DE4212124A1 - Wechselverkehrszeichenanlage - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Wechselverkehrszeichenanlage mit Zei­ chengebern vorgeordneten, deren Stromversorgung und Steuerung bewirkenden Streckenstationen und von diesen gespeisten und gesteu­ erten, nach dem Lichtrasterprinzip arbeitenden Zeichengebern, die von Lichtquellen wahlweise beleuchtbare Bündel von Lichtleitfasern aufweisen, deren mit Linsenkörpern ausgestattete freie Enden in Ausnehmungen einer Tafel angeordnet sind. Derartige Wechselverkehrs­ zeichenanlagen werden bevorzugt an kritischen Straßenabschnitten, insbesondere Autobahnabschnitten, eingerichtet, um für die jeweils vorliegende Verkehrsdichte, das Wetter sowie die Straßenverhältnisse optimale Vorgaben sowie gegebenenfalls Warnungen anzuzeigen.

Aus der DE-U1 79 31 474 ist eine Wechselverkehrszeichenanlage bekannt, die als Windanzeigeeinrichtung für Straßenbrücken und dergleichen ausgebildet ist. Die Anzeigetafel ist beleuchtbar ausgebildet und zeigt neben einem Warndreieck und Symbolen von Fahrzeugen für diese geltende, von einem Windmesser über einen Prozessor ermittelte Maximalgeschwindigkeiten an, und bei extremen Windverhältnissen wird zusätzlich ein Warnblinklicht betätigt.

Aus der DE-A1 31 28 329 ist ein Wechselverkehrszeichengeber bekannt, bei dem auf einer Sichttafel mehrere unterschiedliche, nicht ver­ änderbare Signalbilder darstellbar sind. Jedem dieser Signalbilder ist ein Bündel von Lichtleitfasern zugeordnet, die an ihrem einen Ende durch eine dem Bündel gemeinsame Lichtquelle beleuchtbar sind, und deren andere Enden in der Anzeigetafel entsprechend dem darzu­ stellenden Signalbild beigeführt sind, so daß die Signalbilder einzeln oder gemeinsam durch wahlweises Einschalten der den Bündeln zugeordneten Lichtquellen darstellbar sind.

Die DE-A1 28 31 174 beschreibt eine Anzeigevorrichtung für alpha­ numerische Anzeigen vermittels von Lichtleitfasern, die einendig zu einem Bündel zusammengefaßt und durch eine Lichtquelle dauernd beleuchtet sind. Jedem der über eine Lichtleitfaser führenden Lichtwege ist ein über eine Steuerleitung ansteuerbares Schalt­ element eingefügt, mit dem der zugeordnete Lichtweg wahlweise freigebbar oder sperrbar ist. Die DE-U1 89 13 499 zeigt eine Weiter­ bildung für die Gewinnung mehrfarbiger Anzeigen, indem je Matrix­ punkt der Anzeigetafel mehrere Lichtleitfasern vorgesehen sind, die zu getrennten, mit unterschiedlichen Farbfiltern ausgestatteten Lichtquellen führen. Auch hier ist je Lichtleitfaser ein das Licht freigebendes oder sperrendes Schaltelement vorgesehen, so daß auch hier der zu treibende Aufwand an Schaltelementen und deren Steue­ rungsvorrichtungen unvorteilhaft erheblich ist.

Nach der DE-C1 40 22 650 soll dieser Aufwand verringert werden, indem nicht veränderliche Teile einer Anzeige durch die Enden separater Lichtleitfasern gebildet werden, deren gegenüberliegende, zu einem Bündel zusammengefaßte Enden durch separate und getrennt schaltbare Lichtquellen beleuchtbar sind, während der beliebig wählbare Anzeigenteil durch ein Faserbündel darstellbar ist, dessen Fasern jeweils individuelle Schalteinrichtungen für die Freigabe oder Sperrung des zugeordneten Lichtweges aufweisen, die mittels eines prozessorgesteuerten Matrixfeldes wirksam gemacht werden können. Auch hier ergibt sich ein unvorteilhaft erheblicher Steue­ rungsaufwand.

