ES2198296T3 - Aparato de control de trafico y procedimiento que emplea un sensor de lazo de induccion. - Google Patents
Aparato de control de trafico y procedimiento que emplea un sensor de lazo de induccion.Info
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Abstract
Un aparato para el seguimiento o control del tráfico, destinado a detectar los vehículos que se desplazan a lo largo de un carril (12) de una carretera, comprendiendo el aparato al menos un primer sensor de bucle de inducción (10), un generador (30), destinado a excitar dicho primer sensor de bucle (10) con una señal de detección, y un detector (30), sensible a los cambios en las señales de detección del sensor de bucle (10), al objeto de proporcionar una indicación de un vehículo que pasa a través del sensor de bucle (10), en el cual el sensor de bucle (10) comprende un lazo o bucle de conductor continuo (10) que tiene un segmento conductor central (20) y segmentos conductores exteriores (21, 22), situados separados entre sí y en lados opuestos de dicho segmento central (20), por lo que una corriente eléctrica que circula por el bucle (10) fluye en un primer sentido transversal a lo largo de dicho segmento central (20), y en un segundo sentido transversal opuesto a dicho primer sentido transversal, a lo largo de cada uno de dichos segmentos exteriores (21, 22), en el cual dicho bucle (10) está alineado en dicho carril (12) de la carretera de tal forma que dichos segmentos central y exteriores (20, 21, 22) se extienden transversalmente a la dirección (13) de flujo del tráfico en dicho carril (12), no siendo la distancia entre los segmentos exteriores (21, 22) del bucle (10) mayor que aproximadamente 60 cm.
Description
Aparato de control de tráfico y procedimiento que
emplea un sensor de lazo de inducción.
La presente invención se refiere a lazos o bucles
de inducción para la detección del tráfico. La invención se refiere
también a un aparato de control o seguimiento del tráfico que
comprende al menos uno de dichos bucles de inducción para detectar
y clasificar potencialmente el tráfico que pasa por encima del
lazo.
Los lazos o bucles de inducción para la detección
del tráfico son bien conocidos y se utilizan habitualmente para el
control o seguimiento del flujo de tráfico a lo largo de los
carriles de las carreteras. Típicamente, un bucle puede comprender
un bucle de configuración rectangular de un conductor enterrado
justo por debajo de la superficie de la carretera y conectado a un
equipo de suministro de energía y de detección situado al lado de
la carretera. El bucle es alimentado con corriente alterna a una
frecuencia seleccionada, a fin de producir un campo magnético
correspondientemente alternativo en el espacio situado sobre el
bucle. Los vehículos que pasan sobre el bucle afectan a la
inductancia del bucle, lo que puede ser detectado por el equipo de
detección. Bucles típicos de la técnica anterior comprenden una
única espira rectangular que tiene una longitud, según la distancia
de desplazamiento de los vehículos a lo largo del carril de la vía,
que puede ser una porción substancial de la longitud de los
vehículos que se desplazan a lo largo de la carretera, por ejemplo,
1 metro o más, y una anchura, tomada transversalmente a la dirección
de desplazamiento, que es tan sólo ligeramente menor que la anchura
del carril de la carretera. La señal de detección producida por
dichos bucles de inducción responde a la masa metálica de un
vehículo que pasa por encima del bucle, particularmente del motor y
del tren de transmisión, y también de los componentes del chasis en
los vehículos más largos. Para la detección de los vehículos como
un conjunto, los bucles se diseñan de tal manera que garanticen que
se logre una buena señal de detección conforme se produce el paso
del vehículo. El documento US 3983531 describe una instalación
típica de carretera de sensor de bucle de inducción de este
tipo.
