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WO2002054368A1 - Tunnelüberwachungssystem in einem fahrzeugtunnel - Google Patents

Tunnelüberwachungssystem in einem fahrzeugtunnel Download PDF

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Publication number
WO2002054368A1
WO2002054368A1 PCT/EP2001/015273 EP0115273W WO02054368A1 WO 2002054368 A1 WO2002054368 A1 WO 2002054368A1 EP 0115273 W EP0115273 W EP 0115273W WO 02054368 A1 WO02054368 A1 WO 02054368A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
tunnel
vehicle
sensor
monitoring system
unit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2001/015273
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Goddert Peters
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to US10/451,935 priority Critical patent/US6925377B2/en
Priority to JP2002555391A priority patent/JP3838975B2/ja
Publication of WO2002054368A1 publication Critical patent/WO2002054368A1/de
Priority to NO20033006A priority patent/NO20033006L/no
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08G—TRAFFIC CONTROL SYSTEMS
    • G08G1/00—Traffic control systems for road vehicles
    • G08G1/07—Controlling traffic signals
    • G08G1/08—Controlling traffic signals according to detected number or speed of vehicles
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08G—TRAFFIC CONTROL SYSTEMS
    • G08G1/00—Traffic control systems for road vehicles
    • G08G1/01—Detecting movement of traffic to be counted or controlled
    • G08G1/04—Detecting movement of traffic to be counted or controlled using optical or ultrasonic detectors
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08G—TRAFFIC CONTROL SYSTEMS
    • G08G1/00—Traffic control systems for road vehicles
    • G08G1/01—Detecting movement of traffic to be counted or controlled
    • G08G1/052—Detecting movement of traffic to be counted or controlled with provision for determining speed or overspeed

Definitions

  • Tunnel monitoring system in a vehicle tunnel
  • the invention relates to a tunnel monitoring system in a vehicle tunnel according to the preamble of claim 1.
  • a tunnel monitoring system in which fire detectors are installed in the tunnel and along the length of the tunnel.
  • a possible fire in the tunnel in particular a burning vehicle, is to be determined and localized.
  • This system can also include a control device which automatically actuates warning devices, traffic control devices or shut-off devices in the event of a detected fire.
  • Such a monitoring system is only suitable for the detection of fire-related dangerous conditions.
  • Another generally known tunnel monitoring system is made up of several monitoring cameras, which are installed at a distance in the course of the tunnel. In this way, assigned tunnel sections can be monitored visually by the processes recorded by a camera being displayed on screens in a tunnel monitoring control center and evaluated by a monitoring person. It is also known to pivotally mount such surveillance cameras, with remote-controlled pivoting from the tunnel monitoring control center being possible. Such a tunnel surveillance system with surveillance cameras is costly to purchase and maintain. In particular, the camera lenses are limited in their function in the event of contamination and smoke development in the event of critical fire.
  • an evaluation of the image information of such a tunnel monitoring system is essentially the responsibility of a monitoring person in the tunnel monitoring control center with regard to the detection of dangerous situations, an evaluation of the traffic density, the speeds traveled and the distances maintained, etc.
  • a protective function thus depends essentially on the individual attention of a monitoring person and a rapid detection of a dangerous situation with the required quick reactions is not ensured.
  • the fire detectors and the surveillance cameras can be used in the manner of location sensors for vehicles with which vehicles can be located in normal operation and / or in dangerous situations, but the disadvantages and weak points of the system explained must be accepted.
  • the object of the invention is to provide a tunnel monitoring system which, if it functions well, can be produced inexpensively and operated with little maintenance, and provides extensive and variable monitoring information with the possibility of automatic evaluation.
  • the localization sensors are designed as ultrasonic sensors, each of which is directed towards the at least one lane with a radiation and reception area, such that when a vehicle is in the radiation and reception area of an ultrasound sensor, a corresponding sensor signal is sent from the latter together with a sensor detection signal the evaluation unit can be issued.
  • the evaluation unit comprises a transit time measurement unit, with which a transit time measurement can be activated by means of a sensor signal corresponding to the position of a vehicle in a radiation and reception area of a specific ultrasonic sensor.
  • the travel time between at least these two ultrasonic sensors can be detected by means of a subsequent sensor signal of an ultrasonic sensor following in the direction of travel in the tunnel, in the emission and reception area of which the moving vehicle is later on.
  • ultrasound sensors immediately following one another or also ultrasound sensors that are further apart can be used for evaluation. Since the distances between the ultrasonic sensors used for measuring the running time are fixed and known, a speed signal for a specific vehicle can be determined immediately in a downstream speed measuring unit, which essentially consists of a multiplier.
  • Speed measurements are preferably carried out in the manner specified above for all vehicles entering the tunnel, with each vehicle starting a transit time measurement when driving through a first ultrasonic sensor and ending after driving through the second assigned ultrasonic sensor.
  • a speed signal for each vehicle can be received very quickly in the evaluation unit and, if necessary, stored for further evaluations, the measuring section being able to be reactivated for a subsequent vehicle and for a new runtime measurement.
  • Such measuring sections can be set up one after the other in the course of the tunnel, so that practically every vehicle can be determined at each tunnel location. Information derived from this, such as average speeds or vehicle densities, can be determined simply and quickly from this.
  • a particularly slow-moving or stationary vehicle can advantageously be determined very quickly and automatically in a simple manner by specifying a threshold value for the transit time between two assigned ultrasonic sensors in the evaluation unit.
  • a sensor detection signal assigned to the current ultrasound sensor With additional evaluation of a sensor detection signal assigned to the current ultrasound sensor, the location of a vehicle that has stopped or is traveling particularly slowly in the tunnel can thus be detected automatically.
