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Title:
VEHICLE DETECTION SYSTEM
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2022/161627
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a vehicle detection system (1) for monitoring stationary and moving vehicles, comprising: a housing (10), a first sensor (6.1) and a second sensor (6.2) in each case for detecting vehicles, a control unit (2) and a first energy store (4.1) and a second energy store (4.2) which, independently of one another, can supply the vehicle detection system with electrical energy. The control unit (2) is designed in such a way that the first sensor (6.1) is permanently switched on during operation of the vehicle detection system and the second sensor (6.2) is switched on for a predetermined time only when the first sensor (6.1) has detected a vehicle, the control unit (2) also being designed in such a way that, when the voltage of the first energy store (4.1) falls below a first predetermined voltage, the vehicle detection system is supplied with electrical energy by the second energy store (4.2).

Inventors:
LANGER, Thomas (CH)
TOMES, Emanuell (CH)
BRÜGGER, Georg (CH)
BRITT, Daniel (CH)
Application Number:
PCT/EP2021/052182
Publication Date:
August 04, 2022
Filing Date:
January 29, 2021
Export Citation:
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Assignee:
LTS LIGHT TECHNIC SOLUTION AG (CH)
International Classes:
G08G1/042; E01F11/00; G01S13/91; G01S13/87; G08G1/01
Attorney, Agent or Firm:
KELLER SCHNEIDER PATENT- UND MARKENANWÄLTE AG (BERN) (CH)
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Claims:
Patentansprüche

1. Fahrzeugerfassungssystem (1) zum Überwachen von ruhenden und bewegten Fahrzeugen mit: einem Gehäuse ( 10), einem ersten Sensor (6.1) sowie einem zweiten Sensor (6.2) jeweils zum Erfassen von Fahrzeugen, einer Steuerungseinheit (2) sowie einen ersten Energiespeicher (4.1) und einen zweiten Energiespeicher (4.2), welche unabhängig voneinander das Fahrzeugerfassungssystem mit elektrischer Energie versorgen können, wobei die Steuerungseinheit (2) derart ausgestaltet ist, dass der erste Sensor (6.1) im Betrieb des Fahrzeugerfassungssystems permanent eingeschaltet ist und der zweite Sensor (6.2) nur dann, wenn der erste Sensor (6.1) ein Fahrzeug erfasst hat, für eine vorbestimmte Zeit eingeschaltet wird, wobei die Steuerungseinheit (2) zudem derart ausgestaltet ist, dass bei Unterschreiten einer ersten vorbestimmten Spannung des ersten Energiespeichers (4.1) das Fahrzeugerfassungssystem durch den zweiten Energiespeicher (4.2) mit elektrischer Energie versorgt wird.

2. Fahrzeugerfassungssystem ( 1) gemäss Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der erste Sensor (6.1) ein Magnetfeldsensor und der zweite Sensor (6.2) ein Radarsensor ist.

3. Fahrzeugerfassungssystem ( 1) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Energiespeicher (4.1) ein aufladbarer Energiespeicher ist, insbesondere ein Superkondensator oder ein erster Akkumulator.

4. Fahrzeugerfassungssystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeugerfassungssystem ( 1) mindestens ein Ladeelement (3) umfasst, um den ersten Energiespeicher (4.1) zu laden.

5. Fahrzeugerfassungssystem ( 1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Ladeelement (3) eine Solarzelle, eine Induktionsschleife und/oder ein Peltier-Element ist.

6. Fahrzeugerfassungssystem ( 1) einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinheit (2) derart ausgestaltet ist, dass bei Überschreiten einer zweiten vorbestimmten Spannung des ersten Energiespeichers (4.1) der das Fahrzeugerfassungssystem durch den ersten Energiespeicher (4.1) versorgt werden. Fahrzeugerfassungssystem ( 1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Energiespeicher (4.2) ein weitere Akkumulator oder eine Batterie ist. Fahrzeugerfassungssystem (1) nach Anspruch 7 sowie einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass auch der zweite Energiespeicher (4.2) durch das mindestens eine Ladeelement (3) geladen werden kann. Fahrzeugerfassungssystem ( 1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeugerfassungssystem über eine drahtlose Kommunikationsschnittstelle (7) verfügt. . Fahrzeugerfassungssystem (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die drahtlose Kommunikationsschnittstelle (7) eine bidirektionale Kommunikationsschnittstelle ist. 1. Fahrzeugerfassungssystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse ( 10) eine zylindrische Wandung ( 12) sowie eine Deck- (13) und Bodenfläche (1 1) aufweist. 2. Fahrzeugerfassungssystem nach Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Deckfläche (13) zumindest teilweise aus lichtdurchlässigem Material, beispielsweise Glas ( 13a), insbesondere einem Einscheibensicherheitsglas, besteht. . Fahrzeugerfassungssystem ( 1) nach einem der Ansprüche 1 1 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Bodenfläche ( 1 1) einen grösseren Umfang aufweist als die zylindrische Wandung ( 12). . Fahrzeugerfassungssystem nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Bodenfläche (1 1) über wenigstens eine, bevorzugt mehrere, Aussparungen und/oder über wenigstens einen, bevorzugt mehrere Durchlässe verfügt. Fahrzeugerfassungssystem nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Aussparung und/oder der wenigstens eine Durchlass in den die seitliche Wandung überragenden Bereichen der Bodenplatte vorliegt.

Description:
Fahrzeugerfassungssystem

Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft ein Fahrzeugerfassungssystem zum Überwachen von ruhenden und bewegten Fahrzeugen.

Stand der Technik

Fahrzeugerfassungssysteme sind zum Erfassen beziehungsweise Führen von Fahrzeugen hinlänglich auch aus der Patentliteratur bekannt, und zwar sowohl für den bewegten als auch für den ruhenden Verkehr. Dabei dienen sogenannte Verkehrsleitsysteme oder Parkleitsysteme dazu, Fahrzeuglenker beispielsweise von Orten hoher Verkehrsdichte auf Umfahrungen aufmerksam zu machen bzw. in Agglomerationen zu Parkplätzen mit freier Kapazität zu führen. Derartige Fahrzeugerfassungssysteme können Bodensensoren umfassen, die beim Zufahren oder Überfahren eines Fahrzeugs selbiges registrieren und anschliessend eine entsprechende Information an ein Leitsystem weitergeben.

