EP1220181B1 - Tunnelüberwachungssystem in einem Tunnel - Google Patents

Tunnelüberwachungssystem in einem Tunnel Download PDF

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EP1220181B1
EP1220181B1 EP00128758A EP00128758A EP1220181B1 EP 1220181 B1 EP1220181 B1 EP 1220181B1 EP 00128758 A EP00128758 A EP 00128758A EP 00128758 A EP00128758 A EP 00128758A EP 1220181 B1 EP1220181 B1 EP 1220181B1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
tunnel
vehicle
sensor
monitoring system
unit
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP00128758A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP1220181A1 (de
Inventor
Goddert Peters
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Individual
Original Assignee
Individual
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Publication date
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Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to DE50010935T priority patent/DE50010935D1/de
Priority to AT00128758T priority patent/ATE301861T1/de
Priority to US10/451,935 priority patent/US6925377B2/en
Priority to JP2002555391A priority patent/JP3838975B2/ja
Priority to PCT/EP2001/015273 priority patent/WO2002054368A1/de
Publication of EP1220181A1 publication Critical patent/EP1220181A1/de
Priority to NO20033006A priority patent/NO20033006L/no
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    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08G—TRAFFIC CONTROL SYSTEMS
    • G08G1/00—Traffic control systems for road vehicles
    • G08G1/07—Controlling traffic signals
    • G08G1/08—Controlling traffic signals according to detected number or speed of vehicles
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08G—TRAFFIC CONTROL SYSTEMS
    • G08G1/00—Traffic control systems for road vehicles
    • G08G1/01—Detecting movement of traffic to be counted or controlled
    • G08G1/04—Detecting movement of traffic to be counted or controlled using optical or ultrasonic detectors
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08G—TRAFFIC CONTROL SYSTEMS
    • G08G1/00—Traffic control systems for road vehicles
    • G08G1/01—Detecting movement of traffic to be counted or controlled
    • G08G1/052—Detecting movement of traffic to be counted or controlled with provision for determining speed or overspeed

Definitions

  • the invention relates to a tunnel monitoring system in a vehicle tunnel according to the preamble of claim 1.
  • Tunnel monitoring systems in vehicle tunnels are in different Embodiments generally known:
  • a tunnel monitoring system in which in the tunnel and fire detectors are installed along the length of the tunnel.
  • This System should be a possible fire in the tunnel, especially a burning Vehicle can be detected and located.
  • This system can also have a Control device include, which automatically in the event of a detected fire Warning devices, traffic guidance devices or shut-off devices actuated.
  • a monitoring system is for detection only fire-related hazard states suitable.
  • Another well-known tunnel monitoring system is composed of several Surveillance cameras installed spaced in the course of the tunnel are built up. This allows each assigned tunnel sections be monitored visually by the recorded by a camera operations Screens are shown in a tunnel monitoring control center and from a Surveillance person to be evaluated. It is also known such surveillance cameras pivotable to mount, being a remote-controlled Pivoting of the tunnel monitoring control center is possible.
  • Such a tunnel monitoring system with surveillance cameras is costly to buy and maintain.
  • the Camera lenses in case of dirt and smoke critical in their function.
  • system immanent automatic detection and evaluation of dangerous conditions not or only limited possible, because of a surveillance camera relatively large tunnel section detected with possibly a plurality of vehicles and automatic image evaluations are difficult to carry out. Consequently is responsible for an evaluation of the image information of such a tunnel monitoring system essentially a surveillance person in the tunnel monitoring control center regarding the recognition of dangerous situations, an assessment of traffic density, speeds and speeds maintained intervals, etc.
  • a protection function thus depends essentially on the individual attention of a supervisor and one rapid detection of a dangerous situation with required rapid reactions is not guaranteed.
  • the fire detectors and surveillance cameras are in the nature of Localization sensors for vehicles usable with those vehicles in Normal operation and / or can be localized in dangerous situations, but where to accept the explained disadvantages and weaknesses of the system are.
  • a traffic surveillance system is known (US-A-5,528,234) in which Data collected by ultrasonic sensors in a statistical evaluation Central regarding vehicle speed and vehicle density subjected will be deduced from what the current traffic. This can then be broadcast by the head office in the form of news. Behaviour of a particular individual vehicle is not relevant here, so this Traffic monitoring system to the collection of up-to-date and accurate data for Traffic situation, but not on increasing traffic safety.
  • JP-A-9 282 581 being distributed along the longitudinal course of a tunnel sound sensors, wherein the standstill of a vehicle in the tunnel is recorded on the basis of a sound signal and to be localized. A control of a smooth passage of a vehicle through the tunnel is not possible with this system.
  • the object of the invention is the traffic safety in a vehicle tunnel increase.
  • the location sensors are ultrasonic sensors executed, each with a radiating and receiving area on the at least a lane are directed, such that when staying a Vehicle in the emission and reception range of an ultrasonic sensor of this a corresponding sensor signal together with a sensor detection signal can be delivered to the evaluation unit.
  • the evaluation unit comprises a transit time measuring unit with which by means of a sensor signal accordingly the stay of a vehicle in a radiating and receiving area of a certain ultrasonic sensor a runtime measurement is activated. through a subsequent sensor signal in the direction of travel in the tunnel subsequent ultrasonic sensor, in its emission and reception area the moving vehicle is staying later is the travel time between at least detectable by these two ultrasonic sensors.
