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Zeitschalter Zusatz zur Anmeldung: S 74244 IX d/21 c
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Auslegeschrift 1258 956
In oder über der Fahrbahn in Fahrtrichtung
hintereinander angeordnete Tastschalter ermitteln die Durchfahrtszeit der mit unterschiedlicher
Geschwindigkeit passierenden Fahrzeuge und messen durch Vergleich mit der an Zeitgliedern
eingestellten Verzögerung die von den einzelnen Fahrzeugen gefahrenen Geschwindigkeiten,
wobei durch diese Art der Geschwindigkeitsmessung die Fahrzeuge nur entsprechend
bestimmten Geschwindigkeitsbereichen erfaßt werden, was jedoch für die Zwecke der
Verkehrsregelung ausreichend ist. Mit den Meßergebnissen können dann die Anzeige-
und/oder Signalgeräte der Verkehrssignalanlagen gesteuert werden. Wegen der verhältnismäßig
hohen Fahrzeuggeschwindigkeiten und der geringen zulässigen Meßstrecken zwischen
zwei Tastschaltern sind dafür Zeitglieder mit kurzen Schaltzeiten und hoher Zeitgenauigkeit
erforderlich. Bisher wurden nun dafür Zeitschalter mit RC-Gliedern verwendet. Kondensatoren
weisen aber große Fertigungstoleranzen auf, sie ändern sich durch Alterung und sind
außerordentlich temperaturabhängig. All diese Einflüsse beeinträchtigen die
Zeitgenauigkeit der mit Kondensatoren bestückten Zeitschalter. Durch konstante Temperatur
und Auswahl von Kondensatoren gleicher Kapazität aus einer Serie können diese Nachteile
zwar teilweise bei erheblichem technischem Aufwand kompensiert werden, doch bleibt
auch dann noch die schädliche langsame Veränderung durch Altern, und aus diesem
Grunde sind Kondensatoren für derartige Meßzwecke schlecht geeignet. Vor allem erfolgt
aber bei einem Kondensator die Auf- bzw. Entladung und damit seine Zustandsänderung
nach einer e-Funktion, was als Schaltkriterium nachteilig ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit einfachen, robusten
Bauteilen und ohne besondere Wartung über einen langen Zeitraum hinweg genaue Ergebnisse
bei Messung der Fahrzeuggeschwindigkeiten im Straßenverkehr zu erhalten und insbesondere
auch die obengenannten Nachteile des Zeitgliedes zu vermeiden.
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Dazu wird ein Zeitschalter mit einem eine etwa rechteckförmige Hysteresisschleife
und verschiedene Wicklungen aufweisenden Magnetkern, der durch eine der gewünschten
Schaltzeitverzögerung entsprechend bemessene, an eine seiner Wicklungen anlegbare
Gleichspannung ummagnetisierbar ist, und damit allein die Dauer dieser Ummagnetisierung
das die Schaltzeitverzögerung bestimmende Zeitnormal bildet, indem der Magnetkern
in einer Sättigungsanlage einen an eine Kernwicklung angeschlossenen Schalter des
Zeitschalters erfindungsgemäß für einen elektrische Anzeige- und/oder Signalgeräte
des Straßenverkehrs steuernden Impulsgeber verwendet, nämlich für einen Impulsgeber
in Gestalt zweier hintereinander angeordneter, vorzugsweise in der Fahrbahn eingelassener,
durch Passieren der Fahrzeuge betätigbarer Tastschalter, die über Vergleichsschalter
entsprechend dem Zeitbereich des Zeitschalters und der Durchfahrtzeit der Fahrzeuge
nachgeschaltete Anzeige- und/oder Signalgeräte, z. B. Impulszähler, steuern. In
weiterer Ausgestaltung der Erfindung können mehrere Zeitschalter mit auf unterschiedliche
Zeitbereiche eingestellten Zeitkreisen bei einem Impulsgeber verwendet werden, welcher
den einzelnen Zeitbereichen zugeordnete Anzeige- und/ oder Signalgeräte
- z. B. Impulszähler, um die Zahl der bestimmte Geschwindigkeiten fahrenden
Fahrzeuge zu erfassen - über einen Zeit-Bereichverhältig steuerbaren Verteilerschalter
in Verbindung mit den Vergleichsschaltern steuert.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus zwei in der Zeichnung
dargestellten Ausführungsbeispielen. Es zeigt '
F i g. 1 eine Empfangsschaltung
des Impulsgebers mit einer Selbstsperre gegen Kontaktprellen und Doppelimpulse,
durch die Vorder- und Hinterachse eines Fahrzeugs mit normalen Abmessungen, F i
g. 2 die etwa rechteckförmige Hysteresisschleife des als Zeitspeicher verwendeten
Magnetkerns, F i g. 3 eine Vergleichssehaltung, um die unterhalb einer bestimmten
Geschwindigkeitsgrenze passierenden Fahrzeuge zu erfassen, und
F
i g. 4 eine Auswerteschaltulig für die innerhalb unterschiedlicher Geschwindigkeitsbereiche
passierenden Fahrzeuge.
