DE69206732T2

DE69206732T2 - Achsendetektor zur Anordnung in der Strassenoberfläche eines Multifahrspurweges

Info

Publication number: DE69206732T2
Application number: DE69206732T
Authority: DE
Inventors: Gilles Bailleul; Patrick Coville
Original assignee: Philips Electronics NV
Current assignee: Thermocoax SAS
Priority date: 1991-09-25
Filing date: 1992-09-16
Publication date: 1996-07-11
Anticipated expiration: 2012-09-17
Also published as: EP0534532B1; DE69206732D1; EP0534532A1; JPH06111178A; FR2681698A1; US5808562A

Description

Die Erfindung betrifft einen Achsdetektor zum Aufnehmen in die Oberfläche einer Fahrbahn mit mehreren Spuren, der wenigstens ein piezoelektrisches Koaxialkabel mit einem Zentralleiter, mit einer Metallummantelung und mit einem Füllmittel zwischen der Ummantelung und dem Leiter enthält.
Die Erfindung findet ihre Anwendung im Zählen von Fahrzeugen auf den Straßen oder Autobahnen mit mehreren Spuren, beispielsweise mit 5 oder mehr.
Im Stand der Technik sind bereits drei Arten von Achsdetektoren bekannt.
Die erste Art besteht aus visuellen Detektoren, die ungeeignet sind, weil auf einer mehrspurigen Bahn mehrere Fahrzeuge zugleich vorbeigehen können, die sich hintereinander verbergen.
Die zweite Art besteht aus schlichtweg auf der Bahn aufgestellten Detektoren. Zu dieser Art gehört beispielsweise die in der Patentanmeldung FR 2 625 808 beschriebene Anordnung, die ein piezoelektrisches Filmband betrifft. Diese Art von Anordnung hat eine zu kurze Lebensdauer durch die Zerbrechlichkeit der Verbindung zwischen dem piezoelektrischen Film und dem Verbindungskabel nach der Aufzeichenanordnung, die im allgemeinen am Straßenrand der Fahrbahn angeordnet wird. Zu dieser Art gehören ebenfalls pneumatische Rohre, die ebenfalls zerbrechlich sind, und die andererseits nur auf ihre ganze Iänge aktiv sein können, so daß auf einer mehrspurigen Autobahn das Verkehrsangebot nicht unterscheidbar ist, welche von den Spuren getrennt betätigt wird.
Die dritte Art besteht aus in die Fahrbahn eingebettete Detektoren. Zu dieser Art gehört beispielsweise die in der Patentanmeldung FR 2 575 827 beschriebene Anordnung, und diese Anmeldung entspricht US-A-4 712 423. Diese bekannte Anordnung enthält anhand der Fig. 3 in einem in der Fahrbahn angebrachten Einschnitt eine Verbindungsschicht zwischen den Wänden des Einschnitts und zwischen einem elektrischen Meßfüller und dieser Schicht ein oder mehrere Harze zum Einhüllen des Meßfüllers. Sie enthält außerdem ein Metallprofil um den piezoelektrischen Meßfüller herum, das in die Füllmittel eingebettet ist.
Es sei bemerkt, daß diese letzte Anordnung als piezoelektrischer Detektor ein piezoelektrisches Kabel entsprechend dem Kabel nach der Beschreibung in der Patentschrift FR 2 109 176 benutzt.
Die Anordnungen der dritten Art haben gemeinsam, daß sie zeitlich mechanisch widerstandsfähig sind. Also können sie dauerhaft auf eine Strecke angebracht werden. Jedoch gibt es Probleme der Temperaturbeherrschung bei Verwendung von Harzen zur Einhüllung der piezoelektrischen Meßfühler, wenn die Klimabedingungen des Gebietes, in dem sie aufgestellt werden, sich ändern.
Wenn die Anordnungen aus der dritten Kategorie von vorne herein die einzigen zum Ergeben zufriedenstellender Leistungen erscheinen, haben sie nichtsdestoweniger in bestimmten Fällen einen störenden Nachteil: Ihre Aufstellung in der Fahrbahn erfordert Straßenarbeit, die einerseits die Wegstrecke in bestimmten Maße beschädigen und andererseits viel Zeit zum Imbetriebnehmen erfordern.
Mithin gibt sich das Problem des Anordnens mehrspuriger Autobahnen oder Farhbahnen, mit beispielsweise 5 oder mehr Spuren, was sehr häufig in den vereinigten Staaten der Fall ist, mit Achsdetektoren.
Der Anstieg des Wegverkehrs auf der ganzen Welt übersetzt sich in die Schaffung immer größerer Autobahnen oder Fahrbahnen mit einer Vielzahl von Spuren in jeder Richtung, und in den Wunsch seitens der verantwortlichen Autoritäten für den Wegverkehr, mehr Auskunft über den Verkehr zu bekommen, sowohl für die Aufnahmefähigkeit der Fahrbahn, für die Verbesserung des Verkehrsablaufs, als auch für die Verwirklichung automatischer Gebührenzahlungen.
