gefiltert. Weitere kurze Störimpulse, die gegebenenfalls das gefilterte Signal unmittelbar beeinflussen, werden durch das Mikroprozessorprogramm und dessen Algorithmus zur Signalauswertung ignoriert, da ein Signal nur dann als gültig angesehen wird, wenn das Flächenintegral der An­ stiegskurve des Spannungsimpulses 9 einen bestimmten Grenzwert überschreitet, was bei sehr kurzen Signalen nicht der Fall sein kann.

Alle anderen Spannungsimpulse können vom Programm zunächst als Fahrzeugüberfahrt interpretiert werden. Um ihren Ein­ fluß zu eliminieren, werden durch das Programm logische Zusammenhänge untersucht.

So muß innerhalb eines gewissen Zeitraums nach Überfahren des ersten Detektorkabels 2 durch die Induktionsschleife 8 eine Belegung registriert werden, die noch eine Zeit lang bestehen bleibt, nachdem das zweite Detektorkabel 3 überfahren wurde. Ist auch nur eine dieser Bedingungen nicht erfüllt, so wird die Messung ignoriert.

Im Normalfall erfolgt sowohl nach der Überfahrt des ersten Detektorkabels 2 durch die Vorderachse eines Fahrzeuges als auch durch dessen Hinterachse eine voneinander unab­ hängige Zeitspeicherung. Unter der Voraussetzung völlig fehlerfreier Messungen und konstanter Geschwindigkeit des Fahrzeuges über die gesamte Meßstrecke müssen beide gemes­ senen Zeiten genau gleich sein.

Da, wie bereits betrachtet, konstante und zufällige Meß­ fehler auftreten und auch eine Beschleunigung oder Verzö­ gerung des Fahrzeuges auf der Meßstrecke nicht ausge­ schlossen werden darf, wird die Messung als gültig ange­ sehen, sofern der Zeitunterschied zwischen den beiden Meß­ zeiten bei einer Meßstrecke von 6 m nicht mehr als 1/64 oder 1,56% beträgt.

Der 64. Teil als Grenzwert wurde gewählt, da dies durch den Mikroprozessor ohne arithmetischen Aufwand schnell verglichen werden kann.

Alle genannten Maßnahmen, die Bestandteil des hier be­ schriebenen Meßverfahrens sind, bewirken somit, daß Fehl­ messungen praktisch vollständig ausgeschlossen werden.

Ein Umstand, der bewirken könnte, daß während einer Fahr­ zeugüberfahrt ein äußerer Störimpuls von ausreichender Dauer und Intensität zwischen den Überfahrten der beiden Detektorkabel 2, 3 auftritt, ohne den Belegungsbedingungen der Induktionsschleife 8 logisch zu widersprechen, muß verständlicherweise als hochgradig unwahrscheinlich ange­ sehen werden.

Um Abweichungen der beiden Signalintensitäten zu minimie­ ren, die aufgrund unterschiedlicher Einbaubedingungen stark voneinander abweichen können, und um auch zu gewähr­ leisten, daß Fahrzeuge mit unterschiedlichen Achslasten gleichermaßen sicher registriert werden können, ist die Signalverstärkung in 16 Stufen programmgesteuert einstell­ bar. Es ist eine selbstlernende automatische Signalver­ stärkung, wobei das Computerprogramm die jeweilige Ver­ stärkung selbstlernend derart optimiert, daß die Signalin­ tensität bei einer PKW-Überfahrt zwischen 50% und 70% des Meßbereiches liegt. Der Selbstlernprozeß ist in der Regel nach maximal vier PKW-Überfahrten abgeschlossen.

Das Meßgerät ist mit einer seriellen Schnittstelle ausge­ stattet, mit der die gemessene Geschwindigkeit bei einer Überschreitung einer zulässigen Höchstgeschwindigkeit an eine fotografische Kamera übertragen werden kann, die zur Beweisführung eine Aufnahme des Fahrzeugs macht.

Zur Vermeidung von Datenübertragungsfehlern wird ein Da­ tenformat und Übertragungsprotokoll verwendet, das ein Höchstmaß an Sicherheit gewährleistet.

Dabei wird die Geschwindigkeit als dreistellige Ziffer im ASCII-Format byteweise übertragen. Hierzu werden sieben Datenbits und ein Paritätsbit verwendet. Zusätzlich wird ein viertes Byte mit der Fahrspurnummer übertragen, da das Gerät zur Messung auf zwei Fahrspuren ausgelegt ist. Ein fünftes Byte beinhaltet eine Testquersumme, die aus Exklu­ siv-Oder-Verknüpfung der drei Geschwindigkeitsziffern und der Fahrspurziffer gebildet wird. Als sechstes Byte dient das Komplement aus bitweiser Invertierung der Testquer­ summe.

Der Datensatz wird mit dem Code "STX" eingeleitet und "ETX" abgeschlossen. Die empfangende Kamera quittiert bei fehlerfreier Übertragung mit dem Code "ACK".