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Bei der Empfangsschaltung Ein gemäß F i g. 1 wird der Transistor
T2 leitend und erregt dgs Relais J - wie es die Schraffur des Transistors
T2 und die gestrichelt gezeichneten Kontakte i 1, i 2 andeuten
-, wenn der Schalter 9 eingelegt und die Batteriespannung
U wirksam wird. Deshalb sind auch alle Kontakte im stromlosen Zustand der
Empfangsschaltung Ern dargestellt. überfährt ein Fahrzeug die in der FahrbahnFa
angeordneten TastschalterA, a; B, b
in Pfeilrichtung, so spricht zunächst
das Relais C an und bringt mit seinem Kontakt c3 das Relais G, wodurch
sich das Relais C -über die jetzt geschlossenen Kontakte g 1,
c 1 bis auf weiteres halten kann. Gleichzeitig damit zieht über c 2,
f 1 das Relais E an und verhindert mit seinem Kontakte
1 das Ansprechen des Relais F, wenn Kontakt d2 anzieht. Diese beiden
Relais E, F ermitteln also die Fahrtrichtung des Fahrzeuges,
da sie feststellen, ob zuerst der Tastschalter A
oder B betätigt wurde. Gleichzeitig
damit wurde der Kontakt g2 umgelegt, und nun wird vom Spannungsteiler R 2
über die Wicklung W 1 des übertragers Ue dessen Kern Ke mit etwa rechteckförmiger
Hysteresisschleife aus der in Fig. 2 dargestellten Ausgangslage Pl zur Endlage P3
hin ummagnetisiert. Der Kern Ke und seine Wicklungen W 1 bis W3 und die angelegten
Spannungen sind jedoch so dimensioniert, daß der KernKe für normale Fahrzeuggeschwindigkeiten,
die ja durch die beiden TastschalterA und B erfaßt werden sollen, beim Ummagnetisieren,
seine Endlage nicht erreicht, sondern z. B. nur in die Lage P 2 kommt. Die Wicklung
W 3
des übertragers Ue ist nun so gepolt, daß die beim Ummagnetisieren
dann entstehende Spannung den nachgeschalteten Transistor Tl nicht beeinflußt, dieser-
also gesperrt bleibt. Damit bleibt dann aber über die Widerstände R 3,
R 4, R 5 der Transistor T2 leitend und das in sem*em Kollektorkreis liegende
Relais J erregt, wie dies bereits eingangs beschrieben wurde. Überfährt nun,
je nach seiner Geschwindigkeit, das Fahrzeug nach einem gewissen Zeitraum
den Tastschalter B, so bringt dieser mit seinem Kontakt b das Relais
D, das sieh über seinen Kontakt d 1
selbst hält, und mit oseinem.
