WO2007110313A1

WO2007110313A1 - Vorrichtung zum ermitteln von verkehrsdaten

Info

Publication number: WO2007110313A1
Application number: PCT/EP2007/052255
Authority: WO
Inventors: Dirk Overzier; Christof Herrlich
Original assignee: Datacollect Traffic Systems Gmbh
Priority date: 2006-03-24
Filing date: 2007-03-09
Publication date: 2007-10-04
Also published as: DE102006014148B4; EP2002414A1; DE102006014148A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Ermittlung Daten. Diese weist auf: eine Messvorrichtung, die derart angeordnet ist, dass bewegbare Elemente derart mit dieser in Kontakt kommen, dass ihre Bewegungsenergie auf die Messvorrichtung wirkt, die durch die Bewegungsenergie erzeugte mechanische Spannung in elektrische Energie umwandelt, die ausschließlich durch die Nutzung der durch die Bewegungsenergie erzeugten elektrischen Energie eine Messung durchführt, ein Funkmodul, das ausschließlich durch die Nutzung der durch die Bewegungsenergie erzeugten elektrischen Energie betrieben wird, Funksignale versendet, die die gemessenen Informationen enthalten, einen Funkempfänger zum Empfangen der Funksignale des Funkmoduls.

Description

Bezeichnung: VORRICHTUNG ZUM ERMITTELN VON VERKEHRSDATEN

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Ermittlung von Daten.

Die Ermittlung von Daten bezieht sich beispielsweise auf die Ermittlung bezogener Daten. Die Ermittlung elementbezogener Daten wird beispielsweise für Verkehrsanalysen eingesetzt, wobei die genannten Elemente durch sich bewegende Objekte (z.B. Fahrzeuge) gebildet sind. Die Vorrichtung dient dann zum Beispiel zur Bestimmung der Anwesenheit, Position, Menge, Art (Klassifikation) sowie zur Geschwindigkeitsmessung von bewegten Objekten oder Fahrzeugen aller Art.

Geräte zur Verkehrsanalyse sind bekannt und werden weltweit seit längerer Zeit eingesetzt. Hintergrund solcher Vorrichtungen ist der Wunsch, Verkehrsströme zahlenmäßig zu erfassen und damit planbar machen zu können. Verkehrsplaner weltweit benötigen zur Durchführung ihrer Planungsaufgaben verlässliche Verkehrsdaten von Knotenpunkten. Hierzu werden in einem definierten Zeitraum alle Fahrzeuge, welche z.B. in den Knotenpunkt einfahren, fahrspurbezogen gezählt. Diese Daten werden später z.B. zur Optimierung von Ampelphasen, grüne Wellen, Umbaumaßnahmen etc. herangezogen.

Das Ermitteln von fahrzeugbezogenen Daten kann sich, wie bereits ausgeführt lediglich auf das Zählen von Fahrzeugen beschränken. Im einfachsten Fall zählt eine Person vorbeifahrende Fahrzeuge und dokumentiert die gewonnenen Ergebnisse. Bei einer derartigen Handerfassung werden die Fahrzeuge von der Zählperson visuell erfasst, und dann in einen Handcomputer oder auf ein Zählblatt übertragen. Die Datenquaiität hängt dabei maßgeblich von der Zählperson ab und nimmt mit zunehmender Zählzeit aufgrund von beispielsweise Ermüdung drastisch ab, Daher können manuelle Knotenerfassungen nur in Kurzzeiträumen von etwa je 2 Stunden durchgeführt werden, weswegen bei Verkehrsknotenpunkten pro Schicht ca. 3-4 Personen benötigt werden, um auch bei Verkehrsspitzen eine hinreichend genaue Erfassung zu gewährleisten. Nachteilig ist dabei natürlich, dass die jeweilige Person über die gesamte Zeitdauer vor Ort sein muss. Dies ist je nach Wind- und Wetterlage unangenehm. Auch können Nebel oder Dunkelheit die Zählung erschweren.

Oftmals werden Fahrzeuge nicht nur gezählt, sondern auch klassifiziert. Dies be- deutet, dass unterschieden wird, ob es sich bei dem Fahrzeug beispielsweise um einen Pkw, einen Lkw oder ein Radfahrer handelt. Eine derartige Klassifizierung stellt entsprechend höhere Ansprüche an die Person, die die Fahrzeuge zählt oder aber die Vorrichtung, die die Person bei dieser Tätigkeit unterstützen oder ersetzen soll.

Schließlich kann die Ermittlung fahrzeugbezogener Daten auch eine Messung der Geschwindigkeit beinhalten.

Bei der Videoerfassung wird ein Videobild digital ausgewertet und die Fahrzeugmengen werden abgespeichert. Die Videokamera muss so installiert sein das sie den Knotenpunkt aus der Vogelperspektive erfassen kann, um Überschattungen von Fahrzeugen zu vermeiden (LKW verdeckt PKW). Dafür ist entweder ein begehbares hohes Gebäude oder ein hoher Mast mit bis zu 30- 40 m Höhe notwendig. Beides ist selten vorhanden. Des Weiteren ist die Videoerfassung wetterabhängig, d.h. bei starker Sonne, Regen, Nebel oder in der Nacht nimmt die Erfassungsqualität stark ab.