  • For the transit time measurement can for the evaluation of immediately consecutive ultrasonic sensors or more widely spaced ultrasonic sensors are used. There the distances of the used for the transit time measurement ultrasonic sensors fixed and known, in a downstream speed measurement unit, which essentially consists of a multiplier immediately determines a speed signal for a particular vehicle become.
  • velocity measurements are given in the above Art carried out for all entering the tunnel vehicles, where through each vehicle a transit time measurement when driving through a first ultrasonic sensor set in running and after passing through the second associated ultrasonic sensor is terminated.
  • the evaluation unit can get such a speed signal for each vehicle very quickly and possibly stored for further evaluations, wherein the Measuring distance for a following vehicle and for a new transit time measurement is again activated.
  • Such measuring sections can be in the course of the tunnel be set one after the other, so that virtually every vehicle can be determined at each tunnel location. This can be easily and quickly derived Information such as average speeds traveled or vehicle densities.
  • Such a tunnel monitoring system is out of relative inexpensive and functionally reliable components to produce.
  • Ultrasonic sensors are relatively inexpensive, functionally reliable and low maintenance Transmitter units operating in harsh operating conditions, for example are also proven in maritime use.
  • Advantageous are such ultrasonic sensors largely insensitive to contamination and deliver too in case of fire in case of smoke development usable signals for localization of vehicles.
  • the evaluation of the sensor signals together with the respective sensor detection signals relatively easy.
  • the installation costs and operating costs are also relatively low.
  • the evaluation unit further includes a tracking unit that determines the exact vehicle passes based on each individual vehicle. This is a vehicle at the tunnel entrance detected by a first ultrasonic sensor and the vehicle passage through the following ultrasonic sensors through to the tunnel exit recorded and controlled a relaying and handover circuit. Also by means of Such a tracking unit can be determined a left-over vehicle when an interruption in the passing of an ultrasonic sensor area to the next ultrasonic sensor area of the evaluation unit is detected. Along with an associated sensor detection signal The exact location can be determined.
  • a distance measuring unit comprise two sensor signals are evaluated, the successive Vehicles are assigned, whereby simply a relative distance the vehicles can be determined.
  • the sensor signals the ultrasonic sensors according to claim 3 also evaluated in their signal intensity. Because different vehicle types have different reflection intensities For ultrasound, you can use it in a vehicle type detection unit different types of vehicles are distinguished. In order to For example, can be advantageously distinguished whether a leftover Vehicle is a motorcycle, a passenger car or a lorry, which may represent different potential dangers and also different ones Requires reactions. Further, for example, the vehicle type detection used for statistical purposes.
  • the ultrasonic sensors are proposed to arrange on the tunnel ceiling, with a number of functional connected ultrasonic sensors the lanes in a direction of travel, preferably each assigned to a single lane and breakdown spaces are.
  • a simple detection function of stagnant vehicles It would also be conceivable two lanes of different driving direction to monitor with only one row of ultrasonic sensors attached above.
  • a much more meaningful monitoring results in the assignment an ultrasonic sensor row to every single lane in one direction of travel.
  • a direction of travel detection is thus possible, whereby any Geisterrier can be determined immediately.
  • the sensor distances can be up to about 10 m, with about 50 Ultrasonic pulses are emitted and received per second.
  • the sensor signals in particular if also the intensity of the sensor signals are to be digitized for electronic evaluation in the usual way.
  • a / D converter already to attach the ultrasonic sensors and the digitized signals via a forward the serial bus system to the evaluation unit.
  • a sensor detection signal is required in each case with the measured value signal to the evaluation unit to send.
  • the power supply of the ultrasonic sensors and the A / D converter is feasible.
  • Particularly advantageous for this purpose is only a power supply required in the low voltage range, so that no further Security risks for tunnel operation.
  • a signal transmission from the ultrasonic sensors to Evaluation be provided via radio. This will depending on the circumstances the installation effort further reduced and a flawless Signal transmission even in the event that possibly at one Brand cables could be destroyed, ensured.
  • the evaluation unit is proposed to connect a control unit, with which depending on certain Evaluation results before or in the tunnel attached traffic-guiding and / or warning actuators are automatically controlled.
  • a control unit with which depending on certain Evaluation results before or in the tunnel attached traffic-guiding and / or warning actuators are automatically controlled.
  • Such adjusting devices can Traffic lights, flashing lights, sirens, warning signs with controllable texts, or other known control and warning systems, as well as tunnel safety devices be. Also announcements in the tunnel or over radio stations can be triggered or initiated automatically.
  • the tunnel monitoring system according to the invention be used advantageously in road and / or rail tunnels.
  • Simple design is a simple and cost-effective retrofit in existing Tunnels as possible as a supplement or combination with already existing monitoring equipment.
  • Fig. 1 is a cross section through a two-lane tunnel 1 for motor vehicles shown.
  • a truck 3 On the lane 2 on the right side of the tunnel cross-section is schematically illustrated a truck 3 and on the opposite lane 4 a passenger car 5.
  • ultrasonic sensor units 7 arranged in the longitudinal course of the tunnel 1 at the same sensor intervals 8 are arranged.
  • Each of the ultrasonic sensor units 7 comprises two ultrasonic sensors 9 and 10, with their respective associated conical Radiation and reception area 11, 12 adjacent to each other Lane 2 and oncoming lane 4 are directed.
  • Fig. 2 is a schematic plan view of the lane 2 and the opposite lane 3 of FIG. 1 shown with the vehicles 3 and 5.
