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Die
vorliegende Erfindung betrifft allgemein die Beurteilung der Genauigkeit
von straßenseitigen
Systemen und insbesondere, aber nicht ausschließlich, die Beurteilung von
straßenseitigen
Verkehrsüberwachungsstationen
(TMS).
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Der
Betreiber einer Straße
möchte
häufig
Informationen über
Fahrzeuge sammeln, die die Straße
benutzen. Geschwindigkeiten und Reisezeiten von Fahrzeugen sind
von besonderem Interesse. So möchte
z.B. der Betreiber einer Autobahn von London nach Bristol möglicherweise
die Geschwindigkeit einzelner Fahrzeuge an einer oder an einer Reihe
von Positionen wissen. Die momentane Geschwindigkeit von Fahrzeugen
an vordefinierten Positionen wird häufig als „Punktgeschwindigkeit" bezeichnet. Der
Betreiber möchte
möglicherweise
auch die durchschnittliche Reisezeit z.B. zwischen London und Bristol
oder für
Abschnitte der Route wissen. Diese Reisezeit kann anhand der an
den Messpunkten gemessenen Punktgeschwindigkeiten geschätzt werden.
Die Methoden zum Integrieren der Reisezeit von den Punktgeschwindigkeiten
sind hinlänglich
bekannt und werden hier nicht beschrieben.
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Es
gibt zwei straßenseitige
Systeme, die zum Messen der Geschwindigkeit von Fahrzeugen an einer bestimmten
Position allgemein eingesetzt werden. Eines davon arbeitet mit zwei
Sensoren, die einen festen Abstand voneinander haben. Sensoren können beispielsweise
die Form von Lichtstrahlen haben, die so angeordnet werden, dass
sie von vorbeifahrenden Fahrzeugen unterbrochen werden, oder von
in die Straße
eingegrabenen elektromagnetischen Spulen oder Drucksensoren. Es
wird die Zeit gemessen, die ein Fahrzeug für die Fahrt von einem Sensor
zum anderen benötigt,
und anhand dieser „Flugzeit" kann die Geschwindigkeit des
Fahrzeugs berechnet werden. Straßenseitige Systeme, die mit
einem solchen System arbeiten, haben das Problem, dass sie im Laufe
der Zeit neu geeicht werden müssen.
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Ein
weiteres straßenseitiges
System, das im allgemeinen Einsatz ist, nutzt den Doppler-Effekt.
Eine Radarquelle wird auf den Gegenverkehr ausgerichtet und vom
laufenden Verkehr in Richtung auf die Quelle zurück reflektierte Funkwellen
werden erfasst. Die Geschwindigkeit eines auf eine solche Radarquelle
fahrenden Fahrzeugs kann anhand der Frequenzänderung der von diesem Fahrzeug
reflektierten Funkwellen berechnet werden. Es ist unwahrscheinlich,
dass solche Fahrzeuge im Laufe der Zeit nachgeeicht werden müssen. Solche
Systeme mit Doppler-Radar unterliegen jedoch Installations- und
Ausrichtungsfehlern, die den „Kosinus-Effekt" einführen, bei
dem alle Geschwindigkeiten von Fahrzeugen um einen bestimmten Anteil
zu gering gelesen werden, der durch den Winkel des Radarstrahls
relativ zur Fahrzeugrichtung bestimmt wird.
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Bevor
die Ergebnisse einer Punktgeschwindigkeitsmessung zum Analysieren
des Verkehrsstroms verwendet werden können, muss die Genauigkeit
jeder Messstation beurteilt werden. Endergebnisse sind nur dann
nützlich,
wenn eine Vertrauensgrenze für
die Punktgeschwindigkeit aller Fahrzeuge an jedem Ort und die Durchschnittsgeschwindigkeiten
für alle
Fahrzeuge an einer Auswahl von Orten, die eine Reisefahrt ausmachen,
ermittelt werden können.
Ferner muss die Genauigkeit der Messstationen in regelmäßigen Zeitintervallen
nach ihrer anfänglichen
Installation beurteilt werden, um zu prüfen, ob sie noch der Eichung
entsprechen. Messstationen müssen
gewöhnlich
etwa alle drei Monate beurteilt werden.