Bei der Induktionserfassung werden die Fahrzeuge von Induktionssensoren, die in der Fahrbahn eingelassen oder auf der Fahrbahnoberfläche montiert sind, erfasst. An vielen Knotenpunkten sind keine Induktionssensoren installiert oder können nicht zur Datenerfassung herangezogen werden, da sie für die Signalsteuerung der AmpelanJagen benötigt werden. Mobile Induktionssensoren sind teuer (ca. 10ÖÖ EUR pro Fahrspur), die Erfassung einer Kreuzung macht damit eine Investition von zurzeit ca, 12 000 EUR für Gerätetechnik notwendig. Hinzu kommt, dass die Induktionsschleifen auf Dauer durch die Belastung beispielsweise durch LKW zerstört werden.

Mobile Induktionsschleifen bestehen aus einem Draht, welcher mit 2-3 Windungen in rechteckiger oder quadratischer Form auf der Fahrbahn fixiert wird. Die

Montage ist aufwendig und kann nur von Fachpersonal ausgeführt werden. Die Induktionsschleife kann theoretisch auch in der Fahrbahn verlegt werden, dafür muss die Fahrbahn jedoch aufgefräst werden, was für eine mobile Erfassung aus Kostengründen keinen Sinn macht. Der Sensor ist gut sichtbar, was bei den Verkehrsteilnehmern oft zu Irritationen führt (abruptes Abbremsen, Ausweichen, bewusstes Bremsen auf den Leitungen um diese zu zerstören). Auch dieser Sen- sor unterliegt einem hohen Verschleiß, Bei einem magnetischen Schleifendetektor ist nachteilig, dass seine Installation ein Öffnen der Straße erfordert. Er ist auch anfällig gegen Beschädigung infolge thermischer Ausdehnung der Straße und nicht ausgelegt, dicht aufeinander fahrende Fahrzeuge unterscheiden zu können.

Schließlich sind auch Erdmagnetfeldsysteme einsetzbar. Dies werden mittels einer Schutzmatte auf der Fahrbahn montiert, wobei ein interner Akku die energetische Versorgung gewährleistet. Der Akku kann nur ca. 10 Tage Daten erfassen. Das System ist in der Anschaffung teuer, da alle elektronischen Komponenten in dem System integriert sind. Beschädigungen an diesem System sind nur mit hohem Kostenaufwand zu beheben. Zudem werden derartige Systeme auf Dauer durch die darüber fahrenden Fahrzeuge / Räumfahrzeuge zerstört.

Vorrichtungen, die die Registrierung von Fahrzeugen bzw. von fahrzeugbezogenen Daten erleichtern, sind in mehreren Patentanmeldungen und Patenten bereits beschrieben. Beispielsweise beschreibt die DE 198 17 008 Al ein Verfahren und eine Anordnung zur Analyse von Verkehr sowie einen Sensor hierfür. Die Erfassung der Messdaten basiert bei der darin beschriebenen Vorrichtung auf einem Magnetfelddetektor, bestehend aus einem oder mehreren magnetisch variablen Widerständen. Ein erster Magnetfeldsensor enthält einen magnetisch variablen Widerstand der seinen Widerstand dann ändern kann, wenn er einem Magnetfeld ausgesetzt ist. Der magnetisch variable Widerstand weist eine Vorspannung auf, wobei ein Wechsel im Widerstand entsprechend dem angewendeten Magnetfeld von einem Verstärker detektiert wird. Der Verstärker erzeugt ein erstes Analogsignal, welches die Widerstandsänderung des magnetisch variablen Widerstandes anzeigt. Mit Hilfe eines Mikroprozessors können die gezählten und gespeicherten Werte ausgewertet werden.

Auch die US 5,408,179 beschreibt eine Messvorrichtung auf Basis eines magnetischen Feldes. Bei dieser Vorrichtung ist ein Sensor vorgesehen, bei dem ein fer- romagnetischer Streifen eine um ihn herum gewickelte leitende Wicklung aufweist. Ein Permanentmagnet ist neben einem Ende des ferromagnetischen Streifens angeordnet. Der Magnet magnetisiert den ferromagnetischen Streifen. Ein elektronischer Schaltkreis erzeugt ein analoges Signal, das repräsentativ für die

Induktivität der Wicklung ist, wenn das Erdmagnetfeld gestört wird. Ein anderer elektronischer Kreis digitalisiert zu bestimmten Zeitintervallen das analoge Signal, um eine Reihe digitalisierender Werte zu erzeugen. Der Mikroprozessor verarbeitet schließlich die ermittelten Werte. Bei dieser Vorrichtung besteht das Problem darin, dass die Sensoren Vormagnetisierungsfehler aufweisen und die gesamte Vorrichtung, die in die Straße eingesetzt wird aufgrund der notwendigerweise genau aufeinander abgestimmten Bauteile aufwendig und teuer ist.

