DE19604338B4

DE19604338B4 - Einrichtung zur Zählung und Klassifizierung von Fahrzeugen

Info

Publication number: DE19604338B4
Application number: DE19604338A
Authority: DE
Inventors: Andreas Leich; Steffen Krüger; Uwe Scholz
Original assignee: Leich Andreas Dipl-Ing
Current assignee: Leich Andreas Dipl-Ing 15711 Krummensee De
Priority date: 1995-02-18
Filing date: 1996-02-07
Publication date: 2004-07-15
Anticipated expiration: 2016-02-08
Also published as: DE19604338A1

Abstract

Einrichtung zur Zählung und Klassifizierung von Kraftfahrzeugen, die elektrooptische Reflexionslichtschranken, jeweils bestehend aus Lichtquelle und Empfänger, in einem Gehäuse aufweist, wobei die Lichtquellen Erfassungszonen bestrahlen, für jeweils eine Erfassungszone ein jeweiliger Empfänger vorgesehen ist, dieser ein Signal erzeugt, sobald ein mit einer retroreflektierenden Schicht versehenes amtliches Kennzeichen und/oder Rückstrahler in den Erfassungsbereich gerät und das Licht, welches unter einem Einfallswinkel von <90° auftritt zum Empfänger reflektiert, wobei eine oder mehrere Erfassungszonen entgegen oder in Fahrtrichtung gerichtet sind und Geschwindigkeit und Fahrzeuglänge aus der Zeitdifferenz der Signale, welche durch Vorder- und Heckfront des Fahrzeuges erzeugt werden, ermittelt wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Zählung und Klassifizierung von Fahrzeugen im Straßenverkehr, insbesondere für Verkehrserhebungen.
Es ist eine Vielzahl von Meßanordnungen zur Zählung und Klassifizierung von Fahrzeugen bekannt. Dennoch werden Erhebungen zur Ermittlung von Verkehrsströmen für die Verkehrsplanung immer noch manuell durchgeführt. Eine Ursache dafür ist, daß herkömmliche Verfahren vorwiegend zum Einsatz in sogenannten Dauerzählstelhen gedacht sind. Zwar sind einige Anordnungen für Kurzzeitzählungen bekannt, jedoch in ihren Eigenschaften unbefriedigend.
Meßgeräte, die einen über die Fahrbahn gelegten Schlauch benutzen, werden auf den ersten Blick vom Betrachter als Verkehrszählgerät erkannt und oft demoliert bzw. gestohlen. Der Schlauch wird herausgezogen, durchgeschnitten oder einfach von der Fahrbahn entfernt.
Dasselbe Problem besteht bei Geräten, die mittels einer auf die Fahrbahn geklebten Induktionsschleife messen. Für einen Einsatz innerorts sind sie daher völlig ungeeignet. Auf stark befahrenen Außerortsstraßen ist wiederum die Lebensdauer des aufgeklebten Materials gering.

Es ist ein Verfahren zur Klassifizierung von Kraftfahrzeugen bekannt, welches die Silhouette der Fahrzeuge abtastet ( DE 40 41 149 C1 . Hier wird zwar berührungslos gemessen, jedoch muß das Gerät direkt über der Fahrbahn angebracht werden, was nicht immer möglich und meist aufwendig ist.

Die Möglichkeit, Straßenfahrzeuge mittels Laserentfernungsmeßgeräten zu zählen und zu erkennen ist ebenfalls bekannt ( DE 40 24 462 A1 . Ein derartiges Gerät zeichnet sich durch geringen Aufwand bei Anbringung und Justierung aus, die Technologie der Laserentfernungsmeßtechnik verursacht jedoch hohe Kosten. Der Energiebedarf einer solchen Einrichtung erfordert den Einsatz großer Batterien, was das Gerät nicht kompakt werden läßt.

Eine leicht zu justierende, sparsame und preiswerte Anordnung ist gegeben, wenn zur Erfassung der Fahrzeuge ein Wärmestrahlungssensor genutzt wird ( DE 31 42 978 A1 . Die Meßergebnisse sind in der Qualität jedoch stark von der Witterung abhängig. Starker Wind verwirbelt Luftschichten unterschiedlicher Temperatur und erzeugt beträchtliche Störsignale. Der Sensor ist darüber hinaus träge und mißt nur innerhalb eines bestimmten Geschwindigkeitsbereiches zuverlässig.

Zählung und Klassierung von Kraftfahrzeugen ist durch eine Analyse des vom Fahrzeug emittierten Schalls möglich ( DE 30 02 434 A1 . Starker Wind verursacht auch hier Störgeräusche, sodaß ein Einsatz bei jeder Witterung nicht möglich ist.

