MXPA01009873A

MXPA01009873A - Aparato y metodo de monitoreo de trafico usando un detector de bucle inductivo.

Info

Publication number: MXPA01009873A
Application number: MXPA01009873A
Authority: MX
Inventors: Robert Harper Lees
Original assignee: Diamond Consulting Services Lt
Priority date: 1999-03-31
Filing date: 2000-03-30
Publication date: 2003-06-24
Also published as: WO2000058926A1; PT1166249E; US20010050621A1; CA2368563A1; CA2368563C; DE60003019D1; DE60003019T2; EP1166249B1; ATE241841T1; AU3567200A; BR0009444A; US6337640B2; AU768618B2; EP1166249A1; ES2198296T3; BR0009444B1

Abstract

Un detector de bucle inductivo para detectar vehiculos que se desplazan a lo largo de un carril de una carretera que comprende un bucle conductor con una figura de ocho; el bucle se distribuye con sus tres segmentos, transversalmente a traves de la carretera para detectar las ruedas de vehiculos que se desplazan a lo largo de la carretera; la longitud del bucle en la direccion de desplazamiento a lo largo de la carretera es menor de 60 cm; el aparato de monitoreo de trafico energiza los bucles y detecta el paso de ruedas de vehiculo sobre los bucles para proporcionar la clasificacion de los vehiculos por la cuenta de los ejes.