  • the approximately conical Radiation and reception areas 11, 12 result on the lanes. 2 and 4 the approximately circular areas drawn.
  • the arrangement of Ultrasonic sensors 9, 10 can be seen carried out so that the emission and Reception areas 11, 12 according to the drawn circles both in the longitudinal direction and in the transverse direction approximately adjacent to each other, so that with respect to passing vehicles a complete detection on the lanes 2 and 4 is possible.
  • the emission and reception areas overlap slightly with successive ultrasonic sensors or be slightly spaced. It is essential in the arrangements that the distances are not chosen so large that between them Vehicle finds place undetected or that due to area overlaps or to large areas several vehicles therein only if necessary could be detected as a vehicle.
  • Fig. 3 is a functional diagram of the tunnel monitoring system is shown with a schematic plan view of the lanes 2 and 4.
  • ultrasonic sensor units 7 1 to 7 10 are arranged, wherein the tunnel is extremely fine-tuned.
  • a breakdown bay 13 is provided next to the lane 5, which is likewise monitored by ultrasonic sensors 7 5a , 7b and 7c .
  • a motor vehicle 14 has remained on the lane 2 is again the truck 3 and in the breakdown bay.
  • a tunnel monitoring control center 15 an evaluation unit 16 is installed, to which the ultrasonic sensor units 7 with their respective ultrasonic sensors 9, 10 are connected via a serial bus 17.
  • the evaluation unit is
  • a process control system 18 downstream visualization and Documentation facilities includes.
  • a control relates to an entrance traffic light 19 at the tunnel entrance, the for example, in a stagnant vehicle on the lane 2 or can be switched to "red" at a detected traffic congestion.
  • a control of a billboard 20 shown in the tunnel with the example given in traffic lights in traffic lights can be.
  • Fig. 4 is an example of a circuit diagram for the tunnel monitoring system shown.
  • the individual ultrasonic sensors 9, 10 of the ultrasonic sensor units 7 is in each case an analog-to-digital converter 21 associated with and downstream and connected to the serial bus 17.
  • the serial bus 17 communicates with the evaluation unit 16.
  • This evaluation unit 16 can ever according to the desired function and depending on the degree of upgrading several if necessary with each other have integrated measurement and evaluation units. In particular, is about a localization unit corresponding to a localization of vehicles their position in a certain emission and reception area feasible.
  • About a timer are transit time measurements and thus speed measurements by means of a speed measuring unit for determination possible from vehicle speeds.
  • the evaluation unit 16 is here as an output unit by way of example a screen 22 downstream as a visualization device, which a supervisor can visually understand the processes in the tunnel.
  • a screen 22 downstream as a visualization device, which a supervisor can visually understand the processes in the tunnel.
  • a control unit 23rd fed which automatically downstream actuators for example for Traffic management, warning, backup, etc. are controlled.
  • exemplary Here are with a lamp 24 traffic lights and / or flashing lights and / or Illuminated letters indicated.
  • a speaker 25 sirens and / or announcement devices indicated schematically.
  • a fan 26 should include facilities for tunnel safety, such as ventilation, automated Extinguishing systems, shut-off devices, etc. include his.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Traffic Control Systems (AREA)
  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
  • Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)
  • Alarm Systems (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft ein Tunnelüberwachungssystem in einem Fahrzeugtunnel nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Tunnelüberwachungssysteme in Fahrzeugtunnels sind in unterschiedlichen Ausführungsformen allgemein bekannt:
Beispielsweise ist ein Tunnelüberwachungssystem bekannt, bei dem im Tunnel und Im Längsverlauf des Tunnels Brandmelder installiert sind. Mit diesem System soll ein möglicher Brand im Tunnel, insbesondere ein brennendes Fahrzeug ermittelt und lokalisiert werden. Dieses System kann zudem eine Steuereinrichtung umfassen, welche im Falle eines erkannten Brandes automatisch Warneinrichtungen, Verkehrsleiteinrichtungen oder Absperreinrichtungen betätigt. Ein solches Überwachungssystem ist ausschließlich zur Erkennung brandbedingter Gefahrenzustände geeignet.
Ein weiteres allgemein bekanntes Tunnelüberwachungssystem ist aus mehreren Überwachungskameras, welche beabstandet im Verlauf des Tunnels installiert sind, aufgebaut. Damit können jeweils zugeordnete Tunnelabschnitte visuell überwacht werden, indem die von einer Kamera erfassten Vorgänge auf Bildschirmen in einer Tunnelüberwachungsleitstelle dargestellt und von einer Überwachungsperson ausgewertet werden. Es ist auch bekannt solche Überwachungskameras schwenkbar zu montieren, wobei eine ferngesteuerte Schwenkung von der Tunnelüberwachungsleitstelle aus möglich ist.
Ein solches Tunnelüberwachungssystem mit Überwachungskameras ist kostenintensiv in der Anschaffung und in der Wartung. Insbesondere sind die Kameraobjektive bei Verschmutzungen und durch Rauchentwicklungen bei kritischen Brandfällen in ihrer Funktion eingeschränkt. Weiter sind systemimmanente automatische Erkennungen und Bewertungen von Gefahrenzuständen nicht oder nur beschränkt möglich, da von einer Überwachungskamera ein relativ großer Tunnelabschnitt mit ggf. einer Mehrzahl von Fahrzeugen erfasst wird und selbsttätige Bildauswertungen nur schwierig durchführbar sind. Somit obliegt eine Auswertung der Bildinformationen eines solchen Tunnelüberwachungssystems im wesentlichen einer Überwachungsperson in der Tunnelüberwachungsleitstelle hinsichtlich der Erkennung von Gefahrensituationen, einer Bewertung der Verkehrsdichte, von gefahrenen Geschwindigkeiten und eingehaltenen Abständen etc. Eine Schutzfunktion hängt somit wesentlich von der individuellen Aufmerksamkeit einer Überwachungsperson ab und eine schnelle Erkennung einer Gefahrensituation mit erforderlichen schnellen Reaktionen ist nicht sichergestellt.