Herkömmliche Bodensensoren können für ihre Energieversorgung bzw. für ihre Kommunikation mit einem Leitsystem drahtgebunden sein, das bedeutet, dass bei der Installation solcher Bodensensoren neben deren Verankerung am Boden, ebenfalls Leitungen für die Speisung und die Kommunikation verlegt werden müssen, was mit einem entsprechenden Aufwand hinsichtlich Installationszeit und Installationsmaterial verbunden ist. Um diesen Aufwand zu verringern, werden zeitgemässe Fahrzeugerfassungssysteme mit Bodensensoren aufgebaut, die über Funksignale mit einem Leitsystem eine Einwegkommunikation oder eine Zweiwegkommunikation durchführen können und zudem eine eigene Energiespeisung aufweisen. Solche Bodensensoren bedürfen dann lediglich der eigenen Installation an einem gewünschten Ort auf Verkehrswegen oder Parkplätzen. Wichtig bei Fahrzeugerfassungssystemen ist, dass sie für den jeweiligen Verwendungszweck ausgelegt sind. So eignen sich Fahrzeugerfassungssysteme, welche für die Erfassung von stehendem Verkehr bestimmt sind, typischerweise nicht für die weitaus komplexere Erfassung von bewegtem Verkehr. Dies hängt u.a. damit zusammen, dass sich bewegte Fahrzeuge bei höheren Geschwindigkeiten nur für eine sehr kurze Zeit im Bereich der Sensorik befinden und von dieser detektiert werden können. Anspruchsvoll ist auch die korrekte Detektion verschiedener Fahrzeugtypen: So müssen kompakte Personenkraftwagen bis zu langen Lastkraftwagen, jeweils mit und ohne Anhänger, korrekt erfasst werden. Bei stehendem Verkehr, z.B. auf Parkplätzen, verbleiben die Fahrzeuge dagegen für eine weitaus längere Zeitdauer im Bereich des Sensors und eine Unterscheidung von unterschiedlichen Fahrzeugtypen ist meist nicht erforderlich.

Die EP 3 543 984 A1 (Its light technik solutions AG) beschreibt in diesem Zusammenhang ein Fahrzeugerfassungssystem bzw. einen Bodensensor zum Überwachen von ruhendem als auch von bewegtem Verkehr. Das System beinhaltet einen Belegungssensor zur Erfassung eines Fahrzeugs, einen Energiespeicher, einen Mikroprozessor und ein Kommunikationsmodul, wobei der Energiespeicher aus einem RF-Energiewandler mittels einer RF- Sendeenergie mit Energie versorgbar ist. Auch erwähnt zur Speisung sind Solarzellen, Pel- tierelemente und RF-Ladepumpen. Der Belegungssensor kann als PIR-Sensor (Bewegungsmelder), Radarsensor, Drucksensor, Magnetfeldsensor, Ultraschallsensor oder als ein kapazitiver, induktiver oder optischer Sensor ausgebildet sein. Besonders vorteilhaft sind PIR-Sensoren. Als Energiespeicher erwähnt sind Akkus oder Superkondensatoren (Supercaps). Gezeigt ist auch eine Spannungsüberwachung, die eine frühzeitige Fehlererkennung in der Speisung des Bodensensors und gegebenenfalls die Zu- bzw. Abschaltung einzelner oder mehrerer Speisungen erlaubt.

Nachteilig bei einem solchen Fahrzeugerfassungssystem ist aber, dass eine relativ hohe Sendeleistung erforderlich ist, um den Energiespeicher über den RF-Energiewandler ausreichend mit Energie zu versorgen. Dies kann je nach Einbausituation des Systems problematisch sein. Die zur zusätzlichen Speisung erwähnten optionalen Solarzellen und Peltier-Elemente können zwar zusätzlich Energie zuführen, deren Leistung ist aber stark witterungsabhängig. RF-Ladepumpen, welche ebenfalls eine Möglichkeit darstellen, den Ener- giespeicher mit Energie zu versorgen, erfordern dagegen ein manuelles Eingreifen direkt am Installationsort, was aufwändig ist und insbesondere bei stark befahrenen Verkehrswegen unerwünscht ist.

Ein weiteres Problem besteht darin, dass bei einer Funktionsstörung des Energiespeichers das gesamte Fahrzeugerfassungssystem versagt und keine Daten mehr liefern kann. Entsprechend müssen solche wie auch andere bekannte Fahrzeugerfassungssysteme in relativ kurzen Intervallen kontrolliert und gewartet werden, um einen störungsfreien Betrieb zu gewährleisten. Dies ist im Besonderen bei in Fahrbahnen integrierten Fahrzeugerfassungssystemen unerwünscht, da die Fahrbahnbeläge für die Wartung geöffnet werden müssen, um einen Zugang zum Fahrzeugerfassungssystem zu schaffen.

Es besteht daher nach wie vor Bedarf nach verbesserten Lösungen, welche die vorstehend genannten Nachteile in geringerem Ausmass oder gar nicht aufweisen.

Darstellung der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Fahrzeugerfassungssystem bereitzustellen, welches zur Erfassung von bewegtem Verkehr ausgelegt ist, eine möglichst präzise Detektion von Fahrzeugen ermöglicht und einen möglichst geringen Wartungsaufwand erfordert.