Wenn also eine Autobahn stark verkehrsbelastet ist und mehrere Spuren enthält, ist es nahezu ausgeschlossen, das Verkehrsangebot lange genug zu stoppen, um das Anbringen vergrabener Meßfühler der erwähnten dritten Kategorie durchzuführen, und dies umsomehr, weil oft nur ein punktliches Verkehrsstudium ausreicht, um die erforderlichen Daten zum Auswerten oder zu mehr Auskunft des Verkehrs zu sammeln. Man wird also auf einen Detektor zurückgreifen, der auf der Oberfläche der Fahrbahn angebracht wird.
Ein Detektor zum Anbringen auf der Oberfläche der Fahrbahn ist ebenfalls bekannt aus der Patentanmeldung FR 2 575 827, und zwar anhand der Fig. 4. Diese Anordnung enthält ein flaches Gehäuse mit einer Dicke von 1 cm das abgeschrägte? Auflauffläche mit einem piezoelektrischen Kabel enthält, wie es in demselben Patent für den eingebetteten Meßfühler beschrieben ist, der in einem Hals dieses Gehäuses angebracht und von einem Ümhüllungsmittel festgehalten wird.
Das piezoelektrische Kabel oder der piezoelektrische Detektor aus der Patentschrift FR 2 109 176, das bzw. der in der Patentanmeldung FR 2 575 827 benutzt wird und ebenfalls in die Oberfläche eingebettet ist, enthält eine Ummantelung und einen Zentralleiter aus Titan, sowie ein piezoelektrisches Füllmittel, das eine Mischung aus Titanat und Bleizirkonat ist oder auch aus mit Bleititanat dotiertem Bariumtitanat besteht, und daß zwischen der Ummantelung und dem Zentralleiter eingepreßt ist.
Trotzdem löst keine der bekannten Anordnungen das Problem der einfachen Imbetriebstellung eines Achsdetektors bei der Anordnung auf der Oberfläche einer mehrspurigen Fahrbahn, zwecks einer extrem schnellen Anordnung, die sich insbesondere eignet zur Datensammlung für jede der Spuren dieser Fahrbahn, von der angenommen wird, daß sie ein großes Verkehrsangebot beweltigen muß, sogar wenn diese Eigenschaften als Gegenstück haben, daß diese Anbringung vorübergehend ist, weil die Anordnung eine verhältnismäßig kurze Lebensdauer hat infolge der schweren Verkehrsbelastung, unter der Bedingung, daß diese Lebensdauer trotzdem lange genug ausreicht, um die verlangten Daten zu sammeln.
Ein technisches Problem bei der erfindungsgemäßen Lösung ist also das Schaffen eines Achsdetektors für eine möglicherweise vorübergehende Aufstellung,
- zum Anordnen auf der Oberfläche einer mehrspurigen Fahrbahn,
- zum einfachen Befestigen an der gewählten Stelle,
- der Verkehr während der Aufstellung möglichst wenig zu stören, und den Detektor bei seiner Aufstellung gar nicht zu stören,
- eine ausreichende Lebensdauer zum Sammeln der verlangten Daten zu bieten, beispielsweise 1 Woche mit schweren Lastwagen,
- das Erfassen selektiver Daten eigens für jede der Fahrbahnspuren, wobei möglichst wenig Störungen mit den als Streudaten erachteten Daten der anderen Spuren,
- eine leichte Aufstellung auf einer Aufzeichenanordnung am Straßenrand mit Hilfe einer mechanischen Verbindungsvorrichtung, die zeitlich genauso widerstandsfähig ist wie der Achsdetektor selbst,
- wobei dieser Detektor gar keinen Verbinder in der dem Verkehr gegenüberliegenden Teil besitzt,
- dieser Detektor also geeignete Anteile hat, um selektiv auf jeder der zu studierenden Spuren anzuordnen,
- dieser Detektor beispielsweise sich zur Durchführung von Messungen auf Autobahnen mit wenigstens 5 bis 10 Spuren eignet,
- dieser Detektor außerdem schweren klimatischen Bedingungen widerstandsfähig ist (sehr hohe oder sehr niedrige Temperaturen, starke Temperaturschwankungen, Schnee, Glätte, usw.).
Das bekannte Kabel aus der Patentschrift FR 2 109 176 eignet sich nicht zur Lösung dieses Problems.