Kontakt d3 den Stromkreis für das Relais G unterbricht. Obwohl der
Kontakt gl öffnet, bleiben aber die Relais C, D zunächst wegen ihrer
Abfallverzögerung noch angezogen, und da inzwischen der abgefallene Kontakt
g2 beim Rückmagnetisieren des Kerns Ke den Transistor T 1
durchsteuert,
also wegen des nun gesperrten Transistors T2 das Relais J abfällt, werden
nun die Relais C, D durch den Kontakt il für die Rückmagnetisierungsdauer
des Kerns Ke weitergehalten. Der Kern Ke wirkt also als Zeitspeicher, in welchen
die zwischen Betätigen des einen und des anderen Tastschalters A,
a; B, b verstreichende Zeitspanne eingegeben wurde und der dann nach
Betätigen des zweiten Tastschalters B, b die Sperrzeit für beide Tastschalter.4,
a; B, b ent5,preche'-nd der eingegebenen Zeit bestimmt, Gelangt also
der KernKe beim Ummagnetisieren in die Lage P 2 (vgl. F i 2), so ist zum Rürkmagnetisieren
'in die Aüs- ganplage P 1 die gleiche Zeit edorderlich, falls die Spannung
und Wiiidungszahl für die Rückmagnetisierunig gleich der Spannung und
der
Windungszahl für die Ummagnetisierung gewählt werden, was ohne weiteres
möglich ist. Werden dagegen für die Ummagnetisierung und Rückmagnetisierung unterschiedliche
Durchflutungen des Kerns Ke verwendet, so können auch im Vergleich zur Durchfahrtszeit
der Fahrzeuge längere oder kürzere Sperrzeiten erreicht werden-. Schließlich kann
bei gleichen Kenndaten die Zeit, in der der Kern Ke seine, EndlageP3 erreicht, durch
Wahl unterschiedlicher Durchflutungen verändert und damit die Höchstdauer der Sperrzeit
verändert werden, so daß ab diesem Grenzwert eine Vergrößerung der Durchfahrtszeit
keine Verlängerung der Sperrzeit mehr zur Folge hat. Mittels der Kontakte e2 bzw.
f2 (in F i g. 1) kann nun einer der Zähler Z I bzw. Z II entsprechend der
Richtung des Fahrzeuges betätigt und damit die Anzahl der in beiden Richtungen passierenden
Fahrzeuge erfaßt werden. Das schließlich noch dargestellte, Relais H erzeugt nur
eine kurze Abschalt#ause, weil bei Wiederamprechen des Kontakts i 2 der vorher über
den Widerstand R 1 entladene Kondensator Ko kurzzeitig das Relais H bringt,
das in dieser Zeit durch seinen Kontakt h eine Impulsgabe durch die Tastschalter,4,
a bzw. B, b verhindert. Denn so könnte em* gerade über die Tastschalter
A, a bzw, B, b fahrendes Fahrzeug bewirken, daß
einee der Relais C oder D
angezogen bleibt und so Impulse unterdrückt
würden.
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Diese eben beschrieben Empfan - . r gsschaltung Ein gemäß F
i g. 1 sperrt also die Ta#tkontakte A, a ; . B,
b
gegen Impulsprellen und Doppelimpulse durch ein Fahrzeug norm'aler Länge,
und damit können pro Fahrzeu g- durch die Relais E oder F jeweils nur ein
richtungsabhängiger Impuls an einen der Zähler Z I oder ZII gegeben werden.
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In F i g-.-3-betätigen diese Rplais die Kontakte f 3,
und je nachdem, welcher Fahrtrichtung die Fahrzeuge auf ihre Geschwindigkeit
überprüft werden sollen, muß der Schalter S' entweder nach links oder rechts
gelegt werden. In der Zeichnung steht der Schalter Y -nach links, und damit
werden von den auf der Fahrbahn Fa in PfeilrichMng passierenden Fahrzeugen die erfaßt,
die unterhalb -finer bestimmten Geschwindigkeitsgrenze fahren. Dazu wird durch den
während der Duichfahrtszeit geschloseenen Kontakt g3 der Kern Kel mit etwa
rechtegkförmiger Hysteresisschleife des übertragers Uel über die Wicklung W4 aus
seiner Ausgangslage in die Endlage ummagnetisiert, wodurch-über die entsprechend
gepolte Wicklung W6 der Transi3tor T3 leitend wird und damit der (wie durch Schraffur
angedeutet) bis-Die Widerher durchlässige Transistor T4 sperrt.