Fortgeschrittene Technologie und weiterentwickelte Auswerteverfahren ( DE 43 12 160 A1 erlauben den Bau einer Zähleinrichtung mittels CCD-Kamera. Im Dunkeln ist hier keine Klassifizierung mehr möglich.

Einfügung auf Seite 2, Abs. 5

Aus DE 15 24 628 A ist eine der Gattung gemäße Einrichtung zur Zählung von Fahrzeugen mit einer elektrooptischen Reflexionslichtschranke bekannt, die aus Lichtquelle und Empfänger in einem Gehäuse besteht. Bei der Einrichtung bilden die Fahrbahn, bzw. das zu erfassende Fahrzeug den Reflektor. Wegen der geringen Rückstrahlung von Fahrbahnoberfläche bzw. Oberfläche der Fahrzeugkarosserie ist ein besonders kleiner Einfallswinkel notwendig, was mit Restriktionen hinsichtlich des Anbringungsorts der Einrichtung verbunden ist, das Gerät muss direkt über der Fahrbahn angebracht werden. Fehlen solche Anbringungsmöglichkeiten, ist eine Verkehrserhebung nicht möglich. Darüberhinaus ist wegen der geringen Rückstrahlung der Oberflächen der Energiebedarf der Einrichtung hoch und ein batteriebetriebener Einsatz fraglich.

Eine weitere, auf optischen Sensoren beruhende, Einrichtung ist aus US 3532886 A bekannt, Dabei sind jeweils 2 optischen Empfänger vorgesehen, deren optische Achsen sich auf der Fahrbahnoberfläche überkreuzen, sodass zwischen den Empfängern eine Signaldifferenz messbar ist, wenn ein Körper in den Erfassungsbereich gerät, der eine gewisse Mindesthöhe über der Fahrbahn aufweist. Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht die künstliche Beleuchtung des Erfassungsbereiches vor, wenn das die Einsatzbedingungen erfordern. Die Einrichtung kann als stereoskopische Anordnung angesehen werden, wobei allgemein bekannt ist, dass dafür eine genügend breite Stereobasis erforderlich ist, was einer kompakten Bauweise entgegensteht. Ein anderer Nachteil der Anordnung ist die hohe Empfindlichkeit gegenüber von der Strasse aufgewirbeltem Schmutz bzw. Schneefall.

Ferner ist aus DE 25 57 535 A1 eine Erkennungsanordnung für Objekte bekannt, auf denen sich eigens dafür angebrachte Informationen in Form von abwechselnd reflektierenden und nicht reflektierenden Flächen befinden, wobei die Flächen senkrecht zu einer Reihe von optischen Empfängern liegen (Einfallswinkel von 0°). Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht die Erkennung von Fahrzeugen vor, wobei diese ebenfalls mit dem speziellen Reflektor versehen sein müssen. Diese Erfindung ist auf Einsatzfälle in der industriellen Automatisierung und Logistik anwendbar, gegenwärtig jedoch nicht für die Zählung und Klassifizierung im Strassenverkehr, da das die Anbringung von Barcodes an allen zu erfassenden Fahrzeugen erfordern würde.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Einrichtung zur Zählung und Klassifizierung von Kraftfahrzeugen für die besonderen Ansprüche einer Verkehrserhebung anzugeben.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe mit den im Anspruch 1 genannten Mitteln gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen werden in den Unteransprüche angegeben.

Während sämtliche bekannten Erfassungseinrichtungen physikalische Eigenschaften von Kraftfahrzeugen wie Wärmeabstrahlung, Schallemission, Farbe, Magnetismus und die Eigenschaft, Licht und Schall zu reflektieren, messen, somit weiterentwickelte Verfahren zur Zählung beliebiger Körper sind, macht sich die erfindungsgemäße Einrichtung zunutze, daß speziell Straßenfahrzeuge besonders gekennzeichnet sein müssen, Die Einrichtung besteht deshalb im wesentlichen aus einer Reflexionslichtschranke, deren Reflektor durch ein amtliches Kennzeichen und/oder durch den gesetzlich vorgeschriebenen Rückstrahler des Fahrzeuges gebildet wird.

Die genannten Reflektoren weisen eine Schicht auf, die das Licht in die selbe Richtung reflektiert, aus der es einfällt, solange der Einfallswinkel kleiner als 90° ist. Dieser Effekt wird als retroreflektierend bezeichnet. Retroreflektierende Reflektoren geben bei Bestrahlung mit Licht beliebiger Wellenlänge einen besonders guten Kontrast zur nicht reflektierenden Umgebung. Das ermöglicht es einerseits, eine große Reichweite bei geringer Strahlungsleistung zu erzielen und andererseits, zuverlässig Kraftfahrzeuge von anderen Objekten, wie z.B. Fußgängern, zu unterscheiden.