Tatsächlich ist es dem Fachmann bekannt, daß das piezoelektrische Füllmaterial aus piezoelektrische Teilchen oder piezoelektrische Domänen besteht, die im unbearbeiteten Material auf beliebige Weise verteilt werden. das unbearbeitete Material ist also isotrop: Jede piezoelektrische Domäne hat ihre eigene Orientation, so daß die Summe der Ladungen, die dabei geschaffen werden können, sehr schwach ist. Das Material weist in der Wirklichkeit nur einen brauchbaren piezoelektrischen Effekt auf, wenn die Domänen in einer Vorzugsrichtung orientiert sind. Dies erfolgt bei der Verwirklichung des piezoelektrischen Kabels durch das Erzeugen eines starken elektrischen Felds am Material, wobei dieses Material auf eine in der Nähe des Curie- Punktes liegenden Temperatur gehalten wird. Ein derartiges Herstellungsverfahren wird insbesondere in der bereits erwähnten französischen Patentschrift FR 2 109 176 beschrieben.
Auch mit diesem Kabel kann ein ausreichend langer Meßfühler, beispielsweise von 20 m, zum Überqueren einer Fahrbahn mit 5 Spuren erhalten werden, aber dieses Kabel bietet keine differenzierten Informationen über den Verkehr bezüglich jede der überquerten Spuren.
Andererseits hat ein derartiges piezoelektrisches Kabel zusätzliche ernsthafte Nachteile. Tatsächlich sind die piezoelektrischen Kabel sehr kapazitiv, beispielsweise haben sie eine Kapazität in der Größenordnung von 10.000 pF/m. Ein Meßfühler mit einer Lange von 20 m mit Hilfe eines derartigen Kabels bietet eine Kapazität von 0,2 µF. Eine Kapazität dieser Größenordnung ist nachteilig, auch wenn das erfaßte Signal in einem Belastungsverstärker behandelt wird, da 0,2 µF zu wichtig als Quellenimpedanz ist, daß das Signal in einem Spannungsverstärker bearbeitet wird, da die Kapazität die vom Meßfühler erzeugte Spannung in einem Verhältnis herabsetzt, das höher als 5 für einen Meßfühler von 20 m sein kann.
Der Erfindung liegt nunmehr die Aufgabe zugrunde, diesen Problemen abzuhelfen mit Hilfe eines Detektors nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, und dieser Detektor ist außerdem dadurch gekennzeichnet, daß er wenigstens ein aktives Gebiet enthält, in dem das Füllmaterial piezoelektrisch ist, und mindestens ein sog. neutrales Nachbargebiet enthält, in dem das Füllmaterial weder nicht potentiell piezoelektrisch noch piezoelektrisch ist.
In einem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel ist die Ummantelung aus Kupfer, ist der Zentralleiter aus Kupfer, ist das piezoelektrische Füllmaterial eine piezoelektrische Keramik und ist das nicht potentiell piezoelektrische Füllmaterial ein pulverartiges minerales Isoliermittel.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird die piezoelektrische Keramik aus einer Mischung von Titanat und Bleizirkonat, oder aus mit Bleititanat dotiertem Bariumtitanat gewählt, und ist das pulverartige mineralische Isoliermittel aus Magnesium (MgO), aus Silizium (SiO&sub2;) oder aus Aluminium (Al&sub2;O&sub3;) oder aus einer Mischung mehrerer mineralischer Isoliermittel mit u.a. einem dieser Pulver gewählt.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen
Fig. 1 einen Querschnitt durch ein piezoelektrisches Kabel,
Fig. 2 einen Langsschnitt durch ein piezoelektrisches Kabel,
Fig. 3 einen Detektor für eine mehrspurige Fahrbahn,
Fig. 4 in Draufsicht auf einen Teil einer Autobahn mit 5 Spuren in einer Fahrrichtung zwischen dem Mittelstreifen und dem Straßenrand,
Fig. 5 einen Querschnitt durch eine Koaxialstruktur, die auf einer Fahrbahn mit einem Klebband nach ihrer Umhüllung in einem Profil oder in einem elastischen Rohr befestigt ist,
Fig. 6 einen Querschnitt durch die Koaxialstruktur bei einfacher Befestigung auf einer Fahrbahn mit Hilfe eines Klebbandes.
Wie mit einem Längsschnitt anhand der Fig. 1 und 2 und mit einem Querschnitt anhand der Fig. 3 dargestellt ist, enthält die Achsdetektoranordnung 10 im wesentlichen eine Koaxialstruktur, die aus einem Zentralleiter 1, einer Metallummantelung 2 und einem pulverartigen Fülimaterial 3, 4 zwischen dem Zentralleiter 1 und der Ummantelung 2 gebildet ist.