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stände R 6 als Spannungsteiler und R 7 bis R
9 habm dabei nur die -Aufgabe, entepreche-ndQ Potentialverhältnisse
an den Transistoren T3, T4 zu schaffen. Nüt dem Sperren von T4 fällt aber- auch
das bisher angezogene Relais K ab und bringt über seinen Kontakt k 1 das
abfallverzögerte Relais L und verhindert mit seinem Kontakt kl das Ansprechen des
Relais M. Wenn nun die Durchfahrtszeit des Fahrzeugs länger dgiuert, als der Verzögerungszeit
des Kerns KeentsDricht, sowird damit der Transistor T4 schon wieder le#it#nä, wenn
der Kontakt g 4 noch angezogen ist, und damit kann über die
ebenfalls angezogenen Kontakte e 3, 1, den Schalter S' und den nun
angezogenen Kontakt k 2 das Relais M ansprechen, das seinerseits mit dem
Kontakt m einen Impuls an den Zähler ZIV gibt.
War andererseits
die Durchfahrtsgeschwindigkeit des Fahrzeugs entsprechend groß und damit seine Durchfahrtszeit
kleiner als die am Zeitglied Ke 1, K
eingestellte Verzögerungszeit,
so zieht das RelaisK nach Abfall des Relais G, g3 wieder an, und dann
kann über den bereits geöffneten Kontakt g4 das Relais H, m über den
jetzt angezogenen Kontakt k 2 nicht ansprechen, es erfolgt also keine Impulsgabe.
Der nun wieder abgefallene Kontakt g 3 magnetisiert gleichzeitig den Kern
Ke 1 über die Wicklung W 5
wieder in die Ausgangslage zurück.
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Die in Fig. 4 dargestellte Geschwindigkeitsregistriereinrichtung Ve'
ist im linken Teil ähnlich wie die in F i g. 3 dargestellte Geschwindigkeitsregistriereinrichtung
Ve aufgebaut. Nur sind zwei Zeitglieder vorgesehen, wobei Bauteile des zweiten mit
einem Strich (') als Index versehen sind, die beiden Zeitglieder sind also die Relais
K und N. Wird durch ein passierendes Fahrzeug das Relais G erregt
und damit die Schalter g3, g3' umgelegt, so bleiben die Relais K und
N entsprechend den eingestellten Zeitwerten unterschiedlich lange abgefallen,
und damit wird der aus den Kontakten n 2 und k 4 gebildete Verteilerschalter
entsprechend eingestellt, das aber zunächst bedeutungslos ist, weil der Kontakt
q2 noch offen bleibt. Durch das gleichzeitige Abfallen der Kontakte k
3, n 1 und das Anziehen des Kontaktes g5 spricht
aber das Relais 0 so lange an, bis sich einer dieser Kontakte wieder öffnet.
Wenn nun das Fahrzeug in einer solchen Richtung gefahren ist, daß seine Geschwindigkeit
ausgewertet werden soll, also in Pfeilrichtung über die Fahrbahn Fa (F i
g. 1),
so kommt über die Kontakte e4, 5, S", o das Relais
P, das sich bis zum Ansprechen des Vergleichsschalters Q über dessen Kontakt
q1 und seinen Selbsthaltekontakt p 1 hält. Das Relais Q spricht
nun seinerseits an, wenn entweder das Zeitrelais N wieder anzieht oder der
die Durchfahrtszeit messende Kontaktg6 abfällt. Durch diesen VergleichsschalterQ
wird also entsprechend der Stellung der Kontakte n 2, k 4 nun ein
Impuls an einen der Zähler Z V bis ZVI entsprechend der vom passierenden Fahrzeug
gefahrenen Geschwindigkeit gegeben. Zur sicherer Impulsgabe sind die Relais
N und K anzugsverzögert.