  • a determined sensor signal which does not change during a specified time, also gives an indication in the evaluation unit of a vehicle that has broken down.
  • the radiation and reception areas adjoin one another in the longitudinal course of the tunnel of successive ultrasonic sensors at the vehicle detection areas and correspond to the usual vehicle lengths in the longitudinal direction in the vehicle travel direction. This enables seamless detection and monitoring of a lane over the entire length of the tower. In addition, only one vehicle can be detected in a radiation and reception area of a specific ultrasonic sensor, so that double detections or omissions of vehicles are practically excluded. This makes the evaluation result particularly reliable and meaningful.
  • a tunnel monitoring system can be produced from relatively inexpensive and functionally reliable components.
  • ultrasonic sensors are relatively inexpensive, reliable and maintenance-free. poor encoder units that have proven themselves in harsh operating conditions, for example in maritime use.
  • ultrasonic sensors are advantageously largely insensitive to contamination and also provide usable signals for locating vehicles in the event of a fire if smoke develops.
  • the evaluation of the sensor signals together with the respective sensor detection signals is relatively simple. Installation costs and operating costs are also relatively low.
  • the exact vehicle passages are possible on the basis of each individual vehicle by means of a tracking unit.
  • a vehicle is detected at the tunnel entrance by a first ultrasonic sensor and the passage of the vehicle through the subsequent ultrasonic sensors to the tunnel exit is detected and controlled by a relay and transfer circuit.
  • a tracking unit can also be used to determine a vehicle that has stopped when an interruption in the transmission from one ultrasonic sensor area to the next ultrasonic sensor area is determined by the evaluation unit. The exact location can be determined together with an associated sensor identification signal.
  • the evaluation unit can include a distance measuring unit, wherein two sensor signals are evaluated that are assigned to successive vehicles, whereby a relative distance between the vehicles can be determined easily.
  • the sensor signals of the ultrasonic sensors are also evaluated in terms of their signal intensity. Since different vehicle types have different reflection intensities for ultrasound, different vehicle types can thus be distinguished in a vehicle type recognition unit. In order to For example, a distinction can advantageously be made as to whether a broken-down vehicle is a motorcycle, a passenger car or a truck, which may represent different potential dangers and also require different reactions. Furthermore, the vehicle type recognition can be used for statistical purposes, for example.
  • a counting unit can easily be accommodated in the evaluation unit, with which a vehicle count can be carried out via the sensor signals.
  • the above evaluations with the specified individual units can be integrated compactly in a known manner in an electronic evaluation system, which can be easily adapted to specific installation conditions if appropriate programming options are provided.
  • the ultrasonic sensors on the tunnel ceiling, a series of functionally connected ultrasonic sensors being assigned to the lanes in one direction of travel, preferably in each case a single lane and breakdown spaces.
  • a simple detection function of broken down vehicles it would also be conceivable to monitor two lanes in different directions with only one row of ultrasonic sensors attached above them.
  • the assignment of an ultrasound sensor row to each individual lane in a direction of travel results in significantly more meaningful monitoring.
  • the direction of travel which means that potential ghost drivers can be determined immediately.
  • the sensor distances can be up to approx. 10 m, about 50 ultrasound pulses being emitted and received per second.
  • the sensor signals are to be analyzed in the usual way for electronic evaluation. gital emb. According to claim 8, it is expedient to attach A / D converters to the ultrasonic sensors and to forward the digitized signals to the evaluation unit via a serial bus system. To determine which ultrasound sensor a specific sensor signal is coming from, it is necessary in a manner known per se to send a sensor detection signal together with the measured value signal to the evaluation unit. For simple installation technology, a two-wire system can be used, which can also be used to power the ultrasonic sensors and the A / D converter. Only a voltage supply in the low-voltage range is particularly advantageously required for this, so that no further safety risks for tunnel operation can arise from this.
  • a signal transmission from the ultrasonic sensors to the evaluation device via radio can also be provided.
  • the installation effort can be further reduced, and proper signal transmission is ensured even in the event that cables could be destroyed in the event of a fire.
  • the tunnel monitoring system according to the invention can advantageously be used in road and / or rail tunnels.
  • the simple structure enables simple and inexpensive retrofitting in existing tunnels as well as an addition or combination with existing monitoring devices.
  • Fig. 1 shows a cross section through a tunnel
  • Fig. 2 is a plan view of a carriageway in a tunnel
  • FIG. 3 shows a functional diagram of a tunnel monitoring device
  • FIG. 4 shows a circuit diagram for the tunnel device according to FIG. 3
  • FIG. 1 shows a cross section through a two-lane tunnel 1 for motor vehicles.
  • a truck 3 is shown schematically in lane 2 on the right-hand side of the tunnel cross section and a passenger car 5 in lane 4.
  • Ultrasonic sensor units 7 are arranged on the tunnel ceiling 6, here in the middle region, and are arranged at the same sensor intervals 8 in the longitudinal course of the tunnel 1.
  • Each of the ultrasonic sensor units 7 comprises two ultrasonic sensors 9 and 10, which, with their respectively assigned cone-shaped radiation and reception area 11, 12, are directed next to one another onto the lane 2 and the opposite lane 4.
  • the emission and reception areas 11, 12 passing motor vehicles 35 are detected.
  • FIG. 2 shows a schematic top view of the lane 2 and the opposite lane 3 from FIG. 1 with the vehicles 3 and 5.
  • the approximately conical radiation and reception areas 11, 12 result in the approximately circular areas shown on the lanes 2 and 4.