In den beiden vorstehend beschriebenen bekannten Tunnelüberwachungssystemen sind die Brandmelder und die Überwachungskameras in der Art von Lokalisierungssensoren für Fahrzeuge verwendbar mit denen Fahrzeuge in Normalbetrieb und/oder in Gefahrensituationen lokalisierbar sind, wobei jedoch die erläuterten Nachteile und Schwachstellen des Systems in Kauf zu nehmen sind.
Weiter ist ein Verkehrsüberwachungssystem bekannt (US-A-5,528,234) bei dem durch Ultraschallsensoren erhobene Daten einer statistischen Auswertung in einer Zentrale hinsichtlich Fahrzeuggeschwindigkeit und Fahrzeugdichte unterzogen werden woraus auf das aktuelle Verkehrsgeschehen geschlossen wird. Dies kann dann von der Zentrale in Form von Nachrichten ausgestrahlt werden. Das Verhalten eines bestimmten individuellen Fahrzeugs ist hier nicht maßgeblich, so dass dieses Verkehrsüberwachungssystem auf die Erhebung aktueller und genauer Daten zur Verkehrslage abstellt, jedoch nicht auf die Erhöhung der Verkehrssicherheit.
Bei einem weiter bekannten Tunnelüberwachungssystem (JP-A-9 282 581) sind entlang des Längsverlaufs eines Tunnels Schallsensoren verteilt angeordnet, wobei anhand eines Schallsignals der Stillstand eines Fahrzeugs im Tunnel erfasst und lokalisiert werden soll. Eine Kontrolle einer reibungslosen Durchfahrt eines Fahrzeugs durch den Tunnel ist mit diesem System nicht möglich.
Aufgabe der Erfindung ist es die Verkehrssicherheit in einem Fahrzeugtunnel zu erhöhen.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Gemäß Anspruch 1 sind die Lokalisierungssensoren als Ultraschallsensoren ausgeführt, die jeweils mit einem Abstrahl- und Empfangsbereich auf die wenigstens eine Fahrspur gerichtet sind, dergestalt, dass beim Aufenthalt eines Fahrzeugs im Abstrahl- und Empfangsbereich eines Ultraschallsensors von diesem ein entsprechendes Sensorsignal zusammen mit einem Sensorerkennungssignal an die Auswerteeinheit abgebbar ist. Die Auswerteeinheit umfasst eine Laufzeitmesseinheit, mit der mittels eines Sensorsignals entsprechend dem Aufenthalt eines Fahrzeugs in einem Abstrahl- und Empfangsbereich eines bestimmten Ultraschallsensors eine Laufzeitmessung aktivierbar ist. Mittels eines nachfolgenden Sensorsignals eines in Fahrtrichtung im Tunnel nachfolgenden Ultraschallsensors, in dessen Abstrahl- und Empfangsbereich sich das fahrende Fahrzeug später aufhält ist die Fahrzeit zwischen wenigstens diesen zwei Ultraschallsensoren erfassbar. Für die Laufzeitmessung können zur Auswertung unmittelbar aufeinanderfolgende Ultraschallsensoren oder auch weiter beabstandete Ultraschallsensoren herangezogen werden. Da die Abstände der für die Laufzeitmessung herangezogenen Ultraschallsensoren fest vorgegeben und bekannt sind, kann in einer nachgeordneten Geschwindigkeitsmesseinheit, die im wesentlichen aus einem Multiplikator besteht sofort ein Geschwindigkeitssignal für ein bestimmtes Fahrzeug ermittelt werden.
Vorzugsweise werden Geschwindigkeitsmessungen in der vorstehend angegebenen Art für alle in den Tunnel einfahrenden Fahrzeuge durchgeführt, wobei durch jedes Fahrzeug eine Laufzeitmessung beim Durchfahren eines ersten Ultraschallsensors in Lauf gesetzt und nach dem Durchfahren des zweiten zugeordneten Ultraschallsensors beendet wird. In der Auswerteeinheit kann ein solches Geschwindigkeitssignal für jedes Fahrzeug sehr schnell erhalten und ggf. für weitere Auswertungen abgespeichert werden, wobei die Messstrecke für ein nachfolgendes Fahrzeug und für eine neue Laufzeitmessung wieder aktivierbar ist. Solche Messstrecken können im Verlauf des Tunnels jeweils nacheinander eingerichtet sein, so dass praktisch jedes Fahrzeug an jedem Tunnelort ermittelbar ist. Daraus können einfach und schnell abgeleitete Informationen, wie beispielsweise gefahrene Durchschnittsgeschwindigkeiten oder Fahrzeugdichten bestimmt werden.