Existe también el requisito de contar el número
de ejes de los vehículos que pasan a lo largo de una carretera, de
tal forma que los vehículos de múltiples ejes, por ejemplo, puedan
ser distinguidos de, por ejemplo, los automóviles utilitarios
ordinarios. Para ello, se han diseñado bucles que están destinados a
ser sensibles específicamente a los ejes, o, más particularmente, a
las ruedas, de los vehículos que pasan sobre el bucle. El documento
US 5614894 describe una amplia variedad de bucles de inducción que
se utilizan para la detección de las ruedas de los vehículos que
pasan por la carretera. Puede utilizarse un bucle independiente
para cada pisada de rodadura de rueda en cada carril de la
carretera, y la Patente especifica que la longitud total de los
bucles según la dirección del movimiento del tráfico debe ser
relativamente corta, comparable con la huella sobre la carretera de
las ruedas del vehículo que han de ser detectadas por los bucles.
La Patente sugiere una longitud según la dirección del tráfico de
15 cm para los bucles destinados a detectar las ruedas de
automóviles utilitarios, y de 30 cm para los bucles destinados a
detectar las ruedas de camiones.
El documento
DE-A-3632316 describe un detector de
bucle compuesto que está provisto de un bucle transmisor que es
alimentado desde un generador, y un bucle receptor con forma de
ocho, conectado a una unidad de recepción. La dirección de
desplazamiento se determina a partir del desplazamiento de fase de
la tensión de salida procedente el bucle receptor con respecto a la
tensión aplicada al bucle transmisor.
El documento DE-2232335 describe
un bucle de inducción con forma de ocho dispuesto entre los raíles
de una vía férrea. Las mitades del bucle de este figura de ocho se
extienden una detrás de la otra en la dirección del desplazamiento.
Se evita la interferencia procedente de los impulsos de corriente
en los raíles. El sistema responde igualmente bien incluso ante
vehículos sin raíles y ante los que presentan un espacio de
separación substancial respecto del suelo.
Es un objeto de la presente invención
proporcionar un diseño de sensor de bucle inductivo adicional que
está destinado específicamente a la detección de las ruedas de los
vehículos que pasan sobre el bucle, lo que puede tener una
aplicación de propósito general en todo tipo de vehículos que
utilicen una vía rodada.
De acuerdo con lo anterior, la presente invención
proporciona un aparato para el seguimiento del tráfico, destinado a
detectar los vehículos que se desplazan a lo largo del carril de
una carretera. El aparato comprende al menos un primer sensor de
bucle de inducción, un generador destinado a excitar este primer
sensor de bucle con una señal de detección, y un detector sensible a
los cambios producidos en la señal de detección en el sensor de
bucle, con el fin de proporcionar una indicación de un vehículo que
pasa a través del sensor de bucle. El sensor comprende un bucle de
conductor continuo, configurado de manera que tenga un segmento
conductor central y segmentos conductores exteriores, situados a
una cierta distancia en los lados opuestos del segmento central. Una
corriente eléctrica circula por el bucle, en un primer sentido
transversal, a lo largo del segmento central, y en un segundo
sentido transversal, opuesto al primer sentido transversal, a lo
largo de cada uno de los segmentos exteriores. El bucle se dispone
alineado con el carril de la carretera, de tal manera que los
segmentos central y exteriores quedan transversales a la dirección
de flujo del tráfico en el carril. La distancia entre los segmentos
exteriores del bucle se selecciona de manera que no sea mayor que
aproximadamente 60 cm.
El bucle resultante es capaz de proporcionar,
cuando se excita, un campo magnético que se extiende por encima de
la carretera en no más que aproximadamente 30 cm. De esta forma, el
sensor puede hacerse relativamente menos sensible al paso sobre el
bucle de las partes principales de los vehículos, en particular del
motor, del tren de transmisión y de los componentes de gran tamaño
del chasis. En comparación, el bucle responderá específicamente a
los componentes metálicos de las ruedas del vehículo que se
desplazan sobre, o justo por encima de, la superficie de la
carretera. En particular, el bucle será sensible a los refuerzos o
armazón de acero de los neumáticos armados con acero, o bien,
alternativamente, al metal de la rueda y del cubo de la rueda en sí
mismo.
