DE102006054981B3 - Klassifikationseinrichtung für Fahrzeuge - Google Patents

Abstract

Eine nach einem akustischen Messprinzip arbeitende Klassifikationseinrichtung (10) für Fahrzeuge (12) umfasst eine Messeinrichtung (22) für die Länge eines Fahrzeugs (12) und eine Triggereinrichtung (16) für die Auslösung eines Messvorganges und ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Geräuschprofil des vorbeifahrenden Fahrzeugs (12) aufgenommen wird und dass aus der Länge des Fahrzeugs (12) und der Verteilung der Geräuschamplituden über dessen Länge die Fahrzeugklasse ermittelt wird.

Description

• Die Erfindung betrifft eine Klassifikationseinrichtung für Fahrzeuge. Sie geht aus von der EP 1 088 286 B1 .
• Es besteht das Bedürfnis, beispielsweise zu statistischen Zwecken den Verkehrsstrom an einem bestimmten Punkt einer Straße nach Fahrzeugklasse und Anzahl der Fahrzeuge automatisch zu erfassen und zu analysieren. Hierzu ist es erforderlich, die Fahrzeuge mit einer möglichst geringen Fehlerrate einer Fahrzeugklasse zuzuordnen.
• In der EP 1 088 286 B1 ist bereits eine Kontrolleinrichtung für ein in einem Fahrzeug installiertes Mautgerät beschrieben, die eine nach einem akustischen Messprinzip arbeitende Klassifikationseinrichtung umfasst. Sie hat die Aufgabe, anhand charakteristischer Signale den jeweiligen Typ des passierenden Fahrzeugs so genau zu erkennen, dass er einer bestimmten Mautgebührenklasse zugeordnet werden kann. Es wird ein akustisches Messprinzip vorgeschlagen, bei dem die von einem Fahrzeug emittierten Geräusche hinsichtlich ihres Frequenzspektrums analysiert werden. So habe etwa ein Nutzkraftwagen (LKW oder Bus) ein deutlich anderes Frequenzspektrum als ein PKW oder Motorrad. Die Länge des Fahrzeugs soll mit Ultraschallsignalen gemessen werden. Weiterhin ist eine Triggereinrichtung vorgesehen, die den Zeitpunkt bestimmt, an dem ein Fahrzeug eine definiert Position oder eine definierte Entfernung von der Kontrolleinrichtung erreicht hat. Die Triggerung kann durch einen Radarsensor vorgenommen werden.
• Das bekannte Messprinzip ist aber nicht in der Lage, zwischen einem LKW und einem Bus zu unterscheiden. Die Längenmessung kann auch nicht zwischen einem Pkw mit Wohnwagenanhänger und einem Nutzfahrzeug unterscheiden.
• Der DE 101 04 502 A1 ist ein Kontrollverfahren zur Straßengebührenerfassung mit einem Kontrollsystem und mit mehreren Erfassungseinrichtungen für Fahrzeuginformationen und mit einer Triggereinrichtung zur zeitgerechten Aktivierung der Erfassungseinrichtungen zu entnehmen. Dieses ist dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Erfassungseinrichtungen zu Zeitpunkten aktiviert werden, zu denen die räumliche Anordnung eines Fahrzeugs zu der die jeweilige Fahrzeuginformation erfassenden Erfassungseinrichtung optimal ist, wobei die verschiedenen durch die Erfassungseinrichtungen räumlich und zeitlich getrennt erfassten Fahrzeuginformationen eines Fahrzeugs vom Kontrollsystem dem Fahrzeug und einem Referenzzeitpunkt zugeordnet werden.
• Die Erfassungseinrichtungen umfassen Kommunikationseinrichtungen und neben anderen akustische Aufnahmeeinrichtungen für Fahrzeuginformationen repräsentierende Geräuschinformationen. Das Kontrollsystem umfasst eine Klassifikationseinrichtung, die das Fahrzeug einer Fahrzeugklasse zuordnet.