In der Praxis haben sich daher Wechselverkehrszeichenanlagen durch­ gesetzt, deren Zeichengeber je Anzeigenteil über ein separat be­ leuchtbares Bündel von Lichtleitfasern verfügen. Bei der ebenso üblichen abgesetzten Steuerung eines oder mehrerer Zeichengeber über eine gegebenenfalls Hunderte von Metern entfernte Streckenstation ergibt sich daher ein unvorteilhaft hoher Aufwand an Verbindungs­ kabeln, und bei der Montage solcher Zeichengeber sind entsprechend viele Ansprüche herzustellen, was sich sowohl als zeitraubend erweist als auch Fehlanschlüssen Vorschub leistet. Die Verwendung der niedrigen Lampenspannung erweist sich zwar im Falle von kabelbe­ schädigenden Verkehrsunfällen als vorteilhaft, andererseits ist die erforderliche große Anzahl der Verbindungsadern jeweils mit dem vollen Lampenstrom entsprechenden Querschnitt auszuführen.

Die Erfindung geht von der Aufgabe aus, die Zeichengeber von Wech­ selverkehrszeichenanlagen so auszubilden, daß zur Speisung und Steuerung relativ wenige Adern geringen Kupferquerschnittes sich als ausreichend erweisen und das Herstellen der Verbindungen nach der Montage eine nur kurze Arbeitszeit erfordert und deren geringe Anzahl Fehlanschlüsse praktisch ausschließt.

Gelöst wird die Aufgabe mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches 1. Es genügt nunmehr, zur Übermittlung der sowohl Steuerparameter wie bspw. Helligkeitsstufen als auch anzuzeigende Verkehrszeichen bewirkenden Steuersignale Signalleitungen ebenso wie die für die Speisung erforderlichen Leitungen jeweils nur zweipolig und mit relativ geringem Querschnitt auszubilden. Das Anschließen der Zeichengeber nach deren mechanischer Befestigung läßt sich damit in kürzester Zeit und praktisch fehlerfrei durch­ führen, und zusätzlich ergibt sich der Vorteil, die gewünschte, den Helligkeitsverhältnissen angepaßte Helligkeitsregelung in vorgegebe­ nen Stufen bzw. beliebig feinstufig durchzuführen.

Die Erfindung weiterbildende vorteilhafte Merkmale sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Im einzelnen wird die Erfindung anhand der Beschreibung von Aus­ führungsbeispielen in Verbindung mit diese darstellenden Zeichnungen erläutert. Es zeigen hierbei:

Fig. 1 eine zwei Fahrbahnen einer Autobahn überspannende, mit mehreren Verkehrswechselzeichengebern ausgestattete Brücke,

Fig. 2 im Querschnitt einen der Zeichengeber der Fig. 1,

Fig. 3 die Frontansicht der Bohrplatte der Fig. 2,

Fig. 4 eine Kaltlichtquelle mit einem von dieser beleuchteten Bündel von Lichtleitfasern,

Fig. 5 im Schaltbild eine steuerbare Leistungsversorgung einer Kaltlichtquelle eines Wechselverkehrszeichens,

Fig. 6 ein geändertes Schaltbild einer Leistungsversorgung, und

Fig. 7 im Schaltbild eine weitere Alternative der Leistungsver­ sorgung.

In der Fig. 1 ist eine zwei Fahrbahnen 1, 2 einer Autobahn über­ ziehende Brücke dargestellt, deren Stiele 3 zwei sie quer verbinden­ de Riegel 4 tragen, die ihrerseits Zeichengeber 5 bis 7 tragen, wobei die über Fahrbahnmitte angeordneten Zeichengeber 5 und 7 fahrbahnbezogene Verkehrszeichen darstellen, während der mittig angeordnete Zeichengeber 6 jeweils sich auf die gesamte Straße beziehende Verkehrszeichen darstellt. So können bspw. für die linke Fahrbahn eine Höchstgeschwindigkeit von 100/h km, für die rechte Fahrbahn eine Höchstgeschwindigkeit von 80 km/h und für die gesamte Straße ein Überholverbot für Lastkraftwagen angezeigt werden. In dieser Figur nicht dargestellt ist die zweckmäßig bspw. 100 m vor der Brücke aufgestellte Streckenstation, über welche die Speisung und Steuerung der durch Erleuchten darzustellenden Verkehrszeichen bewirkt werden.