Die Koaxialstruktur ist mit einer Lange L verwirklicht, die zum Überqueren einer oder mehrerer Spuren einer mehrspurigen Fahrbahn ausreicht, beispielsweise zur Verwendung auf einer Autobahn mit 2 bis 10 Spuren. So ist in Fig. 4 in Draufsicht ein Teil einer Autobahn mit 5 Spuren in einer Fahrrichtung zwischen dem Mittelstreifen 100 und dem Straßenrand 106 dargestellt.
In Fig. 1 und 2 sind schematisch zwei Ausführungsbeispiele der Koaxialstruktur 10 zum Detektieren auf der fünften Spur 101 fahrender Fahrzeuge dargestellt (die fünfte Spur von dem Straßenrand der Autobahn gerechnet), wobei davon ausgegangen wird, daß die elektronische Aufzeichnungsanordnung 110 für die erfaßten Daten an einer vor dem Verkehr geschützten Stelle am Straßenrand 106 der Autobahn ent sprechend Fig. 1 angeordnet ist. Mit einer anderen Verwendung des Achsdetektors kann die elektronische Datenaufzeichnungsanordnung 110 dagegen auf dem Mittelstreifen 100 angeordnet werden.
Also stellt anhand der Fig. 1 und 2 die Koaxialstruktur 10 eine Lange L dar, die die 5 Autobahnspuren überqueren kann, d.h. etwa 20 m. Die Abschnitte A, B, C, D, E der Koaxialstruktur entsprechen nach der Aufstellung des Achsdetektors quer zur Autobahn die Spuren 101, 102m 103, 104 bzw. 105 nach der schematischen Darstellung in Fig. 4.
Für die Achsdetektion auf der fünften Spur 101 soll nur der Abschnitt A der Koaxialstruktur 10 den piezoelektrischen Effekt bieten können, und dieser piezoelektrische Effekt soll sich in radialer Richtung erstrecken, d.h. entsprechend dem Strahl der in Fig. 3 im Querschnitt dargestellten Anordnung. Die anderen Abschnitte B, C, D usw. zwischen der Spur, auf der die Messungen vorgenommen werden, und dem Straßenrand 106 der Autobahn sollen neutral bleiben, und insbesondere keine Streusignale beim Durchgang von Fahrzeugen auf den Spuren 102 und 103, usw. abgeben.
Deshalb ist bei der Verwirklichung der Koaxialstruktur 10 nur der Abschnitt A mit einem potentiell piezoelektrischen Füllmittel 4 dotiert. Die anderen Abschnitte B, C, D usw. sind mit einem ganz neutralen Füllmaterial 3 dotiert. Das Verwirklichungsverfahren der Koaaialstruktur 10 umfaßt die Bildung einer Rohfassung des Kabels mit einem möglichen Durchmesser zwischen 0,5 und 3 cm. Die Rohfassung enthält die Metallummantelung 3, den Zentralleiter 1 und die pulverartigen Füllmittel 3 und 4, die auf die Lange der Rohfassung in den Anteilen eines Abschnitts entsprechend A für das potentiell piezoelektrische Material und vier Abschnitte entsprechend B, C, D, E für das neutrale Material verteilt sind.
Die Rohfassung erfährt darauf Zieh- und Streckverfahren mit Glühstufen für den geeigneten definitiven Durchmesser und die geeignete definitive Lange zur Bildung der Koaxialstruktur für den Achsdetektor. Dabei werden die Pulver in den verschiedenen Abschnitten des Kabels kompakt gehalten. Der definitive Durchmesser liegt zwischen 1 und 3 mm und die Lange in diesem Fall als Beispiel eines Kabels für 5 Spuren liegt in der Größenordnung von 20 m.
Entsprechend dem Längsschnitt in Fig. 1 wird jedes der Enden 51 und 52 mit einem wasserdichten Isolierpfrophen abgedichtet, wobei ein Abschnitt des Zentralleiters 1 austreten kann.
Entsprechend der Darstellung mit einem Iängsschnitt in Fig. 2 ist die Ummantelung 2 an einem seiner Enden 54 vollständig abgeschlossen, ohne Kontakt mit dem Zentralleiter 1 und am anderen Ende mit einem wasserdichten Isolierpfrophen 53 versehen, wodurch ein Abschnitt des Zentralleiters 1 austreten kann.
In beiden Fällen ist eines der Enden, an dem der Zentralleiter zur Verfügung steht, mit einem koaxialen Verbindungsanschluß versehen, die beispielsweise vom BNC-Typ sein kann. Vorzugsweise wird die Koaxialstruktur zur Verwirklichung des Achsdetektors mit diesem Anschluß an ein Übertragungskabel angeschlossen, das mit den Bezugsziffern 21, 22, 23, 24 und 25 nach Fig. 4 bezeichnet ist, und im Handel unter dem Namen THERMOCOAX (Suresnes-France) mit der Bezeichnung RG58 Cu erhältlich ist.
Weiter unten sind mehrere Beispiele von Produkten zur Verwirklichung der verschiedenen Abschnitte der Koaxialstruktur beschrieben.