In den meisten Ländern sind die Fahrzeugkennzeichen mit einer retroreflektierenden Beschichtung vorgeschrieben. Einerseits aus Sicherheitsgründen, damit unbeleuchtete Fahrzeuge bei Dunkelheit besser gesehen werden, andererseits auch aus Überwachungsgründen beispielsweise bei Radarfallen.

Bei Betrachtung eines von einer Radarfalle aufgenommen Fotos, stellt man fest, daß die Konturen von Fahrer und Fahrzeug einem Schattenriß gleichen, jedoch das Nummernschild sehr hell und kontrastreich erscheint. Dies ist deshalb so, weil die Beschichtung des amtlichen Kennzeichens das Licht, daß in diesem Falle von einem infraroten Blitzlicht ausgesandt wird, in dieselbe Richtung zurückreflektiert, aus der es kommt – nämlich in das Objektiv der Kamera, die in unmittelbarer Nähe des Blitzlichtes angebracht ist.

Zwar sind noch nicht alle Länder mit derartigen Nummernschildern ausgestattet, jedoch entspricht das Kennzeichen nach EU-Norm den genannten Anforderungen.

Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung besteht darin, daß mit geringem technischen Aufwand eine umfangreiche Klassifizierung vorgenommen werden kann. Die Einrichtung läßt sich leicht am Straßenrand an Masten oder Bäumen anbringen. Um die Genauigkeit der Geschwindigkeitserfassung zu gewährleisten, wird das Gerät immer in einer bestimmten Höhe über der Fahrbahn angebracht. Mehr Justieraufwand ist nicht erforderlich.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen werden in den Unteransprüchen genannt und im Ausführungsbeispiel näher beschrieben. In den Zeichnungen zeigen
1 eine Anordnung der Einrichtung mit 1 Erfassungsbereich in 3 Ansichten
2 die erfindungsgemäße Einrichtung mit 3 dargestellten Erfassungszonen mit jeweils 4 Erfassungsbereichen
3 eine Anordnung der erfindungsgemäßen Einrichtung mit einer Verteilung von 6 Erfassungsbereichen über 2 Fahrspuren
4 eine Ansicht von der Anordnung eines zusätzlichen Sensors.
In 1 ist eine Ausführung der erfindungsgemäßen Anordnung mit 1 Erfassungsbereich LS dargestellt. Die Einrichtung 1 ist hier neben der Fahrbahn an einem Lichtmast o.ä. angebracht.
Ist kein Fahrzeug im Erfassungsbereich LS, wird kein Licht reflektiert. Der photoelektrische Empfänger ist im Grundzustand. Fährt ein Fahrzeug in den Erfassungsbereich LS ein, so gerät das amtliche Kennzeichen 2 in den Lichtkegel. Da das Kennzeichen 2 mit einer retroreflektierenden Schicht versehen ist, die das Licht in die Richtung reflektiert, aus der es kommt, trifft ein großer Teil des ausgesandten Lichtes auf den photoelektrischen Empfänger. Dieser erzeugt ein Signal, das von der Auswerteelektronik verarbeitet wird. Lichtquelle, Fahrzeugkennzeichen und Lichtempfänger bilden zu diesem Zeitpunkt eine Reflektionslichtschranke.
2 zeigt ein Beispiel für den Einsatz von Lichtquellen mit schmalem Lichtkegel. Dabei ist es notwendig, je Fahrspur mehrere Erfassungsbereiche LS21 bis LS34 in Fahrtrichtung nebeneinander anzuordnen. Es entstehen Erfassungszonen EB1, EB2 bzw. EB3. Um Geschwindigkeits- und Richtungsdaten der Fahrzeuge zu bestimmen, werden mindestens 2 derartige Erfassungszonen EB1, EB2 in Fahrtrichtung hintereinander angeordnet. Aus der Zeitdifferenz und der Reihenfolge der Aktivierung der Lichtschranken der jeweiligen Zonen und dem bekannten Abstand der Erfassungsbereiche ist die Geschwindigkeit zu berechnen. Da die Nummernschilder genormte Abmessungen haben, ist darüberhinaus eine Bestimmung der Geschwindigkeit aus der Aufenthaltszeit des Nummernschildes in einem sehr schmalen Erfassungsbereich (Laser) möglich. Bei Einsatz einer Lichtquelle, deren Lichtkegel klar definierte Grenzen hat, ist weiterhin die Berechnung der Geschwindigkeit aus der Aufenthaltszeit des Reflektors im Lichtkegel möglich.
Die Fahrzeuglänge ist beispielsweise durch den Einsatz von 3 Erfassungszonen zu ermitteln. EB1 und EB2 erfassen die Vorderfront des Fahrzeuges, EB3 registriert die Heckfront. Aus der Zeitdifferenz zwischen Vorder- und Heckfront und der Geschwindigkeit ist die Fahrzeuglänge und damit die Fahrzeugkategorie zu ermitteln. Die Erfassungsbereiche können abwechselnd oder gleichzeitig betrieben werden. Die sparsamste Variante besteht darin, EB1 als Trigger zu nutzen.
Eine Unterscheidung nach zweirädrigen (Motorrad) und breiteren Fahrzeugen (PKW) wird möglich, wenn die senkrecht zur Fahrtrichtung angeordneten und auf das Heck der Fahrzeuge ausgerichteten Erfassungsbereiche LS31 bis LS34 seperat ausgewertet werden. Ein Zweirad aktiviert nur eine Lichtschranke, ein breiteres Fahrzeug aktiviert mehrere Schranken gleichzeitig.
3 zeigt, wie mit einem Gerät mehrere Fahrspuren überwacht werden. Abschattungen beeinträchtigen die Qualität der Meßergebnisse wenig. Wenn ein Fahrzeug auf Spur 2 durch ein Fahrzeug der Spur 1 verdeckt wird, so daß es von EB11 bzw. EB12 nicht erfaßt werden kann, so fährt es schräg nach hinten versetzt zu diesem Fahrzeug. Dieser Versatz bewirkt, daß es dann umso besser von EB13 erfaßt wird.
In 4 wird die zusätzliche Anordnung von herkömmlichen Ultraschall-, Mikrowellen- und Infrarotabtastsensoren gezeigt. Damit kann eine weitergehende Klassifikation vorgenommen werden. Das Gerät tastet die Fahrzeuge in einer bestimmten Höhe seitlich ab, und berechnet wiederum mit Hilfe der Geschwindigkeit die Länge. Der Kopf eines Fahrrad- bzw. Motorradfahrers ist das kürzeste Objekt, das seitlich erfaßt wird. Es folgen LKW Pritsche, Sattelzugmaschine, LKW mit Anhänger usw. PKW werden wegen der geringen Höhe nur von der erfindungsgemäßen Einrichtung erfaßt. Der zusätzliche Sensor liefert weiterhin zuverlässig die Zeit, in der die Sicht auf entfernte Fahrspuren verdeckt war. Diese Zeit kann herangezogen werden, um die Meßergebnisse bei der Überwachung zweier Fahrspuren mit einem Gerät statistisch zu korrigieren. Es versteht sich, daß die Auswertung der Signale, Bestimmung der Kategorie, das Abspeichern der Ergebnisse und das Auslesen der Ergebnisse nach dem Ende des Meßeinsatzes von einem hier nicht dargestellten Mikrocomputer vorgenommen werden kann.