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Ausrüstung und
Verfahren zum Beurteilen von Messstationen müssen für eine schnelle und effiziente Verifizierung
von Geschwindigkeitsüberwachungsgeräten geeignet
sein. Dies bedeutet, dass das System tragbar und für eine schnelle
Aufstellung oder Beurteilung geeignet sein muss.
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Derzeit
gehören
zu den Systemen zur Geschwindigkeitsmessbeurteilung die folgenden
Methoden:
- • Radar
(Doppler) oder LIDAR (Laser Diode Ranging)
- • Zwei
Lichtstrahlen horizontal oder vertikal über die Fahrbahn
- • Zwei
Drucksensoren auf der Straßenoberfläche
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Radargeräte nutzen
den oben beschriebenen Doppler-Effekt. Wenn tragbare Geräte verwendet
werden, dann befinden sich Funkquelle und -empfänger in einem Handgerät (einer „Radarpistole"). Solche Geräte sind
sehr genau, wenn sie unter geeigneten Bedingungen verwendet werden,
können
aber trotzdem mit einer Reihe von Nachteilen behaftet sein. Erstens,
wenn ein Straßenverkehrsbenutzer
eine Radarpistole in Gebrauch sieht, dann wird er häufig bremsen
oder wenigstens den Fuß vom
Gaspedal nehmen. Dies bedeutet, dass sich das Fahrzeug verlangsamt,
während
es den Sensor passiert, und dies verursacht einen Messfehler. Ferner
ist das Verfahren sehr arbeitsaufwändig und lässt sich bei schwerem Verkehr
nur schwer anwenden. Es werden Fehler durch den „Kosinus"-Effekt eingeführt, den Effekt des Winkels
zwischen dem Pistolenstrahl und der Fahrzeugrichtung.
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Es
können
bei kleinvolumigen einspurigen Fahrbahnen zwei horizontale Lichtstrahlen
oder Drucksensoren erfolgreich auf der Straßenoberfläche benutzt werden. Viele moderne
Straßen
sind jedoch dichte zweispurige Fahrbahnen, und diese Methoden sind
in der Praxis unpraktisch. Die Installation von Sensoren auf der Straße ist gefährlich und
kann leicht einen Unfall zur Folge haben.
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Somit
sind die derzeitigen Verfahren zum Beurteilen der Genauigkeit von
straßenseitigen
Messungen relativ ineffizient, ungenau und unsicher im Gebrauch.
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Die
US 5 815 092 beschreibt
eine Vorrichtung zum Installieren in einem Privatfahrzeug, die Radarfallen
der Polizei erfasst und eine unabhängige Messung der Geschwindigkeit
des Fahrzeugs aufzeichnet, wenn es erkennt, dass eine Radarfalle
in Betrieb ist.
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Die
Erfindung ist in den beiliegenden Ansprüchen 1, 13 und 20 definiert.
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Gemäß einem
ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung zum
Beurteilen der Genauigkeit einer straßenseitigen Verkehrsüberwachungsstation
(TMS) mit Datenmessmitteln zum Messen eines Parameters von Fahrzeugen,
die einen vorbestimmten Messpunkt passieren, sowie des Zeitpunkts,
an dem jedes Fahrzeug den Messpunkt passiert, bereitgestellt, wobei
die Vorrichtung Folgendes umfasst:
Datenaufzeichnungsmittel
zum Aufzeichnen des Parameters jedes Fahrzeugs und des Zeitpunkts,
an dem das Fahrzeug den Messpunkt passiert, wie mit den Datenmessmitteln
gemessen;
ein instrumentiertes Sondenfahrzeug (IPV) mit einem
Bordmesssystem zum Messen des Parameters des IPV;
Ortungsmittel
in Verbindung mit dem IPV zum Ermitteln der Position des IPV unabhängig von
der TMS;
Zeitmessmittel zum Ermitteln des Zeitpunkts, an dem
die von dem Ortungsmittel gemessene Position des IPV der Position
des Messpunkts entspricht;
Datenverarbeitungsmittel zum Identifizieren
des von dem Parametermessmittel gemessenen Parameters des IPV ab
dem Zeitpunkt, an dem das IPV den Messpunkt passiert; und
ein
Kommunikationssystem zum Übertragen
von Daten vom IPV zum Datenverarbeitungsmittel.