Nachteilig bei allen beschriebenen Vorrichtungen ist, dass ihr Aufbau verhältnismäßig kompliziert ist und sie in relativ kurzen Zeitintervallen durch Fachpersonal überprüft werden müssen. Die einzelnen Komponenten sind oftmals teuer und gegenüber Umwelteinflüssen, wie Frost, Wasser und hohen Temperaturen sehr anfällig. Auch hat sich gezeigt, dass gerade die mit den Induktionsschleifen verbundenen Geräte häufig Opfer von Vandalismus werden. Es ist notwendig, diese gegen Diebstahl und Zerstörung zu schützen, eine Anordnung in stabilen Kästen, die vorzugsweise verschließbar sind, ist daher die Regel. Durch diese Schutzmaßnahmen werden die Kosten weiterhin erhöht. Schließlich ist bei den bekannten Vorrichtungen die Erstinstallation zeitaufwendig und bedingt meist eine Sperrung der Straße. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn es sich um erdverlegte, also innerhalb der Fahrzeugdecke angeordnete Messvorrichtungen handelt. Schließlich sind nahezu alle bekannten Vorrichtungen sehr empfindlich gegenüber Umwelteinflüssen wie Frost, Wasser und hohen Temperaturen.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zur Ermittlung von Daten zu schaffen, die zum einen kostengünstig herstellbar ist, zum anderen soll die Vorrichtung vor Ort schnell und einfach zu installieren sein und auch im laufenden Betrieb nur geringe Kosten verursachen. Die Wartung und Instandhaltung muss schnell und einfach durchführbar sein und die Wartungsintervalle sollen möglichst lang sein. Weiterhin soll die Vorrichtung gegenüber Umwelteinflüssen und Vandalismus möglichst resistent sein. Schließlich soll die Vorrichtung für eine Verkehrsdatenerfassung einsetzbar sein.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch eine Vorrichtung zur Ermittlung von Daten gelöst, aufweisend

- eine Messvorrichtung, mit

- einem Kontaktelement, das derart angeordnet ist, dass bewegbare Elemente mit diesem in Kontakt kommen, - einer Energiequelle, die mit dem Kontaktelement in Verbindung steht,

- einem Messelement, das mit der Energiequelle in Verbindung steht und dann mit für eine Messung notwendiger Energie versorgt wird und eine Messung durchführt, wenn ein bewegbares Element mit dem Kontaktelement in Kontakt kommt, ein Funkmodul, das

- mit dem Messelement und mit der Energiequelle in Verbindung steht und mit für einen Funkvorgang notwendiger Energie dann versorgt wird, wenn ein bewegbares Element mit dem Kontaktelement in Kontakt kommt

- Funksignale versendet, die die gemessenen Informationen enthalten, einen Funkempfänger zum Empfang der Funksignale des Funkmoduls.

Die Vorrichtung eignet sich zur Ermittlung nahezu beliebiger Daten. Wesentlich ist, dass die Energiequelle nur dann Energie liefert, wenn diese auch benötigt wird, wobei die Energielieferung durch die zu messenden bewegten Elemente selbst initiiert wird.

Erfindungsgemäß können die bewegten Elemente einen Schalter betätigen, der beispielsweise einen Stromkreis kurzzeitig schließt und das Messelement und das Funkmodul mit ausreichend Energie versorgt. Die Art der Energiequelle ist nahezu beliebig, sie kann beispielsweise durch eine Batterie, ein Solar- oder Windmodul gebildet sein, es ist aber auch ein Anschluss an das öffentliche Stromnetz, beispielsweise über eine ohnehin vorhandene Laterne oder Ampel, möglich.

Der Schalter kann erfindungsgemäß als Bandschalter ausgeführt sein, der bei einer Verkehrsüberwachung quer zur Fahrtrichtung auf der Straße oder über einen Weg verlegt wird. Dieser wird dann von den Fahrzeugen überfahren und geschaltet. Ein solcher Bandschalter besteht zum Beispiel aus zwei verkupferten Metallbändern, die durch einen Isolator auf Abstand gehalten werden. Druck an jeder beliebigen Längsstelle des Bandschalters bewirkt, dass sich die beiden Metallbänder berühren und somit einen geschlossenen Kontakt ergeben. Bandschalter können auch in Fußmatten integriert sein und durch Fußgänger geschaltet werden. Die Erfindung eignet sich dann insbesondere für das Zählen von Perso- nen, die beispielsweise ein Geschäft oder eine Veranstaltung besuchen. Die Vorrichtung eignet sich somit für ein sehr weites Einsatzgebiet, zum Beispiel kann die Vorrichtung zur Zählung von Menschen bzw. zur Ermittlung personenbezogener Daten eingesetzt werden. Die Vorrichtung kann auch auf einem relativ weichen Untergrund, beispielsweise einen Lehm- oder Sandboden, eingesetzt werden.