In Fig. 2 ist im Querschnitt der mechanische Aufbau eines der Wechselverkehrszeichen dargestellt. Ein Gehäuse 8 ist in Sicht­ richtung durch eine Schute 9 abgedeckt und weist frontal hinter einer Schutzscheibe eine Öffnungen aufweisende Bohrplatte 10 auf, in die die freien Enden von Lichtleitfasern, im folgenden Licht­ leiter benannt, eingeführt sind. Um einen sicheren Betrieb bei allen vorkommenden Temperaturen und Luftfeuchtigkeiten zu sichern, sind neben Lüftungsöffnungen ein Thermostat 11 und von diesem gesteuerte Heizstäbe 12 vorgesehen, so daß bei größerer Kälte, insbesondere aber höherer Luftfeuchtigkeit, die Luftzirkulation erhöht und die relative Feuchtigkeit der Luft erniedrigt werden können. Die mecha­ nische Befestigung erfolgt über profilierte Tragschienen 13, die eine Montage nicht nur an der in Fig. 1 gezeigten Brücke, sondern auch an beliebigen Rund-, Quadrat- und Rechteckmasten erlauben. Die Zuleitungen werden über eine Kabeleinführung 14 in das Gehäuse 8 abgedichtet eingeführt.

Die Verkehrszeichen werden durch die freien, mit Linsenkörpern ausgestatteten Enden von Lichtleitern dargestellt, die in Ausnehmun­ gen der in der Ansicht in Fig. 3 dargestellten Bohrplatte 10 der Fig. 2 angeordnet sind. Leicht erkenntlich ist hier die kreisförmige Anordnung für den roten Umkreis der Ge- und Verbotszeichen sowie das Dreieck der Warntafeln. Ebenso leicht erkenntlich sind Fahr­ zeugumrisse, bspw. die gestaffelten Fahrzeugumrisse von Stautafeln und der schräge Durchmesser der Auflösungszeichen. Bei der Dar­ stellung der Zahlen ist dafür Sorge getragen, daß zweistellige Zeichen breiter erscheinen als dreistellige. Unter darzustellenden Verkehrszeichen sind Warnschriften "Nebel" oder "Stau" darstellbar.

Die verwendeten Lichtleiter werden durch Lichtquellen erleuchtet, die entsprechend der Kaltlichtleuchte der Fig. 4 ausgeführt sein können. Im Querschnitt ist hier ein quaderförmiger Leuchtenkörper 15 gezeigt, dessen links dargestellte und hintere Seitenwände je einen kreisförmigen Ausschnitt zeigen, auf die je eine Glühlampe 16 aufgesetzt ist, die als in einem Kaltlichtspiegel gehaltene Halogenlampe ausgeführt ist. Der Deckel 17 ist an diagonal gegen­ überliegenden Ecken mit Spiegelhaltern 18 versehen, welche einen nicht gezeigten halb transparenten Planspiegel halten, welcher das von der links dargestellten Glühlampe emittierte und von deren Spiegel fokussierte Licht hindurchläßt und beim Betrieb der an der Rückwand montierten Lampe deren Licht nach rechts spiegelt. Das den Spiegel passierte bzw. von ihm reflektierte Licht erreicht Wärme­ schutzscheiben 19 und durchsetzt gegebenenfalls eine gefärbte Filterscheibe 20 und erreicht sodann einen Glühstab 21, von dem aus es in den Einsatz 22 eintritt, der die durch eine Hülse 23 zu einem Bündel zusammengefaßten Lichtleiter 24 enthält. Die Lichtleiter sind an ihren freien Enden, wie es an einem derselben dargestellt ist, mit einer einen Linsenkörper 25 aufweisenden Endhülse 26 ausgestat­ tet, und diese Enden sind derartig jeweils in eine Öffnung der Bohrplatte der Fig. 3 eingeführt, daß die Enden eines Bündels ein Teilbild eines darzustellenden Verkehrszeichens ergeben.