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Dies
bedeutet, dass die TMS durch Vergleichen des durch die TMS gemessenen
Parameters des IPV mit dem Parameter des IPV wie zuvor bekannt oder
mit dem IPV-Bordmessgerät
ermittelt beurteilt werden kann. Der gemessene Parameter kann Geschwindigkeit,
Länge,
Breite, Höhe,
Gesamtgewicht, Achslast und/oder Räderkonfiguration des Fahrzeugs
sein. Dadurch kann die Genauigkeit der TMS leicht durch Vorbeifahren
eines mit einem geeigneten Ortungsmittel angeschlossenen IPV an
der TMS beurteilt werden, was nur sehr wenig Bedienerkompetenz erfordert.
Da keine straßenseitigen
Vorgänge
erforderlich sind, wird die Sicherheit des die Beurteilung durchführenden
Personals erhöht.
Der Fahrzeugstrom wird nur wenig oder gar nicht gestört oder
unterbrochen.
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Das
Ortungs- und/oder Zeitmessmittel kann praktischerweise ein globales
Positionierungssystem (GPS) beinhalten.
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Die
Vorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung umfasst ein Kommunikationssystem, so dass Daten von dem
IPV zum Datenverarbeitungsmittel geleitet werden können, wobei
das Datenverarbeitungsmittel die Aufgabe hat, Daten von dem IPV
in Bezug auf den Zeitpunkt zu empfangen, zu dem die Position des
IPV der Position des Messpunkts entspricht, und ein Datenpaar in
dem Datenaufzeichnungsmittel zu identifizieren, das diesem Zeitpunkt
entspricht, wobei das Datenpaar den Parameter des IPV wie durch
die TMS gemessen beinhaltet. Das IPV kann Mittel zum Aufzeichnen
des Parameters zu dem Zeitpunkt beinhalten, an dem sich das IPV
an dem Messpunkt befindet, und diese Informationen zum Datenverarbeitungssystem übertragen.
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Das
Kommunikationsmittel beinhaltet vorzugsweise ein mobiles Telefonsystem,
mit dem das IPV Daten als SMS (Kurznachrichtendienstmeldung) zum
Datenverarbeitungsmittel senden kann.
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Der
Parameter kann Geschwindigkeit sein, und das IPV beinhaltet vorzugsweise
Bordgeschwindigkeitsmess- und -aufzeichnungsmittel zum Messen und
Aufzeichnen der Geschwindigkeit zu dem Zeitpunkt, an dem sich das
IPV am Messpunkt befindet.
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Ähnliche
Vorrichtungen können
zum Beurteilen der Genauigkeit einer TMS zum Messen des Gewichts von
vorbeifahrenden Fahrzeugen anstatt oder zusätzlich zu deren Geschwindigkeit
angewendet werden. Das IPV kann ein dynamisches Gewichtsermittlungsmittel
beinhalten, mit dem ein Eichgewicht ermittelt werden kann, wenn
sich das IPV am Messpunkt befindet.
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Gemäß einem
zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum
Beurteilen der Genauigkeit einer straßenseitigen Verkehrsüberwachungsstation
(TMS) mit der Aufgabe bereitgestellt, einen Parameter von Fahrzeugen
zu messen, die einen vorbestimmten Messpunkt passieren, wobei das
Verfahren die folgenden Schritte umfasst:
Messen des Parameters
jedes den Messpunkt passierenden Fahrzeugs mit der TMS;
Messen
des Zeitpunkts, an dem jedes Fahrzeug den Messpunkt passiert, mit
der TMS;
Aufzeichnen der gemessenen Parameter und Zeitpunkte
als Datenpaare;
Fahren eines instrumentierten Sondenfahrzeugs
(IPV) an dem Messpunkt vorbei, wobei das IPV so gestaltet ist, dass
sein Parameter bekannt oder mit einem Bordmesssystem messbar ist;
Ermitteln
der Position des IPV mit Ortungsmitteln;
Ermitteln des Zeitpunkts,
an dem die bestimmte Position des IPV der Position des Messpunkts
entspricht;
Senden des ermittelten Zeitpunkts und des Parameters
des IPV, wie bekannt oder mit dem Bordmesssystem gemessen, zur TMS;
Identifizieren
des aufgezeichneten Datenpaares, das dem bestimmten Zeitpunkt entspricht;
Identifizieren
des Parameters des IPV, der von der TMS gemessen wurde, anhand des
identifizierten Datenpaares; und
Vergleichen des Parameters
des IPV, der von der TMS gemessen wurde, mit dem Parameter des IPV
wie bekannt oder mit dem Bordmesssystem gemessen.
