DE19654659A1 - Straßenschildsystem mit Funksender zur aktiven Regelung der Geschwindigkeit von Kraftfahrzeugen, inklusive eines Funkempfängers und einer Elektronik zur Regelung der Geschwindigkeit in einem Kraftfahrzeug - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Es ist bekannt, daß auf Deutschlands Straßen sehr viele Verkehrsunfälle durch überhöhte Geschwindigkeit verursacht wurden. Laut dem Statistischen Bundesamt Wiesbaden gab es im Jahr 1995 101 106 Unfälle mit Personenschäden, die durch nicht angepaßte Geschwindigkeit verursacht wurden. Zur Zeit ist es nur möglich, konventionelle Straßenschilder aufzustellen und an die Autofahrer zu appellieren, die Geschwindigkeitsbeschränkung einzuhalten. Ferner werden immer öfter Verkehrskontrollen mit Geschwindigkeitsmessung durchgeführt, die Verstöße (überhöhte Geschwindigkeit) größtenteils finanziell maßregeln. Üblich sind auch feste Vorrichtungen, welche die Geschwindigkeit vorbeifahrender Fahrzeuge ständig messen und bei einer Überschreitung das Fahrzeug fotografieren. Anschließend wird anhand des Kennzeichens der Fahrzeughalter ermittelt und meistens durch eine Geldbuße bestraft. Das Aufstellen von konventionellen Straßenschildern zur Geschwindigkeitsbegrenzung zwingt die Autofahrer nicht zur Einhaltung des vorgeschriebenen Tempos. Die Geschwindigkeit darf zwar nicht, kann jedoch frei gewählt werden. Auch Einschüchterungsversuche durch vermehrte Geschwindigkeitskontrollen und hohe Geldstrafen lassen viele Autofahrer unberührt. Viele Autofahrer passen ihre Geschwindigkeit auch nicht den Sichtverhältnissen an. Bei dichtem Nebel ist z. B. eine geringe Geschwindigkeit vorgeschrieben. Diese wird jedoch von vielen ignoriert, was eine erhebliche Gefährdung der Verkehrsteilnehmer zur Folge hat.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein neues Straßenschild zu schaffen, welches nicht nur symbolisch an den Autofahrer appelliert, sondern ihn "zwingt", ein bestimmtes Tempolimit einzuhalten. Das Schild soll einen Funksender beinhalten, welcher eine Elektronik im Auto aktiviert, die es dem Autofahrer unmöglich macht, die Geschwindigkeitsbegrenzung zu überschreiten. Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Der Vorteil der Erfindung liegt darin, daß eine Überschreitung der vorgeschriebenen Geschwindigkeit nicht ermöglicht wird. Durch Aufstellung solcher Schilder an besonders gefährlichen Stellen kann dem Leichtsinn bzw. der Überschätzung vieler Autofahrer zuvorgekommen werden. Es wird ihnen unmöglich gemacht, schneller zu fahren, als es an dieser Stelle angemessen ist. Die Gefährdung der Verkehrsteilnehmer wäre somit viel geringer.

Es ist weiterhin von Vorteil, Schilder aufzustellen, die von einer Zentrale aktiviert werden können, wenn es erforderlich ist. Bei dichtem Nebel könnte z. B. von einer Zentralstelle das Schild aktiviert werden und so die Verkehrsgefährdung minimieren.

Das Straßenschildsystem besteht grundsätzlich aus 5 Modulen, welche zusammengeschaltet das Sicherheitssystem ergeben.

Abb. 1 zeigt den Schaltplan des Befehl-Senders, Abb. 2 zeigt das Schema des Empfängers, auf der Abb. 3 ist die Schaltstufe zu sehen und auf Abb. 4 ist die Regelstufe dargestellt.