Bei der praktischen Ausführung werden einem Zeichengeber oder zusammengehörigen Zeichengebern die erforderlichen Speisespannungen sowie die Vorgabe der anzuzeigenden Symbole üblicherweise von einer Zentrale über eine Streckenstation zugeführt. Die Zentrale ermittelt bspw. die Luftfeuchtigkeit, den Nässe- bzw. Glättezustand der Straße, auftretenden Dunst bis Nebel sowie, bspw. durch die Fahrbahn unterfangende Induktionsmelder, den Belegungszustand der Straße und ermitteln hieraus für einzelne Fahrbahnen oder die gesamte Straße als günstig geltende Höchstgeschwindigkeiten. Gleichzeitig können Warnzeichen oder -schriften ausgelöst werden, wenn Nebel, Glatteis oder Staus dieses für ratsam erscheinen lassen, und auch Überholver­ bote für Kraftfahrzeuge oder Überholverbote für Lastwagen können ebenso ausgelöst werden wie eine Fahrbahn sperrende und den Verkehr auf andere Fahrbahnen weisende Zeichen. Gleichzeitig wird die zugeführte Speisespannung, meist eine Niederspannung, auf eine ungefährliche Kleinspannung umgespannt, wobei zur Einsparung von Leitungsquerschnitten zweckmäßig höhere Kleinspannungen gewählt werden. Ferner kann bereits von der Zentrale vorgegeben werden, mit welcher Helligkeit die Verkehrszeichen angezeigt werden sollen. Bspw. bei strahlender Sonne fordert deren gute Erkennbarkeit eine starke Beleuchtung, die schon bei trübem Wetter, insbesondere aber bei einbrechender Dunkelheit und während der Nacht zu reduzieren ist, um eine Blendung zu vermeiden.

Die Speisespannung wird als Kleinspannung über zweckmäßig nur zwei Adern zu den Zeichengebern übertragen, während die die anzuzeigenden Zeichen sowie die einzuhaltenden Parameter wie z. B. deren Helligkeit betreffenden Befehle digital verschlüsselt werden und zweckmäßig in Serie über zwei weitere Steueradern den Zeichengebern übertragen werden.

Eine mögliche Art der Speisung der Glühlampen ist in Fig. 5 im Blockschaltbild dargestellt. Die steuernden Signale werden bspw. als sechs Bit umfassende Seriensignale über eine Eingangsklemme 35 einem Optokoppler 27 zugeführt, der innerhalb des Gehäuses des Signalgebers angeordnet ist und eine Potentialtrennung zwischen dem Signaleingang und der Ansteuerschaltung erlaubt. Ein nachgeordneter Mikroprozessor 28 entschlüsselt die Sollwerte für die Betriebs­ spannung bzw. den Betriebsstrom der einzelnen Leuchten des Zeichen­ gebers. Die Leuchten nicht zu benutzender Lichtleiterbündel bekommen als Spannungssollwert die Größe Null zugeführt, während Leuchten für darzustellende Zeichenteile, bspw. bei Ge- und Verbotszeichen für den umschließenden roten Kreis, bei hellem Sonnenlicht die volle Betriebsspannung, bspw. 10 Volt, vorgegeben bekommen, während nachts eine geringere Spannung vorgegeben wird. Möglich sind hierbei bspw. vierundsechzig Helligkeitsstufen, wenn auch üblicherweise nur bspw. vier Stufen vorgegeben sind.

Der die Brennspannung bzw. den Brennstrom und damit die Helligkeit einer speziellen Leuchte vorgebende digitale Sollwert wird über einen Digital-Analogwandler 29 einer Vergleichsstufe 30 zugeführt.