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Der
Parameter kann Fahrzeuggeschwindigkeit sein, und die Geschwindigkeit
des IPV wird vorzugsweise mit einem Bordsystem gemessen und in dem
Moment aufgezeichnet, in dem die von dem Ortungsmittel ermittelte
Position des IPV dem Messpunkt entspricht.
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Das
Verfahren umfasst vorzugsweise ferner das Fahren des IPV an einer
Mehrzahl von Messpunkten vorbei und das Vergleichen des Parameters
des IPV, wie bekannt oder von einem Bordmesssystem gemessen, mit
dem an jedem Messpunkt gemessenen Parameter des IPV.
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Ein ähnliches
Verfahren kann zum Beurteilen der Genauigkeit eines WIM-(„Weigh-in-Motion") Systems zur Anwendung
kommen, obwohl das IPV in einem solchen Fall kein Bordwiegemittel
benötigt.
Das Gewicht des IPV kann ermittelt werden, bevor es am Messpunkt
vorbeigefahren wird.
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Für eine genauere
Beurteilung kann das IPV jedoch mit einem dynamischen Bordwiegesystem
(wie im Stand der Technik bekannt) ausgestattet werden, das die
momentanen Radlasten kontinuierlich meldet. Wie bei der Geschwindigkeitsmessung
können
diese Radlasten im geeigneten Moment erfasst werden, wenn das IPV
den Messpunkt passiert, und können
mit dem Eichzeitpunkt, an dem das IPV den Messpunkt passiert, zur
TMS gesendet werden. Auf diese Weise kann der dynamische Effekt
von Unebenheiten in der Straßenoberfläche, die
zum Springen des Fahrzeugs führen,
und somit ein dynamisches Element in der Fahrzeuglast auf der Straße isoliert
werden.
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Das
IPV kann ein Wartungs- oder Operationsfahrzeug sein. Solche Fahrzeuge
können
auf dem Straßenabschnitt
verwendet werden, auf dem sich die Verkehrsüberwachungsstationen zum Überwachen
des Zustands der Straße
befinden. Dies hat den Vorteil, dass die Kosten gesenkt werden,
da straßenseitige
Systeme mit Fahrzeugen geeicht werden können, die die Stationen in
jedem Fall passieren würden.
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Gemäß einem
dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Computerspeichermedium
bereitgestellt, auf dem ein Programm gespeichert ist, das so gestaltet
ist, dass es, wenn es zum Aktivieren eines Prozessors abgearbeitet
wird, folgende Tätigkeiten
ausführt:
Empfangen
von Daten, die zusammenpassende Datensatzpaare enthalten, die einem
Parameter eines eine TMS passierenden Fahrzeugs zusammen mit dem
Zeitpunkt entsprechen, an dem das Fahrzeug die TMS passiert, jeweils
wie mit der TMS gemessen;
Empfangen von Daten von einem IPV,
die Informationen über
den Parameter des IPV zusammen mit dem Zeitpunkt enthalten, an dem
das IPV die TMS passiert, jeweils wie von einem Bordmesssystem des
IPV ermittelt;
Identifizieren, welches zusammenpassende Datensatzpaar
der Passage des IPV entspricht, indem der Zeitpunkt, an dem das
IPV die TMS passiert, wie von dem Bordmesssystem ermittelt, mit
dem Zeitpunkt verglichen wird, an dem Fahrzeuge die TMS passieren,
wie durch die TMS gemessen; und
Ermitteln des Parameters des
IPV, wie durch die TMS gemessen, anhand des identifizierten zusammenpassenden
Datensatzpaares.