Sollte ein Übertragungsfehler aufgetreten sein, der von der Kamera durch Paritäts- oder Testquersummenfehler er­ kannt wurde, quittiert sie negativ mit dem Code "NAK". In diesem Fall wird die Datenübertragung wiederholt, insge­ samt bis zu dreimal. Wenn selbst danach keine fehlerfreie Übertragung möglich war, muß die Verbindungsleitung als gestört angesehen werden.

Als Dokumentierung der Durchführung des internen Zeitrefe­ renztests wird in ungefähr stündlichem Abstand eine inter­ ne Geschwindigkeitsmessung auf der Basis eines Sollwerts übertragen, der 288 km/h entspricht, da diese Geschwindig­ keit außerhalb des Meßbereichs liegt und somit nicht zur Verwechslung mit einer tatsächlichen Geschwindigkeits­ messung führen kann.

Da die Einzelheiten des Übertragungsprotokolls softwaremä­ ßig gesteuert werden, sind auch andere Übertragungsverein­ barungen möglich, die in Absprache mit dem Kameraherstel­ ler getroffen werden können.

Das Geschwindigkeitsmeßgerät ist einschließlich aller zur Registrierung erforderlichen Elektronik mit Anzeige- und Bedienelementen in einem Aluminiumdruckgußgehäuse unterge­ bracht. Die Gehäuseabmessungen betragen (Breite × Höhe × Tiefe) 173×113×215 mm.

Zur Einstellung der zulässigen Höchstgeschwindigkeit ste­ hen zwei digitale Eingabeschaltergruppen für PKW und LKW zur Verfügung. Jede Schaltergruppe ist dreistellig.

Die Anzeige der gemessenen Geschwindigkeit erfolgt drei­ stellig über LEDs in Punktmatrixausführung (5×7) mit 17,5 mm Zeichenhöhe in der Einheit km/h.

In der Grundausstattung ist das Gerät für die Messung auf zwei Fahrspuren ausgelegt und mit zwei Anzeigen versehen. Die unterschiedlichen Funktionsarten der Anzeigen können über drei Kippschalter gewählt werden.

Der erste Kippschalter wählt den Anzeigebetrieb "ein" oder "aus". Mit dem zweiten Kippschalter ist die Anzeigefunk­ tion für eine oder zwei Fahrspuren einstellbar. Sind beide Fahrspuren gewählt, so erscheint auf jeder Anzeige die zu­ letzt gemessene Geschwindigkeit auf der zugehörigen Fahr­ spur. Die Wahl von einer Fahrspur bezieht sich automatisch auf Spur Nummer 1 und bewirkt, daß in der ersten Anzeige die zuletzt gemessene und in der zweiten Anzeige die davor zurückliegend gemessene Geschwindigkeit erscheint. In die­ ser Funktion kann mit dem dritten Kippschalter der Anzei­ gemodus zwischen "permanent" und "Speicherung bei Über­ schreitung" umgeschaltet werden.

In der Funktion "permanent" erfolgt die Anzeige aller ge­ messenen Geschwindigkeiten mit automatischer Übertragung der vorletzten Geschwindigkeit in die zweite Anzeige, wie oben beschrieben.

Bei der Funktion "Speicherung bei Überschreitung" werden die Geschwindigkeiten, die die eingestellte Höchstge­ schwindigkeit überschreiten, in der Anzeige gespeichert. Dadurch sind stets die letzten beiden Geschwindigkeits­ überschreitungen anzeigbar. Die Löschung kann nur durch Betätigung einer entsprechenden Taste erfolgen.

Alle Fahrzeugüberfahrten auf den einzelnen Detektorkabeln 2, 3 werden durch kurze akustische Signale markiert, die im Zweiklang abgestimmt sind. Ein zusätzliches Signal mit etwas längerer Dauer ertönt unmittelbar nach der Überfahrt des zweiten Detektorkabels 3, wenn eine Geschwindigkeits­ überschreitung registriert wurde. Bei ausgeschaltetem An­ zeigebetrieb unterbleiben auch die akustischen Signale.

Zur Überprüfung des Meßgeräts durch den Bediener ist ein ausführlicher Selbsttest mit Betätigung einer Testtaste durchführbar. Dieser Selbsttest umfaßt zunächst eine Prü­ fung der zum Mikrocomputer gehörenden Bauteile, wie RAM, ROM und I/O- Baugruppen, danach einen Test der Anzeigeein­ heiten und zuletzt den internen Zeitreferenztest, wie er auch während des laufenden Meßbetriebes durchgeführt wird. Nach Testabschluß wird eine Diagnose auf der Anzeige aus­ gegeben, die die Fehlerart oder die Meldung "OK" ausgibt. Bei festgestelltem Fehler bleibt die Anzeige erhalten, und das Gerät führt keine Messungen aus. Im Falle der Fehler­ freiheit erlischt die Anzeige "OK" nach wenigen Sekunden, und der Meßbetrieb wird aufgenommen.