Description

APARATO Y MÉTODO DE MONITOREO DE TRAFICO USANDO UN DETECTOR DE BUCLE INDUCTIVO CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se relaciona con bucles inductivos para detección de tráfico. La invención también se relaciona con un aparato de monitoreo de tráfico que comprende por lo menos uno de tales bucles inductivos para detectar y clasificar potencialmente el tráfico que pasa sobre el bucle.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Los bucles inductivos para detección de tráfico son bien conocidos y se utilizan habitualmente para monitorear el flujo de tráfico a través de los carriles de carreteras. Típicamente, el bucle puede comprender un bucle de contorno rectangular de conductor enterrado justo debajo de la superficie de la carretera y conectado para energizar y detectar equipo en el lado de la carretera. El bucle se energiza por corriente alterna a una frecuencia seleccionada para producir un campo magnético alternante correspondiente en el espacio por encima del bucle. Los vehículos que pasan sobre el bucle afectan la inductancia del bucle la cual se puede detectar por equipo de detección. Los bucles típicos de la técnica anterior comprenden un bobinado rectangular único que tiene una longitud, en la distancia de desplazamiento de los vehículos a lo largo del carril de la carretera, el cual puede ser una proporción sustancial de la longitud de los vehículos que se desplazan a lo largo de la carretera, digamos 1 metro o más, y una anchura transversal a la dirección de desplazamiento solo ligeramente menor que la anchura del carril de carretera. La señal de detección producida en tales bucles inductivos responde a la masa metálica del veh ículo que pasa sobre el bucle, particularmente el motor y el tren motriz, y también los componentes de chasis de vehículos más grandes. Para la detección de vehículos en su totalidad, los bucles se diseñan para asegurar una buena señal de detección la cual se obtiene conforme pasa el vehículo. El documento US3983531 describe una instalación de carretera de detector de bucle inductivo típico de esta clase. También existe un requerimiento para contar el nú mero de ejes de vehículos que pasan a lo largo de la carretera , de manera que los vehículos de ejes múltiples se pueden diferenciar, por ejemplo, de los automóviles domésticos habituales, por ejemplo. En consecuencia, se han diseñado bucles los cuales están diseñados para ser sensibles específicamente a los ejes, o más particularmente a las ruedas de los vehículos que pasan sobre el bucle. El documento de E.U.A. 5614894 describe una amplia variedad de bucles inductivos utilizados para la detección de ruedas de vehículos que pasan a lo largo de la carretera. Se puede utilizar un bucle separado para cada pista de ruedas en cada carril de la carretera y la patente indica que la longitud total de los bucles en la dirección de movimiento de tráfico debe ser relativamente corta, comparable con la huella en la carretera de las ruedas del vehículo que se va a detectar por los bucles. La patente sugiere una longitud en la dirección de tráfico de 15 cm para bucles diseñados para detectar las ruedas de automóviles domésticos, y 30 cm para bucles diseñados para detectar las ruedas de camiones. Un objetivo de la presente invención es proporcionar un diseño de detector de bucle inductivo adicional, adaptado específicamente para la detección de las ruedas de vehículos que pasan sobre el bucle, el cual puede tener aplicación de propósito general para toda clase de vehículos que utilizan la carretera.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN En consecuencia, la presente invención proporciona un detector de bucle inductivo para detectar vehículos que se desplazan a lo largo del carril de una carretera. El detector comprende un bucle conductor continuo configurado para tener un segmento conductor central y segmentos conductores exteriores separados en lados opuestos del segmento central. Una corriente eléctrica en el bucle fluye en una primera dirección transversal a lo largo del segmento central y en una segunda dirección transversal opuesta a la primera dirección transversal a lo largo de cada uno de los segmentos exteriores. El bucle se alinea sobre el carril de la carretera de manera que los segmentos central y exterior son transversales a la dirección de flujo de tráfico en el carril . La distancia entre los segmentos exteriores del bucle se seleccionan para que sean no mayor de aproximadamente 60 cm. El bucle resultante puede proporcionar, cuando se energiza, un campo magnético el cual se extiende por encima de la carretera en no más de aproximadamente 30 cm. De esta manera, el detector puede ser relativamente menos sensible al paso sobre el bucle del volumen principal de vehículos, particularmente el motor, el tren motriz y miembros de chasis grandes. En comparación, el bucle responderá específicamente a componentes metálicos de las ruedas del vehículo que se desplacen sobre o justo por encima de la superficie de la carretera. En particular, el bucle responderá al acero colado en las ruedas coladas de acero, o alternativamente al metal de la rueda y el cubo de la rueda mismo. De manera importante, se puede utilizar un solo tamaño de bucle para detectar ruedas de automóviles domésticos y también ruedas de camiones grandes. El bucle puede ser lo suficientemente amplio para cubrir la totalidad del carril, pero preferiblemente tiene una anchura a través de la dirección de flujo de tráfico de entre aproximadamente 100 y aproximadamente 140 cm. Convenientemente, la anchura de bucle alrededor del flujo de tráfico es menor que la cual se puede permitir para las ruedas en ambos extremos de un eje de un vehículo que va a ser detectado simultáneamente por el bucle. Una anchura de bucle de aproximadamente 120 cm se considera apropiada. Preferiblemente, la distancia entre los segmentos exteriores del bucle es de aproximadamente 45 cm. De esta manera, esto proporciona una buena diferenciación entre el efecto de una rueda y la influencia de un motor/tren motriz/chasis d e un vehículo el cual pasa sobre el bucle justo fuera de la influencia del campo magnético. El segmento central del bucle se puede localizar simétricamente entre los segmentos exteriores. El bucle se puede configurar de manera que tenga una figura de 8 o un par de aletas de giro múltiple de lado opuesto conectadas en serie. La invención también proporciona un aparato de monitoreo de tráfico que comprende por lo menos un primer detector de bucle inductivo, un generador para energizar el primer detector de bucle con una señal de detección y un detector que responde a los cambios en la señal de detección en el detector de bucle para proporcionar una indicación de un vehículo que cruza el detector de bucle. El detector de bucle comprende un bucle conductor continuo como se describe en lo anterior. En una modalidad adicional, el aparato comprende un segundo detector de bucle inductivo que tiene la misma forma que el primer detector, en donde el primero y el segundo detectores se alinean separados después de el otro a lo largo del carril de la carretera en la dirección de flujo de tráfico. El generador energiza tanto al primero como segundo detectores con señales de detección respectivas y el detector responde a los cambios en estas señales en cada uno de los detectores para proporcionar una indicación de la dirección de desplazamiento. Los detectores de bucle pueden tener dimensiones similares y segmentos exteriores vecinos de los dos detectores de bucle que típicamente están separados en la dirección de flujo de tráfico entre 15 y aproximadamente 25 cm. La invención contempla además un método para contar el número de ejes de vehículos que se desplazan a lo largo de un carril de una carretera, en el cual, se instala por lo menos un detector de bucle inductivo en forma de un bucle conductor continuo como se describe antes, sobre o en una superficie del carril de carretera. Este detector se energiza con una señal de detección para generar un campo magnético el cual se extiende por la superficie del carril de carretera en no más de aproximadamente 30 cm. Los cambios en la señal de detección que corresponden al paso de las ruedas del vehículo sobre el bucle se detectan.