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Das
Programm ist ferner vorzugsweise so ausgelegt, dass der Prozessor
den durch die TMS gemessenen Parameter des IPV mit dem Parameter
des IPV vergleichen kann, der vom Bordmesssystem gemessen wurde,
um die Messgenauigkeit der TMS festzustellen.
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Einige
bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung werden nun, jedoch nur
beispielhaft, mit Bezug auf die Begleitzeichnungen beschrieben.
Dabei zeigt:
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1 ein
schematisches Diagramm, das das allgemeine Layout eines Straßenabschnitts
zeigt;
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2 die
Komponenten einer Verkehrsüberwachungsstation
(TMS);
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3 eine
Perspektivansicht eines Teils einer TMS; und
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4 die
Komponenten, die zum Vergleichen von IPV-(instrumentiertes Sondenfahrzeug)-Messungen mit TMS-Messungen
verwendet werden.
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1 ist
ein schematisches Diagramm, das die allgemeine Anordnung eines Straßenabschnitts 100 mit
vier Verkehrsmessstationen 101, 102, 103 und 104 zeigt.
In diesem Beispiel sind die Stationen in Abständen von 500 Metern installiert.
Jede Messstation ist so angeordnet, dass sie die Geschwindigkeit
von die Messstation passierenden Fahrzeugen misst und diese Informationen
zu einer zentralen Stelle oder Anlage 111 meldet. Die Reisezeit
für über die
Straße
fahrende Fahrzeuge kann anhand der Geschwindigkeiten von die vier
Messstationen passierenden Fahrzeugen geschätzt werden.
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2 zeigt
die Komponenten einer individuellen Messstation 101, die
zum Messen der Geschwindigkeiten von Fahrzeugen in beiden Fahrbahnen
einer Autobahn 122 angeordnet ist, d.h. sechs Verkehrsspuren 123, 124, 125, 126, 127, 128.
Die Messstation umfasst Leitungsschleifen 129 unter der
Oberfläche
der Fahrbahn 122, wobei sich jeweils zwei Schleifen unter
jeder Verkehrsspur in einem festen Abstand D voneinander befinden.
Die nachfolgende Erörterung
betrachtet die beiden Schleifen 130, 131, die
sich in der ersten Verkehrsspur 123 befinden, wobei jedoch
zu verstehen ist, dass dieselben Überlegungen auch für alle anderen Spuren
gelten.
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Jede
Schleife 130, 131 ist etwa zwei Quadratmeter groß und besteht
aus 3 Drahtwindungen. Wenn ein Fahrzeug über die Schleife passiert,
dann verursacht es eine Änderung
der Induktanz der Schleife, und dies kann von mit der Schleife verbundenen „Schleifendetektoren" (nicht dargestellt)
erfasst werden. Die Schleifendetektoren sind mit einer Mess- und
Steuereinheit 121 verbunden, die Verarbeitungsmittel zum
Analysieren von Informationen beinhaltet, die von den Schleifendetektoren
zu der Mess- und Steuereinheit geleitet werden. Die Schleifendetektoren
können
so angeordnet werden, dass sie eine analoge Darstellung des Passierens
jedes Fahrzeugs erzeugen, oder können
alternativ so eingestellt werden, dass sie durch die Passage eines
Fahrzeugs „ein" oder „aus" geschaltet werden.
Jedes Mal, wenn ein Fahrzeug von einem Schleifendetektor erfasst
wird, dann wird diese Informationen zur Mess- und Steuereinheit 121 geleitet.
Die Geschwindigkeit eines die Schleifen 130, 131 passierenden
Fahrzeugs wird von der Mess- und Steuereinheit 121 anhand der
Zeit ermittelt, die es zwischen der Erfassung zwischen den beiden
Schleifen benötigt.
Dies ergibt die Zeit, die das Fahrzeug zum Fahren über die
feste Distanz D benötigt,
und somit seine Geschwindigkeit über
diese Distanz.
