SE436305B - Forfarande och anordning for att bestemma ett fordons hastighet - Google Patents

Description

aoosssz-7 ett mätvärde som varierar i beroende av fordonets läge relativt detektorn, och att vid en fordonspassage varje detektor fastställer följande: - ett första mätvärde som upptages under ett första mättidintervall då mätvär- det överskrider ett svarströskelvärde; ” s - ett andra mätvärde som upptages under ett andra mättidintervall då mätvärdet understiger svarströskelvärdet, varvid detta andra mättidintervall inträffar en förutbestämd tidsperiod efter det första mättidintervallet; varvid s - aktiveringstillfället för varje detektor under ett tidintervall fastställes genom interpolation; och - fordonets hastighet bestämmes med hjälp av det förutbestämda avståndet mellan de två detektorerna och tidsskillnaden mellan de två sålunda fastställda akti- veringstillfällena. "' Ett utföringsexempel på en anordning för utförande av förfarandet är kän- netecknad av att varje fordonsnärvarodetektor innefattar en induktiv slinga som ingår i en oscillatorkrets vars oscillatorfrekvens är beroende av fordonets läge relativt slingan, att varje oscillatorkrets är ansluten till en räknare för att fastställa ett mätvärde svarande mot antalet perioder av oscillatorfre- kvensen under ett av de mättidintervall som alstras av en klockanordning an- sluten till de två oscillatorkretsarna, att var och en av räknarna är ansluten till en första ingång hos en tillhörande minnesanordning för lagring av mätvär- det för den ifrågavarande räknaren och vidare i tur och ordning ansluten till en tröskelanordning, en räknaranordning och en interpolationsanordning, att en utgång hos vardera tröskelanordningarna, räknaranordningarna och interpolati- onsanordningarna är ansluten till en andra ingång hos minnesanordningen, att en utgång hos var och en av minnesanordningarna är ansluten till en av interpola- tionsanordningarna, att en utgång hos varje interpolationsanordning är ansluten till en differensbildare för att fastställa tidsdifferensen mellan tidpunkten då svarströskelvärdet för den första och den andra slingan överskrides och att en utgång hos differensbildaren är ansluten till en multiplikator, varigenom en för det passerade fordonets hastighet representativ signal erhålles på en ut- gång hos multiplikatorn.

Det framhålles att DE patentskriften 2507632 beskriver en fordonsnärvaro- detektor innefattande en induktiv slinga med en därtill parallellkopplad kon- densator. Parallellkretsen bildar ett frekvensbestämmande element i en oscil- latorkrets. Denna oscillators frekvens, som varierar i beroende av den mängd metall som finns i slingans fält avkännes genom mätning av antalet perioder för oscillatorn med hjälp av en räknare under förutbestämda tidsintervall. Vare sig användningen av två sådana fordonsdetektorer för hastighetsbestämning eller 8005562-7 åtgärder för att uppnå hög noggrannhetsgrad enligt föreliggande uppfinning âterfinnes i denna patentskrift.

Uppfinningen kommer att beskrivas nännare i det följande under hänvisning till ritningarna, där element med motsvarighet i olika figurer givits samma hänvisningsbeteckningar och där: jjg_} visar en delvis perspektivisk vy som åskådliggör förfarandet för bestämning av ett fordons hastighet enligt uppfin- ningen; jjg_2a visar ett diagram som åskådliggör frekvensstörningen i en in- duktiv slinga dâ ett fordon passerar; fig_2b visar en detalj av diagrammet 1 fig 2a; jïg_§ visar ett flödesdiagram för en del av ett utföringsexempelflpâ metoden för noggrannbestämning av tidpunkten då svarströskelvärdet för detek- torn uppnâs enligt uppfinningen; jjg_§ visar ett utföringsexempel på en an- ordning för utförande av förfarandet enligt uppfinningen.

Fig 1 visar en vägbana 1'i vilken en första induktiv slinga 2 och en andra induktiv slinga 3 är anordnade i fordonets färdriktning. Slingorna 2 och 3 kan exempelvis ha rektangulär form enligt ritningen och ha storleken 1,8 gånger 1,50 meter och vara anordnade med ett inbördes centrumavstånd lika med 2,50 meter. Slingorna 2 och 3 kan innehålla ett eller flera varv. Varven är belägna i slitsfonnade urtag i vägbanans 1 yta. Sedan slingvarven anbringats utfylles slitsarna med exempelvis ett plast- eller hartsmaterial. Var och en av slingor- na 2 och 3 bildar en parallellresonanskrets i förening med en fast avstämnings- kondensator, som är parallellkopplad därmed. Denna resonanskrets bildar det frekvensbestämmande elementet i~en oscillatorkrets 5 respektive 6, som är kopp- lad till slingan 2 respektive 3. Oscillatorfrekvensen för oscillatorkretsarna 5 och 6 påverkas då ett fordon 4 passerar över slingan eftersom slingans induk- tans förändras i beroende av mängden metall inom slingans fält. Under antagande av att fras betecknar parallellkretsens resonansfrekvens, L induktansen och C den fasta avstämningskondensatorns kapacitans, så gäller vid resonans följande: 2-7,' fm- 1/ V Lc Den relativa frekvensändringen,¿Ä f/f är då lika med A f/f = -1/2( A L/L).

