DE4202691A1 - Verfahren und geraet zum ermitteln von witterungsbedingten strassenzustaenden - Google Patents

Description

Die Erfindung befaßt sich mit einem Verfahren zum Ermitteln von witterungsbedingten Straßenzuständen, insbesondere des Zustandes der Oberfläche, wie trocken, vereist, naß, verreift, sowie einem Gerät zum Durchführen des Verfahrens und eine bevorzugte Verwendung desselben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein einfaches Gerät zu schaffen, mit dem die witterungsbedingten Beschaffenheiten von Straßenoberflächen auf einfache Weise erfaßt werden können und die erhaltenen Signale bei der für die Straßenwarndienste sowie für die Straßenstreudienste in einfacher Weise genutzt werden können, um auf diese Weise die Kontrollfahrten zur Besichtigung von Straßenoberflächen, beispielsweise an Brücken usw. zu reduzieren.

Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe mit einem Verfahren zum Ermitteln von witterungsbedingten Straßenzuständen gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches 1. Das Verfahren ist in der Lage, den Oberflächenzustand, hier den Straßenzustand zu ermitteln und zu charakterisieren. Dies wird mit Hilfe der Mikrowellenstrahlung mit einer Art Remotesensing geleistet. Der Straßenzustand kann dabei erkannt werden, ob zum Beispiel die Oberfläche verreift oder trocken oder naß ist oder vereist ist. Des weiteren ist es möglich, verschiedene Materialien automatisch zu erkennen, zu prüfen und die Zusammensetzung zu steuern. Je nach Einsatzgebiet des Verfahrens wird für die Auswertung der erhaltenen Reflexionssignale entweder nur eine einfache Auswerteinheit mit Display oder Drucker zur Angabe des Ist-Zustandes eingesetzt oder aber die in der Auswertung erhaltenen Daten über weitere Steuer- und/oder Recheneinheiten als Melde- und Steuer- und Regelsignale für weitere Anlagen benutzt. An Stelle einer einfachen Auswerteeinheit kann auch ein Rechner mit Auswertung eingesetzt werden.

Ein Gerät oder eine Einrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 1 zum Ermitteln von witterungsbedingten Straßenzuständen, d. h. der Erfassung der Oberfläche mit Hilfe von Mikrowellen, ist gekennzeichnet durch die Merkmale des Patentanspruches 3. Eine bevorzugte Verwendung des Gerätes ist der Einsatz für die Messung des Straßenzustandes, um in Verbindung mit Glättewarneinrichtungen die ermittelten Zustände der Straßenoberfläche weiterzugeben und damit entsprechende Meldungen, beispielsweise Warnschilder usw., in Funktion zu setzen. Hierbei können die dann in der Auswertung erhaltenen Daten bei entsprechender Feststellung von Beschaffenheit der Straßenoberfläche als Auslösesignale für die Glättewarneinrichtungen dienen.

Eine bevorzugte Verwendung des Gerätes ist den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 4 zu entnehmen.

Die Erfindung wird in der Zeichnung näher erläutert. Hierbei zeigt die

Fig. 1 den Mikrowellenoszillator zur Erzeugung der Reflexionssignale und

Fig. 2 eine komplette Anlage für ein Gerät in schematischer Darstellung.

Gemäß Fig. 1 wird ein Mikrowellenoszillator 1, der ais Gunndioden-Oszillator oder als dielektrischer Oszillator ausgebildet ist, eingesetzt, der im GHZ-Band schwingt, zum Beispiel 9,8 GHZ. Die Sendeleistung des Mikrowellenoszillators ist abhängig von der zu übertragenden Strecke, der Reflexion der zu untersuchenden Oberfläche, d. h. von ihrem Material und Zustand und von der Empfindlichkeit der Empfangsdiode 40 des Empfängers 4. Es ist auch möglich, vor der Empfangsdiode 40 noch einen Vorverstärker zu schalten, so daß die Sendeleistung herabsetzbar ist. Ohne Vorverstärker bekommt man bei der Messung von Straßenoberflächen bereits bei einer Sendeleistung von ca. 8 mW Sendeleistung ausreichende Signale, um den Zustand der Straßenoberfläche zu ermitteln. Der Transport der HF-Leistung, Mikrowellenstrahlung, kann, wie in Fig. 1 dargestellt, über Hohlleiter 2 oder auch über Koaxial-Kabel erfolgen. Der Abstand des Ausganges 2A des Hohlleiters 2 zur Straßenoberfläche 5, Reflexionsfläche, beträgt beispielsweise 5 cm. Die Mikrowellenstrahlung SS ist auf die Oberfläche unter einem Winkel α gerichtet. Auch der Empfänger ist über einen Hohlleiter 3 mit seiner Empfangsantenne 3E auf die Straßenoberfläche 5 gerichtet, wobei die Sendeantenne 2A und die Empfangsantenne 3E unter dem gleichen Winkel α , d. h. spiegelsymmetrisch einander zugeordnet sind. Bei Hohlleitern werden die Hohlleiterenden gleichzeitig als Sendeantenne 2A und Empfangsantenne 3E verwendet, bei Koaxial-Kabeln als Leitungen werden zusätzliche Sende- und Empfangsantennen benötigt. Der Winkel α der Sende- und Empfangsantennen für die auszusendende und zu empfangende Strahlung in bezug auf die Reflexionsoberfläche ergibt sich aus dem Abstand und der Höhe der beiden Antennen auf die gerichtete Oberfläche (Einfallswinkel des Senders = Ausfallswinkel des Empfängers). Die reflektierte Mikrowellenstrahlung ES wird über die Empfangsantenne 3E und den Hohlleiter 3 dem Empfänger 4 zugeführt und in der Empfangsdiode 40 gleichgerichtet. Daraus ergibt sich eine Gleichspannung GS. Diese Gleichspannung GS wird nachfolgend in einem Meßverstärker 6, siehe Fig. 2, verstärkt und in einem Auswerter 7 ausgewertet. Die erhaltenen Ergebnisse können dann entweder über die nachfolgenden Schaltausgänge 9 einem Rechner (PC) oder Regelkreis oder Meldesystem zugeführt werden und hierin weiter verarbeitet werden.