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Der
Punkt in der Spur in der Hälfte
zwischen den beiden Schleifen wird als die „Messposition" 132 für diese
Messstation bezeichnet. Jede Spur hat ihre eigene Messposition,
so dass mit der Messstation 101 sechs Messpositionen assoziiert
sind. 3 zeigt eine Perspektivansicht einer Fahrbahn
der Autobahn 122 an der Messstation 101 in dem
Moment, in dem ein Auto 133 den Messpunkt 132 für die erste
Spur 122 überquert. Die
Mess- und Steuereinheit 121 leitet Informationen über die
Geschwindigkeit jedes Fahrzeugs, das jeden Messpunkt passiert, und
den Zeitpunkt, wann dies stattfindet, zurück zur Zentralanlage 111 (siehe 1),
die die Aufgabe hat, Informationen von allen Messstationen zu korrelieren.
In der Praxis können
Schleifensensoren und andere Sensoren und/oder Detektoren eine Reihe
weiterer getrennter Erfassungspunkte haben, an denen ein vorbeifahrendes
Fahrzeug erfasst und seine Geschwindigkeit gemessen werden kann,
während sich
das Fahrzeug in einem Erfassungsbereich oder an einem Erfassungspunkt
befindet. Das gesamte System der an der straßenseitigen Verarbeitung beteiligten
Detektoren wird als Verkehrsüberwachungssystem
(TMS) bezeichnet.
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4 zeigt
eine allgemeine Übersicht über das
System, das zum Prüfen
der Genauigkeit des TMS verwendet wird. Ein instrumentiertes Sondenfahrzeug
(IPV) 141 ist mit einem kundenspezifischen Geschwindigkeitsüberwachungs-
und -steuersystem ausgestattet, mit dem dessen Geschwindigkeit auf ± 0,5 km/h
(0,3 mph) (mit 95% Vertrauensniveau) gemessen werden kann. Das IPV
ist auch mit einem Sender- und
Empfängergerät 145 ausgestattet,
so dass es mit einem genauen Ortungssystem wie dem globalen Positionierungssystem
(GPS) 146 verbunden werden kann. Das IPV 141 ist
auch mit einem Bordcomputer ausgestattet, in dem die genaue Position
des Messpunkts jeder Spur jedes TMS einprogrammiert ist.
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Das
IPV wird an jeder der Messstationen vorbeigefahren. Wenn das Fahrzeug
in Bewegung ist, berechnet es kontinuierlich die Position des nächsten TMS 101 und
der Spurorte. Wenn sich das IPV einem TMS-Ort 101 nähert, dann überwacht
es, sobald es innerhalb eines bestimmten Mindestabstands ist, seine
Position und berechnet an genau dem Punkt, an dem die Änderung
der Distanz zum nächsten
Messpunkt 132 null ist, seine eigene präzise Geschwindigkeit und Richtung.
Dieser Wert wird zusammen mit dem genauen Zeitpunkt (HH:MM:SS.TTTT),
ebenfalls vom GPS-Signal abgeleitet, zusammen mit einer Anzeige
des passierten Messpunkts 132 und so wohl als der Position
des TMS 101 zu einer temporären Speicherposition übertragen.
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Diese
Daten werden zu einer SMS-(Kurznachrichtendienstmeldung)-Datenmeldung
zusammengesetzt und über
einen Sender 144 zur Adresse der Zentralanlage 111 übermittelt.
Die Anlage 111 fragt die Steuer- und Messeinheit 121 des
vorgegebenen TMS 101 ab und wird anhand der Zeit- und Positionsinformationen des
IPV vom Datensatz der Passage einzelner Fahrzeuge am TMS 101 identifiziert.
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Mit
anderen Worten, während
das IPV 141 an der Messstation 101 vorbeigefahren
wird, wird seine Geschwindigkeit sowohl vom Bordsystem des IPV selbst
als auch von der Messstation 101 gemessen. Unter Verwendung
von GPS zum Ermitteln des exakten Zeitpunkts, an dem das IPV die
Station passiert, können
die beiden Datensätze
abgestimmt werden. In der Praxis sammelt der Prozess abgestimmte
Datensätze über einen
oder mehrere Betriebstage, und es wird ein Durchschnittsergebnis
erhalten.