Dieser Selbsttest wird unmittelbar nach Einschalten des Gerätes grundsätzlich selbsttätig ausgeführt.

Das Gerät verfügt über einen Anschlußstecker zur Verbin­ dung mit einer Kamera. Wenn eine Steckverbindung herge­ stellt wird, schaltet das System automatisch auf Kamerabe­ trieb und überträgt Geschwindigkeitsdaten bei Überschrei­ tung.

Folgende optionale Erweiterungen des Grundgerätes sind möglich:

• - zwei weitere Anzeigegruppen zur Erweiterung der Speichermöglichkeiten zurückliegender gemesse­ ner Geschwindigkeiten,
• - Schnittstelle zum Anschluß eines Protokolldruc­ kers,
• - batteriegepufferter Datenspeicher und Echtzeituhr für Dauerregistrierungen,
• - Schnittstelle für externen Computer- oder Termi­ nalanschluß zur Speicherdatentransferierung.

Claims (11)

1. Verfahren zur Geschwindigkeitsmessung von Fahrzeugen auf einer Meßstrecke von bekannter Länge mit zwei in einem bestimmten gegenseitigen Abstand quer zur Fahrtrichtung in die Fahrbahn eingelassenen piezo­ druckempfindlichen Detektorkabeln, die auf die in die Fahrbahn eingeleiteten Lasten der Fahrzeugachsen bei der Überfahrt Spannungsimpulse ausgeben, die mit ih­ rem Zeitabstand die Berechnung der Fahrzeuggeschwin­ digkeit in einem elektronischen Rechner ermöglichen, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die Belastungen bei der Überfahrt in den Detektorkabeln entstehenden Spannungsimpulse durch eine elektronische Schaltung zunächst differenziert, verstärkt und anschließend einem schnellen Analog/ Digitalwandler zugeführt werden, der die Auswertung der erhaltenen Signale durch Rechner ermöglicht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die von den Detektor­ kabeln kommenden Analogsignale zur Vermeidung hoch­ frequenter Störeinflüsse gefiltert werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Rechner eine digitale Impulserkennung durch numerische Integration des Signalanstiegs der empfangenen Spannungsimpulse erfolgt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, ge­ kennzeichnet durch eine digitale Unter­ drückung von hochfrequenten Störimpulsen.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß der genaue Überfahrtzeitpunkt für jedes Detektorkabel dadurch ermittelt wird, daß nach Überschreiten des Höchstwertes des empfangenen Spannungsimpulses der Nulldurchgang durch den Rechner erkannt und als Meßpunkt für die Zeitmessung zur Bestimmung der Fahrgeschwindigkeit festgelegt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß eine digitale Kompensation der Nullpunkt-Drift der ge­ samten elektronischen Meßschaltung durch Langzeit­ integration im Rechner erfolgt.

7. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Sicherstellung einer eindeutigen Fahrzeuger­ kennung bei der Messung der Geschwindigkeit die von einer vor oder zwischen den Detektorkabeln angeordne­ ten Induktionsschleife kommenden Signale mit den von den Detektorkabeln kommenden Spannungsimpulsen derart verknüpft werden, daß aus den empfangenen Signalen und Spannungsimpulsen eine Impulskombination ent­ steht, die im Rechner ausgewertet werden kann, um zu verhindern, daß Fehlmessungen durch mehrere Fahrzeug­ achsen erfolgen.

8. Meßvorrichtung zum Durchführen des Verfahrens zur Geschwindigkeitsmessung von Fahrzeugen mit zwei in parallelem Abstand in Fahrtrichtung hintereinander angeordneten Detektorkabeln (2, 3) nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßvorrich­ tung eine Induktionsschleife (8) zur Feststellung der Anwesenheit eines Fahrzeuges aufweist, die vor oder zwischen den Detektorkabeln (2, 3) angeordnet ist und deren Signale durch logische Verknüpfung im Rechner (26) eine eindeutige Fahrzeugerkennung ermöglichen.

9. Meßvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Detektorkabel (2, 3) in einem gegenseitigen Abstand von etwa 3 m bis 6 m, vorzugsweise 6 m, angeordnet sind.

10. Meßvorrichtung nach Anspruch 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Induktions­ schleife (8) zwischen den Detektorkabeln (2, 3) in einem Abstand (7) von mindestens etwa 0,5 m zu dem ersten Detektorkabel (2) angeordnet ist.

11. Meßvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeich­ net, daß sie eine Einrichtung zur automatischen Änderung des Grenzwertes für die Geschwindigkeits­ messung in Abhängigkeit des Straßenzustandes in Bezug auf Straßenfeuchtigkeit, wie Regen, und Sichtbedin­ gungen, wie Nebel, aufweist, wobei die Informationen über die jeweiligen Witterungszustände der Meßvor­ richtung in analoger oder digitaler Form zugeführt werden können.