Es de importancia el hecho de que puede emplearse
un único tamaño de bucle para detectar tanto las ruedas de
automóviles utilitarios como también las ruedas de camiones de gran
tamaño.
El bucle puede ser lo suficientemente ancho como
para cubrir todo un carril, si bien tiene preferiblemente una
anchura transversalmente a la dirección de flujo del tráfico de
entre aproximadamente 100 y aproximadamente 140 cm. De forma
conveniente, la anchura del bucle transversalmente al flujo del
tráfico es menor que la que permitiría detectar las ruedas a ambos
extremos del eje de un vehículo de forma simultánea por el bucle.
Se considera adecuada una anchura de bucle de aproximadamente 120
cm.
Preferiblemente, la distancia entre los segmentos
exteriores del bucle es aproximadamente 45 cm. Esto proporciona, en
consecuencia, una adecuada diferenciación entre el efecto de una
rueda y la influencia del motor/tren de transmisión/chasis de un
vehículo que pasa sobre el bucle justamente fuera de la influencia
del campo magnético.
El segmento central de un bucle debe estar
colocado simétricamente entre los segmentos exteriores.
El bucle debe estar configurado con la forma de
un ocho, o bien como un par de arrollamientos de múltiples vueltas
situados en lados opuestos y conectados en serie.
En una realización adicional, el aparato
comprende un segundo sensor de bucle de inducción que tiene la misma
forma que el primer sensor, y en el que los primer y segundo
sensores se encuentran alineados y separados uno de otro a lo largo
del carril de la carretera en la dirección de flujo del tráfico. El
generador excita tanto el primer como el segundo sensores con
respectivas señales de detección, y el detector es sensible a los
cambios en estas señales en cada uno de los sensores, a fin de
proporcionar una indicación de la dirección de desplazamiento.
Los sensores de bucle pueden tener dimensiones
similares, y los segmentos exteriores adyacentes de los dos sensores
de bucle se encuentran típicamente separados uno de otro en la
dirección de flujo del tráfico entre quince y aproximadamente 25
cm.
La invención aún contempla adicionalmente un
método para contar el número de ejes de los vehículos que se
desplazan a lo largo de un carril de una carretera, en el cual:
se instala al menos un sensor de bucle inductivo
con la forma de un bucle de conductor continuo, tal y como se ha
descrito anteriormente, sobre una superficie del carril de la
carretera o en el seno de la misma.
Este sensor es excitado con una señal de
detección, a fin de generar un campo magnético que se extiende por
encima de la superficie del carril de la carretera en no más que
aproximadamente 30 cm. Se detectan los cambios en la señal de
detección correspondientes al paso de las ruedas del vehículo sobre
el bucle.
A continuación, se describirá un ejemplo de la
presente invención con referencia a los dibujos que se acompañan, en
los cuales:
la Figura 1 es una vista en planta esquemática de
una estación de detección de un eje de un vehículo dispuesta a lo
largo de un carril de carretera; y
la Figura 2 es una vista en planta esquemática de
una configuración diferente de bucle que incorpora la invención.
En la Figura 1 se ilustra la posición de dos
sensores de bucle sucesivos 10 y 11 a lo largo de un carril 12 de
una carretera. La dirección normal de desplazamiento de los
vehículos a lo largo del carril 12 se ilustra por la flecha 13. El
carril 12 de la carretera se muestra entre límites o márgenes
laterales 14 y 15. Debe comprenderse que estos límites 14 y 15 no
necesitan ser límites físicos, sino que pueden ser simplemente las
demarcaciones del carril en una carretera más ancha.
El carril es esencialmente lo suficientemente
ancho como para dar cabida a los vehículos habituales del tráfico,
incluyendo grandes vehículos de mercancías y camiones. Las huellas
o pisadas de rodadura habituales de las ruedas de los vehículos que
se desplazan a lo largo del carril 12 se ilustran con las
referencias 16 y 17, y están situadas entre los pares de líneas
discontinuas paralelas que aparecen en el dibujo.