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Typischerweise
werden, für
eine statistische Signifikanz, wenn eine normale Verteilung bekannt
ist, etwa mindestens 6 Abtastprobenwerte benötigt.
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Diese
Genauigkeitsbeurteilung erfolgt in periodischen Intervallen, typischerweise
alle drei Monate (d.h. vier Mal im Jahr) für alle vom Betreiber einer
Straße
unterhaltenen TMS-Messpunkte. Beginnend mit der ersten Messstation,
passiert ein IPV alle TMS-Orte auf einer Messstrecke. Der Fahrer
fährt im
Verkehrsstrom mit, aber nicht über
dem Tempolimit. Für
jeden Ort wird die vom IPV gemessene Geschwindigkeit zur Zentralanlage 111 gesendet
und mit einem entsprechenden Datensatz vom TMS wie oben beschrieben
verglichen. Die ganze Fahrt kann 20 Minuten bis ein paar Stunden
dauern, einschließlich
Ruhepausen. In der Überwachungsperiode
sollte das Fahrzeug mindestens sechsmal jeden Spurmesspunkt durchfahren.
Das IPV erhält somit
mindestens 6 Abtastprobenwerte für
jede Spur an jedem Ort. Die IPV- und
TMS-Datensätze
werden dann an der Anlage 111 im Hinblick auf mittlere
Fehler- und Standardabweichung analysiert.
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Das
folgende Beispiel illustriert eine Analyse, die auf Daten angewendet
wird, die von sechs Fahrzeugen abgeleitet werden, die an einem einzelnen
Messpunkt auf einer Testspur passieren.
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Der
TMS-Ausgang wird in diesem Fall bei der Verifikation mit 0,1 km/h
angegeben. Dies ermöglicht einen
Mindestfehler durch Runden beim Durchführen der Fehleruntersuchung.
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Die
Statistik für
die prozentuale Fehlerspalte wird wie folgt berechnet: der mittlere
Geschwindigkeitsfehler für
die Untersuchung betrug 0,20%, die Standardabweichung (SD) 0,60%.
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Anhand
dieses Durchschnittsfehlers für
alle Fahrzeuge kann mit t gemäß Student
anhand der standardmäßigen statistischen
Tabellen für
sechs Abtastprobenwerte wie folgt gerechnet werden:
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Somit
liegt die echte mittlere Geschwindigkeit für alle Fahrzeuge zwischen +0,20%-0,63%
und +0,20%+0,63%, d.h. zwischen –0,43% und +0,83% der mittleren
Geschwindigkeit, errechnet anhand der Gerätereports mit einem Vertrauensniveau
von 95%. Da diese Werte innerhalb von ±1% liegen, ist die Station
als die Leistungsanforderungen erfüllend verifiziert.
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Berechnen
der Variation der individuellen Fahrzeuggeschwindigkeit: CI(Individual)95% = ±t95,n × SD
= 2,57 × 0,602%
= ±1,57%
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Dies
bedeutet, dass individuelle Temporeports zwischen +0,20%-1,57% und
+0,20%+1,57%, d.h. -1,37% und +1,77% bei einem Vertrauensniveau
von 95% liegen. Da diese Werte innerhalb von ±2% liegen, ist die Station
als die Leistungsanforderungen erfüllend verifiziert.
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So
wurde eine zuverlässige
Schätzung
der Leistung des TMS erhalten, mit Daten über die Messung einzelner Fahrzeuge,
darüber,
wie dies auf die mittlere Geschwindigkeit aller Fahrzeuge extrapoliert
wird, sowie über
einen systematischen Bias. Diese Informationen wurden mit einem
sichereren und genaueren Verfahren und zu geringeren Kosten gesammelt
als bei den existierenden Methoden.
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Die
obige Beschreibung betrifft die Eichung von Geschwindigkeitsmesssystemen,
die in Verkehrsspuren verwendet werden sollen. Zuweilen haben solche
Geschwindigkeitsmesssysteme auch Messpunkte auf der „Standspur" einer Autobahn.