Anstelle einer permanenten Energiequelle kann vorteilhafterweise auch die Bewegungsenergie der bewegten Elemente zur Erzeugung der notwendigen Energie genutzt werden. Die Energiequelle wird dann durch ein Bauteil gebildet, das beispielsweise ein piezoelektrisches Element aufweist. Erfindungsgemäß ist in einem länglichen, schlauchartigen Körper ein Seil angeordnet, das am freien Ende des länglichen Körpers befestigt ist und mit seinem anderen Ende an ein piezoelektrisches Element anschließt. Dieses Seil ist in einer gewissen Höhe gespannt und wird durch ein überfahrenes Fahrzeug oder einen Fuß niedergedrückt. Durch das Niederdrücken wird das piezoelektrische Element, beispielsweise eine piezoelekt- ronische Folie gezogen, wodurch elektrische Energie erzeugt wird. Diese elektrische Energie wird für das Messelement und das Funkmodul genutzt. Alternativ kann das Seil beispielsweise mit einem Permanentmagneten verbunden sein, der wiederum an seinem anderen Ende beispielsweise an eine Schraubenfeder anschließt. Durch das Niederdrücken und wieder freigeben des Seils wird der Permanentmagnet in Schwingungen versetzt, wodurch Spannung in einer den Permanentmagneten umgebenden Spule erzeugt wird. Alternativ zu einer Spule, die den Permanentmagneten umgibt, ist auch eine Platine denkbar, die unterhalb des Permanentmagneten angeordnet ist und in die Spule eingelassen ist. Geeignet ist beispielsweise ein Permanentmagnet auf Neodynbasis.

Die genannten Beispiele dienen lediglich der Verdeutlichung, es ist selbstverständlich möglich, eine andere Mechanik zu wählen, die mit einem Piezoelement oder einem anderen, einen Spannung erzeugenden Element zusammen wirken. Beispielsweise kann auch ein Schlauch genutzt werden, dessen im Innern befindliche Luft beim Überfahren komprimiert. Am Ende des Schlauchs ist ein Schalter angeordnet, der mit einem Stift zusammen wirkt, der beim Zusammendrücken des Schlauchs von der komprimierten Kraft aus diesem heraus getrieben wird. Auch kann anstelle des Stiftes ein Permanentmagnet verwendet werden, der durch den Luftdruck in Bewegung versetzt wird. Er kann dabei beispielsweise mit einem Federelement zusammenwirken oder durch den Luftdruck lediglich angestoßen werden, um dann zwischen zwei federbeaufschlagten Elementen hin und her bewegt zu werden.

Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn im Falle der Verwendung eines induktionsbasierten Systems ein Komparator vorgesehen wird, der gewährleistet, das erst eine nennenswerte Bewegung des Permanentmagneten eine Messung und ein Funksignal auslöst. Dadurch kann verhindert werden, dass beispielsweise auf Grund von Wind oder anderen Bewegungen erzeugte Schwingungen des Permanentmagneten unberücksichtigt bleiben. Der Komparator setzt also eine Schwelle fest, ab der Signale registriert und verarbeitet werden.

Möglich ist auch, dass die Vorrichtung zwar den Kontakt bzw. die Betätigung des Schalters durch die Elemente nutzt, jedoch von diesen unabhängige Daten, beispielsweise Umweltdaten, klimatische Daten usw., ermittelt.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung eignet sich insbesondere deshalb für eine Verkehrsdatenerfassung, weil die Messvorrichtung sowohl in der Ausführung mit Bandschalter als auch mit einer Mechanik für die Übertragung der Bewegungsenergie auf ein Piezoelement auf die Straßendecke aufgebracht werden kann, ein Einbringen in die Straßendecke mit allen damit verbundenen Nachteilen kann vermieden werden. Besonders vorteilhaft ist ein Aufkleben auf die Fahrbahn mit Hilfe eines flexiblen Klebebandes, so dass das Kontaktelement zwischen der Straßenoberfläche und dem Klebeband eingeschlossen ist. Möglich ist auch, dass die Messvorrichtung vollständig vom Klebeband umhüllt auf die Straßenoberfläche aufgeklebt wird.

Eine besonders widerstandsfähige und wirkungsvolle Verklebung lässt sich mit einem Netz aus Glasfaserkunststoff (GFK), das mit Hilfe eines Klebers auf Bitumenbasis geklebt wird, erreichen. Ein solches Glasfaserkunststoff-Bitumen- Klebeband ist dann, wenn es auf einer Straße aus Asphalt aufgebracht ist, nahezu unlösbar mit diesem verbunden. Ein wesentlicher Vorteil bei der Befestigung der Messvorrichtung mit einem Klebeband besteht darin, dass eine Sperrung der Straße nicht notwendig ist. Das Aufkleben der Kontaktelemente ist in wenigen Sekunden durchführbar, eine Rotphase einer Ampelkreuzung kann hierfür ausreichen, eine Sperrung der Straße mit allen damit verbundenen Nachteilen und Ri- siken kann vermieden werden. Wesentlich ist nur, dass die Mechanik für das Pie- zoelement oder der Bandschalter aufgrund der zu messenden bewegten Elemente sicher ausgelöst wird. Das Glasfaserkunststoff-Bitumen-Klebeband sollte deshalb eine gewisse Flexibilität aufweisen.