Mit dieser Anordnung kann vorteilhaft auf einfache Weise ein besonders langsam fahrendes oder stehendes Fahrzeug sehr schnell und automatisch ermittelt werden, indem ein Schwellwert für die Laufzeit zwischen zwei zugeordnete Ultraschallsensoren in der Auswerteeinheit festgelegt wird. Bei zusätzlicher Auswertung eines dem aktuellen Ultraschallsensor zugeordneten Sensorerkennungssignals kann somit selbsttätig der Ort eines liegengebliebenen oder besonders langsam fahrenden Fahrzeugs im Tunnel detektiert werden. Auch ein ermitteltes Sensorsignal, welches sich während einer festgelegten Zeit nicht ändert ergibt in der Auswerteeinheit einen Hinweis auf ein liegengebliebenes Fahrzeug.
Zu dem grenzen die Abstrahl- und Empfangsbereiche im Längsverlauf des Tunnels aufeinander folgender Ultraschallsensoren an den Fahrzeugerfassungsbereichen aneinander und entsprechen in der Längserstreckung in Fahrzeugfahrtrichtung etwa üblichen Fahrzeuglängen. Dadurch wird eine lückenlose Erfassung und Überwachung einer Fahrspur über die gesamte Tunnellänge möglich. Zudem kann in einem Abstrahl- und Empfangsbereich eines bestimmten Ultraschallsensors nur ein Fahrzeug erfasst werden, so dass Doppelerfassungen oder Auslassungen von Fahrzeugen praktisch ausgeschlossen sind. Damit wird das Auswertungsergebnis besonders sicher und aussagefähig.
Ein solches Tunnelüberwachungssystem ist aus relativ preisgünstigen und funktionssicheren Komponenten herstellbar. Insbesondere sind Ultraschallsensoren relativ preisgünstige, funktionssichere und wartungsarme Gebereinheiten, die unter rauen Betriebsbedingungen, beispielsweise auch im maritimen Einsatz bewährt sind. Vorteilhaft sind solche Ultraschallsensoren weitgehend unempfindlich gegen Verschmutzungen und liefern auch im Brandfall bei Rauchentwicklungen verwertbare Signale zur Lokalisierung von Fahrzeugen. Zudem ist die Auswertung der Sensorsignale zusammen mit den jeweiligen Sensorerkennungssignalen relativ einfach möglich. Die Installationskosten und Betriebskosten sind ebenfalls relativ gering.
Die Auswerteeinheit umfasst weiter eine Verfolgungseinheit, mit der die genauen Fahrzeugdurchgänge anhand jedes einzelnen Fahrzeugs ermittelt werden. Dazu wird ein Fahrzeug bei der Tunneleinfahrt durch einen ersten Ultraschallsensor erfasst und der Fahrzeugdurchgang durch die nachfolgenden Ultraschallsensoren bis zum Tunnelausgang durch eine Weitergabe- und Übergabeschaltung erfasst und kontrolliert. Auch mittels einer solchen Verfolgungseinheit kann ein liegengebliebenes Fahrzeug ermittelt werden, wenn eine Unterbrechung in der Weitergabe von einem Ultraschallsensorbereich auf den nächsten Ultraschallsensorbereich von der Auswerteeinheit festgestellt wird. Zusammen mit einem zugeordneten Sensorerkennungssignal kann dabei der genaue Ort festgestellt werden.
Weiter kann die Auswerteeinheit gemäß Anspruch 2 eine Abstandsmesseinheit umfassen, wobei zwei Sensorsignale ausgewertet werden, die aufeinanderfolgenden Fahrzeugen zugeordnet sind, wodurch einfach ein Relativabstand der Fahrzeuge ermittelbar ist.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform werden die Sensorsignale der Ultraschallsensoren gemäß Anspruch 3 auch in ihrer Signalintensität ausgewertet. Da unterschiedliche Fahrzeugtypen unterschiedliche Reflexionsintensitäten für Ultraschall haben, können damit in einer Fahrzeugtyp-Erkennungseinheit unterschiedliche Fahrzeugtypen unterschieden werden. Damit kann beispielsweise vorteilhaft unterschieden werden ob ein liegengebliebenes Fahrzeug ein Motorrad, ein Personenkraftwagen oder ein Lastkraftwagen ist, was ggf. unterschiedliche Gefahrenpotentiale darstellt und auch unterschiedliche Reaktionen erfordert. Weiter kann beispielsweise die Fahrzeugtyp-Erkennung zu statistischen Zwecken genutzt werden.
In einer Weiterbildung nach Anspruch 4 kann in der Auswerteeinheit einfach eine Zähleinheit aufgenommen sein, mit der über die Sensorsignale eine Fahrzeugzählung durchführbar ist.
Die vorstehenden Auswertungen mit den angegebenen einzelnen Einheiten können in an sich bekannter Art und Weise kompakt in einer Auswerteelektronik integriert sein, die beim Vorsehen entsprechender Programmiermöglichkeiten einfach auf konkrete Einbaugegebenheiten anpassbar ist.
Mit den Merkmalen des Anspruchs 5 wird vorgeschlagen die Ultraschallsensoren an der Tunneldecke anzuordnen, wobei eine Reihe von funktionsmäßig verbundenen Ultraschallsensoren den Fahrspuren in einer Fahrtrichtung, vorzugsweise jeweils einer einzigen Fahrspur sowie Pannenplätzen zugeordnet sind. Für eine einfache Erkennungsfunktion von liegengebliebenen Fahrzeugen wäre es auch denkbar zwei Fahrspuren unterschiedlicher Fahrtrichtung mit nur einer darüber angebrachten Reihe von Ultraschallsensoren zu überwachen. Eine wesentlich aussagefähigere Überwachung ergibt jedoch die Zuordnung einer Ultraschallsensorreihe zu jeder einzelnen Fahrspur in einer Fahrtrichtung. Insbesondere ist damit auch eine Fahrtrichtungserkennung möglich, wodurch eventuelle Geisterfahrer sofort ermittelbar sind. Für eine optimale Anordnung können die Sensorabstände bis ca. 10 m betragen, wobei etwa 50 Ultraschallimpulse pro Sekunde abgestrahlt und empfangen werden.