Über die Eingangsklemmen 31 wird die Stromversorgung vorgenommen, die aus Sicherheitsgründen mittels einer Kleinspannung bewirkt wird. Um andererseits aber Spannungsverluste bei der Versorgung gering zu halten, wird eine relativ hohe Kleinspannung, bspw. 42 Volt, gewählt. Diese Speisespannung von 42 Volt wird einer Regelvorrich­ tung 32 zugeführt, die einerseits die Spannung nochmals abwärts und damit den Strom aufwärts transformiert, wobei andererseits die abgegebenen Spannung zwischen einem Maximalwert, bspw. der Soll­ spannung der zu speisenden Glühlampe, und dem Wert Null einstellbar ist. Im Ausführungsbeispiel wird der Istwert der Stromaufnahme der gespeisten Glühlampe über einen als Istwertgeber vorgesehenen Stromtransformator 34 der Vergleichsstufe 30 zugeführt, so daß mittels der von der Vergleichsstufe 30 an die Regelvorrichtung 32 abgegebenen Stellgröße die Differenz zwischen Soll- und Istwert gegen Null zu regeln ist. Nicht dargestellt ist ein den Ausgangs­ klemmen 33 nachgeordnetes Relais, das als beliebig mechanisch, magnetisch oder elektronisch steuerbarer Schalter ausgebildet sein kann, das beim Ausfallen der Hauptglühlampe die Nebenlampe der Leuchte einschaltet und gleichzeitig der Zentrale eine Störmeldung zugehen läßt, so daß gesichert ist, daß die darzustellenden Ver­ kehrszeichen auch vollständig wiedergegeben werden und ein Teil­ ausfall bzw. ein Totalausfall gemeldet werden.

Anhand der Fig. 6 ist das Arbeiten einer solchen Regelvorrichtung aufgezeigt. Die Stellgröße wird hier über eine Klemme 35 einer Ansteuerlogik 36 zugeführt, welche die Steuersignale für den zum Regeln benutzten Triac 37 bewirkt. Gleichzeitig wird hierbei eine Strombegrenzung durchgeführt, und nach Ausschaltphasen der betriebe­ nen Glühlampe wird durch eine Filteranordnung erreicht, daß der nunmehr vorgegebene Strom mit mäßiger Anfangssteigerung asymptotisch erreicht wird. Gleichzeitig wird im Falle des Ausfalls der Haupt­ glühlampe der Strom auf Null gesetzt, so daß das die Nebenlampe einschaltende Relais stromlos schaltet und auch hier relais- und lampenschonend der Strom erst nach dem Umschalten und relativ langsam ansteigt. Dem Triac 37 nachgeschaltet ist ein Impulstrans­ formator 38, der die Eingangs-Niederspannung von bspw. 42 Volt bei voll aufgeregelter Regelvorrichtung an die Brennspannung der Glüh­ lampen angleicht, so daß die Zuleitung zum Zeichengeber entlastet wird.

Eine weitere Möglichkeit der Regelung ist in der Fig. 7 dargestellt. Hier wirkt die Ansteuerlogik 36 auf eine Regelvorrichtung, welche die von der Graetz-Schaltung 39 abgegebene Gleichspannung über einen pulsbreitengesteuerten Vollbrückenwandler 40 regelt, dessen Ausgang die nachgeordnete Glühlampe über einen Impulstransformator 38 speist. So wird auch hier eine Eingangsspannung von bspw. 42 Volt in eine geregelte und damit variable Spannung umgesetzt, die an­ schließend nochmals herabtransformiert wird, um den Betriebsstrom mit einer geringeren Strombelastung der Zuleitungen zu erreichen. Auch hier werden, bspw. durch die Ansteuerlogik, sowohl die an der Glühlampe anliegende Spannung als auch der sie durchfließende Strom sowie deren Betriebsfähigkeit überwacht, und durch einen relativ sanften Anstieg der Betriebsspannung der Glühlampe wird deren lange Lebensdauer gewährleistet.