  • the arrangement of the ultrasonic sensors 9, 10 is evidently carried out in such a way that the emission and reception areas 11, 12 are approximately adjacent to one another in the longitudinal direction and in the transverse direction in accordance with the circles drawn in, so that gap-free detection in the lanes 2 and 4 is possible with regard to passing vehicles is.
  • the radiation and reception areas of successive ultrasonic sensors can overlap slightly or can be slightly spaced apart. It is important with the arrangements that the distances are not chosen so large that a vehicle is recognized undetected between them, or that, due to area overlaps or areas that are too large, several vehicles located therein could possibly only be detected as one vehicle.
  • FIG. 3 shows a functional diagram of the tunnel monitoring system with a schematic top view of the lanes 2 and 4.
  • Ten ultrasonic sensor units 7- ⁇ to 7 10 are arranged in the longitudinal direction, whereby the tunnel can be continued.
  • a breakdown bay 13 is provided next to the lane 5, which is also monitored with ultrasonic sensors 7 5a , 7 5b and 7 5c .
  • the truck 3 is again in the lane 2 and a motor vehicle 14 has remained in the breakdown bay.
  • An evaluation unit 16 is installed in a tunnel monitoring control center 15, to which the ultrasonic sensor units 7 with their respective ultrasonic sensors 9, 10 are connected via a serial bus 17.
  • a control relates to an entrance traffic light 19 at the tunnel entrance, which can be switched to "red", for example, in the case of a vehicle that has broken down or in the event of a traffic congestion.
  • a control panel 20 is also shown in the tunnel, with which for example, traffic-related information can be given in flashing illuminated letters.
  • the individual ultrasonic sensors 9, 0 of the ultrasonic sensor units 7 are each assigned an analog-digital converter 21 and connected downstream and connected to the serial bus 17.
  • the serial bus 17 communicates with the evaluation unit 16.
  • this evaluation unit 16 can have several measurement and evaluation units that may be integrated with one another.
  • a localization unit can be used to locate vehicles in accordance with their position in a specific radiation and reception area. Runtime measurements and thus speed measurements are possible via a timer by means of a speed measuring unit for determining vehicle speeds.
  • the passage of a specific vehicle through the tunnel can be tracked using a tracking unit, it being possible to track the passage from the tunnel entrance to the tunnel exit without gaps.
  • Distance measurements between vehicles can also be carried out, as can direction detection and breakdown location monitoring.
  • vehicle type recognition can also be carried out by determining the heights and lengths of vehicles. All or part of the above-mentioned evaluation results can be linked for statistical purposes, tax interventions or warnings.
  • the evaluation unit 16 is connected here as an output unit, for example a screen 22 as a visualization device, with which a monitoring person can visually understand the processes in the tunnel.
  • other known documentation units such as memory and printer, are also possible.
  • results of the evaluation unit 16 are fed to a control unit 23, with which actuators connected downstream, for example for traffic management, warning, security, etc., are controlled.
  • actuators connected downstream, for example for traffic management, warning, security, etc.
  • 24 lights and / or flashing lights and / or illuminated letters are indicated here with a lamp.
  • 25 sirens and / or announcement devices are indicated schematically with a loudspeaker.
  • a fan wheel 26 is intended to include devices for securing tunnels, such as ventilation, automated extinguishing systems, shut-off devices, etc.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Traffic Control Systems (AREA)
  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
  • Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)
  • Alarm Systems (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Tunnelüberwachungssystem. Erfindungsgemäss sind Ultraschallsensoren (7; 9, 10) im Längsverlauf einer Fahrspur (2, 4) angebracht, die jeweils mit einem Abstrahl- und Empfangsbereich (11, 12) Fahrzeuge (3, 5) erfassen und entsprechende Sensorsignale an eine Auswerteeinheit (16) abgeben. Dort ist eine Geschwindigkeitsmesseinheit vorgesehen, mit der die Fahrzeuggeschwindigkeit jedes Fahrzeugs (3, 5) aus der Laufzeit zwischen zwei Ultraschallsensoren bestimmbar ist. In weiterführenden Ausgestaltungen sind Fahrzeugpositionen, Fahrtrichtungen, Fahrzeugdichten erfassbar sowie Fahrzeugtypen ermittelbar. Gefahrensituationen können selbsttätig schnell erfasst werden. Reaktionen können durch Ansteuerungen von Verkehrsleit- und Sicherungssystemen schnell und automatisch erfolgen.

Description

Beschreibung
Tunnelüberwachungssystem in einem Fahrzeuqtunnel
Die Erfindung betrifft ein Tunnelüberwachungssystem in einem Fahrzeugtunnel nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Tunnelüberwachungssysteme in Fahrzeugtunnels sind in unterschiedlichen Ausführungsformen allgemein bekannt:
Beispielsweise ist ein Tunnelüberwachungssystem bekannt, bei dem im Tunnel und Im Längsverlauf des Tunnels Brandmelder installiert sind. Mit diesem System soll ein mögiicher Brand im Tunnel, insbesondere ein brennendes Fahrzeug ermittelt und lokalisiert werden. Dieses System kann zudem eine Steuereinrichtung umfassen, welche im Falle eines erkannten Brandes auto- matisch Warneinrichtungen, Verkehrsleiteinrichtungen oder Absperreinrichtungen betätigt. Ein solches Überwachungssystem ist ausschließlich zur Erkennung brandbedingter Gefahrenzustände geeignet.
