WO1997039918A1 - Process and device for determining skidding conditions on roadways and the like - Google Patents

Process and device for determining skidding conditions on roadways and the like Download PDF

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WO1997039918A1
WO1997039918A1 PCT/EP1996/001653 EP9601653W WO9739918A1 WO 1997039918 A1 WO1997039918 A1 WO 1997039918A1 EP 9601653 W EP9601653 W EP 9601653W WO 9739918 A1 WO9739918 A1 WO 9739918A1
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WO
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temperature
road
measuring point
roadway
measured
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Application number
PCT/EP1996/001653
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German (de)
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Inventor
Werner Schwartz
Christoph Hofmann
Fabian Holzwarth
Original Assignee
Hea Hamburger Elektro-Apparate Gmbh
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N1/00Sampling; Preparing specimens for investigation
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60WCONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W40/00Estimation or calculation of non-directly measurable driving parameters for road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub unit, e.g. by using mathematical models
    • B60W40/02Estimation or calculation of non-directly measurable driving parameters for road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub unit, e.g. by using mathematical models related to ambient conditions
    • B60W40/06Road conditions
    • B60W40/068Road friction coefficient
    • GPHYSICS
    • G08SIGNALLING
    • G08BSIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
    • G08B19/00Alarms responsive to two or more different undesired or abnormal conditions, e.g. burglary and fire, abnormal temperature and abnormal rate of flow
    • G08B19/02Alarm responsive to formation or anticipated formation of ice

Definitions

  • the invention relates to a method for determining ice, frost and snow on roads and other traffic areas, in which it is determined with the aid of reflected radiation whether the road is dry, wet or smooth.
  • the invention also relates to an apparatus for performing the method.
  • the smoothness of a roadway can be determined by mechanical means which are attached to a vehicle, for example.
  • Methods of the type mentioned do not use such mechanical sensors, but instead use reflected radiation to determine whether the roadway is dry, wet or smooth (DE-PS 30 23 444, DE-PS 29 12 645, DE-OS 36 40 539, DE-OS 41 33 359). With such methods it can be ascertained in a more or less reliable manner whether the roadway is smooth at the moment or not. However, it cannot be determined with these methods whether the roadway may become smooth after a very short time. Appropriate warning would be highly desirable. Thus, on the one hand, the motorists could be warned that slippery is expected soon, so that they can adjust their driving style to the changing road conditions in good time.
  • the object of the invention is therefore to create a method of the type mentioned at the outset with which the time of future smoothness conditions can be predicted.
  • the solution according to the invention consists in that measured variables, below which the roadway temperature is at least, are measured, their change over time is extrapolated and from this the time of occurrence of a future smoothness condition is calculated and displayed.
  • the freezing of surfaces is a very complex process, which depends on a large number of parameters, for example the temperature of the road, the air humidity, the dew point of the air, the condition and surface properties of the road, the presence of salts in water, the is on the road, etc.
  • parameters for example the temperature of the road, the air humidity, the dew point of the air, the condition and surface properties of the road, the presence of salts in water, the is on the road, etc.
  • the freezing temperature will simply be 0 ° C., ie the freezing temperature of water.
  • This freezing temperature can, however, have a different value, depending on the surface of the road and in particular if the water on the road is saline, namely lower.
  • the freezing temperature is determined with the aid of a coolable measuring point in the roadway.
  • the measuring point will be cooled from time to time until the water freezes.
  • the corresponding temperature is then measured and used as the freezing temperature of the water on the road for the predictions.
  • the cooling can then be switched off so that the measuring point returns to normal temperature after some time and this normal temperature can then be measured at this measuring point.
  • the heating of the measuring point following the cooling can also take place by heating elements, so that the measuring point reaches its original temperature again more quickly.
  • the cooling is expediently effected with one or more Peltier elements which are particularly simple and completely maintenance-free.
  • the temperature measurement is expediently carried out digitally with a resolution of ⁇ 0.005 degrees in order to reliably represent the naturally very flat temperature gradient.
  • one measuring point is not used for measuring the freezing temperature and the measuring of the road temperature, but two separate measuring points, so that the road temperature can also be measured during the times during which the freezing temperature is determined.
  • the procedure is expediently such that the roadway temperature and the dew point temperature are measured and smoothness is predicted for the point in time at which the roadway temperature reaches or falls below both the dew point temperature and the freezing temperature.
  • An advantageous embodiment is characterized in that the method is only started when the air temperature, which is continuously measured, falls below a predetermined value, which can be in particular at + 5 ° C.
  • the measurement is advantageously set again after the predetermined value of the air temperature has been exceeded in order not to use up unnecessary energy; however, this only happens when the road condition is no longer smooth. This is to prevent the smoothness warning from being given when the air temperature rises above the freezing point but the road is still smooth.
  • the method is not only intended to predict the time of the smoothness, but also to display the current smoothness.
  • the air humidity is also advantageously measured, the dew point then being able to be determined, for example, from temperature and air humidity.
  • the measuring point at which the smoothness is measured is provided not only with a cooling device but also with a heater, not only the freezing temperature but also the thawing temperature can be measured, which in the case of hypothermia, of course, from the freezer before freezing temperature is different. In this way, an actual freezing temperature can be determined at which freezing can occur if no hypothermia occurs.
  • the freezing temperature determined in this way is also advantageously used to determine the amount of residual salt on the road.
  • a device for carrying out the method is characterized in that the measuring point for the state of the road has a lighting device with a broadband infrared light source and two sensors for the light scattered back from the road, one of which is essentially in the range of the absorption maximum of liquid water and the other is essentially sensitive to the area of maximum absorption of ice.
  • a device with a light source and two sensors for the light scattered back from the road is known (DE-PS 30 23 444), in which on the one hand directly reflected and on the other hand scattered infrared light is received.
  • this device predictions are no more possible than with a device that has two light sources and a detector (DE-AS 27 12 199).
  • the two light sources which emit light of different wavelengths, illuminate the detector one after the other, so that the detector or the evaluation electronics must be switched over and over again in a complicated manner, which becomes even more cumbersome when the infrared radiation is used is pulsed or amplitude modulated in order to eliminate influences by extraneous light.
  • the device of the invention makes particularly advantageous use of the fact that the absorption maxima of water and ice for infrared light are at different wavelengths. Smoothness occurs when the infrared light with a wavelength that corresponds to higher absorption of ice is more strongly absorbed.
  • the infrared light source is expediently a halogen lamp.
  • the light is expediently modulated, in particular amplitude-modulated or pulse-modulated, in order to avoid falsifying influences from outside light or heat radiation from the outside.
  • the sensors have to respond to certain wavelength ranges and have optical bandpass filters for this purpose.
  • the measuring point expediently has a sensor in the road surface with which the adjustment of the infrared light source can be checked. If infrared light no longer falls on the sensor, the measuring point is not illuminated, so that a fault can be indicated.
  • the lighting device and the sensors are expediently combined into one unit.
  • FIG. 2 shows a basic illustration of the device for detecting the physical state of a water layer
  • FIG. 3 shows a block diagram of the device for predicting the state of the road
  • FIG. 5 shows a measuring point for measuring the roadway temperature in a representation similar to that in FIG. 4;
  • 6 to 8 are three diagrams which illustrate the thermal processes during ice and frost formation
  • FIG. 9 shows another embodiment of a measuring point with light guides
  • FIG. 11 shows a further embodiment of the measuring point with arrangement of the light guide ends at an angle
  • Fig. 12 shows another embodiment of the measuring point with the arrangement of
  • FIG. 13 shows the basic structure of the sensor with illumination from above and evaluation in a further embodiment of the active road surface measuring point.
  • FIG. 1 is a diagram of the transmission behavior in the wavelength range of the near infrared light of a liquid water layer 1 is compared to the transmission behavior of a frozen layer 2 of the same thickness.
  • Fig. 2 shows the principle of the smoothing sensor for contactless detection of the physical state of a water layer.
  • a suitable illumination device 5 with infrared light with a broad spectrum, ie all wavelengths are present in a larger spectral range ⁇ the, illuminated.
  • the light scattered from the bottom of the layer, which has thus passed through the layer is received by two or more light receivers 6, 7, each with a suitable spectral sensitivity.
  • a first receiver 6 is for a wavelength range around an absorption maximum of liquid water ⁇ r, 1 ( a
  • Maxi 'second receiver 7 is sensitive to wavelengths in the range of an absorption maximum ⁇ r * i of ice. If neither water nor ice is present, two of the receivers 6, 7 each deliver the same signals. The quotient of the two signals is 1.
  • the first receiver 6 delivers a smaller signal S1 and the second receiver 7 a larger signal S2.
  • the quotient of the signals is less than 1.
  • the first receiver 6 delivers a larger signal S1 and the second receiver 7 a smaller signal S2.
  • the quotient of the two signals is greater than 1.
  • a halogen incandescent lamp 8 is used to irradiate the surface of the active road measuring point 4 with broadband light in the infrared wavelength range between 1 and 2 ⁇ m, the light of which is focused on the surface of an active road measuring point 4 by suitable optics 9.
  • the light emitted by the lamp 8 is varied in amplitude by a modulator 10.
  • the light 11 scattered back from the surface of the active road measuring point 4 is collected by two or more receivers 6, 7, which are preferably located in the vicinity of the lighting unit 5.
  • These receivers each consist of an optical system 12, which covers the illuminated surface image an active roadway measuring point 4 onto an infrared-sensitive detector 13.
  • an optical bandpass filter 14, 14' In the beam path in front of each detector 13, 13 'there is an optical bandpass filter 14, 14', which is only permeable to light in the desired wavelength range.
  • Each filter 14, 14 ' can be tuned in order to be able to compensate for manufacturing-related variations in the filter characteristics.
  • the signal S1.S2 of the detector 13, 13 ' is amplified by a preamplifier 15 and, in a signal preprocessing unit 16, is rectified in phase synchronization with the modulation of the transmitted light 17 by a synchronous rectifier.