Los sensores de bucle 10 y 11 están situados
sobre la carretera de tal manera que queden substancialmente
centrados con respecto a la pisada de rodadura 16 de la rueda en la
carretera. Los dos sensores de bucle 10 y 11 están situados, como
se ilustra, separados entre sí y uno detrás de otro según la
dirección 13 de desplazamiento a lo largo del carril 12 de la
carretera.
Los dos sensores de bucle 10 y 11 son
substancialmente idénticos, y cada sensor comprende un bucle de
conductor con forma de ocho que tiene un segmento conductor central
20 que se extiende transversalmente y segmentos conductores
exteriores 21, 22 situados en lados opuestos de un segmento central
20. Debido a la construcción en forma de ocho del bucle 10, puede
observarse cómo una corriente que circula por el bucle fluye por el
segmento central 20 transversalmente a la carretera en un primer
sentido, y fluye por los segmentos exteriores 21 y 22
transversalmente en el sentido opuesto.
Cada uno de los bucles 10 y 11 son
substancialmente idénticos su forma y cada uno de ellos tiene una
longitud total, según la dirección 13 de desplazamiento a lo largo
de la carretera, que es típicamente de aproximadamente 45 cm. El
bucle está formado simétricamente a cada lado del segmento central
20, de tal manera que las dos mitades del bucle tienen
substancialmente la misma área. El bucle tiene una anchura de
aproximadamente 120 cm transversalmente a la trayectoria de
rodadura 16 de las ruedas sobre la carretera.
El efecto de la construcción que se ilustra
consiste en confinar el campo magnético producido por las corrientes
de señal que circulan por el bucle a una altura sobre la carretera
que no sea significativamente mayor que aproximadamente 22 cm.
Los segmentos exteriores adyacentes 22 y 23 de
los dos bucles que se ilustran en el dibujo se encuentran separados
entre sí en la dirección de desplazamiento 13 por aproximadamente
20 cm.
En el dibujo, cada uno de los bucles 10 y 11 se
ilustra como una única espira de conductor con forma de ocho. Se
comprenderá que los bucles pueden estar formados de múltiples
arrollamientos que siguen repetidamente el recorrido de la única
espira que se ilustra. En una realización diferente, los bucles 10 y
11 pueden estar configurados como arrollamientos de múltiples
vueltas independientes, situados en lados opuestos y conectados en
serie. Dicha disposición se ilustra en la Figura 2, la cual muestra
un par de arrollamientos de dos vueltas conectados en serie con el
fin de proporcionar el mismo efecto eléctrico que un bucle con
forma de ocho y repetido. Bucles típicos comprenden tres vueltas en
cada arrollamiento.
En cualquier caso, cada uno de los bucles 10 y 11
está conectado, a través de cables de conexión 25 y 26, a un
circuito generador y detector montado al lado de la carretera. Los
bucles 10 y 11 pueden estar enterrados a escasa profundidad,
típicamente entre 1 y 4 cm por debajo de la superficie de la
carretera. Los cables de conexión 25 y 26 están también enterrados
por debajo de la superficie de la carretera.
El circuito generador y detector 30 incluye un
generador destinado a suministrar una señal de corriente alterna a
los bucles 10 y 11 a través de los cables de conexión 25 y 26.
Conforme una rueda de un vehículo pasa sobre uno de los bucles 10 y
11, la inductancia del bucle se modifica, de tal manera que la
amplitud (o la frecuencia) de la señal en el bucle cambia. Este
cambio es detectado por el circuito de detección del equipo 30
situado al lado de la carretera, a fin de indicar el paso de una
rueda de vehículo sobre el bucle.
Al proporcionar dos bucles 10 y 11, tal como se
ilustra, es posible determinar la dirección de desplazamiento de un
vehículo a lo largo del carril de la carretera a partir de la
diferencia temporal entre las respuestas de los dos bucles ante una
única rueda que se desplaza sobre los bucles.