Oscillatorfrekvensen uppmätes genom att man under ett givet mättidintervall tm medelst en digital räknare 7 och 8 räknar antalet perioder av oscillator- frekvensen som tillföres räknarna 7 och 8 genom oscillatorkretsarna 5 och 6.

Mättidintervallet tm härledes från en klocka 9, som är ansluten till de två soosssz-7 ¿ räknarna 7 och 8. Klockan 9 kan exempelvis innefattaven kristallstyrd oscilla- tor, från vilken tšdintervall med den önskade längden (tm) alstras med hjälp av en frekvensdelare. Mättidintervallets tm längd skall vara kort jämfört med den tidsperiod under vilken fordonet finns kvar i slingans fält för att därige- nom uppnå tillräckligt hög upplösning (ett fordon av längden 4 meter, som pas- serar en slinga med en längd av 2 meter i färdriktningen med en hastighet av 144 km/tim befinner sig i slingans fält under ungefär 150 ms). Å andra sidan skall mättidintervallet vara tillräckligt långt för att säkerställa ett räkne- resultat med tillräcklig noggrannhet. Dessutom medför en längre mätperiod'mins- kad interferens med intilliggande slingor. Ett värde lika med ungefär 12 ms har visat sig fungera tillfredsställande i praktiken. g Räkneställningen för räknarna 7 och 8 vid slutet av mättidintervallet ut- gör nämnda mätvärde. Dessa medvärden tillföres en behandlingsenhet 11 via en databussledning 10. Behandlingsenheten 11 kan exempelvis bildas av en mikropro- cessor. Behandlingsenheten 11 fastställer det passerade fordonets hastighet på fltäüsmbæmwsiætfiümæ. l Diagrammet i fig 2a visar förändringen av mätvärdet C då ett fordon passe- rar en slinga. Tiden uppdelad i inbördes lika långa mättidintervall tm är visade som abskissa. Ordinatan uppdelad i ett antal områden, vilka beskrivs nedan, är betecknade A till F._ Då inget fordon finns så kommer oscillatorfrekvensen att ha ett förutbe- stämt nominellt värde. I fig 2a är det motsvarande mätvärdet betecknat Cref.

Då fordonet kommer in i slingan ökar mätvärdet C, uppnår ett maximivärde och avtar återigen då fordonet lämnar slingan. Om mätvärdet C överskrider ett för- utbestämt värde- ett svarströskelvärde Co - så betraktas detektorn som "upp- tagen". Svarströskelvärdet Co har valts förhållandevis högt för att uppnå ändamålsenlig störfasthet, exempelvis mot störningar från intilliggande sling- or. Då mätvärdet C avtager till ett värde understigande Caf så frigöres de- tektorn och är då redo att aktiveras genom nästa fordon. Svarströskelvärdet Caf har valts förhållandevis lågt för att därigenom förhindra att detektorn frigöres då kopplingen mellan t.ex. en truck och släpvagn passerar över sling- an. Följaktligen måste detektorn betraktas som "upptagen" mellan tidpunkterna tl och tz i fig Za.

För att uppnå skydd mot bl.a. kortslutning eller avbrott i den induktiva slingan, så accepteras ett mätvärde C såsom tillåtet värde endast om det är beläget mellan ett givet maximivärde Cmax (kortslutning i slingan, vilket innebär mycket hög oscillatorfrekvens) och ett visst minimivärde Cmin (av- brott i slingan med åtföljande mycket låg oscillatorfrekvens). On slingan ej aktiveras av ett fordon så kommer det i räknaren registrerade mätvärdet för 8005562-7 varje tidintervall att bli lika med Cref, d.v.s. mätvärdet kommer att ligga mellan Cref och C¿ëf+1 och sålunda inom ett område betecknat B i fig 2a.