Erfindungsgemäß kann der Bandschalter oder das Kontaktelement auch in einer festen Tasche untergebracht sein, die sich auf dem Klebeband befindet und mit dem GFK-Netz fest vernäht ist. Der Bitumenkleber befindet sich also im Wesentlichen auf der der Straße zugewandten Seite des Glasfaserkunststoffnetzes, die Tasche für den Bandschalter auf der den Fahrzeugen oder Personen zugewandten Seite. Vorteilhafterweise wird das Kontaktelement in Tasche eingeschoben und diese dann zugenäht. Dies beugt Diebstahl und Vandalismus vor. Ein wesentlicher Vorteil dieser Anordnung besteht auch darin, dass die Tasche ausreichend flexibel ist, dass Kontaktelement also durch die Fahrzeuge oder Elemente sicher betätigt wird.

An einem Ende der Messvorrichtung ist das Funkmodul angeordnet. Dieses sendet vorzugsweise nur dann, wenn ein elektrischer Impuls aufgrund eines über ein Kontaktelement fahrenden Fahrzeugs erzeugt wurde. Das Funksignal bzw. das Funktelegramm wird von einem Funkempfänger empfangen, der im Umfeld des Funkmoduls angeordnet ist. Wesentlich ist, dass jedes Funktelegramm nicht nur die fahrzeugbezogenen Daten beinhaltet, sondern auch Daten aufweist, die eine eindeutige Zuordnung zu der mit dem jeweiligen Funkmodul verbundenen Messvorrichtung ermöglicht. Dies bedeutet, dass in einem Kreuzungsbereich eine Vielzahl von Messvorrichtungen verlegt werden können, vorzugsweise auf jede einzelnen Fahrspur der Straße, jedoch nur ein Funkempfänger zentral im Kreuzungsbereich angeordnet werden muss. Da die Funktelegramme eine eindeutige Zuordnung zu den jeweiligen Messvorrichtungen erlauben, ist es möglich, fahrzeugbezogene Daten je Fahrspur zu ermitteln und auszuwerten.

Grundsätzlich kann das Funkmodul durch jedes Funkmodul gebildet sein, dass in der Lage ist, Bewegungsenergie zu nutzen. Beispielsweise kann es durch einen energieunabhängigen elektromechanischen Funkschalter ausgebildet sein, der in der DE 102 56 156 Al beschrieben ist. Darin beschriebene Funkmodule versenden Funktelegramme, die eine Vielzahl an Informationen enthalten können. Zugehörige Funkempfänger, die das Funktelegramm empfangen und auslesen kön- nen, werden ebenfalls von der Firma ENOcean vertrieben.

Um eine Manipulation und fehlerhafte Zuordnung der Funktelegramme zu verhindern, sind diese vorzugsweise verschlüsselt. Es hat sich gezeigt, dass eine 32 Bit-Verschlüsselung für die genannten Anforderungen geeignet ist. Ein wesentlicher Vorteil bei der Nutzung von Funktelegrammen besteht auch darin, dass diese nur dann abgesendet werden, wenn tatsächlich ein Energieimpuls erzeugt wird. Insofern ist es möglich, ein standardisiertes 868 MHz Funknetz zu nutzen, das verlangt, dass ein so genannter Duty cycle von 1 % nicht überschritten wird. Durch diese Beschränkung wird ein Dauerfunken vermieden, so dass auf diese Frequenz relativ wenige Interferenzen erzeugt werden. Die 868 MHz Funkfrequenz ist für die Nutzung der Erfindung besonders geeignet, es können aber selbstverständlich auch andere Frequenzen für das Übersenden der Funktelegramme verwendet werden.

Eine weitere Vereinfachung der Installation der Vorrichtung vor Ort kann auch dadurch erreicht werden, dass die Kontaktelemente mit Hilfe von nummerierten Klebebändern auf die Straße aufgebracht werden. Die Bandschalter oder Mechaniken für die Energieerzeugung können bereits mit dem Klebeband verbunden bzw. von diesem umhüllt sein, wenn sie an ihrem Bestimmungsort transportiert werden. Dies hat den Vorteil, dass eine Software, die die Funktelegramme auswertet, bereits im Vorfeld programmiert werden kann. Wird beispielsweise eine stark befahrene und große Kreuzung mit erfindungsgemäßen Vorrichtungen bestückt, ist schon im Vorfeld klar, welche Messvorrichtung auf welcher Spur der Kreuzung installiert sein wird. Dies erleichtert zum einen die Programmierung und Simulation der Verkehrserfassung, sie erleichtert aber auch die Arbeiten vor Ort. Nachdem alle Messvorrichtungen an ihrem Platz bzw. auf ihrer jeweiligen Spur angebracht wurden, ist es nur noch notwendig, den Funkempfänger an einem Ort aufzustellen, den alle Funktelegramme erreichen können. Die oben genannten Funkmodule haben beispielsweise eine Reichweite von etwa 300 m.