Ein weiteres allgemein bekanntes Tunnelüberwachungssystem ist aus mehre- ren Überwachungskameras, welche beabstandet im Verlauf des Tunnels installiert sind, aufgebaut. Damit können jeweils zugeordnete Tunnelabschnitte visuell überwacht werden, indem die von einer Kamera erfassten Vorgänge auf Bildschirmen in einer Tunnelüberwachungsleitstelle dargestellt und von einer Überwachungsperson ausgewertet werden. Es ist auch bekannt solche Über- wachungskameras schwenkbar zu montieren, wobei eine ferngesteuerte Schwenkung von der Tunnelüberwachungsleitstelle aus möglich ist. Ein solches Tunnelüberwachungssystem mit Überwachungskameras ist kostenintensiv in der Anschaffung und in der Wartung. Insbesondere sind die Kameraobjektive bei Verschmutzungen und durch Rauchentwicklungen bei kritischen Brandfällen in ihrer Funktion eingeschränkt. Weiter sind systemim- manente automatische Erkennungen und Bewertungen von Gefahrenzustän- den nicht oder nur beschränkt möglich, da von einer Überwachungskamera ein relativ großer Tunnelabschnitt mit ggf, einer Mehrzahl von Fahrzeugen erfasst wird und selbsttätige Bildauswertungen nur schwierig durchführbar sind. Somit obliegt eine Auswertung der Bildinformationen eines solchen Tunnelüberwa- chungssystems im wesentlichen einer Überwachungsperson in der Tunnelüberwachungsleitstelle hinsichtlich der Erkennung von Gefahrensituationen, einer Bewertung der Verkehrsdichte, von gefahrenen Geschwindigkeiten und eingehaltenen Abständen etc. Eine Schutzfunktion hängt somit wesentlich von der individuellen Aufmerksamkeit einer Überwachungsperson ab und eine schnelle Erkennung einer Gefahrensituation mit erforderlichen schnellen Reaktionen ist nicht sichergestellt.
In den beiden vorstehend beschriebenen bekannten Tunnelüberwachungssystemen sind die Brandmelder und die Überwachungskameras in der Art von Lokalisierungssensoren für Fahrzeuge verwendbar mit denen Fahrzeuge in Normalbetrieb und/oder in Gefahrensituationen lokalisierbar sind, wobei jedoch die erläuterten Nachteile und Schwachstellen des Systems in Kauf zu nehmen sind.
Aufgabe der Erfindung ist es ein Tunnelüberwachungssystem zur Verfügung zu stellen, das bei guter Funktion kostengünstig herstellbar und wartungsarm betreibbar ist sowie umfangreiche und variable Überwachungsinformationen liefert mit der Möglichkeit einer selbsttätigen Auswertung.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Gemäß Anspruch 1 sind die Lokalisierungssensoren als Ultraschallsensoren ausgeführt, die jeweils mit einem Abstrahl- und Empfangsbereich auf die wenigstens eine Fahrspur gerichtet sind, dergestalt, dass beim Aufenthalt eines Fahrzeugs im Abstrahl- und Empfangsbereich eines Ultraschallsensors von diesem ein entsprechendes Sensorsignal zusammen mit einem Sensorerkennungssignal an die Auswerteeinheit abgebbar ist. Die Auswerteeinheit umfasst eine Laufzeitmesseinheit, mit der mittels eines Sensorsignals entsprechend dem Aufenthalt eines Fahrzeugs in einem Abstrahl- und Empfangsbereich eines bestimmten Ultraschallsensors eine Laufzeitmessung aktivierbar ist. Mit- tels eines nachfolgenden Sensorsignals eines in Fahrtrichtung im Tunnel nachfolgenden Ultraschallsensors, in dessen Abstrahl- und Empfangsbereich sich das fahrende Fahrzeug später aufhält ist die Fahrzeit zwischen wenigstens diesen zwei Ultraschallsensoren erfassbar. Für die Laufzeitmessung können zur Auswertung unmittelbar aufeinanderfolgende Ultraschallsensoren oder auch weiter beabstandete Ultraschallsensoren herangezogen werden. Da die Abstände der für die Läufzeitmessung herangezogenen Ultraschallsensoren fest vorgegeben und bekannt sind, kann in einer nachgeordneten Geschwindigkeitsmesseinheit, die im wesentlichen aus einem Multiplikator besteht sofort ein Geschwindigkeitssignal für ein bestimmtes Fahrzeug ermittelt werden.
Vorzugsweise werden Geschwindigkeitsmessungen in der vorstehend angegebenen Art für alle in den Tunnel einfahrenden Fahrzeuge durchgeführt, wobei durch jedes Fahrzeug eine Laufzeitmessung beim Durchfahren eines ersten Ultraschallsensors in Lauf gesetzt und nach dem Durchfahren des zweiten zugeordneten Ultraschallsensors beendet wird. In der Auswerteeinheϊ kann ein solches Geschwindigkeitssignal für jedes Fahrzeug sehr schnell erhalten und ggf. für weitere Auswertungen abgespeichert werden, wobei die Messstrecke für ein nachfolgendes Fahrzeug und für eine neue Laufzeitmes- sung wieder aktivierbar ist. Solche Messstrecken können im Verlauf des Tunnels jeweils nacheinander eingerichtet sein, so dass praktisch jedes Fahrzeug an jedem Tunnelort ermittelbar ist. Daraus können einfach und schnell abgeleitete Informationen, wie beispielsweise gefahrene Durchschnittsgeschwindigkeiten oder Fahrzeugdichten bestimmt werden.