Es ist auch möglich, an den Meßverstärker 6 mit Netzteil einer Auswerteeinheit 8 einschließlich Rechner unmittelbar anzuschließen und die hier erhaltenen Ergebnisse gegebenenfalls weiter zu verwenden.

Wenn das Gerät zur Ermittlung des aktuellen Straßenzustandes, wie es nach Fig. 2 aufgeführt ist, einsetzt, wird zuerst der Trockenzustand der Straßenoberfläche als Bezugs- und Normgröße ermittelt und in der Auswerteeinheit gespeichert. Wird nun diese ausgewählte Straßenoberfläche zum Beispiel durch Niederschläge feucht, so verändert sich das Reflexionsergebnis der ausgesendeten Mikrowellenstrahlung SS am Empfänger und die dort erhaltene Gleichspannung GS wird dann in der Auswerteeinheit entsprechend verglichen und bewertet. Bei feuchten Straßenoberflächen wird die Reflexionsstrahlung durch eine durch das Wasser auf der Oberfläche bewirkte Dämpfung verändert.

Anwendungsgebiete für die Erfindung sind zum Beispiel der Einsatz in einem Meßnetz für den Winterdienst zur aktuellen Erfassung der Straßenzustände, wo an drei oder vier oder mehr Stellen je nach Größe des Versorgungsgebietes erfindungsgemäße Meßgeräte mit einem Glättefühler, das ist die in der Fig. 1 beschriebene Anordnung, aufgebaut werden können. Bei entsprechender Programmierung der Auswerte- bzw. Rechnereinheiten ist es möglich, bei entsprechend erhaltenen Daten durch Messung der Oberfläche Glättewarnungen auszulösen. An Autobahnen kann man beispielsweise die erfindungsgemäßen Geräte in der Nähe von Notrufsäulen installieren, so daß diese auch derartige Glättewarnmeldungen abgeben können.

Es ist auch möglich, das erfindungsgemäße Gerät und Verfahren nicht nur zur Messung des Straßenzustandes einzusetzen, sondern auch zum Bewerten anderer Oberflächen, beispielsweise zur Qualitätskontrolle in der Industrie oder zum Einsatz bei Fertigungsprozessen zur Bestimmung von Oberflächengüten und -qualitäten.

Claims (4)

1. Verfahren zum Ermitteln von witterungsbedingten Straßenzuständen, insbesondere des Zustandes der Oberfläche, wie trocken, vereist, naß, verreift, dadurch gekennzeichnet, daß die zu prüfende Oberfläche einer Straße einer Mikrowellenstrahlung ausgesetzt wird, die an der Oberfläche zur Reflexion gebracht wird und die reflektierte Strahlung von einem Empfänger gleichgerichtet und die so erhaltene Gleichspannung verstärkt und als Meßdaten nachfolgend einer Auswerteeinheit zugeführt wird, die die den verschiedenen Oberflächenzuständen einer Straße entsprechenden Bezugsdaten gespeichert enthält und durch einen Vergleich der Meßdaten mit den Bezugsdaten eine Aussage über den Oberflächenzustand ermöglicht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteeinheit in Verbindung mit einem Rechner vorgesehen ist und die erhaltene Aussage in Gestalt eines Aussagesignals einem Regel- oder Steuerkreis zugeführt wird.

3. Gerät zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2 zum Ermitteln von witterungsbedingten Straßenzuständen, dadurch gekennzeichnet, daß ein Mikrowellenerzeuger (1), insbesondere Oszillator, und ein Empfänger (4) für an der Oberfläche der Straßen reflektierte Mikrowellen, insbesondere eine Empfangsdiode, ggf. mit einem Vorverstärker, vorgesehen sind, wobei der Mikrowellenerzeuger (1) mit einer Leitung einschließlich Sendeantenne (2, 2A) und der Empfänger (4) mit einer Leitung mit Empfangsantenne (3, 3E) ausgestattet ist und dem Empfänger ein Meßverstärker (6) mit Netzteil und eine Auswerteeinheit (7) mit Speichereinheit mit eingespeicherten Bezugsgrößen, gegebenenfalls in Verbindung mit einem Rechner nachgeschaltet sind.

4. Verwendung des Gerätes nach Anspruch 3 für den Einsatz in einem Überwachungsnetz für den Straßenzustand in Verbindung mit Glättewarneinrichtungen, wobei die von der Auswerteeinheit bzw. dem Rechner mit Auswerteeinheit ermittelten Zustände der Straßenoberfläche bei entsprechender Beschaffenheit ein Auslösesignal für die Glättewarneinrichtungen liefern.