Der Funkempfänger ist das einzige Bauteil, der in jedem Fall eine externe, also von den bewegten Elementen unabhängige Energieversorgung benötigt. Diese kann beispielsweise durch Batterien, Akkumulatoren oder durch einen Anschluss an das öffentliche Stromnetz gewährleistet werden. Es eignet sich insbesondere auch die Ausnutzung regenerativer Energien, wie beispielsweise Sonnen oder Windenergie.

Aufgrund der schnellen und einfachen Installation vor Ort und auch aufgrund der äußerst geringen Materialkosten eignet sich die erfindungsgemäße Vorrichtung insbesondere auch für eine Bestückung von Fahrradwegen. Dabei ist auch von Vorteil, dass die mit Klebeband aufgebrachten Mechaniken oder Bandschalter von einem Radfahrer aufgrund der geringen Höhe nicht als störend empfunden werden.

In einer besonders vorteilhaften Ausführungsvariante werden je Fahrspur zwei Messvorrichtungen mit einem gewissen Abstand zueinander angeordnet. Dadurch, dass ein Fahrzeug die beiden Messvorrichtungen nacheinander passiert, kann auf die Fahrtrichtung rückgeschlossen werden, auch kann die Geschwindigkeit des Fahrzeugs berechnet werden. Möglich ist auch, dass zwei Messvorrichtungen nur einem Funkmodul zugeordnet sind, wobei dieses dann die ermittelten Daten je nach Ausführung je nach Messvorrichtung differenziert oder undifferenziert versendet.

In einer besonders vorteilhaften Ausführungsvariante führt ein Bewegungsimpuls dazu, dass die Messvorrichtung neben den element- bzw. fahrzeugbezogenen Daten auch Umgebungsdaten ermittelt und über das Funksignal oder- telegramm z.B. bitcodiert für eine weitere Auswertung versendet. Derartige Umweltdaten können beispielsweise CO-, CO₂-, NO_x- sowie Feinstaubkonzentrationen, Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Tausalzkonzentration oder akustische Daten wie entstandener Geräuschpegel sein.

Anhand der nachfolgenden Figuren wird die Erfindung näher erläutert. Dabei sollen die gezeigten Ausführungsvarianten lediglich beispielhaft zu verstehen, die Erfindung ist nicht auf diese beschränkt.

Es zeigen :

Fig. 1 : eine Prinzipdarstellung eines Aufbaus einer ersten erfindungsgemäßen Ausführungsvariante der Vorrichtung,

Fig. 2: eine Prinzipdarstellung eines Aufbaus einer zweiten erfindungsgemä- ßen Ausführungsvariante der Vorrichtung,

Fig. 3: eine Prinzipdarstellung eines Aufbaus einer dritten erfindungsgemäßen Ausführungsvariante der Vorrichtung,

Fig. 4: eine Prinzipdarstellung eines Aufbaus einer vierten erfindungsgemäßen Ausführungsvariante der Vorrichtung,

Fig. 5: eine Prinzipdarstellung einer Straßenkreuzung, ausgestattet mit erfindungsgemäßen Vorrichtungen,

Fig. 6: ein erfindungsgemäßes Kontaktelement unter einem Klebeband im Schnitt,

Fig. 7: ein erfindungsgemäßes Kontaktelement auf einem Klebeband in Draufsicht.

Die Figuren 1 bis 4 verdeutlichen verschiedene Ausführungsvarianten einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 20. Auf einer Fahrbahnoberfläche 22 (vergleiche Figur 4) können Messvorrichtungen 24 angeordnet werden, die jeweils ein Funkmodul 26 aufweisen und gemeinsam ein Mess- und Sendemodul ausbilden. Die Messvorrichtungen 24 weisen je ein Kontaktelement 25 auf, mit dem bewegte Elemente, vorzugsweise Fahrzeuge oder Fußgänger, in Kontakt kommen.

In dem in Figur 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Kontaktelement 25 durch einen Schalter, vorzugsweise einen Bandschalter, gebildet. Dieser wird auf die Fahrbahnoberfläche 24 aufgebracht und durch die bewegten Elemente betätigt. Figur 1 zeigt nur eine stark vereinfachte Darstellung eines möglichen Prinzips. Demnach kann ein am Ende des Bandschalters angeordneter Schalter 27 derart mit einem Federelement 29 verbunden sein, das er nach Betätigung stets in die offene Position zurück getrieben wird. Gemäß Figur 1 ist das Kontaktelement 25 mit einer Energiequelle 31 verbunden, die beispielsweise durch eine Batterie oder ähnliches gebildet sein kann. Grundsätzlich eignen sich sämtliche Energiequellen, die ausreichend Energie für eine Messung und das Aussenden einer Funknachricht bereitstellen. Wird der Schalter 27 betätigt, wird ein Stromkreis geschlossen und ein Messelement 33 und das Funkmodul 26 mit ausreichend Energie versorgt. Das Messelement 33 steht mit Funkmodul 26 derart in Verbindung, das gemessene Daten an dieses übertragen werden können, es kann aber auch integraler Bestandteil des Funkmoduls 26 sein. Ein gemessenes Messergebnis wird vom Funkmodul 26 an einen Funkempfänger 30 gefunkt.