Die Lösung der Aufgabe ist durch die Merkmale des Anspruchs 1 definiert. Kern der Erfindung ist demnach ein Fahrzeugerfassungssystem zum Überwachen von ruhenden und bewegten Fahrzeugen mit einem Gehäuse, einem ersten Sensor sowie einem zweiten Sensor jeweils zum Erfassen von Fahrzeugen, einer Steuerungseinheit sowie einem ersten Energiespeicher und einem zweiten Energiespeicher, welche unabhängig voneinander das Fahrzeugerfassungssystem mit elektrischer Energie versorgen können, wobei die Steuerungseinheit derart ausgestaltet ist, dass der erste Sensor im Betrieb des Fahrzeugerfassungssystems permanent eingeschaltet ist und der zweite Sensor nur dann, wenn der erste Sensor ein allfälliges Fahrzeug erfasst hat, für eine vorbestimmte Zeit eingeschaltet wird. Die Steuerungseinheit ist zudem derart ausgestaltet, dass bei Unterschreiten einer ersten vorbestimmten Spannung des ersten Energiespeichers das Fahrzeugerfassungssystem durch den zweiten Energiespeicher mit elektrischer Energie versorgt wird. Das Fahrzeugerfassungssystem verfügt mit anderen Worten über zwei separate Energiespeicher, welche das System unabhängig voneinander mit Energie versorgen können.

Im Normalbetrieb wird das Fahrzeugerfassungssystem über den ersten Energiespeicher mit Energie versorgt. Indem die Steuerungseinheit den ersten Energiespeicher überwacht, kann diese allfällige Störungen frühzeitig erkennen und die Energieversorgung unterbruchsfrei über den zweiten Energiespeicher gewährleisten. Damit ist sichergestellt, dass auch bei einer kurz- oder langfristigen Störung des ersten Energiespeichers, das Fahrzeugerfassungssystem mit Energie versorgt werden kann.

Weiter ist das Fahrzeugerfassungssystem derart ausgelegt, dass der erste Sensor im Betrieb des Fahrzeugerfassungssystems permanent eingeschaltet ist und der zweite Sensor nur dann, wenn der erste Sensor ein Fahrzeug erfasst hat, für eine vorbestimmte Zeit eingeschaltet wird. Dies ermöglicht eine besonders energieeffiziente und präzise Erfassung von bewegten als auch von stehenden Fahrzeugen. Mit einer derartigen zweitstufigen Sensorik, kann das Fahrzeugerfassungssystem somit besonders energiesparend betrieben werden, ohne dass bei der Erfassungsgenauigkeit Abstriche gemacht werden müssen.

Während dem der erste Sensor im Betrieb des Fahrzeugerfassungssystems permanent eingeschaltet ist, führt dieser bevorzugt in regelmässigen Abständen, im Besonderen mit einer Frequenz von mehr als 50 Hz, beispielsweise 50 - 200 Hz, im Speziellen 100 Hz, eine Messung durch. Das Einschalten des zweiten Sensors erfolgt mit Vorteil innerhalb von weniger als 10 Millisekunden, im Besonderen weniger als 1 Millisekunde, insbesondere weniger als 0.5 Millisekunden, bevorzugt weniger als 0.1 Millisekunden, nachdem der der erste Sensor ein Fahrzeug detektiert hat. Damit ist sichergestellt, dass sich bewegende Fahrzeuge auch bei höheren Geschwindigkeiten präzise erfasst werden können.

Da auch berührungslose Sensoren im Betrieb einem gewissen Verschleiss unterliegen, z.B. durch erhöhte Temperaturen im Betrieb, lässt sich die Lebensdauer des zweiten Sensors durch die erfindungsgemässe zweistufige Sensorik erheblich verlängern, womit die Störanfälligkeit des Fahrzeugerfassungssystems insgesamt gesenkt werden kann. Kombiniert man z.B. einen ersten Sensor, welcher bezüglich Verschleiss wenig problematisch ist, mit einem verschleissintensiveren Sensor, kann eine äusserst lange Lebensdauer des Sensorsystems erreicht werden.

Zusammen mit den zwei separaten Energiespeichern wird so ein Fahrzeugerfassungssystem erhalten, welches eine besonders lange Lebensdauer bzw. entsprechend grosse Wartungsintervalle aufweist.

Weiter ist es aufgrund der zweistufigen Sensorik möglich, die Steuerung derart auszugestalten, dass beim Ausfall einer der beiden Sensoren, das Fahrzeugerfassungssystem mit dem funktionstüchtigen Sensor weiterbetrieben wird. Dies kann zwar unter Umständen zu einem erhöhten Energieverbrauch und/oder einer reduzierten Präzision bei der Erfassung führen. Ein Totalausfall des Fahrzeugerfassungssystems kann aber verhindert oder zumindest zeitlich stark verzögert werden.

Die Kombination von zwei separaten Energiespeichern, einer zweistufiger Sensorik und der erfindungsgemässen Steuerungseinheit ermöglicht die Bereitstellung von unerwartet vorteilhaften Fahrzeugerfassungssystemen. Diese können äusserst energiesparend betrieben werden und verfügen über Wartungsintervalle von mehreren Jahren. Entsprechend sind solche erfindungsgemässen Systeme ideal geeignet um an schwer zugänglichen Orten mit hoher Verkehrsdichte eingesetzt zu werden.

Auf Energiewandler, mit welchen Sendeenergie zur Versorgung oder zum Laden eines Energiespeichers nutzbar gemacht wird, kann entsprechend verzichtet werden. Mit Vorteil ist das Fahrzeugerfassungssystem daher nicht dazu ausgelegt, Sendeenergie, insbesondere RF-Sendeenergie, zur Versorgung oder zum Laden eines Energiespeichers zu nutzen. Im Besonderen verfügt das Fahrzeugerfassungssystem nicht über einen RF-Energiewandler zur Versorgung oder zum Laden eines Energiespeichers. Bei Bedarf können solche Energiewandler aber für spezielle Anwendungen aber dennoch eingesetzt werden.

Beim ersten und beim zweiten Sensor handelt es sich im Besonderen jeweils um einen Infrarotsensor, einen Ultraschallsensor, einen laserbasierten Sensor, einen mikrowellenbasierten Sensor, einen Magnetfeldsensor, einen Hallsensor und/oder eine Induktionsschleife zur Fahrzeugdetektion. Insbesondere handelt es sich beim ersten Sensor und beim zwei- ten Sensor jeweils um unterschiedliche Sensoren, insbesondere Sensoren welche auf unterschiedlichen Technologien basieren.