Mit dieser Anordnung kann vorteilhaft auf einfache Weise ein besonders langsam fahrendes oder stehendes Fahrzeug sehr schnell und automatisch ermittelt werden, indem ein Schwellwert für die Laufzeit zwischen zwei zugeordnete Ultraschallsensoren in der Auswerteeinheit festgelegt wird. Bei zusätzlicher Auswertung eines dem aktuellen Ultraschailsensor zugeordneten Sensorerkennungssignals kann somit selbsttätig der Ort eines liegengebliebenen oder besonders langsam fahrenden Fahrzeugs im Tunnel detektiert werden. Auch ein ermitteltes Sensorsignal, welches sich während einer festgelegten Zeit nicht ändert ergibt in der Auswerteeinheit einen Hinweis auf ein liegengebliebenes Fahrzeug.
Für eine besonders bevorzugte Ausführungsform nach Anspruch 2 wird vorgeschlagen dass die Abstrahl- und Empfangsbereiche im Längsverlauf des Tunnels aufeinander folgender Ultraschallsensoren an den Fahrzeugerfassungsbereichen aneinandergrenzen und in der Längserstreckung in Fahrzeugfahrt- richtung etwa üblichen Fahrzeuglängen entsprechen. Dadurch wird eine lückenlose Erfassung und Überwachung einer Fahrspur über die gesamte Tur nellänge möglich. Zudem kann in einem Abstrahl- und Empfangsbereich eines bestimmten Ultraschallsensors nur ein Fahrzeug erfasst werden, so dass Doppelerfassungen oder Auslassungen von Fahrzeugen praktisch ausgeschlossei sind. Damit wird das Auswertungsergebnis besonders sicher und aussagefähig.
Ein erfindungsgemäßes Tunnelüberwachungssystem, auch in der vorstehenden bevorzugten Ausführung für eine lückenlose Überwachung, ist aus relativ preisgünstigen und funktionssicheren Komponenten herstellbar. Insbesondere sind Ultraschallsensoren relativ preisgünstige, funktionssichere und wartungs- arme Gebereinheiten, die unter rauen Betriebsbedingungen, beispielsweise auch im maritimen Einsatz bewährt sind. Vorteilhaft sind solche Ultraschallsensoren weitgehend unempfindlich gegen Verschmutzungen und liefern auch im Brandfall bei Rauchentwicklungen verwertbare Signale zur Lokalisierung von Fahrzeugen. Zudem ist die Auswertung der Sensorsignale zusammen mit den jeweiligen Sensorerkennungssignalen relativ einfach möglich. Die Installationskosten und Betriebskosten sind ebenfalls relativ gering.
Mit dem erfindungsgemäßen Tunnelüberwachungssystem sind gemäß An- spruch 3 in einer einfachen Ergänzung und Weiterbildung der Auswerteeinheit die genauen Fahrzeugdurchgänge anhand jedes einzelnen Fahrzeugs mittels einer Verfolgungseinheit möglich. Dazu wird ein Fahrzeug bei der Tunneleinfahrt durch einen ersten Ultraschallsensor erfasst und der Fahrzeugdurchgang durch die nachfolgenden Ultraschallsensoren bis zum Tunnelausgang durch eine Weitergabe- und Übergabeschaltung erfasst und kontrolliert. Auch mittels einer solchen Verfolgungseinheit kann ein liegengebliebenes Fahrzeug ermittelt werden, wenn eine Unterbrechung in der Weitergabe von einem Ultraschallsensorbereich auf den nächsten Ultraschallsensorbereich von der Auswerteeinheit festgestellt wird. Zusammen mit einem zugeordneten Sensorer- kennungssignai kann dabei der genaue Ort festgestellt werden.
Weiter kann die Auswerteeinheit gemäß Anspruch 4 eine Abstandsmessein- heit umfassen, wobei zwei Sensorsignale ausgewertet werden, die aufeinanderfolgenden Fahrzeugen zugeordnet sind, wodurch einfach ein Relativab- stand der Fahrzeuge ermittelbar ist.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform werden die Sensorsignale der Ultraschallsensoren gemäß Anspruch 5 auch in ihrer Signalintensität ausgewertet. Da unterschiedliche Fahrzeugtypen unterschiedliche Reflexionsin- tensitäten für Ultraschall haben, können damit in einer Fahrzeugtyp-Erkennungseinheit unterschiedliche Fahrzeugtypen unterschieden werden. Damit kann beispielsweise vorteilhaft unterschieden werden ob ein liegengebliebenes Fahrzeug ein Motorrad, ein Personenkraftwagen oder ein Lastkraftwagen ist, was ggf. unterschiedliche Gefahrenpotentiale darstellt und auch unterschiedliche Reaktionen erfordert. Weiter kann beispielsweise die Fahrzeugtyp-Erken- nung zu statistischen Zwecken genutzt werden.
In einer Weiterbildung nach Anspruch 6 kann in der Auswerteeinheit einfach eine Zähieinheit aufgenommen sein, mit der über die Sensorsignale eine Fahrzeugzählung durchführbar ist.
Die vorstehenden Auswertungen mit den angegebenen einzelnen Einheiten können in an sich bekannter Art und Weise kompakt in einer Auswerteelektronik integriert sein, die beim Vorsehen entsprechender Programmiermöglichkeiten einfach auf konkrete Einbaugegebenheiten anpassbar ist.