BREVE DESCRIPCIÓN DEL DIBUJO Un ejemplo de la presente invención ahora se describirá con referencia a los dibujos anexos en los cuales la figura 1 es una vista en planta esquemática de una estación de detección de eje de vehículo a lo largo de un carril de una carretera; y la figura 2 es una vista en planta esquemática de una configuración diferente de un bucle que constituye la invención.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA MODALIDAD PREFERIDA En la figura 1 , la posición se ilustra de dos detectores 10 y 1 1 de bucles sucesivos a lo largo de un carril 12 de una carretera. La dirección normal de desplazamiento de vehículos a lo largo del carril 12 se ilustra por la flecha 13. El carril 12 de la carretera se muestra entre límites laterales 14 y 15. Debe entenderse que estos límites 14 y 15 no necesitan ser límites físicos, sino simplemente demarcaciones del carril en una carretera más amplia. El carril es esencialmente lo suficientemente ancho para acomodar vehículos de tráfico normal que incluyen vehículos con artículos grandes y camiones. Las pistas de recorrido normales de las ruedas de los vehículos que se desplazan a lo largo del carril 12, se ilustran en 16 y 17 entre los pares de líneas discontinuas paralelas, en el dibujo.

Los detectores 10 y 1 1 de bucles se localizan en la carretera de manera que están sustancialmente centrados en relación a la pista 16 de recorrido de rueda de la carretera. Los dos detectores 10 y 1 1 de bucle se localizan, como se ilustra, separados uno después del otro en la dirección 13 de desplazamiento a lo largo de carril 12 de carretera. Los dos detectores 10 y 1 1 de bucle son sustancialmente idénticos, y cada detector comprende un bucle conductor con una figura de 8 que tiene un segmento 20 conductor central que se extiende transversalmente y segmento 21 , 22 conductores exteriores en lados opuestos del segmento 20 central. Debido a la construcción en forma de ocho del bucle 10, se puede ver que la corriente en el bucle fluye en el segmento 20 central transversalmente a través de la carretera en una primera dirección, y que el flujo en los segmentos 21 y 22 exteriores se desplaza transversalmente en la dirección opuesta. Cada uno de los bucles 10 y 1 1 son sustancialmente idénticos en forma y cada uno tiene una longitud total, en la dirección 13 de desplazamiento a lo largo de la carretera la cual típicamente es de aproximadamente 45 cm. El bucle se forma simétricamente en ambos lados del segmento 20 central de ma nera que las dos mitades del bucle son sustancíalmente de la misma área. El bucle tiene una anchura de aproximadamente 120 cm transversal a través de la trayectoria 16 en donde se desplaza la rueda en la carretera. El efecto de la construcción ilustrada es confinar el campo magnético producido por corrientes de señal que fluyen en el bucle a una altura por encima de la carretera que no sea significativamente mayor de aproximadamente 22 cm. Los segmentos 22 y 23 exteriores vecinos de los dos bucles ¡lustrados en el dibujo están separados en la dirección de desplazamiento 13 por aproximadamente 20 cm. En el dibujo, cada uno de los bucles 10 y 1 1 se ilustran como un solo bobinado de conductor con una figura de ocho. Se comprenderá que los bucles se pueden formar de bobinados múltiples siguiendo repetidamente la pista de la bobina única que se ilustra. En una modalidad diferente, los bucles 10 y 1 1 se pueden configurar para separar bobinados de vueltas múltiples de mano opuesta conectados en serie. Tal distribución se ilustra en la figura 2, la cual muestra un par de dos bobinados de vueltas múltiples conectados en serie para proporcionar el mismo efecto eléctrico que el bucle repetido de figura de ocho. Los bucles típicos comprenden tres vueltas en cada bobinado.