Die Auswertung der Signale der einzelnen Sensoren im Bereich der Fahrzeugerfassung ist dem Fachmann an sich bekannt. Entsprechend kann diesbezüglich auf bekanntes Wissen zurückgegriffen werden.

Gemäss einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist der erste Sensor ein Magnetfeldsensor und der zweite Sensor ein mikrowellenbasierter Sensor, insbesondere ein Radarsensor. Der Magnetfeldsensor ist z.B. ein Hallsensor.

Es hat sich herausgestellt, dass diese Sensorkombination besonders energiesparend betrieben und zugleich eine hohe Präzision bei der Fahrzeugerfassung erzielt werden kann. Dies dürfte damit Zusammenhängen, dass Magnetfeldsensoren die Anwesenheit eines Fahrzeugs unabhängig vom Typ sehr zuverlässig detektieren können. Sowohl kompakte Fahrzeuge mit tiefliegenden Chassis als auch Lastkraftwagen mit hochliegenden Chassis können zuverlässig erkannt werden. Damit eignet sich der Magnetfeldsensor als zuverlässiger Trigger für die Aktivierung des zweiten Sensors.

Beim mikrowellenbasiertem Sensor, welcher vorzugsweise als zweiter Sensor vorgesehen ist, wird ein sogenanntes Primärsignal als gebündelte elektromagnetische Welle ausgesendet und die von Objekten reflektierten Echos werden als Sekundärsignal empfangen. Daraus lässt sich beispielsweise die Distanz zum Fahrzeug, dessen Geschwindigkeit und/oder Länge bestimmen. Vorliegend liefert ein mikrowellenbasierter Sensor äusserst präzise Daten zu den bewegten Fahrzeugen. Zudem lassen sich mikrowellenbasierte Sensoren in sehr kurzer Zeit aktivieren, was für die Detektion von Fahrzeugen mit hoher Geschwindigkeit entscheidend ist.

Die Kombination von Magnetfeldsensor und mikrowellenbasiertem Sensor, insbesondere einem Radarsensor, hat sich im Vergleich mit anderen Sensorkombinationen für die meisten Anwendungsbereiche des Fahrzeugerfassungssystems als besonders vorteilhaft erwiesen. Für spezielle Anwendungen können aber auch andere Sensorkombinationen vorteilhaft sein. Die Steuereinheit ist bevorzugt derart ausgebildet, dass: a) der erste Sensor in regelmässigen Abständen, im Besonderen mit einer Frequenz von mehr als 50 Hz, beispielsweise 50 - 200 Hz, im Speziellen 100 Hz, eine Messung durchführt; b) Die Messdaten mit einem vordefinierten Sensorschwellwert vergleicht; c) Einen Messalgorithmus startet, wenn ein Messwert über dem vordefinierten Sensorschwellwert liegt, d) Wobei der Messalgorithmus, insbesondere sofern die mit dem ersten Sensor ermittelten Messdaten eine vordefinierte Bedingung erfüllen, den zweiten Sensor aktiviert und wenigstens eine Messung durchführt; e) Die mit dem ersten und/oder mit dem zweiten Sensoren ermittelten Messdaten durch die Steuerungseinheit ausgewertet werden, so dass eine oder mehrere Messgrössen erhalten werden; f) Wobei bevorzugt der zweite Sensor nach jeder Messung ausgeschaltet wird und erst bei Bedarf für eine erneute Messung wieder aktiviert wird.

Die vordefinierte Bedingung in Schritt d) kann z.B. eine minimale Zeitdauer der Überschreitung des Sensorschwellwerts sein. Es können aber auch ganz andere Bedingungen vordefiniert werden.

Der Start des Messalgorithmus in Schritt c), die Aktivierung des zweiten Sensors und die Durchführung der wenigstens einen Messung in Schritt d) erfolgen im Besonderen innerhalb von weniger als 10 Millisekunden, im Besonderen weniger als 1 Millisekunde, insbesondere weniger als 0.5 Millisekunden, bevorzugt weniger als 0.1 Millisekunden, nach dem Vergleich des Schwellwerts in Schritt b).

Schritt f) steigert die Energieeffizienz des Fahrzeugerfassungssystems, insbesondere wenn der erste Sensor ein Magnetfeldsensor und der zweite Sensor ein mikrowellenbasierter Sensor, beispielsweise ein Radarsensor, ist. Gemäss einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform umfasst der erste Sensor zwei separate Magnetfeldsensoren, welche alterativ betrieben werden können. Damit kann beim Ausfall eines Magnetfeldsensors der andere Magnetfeldsensor eingesetzt werden. In diesem Fall ist die Steuerung bevorzugt derart ausgebildet, dass bei einem Ausfall des ersten Magnetfeldsensors automatisch auf den zweiten Magnetfeldsensor umgestellt wird.

Beim ersten und beim zweiten Energiespeicher handelt es sich insbesondere jeweils um einen elektrischen Energiespeicher.

Besonders bevorzugt ist der erste Energiespeicher ein aufladbarer Energiespeicher, insbesondere ein Kondensator und/oder ein erster Akkumulator. Besonders bevorzugt ist ein Kondensator, im Besonderen ein Superkondensator. Ein Superkondensator ist insbesondere ein Doppelschichtkondensator.

Kondensatoren können sehr viel schneller ge- und entladen werden als Akkumulatoren. Zudem vertragen sie mehr Schaltzyklen als Akkumulatoren und eignen sich deshalb im Besonderen für das erfindungsgemässe Fahrzeugerfassungssystem.

Prinzipiell kann der erste Energiespeicher aber auch eine Batterie sein, welche nicht wieder aufladbar ist.

Bevorzugt verfügt das Fahrzeugerfassungssystem über mindestens ein Ladeelement, welches dazu ausgelegt ist, den ersten Energiespeicher, und optional auch den zweiten Energiespeicher, zu laden. Besonders bevorzugt ist es, wenn sowohl der erste als auch der zweite Energiespeicher durch das mindestens eine Ladeelement geladen werden können.