Mit den Merkmalen des Anspruchs 7 wird vorgeschlagen die Ultraschallsensoren an der Tunneldecke anzuordnen, wobei eine Reihe von funktionsmäßig verbundenen Ultraschallsensoren den Fahrspuren in einer Fahrtrichtung, vorzugsweise jeweils einer einzigen Fahrspur sowie Pannenplätzen zugeordnet sind. Für eine einfache Erkennungsfunktion von liegengebliebenen Fahrzeugen wäre es auch denkbar zwei Fahrspuren unterschiedlicher Fahrtrichtung mit nur einer darüber angebrachten Reihe von Ultraschallsensoren zu überwachen. Eine wesentlich aussagefähigere Überwachung ergibt jedoch die Zuordnung einer Ultraschallsensorreihe zu jeder einzelnen Fahrspur in einer Fahrt- richtung. Insbesondere ist damit auch eine Fahrtrichtungserkennung möglich, wodurch eventuelle Geisterfahrer sofort ermittelbar sind. Für eine optimale Anordnung können die Sensorabstände bis ca. 10 m betragen, wobei etwa 50 Ultraschallimpuise pro Sekunde abgestrahlt und empfangen werden.
Die Sensorsignale, insbesondere wenn auch die Intensität der Sensorsignale bewertet wird sind für eine elektronische Auswertung in üblicher Weise zu di- gitalisieren. Nach Anspruch 8 ist es dabei zweckmäßig A/D-Wandler bereits an den Ultraschallsensoren anzubringen und die digitalisierten Signale über ein serielles Bussystem an die Auswerteeinheit weiterzuleiten. Zur Feststellung von welchem Ultraschallsensor ein bestimmtes Sensorsignal kommt ist es in an sich bekannter Weise erforderlich jeweils ein Sensorerkennungssignal zusammen mit den Messwertsignal an die Auswerteeinheit zu senden. Für eine einfache Installationstechnik kann dazu ein Zweileitersystem verwendet werden, über das auch die Spannungsversorgung der Ultraschallsensoren und der A/D-Wandler durchführbar ist. Besonders vorteilhaft ist hierzu nur eine Span- nungsversorgung im Niedervoltbereich erforderlich, so dass davon keine weiteren Sicherheitsrisiken für den Tunnelbetrieb ausgehen können. Alternativ oder zusätzlich kann auch eine Signalübermittlung von den Ultraschallsensoren zur Auswerteeinrichtung über Funk vorgesehen sein. Damit wird je nach den Gegebenheiten der Installationsaufwand weiter verringerbar und eine einwand- freie Signalübertragung auch für den Fall, dass möglicherweise bei einem Brand Kabel zerstört werden könnten, sichergestellt.
Da mit dem erfindungsgemäßen Tunnelüberwachungssystem Auswertungsergebnisse weitgehend automatisiert und ohne die Notwendigkeit einer subjekti- ven Bewertung durch eine Überwachungsperson zur Verfügung gestellt werden, bietet es sich gemäß Anspruch 9 an auch Reaktionen auf bestimmte Auswerteergebnisse zu automatisieren. Dazu wird vorgeschlagen der Auswerteeinheit eine Steuereinheit nachzuschalten, mit der in Abhängigkeit bestimmter Auswerteergebnisse vor oder im Tunnel angebrachte verkehrslei- tende und/oder warnende Stelleinrichtungen selbsttätig ansteuerbar sind. Damit wird die Sicherheit wesentlich erhöht, da keine ggf. individuell bedingten Zeitverzögerungen in Kauf zu nehmen sind. Solche Stelleinrichtungen können Ampelanlagen, Blinkanlagen, Sirenen, Warntafeln mit steuerbaren Texten, oder andere an sich bekannte Leit- und Warnsysteme, sowie Tunnelsicherungseinrichtungen sein. Auch Durchsagen im Tunnel oder über Rundfunkstationen können selbsttätig ausgelöst oder veranlasst werden. Nach Anspruch 10 kann das erfindungsgemäße Tunnelüberwachungssystem vorteilhaft in Straßen- und/oder Schienentunnels eingesetzt werden. Durch den einfachen Aufbau ist eine einfache und kostengünstige Nachrüstung in bestehenden Tunnels ebenso möglich wie eine Ergänzung oder Kombination mit bereits bestehenden Überwachungseinrichtungen.
Anhand einer Zeichnung wird die Erfindung näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 einen Querschnitt durch einen Tunnel
Fig. 2 eine Draufsicht auf eine Fahrbahn in einem Tunnel
Fig. 3 ein Funktionsschema einer Tunnelüberwachungseinrichtung und
Fig. 4 ein Schaltschema für die Tunneleinrichtung nach Fig. 3
In Fig. 1 ist ein Querschnitt durch einen zweispurigen Tunnel 1 für Kraftfahr- zeuge dargestellt. Auf der Fahrspur 2 auf der rechten Seite des Tunnelquerschnitts ist schematisch ein Lastkraftwagen 3 dargestellt und auf der Gegenfahrspur 4 ein Personenkraftwagen 5.