En cualquier caso, cada uno de los bucles 10 y 1 1 se conecta vía los cables 25 y 26 de conexión a un generador y un circuito detector montado en el lado de la carretera. Los bucles 10 y 1 1 se pueden enterrar una distancia corta, habitualmente 1 a 4 cm debajo de la superficie de la carretera. Los cables 25 y 26 de conexión también se entierran debajo de la superficie de la carretera. El circuito 30 generador y detector incluye un generador para suministrar una señal de corriente alterna a los bucles 10 y 1 1 vía los cables 25 y 26 de conexión. Conforme pasan las ruedas de un vehículo sobre los bucles 10 y 1 1 la inductancia de los bucles cambia de manera que la amplitud (o frecuencia) de la señal en el bucle cambia. Este cambio se detecta por la circuiteria de detección en el equipo 30 del lado de la carretera, de manera que indican en pasaje de una rueda de vehículo sobre el bucle. Al proporcionar dos bucles 10 y 1 1 como se ilustra, la dirección de desplazamiento de un vehículo a lo largo del carril de la carretera se puede determinar a partir de la temporización de las respuestas en los dos bucles a una sola rueda que se desplaza sobre los bucles. Los detectores de bucles construidos y energizados como se describe en lo anterior son capaces de distribui r de manera confiable las ruedas individuales de vehículos que se desplazan sobre los bucles, de cualquier respuesta residual que resulte de los componentes metálicos masivos del vehículo, tales como el motor, el tren motriz o el chasis. Esto se debe a la manera en la cual el diseño de bucle restringe el campo producido por el bucle para extenderse solo una distancia limitada por encima de superficie de la carretera. La altura a la cual el campo magnético de un detector de bucle se extiende por encima de la superficie de la carretera se determina por la longitud total del detector. En la modalidad preferida, la anchura de cada detector de bucle se establece de manera que asegura que las ruedas en los extremos opuestos de un eje de un vehículo no puedan ser detectadas, ambas, por el mismo detector al mismo tiempo. Así, la anchura a través de la carretera, de cada bucle de detector se establece para que sea un poco menor que la anchura de la pista o menor que los automóviles domésticos. Sin embargo, la anchura de cada detector de bucle es lo suficientemente amplia para acomodar a ambas de las ruedas dobles (en un extremo de un eje) que habitualmente se utilizan por los camiones grandes. El circuito 30 generador y de detección se coloca para identificar la respuesta diferente que resulta del paso sobre los bucles de detector de una sola rueda en comparación con las de una rueda doble. De esta manera, se puede clasificar la categoría de los vehículos que pasan sobre el detector. Aunque el dibujo muestra detectores 10 y 1 1 de bucle a lo largo de únicamente de una de las pistas 16 de desplazamiento dentro de un carril 12 de una carretera, debe entenderse que también se pueden proporcionar un par adicional de detectores de bucle a través de la otra pista 17 de desplazamiento del carril 12. Además, los detectores 10 y 1 1 de bucle se pueden utilizar en combinación con otros detectores de bucle de diseño estándar para detectar las partes metálicas voluminosas de los vehículos que pasan a lo largo del carril de la carretera.

Claims

NOVEDAD DE LA INVENCIÓN REIVINDICACIONES

1.- Un detector de bucle inductivo para detectar vehículos que se desplazan a lo largo de un carril de una carretera, el detector está caracterizado porque comprende un bucle conductor continuo, el bucle se configura para proporcionar un segmento de conducción central y segmentos de conducción exteriores separados sobre lados opuestos del segmento central, por lo que una corriente eléctrica en el bucle fluye en una primera dirección transversal a lo largo de segmento central y en una segunda dirección transversal opuesta a la primera dirección transversal a lo largo de cada uno de los segmentos exteriores, en donde el bucle se alinea sobre el carril de la carretera de manera que los segmentos central y exterior se extienden transversales a la dirección de flujo de tráfico en el mismo carril, la distancia entre los segmentos exteriores del bucle es no mayor de aproximadamente 60 cm.

2.- El detector de bucle inductivo, de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque el bucle tiene una anchura a través de la dirección de flujo de tráfico de entre aproximadamente 100 y aproximadamente 140 cm.