Insbesondere handelt es sich beim mindestens einen Ladeelement um eine Solarzelle, eine Induktionsschleife und/oder ein Peltierelement.

Durch das Ladeelement kann der erste Energiespeicher und/oder der zweite Energiespeicher, insbesondere ein Akkumulator und/oder ein Kondensator, aufgeladen werden. Im Falle einer Solarzelle kann der erste Energiespeicher, und optional auch der zweite Energiespeicher, zu Zeiten ausreichender Besonnung automatisch aufgeladen werden. Peltie- relemente sind an sich bekannt. Sie erzeugen bei einer Temperaturdifferenz einen Stromfluss aufgrund des Seebeck-Effekts.

Ist sowohl ein Peltier-Element als auch eine Solarzelle vorhanden, ist das Peltier-Element bevorzugt über eine wärmeleitfähige Wärmebrücke mit der Solarzelle gekoppelt. Dies weil sich Solarmodule bei Besonnung erwärmen und somit ein grösseres, elektrisch nutzbares Temperaturdelta für das Peltierelement zur Verfügung steht, als wenn dieses getrennt von der Solarzelle angeordnet ist.

Mit einer Induktionsschleife kann der erste Energiespeicher, und optional auch den zweite Energiespeicher, durch externe Magnetfelder geladen werden. Gemäss einer besonders vorteilhaften Ausführungsform verfügt das Fahrzeugerfassungssystem über eine Induktionsschleife, bevorzugt in Form einer Induktionsspule, mit welcher sich äussere Störquellen, z.B. von Elektrofahrzeugen, für die Energieerzeugung nutzen lassen.

Besonders bevorzugt handelt es sich beim zweiten Energiespeicher um einen Akkumulator oder um eine Batterie. Falls der erste Energiespeicher ebenfalls ein Akkumulator oder eine Batterie ist, handelt es sich beim zweiten Energiespeicher um einen weiteren Akkumulator oder um eine weitere Batterie. Mit anderen Worten liegen in diesem Fall wenigstens zwei separate Akkumulatoren oder Batterien vor.

Ganz besonders bevorzugt liegt folgende Konfiguration vor:

Der erste Energiespeicher ist ein Akkumulator und/oder ein Kondensator, bevorzugt ein Kondensator, weiter bevorzugt ein Superkondensator;

Der zweite Energiespeicher ist ein Akkumulator oder eine Batterie;

Das mindestens eine Ladelement beinhaltet eine Solarzelle, optional in Kombination mit einem Peltierelement;

Der erste Sensor ist ein Magnetfeldsensor;

Der zweite Sensor ist ein mikrowellenbasierter Sensor, insbesondere ein Radarsensor. Die Steuerungseinheit ist derart ausgestaltet ist, dass bei Unterschreiten einer ersten vorbestimmten Spannung des ersten Energiespeichers das Fahrzeugerfassungssystem durch den zweiten Energiespeicher mit elektrischer Energie versorgt wird. Dabei wird die Energieversorgung über den ersten Energiespeicher bevorzugt vollständig unterbunden.

Bevorzugt ist die Steuerungseinheit derart ausgestaltet, dass diese entweder den ersten Energiespeicher oder den zweiten Energiespeicher zur Energieversorgung zuschaltet, nicht aber beide Energiespeicher gleichzeitig.

Im Besonderen ist die Steuerungseinheit derart ausgelegt, dass diese die Spannung des ersten Energiespeichers kontinuierlich überwacht und beim Unterschreiten der ersten vorbestimmten Spannung das Fahrzeugerfassungssystem über den zweiten Energiespeicher mit Energie versorgt. Die erste vorbestimmte Spannung kann auch als erster Schwellwert bezeichnet werden. Als erste vorbestimmte Spannung oder als erster Schwellwert dient in einer vorteilhaften Ausführungsform die aktuelle Spannung der zweiten Energiequelle. Mit anderen Worten wird in diesem Fall das Fahrzeugerfassungssystem dann durch den zweiten Energiespeicher versorgt, wenn die Spannung des ersten Energiespeichers geringer ist als die Spannung des zweiten Energiespeichers.

Dadurch ist sichergestellt, dass die Energieversorgung des Fahrzeugerfassungssystems bei einer Störung am ersten Energiespeicher, z.B. bei einem Defekt, einer Entladung oder dergleichen, automatisch über den zweiten Energiespeicher erfolgt.

Weiter ist es bevorzugt, wenn die Steuerungseinheit derart ausgestaltet ist, dass beim Überschreiten einer zweiten vorbestimmten Spannung des ersten Energiespeichers das Fahrzeugerfassungssystem durch den ersten Energiespeicher versorgt wird. Als zweite vorbestimmte Spannung oder als zweiter Schwellwert dient in einer vorteilhaften Ausführungsform die aktuelle Spannung der zweiten Energiequelle. Mit anderen Worten wird in diesem Fall das Fahrzeugerfassungssystem dann durch den ersten Energiespeicher versorgt, wenn die Spannung des ersten Energiespeichers höher ist als die Spannung des zweiten Energiespeichers.

Erholt sich also der erste Energiespeicher, was durch die steigende Spannung erkennbar ist, schaltet die Steuerungseinheit automatisch auf den ersten Energiespeicher zurück. Das Fahrzeugerfassungssystem arbeitet dann wieder im Normalbetrieb und wird vollständig durch den ersten Energiespeicher mit Energie versorgt.

Die Steuereinheit ist besonders bevorzugt derart ausgebildet, dass:

(i) dass bei Unterschreiten einer ersten vorbestimmten Spannung des ersten Energiespeichers das Fahrzeugerfassungssystem durch den zweiten Energiespeicher mit elektrischer Energie versorgt wird; und

(ii) beim Überschreiten einer zweiten vorbestimmten Spannung des ersten Energiespeichers das Fahrzeugerfassungssystem durch den ersten Energiespeicher versorgt wird;

(iii) wobei bevorzugt entweder der erste Energiespeicher oder der zweite Energiespeicher zur Energieversorgung zuschaltet wird, nicht aber beide Energiespeicher gleichzeitig.