An der Tunneldecke 6, hier im mittleren Bereich, sind Ultraschallsensoren-Ein- heiten 7 angeordnet, die im Längsverlauf des Tunnels 1 in gleichen Sensorabständen 8 angeordnet sind. Jede der Ultraschallsensor-Einheiten 7 umfasst zwei Ultraschallsensoren 9 und 10, die mit ihrem jeweils zugeordneten kegelförmigen Abstrahl- und Empfangsbereich 11 , 12 nebeneinanderliegend auf die Fahrspur 2 und Gegenfahrspur 4 gerichtet sind. Wie aus Fig. 1 ersichtlich wer- den die Abstrahl- und Empfangsbereiche 11 , 12 passierende Kraftfahrzeuge 3 5 erfasst. In Fig. 2 ist eine schematische Draufsicht auf die Fahrspur 2 und Gegenfahrspur 3 aus Fig. 1 dargestellt mit den Fahrzeugen 3 und 5. Die etwa kegelförmigen Abstrahl- und Empfangsbereiche 11 , 12 ergeben auf den Fahrspuren 2 und 4 die eingezeichneten etwa kreisförmigen Bereiche. Die Anordnung der Ultraschallsensoren 9, 10 ist ersichtlich so durchgeführt, dass die Abstrahl- und Empfangsbereiche 11 , 12 entsprechend den eingezeichneten Kreisen sowohl in Längsrichtung als auch in Querrichtung etwa aneinandergrenzen, so dass bezüglich passierenden Fahrzeugen eine lückenlose Erfassung auf den Fahrspuren 2 und 4 möglich ist. Gegebenenfalls können die Abstrahl- und Emp- fangsbereiche aufeinanderfolgender Ultraschallsensoren geringfügig überlappen oder auch geringfügig beabstandet sein. Wesentlich ist bei den Anordnungen, dass die Abstände nicht so groß gewählt werden, dass dazwischen ein Fahrzeug unerkannt Platz findet oder dass aufgrund von Bereichsüberlappungen oder zu großen Bereichen mehrere darin befindliche Fahrzeuge ggf. nur als ein Fahrzeug dedektiert werden könnten.
In Fig. 3 ist ein Funktionsschema des Tunnelüberwachungssystems dargestellt mit einer schematischen Draufsicht auf die Fahrspuren 2 und 4. In der Längserstreckung sind zehn Ultraschallsensor-Einheiten 7-ι bis 710 angeordnet, wo- bei der Tunnel weiter fortsetzbar ist. Im Bereich der Ultraschallsensor-Einheit 75 ist eine Pannenbucht 13 neben der Fahrspur 5 vorgesehen, die ebenfalls mit Ultraschallsensoren 75a, 75b und 75c überwacht wird. Auf der Fahrspur 2 befindet sich wieder der Lastkraftwagen 3 und in der Pannenbucht ist ein Kraftfahrzeug 14 liegengeblieben.
In einer Tunnelüberwachungsleitstelle 15 ist eine Auswerteeinheit 16 installiert, an die die Ultraschallsensoreinheiten 7 mit ihren jeweiligen Ultraschallsensorer 9, 10 über einen seriellen Bus 17 angeschlossen sind. Der Auswerteeinheit ist hier ein Prozessleitsystem 18 nachgeschaltet welches Visualisierungs- und Dokumentationseinrichtungen umfasst. Für eine weitere Verwertung der Auswerteergebnisse sind schematisch und beispielhaft zwei Steuerungen vorge- sehen: Eine Steuerung betrifft eine Einfahrt-Ampel 19 am Tunneleingang, die beispielsweise bei einem liegengebliebenen Fahrzeug auf der Fahrspur 2 oder bei einer festgestellten Verkehrsüberlastung auf „rot" schaltbar ist. Weiter ist eine Ansteuerung einer Hinweistafel 20 im Tunnel eingezeichnet, mit der bei- spielsweise in blinkender Leuchtschrift verkehrsleitende Hinweise gegeben werden können.
In Fig. 4 ist beispielhaft ein Schaltschema für das Tunnelüberwachungssystem dargestellt. Den einzelnen Ultraschallsensoren 9, 0 der Ultraschallsensor- Einheiten 7 ist jeweils ein Analog-Digital-Wandler 21 zugeordnet und nachgeschaltet und an den seriellen Bus 17 angeschlossen. Der serielle Bus 17 kommuniziert mit der Auswerteeinheit 16. Diese Auswerteeinheit 16 kann je nach gewünschter Funktion und je nach Aufrüstgrad mehrere ggf. miteinander integrierte Mess- und Bewertungseinheiten aufweisen. Insbesondere ist über eine Lokalisierungseinheit eine Lokalisierung von Fahrzeugen entsprechend ihrer Position in einem bestimmten Abstrahl- und Empfangsbereich durchführbar. Über einen Zeitgeber sind Laufzeitmessungen und damit Geschwindigkeitsmessungen mittels einer Geschwindigkeitsmesseinheit zur Bestimmung von Fahrzeuggeschwindigkeiten möglich. Zudem kann der Durchgang eines bestimmten Fahrzeugs durch den Tunnel mittels einer Verfolgungseinheit verfolgt werden, wobei eine Verfolgung des Durchgangs vom Tunneleingang bis zum Tunnelausgang lückenlos möglich ist. Weiter sind Abstandsmessungen zwischen Fahrzeugen durchführbar, ebenso wie Fahrtrichtungserkennungen und Pannenplatzüberwachungen. Durch Auswertungen der Intensität von Sen- sorsignalen ist bei einem entsprechenden Ausbau der Auswerteeinheit durch Ermittlung von Höhen und Längen von Fahrzeugen auch eine Fahrzeugtyperkennung durchführbar. Alle oder ein Teil der vorstehend genannten Auswertungsergebnisse können zu statistischen Zwecken, zu Steuereingriffen oder Warnhinweisen verknüpft werden. Der Auswerteeinheit 16 ist hier als Ausgabeeinheit beispielhaft ein Bildschirm 22 als Visualisierungseinrichtung nachgeschaltet, womit eine Überwachungsperson die Vorgänge im Tunnel visuell nachvollziehen kann. Zudem sind auch weitere an sich bekannte Einheiten zur Dokumentation, wie beispielsweise Speicher und Drucker möglich.