Die Sensorsignale, insbesondere wenn auch die Intensität der Sensorsignale bewertet wird sind für eine elektronische Auswertung in üblicher Weise zu digitalisieren. Nach Anspruch 6 ist es dabei zweckmäßig A/D-Wandler bereits an den Ultraschallsensoren anzubringen und die digitalisierten Signale über ein serielles Bussystem an die Auswerteeinheit weiterzuleiten. Zur Feststellung von welchem Ultraschallsensor ein bestimmtes Sensorsignal kommt ist es in an sich bekannter Weise erforderlich jeweils ein Sensorerkennungssignal zusammen mit den Messwertsignal an die Auswerteeinheit zu senden. Für eine einfache Installationstechnik kann dazu ein Zweileitersystem verwendet werden, über das auch die Spannungsversorgung der Ultraschallsensoren und der A/D-Wandler durchführbar ist. Besonders vorteilhaft ist hierzu nur eine Spannungsversorgung im Niedervoltbereich erforderlich, so dass davon keine weiteren Sicherheitsrisiken für den Tunnelbetrieb ausgehen können. Alternativ oder zusätzlich kann auch eine Signalübermittlung von den Ultraschallsensoren zur Auswerteeinrichtung über Funk vorgesehen sein. Damit wird je nach den Gegebenheiten der Installationsaufwand weiter verringerbar und eine einwandfreie Signalübertragung auch für den Fall, dass möglicherweise bei einem Brand Kabel zerstört werden könnten, sichergestellt.
Da mit dem erfindungsgemäßen Tunnelüberwachungssystem Auswertungsergebnisse weitgehend automatisiert und ohne die Notwendigkeit einer subjektiven Bewertung durch eine Überwachungsperson zur Verfügung gestellt werden, bietet es sich gemäß Anspruch 7 an auch Reaktionen auf bestimmte Auswerteergebnisse zu automatisieren. Dazu wird vorgeschlagen der Auswerteeinheit eine Steuereinheit nachzuschalten, mit der in Abhängigkeit bestimmter Auswerteergebnisse vor oder im Tunnel angebrachte verkehrsleitende und/oder warnende Stelleinrichtungen selbsttätig ansteuerbar sind. Damit wird die Sicherheit wesentlich erhöht, da keine ggf. individuell bedingten Zeitverzögerungen in Kauf zu nehmen sind. Solche Stelleinrichtungen können Ampelanlagen, Blinkanlagen, Sirenen, Warntafeln mit steuerbaren Texten, oder andere an sich bekannte Leit- und Warnsysteme, sowie Tunnelsicherungseinrichtungen sein. Auch Durchsagen im Tunnel oder über Rundfunkstationen können selbsttätig ausgelöst oder veranlasst werden.
Nach Anspruch 8 kann das erfindungsgemäße Tunnelüberwachungssystem vorteilhaft in Straßen- und/oder Schienentunnels eingesetzt werden. Durch den einfachen Aufbau ist eine einfache und kostengünstige Nachrüstung in bestehenden Tunnels ebenso möglich wie eine Ergänzung oder Kombination mit bereits bestehenden Überwachungseinrichtungen.
Anhand einer Zeichnung wird die Erfindung näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1
einen Querschnitt durch einen Tunnel
Fig. 2
eine Draufsicht auf eine Fahrbahn in einem Tunnel
Fig. 3
ein Funktionsschema einer Tunnelüberwachungseinrichtung und
Fig. 4
ein Schaltschema für die Tunneleinrichtung nach Fig. 3
In Fig. 1 ist ein Querschnitt durch einen zweispurigen Tunnel 1 für Kraftfahrzeuge dargestellt. Auf der Fahrspur 2 auf der rechten Seite des Tunnelquerschnitts ist schematisch ein Lastkraftwagen 3 dargestellt und auf der Gegenfahrspur 4 ein Personenkraftwagen 5.
An der Tunneldecke 6, hier im mittleren Bereich, sind Ultraschallsensoren-Einheiten 7 angeordnet, die im Längsverlauf des Tunnels 1 in gleichen Sensorabständen 8 angeordnet sind. Jede der Ultraschallsensor-Einheiten 7 umfasst zwei Ultraschallsensoren 9 und 10, die mit ihrem jeweils zugeordneten kegelförmigen Abstrahl- und Empfangsbereich 11, 12 nebeneinanderliegend auf die Fahrspur 2 und Gegenfahrspur 4 gerichtet sind. Wie aus Fig. 1 ersichtlich werden die Abstrahl- und Empfangsbereiche 11, 12 passierende Kraftfahrzeuge 3, 5 erfasst.