För att man skall kunna kompensera för väderleks- och annan påverkan, som kan medföra drift i slingan och detektorn, så kan referensvärdet förändras. Detta tillgår på följande sätt. Om det genomsnittliga mätvärdet under ett stort antal mätningar har ökat och till följd därav uppträder inom området C (Cref+1 genomsnittliga mätvärdet för ett stort antal mätningar har minskat så minskas Cref med en enhet till Cref_1. Mätvärden belägna inom områdena D ” (Caf landet av nämnda genomsnittliga mätvärde.

Som beskrivits ovan fastställer räknarna 7 och 8 (fig 1) mätvärdena C utan avbrott under mättidintervallen tm. Om det under mättidintervallet som slutar vid tidpunkten ti+1 (fig 2) visar sig att mätvärdet vid denna tidpunkt har överskridit svarströskelvärdet, så utgör detta en säker indikering på att ett fordon inkommit i slingan. Emellertid uppstår då problemet att man härigenom endast kan fastställa att fordonet inkommit i slingan under ifrågavarande mät- tidintervall. Tidpunkten tl (fig 2a) då detta inträffat kan sålunda endast fastställas med en noggrannhet som är bestämd av mättidintervallets tm längd.

Detta begränsar den noggrannhet med vilken fordonshastigheten, som erhålles genom att dividera avståndet mellan slingorna med tiden som förflyter mellan aktiveringstidpunkterna för den'första och den andra slingan, kan beräknas.

Noggrannheten i hastighetsmätningen kan förbättras väsentligt genom att man enligt uppfinningen fastställer tidpunkten då fordonet inkommer i slingan (vil- ken definieras som tidpunkten då svarströskelvärdet Coè uppnås) genom inter- polation av ett mätvärde vid en tidpunkt då mätvärdet har överskridit den mins- ta driftsströmmen i det omedelbart föregående mättidintervallet och ett mätvär- de vid en tidpunkt då så ej är fallet. För att detta skall kunna beskrivas när- mare visar fig 2b en förstoring av en del II av diagrammet i fig 2a, nämligen delen runt t=t1. Vid tidpunkten t=t¿+1 är mätvärdet lika med Ci;1, varvid Cí+1>C°p. Vid slutet av det föregående mättidintervallet, d.v.s. vid tid- punkten t=ti fastställdes ett mätvärde Ci (Ci exempelvis linjär interpolation mellan dessa mätvärden Ci+1 och Ci fast- ställes en tidpunkt t'1 enligt följande samband al' = (cup - cii/lcfll) 'tm På motsvarande sätt fastställes en tidpunkt t'3 (ej visad) vid vilken den andra slingan aktiveras. Vid en sträcka S mellan den första och den andra aoosssz-7 slingan fastställes fordonshastigheten V enligt följande v = sne-feg) Tidpunkterna t'1 och t'3 överensstämmer i fallet med linjär interpo- lation approximativt med de exakta tidpunkterna tl och ta, vilka definieras genom de punkter där svarströskelvärdet Cop skär kurvan i fig 2a. Emellertid har man funnit att lutningen för kurvan i fig Za för den använda detektorn är väsentligen linjär inom området kring Co . Skulle detektorkurvan ha annat förlopp, den kan exempelvis ha kvadratisk form, sä anpassas interpolationsmeto- den därtill genom användning av en kvadratisk interpolation och den på detta sätt astställda tidpunkten~t'1 kan betraktas som en mycket god apprpximation på tidpunkten tl.

Enligt ovan uppmätes hastigheten för ett passerande fordon på enkelt sätt och med hög noggrannhet trots användning av detektorer som för övrigt har för- hållandevis låg noggrannhet vid hastighetsmätning. i En utföringsfonm av förfarandet enligt uppfinningen för hastighetsbestäm- ning är närmare illustrerat i flödesschemat i fig 3.

Beteckningarna i de geometriska figurerna som beskriver funktionerna och tillstånden enligt förfarandet för hastighetsbestämningen såsom dessa uppträder i tidsföljd beskrivs nedan. Det noteras att en sådan tidsföljd av funktioner och tiL]hörande tillstånd enligt förfarandet kan realiseras med hjälp av all- mänt förekommande logikkretsar; t.ex. kommersiellt tillgängliga mikroprocesso- rer med tillhörande minnen och'kringutrustning.