Mit dem UHF-Sender lassen sich drei verschiedene Funktionen fernsteuern. Eine davon wird zur Aktivierung bzw. Deaktivierung des Systems verwendet, zwei Kanäle stehen für weitere Befehle zur Verfügung. Der Sender wird von einer Solarzelle mit einer Spannung von 6 V versorgt, bei Nacht oder schwacher Sonneneinstrahlung liefert ein Akku, der zuvor von der Solarzelle mit versorgt wurde, den erforderlichen Strom. Die Zener-Diode (D1) sorgt dafür, daß die Ladespannung den Wert der Batteriespannung nicht unterschreitet. Gleichzeitig hat sie die Aufgabe, genau wie D2, einen möglichen Gegenstrom (Strom in andere Richtung) zu sperren. Falls der Einsatz einer Solarzelle nicht möglich ist, kann der Sender von einem größeren Akku versorgt werden. Je nach Bedarf der Sendeleistung steigt die Versorgungsspannung und mit ihr gleichzeitig die Stromaufnahme. So liegt die mittlere Stromaufnahme bei 12 V bei 15 mA, bei einer Spannung von 6 V sind es 2 mA. Bei entsprechender Dimensionierung kann bei der Verwendung von größeren Akkus eine lange Betriebszeit gewährleistet werden: z. B. ein 6V-Akku mit der Kapazität von 20 Ah kann dem Sender ein ganzes Jahr lang die erforderliche Spannung liefern. Durch die Schalter SW1, SW2 und SW3 werden die entsprechenden Befehle freigegeben, d. h. je nachdem welchen Schalter man betätigt, werden die entsprechenden Eingänge 3, 4 und 5 des Kodierers HT-600 auf High gesetzt.

Beim Sender A (Einschalten des Systems) ist SW1 überbrückt, die anderen Schalter werden nicht verwendet.

Da man bei einer solchen drahtlosen Fernsteuerung nicht nur vor versehentlichen Falschauslösungen sicher sein will, sondern auch vor möglichen Manipulationen, ist der Sender mit dem Kodierer HAT-600 und der Empfänger mit dem Dekodierer HAT-614 ausgestattet. Mit dem DIP-Schalter können 6561 verschiedene Kodierungsmöglichkeiten eingestellt werden. Auf der Empfängerseite werden die drei möglichen Schaltkanäle nur dann aktiviert, wenn dort der richtige Geheimkode ankommt. Zusammen mit dem verwendeten Übertragungsverfahren einer speziellen Pulsweitenmodulation dürfte dadurch möglicher Zufall oder Mißbrauch ausgeschlossen sein. Das Datensicherungsverfahren sieht folgendermaßen aus: Vom Sender werden drei Datenbits D1, D2 und D3, die die eigentliche Nutzinformation darstellen, übertragen. Für die Datenbits sind SW1, SW2 und SW3 vorgesehen. Außerdem sendet er ein 10stelliges Kodewort mit den Bits A0 . . . A9. Mit dem DIP-Schalter werden die Bits A0 . . . A7 eingestellt. Dadurch müssen beim Sender und Empfänger die Einstellung dieser acht Bits genau übereinstimmen, sonst ist eine Übertragung nicht möglich.

Das so modulierte Signal, bestehend aus den drei Datenbits und den 10 Kodierungsbits, wird durch einen OFW-Resnator, Oszillator mit 433,920 Mhz ± 150 kHz, eine Filterkopplung, selektive Treiberstufe und die Filteranpassung geschickt und als Datenpaket gesendet. Jedes Bit in diesem Datenpaket besteht aus 6 Taktperioden des Datentaktes, der seinerseits den 1/33 der Oszillatorfrequenz von 100 kHz hat. Bei 10 µs Grundtakt sowie 330 µs Datentakt benötigt jedes Bit ca. 2 ms, ein Datenpaket rund 30 ms. Somit werden die Daten in diesem Rhythmus gesendet.