Figur 2 unterscheidet sich von Figur 1 im Wesentlichen dadurch, das das Kontaktelement 25 als energieerzeugende Einheit ausgebildet ist. In einem flexiblen Element, beispielsweise einem Schlauch ist ein Seil 35 angeordnet, das in einer gewissen Höhe über dem Untergrund gespannt ist und sich frei bewegen kann. An einem Ende ist das Seil 35 am freien Ende des Kontaktelements 25 befestigt, mit seinem anderen Ende an einem Permanentmagneten 37. Letzterer ist von einer Spule 39 umgeben und über ein Federelement 29 beispielsweise mit einer Gehäusewand verbunden. Wird nun das Seil 35 nach unten gedrückt, bewegt sich der Permanentmagnet 37 innerhalb der Spule 39 und beginnt zu schwingen. Dadurch wird eine Wechselspannung erzeugt, mit der das Messelement 33 und das Funkmodul 26 versorgt werden.

In Figur 3 ist eine Ausführungsvariante gezeigt, bei der das Seil 26 anstelle mit einem Permanentmagneten 37 mit einem piezoelektrischen Element 41 verbunden ist. Wird das Seil 35 nach unten gedrückt, spannt sich das piezoelektrische Element 41 und es wird Energie für das Messelement 33 und das Funkmodul 26 erzeugt.

Die Funkmodule 26 versenden Funktelegramme, die diejenigen Daten enthalten, die ausgewertet werden sollen, beispielsweise die Dauer oder Stärke der mechanischen Belastung. Weiterhin weist das Funktelegramm eine eindeutige Zuordnung zur zugehörigen Messvorrichtung 24 auf. Vorzugsweise ist das Funktelegramm verschlüsselt, es hat sich eine Verschlüsselung mit 32 Bit als sinnvoll erwiesen.

Figur 4 zeigt eine Ausführungsvariante, bei der das Kontaktelement 25 durch einen Schlauch gebildet ist, der durch die Fahrzeuge oder Fußgänger zusammengedrückt werden kann. Dadurch wird die in ihm befindliche Luft komprimiert und treibt den Permanentmagneten 37, der im Wesentlichen gleitend innerhalb einer

Röhre 43 angeordnet ist, in Richtung des Federelementes 29. Von diesem wird der Permanentmagnet wieder zurückgetrieben. Die Röhre 43 ist von einer Spule

29 umgeben, wodurch die notwendige Energie erzeugt werden kann.

Figur 5 verdeutlicht beispielhaft die Anordnung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 20 auf einer Fahrbahnoberfläche 22. Im gezeigten Ausführungsbeispiel weist die Fahrbahnoberfläche 22 mehrere Fahrspuren auf, auf denen jeweils ein Mess- und Sendemodul angeordnet ist. Alternativ wäre auch die Anordnung von nur einem Mess- und Sendemodul über die gesamte Fahrzeugbreite möglich, dies hätte aber zum Nachteil, dass eine Ermittlung von fahrzeugbezogenen Daten o- der eine Zählung der Fahrzeuge selbst nicht separat für jede einzelne Fahrspur möglich wäre.

Die erzeugten Funktelegramme werden vom Funkempfänger 30 empfangen, der in Funkreichweite der Funkmodule 26 angeordnet ist. Der Funkempfänger 30 weist eine externe Energiequelle, beispielsweise Batterien, Akkumulatoren oder ein Anschluss an das öffentliche Stromnetz auf. Der Funkempfänger 30 kann nahezu beliebig ausgeführt sein, beispielsweise kann er einen Datenspeicher aufweisen, in dem die empfangenen Funktelegramme abgelegt und gespeichert werden. Sie können dann in regelmäßigen Abständen durch ein externes Gerät ausgelesen und weiterverarbeitet werden. Der Funkempfänger 30 kann aber auch selbst ein Funkmodul 26 aufweisen, über das die Funktelegramme an einen weiteren Empfänger gesendet werden. Beispielsweise kann der Funkempfänger

30 auch über das Internet Daten versenden oder über dieses ausgelesen werden. Dies hätte den Vorteil, dass ein Auslesen von Daten vor Ort nicht mehr notwendig wäre.

Der Funkempfänger 30 sollte derart angeordnet sein, dass eine sichere Funkverbindung zu den Funkmodulen 26 gegeben ist. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn der Funkempfänger 30 relativ nahe am Boden angeordnet ist, da dann lediglich die Räder und Reifen der Fahrzeuge die jeweiligen Funkstrecken unterbrechen.