Beteckning Betydelse (1) STRT f start (2) Ci+1>COp nya, senast uppträdande mätvärdet C¿+1 uppträder; «(3) Ci+1>Cop nya mätvärdet Cí+1 jämföres med det förutbestämda svarströskelvärdet Cop; om Ci+1 är mindre än COP (N) fortsätt med steg (6); om Ci+1 är större än Cop (Y) fortsätt till näst- följande steg (4). (4) FRST kontroll sker av om föregående mätvärde Ci också överskrider svarströskelvärdet Cop; om så är fallet (N) fortsätt till steg (6); om inte (Y) så genomföres följande steg (5); (5) t'1 tidpunkten t'1 fastställes enligt formeln t'1 = (Cop-Ci)/(Ci+1-Ci) tm; den så bestämda tidpunkten t'1 lagras i ett minne; (6) Ci:=Ci+1 föregående mätvärde Ci ersättes med det nya mätvärdet Cí+1; (7) STP stopp. 8005562-7 De generella, sekvenslogikkretsar, med vilka de i fig 3 visade funktioner- na och tillstånden realiseras, ingår i behandlingsenheten 11, som mottager räk- neställningarna från räknarna 7 och 8 och motsvarande tidintervall via adress- bussledningen 10. Sedan tidpunkterna t'1, t'3 fastställts på ovan beskrivet sätt bestämmes fordonets hastighet med hjälp av avståndet mellan de två sling- orna och tidsdifferensen t'3-t'1.

Det framhålles att man istället för att utföra interpolation kring tid- punkten då fordonet inkommer i slingan (tl) även kan utföra interpolation kring tidpunkten då fordonet har passerat slingan (t2, fig 2a) som alterna- tiv. Interpolation mellan en tidpunkt då den första slingan ej längre är belagd (C och interpolation mellan tidpunkten då den andra slingan ej längre är belagd (C Hastigheten kan bestämmas med hjälp av t'2 och t'4 på ovan beskrivet sätt.

Ett utföringsexempel på en anordning för utförande av förfarandet är visat i fig 4. Den första slingan 2 är kopplad till en oscillator 5, den andra sling- an 3 är kopplad till oscillatorn 6 och belägen på ett centrumavstånd S från den första slingan. Den digitala räknaren 7 (8) som är ansluten till en utgång hos oscillatorn 5 (6) räknar antalet perioder av oscillatorfrékvensen under ett givet tidintervall. För att uppnå detta är de respektive räknarna 7 och 8 an- slutna till en klocka 9 innehållande exempelvis en kristallstyrd oscillator och en eller flera frekvensdelaref Klockan 9 matar räknarna 7*och 8 med pulser vid förutbestämda tidpunkter, varvid konsekutiva tidpunkter än.belägna'ett tidin- tervall tm från varandra, vilket medför att räknarna stoppas. De uppnådda räkneställningarna tillföres de respektive minnena 12 och_13 och till de re- spektive tröskelanordningarna 14 och 15, vilka är anslutna till räknarnas 7 respektive 8 utgångar. Därvid återställes räknarna. Mätvärdena, d.v.s. de av räknarna tillförda räkneställningarna, jämföres i tröskelanordningen 14 (15) med ett förutbestämt tröskelvärde, som tillföres en tröskelvärdesingâng 16 (17). Vart och ett av minnena 12 och 13 innehåller två adresser och tvâ minnes- positioner. Minnespositionen svarande mot den första adressen innehåller det nya (senast uppträdande) mätvärdet tillsammans med numret på det tillhörande mättidintervallet, och minnespositionen svarande mot den andra adressen inne- hållet det föregående mätvärdet tillsammans med numret på det tillhörande mät- tidintervallet. Om det nya , senast uppträdande mätvärdet är mindre än tröskel- värdet, så alstrar tröskelanordningen 14 (15) en signal som åstadkommer över- föring av innehållet på den första adressen till den andra adressen, d.v.s. till ingången 18 (19) hos minnesanordningen 12 (13); varvid den redan befint- liga informationen på den andra adressen (det föregående mätvärdet) ersättes áoošssw i med den nya infonnationen (det nya, senast uppträdande mätvärdet). Om istället det nya, senast uppträdande mätvärdet är större än tröskelvärdet så tillföres mätvärdet till en räknare 20 (eller 21) som fastställer huruvida mätvärdet ut- gör det första som överskridit svarströskeln. Om så ej är fallet, d.v.s. om svarströskelvärdet redan har överskridits en eller flera gånger under inneva- rande mäteykel, så alstrar räknaren 20 (eller 21) en signal till ingången 18 (eller 19) hos minnet 12 (eller 13). Denna signal medför samma operation som den tidigare beskrivna signalen från tröskelvärdesanordningen 14 (eller 15). Om istället mätvärdet för första gången överskrider svarströskelvärdet, så tillfö- res mätvärdet till en interpolationsanordning 22 (eller 23). Var ochlen av in- terpolationsanordningarna 22 och 23 kan exempelvis innefatta en interpolations- tabell som är lagrad i ett_xy-adresserbart minne. x-värdet utgör det nya mät- värdet som tillföres från räknaren 20 (eller 21) och y-värdet utgör det tidiga- re mätvärdet, som är lagrat i minnet 12 (eller 13) på den andra adressen. Detta tidigare mätvärde tillföres interpolationsanordningen 22 (eller 23) via en ut- gång 24 (eller 25) hos minnet 12 (eller 13). De på detta sätt genom nämnda två mätvärden fastställda interpolationsvärdena t'1 och t'3 tillföres en diffe- rensanordning 26 och en signal, som åstadkommer samma operation som en signal från tröskelvärdesanordningen 14 (eller 15) eller räknaren 20 (eller 21), till- föres ingången 18 (eller 19) hos minnet 12 (eller 13). Utsignalen t'3-t'1 från differensanordningen 26 tillföres en första ingång hos en multiplikator 27. En andra ingång hos multiplikatorn 27 matas med ett förutbestämt värde som är lika med det inverterade värdet av avståndet S mellan de tvâ slingorna. En signal som representerar hastigheten för fordonet (som i föreliggande fall ut- göres av det inverterade värdet på hastigheten) erhålles då på en utgång 28 hos multiplikatorn 27.