Der Zeichengeber weist damit praktisch nur vier Eingangsklemmen auf, deren eines Paar für die Übermittlung der Befehlssignale und deren anderes der Speisung der Glühlampen dienen. Damit werden Fehlan­ schlüsse praktisch ausgeschaltet. Die jeweils anzuzeigenden Ver­ kehrszeichenteile werden sichtbar gemacht, indem die ihren Licht­ leiterbündeln zugeordneten Glühlampen in Stufen beliebig strombeauf­ schlagt werden, wobei die erzielte Leuchtkraft sich feinstufig den jeweiligen Lichtverhältnissen anpaßbar ist. Die jeweils nicht benutzten Zeichenteile bleiben dunkel und fallen daher bei der Betrachtung des Zeichengebers nicht auf, da die ihren Lichtleitungs­ bündeln zugeordneten Glühlampen als Sollwert für deren Beheizung den Wert Null vorgegeben erhalten.

Die Schutzkleinspannung (SELV) schließt Unfälle aus, und die inte­ grierte Steuerung des Zeichengebers ergibt eine sichere Inter­ pretation der ankommenden Steuersignale (gemäß TLS Protokoll TC 57). Wesentliche Umwelt- und Verkehrsfaktoren können durch Sensoren erfaßt und zusätzlich in die Steuerung eingeführt werden. Diese und die Betriebszustände des Zeichengebers werden durch eine Melde­ vorrichtung rückgemeldet, und durch Ausfälle nicht eindeutig dar­ stellbare Verkehrszeichen werden mittels des Prozessors durch darstellbare ähnliche Auswirkung oder Bedeutung ersetzt.

Claims (5)

1. Wechselverkehrszeichenanlage mit Zeichengebern vorgeordneten, deren Stromversorgung und Steuerung bewirkenden Streckenstatio­ nen und von diesen gespeisten und gesteuerten, nach dem Licht­ rasterprinzip arbeitenden Zeichengebern, die von Lichtquellen wahlweise beleuchtbare Bündel von Lichtleitfasern aufweisen, deren mit Linsenkörpern ausgestatteten freien Enden in Aus­ nehmungen einer Tafel angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Streckenstation die zugeführte Netzspannung auf eine relativ hohe Kleinspannung umspannt und dem vorgegeben darzu­ stellenden Signalbild und/oder den vorgegebenen Steuerparametern zugeordnete Codesignale bewirkt, und daß die Gehäuse (8) der Signalgeber auf die Codesignale ansprechende Decoder (28, 29) und von diesen steuerbare, den Glühlampen der Lichtquellen vor­ geordnete Umspannvorrichtungen (32, 37 bis 40) aufweisen.

2. Wechselverkehrszeichenanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Signalgeber dessen Betriebszustände erfassende Sensoren zugeordnet sind, denen Meldevorrichtungen zugeordnet sind, welche die erfaßten Betriebszustände sowie ggf. Bestätigungen vorgegebener Steuersignale codiert der Streckenstation zulei­ ten.

3. Wechselverkehrszeichenanlage nach Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Signalgeber (5 bis 7) Sensoren zugeordnet sind, welche Umwelt- bzw. Witterungsbedingungen und/oder verkehrsbezogene Daten ermitteln und dem Prozessor (28) zur Steuerung und/oder der Meldevorrichtung zur Rückmeldung vorgeben.

4. Wechselverkehrszeichenanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzliche mechanische Bedingungen wie z. B. das Öffnen einer Tür des Gehäuses (8) des Zeichengebers (5 bis 7) bzw. sonstige Eingriffe von der Meldevorrichtung weitergemeldet werden.

5. Wechselverkehrszeichenanlage nach Ansprüchen 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung zur Überwachung der Darstellung aller Teile des darzustellenden Zeichens und zur Vorgabe Ersatzzeichens ähnlicher Bedeutung oder Wirkung in dem Falle, in dem sich auf Grund der Überwachung das ursprünglich darzustellende Zeichen als nicht darstellbar erweist.