  • the lighting unit 5 supplies a carrier signal 18 with the frequency of the lighting modulation.
  • the respective spectral signal S1 ', S2' is present at the output of a low-pass filter 20 connected in phase-synchronism to the synchronous rectifier 19 for further processing.
  • the evaluation is preferably carried out by forming the ratio of signals in different wavelength ranges, as a result of which fluctuations in the brightness of the lighting and changes in the absorption behavior of the surface of the active roadway measuring point 4 are largely eliminated. This calculation can take place in a separate analog arithmetic unit or in the central evaluation unit 21.
  • the irradiation and observation of the surface 22 of the active carriageway measuring point 4 takes place at such an angle that direct reflections from the surface into the receiver 6, 7 are excluded, since light which has not passed through an existing layer 23 affects the measuring result would falsify.
  • Illumination unit 5 and the light receivers 6, 7 can be combined in one unit as a smoothness sensor 24.
  • Fig. 3 shows the block diagram of the entire device for detecting the road condition and the prediction of slippery roads.
  • the signals S1 'and S2' generated by the smoothing sensor 24 are linked to one another in a central evaluation unit 21 after processing in a signal preprocessing unit 16.
  • the ratio of the two signals S1 ', S2' undergoes a change from values ⁇ 1 to values> 1 when a water layer 23 freezes. This Change can be recorded and used as a characteristic value for the current physical state of layer 23.
  • a very precise first temperature measuring device 25 is built into the surface of the active road surface measuring point 4, which surface is covered by the two receivers 6, 7.
  • the surface 22 of the active road surface measuring point 4 can be cooled in relation to the surroundings by a built-in cooling device 26.
  • the temperature T of the surface 22 of the active road surface measuring point is fed to the central evaluation unit 21.
  • the state of aggregate is continuously monitored by the smoothness sensor 24.
  • the current surface temperature T1 is stored in the central evaluation unit 21 and the cooling is switched off, so that the surface of the active road measuring point slowly warms up again.
  • the ice layer thaws again which is recognized by the smoothness sensor.
  • the thawing temperature T2 is also recorded.
  • the thawing temperature T2 can be different from the freezing temperature T1.
  • the actual freezing temperature is determined in the central evaluation unit 21 from both temperatures T1, T2.
  • the central evaluation unit 21 is preferably designed as a digital computer which, in addition to the calculations, also takes on all the control tasks for the system.
  • the active measuring point 4 If the active measuring point 4 is not cooled, it takes on the temperature of the surrounding roadway 29 after a short time, so that the continuous monitoring of the physical state of a water layer 23 by the smoothness sensor 24 also makes it possible to detect actual occurrence of smoothness.
  • a sensor for the air humidity 30 serves to detect this parameter, which is also fed to the evaluation unit 21.
  • the air temperature is detected by a further temperature measuring device 31 and passed on to the central evaluation unit 21.
  • the central evaluation unit 21 is connected, for example, to an output unit 33 in a monitoring center via a data bus 32. The following are displayed: the prediction of the time of smoothness 34, the smoothness 35 actually present, the road temperature 36, the air temperature 37, the air humidity 38 and the dew point 39.
  • FIG. 4 shows the active measuring point.
  • the active measuring point 4 serves to freeze an existing surface layer 23 or to generate frost from the atmospheric humidity, and to determine the respective surface temperature precisely.
  • This measuring point consists of a cover plate 40, the surface 22 of which is partially provided with a coating 41 with suitable optical properties (high reflectance, reflection of the incident light 17 in almost the same direction as the irradiation).
  • This cover plate 40 can be cooled far below the ambient temperature by a cooler 26 mounted below it, which preferably works thermoelectrically according to the Peltier principle, in order to safely come below the freezing temperature of a moisture layer 23. The heat generated during the cooling process is released into the surrounding roadway 29.
  • the active carriageway measuring point 4 is designed in two parts, the components of the active measuring point 4 being built into a basic module 42 firmly installed in the carriageway surface 3 for the purpose of easy interchangeability.
  • the current temperature of the cover plate 40 is detected by a very precise temperature sensor 25, which is installed just below the surface 22.
  • a vibration quartz thermometer for example, which provides very good temperature resolution with good long-term constancy, can be used as the temperature sensor.
  • the active road measuring point 4 is mounted flush with the road surface 3.
  • a light sensor 43 is installed in the cover plate 40, the signal 44 of which is also monitored by the central evaluation unit 21. This receiver 43 delivers a signal 44 as long as the system is functioning properly, which provides a self-control function.
  • the passive measuring point 27 has the same surface structure and consists of the same material as the active roadway measuring point 4. Only the surface temperature is recorded in order to obtain the actual roadway temperature. The temperature is recorded in the same way as for the active measuring point.
  • FIG. 6 shows the course of the roadway temperature T f over a wet road using a diagram. If the roadway temperature T f falls below the freezing temperature T determined under 1, ice forms on the roadway.
  • FIG. 7 shows a diagram of the time profile of the road temperature T f on a dry road. If the road temperature T f falls below the dew point temperature T. of the air, water condenses on the road. If the road temperature T x falls below the smoothing temperature T determined as under 1, the condensate freezes to frosty smoothness.
  • FIG 8 shows the course of the dew point temperature T over a dry, supercooled roadway using a diagram. Warms up The ambient air is above the temperature of the road and at the same time absorbs moisture, so water vapor sublimes on the road and creates frostiness.
  • the modulated transmission light can also be guided from below to the active measuring point via a light guide.
  • light from the active measuring point can be fed to the spectral evaluation via an optical fiber.
  • an illumination unit 101 similar to that described in the method for detecting the physical state of a water layer, light is fed through suitable optics 102 into a first light guide 103, which can be designed as a single fiber or fiber bundle.
  • this first light guide (illuminating light guide) 103 which is expediently located in the cooled area of the active carriageway measuring point 4, light emerges into a possibly existing water or ice layer 23.
  • Part of the light emerging from the first light guide enters a second light guide (receiving light guide) 105, the end 106 of which is preferably located at a short distance from the end 104 of the first light guide 103 on the surface of the active measuring point 4 and becomes a spectral evaluation unit 106 fed.
  • the light that has passed through the second fiber is brought through suitable optics 107 to two wavelength-selective receivers 108, 109 and evaluated in accordance with the method for detecting the state of aggregation.
  • the cooling and detection of the temperature of the active road measuring point 4 is carried out as described above.
  • the ends 104, 106 of the light guides can be attached in different angular positions to one another in the surface of the active measuring point.
  • the light passes directly through a gap 110 between the ends of the light guide, which can be filled by air, partly by water or ice.
  • part of the light from the transmission light guide 103 can enter the receiving light guide 105 through the intermediate space 110 between the light guide ends. Another part of the light is directed to the surface of a possibly existing water or ice layer 23 by total reflection in the receiving light guide. Light that is scattered inside a layer of water or ice can also enter the receiving light guide 105.
  • the two light guide ends 104, 106 are arranged in one plane, specifically in the plane of the surface of the active measuring point 4, light from the transmitting light guide 103 into the receiving light guide 105 cannot be directly, but only by scattering in a water or ice layer 23 and reach the layer surface by total reflection.
  • At least part of the light passes through a layer of water or ice 23 and thus receives the spectral information about the physical state of the layer.
  • the active measuring point 4 it is also possible to illuminate the active measuring point 4 by means of a lighting unit 5, which is located above the carriageway and which is described in the method for detecting the physical state, and the light which has passed through a layer of water or ice with a light guide of the spectral range Supply evaluation.
  • the spectral evaluation can also take place below the active measuring point 4.
  • the light enters through a window 111, which has the same temperature as the surface of the active measuring point 4, into a spectral evaluation unit 112 inside the active measuring point.
  • the use of light guides is preferable.
  • Illumination by a light guide in the active measuring point and reception of the light that has passed through a layer of water or ice by receivers above the roadway are also possible.

Abstract

The process for predicting and determining skidding conditions due to ice, frost and snow on roadways and other travelled surfaces, wherein spectral analysis with reflected or diffuse radiation is used to determine whether the roadway is dry, wet or slick, is characterized in that measurable variables, including at least the roadway temperature, are measured, their change over time is extrapolated and, based thereon, the point in time at which a skidding condition will occur is calculated in advance and signalled.

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Feststellen von Glätte auf Fahrbahnen und dergleichen.Method and device for determining smoothness on road surfaces and the like.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Feststellen von Eis-, Reif- und Schneeglätte auf Fahrbahnen und anderen Verkehrsflächen, bei dem mit Hilfe reflektierter Strahlung festgestellt wird, ob die Fahrbahn trocken, naß oder glatt ist. Die Erfindung betrifft außerdem eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.The invention relates to a method for determining ice, frost and snow on roads and other traffic areas, in which it is determined with the aid of reflected radiation whether the road is dry, wet or smooth. The invention also relates to an apparatus for performing the method.