Det framhålles att två kopplade spolar eller FM-mottagningsantenner utgör exempel på användbara alternativ till en induktiv slinga 2 eller 3. Vid använd- ning av kopplade spolar påverkar fordonets närvaro kopplingsfaktorn mellan de- samma och vid användning av FM-mottagarantenner avskärmas antennen från en FM-sändare genom fordonet.

Claims (3)

8005562-7 Patentkrav

1. l. Förfarande för bestämning av ett fordons hastighet, varvid en första och en andra fordonsnärvarodetektor är anordnade på förutbestämt inbördes avstånd i fordonets färdriktning, varvid varje detektor alstrar ett mätvärde som varierar i beroende av fordonets läge relativt detektorn, k ä n n e - t e c k n a t av att vid en fordonspassage varje detektor fastställer föl- jande: - ett första mätvärde som uppmätes under ett första mättidintervall då mät- värdet överskrider ett svarströskelvärde; - ett andra mätvärde som uppmätes under ett andra mättidintervall då mätvär- det är mindre än svarströskelvärdet, varvid det andra mättidintervallet upp- träder en förutbestämd tidsperiod efter det första mättidintervallet; varvid - aktiveringstidpunkten för varje detektor inom ett tidintervall fastställes genom interpolation; och - fordonets hastighet fastställes med hjälp av det förutbestämda avståndet mellan de två detektorerna och tidsdifferensen mellan de två sålunda fast- ställda tidpunkterna.

2. Förfarande enligt patentkravet 1, k ä n n e t e c k n a t av att mät- värdet som uppmätes under ett tidintervall lagras under åtminstone ett mät- tidintervall.

3. Förfarande enligt patentkravet 1, k ä n n e t e c k n a t av att inter- polationen är linjär. H. Anordning för att bestämma ett fordons hastighet genom förfarandet en- ligt något av föregående patentkrav, innefattande en första och en andra for- donsnärvarodetektor anordnade på förutbestämt inbördes avstånd i fordonets färdriktning, k ä n n e t e c k n a d av att varje fordonsnärvarodetektor in- nefattar en induktiv slinga (2,3), vilken ingår i en oscillatorkrets (5,6), vars oscillatorfrekvens är beroende av fordonets läge relativt slingan, att varje oscillatorkrets är ansluten till en räknare (7,8) för bestämning av ett mätvärde svarande mot antalet perioder av oscillatorfrekvensen under ett mät- tidintervall som alstras genom en till de två oscillatorkretsarna ansluten klocka (9), att varje räknare är ansluten till en första ingång hos ett till- hörande minne (l2,l3) för lagring av räknarens räkneställning och vidare i tur aocssez-7 ,0 och ordning ansluten till en tröskelvârdesanordning (1h,i5), en räknare och en interpolationsanordníng (22,23), att en utgång hos vardera tröskelvärdesan- ordningarna, räknarna och interpolationsanordningarna är ansluten till en andra ingång hos minnet; att en utgång hos varje minne är ansluten till interpola- tionsanordningarna, att en utgång hos varje interpolationsanordning är anslu- ten till en differensbildare (26) för att Fastställa tidsdifferensen mellan tidpunkten då svarströskelvärdet för den första och den andra slingan över- skrides, och att en utsignal från differensbiidaren tillföras en multiplika- tor (27), varigenom en För det passerade fordonets hastighet representativ signal erhålles på en utgång hos multiplikatorn.