BEISPIEL 1

Der Zentralleiter kann wie die externe leitende Ummantelung aus Kupfer hergestellt sein. Der potentiell piezoelektrische Abschnitt A kann das pulverartige Füllmittel enthalten, das aus den bereits im Handel erhältlichen piezoelektrischen Keramiken gewählt wird, beispielsweise die PEX&sub5; von PHILIPS (Niederlande), mit der man ein Mischpulver aus Titanat und Bleizirkonat mit einem Curie-Punkt von 285ºC erhält. Die neutralen Abschnitte werden vorzugsweise mit einem pulverartigen Isoliermineral gefüllt, das aus Magnesium MgO, Silizium SiO&sub2; und Aluminium Al² O&sub3; gewählt wird.

BEISPIEL II

Der Zentralleiter kann wie die externe Leitummantelung aus Kupfer hergestellt sein. Das potentiell piezoelektrische Füllmaterial des aktiven Abschnitts A kann wie folgt gewählt werden:
- aus einer Mischung von Titanat und Bleizirkonat oder Bariumzirkonat,
- aus mit einigen % Bleititanat, beispielsweise 5%, dotiertem Bariumtitanat.
Wenn das potentiell piezoelektrische Material nur ein einziges Titanat enthält, laßt es sich nach seiner Polarisation leichter entpolarisieren.

BEISPIEL III

Der Zentralleiter und die Metallummantelung können aus anderen Metallen als Kupfer hergestellt werden, beispielsweise aus Titan. Aber das Titan ist teuerer als Kupfer. Deshalb wählt man eher ein preisgünstigeres Metall, weil der erfindungsgemaße Detektor tatsächlich für eine vorübergehende Verwendung vorgesehen ist, d.h. er ist nach einigen Tagen oder nach etwa einer Aufstellungswoche an einer vorgegebenen Stelle nicht neu einsetzbar.