Weiter sind hier die Ergebnisse der Auswerteeinheit 16 einer Steuereinheit 23 zugeführt, womit selbsttätig nachgeschaltete Stellglieder beispielsweise zur Verkehrsleitung, zur Warnung, zur Sicherung, etc. angesteuert werden. Bei- spielhaft sind hier mit einer Lampe 24 Ampeln und/oder Blinklampen und/oder Leuchtschriften angedeutet. Weiter sind mit einem Lautsprecher 25 Sirenen und/oder Durchsageeinrichtungen schematisch angegeben. Mit einem Lüfterrad 26 sollen Einrichtungen zur Tunnelsicherung, wie Lüftungen, automatisierte Löschanlagen, Absperreinrichtungen, etc. umfasst sein.

Claims

Ansprüche
1. Tunnelüberwachungssystem in einem Fahrzeugtunnel mit wenigstens einer Fahrspur,
mit im Längsverlauf der wenigstens einen Fahrspur (2, 4) und verteilt im Tunnel angebrachten Lokalisierungssensoren als Bestandteile einer Fahrzeuglokalisierungseinrichtung,
mit einer Auswerteinheit (16), der Sensorsignaie der Lokalisierungssensoren zuführbar sind, und
mit einer Ausgabeeinheit, die der Auswerteeinheit (16) nachgeordnet ist und mit der Auswerteergebnisse darstellbar sind,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Lokalisierungssensoren Ultraschallsensoren (7; 9, 10) sind, die jeweils mit einem Abstrahl- und Empfangsbereich (1 1 , 12) auf die wenigstens eine Fahrspur (2, 4) gerichtet sind, dergestalt, dass beim Aufenthalt eines Fahrzeugs (3, 5) im Abstrahl- und Empfangsbereich (1 1 , 12) eines Ultraschallsensors (7; 9, 10) von diesem ein entsprechendes Sensorsignal (16) an die Auswerteeinheit abgebbar ist,
dass die Auswerteeinheit (16) eine Laufzeitmesseinheit umfasst, mit der mittels eines Sensorsignals entsprechend dem Aufenthalt eines Fahr- zeugs (3, 5) in einem Abstrahl- und Empfangsbereich (11 , 12) eines bestimmten Ultraschallsensors (7; 9, 10) eine Laufzeitmessung aktivierbar ist und mittels eines nachfolgenden Sensorsignals entsprechend dem späteren Aufenthalt des selben Fahrzeugs in einem Abstrahl- und Empfangsbereich eines in Fahrtrichtung im Tunnel nachfolgenden Ultraschallsensors die Fahrzeit zwischen wenigstens diesen zwei Ultraschallsensoren erfassbar ist, und
dass der Laufzeitmesseinheit eine Geschwindigkeitsmesseinheit nachgeordnet, mit der aus der erfassten Laufzeit und dem bekannten Sensorabstand ein Geschwindigkeitssignal für das Fahrzeug (3, 5) errechenbar ist.
2. Tunnelüberwachungssystem nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Abstrahl- und Empfangsbereiche (11 , 12) im Längsverlauf des Tunnels (1 ) aufeinanderfolgender Ultraschallsensoren (7; 9, 10) an den Fahrzeugerfassungsbereichen aneinandergrenzen und in der Längs- erstreckung in Fahrzeugfahrtrichtung kleiner als eine übliche Fahrzeuglänge sind.
3. Tunnelüberwachungssystem nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
dass die Auswerteeinheit (16) eine Verfolgungseinheit umfasst, mit der ein Fahrzeug (3, 5) bei der Tunneleinfahrt durch einen ersten Ultraschallsensor erfasst und der Durchgang durch die nachfolgenden Ultraschallsensoren bis zum Tunnelausgang durch eine Weitergabeschaltung er- fassbar und kontrollierbar ist, und
dass bei einer Unterbrechung der Weitergabe ein Stillstandssignal für das Fahrzeug (3, 5) in Verbindung mit einem Sensorerkennungssignal entsprechend dem Ort des nicht mehr durchfahrenen Ultraschallsensors ab- gebbar ist.
4. Tunnelüberwachungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (16) eine Abstandsmessein- heit umfasst, der die zwei aufeinanderfolgenden Fahrzeugen (3, 5) zugeordneten Sensorsignale zur Ermittlung eines Relativabstands aus den be- kannten Sensorabständen zuführbar sind.
5. Tunnelüberwachungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit eine Fahrzeugtyp-Erkennungseinheit umfasst, der aktuelle Sensorsignale zuführbar und hinsicht- lieh ihrer ermittelten Signalintensität auswertbar sind.
6. Tunnelüberwachungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit eine Zähleinheit umfasst, der von wenigstens einem Ultraschallsensor Sensorsignale für eine Zählung von erfassten Fahrzeugen (3, 5) zuführbar sind.
7. Tunnelüberwachungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
dass die Ultraschallsensoren (7; 9, 10) an der Tunneldecke (6) angeordnet sind, und
dass eine Reihe von funktionsmäßig verbundenen Ultraschallsensoren (7; 9, 10) den Fahrspuren (2, 4) einer Fahrtrichtung, vorzugsweise jeweils ei- ner einzigen Fahrspur sowie Pannenplätzen (13) zugeordnet sind.
8. Tunnelüberwachungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Ultraschallsensoren (7; 9, 10) einen A/D- Wandler (21) enthalten und über ein serielles Bussystem (17) mit der Auswerteeinheit (16) kommunizieren.
. Tunnelüberwachungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Auswerteeinheit (16) eine Steuereinheit (23) nachgeschaltet ist, mit der in Abhängigkeit von Auswerteergebnissen vor oder im Tunnel (1) angebrachte, verkehrsleitende und/oder warnende Stelleinrichtungen selbsttätig ansteuerbar sind.
10. Tunnelüberwachungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Tunneiüberwachungssystem in einem Straßen- und/oder Schienentunnel eingesetzt ist.
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