(57)【要約】本発明はそれぞれの発射および受信領域１１，１２で自動車を検知して対応するセンサ信号を評価ユニット１６に送るために、車線２，４の縦方向に超音波センサが配置されたトンネル監視システムに関する。発明によれば、２つの超音波センサ間の経過時間を基に各自動車３，５の速度を決定するために速度測定装置が設けられる。別の実施例としては自動車の位置、自動車の方向、自動車の走行密度を検知し、自動車の形式も認識することが可能である。危険な状態が自動的に検知され、交通制御安全システムを制御することによって迅速かつ自動的に処置がされる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの走行車線を有する自動車トンネルのトンネル監視システムであって、
自動車位置検出装置の構成要素として、少なくとも１つの走行車線（２，４）の縦方向にトンネルに分散して取り付けられた位置検出センサと、
位置検出センサのセンサ信号が供給される評価ユニット（１６）と、
評価ユニット（１６）の後に配置され、評価結果が表示できる出力ユニットと、
で構成されるトンネル監視システムにおいて、
位置検出センサは、少なくとも１つの走行車線（２，４）に発射・受信領域（１１，１２）が向けられた超音波センサ（７，９，１０）であって、超音波センサ（７，９，１０）の発射・受信領域（１１，１２）を自動車（３，５）が通過した場合、このセンサから適当なセンサ信号（１６）が評価ユニットに送られるように形成され、
センサ信号を使用して特定の超音波センサ（７，９，１０）の発射・受信領域（１１，１２）内の自動車（３，５）の通過に応じて走行時間測定が活性化され、さらに後に続くセンサ信号を使用してトンネルの走行方向の後に続く超音波センサの発射・受信領域で同一の自動車の遅れた通過に応じて、少なくともこれら２つの超音波センサ間の走行時間が測定できる走行時間測定ユニットが評価ユニット（１６）に含まれ、
走行時間測定ユニットの後に、測定された走行時間と既知のセンサ間隔から自動車（３，５）の速度信号が算出可能な速度測定ユニットが配置される
ことを特徴とするトンネル評価システム。
【請求項２】
トンネル（１）の縦方向に相次いで続く超音波センサ（７，９，１０）の発射・受信領域（１１，１２）が自動車検知領域で互いに境界を接し、自動車走行方向の縦間隔が普通の自動車の長さよりも短いことを特徴とする請求項１に記載のトンネル評価システム。
【請求項３】
自動車（３，５）がトンネルに進入するとき第１の超音波センサによって検知され、トンネル出口に至るまで後に続く超音波センサで次々と切り換えることによって通過が検知可能で、かつ制御可能である追跡ユニットが評価ユニット（１６）に含まれ、
次への切り換えが中断された場合は、センサ認識信号と結合して、通過しなくなった超音波センサの位置に応じて自動車（３，５）の停止信号が出される
ことを特徴とする請求項１または２に記載のトンネル評価システム。
【請求項４】
互いに続く自動車（３，５）に属する２つのセンサ信号が、既知のセンサ間隔から相対間隔を算出するために導き出せる間隔測定ユニットが評価ユニット（１６）に含まれることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載のトンネル評価システム。
【請求項５】
問題のセンサ信号を導いて算出された信号の強さ関して評価できる自動車形式認識ユニットが評価ユニットに含まれることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載のトンネル評価システム。
【請求項６】
少なくとも１つの超音波センサから、検知された自動車（３，５）を数えるセンサ信号が導かれる台数カウントユニットが評価ユニットに含まれることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載のトンネル評価システム。
【請求項７】
超音波センサ（７，９，１０）がトンネル天井（６）に配置され、
機能的に結合された一列の超音波センサ（７，９，１０）が走行方向の走行車線（２，４）に、好ましくはそれぞれが１つの走行車線および故障駐車場所に配置される
ことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載のトンネル評価システム。
【請求項８】
超音波センサ（７，９，１０）はＡ／Ｄ変換器を含み、かつ連続するバスシステム（１７）を介して評価ユニット（１６）と連絡することを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載のトンネル評価システム。
【請求項９】
評価結果に依存してトンネル（１）の入口あるいはトンネル（１）内に取り付けられ、交通を案内および／または警告する表示装置が自動で制御可能であることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１項に記載のトンネル評価システム。
【請求項１０】
トンネル監視システムが道路および／または軌道トンネルに使用されることを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１項に記載のトンネル評価システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は請求項１の前提部に記載された自動車トンネルのトンネル監視システムに関する。