BEISPIEL IV

Es können neben dem Leiter und der Ummantelung in einem der oben genannten Metallbeispiele Füllmateriale aus den Polymeren gewählt werden. Auch für den potentiell piezoelektrischen Abschnitt A kann Füflmaterial aus den PVDF gewählt werden, die im Handel erhältliche Fluoropolymere sind, unter dem Namen ATOCHEM (Elf-Aquitaine Vereinigte Staaten). Für die neutralen Abschnitte B, C, D usw. wird beispielsweise ein Polyätylen gewählt.
Sobald die Rohfassung zur Erzeugung der Koaxialstruktur für die Anwendung als Achsdetektor nicht mehr mechanisch und thermisch behandelt wird, erfährt sie die Polarisationsoperation des potentiell piezoelektrischen Abschnitts. Diese Operation besteht in der Erzeugung eines höheren elektrischen Feldes an der Koaxialstruktur gleichzeitig mit ihrer Erwärmung auf eine Temperatur in der Nähe des Curie- Punktes des piezoelektrischen Materials. Für die Anwendung als Achsdetektor muß die Polarisation radial sein.
Zu diesem Zweck wird eine Gleichspannung geeigneter Stärke zwischen der Ummantelung und dem Zentralleiter angelegt.
Für die Ausführungsform der verschiedenen Operationen zur Umbildung der Rohfassung in der piezoelektrischen betriebsfähigen Koaxialstruktur kann sich der Fachmann auf die Beschreibung in der Patentschrift FR 2 109 176 beziehen.
In dieser stufe stellt sich die Wichtigkeit der Differenzierung zwischen dem Füllmaterial 4 des aktiven Abschnitts mit dem piezoelektrischen Effekt und dem vollständig neutralen Füllmittel 3 der anderen Abschnitte B, C, D, usw. heraus.
Wenn die Koaxialstruktur auf ihre ganze Lange aufgefüllt ist, d.h. in allen Abschnitten sowohl A als auch B, C, D usw. mit potentiell piezoelektrischem Material und wenn während der Herstellung des gewünschten aktiven Abschnitts A allein das Polarisationsverfahren erfährt, weist also tatsächlich das Kabel wenigstens folgende Nachteile auf.
Einerseits eine sehr hohe Kapazität, sehr nachteilig für die Bearbeitung des empfangenen Signals in einem System 110 (siehe Fig. 4) mit einem Signalverstärker, dem der Fachmann bekannt ist, zum Empfangen der relativen Informationen über den Wegverkehr.
Andererseits sind die Abschnitte B, C, D usw., die neutral sein sollen, sehr leicht empfindlich als auch erfahren sie nicht das Polarisationsverfahren. In diesem Fall ist es besonders schwer, den Unterschied zwischen einem Streusignal und einem abgeschwächten Signal festzustellen. Unter abgeschwächtem Signal sei ein Signal verstanden, das ein leichteres Fahrzeug im aktiven Abschnitt A erzeugt, und unter einem Streusignal ein Signal, das ein schwerer Laster in einem der neutralen Abschnitte B, C, D usw. erzeugt.
In Fig. 4 ist eine schematische Draufsicht auf die Gesamtheit der Bauteile eines Detektors für eine Autobahn mit 5 Spuren dargestellt.
Dieser Detektor enthält eine erste Koaxialstruktur 11, entsprechend der Beschreibung mit der Bezugsziffer 10 in Fig. 1, 2 und 3, die beispielsweise ein aktiver Abschnitt A mit einer Lange von etwa 3,5 m zum Anbringen über die Spur 101 in größter Entfernung vom Straßenrand 106 und mit den neutralen Abschnitten B, C, D, E mit einer Lange von etwa 3,5 m enthält, die je zum Überqueren der Spuren 102, 103, 104 und 105 vorgesehen werden. Ein koaxiales Verbindungskabel mit der Bezugsziffer 21, das mit dem Ende 53 über einen nichtdargestellten Koaxialleiter verbunden ist, werden die Signale bezüglich dem aktiven Abschnitt A über einen Eingang 31 einer elektronischen Bearbeitungsanordnung 110 übertragen. Der Verbinder, das Verbindungskabel 21 und die elektronische Anordnung 110 werden im Schutzabstand vom Verkehrsangebot am Straßenrand 106 angeordnet.
Offensichtlich in einer anderen Anwendung kann die Anordnung 110 im Mittelstreifen 100 der betreffenden Autobahn angeordnet weden, und in diesem Fall wird die Koaxialstruktur 11 umgekehrt angeordnet.
Der Detektor enthält anschließend eine Koaxialstruktur 12 vom selben Typ wie die Struktur 10 nach der obigen Beschreibung, wobei ein aktiver Abschnitt A über die vierte Spur vom Straßenrand aus gesehen in diesem Beispiel angeordnet wird, und wobei es nur drei neutrale Abschnitte B, C, D rittlings auf den Bahnen 103,104 und 105 gibt. Eine Verbindung 22 gleich der nach der obigen Beschreibung verbindet das Ende 53 der Struktur 12 mit dem Eingang 32 der Anordnung 110.
Der Detektor enthält weiter die Strukturen 13, 14, bzw. 15 mit je einem aktiven Abschnitt A und zwei neutralen Abschnitten B bzw. C; einen neutralen Abschnitt B und keinen neutralen Abschnitt; und mit je einem Verbindungskabel 23, 24 bzw. 25 zum Verbinden mit den Eingängen 33, 34 und 35 der Anordnung 110. Die externen neutralen Abschnitte, d.h. E, D, C bzw. B der Strukturen 11, 12, 13 und 14 zum Überqueren der Spur 105 können viel länger sein als die, die zum Überqueren der anderen Abschnitte vorgesehen sind, um die Anordnung des Endes 53 außerhalb des Verkehrs am Straßenrand zu ermöglichen. Auch kann die Struktur 15, die theoretisch nur einen aktiven Abschnitt A enthält, einen neutralen Abschnitt zwischen dem Abschnitt A und dem Ende 53 aus demselben Grund enthalten.