Aus Sicherheitsgründen
wird eine Standspurverifizierung normalerweise nicht durchgeführt. Wenn
eine Standspurverifizierung erforderlich ist, dann sollten die Standspurfahrten
mit „Standspurgeschwindigkeit" erfolgen, d.h. mit
etwa der Hälfte
der normalen Verkehrsflussgeschwindigkeit. Der Test würde abgebrochen,
wenn eine Abnormalität
des Verkehrsflusses beobachtet wird oder wenn die Standspur innerhalb
von einem Kilometer vom TMS belegt ist. Wenn die Standspur bei der
Verifizierung als Fahrspur verwendet würde, dann würde sie jetzt verifiziert,
aber die geschlossene Spur würde
bei dieser Gelegenheit nicht überprüft.
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Die
oben beschriebenen Eichsysteme und -verfahren ergeben höhere Genauigkeitsniveaus,
als dies mit früheren
Vorrichtungen und Verfahren möglich
war. Da keine straßenseitigen
Operationen erforderlich sind, wird die Sicherheit des die Beurteilung
durchführenden
Personals erhöht.
Der Verkehrsstrom wird nicht oder nur wenig gestört oder unterbrochen, und die
Leistung der TMSs kann jederzeit überprüft werden. Wenn die beteiligten
Stationen dicht aufeinander folgen, dann kann die Zeit pro Test
möglicherweise
nur 10-30 Sekunden mit wenig oder ohne Operatorerfahrung betragen.
Die erzeugten Prüfdatensätze können vom
Testoperator auf keinerlei Weise beeinflusst oder verfälscht werden.
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Kosten
können
selbst dann reduziert werden, wenn das IPV ein Dualweckfahrzeug
ist, das normalerweise für
die Wartung auf dem Straßenabschnitt
eingesetzt wird, auf dem sich die TMS-Geräte befinden. Es ist üblich, dass
Wartungsfahrzeuge täglich
drei oder vier Fahrten über
die Straßen
machen, um diese auf Schmutz oder liegen gebliebene Fahrzeuge zu überprüfen, den
Zustand von Verkehrsschildern und der Straßenoberfläche zu prüfen usw. In einem solchen Fall
können
die notwendigen Komponenten zum Aufzeichnen und Weiterleiten von
Zeiten und Geschwindigkeiten im Wartungsfahrzeug installiert und
permanent laufen gelassen werden, so dass eine praktisch kontinuierliche
Beurteilung der Leistung der TMS-Geräte ermöglicht wird.
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Man
wird verstehen, dass die Erfindung nicht auf die oben beschriebene
Ausgestaltung begrenzt ist und dass sie auch zum Eichen von anderen
Geräten
benutzt werden kann. So könnte
beispielsweise ein IPV mit einem bekannten Gewicht zum Beurteilen
der Genauigkeit von WIM-(„Weigh-in-Motion") Systemen verwendet
werden, die die Höhe
von sie überfahrenden
Fahrzeugen ermitteln. Solche Systeme erfordern eine häufige Nacheichung,
damit sie innerhalb der vorgegebenen Grenzen bleiben. Gewichtssensoren
für solche Systeme
sind ebenfalls zuweilen an TMS-Geräten angeschlossen. Durch Ermitteln
der genauen Position des IPV zu jeder Zeit mit GPS oder einem ähnlichen
System, und bei Kenntnis der genauen Position des Gewichtssensors,
kann der genaue Zeitpunkt ermittelt werden, zu dem es einen WIM- Sensorpunkt überquert
(und dort gewogen wird). Diese Informationen können zusammen mit dem bekannten
Gewicht des IPV zum WIM-System gesendet werden, so dass der dem
IPV entsprechende Datensatz von den WIM-Systemdatensätzen extrahiert
und mit diesem bekannten Gewicht verglichen werden kann. Ein ähnliches
System kann zum Eichen von Messsystemen z.B. im Hinblick auf Länge, Breite,
Höhe, Gesamtgewicht,
Achslast oder Räderkonfiguration
des Fahrzeugs verwendet werden.
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Es
ist klar, dass auch andere Abweichungen von den oben beschriebenen
Ausgestaltungen immer noch in den Rahmen der Erfindung gemäß der Definition
in den beiliegenden Ansprüchen
fallen.