Man kann die Glätte einer Fahrbahn durch mechanische Mittel feststellen, die zum Beispiel an einem Fahrzeug angebracht sind. Verfahren der eingangs genannten Art verwenden solche mechanischen Fühler nicht, sondern stellen mit Hilfe reflektierter Strahlung fest, ob die Fahrbahn trocken, naß oder glatt ist (DE-PS 30 23 444, DE-PS 29 12 645, DE-OS 36 40 539, DE-OS 41 33 359). Mit solchen Verfahren kann zwar auf mehr oder weniger zuver¬ lässige Weise festgestellt werden, ob die Fahrbahn im Moment glatt ist oder nicht. Es kann aber nicht mit diesen Verfahren festgestellt werden, ob die Fahrbahn vielleicht nach ganz kurzer Zeit glatt werden wird. Eine entsprechende Vorwarnung wäre aber unbedingt wünschenswert. So könnten einerseits die Kraftfahrer vorgewarnt werden, daß in Kürze mit Glätte zu rechnen ist, so daß sie ihre Fahrweise rechtzeitig auf den sich ändernden Straßenzustand einstellen können. Noch wesentlicher ist es aber, daß der Straßen- und Streudienst vorgewarnt werden könnte. So könnte einerseits sichergestellt werden, daß der Straßendienst rechtzeitig alarmiert wird und rechtzeitig Gegenmaßnahmen gegen die Glätte, insbesondere das Streuen durchführen kann. Wenn eine solche Vorhersage möglich ist, werden nicht nur Kosten eingespart, indem das Personal nicht unnötig mit Streutätigkei¬ ten beschäftigt wird. Wesentlicher ist noch, daß unter bestimmten Voraus¬ setzungen überhaupt nicht gestreut werden muß. Dadurch werden einerseits unnötige Umweltschäden durch Salz vermieden. Auch die Kosten für das Streumittel und Streupersonal und die möglichen Schäden an Kraftfahrzeugen und/oder Straßen, Brücken usw. können stark vermindert werden, wenn nur dann gestreut wird, wenn dies tatsächlich notwendig ist.The smoothness of a roadway can be determined by mechanical means which are attached to a vehicle, for example. Methods of the type mentioned do not use such mechanical sensors, but instead use reflected radiation to determine whether the roadway is dry, wet or smooth (DE-PS 30 23 444, DE-PS 29 12 645, DE-OS 36 40 539, DE-OS 41 33 359). With such methods it can be ascertained in a more or less reliable manner whether the roadway is smooth at the moment or not. However, it cannot be determined with these methods whether the roadway may become smooth after a very short time. Appropriate warning would be highly desirable. Thus, on the one hand, the motorists could be warned that slippery is expected soon, so that they can adjust their driving style to the changing road conditions in good time. But it is even more essential that the road and spreader service could be warned. On the one hand, this could ensure that the road service was alerted in good time and countermeasures against slippery, in particular spreading, in good time can perform. If such a prediction is possible, it is not only costs that are saved by the personnel not being unnecessarily occupied with spreading activities. It is even more important that under certain conditions there is no need to scatter at all. On the one hand, this prevents unnecessary environmental damage from salt. The costs for the spreading material and spreading personnel and the possible damage to motor vehicles and / or roads, bridges, etc. can also be greatly reduced if the spreading only takes place when this is actually necessary.
Die Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, mit dem der Zeitpunkt zukünftiger Glättezu¬ stände vorhergesagt werden kann.The object of the invention is therefore to create a method of the type mentioned at the outset with which the time of future smoothness conditions can be predicted.
Die erfindungsgemäße Lösung besteht darin, daß Meßgrößen, unter denen mindestens die Fahrbahntemperatur ist, gemessen, ihre zeitliche Änderung extrapoliert und daraus den Zeitpunkt des Eintretens eines zukünftigen Glättezustandes vorausberechnet und angezeigt wird.The solution according to the invention consists in that measured variables, below which the roadway temperature is at least, are measured, their change over time is extrapolated and from this the time of occurrence of a future smoothness condition is calculated and displayed.
Das Gefrieren von Oberflächen ist ein sehr komplexer Vorgang, der von sehr vielen Parametern abhängt, zum Beispiel der Temperatur der Fahrbahn, der Luftfeuchtigkeit, dem Taupunkt der Luft, dem Zustand und der Oberflächen¬ beschaffenheit der Fahrbahn, der Anwesenheit von Salzen in Wasser, das sich auf der Fahrbahn befindet, usw.. Man sollte daher meinen, daß eine Vorhersage aufgrund der Tatsache, daß so viele Parameter erheblich sind, nicht möglich ist. Dieses Vorurteil wurde von der Erfindung überwunden. Tatsächlich ist es mit der Erfindung möglich, in fast allen Fällen eine zuverlässige Vorhersage zu machen, die über einen Zeitraum bis von unge¬ fähr 2 Stunden vorgenommen werden kann. Das Verfahren arbeitet dabei sehr zuverlässig und vermag nur bei plötzlich einsetzendem Regen- oder Schnee¬ fall nicht vorherzusagen. Dagegen wird plötzlich eintretende Glätte jedoch erkannt.The freezing of surfaces is a very complex process, which depends on a large number of parameters, for example the temperature of the road, the air humidity, the dew point of the air, the condition and surface properties of the road, the presence of salts in water, the is on the road, etc. One should therefore think that a prediction is not possible due to the fact that so many parameters are significant. This prejudice was overcome by the invention. In fact, it is possible with the invention to make a reliable prediction in almost all cases, which can be carried out over a period of up to approximately 2 hours. The method works very reliably and cannot predict only when rain or snow falls suddenly. On the other hand, sudden smoothness is recognized.
Bei einem einfachen Verfahren wird bei nasser Fahrbahn lediglich die Fahrbahntemperatur gemessen und Glätte für den Zeitpunkt vorausgesagt, an dem diese die Gefriertemperatur der Fahrbahn erreicht. Die Erfindung geht dabei von der Erkenntnis aus, daß sich die Fahrbahntemperatur stetig ändert. Als Gefriertemperatur wird man bei einer einfachen Ausführungsform einfach 0°C, d.h. die Gefriertemperatur von Wasser annehmen.In a simple method, when the roadway is wet, only the roadway temperature is measured and smoothness is predicted for the point in time at which it reaches the freezing temperature of the roadway. The invention is based on the knowledge that the road temperature is constantly changing changes. In a simple embodiment, the freezing temperature will simply be 0 ° C., ie the freezing temperature of water.
Diese Gefriertemperatur kann aber je nach Straßenoberfläche und insbeson¬ dere bei Salzgehalt des auf der Fahrbahn befindlichen Wassers einen ande¬ ren Wert haben, nämlich tiefer liegen. Um hier eine noch zuverlässigere Voraussage zu ermöglichen, kann bei einer vorteilhaften Ausführungsform vorgesehen sein, daß die Gefriertemperatur mit Hilfe einer kühlbaren Meßstelle in der Fahrbahn bestimmt wird. Man wird zu diesem Zweck von Zeit zu Zeit die Meßstelle solange abkühlen, bis das Wasser gefriert. Die entsprechende Temperatur wird dann gemessen und als Gefriertemperatur des Wassers auf der Fahrbahn für die Voraussagen verwendet. Anschließend kann dann die Kühlung abgeschaltet werden, so daß die Meßstelle nach einiger Zeit wieder die normale Temperatur einnimmt und diese normale Temperatur an dieser Meßstelle dann gemessen werden kann. Das sich an das Abkühlen anschließende Erwärmen der Meßstelle kann auch durch Heizelemente erfol¬ gen, so daß die Meßstelle ihre ursprüngliche Temperatur schneller wieder erreicht.This freezing temperature can, however, have a different value, depending on the surface of the road and in particular if the water on the road is saline, namely lower. In order to enable an even more reliable prediction here, it can be provided in an advantageous embodiment that the freezing temperature is determined with the aid of a coolable measuring point in the roadway. For this purpose, the measuring point will be cooled from time to time until the water freezes. The corresponding temperature is then measured and used as the freezing temperature of the water on the road for the predictions. Then the cooling can then be switched off so that the measuring point returns to normal temperature after some time and this normal temperature can then be measured at this measuring point. The heating of the measuring point following the cooling can also take place by heating elements, so that the measuring point reaches its original temperature again more quickly.
Die Kühlung wird zweckmäßigerweise mit einem oder mehreren Peltierelemen¬ ten bewirkt, die besonders einfach und vollständig wartungsfrei sind.The cooling is expediently effected with one or more Peltier elements which are particularly simple and completely maintenance-free.
Die Temperaturmessung wird zweckmäßigerweise digital erfolgen mit einer Auflösung von ± 0.005 Grad, um den naturgemäß sehr flachen Temperaturgra¬ dienten sicher darzustellen.The temperature measurement is expediently carried out digitally with a resolution of ± 0.005 degrees in order to reliably represent the naturally very flat temperature gradient.
Bei einem weiteren vorteilhaften Verfahren verwendet man für das Messen der Gefriertemperatur und das Messen der Fahrbahntemperatur nicht eine Meßstelle, sondern zwei separate Meßstellen, so daß die Fahrbahntemperatur auch während der Zeiten gemessen werden kann, während der die Gefriertem¬ peratur bestimmt wird.In a further advantageous method, one measuring point is not used for measuring the freezing temperature and the measuring of the road temperature, but two separate measuring points, so that the road temperature can also be measured during the times during which the freezing temperature is determined.
Bei trockener Fahrbahn wird zweckmäßigerweise so vorgegangen, daß die Fahrbahntemperatur und die Taupunkttemperatur gemessen werden und Glätte für den Zeitpunkt vorausgesagt wird, wo die Fahrbahntemperatur sowohl die Taupunkttemperatur als auch die Gefriertemperatur erreicht oder unter¬ schreitet. Eine vorteilhafte Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, daß das Verfahren erst begonnen wird, wenn die Lufttemperatur, die laufend gemes¬ sen wird, einen vorgegebenen Wert unterschreitet, der insbesondere bei + 5°C liegen kann. Vorteilhafterweise wird die Messung nach Überschreiten des vorgegebenen Wertes der Lufttemperatur wieder eingestellt, um nicht unnötige Energie zu verbrauchen; dies geschieht aber erst, wenn der Fahr¬ bahnzustand nicht mehr glatt ist. Dadurch soll verhindert werden, daß die Glättewarnung aufgegeben wird, wenn die Lufttemperatur über den Gefrier¬ punkt steigt, die Fahrbahn aber noch glatt ist. Durch das Verfahren soll ja nicht nur der Zeitpunkt der Glätte vorhergesagt werden, sondern auch momentan bestehende Glätte angezeigt werden.In the case of a dry roadway, the procedure is expediently such that the roadway temperature and the dew point temperature are measured and smoothness is predicted for the point in time at which the roadway temperature reaches or falls below both the dew point temperature and the freezing temperature. An advantageous embodiment is characterized in that the method is only started when the air temperature, which is continuously measured, falls below a predetermined value, which can be in particular at + 5 ° C. The measurement is advantageously set again after the predetermined value of the air temperature has been exceeded in order not to use up unnecessary energy; however, this only happens when the road condition is no longer smooth. This is to prevent the smoothness warning from being given when the air temperature rises above the freezing point but the road is still smooth. The method is not only intended to predict the time of the smoothness, but also to display the current smoothness.