In Fig. 2 ist eine schematische Draufsicht auf die Fahrspur 2 und Gegenfahrspur 3 aus Fig. 1 dargestellt mit den Fahrzeugen 3 und 5. Die etwa kegelförmigen Abstrahl- und Empfangsbereiche 11, 12 ergeben auf den Fahrspuren 2 und 4 die eingezeichneten etwa kreisförmigen Bereiche. Die Anordnung der Ultraschallsensoren 9, 10 ist ersichtlich so durchgeführt, dass die Abstrahl- und Empfangsbereiche 11, 12 entsprechend den eingezeichneten Kreisen sowohl in Längsrichtung als auch in Querrichtung etwa aneinandergrenzen, so dass bezüglich passierenden Fahrzeugen eine lückenlose Erfassung auf den Fahrspuren 2 und 4 möglich ist. Gegebenenfalls können die Abstrahl- und Empfangsbereiche aufeinanderfolgender Ultraschallsensoren geringfügig überlappen oder auch geringfügig beabstandet sein. Wesentlich ist bei den Anordnungen, dass die Abstände nicht so groß gewählt werden, dass dazwischen ein Fahrzeug unerkannt Platz findet oder dass aufgrund von Bereichsüberlappungen oder zu großen Bereichen mehrere darin befindliche Fahrzeuge ggf. nur als ein Fahrzeug dedektiert werden könnten.
In Fig. 3 ist ein Funktionsschema des Tunnelüberwachungssystems dargestellt mit einer schematischen Draufsicht auf die Fahrspuren 2 und 4. In der Längserstreckung sind zehn Ultraschallsensor-Einheiten 71 bis 710 angeordnet, wobei der Tunnel weiter fortsetzbar ist. Im Bereich der Ultraschallsensor-Einheit 75 ist eine Pannenbucht 13 neben der Fahrspur 5 vorgesehen, die ebenfalls mit Ultraschallsensoren 75a, 75b und 75c überwacht wird. Auf der Fahrspur 2 befindet sich wieder der Lastkraftwagen 3 und in der Pannenbucht ist ein Kraftfahrzeug 14 liegengeblieben.
In einer Tunnelüberwachungsleitstelle 15 ist eine Auswerteeinheit 16 installiert, an die die Ultraschallsensoreinheiten 7 mit ihren jeweiligen Ultraschallsensoren 9, 10 über einen seriellen Bus 17 angeschlossen sind. Der Auswerteeinheit ist hier ein Prozessleitsystem 18 nachgeschaltet welches Visualisierungs- und Dokumentationseinrichtungen umfasst. Für eine weitere Verwertung der Auswerteergebnisse sind schematisch und beispielhaft zwei Steuerungen vorgesehen: Eine Steuerung betrifft eine Einfahrt-Ampel 19 am Tunneleingang, die beispielsweise bei einem liegengebliebenen Fahrzeug auf der Fahrspur 2 oder bei einer festgestellten Verkehrsüberlastung auf "rot" schaltbar ist. Weiter ist eine Ansteuerung einer Hinweistafel 20 im Tunnel eingezeichnet, mit der beispielsweise in blinkender Leuchtschrift verkehrsleitende Hinweise gegeben werden können.
In Fig. 4 ist beispielhaft ein Schaltschema für das Tunnelüberwachungssystem dargestellt. Den einzelnen Ultraschallsensoren 9, 10 der Ultraschallsensor-Einheiten 7 ist jeweils ein Analog-Digital-Wandler 21 zugeordnet und nachgeschaltet und an den seriellen Bus 17 angeschlossen. Der serielle Bus 17 kommuniziert mit der Auswerteeinheit 16. Diese Auswerteeinheit 16 kann je nach gewünschter Funktion und je nach Aufrüstgrad mehrere ggf. miteinander integrierte Mess- und Bewertungseinheiten aufweisen. Insbesondere ist über eine Lokalisierungseinheit eine Lokalisierung von Fahrzeugen entsprechend ihrer Position in einem bestimmten Abstrahl- und Empfangsbereich durchführbar. Über einen Zeitgeber sind Laufzeitmessungen und damit Geschwindigkeitsmessungen mittels einer Geschwindigkeitsmesseinheit zur Bestimmung von Fahrzeuggeschwindigkeiten möglich. Zudem kann der Durchgang eines bestimmten Fahrzeugs durch den Tunnel mittels einer Verfolgungseinheit verfolgt werden, wobei eine Verfolgung des Durchgangs vom Tunneleingang bis zum Tunnelausgang lückenlos möglich ist. Weiter sind Abstandsmessungen zwischen Fahrzeugen durchführbar, ebenso wie Fahrtrichtungserkennungen und Pannenplatzüberwachungen. Durch Auswertungen der Intensität von Sensorsignalen ist bei einem entsprechenden Ausbau der Auswerteeinheit durch Ermittlung von Höhen und Längen von Fahrzeugen auch eine Fahrzeugtyperkennung durchführbar. Alle oder ein Teil der vorstehend genannten Auswertungsergebnisse können zu statistischen Zwecken, zu Steuereingriffen oder Warnhinweisen verknüpft werden.
Der Auswerteeinheit 16 ist hier als Ausgabeeinheit beispielhaft ein Bildschirm 22 als Visualisierungseinrichtung nachgeschaltet, womit eine Überwachungsperson die Vorgänge im Tunnel visuell nachvollziehen kann. Zudem sind auch weitere an sich bekannte Einheiten zur Dokumentation, wie beispielsweise Speicher und Drucker möglich.