Gemäss einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform verfügt das Fahrzeugerfassungssystem über eine Kommunikationsschnittstelle, insbesondere eine drahtlose Kommunikationsschnittstelle. Die Kommunikationsschnittstelle ist besonders bevorzugt eine bidirektionale Kommunikationsschnittstelle.

Mit einer Kommunikationsschnittstelle können Daten vom Fahrzeugerfassungssystem an eine übergeordnete Kommunikationseinrichtung, z.B. einen Gateway und/oder ein Leitsystem, gesendet werden. Bei den Daten kann es sich z.B. um Messgrössen, Daten zum Zustand Fahrzeugerfassungssystems, Fehlerinformationen und/oder Wartungsinformationen handeln. So kann der Zustand der einzelnen Komponenten des Fahrzeugerfassungssystems aus der Ferne überwacht werden. Fällt z.B. einer der beiden Sensoren aus oder sinkt die Spannung eines der Energiespeicher unerwartet ab, können entsprechende Massnahmen eingeleitet werden.

Mit einer bidirektionalen Kommunikationsschnittstelle können zudem Daten aus der Ferne, z.B. von einem Leitsystem und/oder von einem Gateway, auf das Fahrzeugerfassungssystem übertragen werden. Dies ermöglicht es beispielsweise, die Steuerungseinheit und/oder andere Komponenten des Fahrzeugerfassungssystems umzuprogrammieren und/oder neu zu parametrieren. Dies ohne, dass am Installationsort physisch auf das Fahrzeugerfassungssystem zugegriffen werden muss. Damit kann beispielsweise im Störfall die Steuerungseinheit derart umprogrammiert werden, dass beim Ausfall einer der beiden Sensoren, das Fahrzeugerfassungssystem mit dem funktionstüchtigen Sensor weiterbetrieben wird. Ebenso ist es möglich, die Sensorempfindlichkeiten auf die am Installationsort des Fahrzeugerfassungssystems vorliegenden Bedingungen anzupassen bzw. zu optimieren.

Falls eine bidirektionale Kommunikationsschnittstelle vorliegt, ist die Steuerungseinheit entsprechend bevorzugt derart ausgebildet, dass sich über die bidirektionale Kommunika- tionsschnittstell die beiden Sensoren ein- und ausschalten lassen, die Sensorempfindlichkeiten anpassen lassen und/oder der Messalgorithmus ändern lässt.

Eine drahtlose Kommunikationsschnittstelle umfasst zum Beispiel eine Funk-, eine Bluetooth- und/oder eine WLAN-Kommunikationsschnittstelle. Es können aber auch andere Kommunikationsschnittstellen eingesetzt werden.

Das Gehäuse des Fahrzeugerfassungssystems verfügt bevorzugt über eine seitliche Wandung, bevorzug eine zylindrische Wandung, sowie eine Deck- und Bodenfläche. Zylindrische Fahrzeugerfassungssysteme lassen sich zuverlässig und platzsparend in entsprechende kreiszylindrische Fahrbahnausnehmungen, z.B. Bohrlöcher in der Fahrbahn, einbauen, was äusserst effizient ist. Prinzipiell können aber auch anders geformte Gehäuse verwendet werden.

Die Deckfläche des Gehäuses besteht bevorzugt zumindest teilweise aus einem lichtdurchlässigen Material, bevorzugt aus Glas, insbesondere einem Einscheibensicherheitsglas. Dies ermöglicht es, eine Solarzelle und/oder einen lichtempfindlichen Sensor im Gehäuse zu platzieren.

Mit Vorteil verfügt das Gehäuse über eine die seitliche Wandung überragende Bodenfläche. Im Besonderen verfügt die Bodenfläche über einen grösseren Umfang als die seitliche Wandung, insbesondere die zylindrische Wandung. Dadurch kann das Gehäuse besser in den Fahrbahnausnehmungen verankert werden, so dass ein einfaches Aushebeln des Fahrzeugerfassungssystems bei mechanischen und/oder thermischen Belastungen verhindert wird. Insbesondere sind am Gehäuse in vertikaler Richtung und verlaufende und nach aussen ragende rippenartige Vorstände angebracht. Damit kann ein Verdrehen des Sensors nach dem Einbau in einer Fahrbahn verhindert werden.

Weiter ist es vorteilhaft, wenn die Bodenfläche über wenigstens eine, bevorzugt mehrere, Aussparungen und/oder über wenigstens einen, bevorzugt mehrere, Durchlässe verfügt. Die wenigstens eine Aussparung und/oder der wenigstens eine Durchlass liegen dabei bevorzugt in den die seitliche Wandung überragenden Bereichen der Bodenplatte vor. Die vereinfacht das Vergiessen des Fahrzeugerfassungssystems in den Fahrbahnausnehmungen, da die Vergussmasse bei eingelegten Fahrzeugerfassungssystems dieses durch die Aussparungen und/oder Durchlässe unterfliessen kann.

Das Ausrichten das Fahrzeugerfassungssystem beim Einbau, kann mit einer Einbauhilfe realisiert werden. Die Einbauhilfe kann z.B. ein im Bereich neben der Fahrbahnausnehmungen auf den Fahrbahnbelag auflegbares Stützelement sein, an welchem das Fahrzeugerfassungssystem temporär befestigbar ist. Dadurch kann der Sensor optimal in den Fahrbahnbelag eingelassen werden, ohne dass dieser zu tief zu liegen kommt oder über den Fahrbahnbelag hinausragt. Letzteres wäre z.B. ein Problem bei der Schneeräumung und würde zu unnötigen zusätzlichen mechanischen Belastungen beim Überfahren führen. Bevorzugt verfügt das Gehäuse über Montageaufnahmen, über welche das Fahrzeugerfassungssystem während dem Einbau mechanisch mit der Einbauhilfe verbunden werden kann.