【０００２】
自動車トンネルのトンネル監視システムは一般的にいろいろな実施形態のものが知られている。
例えば、トンネル内のトンネル縦方向に火災報知器を装備したトンネル監視システムが知られている。このシステムで、トンネル内の火災の可能性、特に火災を起している自動車の捜査と位置検出がされる。さらにこのシステムには、火災が認められた場合、自動警告装置、交通案内装置または閉鎖装置を作動させる制御装置が含まれる。このような監視システムは火災で引き起こされた危険状態を認識するのにもっぱら適している。
【０００３】
一般に知られた別のトンネル監視システムとしては、トンネルの経路に間隔をおいて装備されたいくつかの監視カメラから構成されているものがある。カメラで検知された経過をトンネル監視管理室の画面に表示して監視者が評価することによって、それぞれに配属されたトンネル部分が視覚監視できる。このような監視カメラを旋回させて監視することも知られている。この場合、トンネル監視管理室から旋回を遠隔操作することも可能である。
【０００４】
監視カメラを含むこのようなトンネル監視システムは調達および整備のコストが高い。特にカメラレンズは汚れた場合や重大な火災が発生したときの煙の発生によって機能が制限される。さらに必要ならば複数の自動車とともに比較的広範なトンネル部分が監視カメラで検知され自動画像評価の実施が難しいときは、システムに内在する危険状態の自動認識および評価は可能でないかまたは単に制限されるかである。したがって、このようなトンネル監視システムの画面情報の利用は、走行速度および車間間隔からの危険状態の認識や交通密度の評価などに関して、本質的にトンネル監視管理室内の監視者の義務となる。このように安全機能は本質的に個々の監視者の注意力に依存するので、危険状態の迅速な認識と必要となる迅速な処置は保証されない。
【０００５】
前記公知の２つのトンネル監視システムにおいて火災報知器および監視カメラは自動車の一種の位置検出センサとして通常走行の自動車に使用でき、および／または危険状態では位置検出可能であるが、前記説明したシステムの欠点および弱点は購入時に取り除く必要がある。
【０００６】
本発明の課題は、良好な機能の下で安価に製造でき整備に手間がかからずにすみ、かつ大量で変化する監視情報を自動評価する手段とともに提供するトンネル監視システムを自由に設定することである。
【０００７】
この課題は請求項１に記載された特徴によって解決される。
請求項１によると位置検出センサは超音波センサとして実施され、少なくとも１つの走行車線に発射・受信領域が向けられた超音波センサであって、超音波センサの発射・受信領域を自動車が通過した場合、このセンサから適当なセンサ信号がセンサ認識信号とともに評価ユニットに送られる。評価ユニットには、センサ信号を使用して特定の超音波センサの発射・受信領域内の自動車の通過に応じて走行時間測定が活性化される走行時間測定ユニットが含まれる。発射・受信領域で走行する自動車がより遅れて検知されるトンネル走行方向の後に続く超音波センサの後に続くセンサ信号を使用して、少なくともこれら２つの超音波センサの間の走行時間が測定できる。走行時間を測定するために、直接に続く次の超音波センサまたはさらに間隔を隔てた超音波センサが評価するのに考慮される。走行時間の測定に考慮される超音波センサの間隔は前もって一定に定められているので、実質的に乗算器で構成され後に配置された速度測定ユニットで、ただちに特定の自動車の速度信号が算出される。
【０００８】
速度測定は前述するトンネル内を走行する全ての種類の自動車に実施するのが好ましく、各自動車が第１の超音波センサを通過するときに走行時間測定を開始し、第２の配属された超音波センサを通過した後で終了する。評価ユニットで各自動車のこのような速度信号を非常に迅速に検知して、必要なれば別の評価のため記憶する。この場合、後に続く自動車と新たな走行時間測定のため測定長さ部が再度活性化する。このような測定長さ部はトンネルの経路で次々に設けられているので、実際の各自動車は各トンネル個所で測定される。それで、簡単かつ迅速に導出された情報、例えば走行した平均速度または自動車密度を定めることができる。
【０００９】
この配置によって、配属された２つの超音波センサ間の走行時間の閾値を評価ユニットで決めることによって、特に低速で走行しているか停止している自動車が非常に迅速にかつ自動的に簡単な方法で有利に検出される。したがって、問題の超音波センサからのセンサ検知信号をさらに評価することによって、トンネル内で停止または特に低速で走行している自動車の位置が自動的に検出できる。さらに、検知センサ信号が定められた時間内に変化しないことによって、停止している自動車の存在が評価ユニットで指摘される。
【００１０】
請求項２に記載された特に好ましい実施形態のために、トンネルの縦方向に相次いで続く超音波センサの発射・受信領域が自動車検知領域で互いに境界を接し、自動車走行方向の縦方向で普通の自動車長さにほぼ相当することが提案される。これによってトンネル全長に渡って走行車線で隙間のない検知と監視が可能となる。さらに、特定の超音波センサの発射・受信領域で一台の自動車のみが検知できるので、自動車の２重検知や検知脱落が実用的に排除される。それで評価結果は特に信頼性と根拠性がある。