Die koaxialen Verlängerungskabel 21, 22, 23, 24 und 25 können eine Länge von 20 m erreichen.
Die Vorteile eines Detektors aus den oben beschriebenen Bauteilen sind folgende:
a) Die Koaxialstrukturen 11, 12, 13, 14 und 15 besitzen möglichst störungsfreie Kapazitäten: die neutralen Abschnitte überschreiten nicht die Werte von 300 pF/m mit Magnesium und 100 pF/m mit Polyäthylen. Diese Verringerung der Kapazität stellt eine bedeutende Verbesserung in bezug auf den Fall dar, in dem eine Struktur benutzt wird, die auf ihre ganze Lange potentiell piezoelektrisches Material enthält, was eine Kapazität von 10.000 pF/m ergibt.
b) Die übertragenen Signale bezüglich jeder Spur 101, 102, 103, 104 und 105 werden nicht vom Verkehr auf den anderen Spuren beeinflußt, weil die Abschnitte als Füllmaterial ganz neutrale Produkte enthalten.
c) Alle Verbindungen befinden sich im Schutzabstand vom Verkehr an dem Straßenrand oder im Mittelstreifen; es gibt keinen Verbinder auf der Fahrbahn.
d) Der Detektor kann auf jeder Autobahn ungeachtet der Anzahl von Spuren verwendet werden. Es genügt die Verwirklichung der geeigneten Lange der neutralen Abschnitte B, C, D uws. neben dem aktiven Abschnitt A. Es sind bereits Strukturen für Autobahnen mit 10 Spuren geprüft worden.
e) Jedem Abschnitt, sei er aktiv oder neutral, kann die geeignete Lange für die gewählte Anwendung gegeben werden, wobei die damit auszurüstenden Autobahnen größere oder kleinere Spuren haben können, insbesondere an der Stelle der Gebühreneinnahmen.
f) Jede Struktur kann sehr schnell auf der Fahrbahn festgesetzt werden, wobei der Verkehr in möglichst kurzer Zeit unterbrochen wird.
g) Die Koaxialstrukturen 11, 12 und 13 usw. wurden auf Autobahnen mit sehr großem Verkehrsangebot geprüft. Sie haben eine Lebensdauer in der Größenordnung von 1 Woche im Mittel, was im allgemeinen zur Verwirklichung eines Studiums des Verkehrs ausreicht. Sie können eine viel längere Lebensdauer bei einem viel geringeren Verkehrsangebot oder einem viel langsameren Verkehrsangebot haben.
h) Die Koaxialstrukturen sind sehr preisgünstig. Sie können also als zeitweilig für eine einzige Benutzung oder als Wegwerfartikel betrachtet werden. Weiter unten werden beispielsweise zwei Befestigungsverfahren für die Strukturen 11, 12 und 13, usw. über die Fahrbahn angegeben, in dieser Optik als preisgünstiger Achsdetektor und mit Kurzdauerverwendung oder als Wegwerfartikel.
In Fig. 6 ist ein Querschnitt durch die Koaxialstruktur 10 dargestellt, wobei zu ergänzen sei, daß sie die Formen 11, 12 und 13, usw. annehmen können, die auf einer Fahrbahn beispielsweise auf dem Abschnitt 101 angebracht und mit einem Klebband 71 festgesetzt werden können, wobei zum Beispiel aus den Klebbandtppen aus speziellen Polymeren für Fahrbahnen gewählt wird. Das Band wird vorzugsweise auf die ganze Lange L der Koaxialstruktur 10 angebracht.
In Fig. 5 ist ein Querschnitt durch eine Koaxialstruktur 10 dargestellt, die zunächst in ein Profil 70 oder in ein Rohr aus synthetischem elastischem Material eingeführt ist, das die radialen von der Struktur 10 zu übertragenden Schwingungen nicht beeinträchtigen. Das Profil 70 wird vorzugsweise über die ganze Lange L der Struktur 10 angeordnet, und die Einheit wird auf der Fahrbahn mit einem Klebband 71 festgesetzt.
Neben diesen zwei Befestigungsbeispielen können die Strukturen 10 auf der Bahn beispielsweise mit Hilfe von sehr schnell bei Umgebungstemperatur polymerisierenden Harzen auf einfache Weise festgeklebt werden. Es sei dabei bemerkt, daß die Strukturen 10 einen sehr geringen Durchmesser haben, kleiner als oder glelich 3 mm, sie sind daher sehr leicht festzusetzen.
Die Lebensdauer des Detektors auf der Bahn ist weitgehend vom angenommenen Prinzip für die Befestigung abhängig. Es ist manchmal wünschenswert, die Strukturen 10 möglichst unsichtbar zu machen, um Sabotageaktivitäten zu vermeiden. In diesem Fall erscheint das in Fig. 6 veranschaulichte Verfahren als am geeignesten. Es ist klar, daß ebenfalls für eine viel längere Lebensdauer die Strukturen
10 vergraben werden können. Sie bieten dabei nicht den Vorteil, schnell angebracht zu werden, aber sie gewährleisten dabei die anderen unter den Punkten a) bis e) angegebenen Eigenschaften.
Mit den erfindungsgemäßen Strukturen ist es möglich, ebenfalls auch andere Anwendungen zu verwirklichen, wie z.B. das Wiegen von Fahrzeugen.