Vorteilhafterweise wird auch die Luftfeuchtigkeit gemessen, wobei dann zum Beispiel aus Temperatur und Luftfeuchtigkeit der Taupunkt bestimmt werden kann.The air humidity is also advantageously measured, the dew point then being able to be determined, for example, from temperature and air humidity.
Wenn die Meßstelle, bei der die Glätte gemessen wird, nicht nur mit einer Kühleinrichtung, sondern auch einer Heizung versehen ist, kann nicht nur die Gefriertemperatur, sondern auch die Auftautemperatur gemessen werden, die im Falle von Unterkühlung vor dem Gefrieren natürlich von der Gefrier¬ temperatur verschieden ist. Auf diese Weise kann eine tatsächliche Ge¬ friertemperatur bestimmt werden, bei der ein Gefrieren auftreten kann, falls keine Unterkühlung auftritt.If the measuring point at which the smoothness is measured is provided not only with a cooling device but also with a heater, not only the freezing temperature but also the thawing temperature can be measured, which in the case of hypothermia, of course, from the freezer before freezing temperature is different. In this way, an actual freezing temperature can be determined at which freezing can occur if no hypothermia occurs.
Die auf diese Weise bestimmte Gefriertemperatur wird vorteilhaft auch zur Bestimmung der Restsalzmenge auf der Fahrbahn herangezogen.The freezing temperature determined in this way is also advantageously used to determine the amount of residual salt on the road.
Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, daß die Meßstelle für den Fahrbahnzustand eine Beleuchtungseinrich¬ tung mit einer breitbandigen Infrarotlichtquelle und zwei Sensoren für das von der Fahrbahn zurückgestreute Licht aufweist, von denen der eine im wesentlichen im Bereich des Absorptionsmaximums von flüssigem Wasser und der andere im wesentlichen im Bereich des Absorptionsmaximums von Eis empfindlich ist.A device for carrying out the method is characterized in that the measuring point for the state of the road has a lighting device with a broadband infrared light source and two sensors for the light scattered back from the road, one of which is essentially in the range of the absorption maximum of liquid water and the other is essentially sensitive to the area of maximum absorption of ice.
Eine Vorrichtung mit einer Lichtquelle und zwei Sensoren für das von der Fahrbahn zurückgestreute Licht ist zwar bekannt (DE-PS 30 23 444), bei der einerseits direkt reflektiertes und andererseits gestreutes Infrarotlicht empfangen wird. Mit dieser Vorrichtung sind aber ebensowenig Vorhersagen möglich wie mit einer Vorrichtung die zwei Lichtquellen und einen Detektor aufweist (DE-AS 27 12 199). Bei der letztgenannten Vorrichtung beleuchten die beiden Lichtquellen, die Licht unterschiedlicher Wellenlängen aus¬ strahlen, nacheinander den Detektor, so daß auf komplizierte Weise immer wieder eine Umschaltung des Detektors bzw. der Auswerteelektronik vorge¬ nommen werden muß, was noch umständlicher wird, wenn die Infrarotstrahlung gepulst oder amplitudenmoduliert wird, um Einflüsse durch Fremdlicht auszuschalten.A device with a light source and two sensors for the light scattered back from the road is known (DE-PS 30 23 444), in which on the one hand directly reflected and on the other hand scattered infrared light is received. With this device, however, predictions are no more possible than with a device that has two light sources and a detector (DE-AS 27 12 199). In the latter device, the two light sources, which emit light of different wavelengths, illuminate the detector one after the other, so that the detector or the evaluation electronics must be switched over and over again in a complicated manner, which becomes even more cumbersome when the infrared radiation is used is pulsed or amplitude modulated in order to eliminate influences by extraneous light.
Durch die Vorrichtung der Erfindung wird auf besonders zweckmäßige Weise von der Tatsache Gebrauch gemacht, daß die Absorptionsmaxima von Wasser und Eis für Infrarotlicht bei unterschiedlichen Wellenlängen liegen. Glätte liegt dann vor, wenn das Infrarotlicht mit einer Wellenlänge, die höherer Absorption von Eis entspricht, stärker absorbiert wird.The device of the invention makes particularly advantageous use of the fact that the absorption maxima of water and ice for infrared light are at different wavelengths. Smoothness occurs when the infrared light with a wavelength that corresponds to higher absorption of ice is more strongly absorbed.
Zweckmäßigerweise ist die Infrarotlichtquelle eine Halogenlampe. Das Licht wird zweckmäßigerweise moduliert, insbesondere amplitudenmoduliert oder pulsmoduliert, um verfälschende Einflüsse durch Fremdlicht oder Wärme¬ strahlung von außen zu vermeiden.The infrared light source is expediently a halogen lamp. The light is expediently modulated, in particular amplitude-modulated or pulse-modulated, in order to avoid falsifying influences from outside light or heat radiation from the outside.
Die Sensoren müssen auf bestimmte Wellenlängenbereiche ansprechen und weisen zu diesem Zweck optische Bandpaßfilter auf.The sensors have to respond to certain wavelength ranges and have optical bandpass filters for this purpose.
Zweckmäßigerweise weist die Meßstelle einen Sensor im Fahrbahnbelag auf, mit dem die Justierung der Infrarotlichtquelle überprüfbar ist. Fällt auf den Sensor nämlich kein Infrarotlicht mehr, so wird die Meßstelle nicht beleuchtet, so daß eine Störung angezeigt werden kann.The measuring point expediently has a sensor in the road surface with which the adjustment of the infrared light source can be checked. If infrared light no longer falls on the sensor, the measuring point is not illuminated, so that a fault can be indicated.
Um Witterungseinflüsse zu minimal isieren und um die Störanfälligkeit zu verringern, sind zweckmäßigerweise die Beleuchtungseinrichtung und die Sensoren zu einer Einheit zusammengefaßt.In order to minimize the effects of weather and to reduce the susceptibility to faults, the lighting device and the sensors are expediently combined into one unit.
Die Erfindung wird im folgenden anhand einer vorteilhaften Ausführungsform unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen: Fig. 1 in einer grafischen Darstellung das spektrale Transmissionsver¬ halten von Wasser und Eis im nahen Infrarotbereich;The invention is described below using an advantageous embodiment with reference to the accompanying drawings. Show it: 1 shows a graphical representation of the spectral transmission behavior of water and ice in the near infrared range;
Fig. 2 in einer prinzipiellen Darstellung die Vorrichtung zur Erfassung des Aggregatzustandes einer Wasserschicht;2 shows a basic illustration of the device for detecting the physical state of a water layer;
Fig. 3 ein Blockschaltbild der Vorrichtung zur Vorhersage des Straßen¬ zustands;3 shows a block diagram of the device for predicting the state of the road;
Fig. 4 im Schnitt schematisch eine Meßstelle zur Feststellung der Gefriertemperatur und des Fahrbahnzustandes;4 schematically shows in section a measuring point for determining the freezing temperature and the condition of the road;
Fig. 5 in ähnlicher Darstellung wie in Fig. 4 eine Meßstelle zur Messung der Fahrbahntemperatur;5 shows a measuring point for measuring the roadway temperature in a representation similar to that in FIG. 4;
Fig. 6 bis 8 drei Diagramme, die die thermischen Vorgänge bei der Eis- und Reifglättebildung darstellen;6 to 8 are three diagrams which illustrate the thermal processes during ice and frost formation;
Fig. 9 eine andere Ausführungsform einer Meßstelle mit Lichtleitern;9 shows another embodiment of a measuring point with light guides;
Fig. 10 eine weitere Ausführungsform der Meßstelle mit Anordung der Lichtleiterenden parallel zueinander;10 shows a further embodiment of the measuring point with the light guide ends arranged parallel to one another;
Fig. 11 eine weitere Ausführungsform der Meßstelle mit Anordnung der Lichtleiterenden unter einem Winkel;11 shows a further embodiment of the measuring point with arrangement of the light guide ends at an angle;
Fig. 12 eine weitere Ausführungsform der Meßstelle mit Anordnung derFig. 12 shows another embodiment of the measuring point with the arrangement of
Lichtleiterenden bündig mit der Oberfläche der aktiven Fahrbahn¬ meßstelle; undOptical fiber ends flush with the surface of the active carriageway measuring point; and
Fig. 13 den prinzipiellen Aufbau des Sensors mit Beleuchtung von oben und Auswertung in einer weiteren Ausführungsform der aktiven Fahrbahnmeßstelle.13 shows the basic structure of the sensor with illumination from above and evaluation in a further embodiment of the active road surface measuring point.
In Fig. 1 ist anhand eines Diagrammes das Transmissionsverhalten im Wel¬ lenlängenbereich des nahen infraroten Lichtes einer flüssigen Wasser- schicht 1 dem Transmissionsverhalten einer gefrorenen Schicht 2 gleicher Dicke gegenübergestellt.1 is a diagram of the transmission behavior in the wavelength range of the near infrared light of a liquid water layer 1 is compared to the transmission behavior of a frozen layer 2 of the same thickness.