Das Empfängermodul arbeitet im gleichen Frequenzband wie der Sender, d. h. sie sind aufeinander abgestimmt. Es hat die Aufgabe, die Signale aus dem 433Mhz-Band aufzufangen und die Frequenzmodulation zu demodulieren. Entweder wird der Empfänger direkt mit einer 173 mm langen Antenne versehen (Ant. 1), die so am Fahrzeug angebracht sein muß, daß sie nicht von stromleitenden Teilen verdeckt wird, oder man realisiert eine Verlängerung aus einem 50Ω- Koaxialkabel, das z. B. mit der Radioantenne verbunden werden kann. Das Empfangssignal wird in folgenden Elementen demoduliert: Bandpass (< 7 Mhz für 1 dB), selektive Vorstufe, erneuter Bandpass, Mischer, der mit einem Lokaloszillator (Quarz 42,32 MHz) verbunden ist, ZF-Bandpass mit 10,7 MHz, log. AM-Demodulator, NF-Filter und einem Clamping-Comparator. Am Ausgang stehen die Daten in digitaler Form im 5V-Pegel (TTL-Pegel) zur Verfügung. Dieses Signal wird durch T1 zum Anschluß 7 des Dekodierers HAT-614 geleitet. Der Dekodierer stellt fest, ob das im Datenpaket enthaltene Kodewort mit dem an seinen Eingängen A0 . . . A7 eingestelltem (eingestellt durch den DIP-Schalter) übereinstimmt. Ist dies der Fall, so werden die entsprechenden Datenbits zu T2, T3 und T4 durchgeschaltet, d. h. an den entsprechenden Transistoren wird zwischen Basis und Emitter eine Spannung von ungefähr 0,6 V angelegt, so daß diese zwischen Collektor und Emitter Strom leiten. Der kurze Impuls wird zu einer beliebigen Monoflop-Schaltung geleitet. Dieser schaltet, bis er den nächsten Impuls empfängt, die Steuerelektronik des Motors.

Die Steuerelektronik (Regelstufe), ist vorerst für einen Elektromotor vorgesehen. Die Spannung, die am Motor anliegt, wird durch T1 gesteuert. Im Normalbetrieb entspricht Um Uv. Das Sicherheitssystem schaltet durch den Flop-Schalter P1 in Reihe mit R2. Somit verkleinert sich der Widerstand und die Spannung, die daran abfällt. Dadurch schaltet T1 geringer, wodurch Um sinkt. Am P1 kann Um nach Einschalten des Systems eingestellt werden. Solange der Flop-Schalter keinen weiteren Impuls erhält, bleibt er geschlossen. Bei erneutem Impuls öffnet er sich und der Normalbetrieb tritt ein.

Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, das System bei Benzinmotoren einzusetzen. So könnte z. B. ein Schrittmotor die Benzinzufuhr regeln oder eine ensprechende Elektronik auf das ABS-System des Fahrzeugs einwirken, wodurch es langsamer fahren würde.

Außerdem stehen noch zwei weitere Kanäle zur Verfügung, über die man andere Module steuern kann, z. B. akustische Signale usw.

Ein Beispiel der Funktionsweise

Ein Fahrzeug nähert sich einer Verkehrsberuhigten-Zone. Bei der Einfahrt sendet das System, das an einem Schild angebracht ist, das Signal. Die im Fahrzeug angebrachte Elektronik empfängt es und wertet es aus. Durch die Steuerelektronik wird das Fahrzeug auf die entsprechende Geschwindigkeit gebracht, d. h. der Fahrer ist nicht in der Lage, das Fahrzeug auf eine höhere Geschwindigkeit als die vorgegebene zu beschleunigen, ein weiteres Herabsetzen der Geschwindigkeit oder Anhalten sind möglich. Solange sich das Fahrzeug in der Zone befindet, bleibt die Steuerelektronik aktiviert. Beim erneuten Durchqueren der "Senderschranke" empfängt der Flop-Schalter einen erneuten Impuls, so daß die Steuerelektronik ausgeschaltet wird.

Claims (5)

1. Straßenschildsystem zur Regelung der Geschwindigkeit von Kraftfahrzeugen, gekennzeichnet dadurch, daß es einen Sender beinhaltet, der ein Funksignal sendet und einen im Fahrzeug angebrachten Empfänger anspricht, der wiederum eine Elektronik aktiviert, welche die Herabsetzung bzw. Limitierung der Fahrgeschwindigkeit bewirkt.

2. Straßenschildsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es aus einem Zylinder, in dem der Funksender und eine Stromquelle angebracht sind, und einer Haltevorrichtung, welche im Boden verankert ist, besteht (Schema siehe Abb. 5).

3. Straßenschildsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erforderliche Stromquelle durch ein Solarmodul aufgeladen wird.

4. Straßenschildsystem nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorrichtung vorgesehen ist, welche die Aktivierung bzw. Deaktivierung des Funksenders von außerhalb ermöglicht.

5. Straßenschildsystem nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die vom Sender aktivierte Schaltstufe ebenfalls das Halten eines Kraftfahrzeuges bewirken kann.