• In der EP 1 480 182 A2 ist ein berührungsloses Achszählsystem für den Straßenverkehr beschrieben. Es ist eine Messeinrichtung zur Erfassung der von einem fahrenden Fahrzeug erzeugten Veränderungen der Umgebungsparameter, z. B. des Schalls vorgesehen. Hierzu wird ein Richtmikrofon vorgeschlagen, das auf einen zur Messung geeigneten Messbereich fokussiert ist. Diese Anordnung dient der Erfassung und Lokalisierung von Reifenabrollgeräuschen. Die Mess-Signale werden einem Spektrumanalysator zugeleitet, dem eine Recheneinheit zur Klassifizierung der Datenmuster nachgeschaltet ist.
• Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Klassifikationseinrichtung für Fahrzeuge mit einem verbesserten Auflösungsvermögen vorzuschlagen.
• Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
• Eine nach einem akustischen Messprinzip arbeitende Klassifikationseinrichtung für Fahrzeuge umfasst eine Messeinrichtung für die Länge eines Fahrzeugs und eine Triggereinrichtung, die dazu bestimmt ist, den Zeitpunkt zu bestimmen, an dem das Fahrzeug eine definiert Position bezüglich der Klassifikationseinrichtung erreicht hat, worauf letztere die Klassifizierung des Fahrzeugs vornimmt. Mit einer solchen Klassifikationseinrichtung wird erfindungsgemäß das Geräuschprofil eines vorbeifahrenden Fahrzeugs aufgenommen und aus dem zeitlichen Verlauf der Geräuschamplitude und der Länge des Fahrzeugs die Fahrzeugklasse ermittelt.
• Wie aus den 2 bis 6 ersichtlich ist unterscheiden sich die Geräuschprofile der verschiedenen Fahrzeugklassen beträchtlich. Schon der Vergleich der Lage der Maxima der Geräuschamplituden beispielsweise in den 2 und 3 lässt eine Unterscheidung zwischen einem LKW und einem Omnibus zu, auch wenn beide Fahrzeuge die gleiche Länge haben mögen; ersteres hat einen Frontmotor, letzteres einen Heckmotor. Die Motoren sind nämlich die Quellen der größten Geräuschemission von vorbeifahrenden Fahrzeugen. Eine Unterscheidung dieser Fahrzeuge ist offenbar nach dem Stand der Technik nicht möglich.
• Die Auswertung des Geräuschprofils erfolgt ausgehend von einem Triggerpunkt aus dem entfernungsmäßigen Abstand eines Geräuschmaximums von dem Triggerpunkt.
• Entsprechend einer Weiterbildung der Erfindung wird aus der Zahl der Neben-Geräuschmaxima die Zahl der Achsen eines vorbeifahrenden Fahrzeugs ermittelt.
• Entsprechend einer anderen Weiterbildung wird aus dem Vorhandensein eines Geräuschminimums auf ein Fahrzeuggespann geschlossen. Dabei soll der entfernungsmäßige Abstand des Geräuschminimums einen vorgegebenen Abstand zu dem Triggerpunkt nicht unterschreiten. Auf diese Weise kann zwischen einem Sattelzug mit einer kleinen Lücke zwischen der Zugmaschine und dem Auflieger kurz hinter dem Geräuschmaximum und der größeren Lücke zwischen einem LKW und dessen Anhänger unterschieden werden.
• Vorzugsweise umfasst die Klassifikationseinrichtung als Triggereinrichtung einen ersten Radarsensor. Es kann aber auch eine in die Fahrbahn eingelassene Induktionsschleife, eine Lichtschranke oder ein anderer an sich bekannter Näherungssensor zum Einsatz kommen.
• Als Längenmesssensor wird vorzugsweise ein zweiter Radarsensor eingesetzt. Es können aber auch andere Längenmesssensoren verwendet werden.
• Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung, welche in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispiels erläutert. Es zeigt
• 1a eine an einer Fahrbahn angeordnete Klassifikationseinrichtung mit einem in deren Erfassungsbereich befindlichen Fahrzeug in einer Seitenansicht,
• 1b die Klassifikationseinrichtung aus 1a mit einem in deren Erfassungsbereich befindlichen Fahrzeug in Draufsicht,