Es zeigt sich, daß das gesamte Transmissionsspektrum beim Gefrieren von Wasser, bedingt durch die festere Bindung der Wassermoleküle im Kristall¬ gitter des Eises um einen bestimmten Betrag zu längeren Wellenlängen hin verschoben wird. Insbesondere erscheint ein Absorptionsmaximum λ^, , r f1.maxi des flüssigen Wassers, das durch Kombinationsschwingungen der Wassermole¬ küle verursacht wird und bei 1450 nm Wellenlänge auftritt, bei Eis beiIt can be seen that the entire transmission spectrum when water freezes is shifted towards longer wavelengths by a certain amount due to the stronger binding of the water molecules in the crystal lattice of the ice. In particular, an absorption maximum λ ^,, r f1.maxi of the liquid water, which is caused by combination vibrations of the water molecules and occurs at a wavelength of 1450 nm, appears in ice
1500 nm Wellenlän er stark absorbierende Wellen-
Figure imgf000009_0001
längenbereiche tritt eine ähnliche Verschiebung von etwas 50 nm auf. Der Effekt ist weitgehend unabhängig von der Art und dem Gehalt an gelösten Salzen.
1500 nm wavelength highly absorbing wave
Figure imgf000009_0001
A similar shift of approximately 50 nm occurs in the length ranges. The effect is largely independent of the type and content of dissolved salts.
Fig. 2 zeigt das Prinzip des Glättesensors zur berührungslosen Erfassung des Aggregatzustandes einer Wasserschicht.Fig. 2 shows the principle of the smoothing sensor for contactless detection of the physical state of a water layer.
Gemäß dem Verfahren zur Erfassung des Aggregatzustandes einer Wasser¬ schicht 23 auf der Oberfläche einer in die Fahrbahnoberfläche 3 einge¬ lassenen aktiven Fahrbahnmeßstelle 4 wird diese durch eine geeignete Beleuchtungseinrichtung 5 mit Infrarotlicht mit einem breiten Spektrum, d.h. es sind alle Wellenlängen in einem größeren Spektralbereich vorhan¬ den, beleuchtet. Um den spektralen Einfluß ausschließlich der Schicht auf der Oberfläche zu erhalten, wird das vom Grund der Schicht gestreute Licht, welches somit durch die Schicht hindurchgetreten ist, durch zwei oder mehrere Lichtempfänger 6,7 mit jeweils geeigneter spektraler Em¬ pfindlichkeit empfangen. Ein erster Empfänger 6 ist für einen Wellenlän¬ genbereich um ein Absorptionsmaximum flüssigen Wassers λr, 1 ( einAccording to the method for determining the physical state of a water layer 23 on the surface of an active roadway measuring point 4 let into the roadway surface 3, the latter is detected by a suitable illumination device 5 with infrared light with a broad spectrum, ie all wavelengths are present in a larger spectral range ¬ the, illuminated. In order to maintain the spectral influence exclusively of the layer on the surface, the light scattered from the bottom of the layer, which has thus passed through the layer, is received by two or more light receivers 6, 7, each with a suitable spectral sensitivity. A first receiver 6 is for a wavelength range around an absorption maximum of liquid water λr, 1 ( a
3 r 3 fI .maxi' zweiter Empfänger 7 ist für Wellenlängen im Bereich eines Absorptions¬ maximums λr* i von Eis empfindlich. Wenn weder Wasser noch Eis vorhan¬ den ist, liefern jeweils zwei der Empfänger 6,7 gleiche Signale. Der Quotient der beiden Signale ist 1. 3 r 3 fI. Maxi 'second receiver 7 is sensitive to wavelengths in the range of an absorption maximum λr * i of ice. If neither water nor ice is present, two of the receivers 6, 7 each deliver the same signals. The quotient of the two signals is 1.
Wird eine trockene Oberfläche abgetastet, gilt für die Signale der Em¬ pfänger:If a dry surface is scanned, the following applies to the signals of the receivers:
Sj = S2 (la) und für den Quotienten der SignaleS j = S 2 (la) and for the quotient of the signals
Sl S l
- = 1 (lb) s2 - = 1 (lb) s 2
Bei der Anwesenheit flüssigen Wassers liefert der erste Empfänger 6 ein kleineres Signal Sl und der zweite Empfänger 7 ein größeres Signal S2. Der Quotient der Signale ist kleiner als 1.In the presence of liquid water, the first receiver 6 delivers a smaller signal S1 and the second receiver 7 a larger signal S2. The quotient of the signals is less than 1.
Es ergibt sichIt follows
Sl Sj < S2 und — < 1 (2) S l S j <S 2 and - <1 (2)
S2 S 2
Wenn gefrorenes Wasser vorhanden ist, liefert der erste Empfänger 6 ein größeres Signal Sl und der zweite Empfänger 7 ein kleineres Signal S2. Der Quotient der beiden Signale ist größer als 1.If frozen water is present, the first receiver 6 delivers a larger signal S1 and the second receiver 7 a smaller signal S2. The quotient of the two signals is greater than 1.
Es gilt:The following applies:
Sl S, > S2 und — > 1 (3) S l S,> S 2 and -> 1 (3)
S2 S 2
Zur Bestrahlung der Oberfläche der aktiven Fahrbahnmeßstelle 4 mit breit- bandigem Licht im infraroten Wellenlängenbereich zwischen 1 und 2 μm dient eine Halogenglühlampe 8, deren Licht durch eine geeignete Optik 9 auf die Oberfläche einer aktiven Fahrbahnmeßstelle 4 gebündelt wird. Um Störungen durch das Umgebungslicht auszuschalten, wird das von der Lampe 8 abge¬ strahlte Licht durch einen Modulator 10 in der Amplitude variiert. Diese Komponenten sind in einer Beleuchtungseinheit 5 zusammengefaßt.A halogen incandescent lamp 8 is used to irradiate the surface of the active road measuring point 4 with broadband light in the infrared wavelength range between 1 and 2 μm, the light of which is focused on the surface of an active road measuring point 4 by suitable optics 9. In order to eliminate interference from the ambient light, the light emitted by the lamp 8 is varied in amplitude by a modulator 10. These components are combined in a lighting unit 5.
Das von der Oberfläche der aktiven Fahrbahnmeßstelle 4 zurückgestreute Licht 11 wird durch zwei oder mehrere Empfänger 6,7 aufgefangen, die sich vorzugsweise in der Nähe der Beleuchtungseinheit 5 befinden. Diese Empfän¬ ger bestehen jeweils aus einer Optik 12, die die beleuchtete Oberfläche einer aktiven Fahrbahnmeßstelle 4 auf einen infrarotempfindlichen Detektor 13 abbilden. Im Strahlengang vor jedem Detektor 13,13' befindet sich ein optisches Bandpaßfilter 14,14', das nur für Licht in dem gewünschten Wellenlängenbereich durchlässig ist. Jedes Filter 14,14' ist durchstimm- bar, um fertigungsbedingte Streuungen der Filtercharakteristik ausgleichen zu können. Das Signal S1.S2 des Detektors 13,13' wird durch einen Vorver¬ stärker 15 verstärkt und in einer Signalvorverarbeitungseinheit 16 durch einen Synchrongleichrichter phasensynchron zur Modulation des Sendelichtes 17 gleichgerichtet. Die Beleuchtungseinheit 5 liefert dazu ein Trägersig¬ nal 18 mit der Frequenz der Beleuchtungsmodulation. Am Ausgang eines dem Synchrongleichrichter 19 phasensynchron nachgeschalteten Tiefpaßfilters 20 liegt das jeweilige spektrale Signal S1',S2' zur Weiterverarbeitung an. Die Auswertung erfolgt vorzugsweise durch Bildung des Verhältnisses von Signalen in unterschiedlichen Wellenlängenbereichen, wodurch Schwankungen in der Helligkeit der Beleuchtung und Veränderungen des Absorptionsver¬ haltens der Oberfläche der aktiven Fahrbahnmeßstelle 4 weitgehend elimi¬ niert werden. Diese Berechnung kann in einer separaten analogen Rechenein¬ heit oder in der zentralen Auswerteeinheit 21 erfolgen.The light 11 scattered back from the surface of the active road measuring point 4 is collected by two or more receivers 6, 7, which are preferably located in the vicinity of the lighting unit 5. These receivers each consist of an optical system 12, which covers the illuminated surface image an active roadway measuring point 4 onto an infrared-sensitive detector 13. In the beam path in front of each detector 13, 13 'there is an optical bandpass filter 14, 14', which is only permeable to light in the desired wavelength range. Each filter 14, 14 'can be tuned in order to be able to compensate for manufacturing-related variations in the filter characteristics. The signal S1.S2 of the detector 13, 13 'is amplified by a preamplifier 15 and, in a signal preprocessing unit 16, is rectified in phase synchronization with the modulation of the transmitted light 17 by a synchronous rectifier. For this purpose, the lighting unit 5 supplies a carrier signal 18 with the frequency of the lighting modulation. The respective spectral signal S1 ', S2' is present at the output of a low-pass filter 20 connected in phase-synchronism to the synchronous rectifier 19 for further processing. The evaluation is preferably carried out by forming the ratio of signals in different wavelength ranges, as a result of which fluctuations in the brightness of the lighting and changes in the absorption behavior of the surface of the active roadway measuring point 4 are largely eliminated. This calculation can take place in a separate analog arithmetic unit or in the central evaluation unit 21.
Die Bestrahlung und Beobachtung der Oberfläche 22 der aktiven Fahrbahnme߬ stelle 4 erfolgt unter einem solchen Winkel, daß direkte Reflexionen von der Oberfläche in die Empfänger 6,7 ausgeschlossen sind, da Licht, welches nicht durch eine vorhandene Schicht 23 hindurchgetreten ist, das Meßergeb¬ nis verfälschen würde.The irradiation and observation of the surface 22 of the active carriageway measuring point 4 takes place at such an angle that direct reflections from the surface into the receiver 6, 7 are excluded, since light which has not passed through an existing layer 23 affects the measuring result would falsify.
Beleuchtungseinheit 5 und die Lichtempfänger 6,7 können in einer Einheit als Glättesensor 24 zusammengefaßt sein.Illumination unit 5 and the light receivers 6, 7 can be combined in one unit as a smoothness sensor 24.