Gemäss einer ersten vorteilhaften Ausführungsform sind Bodenfläche, Deckfläche und seitliche Wandung stoffschlüssig miteinander verbunden. Damit kann eine besonders gute Abdichtung erreicht werden, so dass die Komponenten des Fahrzeugerfassungssystems bestmöglich vor Witterungseinflüssen geschützt sind. Bei dieser Ausführungsform muss das Fahrzeugerfassungssystem bei einem Defekt komplett ausgebaut werden und die stoffschlüssige Verbindung gelöst werden.

Bei einer zweiten vorteilhaften Ausführungsform ist die Deckelfläche mit der seitlichen Wandung lösbar verbunden, insbesondere verschraubt. Bei einem Defekt kann die Deckelfläche relativ einfach entfernet werden, so dass man Zugang zu den einzelnen Komponen- ten des Systems erhält. Defekte Teil, z.B. die Steuerungseinheit und/oder ein Glas, können so ohne grossen Aufwand gewechselt werden, was die Dauer der damit verbundenen Fahrbahnsperrung auf ein Minimum reduziert.

Weiter ist es bevorzugt, wenn das Gehäuse über eine Druckausgleichsvorrichtung verfügt. Damit kann vermieden werden, dass sich bei veränderlichen Witterungsbedingungen, z.B.

Luftdruckschwankungen oder Temperaturschwankungen, im Gehäuse ein Über- oder Unterdrück aufbaut.

Als Druckausgleichsvorrichtung liegt bevorzugt wenigstens ein Durchlass, insbesondere eine durchgängige Bohrung, im Gehäuse vor. Der wenigstens eine Durchlass ist dabei be- vorzugt als luftdurchlässige und zugleich flüssigkeitsundurchlässige Verbindung zwischen Aussenseite und Innenseite des Gehäuses ausgestaltet. Im Besonderen ist der wenigstens eine Durchlass mit einer luftdurchlässigen und flüssigkeitsundurchlässigen Membran verschlossen.

Aus der nachfolgenden Detailbeschreibung und der Gesamtheit der Patentansprüche er- geben sich weitere vorteilhafte Ausführungsformen und Merkmalskombinationen der Erfindung.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die zur Erläuterung des Ausführungsbeispiels verwendeten Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 Ein Blockschaltbild eines erfindungsgemässen Fahrzeugerfassungssystems in Form eines Bodensensors mit einem Magnetfeldsensor und einem Radarsensor;

Fig. 2 Ein Blockschaltbild eines weiteren erfindungsgemässen Bodensensors welcher über zwei redundante Magnetfeldsensoren verfügt;

Fig. 3 Eine perspektivische Ansicht auf das Gehäuse des Bodensensors aus Fig. 1 ;

Fig. 4 Eine schematische Darstellung der Einbausituation nachdem der Bodensensor aus Fig. 3 in eine Ausnehmung einer Fahrbahn eingegossen wurde.

Grundsätzlich sind in den Figuren gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Wege zur Ausführung der Erfindung

Fig. 1 zeigt ein erfindungsgemässes Fahrzeugerfassungssystem schematisch anhand eines Blockschaltbilds. Das Fahrzeugerfassungssystem liegt in Form eines Bodensensors 1 vor, welcher in einem Gehäuse 10 untergebracht ist (siehe Fig. 3 für Details zum Gehäuse).

Der Bodensensor 1 verfügt über einen ersten Sensor 6.1 in Form eines Magnetfeldsensors (Hallsensor) und einen zweiten Sensor 6.2, welcher ein Radarsensor ist. Als erster Energiespeicher 4.1 liegt ein Superkondensator vor, während der zweite Energiespeicher 4.2 in Form eines Akkumulators vorliegt. Die beiden Energiespeicher 4. 1 , 4.2 lassen sich über ein Ladeelement 3, vorliegend eine Solarzelle, mit Strom versorgen und aufladen, wenn diese mit Licht L bescheint wird.

Der Bodensensor 1 umfasst des Weiteren eine zentrale Steuerungseinheit 2, welche über einen Recheneinheit, einen Datenspeicher sowie mehrere Schnittstellen zum Datenaustausch mit den weiteren Komponenten des Bodensensors und zur Energieversorgung verfügt. Die beiden Sensoren 6.1, 6.2 sind über Kommunikationsleitungen mit der Steuerein- heit 2 verbunden, während die beiden Energiespeicher 4.1 , 4.2 über Versorgungsleitungen an die Steuereinheit angeschlossen sind.

Die Steuerungseinheit 2 ist dabei derart ausgebildet, dass: wenn die Spannung des ersten Energiespeichers 4.1 unter die Spannung des zweiten Energiespeicher 4.2 fällt, der Bodensensor bzw. dessen Komponenten durch den zweiten Energiespeicher 4.2 mit elektrischer Energie versorgt werden und wenn Spannung des ersten Energiespeichers 4.1 wieder über die Spannung des zweiten Energiespeicher 4.2 steigt, der Bodensensor bzw. dessen Komponenten durch den ersten Energiespeicher 4.2 versorget werden.

Weiter ist die Steuereinheit 2 derart ausgebildet, dass: a) der erste Sensor 6.1 in regelmässigen Abständen, im Besonderen mit einer Frequenz von 100 Hz, eine Messung durchführt; b) Die Messdaten mit einem vordefinierten Sensorschwellwert vergleicht; c) Einen Messalgorithmus startet, wenn ein Messwert über dem vordefinierten Sensorschwellwert liegt, d) Wobei der Messalgorithmus, sofern die mit dem ersten Sensor 6.1 ermittelten Messdaten eine vordefinierte Bedingung erfüllen, den zweiten Sensor 6.2 aktiviert und wenigstens eine Messung durchführt; e) Die mit den beiden Sensoren 6.1 , 6.2 ermittelten Messdaten durch die Steuerungseinheit 2 ausgewertet werden, so dass eine oder mehrere Messgrössen erhalten werden; f) Wobei der zweite Sensor 6.2 nach jeder Messung ausgeschaltet wird und erst bei Bedarf für eine erneute Messung wieder aktiviert wird.