• 2 einen Sattelzug mit zugehörigem Geräuschprofil,
• 3 einen Omnibus mit zugehörigem Geräuschprofil,
• 4 einen LKW mit angekuppeltem Anhänger und zugehörigem Geräuschprofil,
• 5a einen PKW mit zugehörigem Geräuschprofil,
• 5b einen an den PKW in 5a angekuppelten Wohnwagen mit zugehörigem Geräuschprofil,
• 6 ein Motorrad mit zugehörigem Geräuschprofil.
• In 1a ist eine an einer Fahrbahn 8 angeordnete Klassifikationseinrichtung 10 mit einem in deren Erfassungsbereich E befindlichen Fahrzeug 12 in einer Seitenansicht und in 1b in Draufsicht dargestellt. Sie umfasst einen Mast 14, an dessen oberem Ende ein erster Radarsensor 16 angebracht ist, der die Vorderkante 18 eines Fahrzeugs 12 erfasst und damit einen Triggerpunkt 20 für die Klassifikationseinrichtung 10 darstellt. Ferner ist an dem Mast 14 ein zweiter Radarsensor 22 angebracht, der als Längenmesseinrichtung für die Länge des Fahrzeugs 12 und für dessen Position innerhalb des Erfassungsbereichs E der Klassifika tionseinrichtung 10 ausgebildet ist. Mit dem zweiten Radarsensor 22 kann auch die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 12 gemessen werden. Eine Längen-Positions- und/oder Geschwindigkeitsmessung kann auch mit dem ersten Radarsensor 16 allein durchgeführt werden. Allerdings ist die Messgenauigkeit aufgrund des sehr steilen Erfassungswinkels des ersten Radarsensors 16 relativ zu der Fahrbahn 8 geringer.
• Etwa 0,5–1 m über der Fahrbahn 8 sind an dem Mast 14 zwei Mikrofone 24 angebracht. Die beiden Mikrofone 24 bilden ein Stereomikrofon. Ihre Hauptempfindlichkeitsachsen 26 kreuzen sich etwa in der Mitte der Fahrbahn 8. Eine solche Anordnung hat den Vorteil, dass Geräusche die von Fahrzeugen auf einer Gegenfahrbahn herrühren, stark unterdrückt werden. Hat eine Straße nur eine Richtungsfahrbahn oder ist eine solche von der Fahrbahn 8 weit entfernt oder durch einen bebauten oder bepflanzten Mittelstreifen abgeschirmt, genügt ein Mikrofon, dessen Hauptempfindlichkeitsachse dann senkrecht zum Fahrbahnrand ausgerichtet sein soll.
• Die Klassifikationseinrichtung 10 arbeitet folgendermaßen: Sobald ein Fahrzeug 12 in den Erfassungsbereich E des zweiten Radarsensors 22 hinein fährt, beginnt eine Längenmessung des Fahrzeugs 12, und zwar so lange, bis dieses den Erfassungsbereich E des zweiten Radarsensors 22 verlässt. Sobald der erste Radarsensor 16 die Vorderkante 18 des Fahrzeugs 12 erfasst, wird die Längenmessung normiert und die Mikrofone 24 aktiviert. In einer nicht dargestellten Aufzeichnungs- und Auswertungseinrichtung wird das von dem Fahrzeug 12 erzeugte Geräusch mit dem aktuellen Längenmessergebnis, das den Fortbewegungsfortschritt des Fahrzeugs 12 darstellt, korreliert. Auf diese Weise wird das Geräuschprofil des Fahrzeugs 12 aufgezeichnet und kann in der Aus wertungseinrichtung hinsichtlich der Klassenzugehörigkeit ausgewertet werden.
• In den 2 bis 6 sind verschiedene Fahrzeuge mit ihrem charakteristischen Geräuschprofil dargestellt.
• 2 zeigt einen Sattelzug 28 mit zugehörigem Geräuschprofil 30. Es ist zu erkennen, dass das Geräuschmaximum 32 im vorderen Bereich des Sattelzuges 28 liegt, was darauf zurückzuführen ist, dass dieser mit einem Frontmotor ausgestattet ist. Jede Achse des Sattelzuges 28 erzeugt ein Nebenmaximum 34 auf Grund des Rollgeräusches der Reifen auf der Fahrbahn 8. Aus der Lage des Geräuschmaximums 32 und der gemessenen großen Länge ist ein Sattelzug 28 zu erkennen.