Fig. 3 zeigt das Blockbild der gesamten Vorrichtung zur Erfassung des Straßenzustandes und der Vorhersage von Straßenglätte.Fig. 3 shows the block diagram of the entire device for detecting the road condition and the prediction of slippery roads.
Die vom Glättesensor 24 erzeugten Signale Sl' und S2' werden nach der Aufbereitung in einer Signalvorverarbeitungseinheit 16 in einer zentralen Auswerteeinheit 21 miteinander verknüpft.The signals S1 'and S2' generated by the smoothing sensor 24 are linked to one another in a central evaluation unit 21 after processing in a signal preprocessing unit 16.
Das Verhältnis der beiden Signale S1',S2' erfährt beim Gefrieren einer Wasserschicht 23 eine Änderung von Werten <1 nach Werten >1. Diese Änderung kann erfaßt und als Kennwert für den aktuellen Aggregatzustand der Schicht 23 verwendet werden.The ratio of the two signals S1 ', S2' undergoes a change from values <1 to values> 1 when a water layer 23 freezes. This Change can be recorded and used as a characteristic value for the current physical state of layer 23.
Um die Gefriertemperatur T zu erhalten, ist in die durch die beiden Emp¬ fänger 6,7 erfaßte Oberfläche der aktiven Fahrbahnmeßstelle 4 ein sehr genaues erstes Temperaturmeßgerät 25 eingebaut. Durch eine eingebaute Kühlvorrichtung 26 kann die Oberfläche 22 der aktiven Fahrbahnmeßstelle 4 gegenüber der Umgebung abgekühlt werden. Die Temperatur T der Oberfläche 22 der aktiven Fahrbahnmeßstelle wird der zentralen Auswerteeinheit 21 zugeführt. Während des AbkühlVorganges der aktiven Fahrbahnmeßstelle 4 wird der Aggregatzustand durch den Glättesensor 24 laufend überwacht. Sobald Eisbildung auf der Oberfläche 22 der aktiven Fahrbahnmeßstelle 4 erkannt wird, wird die momentane Oberflächentemperatur Tl in der zentralen Auswerteeinheit 21 gespeichert und die Kühlung abgeschaltet, so daß sich die Oberfläche der aktiven Fahrbahnmeßstelle langsam wieder erwärmt. Bei einer bestimmten Temperatur taut die Eisschicht wieder auf, was durch den Glättesensor erkannt wird. Die Auftautemperatur T2 wird ebenfalls erfaßt.In order to maintain the freezing temperature T, a very precise first temperature measuring device 25 is built into the surface of the active road surface measuring point 4, which surface is covered by the two receivers 6, 7. The surface 22 of the active road surface measuring point 4 can be cooled in relation to the surroundings by a built-in cooling device 26. The temperature T of the surface 22 of the active road surface measuring point is fed to the central evaluation unit 21. During the cooling process of the active road surface measuring point 4, the state of aggregate is continuously monitored by the smoothness sensor 24. As soon as ice formation on the surface 22 of the active road measuring point 4 is detected, the current surface temperature T1 is stored in the central evaluation unit 21 and the cooling is switched off, so that the surface of the active road measuring point slowly warms up again. At a certain temperature, the ice layer thaws again, which is recognized by the smoothness sensor. The thawing temperature T2 is also recorded.
Da die Wasserschicht 23 vor dem Gefrieren möglicherweise unterkühlt war, kann die Auftautemperatur T2 von der Gefriertemperatur Tl verschieden sein.Since the water layer 23 may have been supercooled before freezing, the thawing temperature T2 can be different from the freezing temperature T1.
In der zentralen Auswerteeinheit 21 wird aus beiden Temperaturen T1,T2 die tatsächliche Gefriertemperatur ermittelt.The actual freezing temperature is determined in the central evaluation unit 21 from both temperatures T1, T2.
Durch die Berücksichtigung sowohl eines Abkühl- als auch eines Erwärmungs¬ zyklus wird ein mögliches Temperaturgefälle in der Oberfläche 22 der aktiven Fahrbahnmeßstelle 4 weitgehend eliminiert.By considering both a cooling and a heating cycle, a possible temperature gradient in the surface 22 of the active roadway measuring point 4 is largely eliminated.
Um die tatsächliche Oberflächentemperatur der Fahrbahnoberfläche 3 zu erhalten, befindet sich an einer Stelle in der Nähe der aktiven Fahrbahn¬ meßstelle 4 eine passive Fahrbahnmeßstelle 27, die dieselben Oberflächen¬ eigenschaften wie die aktive Fahrbahnmeßstelle 4 besitzt. Jedoch wird lediglich ihre Oberflächentemperatur To2 durch ein dem ersten Temperatur¬ meßgerät 25 gleiches zweites 28 ermittelt. Diese Temperatur wird ebenfalls der zentralen Auswerteeinheit 21 zugeführt. Die zentrale Auswerteeinheit 21 ist mit Vorzug als digitaler Rechner ausgeführt, der neben den Berechnungen auch sämtliche Steueraufgaben für die Anlage übernimmt.In order to maintain the actual surface temperature of the road surface 3, there is a passive road measuring point 27 at a location near the active road measuring point 4, which has the same surface properties as the active road measuring point 4. However, only their surface temperature To2 is determined by a second 28 that is the same as the first temperature measuring device 25. This temperature is also fed to the central evaluation unit 21. The central evaluation unit 21 is preferably designed as a digital computer which, in addition to the calculations, also takes on all the control tasks for the system.
Wenn die aktive Meßstelle 4 nicht gekühlt wird, nimmt sie nach kurzer Zeit die Temperatur der umgebenden Fahrbahn 29 an, so daß durch die laufende Überwachung des Aggregatzustandes einer Wasserschicht 23 durch den Glätte¬ sensor 24 auch das Erkennen tatsächlichen Auftretens von Glätte möglich ist.If the active measuring point 4 is not cooled, it takes on the temperature of the surrounding roadway 29 after a short time, so that the continuous monitoring of the physical state of a water layer 23 by the smoothness sensor 24 also makes it possible to detect actual occurrence of smoothness.
Ein Sensor für die Luftfeuchtigkeit 30 dient zur Erfassung dieses Para¬ meters, welcher ebenfalls der Auswerteeinheit 21 zugeführt wird. Außerdem wird durch ein weiteres Temperaturmeßgerät 31 die Lufttemperatur erfaßt und an die zentrale Auswerteeinheit 21 weitergeleitet. Über einen Datenbus 32 ist die zentrale Auswerteeinheit 21 zum Beispiel mit einer Ausgabeein¬ heit 33 in einer Überwachungszentrale verbunden. Hier werden angezeigt: Die Vorhersage des Glättezeitpunktes 34, tatsächlich vorhandene Glätte 35, die Fahrbahntemperatur 36, die Lufttemperatur 37, die Luftfeuchte 38 und der Taupunkt 39.A sensor for the air humidity 30 serves to detect this parameter, which is also fed to the evaluation unit 21. In addition, the air temperature is detected by a further temperature measuring device 31 and passed on to the central evaluation unit 21. The central evaluation unit 21 is connected, for example, to an output unit 33 in a monitoring center via a data bus 32. The following are displayed: the prediction of the time of smoothness 34, the smoothness 35 actually present, the road temperature 36, the air temperature 37, the air humidity 38 and the dew point 39.
Fig. 4 stellt die aktive Meßstelle dar. Die aktive Meßstelle 4 dient dazu, eine vorhandene Oberflächenschicht 23 zum Gefrieren zu bringen, bzw. Reif aus der Luftfeuchtigkeit zu erzeugen, und die jeweilige Oberflächentempe¬ ratur genau zu ermitteln.FIG. 4 shows the active measuring point. The active measuring point 4 serves to freeze an existing surface layer 23 or to generate frost from the atmospheric humidity, and to determine the respective surface temperature precisely.
Diese Meßstelle besteht aus einer Deckplatte 40, deren Oberfläche 22 teilweise mit einer Beschichtung 41 mit geeigneten optischen Eigenschaften (hoher Reflexionsgrad, Reflexion des eingestrahlten Lichtes 17 in nahezu dieselbe Richtung wie die Einstrahlung) versehen ist. Diese Deckplatte 40 kann durch einen darunter angebauten Kühler 26, der vorzugsweise thermo- elektrisch nach dem Peltier-Prinzip arbeitet, weit unter die Umgebungs¬ temperatur heruntergekühlt werden, um sicher unter die Gefriertemperatur einer Feuchtigkeitsschicht 23 zu kommen. Die beim Kühlvorgang entstehende Wärme wird in die umgebende Fahrbahn 29 abgegeben. Die aktive Fahrbahn¬ meßstelle 4 ist zweiteilig gestaltet, wobei in ein fest in die Fahrbahn¬ oberfläche 3 eingebautes Grundmodul 42 die Komponenten der aktiven Me߬ stelle 4 zwecks leichter Austauschbarkeit eingebaut sind. Die aktuelle Temperatur der Deckplatte 40 wird durch einen sehr genauen Temperaturfühler 25, der knapp unterhalb der Oberfläche 22 eingebaut ist, erfaßt. Als Temperaturfühler kann zum Beispiel ein Schwingquarzthermo¬ meter, welches eine sehr gute Auflösung der Temperatur bei guter Langzeit¬ konstanz liefert, eingesetzt werden.This measuring point consists of a cover plate 40, the surface 22 of which is partially provided with a coating 41 with suitable optical properties (high reflectance, reflection of the incident light 17 in almost the same direction as the irradiation). This cover plate 40 can be cooled far below the ambient temperature by a cooler 26 mounted below it, which preferably works thermoelectrically according to the Peltier principle, in order to safely come below the freezing temperature of a moisture layer 23. The heat generated during the cooling process is released into the surrounding roadway 29. The active carriageway measuring point 4 is designed in two parts, the components of the active measuring point 4 being built into a basic module 42 firmly installed in the carriageway surface 3 for the purpose of easy interchangeability. The current temperature of the cover plate 40 is detected by a very precise temperature sensor 25, which is installed just below the surface 22. A vibration quartz thermometer, for example, which provides very good temperature resolution with good long-term constancy, can be used as the temperature sensor.