Der Start des Messalgorithmus in Schritt c), die Aktivierung des zweiten Sensors und die Durchführung der wenigstens einen Messung in Schritt d) erfolgen z.B. innerhalb von weniger als 1 Millisekunde, nach dem Vergleich des Schwellwerts in Schritt b). Die Steuerungseinheit 2 ist zudem mit einem Kommunikationsmodul 7 verbunden, welches über eine drahtlose Verbindung, beispielsweise ein Funknetz, einen bidirektionalen Datenaustausch über entsprechende Funksignale F mit einem Gateway oder einer Leitstelle (nicht dargestellt) ermöglicht.

Fig. 2 zeigt einen zweiten Bodensensor 1 ', bei welchem zusätzlich zum ersten Sensor 6.1 ein weiterer baugleicher Magnetfeldsensor 6.1 a vorliegt. Die Steuerung 2 ist dabei zusätzlich derart ausgebildet, dass bei einem Ausfall des ersten Magnetfeldsensors 6.1 automatisch auf den zweiten Magnetfeldsensor 6.1 a umgestellt wird.

Des Weiteren verfügt der Bodensensor 1 ' nebst dem Ladelement 3 bzw. der Solarzelle zusätzlich über ein weiteres Ladelement 3a in Form eines Peltier-Elements, welche Wärmenergie W zum Laden des Superkondensator nutzbar macht. Das Peltier-Element ist dabei über eine gut leitende Wärmebrücke 8 in Berührungskontakt mit der Solarzelle bzw. dem ersten Ladeelement 3.1. Der erste Energiespeicher 4.1 bzw. der Superkondensator kann damit zusätzlich über das Peltier-Element geladen werden. Anstelle eines zweiten Energiespeichers in Form eines Akkumulators liegt beim Bodensensor 1 ' als zweiter Energiespeicher 4.2' eine nicht aufladbare Batterie vor. Entsprechend ist die Batterie nicht mit den Ladeelementen 3.1 , 3.1 a verbunden.

Die übrigen Komponenten des Bodensensors 1 ' sind baugleich mit den jeweiligen Komponenten des ersten Bodensensors 1.

Fig. 3 zeigt eine perspektivische Ansicht auf das Gehäuse 10 des Bodensensors 1 aus Fig. 1. Das Gehäuse 10 besteht aus einer Bodenfläche 1 1 , einer zylindrischen Seitenwand 12 und einer Deckfläche 13. Die Deckfläche 13 beinhaltet eine zentrale Glasplatte 13a aus Einscheibensicherheitsglas, welche auf der Seitenwand 12 aufliegt und durch einen Befestigungsring 13b fixiert ist. Der Befestigungsring ist dabei durch insgesamt sechs Schrauben 14 lösbar mit der Seitenwand 12 verbunden. Im Befestigungsring ist zudem eine Druckausgleichsvorrichtung 15 in Form einer durch eine luftdurchlässige und wasserundurchlässige Membran verschlossenen Bohrung eingebracht. Direkt unterhalb der Glasplatte 13a ist im Innern des Gehäuses 10 das erste Ladeelement 3 in Form der Solarzelle angebracht (in Fig. 3 nicht sichtbar), darunter befinden sich die übrigen Komponenten.

Wie in Fig. 3 zu erkennen ist, überragt die Bodenfläche 1 1 die Seitenwand 12 in seitlicher Richtung bzw. die Bodenfläche 12 hat einen grösseren Umfang als die Seitenwand 12. Damit kann der Bodensensor 1 z.B. mit einer Gussmasse 21 formschlüssig in einen Fahrbahnbelag 20 eingegossen werden, was in Fig. 4 dargestellt ist.

Die vorstehend beschrieben Ausführungsformen sind lediglich als illustrative Beispiele zu verstehen, welche im Rahmen der Erfindung beliebig abgewandelt werden können.

So kann z.B. der zweite Energiespeicher 4.2 in Fig. 1 eine nicht aufladbare Batterie anstatt ein Akkumulator sein. Ebenso kann der zweite Energiespeicher 4.2' in Fig. 2 in Form eines Akkumulators anstatt in Form einer nicht aufladbaren Batterie vorliegen.

Anstelle eines Befestigungsrings 13b kann die lichtdurchlässige Glasplatte 13a bei der Ausführungsform aus Fig. 3 z.B. auch direkt auf einem inneren und abgesenkten Absatz der Seitenwand 12 verklebt sein, so dass eine nicht-lösbare Verbindung vorliegt.

Auch möglich ist es, beim Gehäuse aus Fig. 3 eine grössere Bodenfläche 1 1 ' (in Fig. 3 durch unterbrochene Linien angedeutet) vorzusehen, welche die zylindrische Seitenwand noch weiter überragt. Dies verbesserte den Halt des Gehäuses im Boden zusätzlich. Dabei können auch Durchlässe 1 1 a im Randbereich der Bodenfläche 1 1 ' vorgesehen werden, welche das Vergiessen des Gehäuses in Fahrbahnausnehmungen vereinfacht.

Zudem können in vertikaler Richtung verlaufende rippenartige Vorstände 1 1 b (in Fig. 3 durch unterbrochene Linien angedeutet) vorgesehen werden, welche von der Seitenwand 12 Gehäuses abstehen und dieses gegen Verdrehung sichern.

Die Bodenflächen 1 1, 1 1 ' müssen nicht zwingend eben sein wie dies in Fig. 3 dargestellt ist. Es ist auch möglich, dass diese eine gekrümmte oder gewellte Fläche aufweisen. Auch möglich ist es, dass die Bodenflächen 1 1, 1 1 ' an den Randbereichen nach oben oder nach unten abgewinkelt sind, während der zentrale Bereich z.B. eben ist. Ebenso kann das Gehäuse aus Fig. 3 anstatt zylindrisch auch quaderförmig sein.