Claims

1. Achsdetektor auf einer Oberfläche einer Fahrbahn mit mehreren Spuren, mit wenigstens einem piezoelektrischen Koaxialkabel (1, 2, 3, 4) mit einem Zentralleiter (1) einer Metallummantelung (2) und einem Fülimittel (3, 4) zwischen der Ummantelung (2) und dem Leiter (1), dadurch gekennzeichnet, daß das piezoelektrische Koaxialkabel (1, 2, 3, 4) wenigstens ein mit aktiv bezeichnetes Gebiet hat, in dem das Füllmittel piezoelektrisch (3) ist, und wenigstens ein mit neutral bezeichnetes Nachbargebiet hat, in dem das Füllmittel weder piezoelelrtrisch noch potentiell piezoelektrisch (4) ist.

2. Detektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Überwachen der M. Spur einer Fahrbahn mit N Spuren, wobei 1 ≤ M ≤ N ist, der Detektor ein Koaxialkabel aufweist mit einem aktiven Gebiet (A), dessen Lange der Querabmessung der zu überwachenden Spur entspricht, sowie mit einem angrenzenden neutralen Gebiet (B-E), dessen Lange der gesamten Querabmessung der restlichen M- 1 anderen Spuren wenigstens entspricht.

3. Detektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Überwachen jeder der N Spuren einer Fahrbahn der Detektor N Koaxialkabel (11-15) nach Anspruch 2 enthält, wobei jedes der Kabel durch ein abweichendes Parameter M definiert wird, worin 1 ≤ M ≤ N ist.

4. Detektor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Kabel (die Kabel) außerdem an einem seiner (ihrer) Enden einen neutralen Abschnitt hat (haben), der mit einem Koaxialverbindungssystem versehen ist, um den Detektor mit einem Datenverarbeitungsanordnung (110) zu verbinden.

5. Detektor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungssystem (21-25) einen Koaxialverbinder und ein Koaxialanschlußkabel nach der Datenverarbeitungsanordnung (110) enthält.

6. Detektor nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im (in den) piezoelektrischen Koaxialkabel das Füllmaterial des aktiven Gebiets eine pulverartige piezoelektrische Keramik ist, und daß das Füllmittel des neutralen Nachbargebiets oder des Endes ein pulverartiges mineralisches Isoliermittel ist.

7. Detektor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die piezoelektrische pulverartige Keramik aus einer Mischung von Titanat und Bleizirkonat oder auch aus mit Bleititanat dotiertem Bariumtitanat gewählt ist, und daß das pulverartige mineralische Isoliermittel aus Magnesium MgO, Silizium (SiO) oder auch Aluminium Al&sub2;O&sub3; oder aus einer Mischung mehrerer mineralischer Isoliermittel gewählt wird, die unter anderen eines dieser Pulver enthält.

8. Anwendung eines Detektors nach einem der Ansprüche 2 oder 4 bis 7, je nachdem diese letzten Ansprüche von dem Anspruch 2 aghängig sind, zum selektiven Überwachen der M. Spur einer Fahrbahn mit N Spuren.

9. Anwendung eines Detektors nach einem der Ansprüche 3 oder 4 bis 7, je nachdem diese letzten vom Anspruch 3 abhängig sind, zur Überwachung aller Spuren einer Fahrbahn mit N Spuren.

10. Anwendung eines Detektors nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Detektor mit einer Datenverarbeitungsanordnung (110) am Straßenrand der Fahrbahn oder auch im Mittelstreifen über ein Verbindungssystem nach dem Ende des neutralen Abschnitts des oder der piezoelektrischen Koaxialkabel verbunden ist, daß das Kabel oder die Kabel quer über die Fahrbahn an der Oberfläche angebracht sind, daß für jedes Kabel der aktive Abschnitt (A) eine Spur und der neutrale Abschnitt (B-E) die anderen Spuren zwischen dem aktiven Abschnitt und der verkehrsfreien Zone überquert, auf der die Datenverarbeitungsanordnung aufgestellt wird, und daß das Verbindungssystem zwischen dem oder den piezoelektrischen Koaxialkabel(n) und der Datenverarbeitungsanordnung (110) ebenfalls in diese verkehsfreie Zone aufgestellt wird.