• 3 zeigt einen Omnibus 36 mit zugehörigem Geräuschprofil 38. Es ist zu erkennen, dass das Geräuschmaximum 32a im hinteren Bereich des Omnibus 36 liegt, was darauf zurückzuführen ist, dass dieser üblicherweise mit einem Heckmotor ausgestattet ist. Außerdem sind zwei Nebenmaxima 34a zu erkennen. Obwohl der Omnibus 36 die gleiche Länge haben mag wie der Sattelzug 28 in 2 ist er doch von diesem durch die Lage seines Geräuschmaximums 32a am Ende des Fahrzeugs zu erkennen.
• Die 4 zeigt einen LKW 40 mit einem angekuppelten Anhänger 42 und zugehörigem Geräuschprofil 44. Letzteres ist dem Geräuschprofil 30 des Sattelzuges 28 in 2 ähnlich. Es weist ebenfalls ein ausgeprägtes von dem Frontmotor des LKW 40 herrührendes Geräuschmaximum 32b und eine der Zahl der LKW-Achsen entsprechende Zahl von Nebenmaxima 34b auf. Das Geräuschprofil 44 unterscheidet sich von dem des Sattelzuges 28 aber durch ein sehr tiefes Geräuschminimum 41, dessen Breite der Lücke D zwischen LKW 40 und Anhänger 42 entspricht. Die nach der Lücke D auftretenden Nebenmaxima 34c sind wesentlich niedriger als das Geräuschmaximum 32b des LKW 40.
• 5a zeigt einen PKW 46 mit zugehörigem Geräuschprofil 48. Zunächst fällt auf, dass die Geräuschamplituden wesentlich niedriger als bei den vorgenannten Fahrzeugen sind. Dies lässt bereits auf einen PKW schließen. Falls es sich um einen PKW mit Frontmotor handelt, liegt das Geräuschmaximum 32d unmittelbar hinter dem Triggerpunkt 20, bei einem PKW mit Heckmotor wird dieses hinter zwei vom Rollgeräusch der Reifen herrührenden Nebenmaxima 34d, 34e liegen. Von den vorgenannten Fahrzeugen unterscheidet sich der PKW 46 auch durch seine geringere Länge l.
• An den PKW 46 mag ein Anhänger oder Wohnwagen 50 angekuppelt sein, wie er in 5b gezeigt ist. Letzterer ist ebenfalls mit einem zugehörigen Geräuschprofil 52 dargestellt. Nach dem zweiten Nebenmaximum 34e des PKW 46 erscheint zunächst ein ausgeprägtes Geräuschminimum 54, das auf die Lücke D1 zwischen PKW 46 und Wohnwagen 50 zurückzuführen ist, gefolgt von wenigstens einem von dem Rollgeräusch der Reifen herrührenden Nebenmaximum 34f.
• 6 schließlich zeigt ein Motorrad 56 mit zugehörigem Geräuschprofil 58. Bei diesem ist zunächst ein von dem Rollgeräusch des Vorderrades herrührendes Nebenmaximum 34g zu beobachten, gefolgt von einem ersten Geräuschmaximum 32e, das von dem in der Mitte des Motorrades 56 liegenden Motor herrührt. Diesem folgt ein weiteres Nebenmaximum 34h des Hinterrades. Schließlich ist ein weiteres Maximum 32f festzustellen, das von der bei Motorrädern üblicherweise lauten Auspuffanlage herrührt. Es ist festzustellen, dass das Geräuschprofil 58 des Motorrades 56 sich wesentlich von dem Geräuschprofil 48 eines Pkw 46 unterscheidet. Dadurch kann die Geräuscherfassung beide Fahrzeuge unterscheiden, selbst wenn eine gleiche Länge gemessen würde.
• Durch die gemeinsame Auswertung der Fahrzeuglänge und der Geräuschverteilung über die Länge des jeweiligen Fahrzeugs ist bei der Straßenverkehrsordnung entsprechenden Fahrzeugen ein Klassifizierung durch die vorliegende Erfindung leicht möglich. Nur ein Defekt an einem Fahrzeug wie etwa eine defekte Auspuffanlage kann zu einer Fehlinterpretation des Geräuschprofils führen. Die Zahl der Klassifizierungsfehler ist aber so gering, dass sie statistisch nicht ins Gewicht fällt. Ein weiterer Vorteil ist die schnelle Durchführbarkeit des erfindungsgemäßen Klassifizierungsverfahrens.