Weiter sind hier die Ergebnisse der Auswerteeinheit 16 einer Steuereinheit 23 zugeführt, womit selbsttätig nachgeschaltete Stellglieder beispielsweise zur Verkehrsleitung, zur Warnung, zur Sicherung, etc. angesteuert werden. Beispielhaft sind hier mit einer Lampe 24 Ampeln und/oder Blinklampen und/oder Leuchtschriften angedeutet. Weiter sind mit einem Lautsprecher 25 Sirenen und/oder Durchsageeinrichtungen schematisch angegeben. Mit einem Lüfterrad 26 sollen Einrichtungen zur Tunnelsicherung, wie Lüftungen, automatisierte Löschanlagen, Absperreinrichtungen, etc. umfasst sein.

Claims (8)

  1. Tunnelüberwachungssystem in einem Fahrzeugtunnel mit wenigstens einer Fahrspur,
    mit im Längsverlauf der wenigstens einen Fahrspur (2, 4) und verteilt im Tunnel angebrachten Lokalisierungssensoren als Bestandteile einer Fahr zeuglokalisierungseinrichtung,
    mit einer Auswerteinheit (16), der Sensorsignale der Lokalisierungssensoren zuführbar sind, und
    mit einer Ausgabeeinheit, die der Auswerteeinheit (16) nachgeordnet ist und mit der Auswerteergebnisse darstellbar sind,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Lokalisierungssensoren Ultraschallsensoren (7; 9, 10) sind, die jeweils mit einem Abstrahl- und Empfangsbereich (11, 12) auf die wenigstens eine Fahrspur (2, 4) gerichtet sind, dergestalt, dass beim Aufenthalt eines Fahrzeugs (3, 5) im Abstrahl- und Empfangsbereich (11, 12) eines Ultraschallsensors (7; 9, 10) von diesem ein entsprechendes Sensorsignal (16) an die Auswerteeinheit abgebbar ist,
    dass die Auswerteeinheit (16) eine Laufzeitmesseinheit umfasst, mit der mittels eines Sensorsignals entsprechend dem Aufenthalt eines Fahrzeugs (3, 5) in einem Abstrahl- und Empfangsbereich (11, 12) eines bestimmten Ultraschallsensors (7; 9, 10) eine Laufzeitmessung aktivierbar ist und mittels eines nachfolgenden Sensorsignals entsprechend dem späteren Aufenthalt des selben Fahrzeugs in einem Abstrahl- und Empfangsbereich eines in Fahrtrichtung im Tunnel nachfolgenden Ultraschallsensors die Fahrzeit zwischen wenigstens diesen zwei Ultraschallsensoren erfassbar ist,
    dass der Laufzeitmesseinheit eine Geschwindigkeitsmesseinheit nachgeordnet ist, mit der aus der erfassten Laufzeit und dem bekannten Sensorabstand ein Geschwindigkeitssignal für das Fahrzeug (3, 5) errechenbar ist,
    dass die Abstrahl- und Empfangsbereiche (11, 12) im Längsverlauf des Tunnels (1) aufeinanderfolgender Ultraschallsensoren (7; 9, 10) an den Fahrzeugerfassungsbereichen aneinandergrenzen und in der Längserstreckung in Fahrzeugfahrtrichtung kleiner als eine übliche Fahrzeuglänge sind,
    dass die Auswerteeinheit (16) eine Verfolgungseinheit umfasst, mit der ein Fahrzeug (3, 5) bei der Tunneleinfahrt durch einen ersten Ultraschallsensor erfasst und der Durchgang durch die nachfolgenden Ultraschallsensoren bis zum Tunnelausgang durch eine Weitergabeschaltung fassbar und kontrollierbar ist, und
    dass bei einer Unterbrechung der Weitergabe ein Stillstandssignal für das Fahrzeug (3, 5) in Verbindung mit einem Sensorerkennungssignal entsprechend dem Ort des nicht mehr durchfahrenen Ultraschallsensors abgebbar ist.
  2. Tunnelüberwachungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (16) eine Abstandsmesseinheit umfasst, der die zwei aufeinanderfolgenden Fahrzeugen (3, 5) zugeordneten Sensorsignale zur Ermittlung eines Relativabstands aus den bekannten Sensorabständen zuführbar sind.
  3. Tunnelüberwachungssystem nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit eine Fahrzeugtyp-Erkennungseinheit umfasst, der aktuelle Sensorsignale zuführbar und hinsichtlich ihrer ermittelten Signalintensität auswertbar sind.
  4. Tunnelüberwachungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit eine Zähleinheit umfasst, der von wenigstens einem Ultraschallsensor Sensorsignale für eine Zählung von erfassten Fahrzeugen (3, 5) zuführbar sind.
  5. Tunnelüberwachungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Ultraschallsensoren (7; 9, 10) an der Tunneldecke (6) angeordnet sind, und
    dass eine Reihe von funktionsmäßig verbundenen Ultraschallsensoren (7; 9, 10) den Fahrspuren (2, 4) einer Fahrtrichtung, vorzugsweise jeweils einer einzigen Fahrspur sowie Pannenplätzen (13) zugeordnet sind.
  6. Tunnelüberwachungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Ultraschallsensoren (7; 9, 10) einen A/D-Wandler (21) enthalten und über ein serielles Bussystem (17) mit der Auswerteeinheit (16) kommunizieren.
  7. Tunnelüberwachungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Auswerteeinheit (16) eine Steuereinheit (23) nachgeschaltet ist, mit der in Abhängigkeit von Auswerteergebnissen vor oder im Tunnel (1) angebrachte, verkehrsleitende und/oder warnende Stelleinrichtungen selbsttätig ansteuerbar sind.
  8. Tunnelüberwachungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Tunnelüberwachungssystem in einem Straßen- und/oder Schienentunnel eingesetzt ist.
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