Die aktive Fahrbahnmeßstelle 4 ist bündig mit der Fahrbahnoberfläche 3 montiert.The active road measuring point 4 is mounted flush with the road surface 3.
Zur Sicherstellung, daß der Glättesensor 24 genau auf die aktive Fahrbahn¬ meßstelle 4 ausgerichtet ist und damit tatsächlich den Zustand der aktiven Fahrbahnmeßstelle 4 erfaßt, ist in der Deckplatte 40 ein Lichtsensor 43 eingebaut, dessen Signal 44 ebenfalls durch die zentrale Auswerteeinheit 21 überwacht wird. Dieser Empfänger 43 liefert ein Signal 44, solange die Anlage ordnungsgemäß funktioniert, wodurch eine Selbstkontrollfunktion gegeben ist.To ensure that the smoothness sensor 24 is aligned precisely with the active road measuring point 4 and thus actually detects the state of the active road measuring point 4, a light sensor 43 is installed in the cover plate 40, the signal 44 of which is also monitored by the central evaluation unit 21. This receiver 43 delivers a signal 44 as long as the system is functioning properly, which provides a self-control function.
Fig. 5 stellt die passive Fahrbahnmeßstelle dar. Die passive Meßstelle 27 besitzt dieselbe Oberflächenstruktur und besteht aus demselben Material wie die aktive Fahrbahnmeßstelle 4. Es wird lediglich die Oberflächentem¬ peratur erfaßt, um die tatsächliche Fahrbahntemperatur zu erhalten. Die Temperaturerfassung erfolgt in derselben Weise wie bei der aktiven Me߬ stelle.5 shows the passive roadway measuring point. The passive measuring point 27 has the same surface structure and consists of the same material as the active roadway measuring point 4. Only the surface temperature is recorded in order to obtain the actual roadway temperature. The temperature is recorded in the same way as for the active measuring point.
In Fig. 6 ist anhand eines Diagramms der zeitliche Verlauf der Fahrbahn¬ temperatur Tf bei nasser Straße gezeigt. Unterschreitet die Fahrbahntempe¬ ratur Tf die unter 1 bestimmte Gefriertemperatur T , bildet sich Eis auf der Fahrbahn.6 shows the course of the roadway temperature T f over a wet road using a diagram. If the roadway temperature T f falls below the freezing temperature T determined under 1, ice forms on the roadway.
In Fig. 7 ist anhand eines Diagramms der zeitliche Verlauf der Fahrbahn¬ temperatur Tf bei trockener Straße gezeigt. Unterschreitet die Fahrbahn- temperatur Tf die Taupunkttemperatur T. der Luft, kondensiert Wasser auf der Fahrbahn. Unterschreitet die Fahrbahntemperatur Tx die wie unter 1 bestimmte Glättetemperatur T , gefriert das Kondensat zu Reifglätte.FIG. 7 shows a diagram of the time profile of the road temperature T f on a dry road. If the road temperature T f falls below the dew point temperature T. of the air, water condenses on the road. If the road temperature T x falls below the smoothing temperature T determined as under 1, the condensate freezes to frosty smoothness.
In Fig. 8 ist anhand eines Diagramms der zeitliche Verlauf der Taupunkt¬ temperatur T. bei trockener, unterkühlter Fahrbahn gezeigt. Erwärmt sich die Umgebungsluft über die Temperatur der Fahrbahn und nimmt gleichzeitig Feuchtigkeit auf, so sublimiert Wasserdampf an der Fahrbahn und erzeugt Reifglätte.8 shows the course of the dew point temperature T over a dry, supercooled roadway using a diagram. Warms up The ambient air is above the temperature of the road and at the same time absorbs moisture, so water vapor sublimes on the road and creates frostiness.
In den Fig. 9 bis 13 sind alternative Ausführungsformen gezeigt.9 to 13 alternative embodiments are shown.
Anstelle der Beleuchtung und Detektion der von der aktiven Meßstelle gestreuten Infrarotstrahlung durch den beschriebenen Sensor oberhalb der Fahrbahn, kann das modulierte Sendelicht auch über einen Lichtleiter von unten an die aktive Meßstelle herangeführt werden. Ebenso kann Licht von der aktiven Meßstelle über einen Lichtleiter der spektralen Auswertung zugeführt werden.Instead of illuminating and detecting the infrared radiation scattered by the active measuring point by the sensor described above the roadway, the modulated transmission light can also be guided from below to the active measuring point via a light guide. Likewise, light from the active measuring point can be fed to the spectral evaluation via an optical fiber.
Der Vorteil dieser Methode liegt im Wegfall von Aufbauten über der Fahr¬ bahn, was besonders bei Rollbahnen von großem Vorteil ist. Ebenso besteht die Gefahr einer Dejustierung von Beleuchtungs- und Empfangsoptiken und das Problem der Verschmutzung der optischen Oberflächen samt den Einflüs¬ sen der Luftstrecke zwischen Sensor und Fahrbahn nicht mehr.The advantage of this method is that there are no superstructures above the carriageway, which is of great advantage particularly in the case of taxiways. Likewise, there is no longer a risk of misalignment of the lighting and reception optics and the problem of contamination of the optical surfaces together with the influences of the air gap between the sensor and the roadway.
Mittels einer Beleuchtungseinheit 101, ähnlich der im Verfahren zur Erfas¬ sung des Aggregatzustandes einer Wasserschicht beschriebenen, wird Licht durch eine geeignete Optik 102 in einen ersten Lichtleiter 103, der als Einzelfaser oder Faserbündel ausgebildet sein kann, eingespeist.By means of an illumination unit 101, similar to that described in the method for detecting the physical state of a water layer, light is fed through suitable optics 102 into a first light guide 103, which can be designed as a single fiber or fiber bundle.
Aus dem Ende 104 dieses ersten Lichtleiters (Beleuchtuπgslichtleiter) 103, das sich zweckmäßigerweise im gekühlten Bereich der aktiven Fahrbahnme߬ stelle 4 befindet, tritt Licht in eine möglicherweise vorhandene Wasser¬ oder Eisschicht 23 aus. In einen zweiten Lichtleiter (Empfangslichtleiter) 105, dessen Ende 106 sich vorzugsweise in geringem Abstand zum Ende 104 des ersten Lichtleiters 103 an der Oberfläche der aktiven Meßstelle 4 befindet, tritt ein Teil des aus dem ersten Lichtleiter ausgetretenen Lichtes ein und wird einer spektralen Auswerteeinheit 106 zugeführt. Dort wird das durch die zweite Faser getretene Licht durch eine geeignete Optik 107 auf zwei wellenlängenselektive Empfänger 108, 109 gebracht und gemäß dem Verfahren zur Erfassung des Aggregatzustandes ausgewertet. Die Kühlung und Erfassung der Temperatur der aktiven Fahrbahnmeßstelle 4 erfolgt wie oben beschrieben. Die Enden 104, 106 der Lichtleiter können in unterschiedlicher Winkelstel¬ lung zueinander in der Oberfläche der aktiven Meßstelle angebracht sein.From the end 104 of this first light guide (illuminating light guide) 103, which is expediently located in the cooled area of the active carriageway measuring point 4, light emerges into a possibly existing water or ice layer 23. Part of the light emerging from the first light guide enters a second light guide (receiving light guide) 105, the end 106 of which is preferably located at a short distance from the end 104 of the first light guide 103 on the surface of the active measuring point 4 and becomes a spectral evaluation unit 106 fed. There, the light that has passed through the second fiber is brought through suitable optics 107 to two wavelength-selective receivers 108, 109 and evaluated in accordance with the method for detecting the state of aggregation. The cooling and detection of the temperature of the active road measuring point 4 is carried out as described above. The ends 104, 106 of the light guides can be attached in different angular positions to one another in the surface of the active measuring point.
Bei paralleler Anordnung der Enden 104, 106 der beiden Lichtleiter 103, 105 tritt das Licht direkt durch einen Spalt 110 zwischen den Lichtleiter¬ enden, der durch Luft, teilweise durch Wasser oder Eis, ausgefüllt sein kann.If the ends 104, 106 of the two light guides 103, 105 are arranged in parallel, the light passes directly through a gap 110 between the ends of the light guide, which can be filled by air, partly by water or ice.
Wenn die beiden Lichtleiterenden nicht parallel zueinander angeordnet sind, kann ein Teil des Lichtes vom Sendelichtleiter 103 durch den Zwi¬ schenraum 110 zwischen den Lichtleiterenden in den Empfangslichtleiter 105 eintreten. Ein weiterer Teil des Lichtes wird an der Oberfläche einer möglicherweise vorhandenen Wasser- oder Eisschicht 23 durch Totalreflexion in den Empfangslichtleiter gelenkt. Licht, das im Inneren einer Wasser¬ oder Eisschicht gestreut wird, kann ebenfalls in den Empfangslichtleiter 105 eintreten.If the two light guide ends are not arranged parallel to one another, part of the light from the transmission light guide 103 can enter the receiving light guide 105 through the intermediate space 110 between the light guide ends. Another part of the light is directed to the surface of a possibly existing water or ice layer 23 by total reflection in the receiving light guide. Light that is scattered inside a layer of water or ice can also enter the receiving light guide 105.
Wenn die beiden Lichtleiterenden 104, 106 in einer Ebene, speziell in der Ebene der Oberfläche der aktiven Meßstelle 4, angeordnet sind, kann Licht vom Sendelichtleiter 103 in den Empfangslichtleiter 105 nicht auf direktem Wege, sondern nur durch Streuung in einer Wasser- oder Eisschicht 23 und durch Totalreflexion an der Schichtoberfläche gelangen.If the two light guide ends 104, 106 are arranged in one plane, specifically in the plane of the surface of the active measuring point 4, light from the transmitting light guide 103 into the receiving light guide 105 cannot be directly, but only by scattering in a water or ice layer 23 and reach the layer surface by total reflection.