Los sensores de bucle construidos y excitados de
la manera que se ha descrito en lo anterior son capaces de
distinguir de forma fiable las ruedas individuales de los vehículos
que se desplazan sobre los bucles, a partir de cualquier respuesta
residual que se obtenga de los componentes masivos de metal del
vehículo, tales como el motor, el tren de transmisión o el chasis.
Esto se debe al modo en que el diseño del bucle limita el campo
generado por el bucle, de manera que éste se extienda tan solo en
una distancia limitada por encima de la superficie de la
carretera.
La altura a la que se extiende el campo magnético
procedente de un sensor de bucle por encima de la superficie de la
carretera viene determinada por la longitud total del sensor.
En la realización preferida, la anchura de cada
sensor de bucle se establece de modo que se garantice que las ruedas
situadas en los extremos opuestos de un eje de un vehículo no
puedan ser detectadas por el mismo sensor al mismo tiempo. De esta
forma, la anchura de cada bucle sensor a través de cada vía o carril
se establece de forma que sea algo menor que la anchura del espacio
de la trayectoria de los automóviles utilitarios más pequeños. Sin
embargo, la anchura de cada sensor de bucle es lo suficientemente
ancha como para dar cabida al par de ruedas dobles (en uno de los
extremos de un eje) que se emplea típicamente en los camiones de
gran tamaño. El circuito de generador y de detección 30 se dispone
de manera que identifique las distintas respuestas que se obtienen
del paso sobre los bucles sensores de una única rueda, en
comparación con la producida por una rueda doble. De esta forma, es
posible clasificar la categoría de los vehículos que pasan sobre el
sensor.
Si bien el dibujo muestra sensores de bucle 10 y
11 dispuestos a lo largo de una sola de las huellas o pisadas de
rodadura 16 dentro de un carril 12 de la carretera, debe
comprenderse que es posible disponer un par adicional de sensores
de bucle a través de la otra huella de rodadura 17 del carril
12.
Asimismo, los sensores de bucle 10 y 11 pueden
ser utilizados en combinación con otros sensores de bucle de diseño
convencional con el fin de detectar las partes voluminosas de metal
de los vehículos que pasan a lo largo del carril de la
carretera.
Claims (12)
1. Un aparato para el seguimiento o control del
tráfico, destinado a detectar los vehículos que se desplazan a lo
largo de un carril (12) de una carretera, comprendiendo el aparato
al menos un primer sensor de bucle de inducción (10), un generador
(30), destinado a excitar dicho primer sensor de bucle (10) con una
señal de detección, y un detector (30), sensible a los cambios en
las señales de detección del sensor de bucle (10), al objeto de
proporcionar una indicación de un vehículo que pasa a través del
sensor de bucle (10), en el cual el sensor de bucle (10) comprende
un lazo o bucle de conductor continuo (10) que tiene un segmento
conductor central (20) y segmentos conductores exteriores (21, 22),
situados separados entre sí y en lados opuestos de dicho segmento
central (20), por lo que una corriente eléctrica que circula por el
bucle (10) fluye en un primer sentido transversal a lo largo de
dicho segmento central (20), y en un segundo sentido transversal
opuesto a dicho primer sentido transversal, a lo largo de cada uno
de dichos segmentos exteriores (21, 22),
en el cual dicho bucle (10) está alineado en
dicho carril (12) de la carretera de tal forma que dichos segmentos
central y exteriores (20, 21, 22) se extienden transversalmente a la
dirección (13) de flujo del tráfico en dicho carril (12), no siendo
la distancia entre los segmentos exteriores (21, 22) del bucle (10)
mayor que aproximadamente 60 cm.
2. Un aparato según se reivindica en la
reivindicación 1, en el cual dicho bucle (10) tiene una anchura
transversalmente a la dirección (13) de flujo del tráfico de entre
aproximadamente 100 y aproximadamente 140 cm.
3. Un aparato según se reivindica en la
reivindicación 2, en el cual dicha anchura del bucle (10) es
aproximadamente 120 cm.