Claims

Einrichtung zur Zählung und Klassifizierung von Kraftfahrzeugen, die elektrooptische Reflexionslichtschranken, jeweils bestehend aus Lichtquelle und Empfänger, in einem Gehäuse aufweist, wobei die Lichtquellen Erfassungszonen bestrahlen, für jeweils eine Erfassungszone ein jeweiliger Empfänger vorgesehen ist, dieser ein Signal erzeugt, sobald ein mit einer retroreflektierenden Schicht versehenes amtliches Kennzeichen und/oder Rückstrahler in den Erfassungsbereich gerät und das Licht, welches unter einem Einfallswinkel von <90° auftritt zum Empfänger reflektiert, wobei eine oder mehrere Erfassungszonen entgegen oder in Fahrtrichtung gerichtet sind und Geschwindigkeit und Fahrzeuglänge aus der Zeitdifferenz der Signale, welche durch Vorder- und Heckfront des Fahrzeuges erzeugt werden, ermittelt wird.
Einrichtung nach Anspruch 1, bei der mehrere Erfassungsbereiche (LS 11, LS 12,..., LS34) zu Erfassungszonen (EB1, EB2, EB3) zusammengefaßt sind.
Einrichtung nach Anspruch 2, bei der mehrere Erfassungszonen (EB1, EB2, EB3) in Fahrtrichtung hintereinander angeordnet sind.
Einrichtung nach Anspruch 3, bei der drei Erfassungszonen (EB1, EB2, EB3) hintereinander angeordnet sind, wobei zwei Erfassungszonen (EB1, EB2) entgegen und eine Erfassungszone (EB3) in Fahrtrichtung oder eine Erfassungszone (EB1) entgegen und zwei Erfassungszonen (EB2, EB3) in Fahrtrichtung gerichtet sind.
Einrichtung nach Anspruch 2, bei der mehrere Erfassungsbereiche auf einer senkrecht zur Fahrtrichtung verlaufenden Linie angeordnet sind.
Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der zusätzlich ein herkömmlicher seitlich abtastender Sensor, wie ein Ultraschall-, oder Mikrowellensensor, vorgesehen ist.