Bei allen Anordnungen tritt wenigstens ein Teil des Lichtes durch eine Wasser- oder Eisschicht 23 und erhält so die spektrale Information über den Aggregatzustand der Schicht.In all arrangements, at least part of the light passes through a layer of water or ice 23 and thus receives the spectral information about the physical state of the layer.
Ebenso ist es möglich, die aktive Meßstelle 4 durch eine Beleuchtungsein¬ heit 5, die sich oberhalb der Fahrbahn befindet und die im Verfahren zur Erfassung des Aggregatzustandes beschrieben ist, zu beleuchten und das durch eine Wasser- oder Eisschicht getretene Licht mit einem Lichtleiter der spektralen Auswertung zuzuführen. Anstelle der Fortleitung des Lichtes von der aktiven Meßstelle durch einen Lichtleiter 105 kann die spektrale Auswertung auch unterhalb der aktiven Meßstelle 4 stattfinden. Das Licht tritt hierbei durch ein Fenster 111, das die gleiche Temperatur wie die Oberfläche der aktiven Meßstelle 4 besitzt, in eine spektrale Auswerteein¬ heit 112 im Inneren der aktiven Meßstelle ein. Aus Gründen der Wartungsfreundlichkeit ist der Einsatz von Lichtleitern vorzuziehen.It is also possible to illuminate the active measuring point 4 by means of a lighting unit 5, which is located above the carriageway and which is described in the method for detecting the physical state, and the light which has passed through a layer of water or ice with a light guide of the spectral range Supply evaluation. Instead of transmitting the light from the active measuring point through a light guide 105, the spectral evaluation can also take place below the active measuring point 4. The light enters through a window 111, which has the same temperature as the surface of the active measuring point 4, into a spectral evaluation unit 112 inside the active measuring point. For reasons of ease of maintenance, the use of light guides is preferable.
Auch die Beleuchtung durch einen Lichtleiter in der aktiven Meßstelle und der Empfang des durch eine Wasser- oder Eisschicht getretenen Lichtes durch Empfänger oberhalb der Fahrbahn ist möglich. Illumination by a light guide in the active measuring point and reception of the light that has passed through a layer of water or ice by receivers above the roadway are also possible.

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zum Feststellen von Eis-, Reif- und Schneeglätte auf Fahr¬ bahnen und anderen Verkehrsflächen, bei dem mit Hilfe reflektierter Strahlung festgestellt wird, ob die Fahrbahn trocken, naß oder glatt ist, dadurch gekennzeichnet, daß Meßgrößen, unter denen mindestens die Fahrbahntemperatur ist, geinessen, ihre zeitliche Änderung extrapoliert und daraus der Zeitpunkt eines zukünftigen Glättezustandes vorausbe¬ rechnet und angezeigt wird.1. A method for determining ice, frost and snow on carriageways and other traffic areas, in which it is determined with the aid of reflected radiation whether the carriageway is dry, wet or smooth, characterized in that measured variables, among which at least the Roadway temperature is, measured, its temporal change extrapolated and from this the time of a future smoothness is calculated and displayed.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei nasser Fahrbahn nur die Fahrbahntemperatur gemessen wird und Glätte für den Zeitpunkt vorausgesagt wird, wo diese die Gefriertemperatur erreicht.2. The method according to claim 1, characterized in that when the roadway is wet only the roadway temperature is measured and smoothness is predicted for the point in time at which it reaches the freezing temperature.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gefriertem¬ peratur mit Hilfe einer kühlbaren Meßstelle in der Fahrbahn bestimmt wird.3. The method according to claim 2, characterized in that the Gefrierter¬ temperature is determined with the help of a coolable measuring point in the road.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Gefriertem¬ peratur aus den Temperaturen bestimmt wird, bei denen das Wasser auf der Fahrbahn beim Abkühlen gefriert und bei Erwärmung taut.4. The method according to claim 3, characterized in that the Gefrierter¬ temperature is determined from the temperatures at which the water freezes on the road when cooling and thaws when heated.
5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Küh¬ lung mit einem oder mehreren Peltierelementen bewirkt wird.5. The method according to claim 3 or 4, characterized in that the cooling is effected with one or more Peltier elements.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß für die Messung des Zustands der Fahrbahn (trocken, naß, glatt) und der Temperatur derselben separate Meßstellen verwendet werden.6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that separate measuring points are used for measuring the state of the road (dry, wet, smooth) and the temperature thereof.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 3, 4, 5 oder 6, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß bei trockener Fahrbahn die Fahrbahntemperatur und die Taupunkttemperatur gemessen werden und Glätte für den Zeitpunkt vor¬ ausgesagt wird, wo die Fahrbahntemperatur sowohl die Taupunkttempera¬ tur als auch die Gefriertemperatur erreicht oder unterschreitet. 7. The method according to any one of claims 1, 3, 4, 5 or 6, characterized gekenn¬ characterized in that the road surface temperature and the dew point temperature are measured in a dry road surface and smoothness is predicted for the time when the road surface temperature both the dew point temperature the temperature as well as the freezing temperature is reached or fallen below.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Lufttemperatur gemessen wird und die übrigen Messungen erst durchgeführt werden, wenn die Lufttemperatur einen vorgegebenen Wert unterschreitet.8. The method according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the air temperature is measured and the remaining measurements are only carried out when the air temperature falls below a predetermined value.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der vorgegebene Wert ca. 5°C betragt.9. The method according to claim 8, characterized in that the predetermined value is approximately 5 ° C.
10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Messungen nach Überschreiten des vorgegebenen Wertes der Lufttempera¬ tur erst eingestellt werden, wenn der Fahrbahnzustand nicht mehr glatt ist.10. The method according to claim 8 or 9, characterized in that the measurements are only set after exceeding the predetermined value of Lufttempera¬ tur when the road condition is no longer smooth.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß auch die Luftfeuchtigkeit gemessen wird.11. The method according to any one of claims 1 to 10, characterized in that the air humidity is also measured.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß eine Meßstelle mit einer Heizung versehen ist.12. The method according to any one of claims 3 to 11, characterized in that a measuring point is provided with a heater.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeich¬ net, daß die so bestimmte Gefriertemperatur ein Maß für die Restsalz¬ menge auf der Fahrbahn ist und diese damit ermittelt und angezeigt werden kann.13. The method according to any one of claims 3, 4 or 5, characterized gekennzeich¬ net that the freezing temperature determined in this way is a measure of the amount of residual salt on the road and this can thus be determined and displayed.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß bei trockener, unterkuhlter Fahrbahn nur die Taupunkttemperatur gemessen wird und Glatte für den Zeitpunkt vorausgesagt wird, an dem diese die Fahrbahntemperatur überschreitet.14. The method according to any one of claims 1 to 7, characterized in that only the dew point temperature is measured in a dry, supercooled roadway and smooth is predicted for the time at which this exceeds the roadway temperature.
15. Vorrichtung zur Durchfuhrung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßstelle (4) für den Fahr¬ bahnzustand eine Beleuchtungseinrichtung (5) mit einer breitbandigen Infrarotlichtquelle und zwei Sensoren (6,7,108,109) für das von der Fahrbahn zurückgestreute Licht aufweist, von denen der eine (6,7,108, 109) im wesentlichen im Bereich des Absorptionsmaximums von flussigem Wasser und der andere (7,6,108,109) im wesentlichen im Bereich des Absorptionsmaximums von Eis empfindlich ist. 15. A device for performing the method according to any one of claims 1 to 12, characterized in that the measuring point (4) for the Fahr¬ state of the road an illumination device (5) with a broadband infrared light source and two sensors (6,7,108,109) for that of Has backscattered light, of which one (6,7,108, 109) is essentially sensitive in the area of the absorption maximum of liquid water and the other (7,6,108,109) is essentially sensitive in the area of the absorption maximum of ice.
16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Infra¬ rotlichtquelle (5) eine Halogenlampe ist.16. The apparatus according to claim 15, characterized in that the Infra¬ red light source (5) is a halogen lamp.
17. Vorrichtung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Licht modul iert ist.17. The apparatus of claim 15 or 16, characterized in that the light is modulated.
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeich¬ net, daß die Sensoren (6,7,108,109) optische Bandpaßfilter (13,13') aufweisen.18. Device according to one of claims 15 to 17, characterized gekennzeich¬ net that the sensors (6,7,108,109) have optical bandpass filters (13,13 ').
19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeich¬ net, daß die Meßstelle (4) einen Sensor (43) im Fahrbahnbelag auf¬ weist, mit dem die Justierung der Infrarotlichtquelle (5) überprüfbar ist.19. Device according to one of claims 15 to 18, characterized gekennzeich¬ net that the measuring point (4) has a sensor (43) in the road surface with which the adjustment of the infrared light source (5) can be checked.
20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 19, dadurch gekennzeich¬ net, daß Infrarotlichtquelle (5) und Sensoren (6,7,108,109) zu einer Einheit zusammengefaßt sind.20. Device according to one of claims 15 to 19, characterized gekennzeich¬ net that infrared light source (5) and sensors (6,7,108,109) are combined into one unit.
21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 20, dadurch gekennzeich¬ net, daß die Beleuchtungseinrichtung (101) mit einem Lichtleiter (103) verbunden ist.21. Device according to one of claims 15 to 20, characterized gekennzeich¬ net that the lighting device (101) is connected to a light guide (103).
22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 21, dadurch gekennzeich¬ net, daß die Sensoren (108,109) mit einem Lichtleiter verbunden sind. 22. Device according to one of claims 15 to 21, characterized gekennzeich¬ net that the sensors (108, 109) are connected to an optical fiber.
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