Theoretisch kann sogar über die Impulsstärke bzw. über den ausgeübten Druck auf die Kontaktelemente 25 auf die Fahrzeugart geschlossen werden. Beispielsweise üben Lkw's einen höheren Druck als Motorräder oder Kleinwagen aus.

Auch ist es möglich, je Fahrspur zwei oder mehr Messvorrichtungen 24 vorzuse- hen, um dann auch die Geschwindigkeit der Fahrzeuge und den Abstand zu anderen Fahrzeugen messen zu können.

Die Befestigung der Kontaktelemente 24 auf der Fahrbahnoberfläche 22 erfolgt vorzugsweise durch Klebung. Ein Klebeband 32, dargestellt in Figur 6, wird im einfachsten Fall auf das Kontaktelement 25 und ggfs. das Messelement 33 auf die Fahrbahnoberfläche 22 geklebt, so dass das Kontaktelement 25 zwischen dem Klebeband 32 und der Fahrbahnoberfläche 22 eingeschlossen ist. Das Klebeband 32 besteht aus einem widerstandsfähigem Material und einem Klebstoff, der für eine Verbindung mit der jeweiligen Fahrbahnoberfläche 22 geeignet ist. Eine besonders widerstandsfähige Verbindung ergibt sich bei Asphaltstraßen durch Verwendung eines Glasfaserkunststoffklebebandes, das mit einem Bitumenkleber auf die Fahrbahnoberfläche 22 geklebt wird. Das Klebeband 32 muss eine ausreichende Flexibilität für das Niederdrücken der Kontaktelemente 25 aufweisen.

Alternativ kann es sinnvoll sein, wenn das Kontaktelement 25 nicht unter dem Klebeband 32, sondern auf dem Klebeband 32 angeordnet ist. In Figur 7 ist eine solche Anordnung von oben gezeigt. Das Kontaktelement 25 befindet unterhalb eines robusten Textil- oder GFK-Materials, das mit dem innerhalb des Klebebandes 32 angeordneten Glasfaserkunststoffmaterial vernäht ist, angedeutet durch eine Naht 51. Das Kontaktelement 25 kann umlaufend eingenäht sein, es ist aber eine Art Tasche denkbar, die einen schnellen Austausch des Kontaktelementes 25 oder damit verbundener Bauteile zulässt.

Die Vorrichtung 20 ist wesentlich leichter zu montieren, ist durch ihre geringe Bauhöhe kaum wahrzunehmen und stellt auch für Zweiradfahrer keine Gefährdung dar.

Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern umfasst auch alle weiteren gleichwirkenden Möglichkeiten zur Realisierung der Erfindung. Beispielsweise kann eine Schaltung auch derart aufgebaut sein, dass nicht ein bestehender Stromkreis geschlossen und unterbrochen wird, sondern das in einem permanenten Stromkreis die notwendige Energieversorgung der Messelemente 33 und der Funkmodule 26 sozusagen durch das Kontaktelement 25 initiiert oder getriggert wird.

Claims

Patentansprüche

1. Vorrichtung (20) zur Ermittlung von Daten, aufweisend - eine Messvorrichtung (24), mit

- einem Kontaktelement (25), das derart angeordnet ist, dass bewegbare Elemente mit diesem in Kontakt kommen,

- einer Energiequelle, die mit dem Kontaktelement (25) in Verbindung steht,

- einem Messelement (33), das mit der Energiequelle in Verbindung steht und dann mit für eine Messung notwendiger Energie versorgt wird und eine Messung durchführt, wenn ein bewegbares Element mit dem Kontaktelement (25) in Kontakt kommt, ein Funkmodul (26), das

- mit dem Messelement (33) und mit der Energiequelle in Verbindung steht und mit für einen Funkvorhang notwendiger Energie dann versorgt wird, wenn ein bewegbares Element mit dem Kontaktelement (25) in Kontakt kommt

- Funksignale versendet, die die gemessenen Informationen enthalten, einen Funkempfänger (30) zum Empfang der Funksignale des Funkmoduls (26).

2. Vorrichtung (20) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktelement (25) durch einen Bandschalter gebildet ist.

3. Vorrichtung (20) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Bandschalter einen Stormkreis öffnet oder schließt.

4. Vorrichtung (20) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktelement (25) derart ausgebildet ist, das Bewegungsenergie der bewegten Elemente in für die Messung und das Aussenden des Funksignals ausreichende Energie umgewandelt wird.

5. Vorrichtung (20) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzeugung der Energie ein piezoelektrisches Element (41) verwendet wird.

6. Vorrichtung (20) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die notwendige Energie durch Induktion erzeugt wird.

7. Vorrichtung (20) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Funkmodul (26) Funktelegramme aussendet.

8. Vorrichtung (20) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die von dem Funkmodul (26) ausgesendeten Funktelegramme fahrzeugbezogene Daten enthalten.

9. Vorrichtung (20) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die von dem Funkmodul (26) ausgesendeten Funktelegramme klimatische Daten enthalten.