4. Un aparato según se reivindica en cualquiera
de las reivindicaciones precedentes, en el cual dicha distancia
entre los segmentos exteriores (21, 22) es aproximadamente 45
cm.
5. Un aparato según se reivindica en cualquiera
de las reivindicaciones precedentes, en el cual dicho segmento
central (20) está situado simétricamente entre dichos segmentos
exteriores (21, 22).
6. Un aparato según se reivindica en cualquiera
de las reivindicaciones precedentes, en el cual dicho bucle (10)
está configurado con forma de ocho.
7. Un aparato según se reivindica en cualquiera
de las reivindicaciones 1 a 5, en el cual dicho bucle está
configurado como un par de arrollamientos de múltiples vueltas
situados en lados opuestos y conectados en serie.
8. Un aparato para el seguimiento o control del
tráfico según se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones
precedentes, que comprende adicionalmente un segundo (11) de dichos
sensores de bucle de inducción, que tiene la misma forma que el
primer sensor (10), estando dichos primer y segundo sensores (10,
11) alineados y separados entre sí y dispuestos uno detrás del
otro a lo largo del carril (12) de la carretera según la dirección
(13) de flujo del tráfico, estando dicho generador (30) destinado a
excitar a ambos de dichos primer y segundo sensores (10, 11) con
señales de detección respectivas, y siendo dicho detector (30)
sensible a los cambios de dichas señales en cada uno de los
sensores (10, 11), con el fin de proporcionar una indicación del
sentido de desplazamiento de un vehículo que pasa a través de los
sensores (10, 11).
9. Un aparato para el seguimiento del tráfico
según se reivindica en la reivindicación 8, en el cual dichos primer
y segundo sensores de bucle (10, 11) tienen dimensiones similares,
y los segmentos exteriores adyacentes (22, 23) de los dos sensores
de bucle (10, 11) se encuentran separados entre sí en la dirección
(13) de flujo del tráfico por entre aproximadamente 15 cm y
aproximadamente 25 cm.
10. Un método para contar el número de ejes de
los vehículos que se desplazan a lo largo de un carril de una
carretera, que comprende:
instalar sobre una superficie del carril de la
carretera, o en el seno de esta, al menos un sensor de bucle de
inducción con la forma de un bucle de conductor continuo que tiene
un segmento conductor central y segmentos conductores exteriores
situados separados y en lados opuestos de dicho segmento central,
por lo que una corriente eléctrica que circula por el bucle fluye en
un primer sentido transversal a lo largo de dicho segmento central,
y en un segundo sentido transversal, opuesto a dicho primer sentido
transversal, a lo largo de cada uno de dichos segmentos
exteriores,
en el cual dicho bucle se dispone alineado sobre
dicho carril de la carretera de tal forma que dichos segmentos
central y exteriores quedan transversales a la dirección de flujo
del tráfico en dicho carril, no siendo la distancia entre los
segmentos exteriores del bucle mayor que aproximadamente 60 cm,
excitar dicho sensor con una señal de detección
con el fin de generar un campo magnético que se extiende por encima
de la superficie del carril de la carretera, pero no más que
aproximadamente 30 cm, y detectar los cambios en dicha señal de
detección correspondientes al paso de las ruedas de un vehículo por
encima del bucle.
11. Un método según se reivindica en la
reivindicación 10, en el cual dicha distancia entre los segmentos
exteriores del bucle es aproximadamente 45 cm, y el campo magnético
se extiende por encima de la superficie en aproximadamente 22
cm.
12. Un método según se reivindica en una de las
reivindicaciones 10 y 11, en el cual dicho bucle tiene una anchura
transversalmente a la dirección de flujo del tráfico tal, que se
detectan tan solo la rueda o las ruedas de un vehículo situadas en
uno de los extremos de cada eje del vehículo, y el nivel del cambio
en dicha señal de detección se utiliza para indicar el número de
ruedas que están siendo detectadas simultáneamente.
Applications Claiming Priority (2)
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