8

Fahrbahn

10

Klassifikationseinrichtung

12

Fahrzeug

14

Mast

16

erster Radarsensor

18

Vorderkante von 12

20

Triggerpunkt

22

zweiter Radarsensor

24

Mikrofon

26

Hauptempfindlichkeitsachse von 24

28

Sattelzug

30

Geräuschprofil von 28

32

Geräuschmaximum von 28

34

Nebenmaximum

36

Omnibus

38

Geräuschprofil von 36

40

LKW

41

Geräuschminimum

42

Anhänger

44

Geräuschprofil von 40

46

PKW

48

Geräuschprofil von 46

50

Wohnwagen

52

Geräuschprofil von 50

54

Geräuschminimum zwischen 46 und 50

56

Motorrad

58

Geräuschprofil von 46

E

Erfassungsbereich von 22

L

Lautstärke

l

Länge (eines Fahrzeugs)

D

Lücke zwischen 40 und 42

D1

Lücke zwischen 46 und 50

Claims (8)

1. Nach einem akustischen Messprinzip arbeitende Klassifikationseinrichtung (10) für Fahrzeuge (12; 28; 36; 40, 42; 36; 40, 42; 46, 50; 56), umfassend eine Messeinrichtung (22) für die Länge (l) eines Fahrzeugs (12; 28; 36; 40, 42; 36; 40, 42; 46, 50; 56) und eine Triggereinrichtung (16), die dazu bestimmt ist, den Zeitpunkt zu bestimmen, an dem das Fahrzeug (12; 28; 36; 40; 36; 40, 42; 46; 56) eine definiert Position bezüglich der Klassifikationseinrichtung (10) erreicht hat, worauf letztere die Klassifizierung des Fahrzeugs (12; 28; 36; 40, 42; 36; 40, 42; 46, 50; 56) vornimmt, dadurch gekennzeichnet, dass ein Geräuschprofil (30; 38; 44; 48; 58) des vorbeifahrenden Fahrzeugs (12; 28; 36; 40, 42; 36; 40, 42; 46, 50; 56) aufgenommen wird und dass aus der Länge (l) des Fahrzeugs (12; 28; 36; 40, 42; 36; 40, 42; 46, 50; 56) und der Verteilung der Geräuschamplituden (32, 34) über dessen Länge (l) die Fahrzeugklasse ermittelt wird.
2. Klassifikationseinrichtung (10) nach Anspruch 1, bei der aus der Auswertung des Geräuschprofils (30; 38; 44; 48; 58), ausgehend von einem Triggerpunkt (20), aus dem Abstand eines Geräuschmaximums (32) zu dem Triggerpunkt (20) die Fahrzeugklasse erkannt wird.
3. Klassifikationseinrichtung (10) nach Anspruch 1 oder 2, die aus der Zahl der Neben-Geräuschmaxima (34) die Zahl der Achsen eines vorbeifahrenden Fahrzeugs (12; 28; 36; 40, 42; 36; 40, 42; 46, 50; 56) ermittelt.
4. Klassifikationseinrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, die aus dem Vorhandensein eines Geräusch minimums (41; 54) auf ein Fahrzeuggespann (40, 42; 46, 50) schließt.
5. Klassifikationseinrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, deren Triggereinrichtung einen ersten Radarsensor (16) umfasst.
6. Klassifikationseinrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5 mit einem zweiten Radarsensor (22) als Längenmesseinrichtung.
7. Klassifikationseinrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6 mit einem senkrecht zur Fahrbahn ausgerichteten Mikrofon.
8. Klassifikationseinrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6 mit einem Stereomikrofon (24), wobei der Schnittpunkt der Hauptempfindlichkeitsachsen (26) auf die dem Stereomikrofon (24) nahe Fahrbahn (8) gerichtet ist.