3.- El detector de bucle inductivo, de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado además porque la anchura del bucle es de aproximadamente 120 cm.

4.- El detector de bucle inductivo, de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado además porque la distancia entre los segmentos exteriores es de aproximadamente 45 cm.

5.- El detector de bucle inductivo, de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado además porque el segmento central se localiza simétricamente entre los segmentos exteriores.

6.- El detector de bucle inductivo, de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado además porque el bucle está configurado como una figura de ocho.

7.- El detector de bucle inductivo, de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado además porque el bucle está configurado como un par de bobinados de vueltas múltiples de mano opuesta conectados en serie.

8.- Un aparato de monitoreo de tráfico, caracterizado porque comprende por lo menos un primer detector de bucle inductivo, un generador para energizar el primer detector de bucle con una señal de detección, y un detector que responde a los cambios en la señal de detección en el detector de bucle para proporcionar una indicación de un vehículo que atraviesa el detector de bucle, en donde el detector de bucle comprende un bucle conductivo continuo que tiene un segmento conductor central y segmentos conductores exteriores separados en lados opuestos del segmento central, por lo que una corriente eléctrica en el bucle fluye en una primera dirección transversal a lo largo del segmento central y en una segunda dirección transversal opuesta a la primera dirección transversal a lo largo de cada uno de los segmentos exteriores, en donde el bucle se alinea en el carril de la carretera de manera que los segmentos central y exterior se extienden transversales a la dirección de flujo de tráfico en el carril, la distancia entre los segmentos exteriores del bucle es no mayor de aproximadamente 60 cm.

9.- El aparato de monitoreo de tráfico, de conformidad con la reivindicación 8, caracterizado además porque un segundo detector de bucle inductivo que tiene la misma forma que el primer detector, el primero y segundo detectores están alineados y separados uno después del otro a lo largo del carril de la carretera en la dirección de flujo de tráfico, el generador está adaptado para energizar al primer y segundo detectores con señales de detección respectivas y el detector responde a los cambios en las señales en cada uno de los detectores para proporcionar una indicación de la dirección de desplazamiento de un vehículo que atraviesa los sensores.

10.- El aparato de monitoreo de tráfico, de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado además porque el primero y segundo detectores de bucle tienen dimensiones similares y segmentos exteriores vecinos de los dos detectores de bucle están separados en la dirección de flujo de tráfico entre aproximadamente 15 cm y aproximadamente 25 cm.

11.- Un método para contar el número de ejes de vehículos que se desplazan a lo largo de un carril de una carretera, caracterizado porque comprende: instalar en o sobre una superficie del carril de una carretera por lo menos un detector de bucle inductivo en forma de un bucle inductivo continuo que tiene un segmento conductor central y segmentos conductores exteriores separados en lados opuestos del segmento central, por lo que una corriente eléctrica en el bucle fluye en una primera dirección transversal a lo largo del segmento central y en una segunda dirección transversal opuesta a la primera dirección transversal a lo largo de cada uno de los segmentos exteriores, en donde el bucle se alinea sobre el carril de carretera de manera que los segmentos central y exterior son transversales a la dirección de flujo de tráfico en el carril, la distancia entre los segmentos exteriores del bucle es no mayor de aproximadamente 60 cm, energizar el detector Con una señal de detección para generar un campo magnético el cual se extiende por encima de la superficie del carril de la carretera en no más de aproximadamente 30 cm, y detectar cambios en la señal de detección que corresponden al paso de las ruedas del vehículo sobre el bucle.

12.- El método de conformidad con la reivindicación 11 , caracterizado además porque la distancia entre segmentos exteriores del bucle es de aproximadamente 45 cm, y el campo magnético se extiende por encima de la superficie en aproximadamente 22 cm.

13.- El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 1 y 12, caracterizado además porque el bucle tiene una anchura a través de la dirección de flujo de tráfico de manera que detecta la rueda o ruedas de un vehículo únicamente en un extremo de cada eje de vehículo y el nivel de cambio en la señal de detección se utiliza para indicar el número de ruedas que se detectan simultáneamente.