【００１１】
発明によるトンネル監視システムは、隙間のない監視のための前記好ましい実施でも、比較的安価で機能信頼性のある部品で製造することができる。特に、超音波センサは比較的安価で、機能信頼性があり、整備に手間のかからない発射器ユニットであり、厳しい操作条件、例えば海岸での使用でも信頼できる。このような超音波センサはさらに汚れに対して強く、火災が発生し煙が生じたときでも自動車位置を検出する有効な信号が提供できる利点がある。さらにセンサ信号はそれぞれのセンサ検知信号とともに評価することが比較的簡単に可能である。装着コストや操作コストも同様に比較的低い。
【００１２】
発明のトンネル監視システムを使って、請求項３による評価ユニットの簡単な追加と別の構成で追跡ユニットを使用して、個々の自動車に基づく正確な自動車の通過検知が可能となる。そのため、自動車がトンネルに進入するとき第１の超音波センサによって検知され、トンネル出口に至るまで後に続く超音波センサで次々と切り換えることによって自動車の通過が検知制御される。またこのような追跡ユニットを使用して、評価ユニットで超音波センサ領域から次の超音波センサ領域への切り換えが中断していることが確認されると、停車している自動車が検知できる。その場合、配属されたセンサ認識信号とともに正確な位置が確認される。
【００１３】
さらに請求項４に記載された評価ユニットには、互いに続く自動車に属する２つのセンサ信号を評価することで自動車の相対間隔が簡単に算出できる間隔測定ユニットが含まれる。
【００１４】
特に好ましい実施形態として、請求項５に記載された超音波センサのセンサ信号はその信号の強さも評価される。いろいろな形式の自動車はいろいろな超音波の反射強さをもっているので、自動車形式認識ユニットでいろいろな形式の自動車が認識できる。したがって、例えば、停車している自動車がオートバイか乗用車かトラックかが有利に認識でき、必要ならば異なった危険の可能性が表示されて、異なった処置が要求される。さらに例えば、目的を満足する自動車形式認識装置が使用できる。
【００１５】
請求項６による別の形態で、センサ信号を介して自動車のカウントが実施できる台数カウントユニットを評価ユニットに簡単に組み込むことができる。
前記１つのユニットの前記評価装置は公知の方法で評価電子装置にコンパクトに一体化することができ、適当なプログラム化可能性を備える場合、具体的な組込み状態に簡単に適合させることができる。
【００１６】
請求項７に記載の特徴で、超音波センサはトンネルの天井に配置し、その場合、機能的に結合された一列の超音波センサは走行方向の走行車線に、好ましくは１つのみの走行車線および故障駐車場所にそれぞれ配置することを提案している。停車している自動車の簡単な認識機能のために、異なる走行方向の２つの走行車線をその上方に取り付けられた一列のみの超音波センサで監視することは考えられる。しかし基本的に検知能力の優れた監視は１つの走行方向の個々の走行車線に超音波センサ列を配置することによって与えられる。それでもって特に、走行方向認識も可能となり、場合によっては逆走する運転手がすぐに検知できる。最適な配置としてはセンサ間隔を約１０ｍ以下とし、超音波は１秒で約５０回発射し受信する。
【００１７】
センサ信号は、特にセンサ信号の強さも評価するときは、電子評価のため通常の方法でデジタル化しなければならない。請求項８によれば、超音波センサに取り付ける目的に応じたＡ／Ｄ変換器を準備し、連続したバスシステムを介してデジタル化した信号を評価ユニットに導く。いずれの超音波センサから定まったセンサ信号がきているのかを確認するために、センサ認識信号を測定値信号とともに評価ユニットに公知の方法で送る必要がある。そのため簡単な装備技術で２案内システムが使用され、これを介して超音波センサおよびＡ／Ｄ変換器の電圧供給も実施できる。特に低圧領域の電圧供給しか必要ないので、トンネル操作の安全に対する危険がさらに遠のく。これに代って、または追加して、超音波センサから評価装置まで信号伝達を無線で行うこともできる。そのため、実状に応じて設備支出がさらに少なくなり、また、火災の際にケーブルが破壊されるかもしれない場合にも、欠点のない信号伝達が確実に形成される。
【００１８】
発明によるトンネル監視システムを使用して評価結果が大幅に自動化され、主観的に評価する必要がなく監視者が自由になり、請求項９にしたがって特定の評価結果に対して処置する際にも自動化される。評価ユニットに制御ユニットを接続することが提案され、特定の評価結果に依存して、トンネルの入口あるいはトンネル内に取り付けられ交通を案内および／または警告する表示装置がこれで自動的に制御される。そのため安全性が基本的に高まり、場合によっては個々に引き起こされる時間遅延をがまんする必要はない。このような装置は信号機、点滅機、サイレン、制御可能な文字を有する警告板、または他の周知の案内・警告システムおよびトンネル安全装置である。トンネル内またはラジオを介して放送も自動的にされて指示がされる。
【００１９】
請求項１０によれば発明のトンネル監視システムは道路および／または軌道トンネルに使用できる。簡単な構造によって簡単で安価な設備が現存のトンネルに対して既設の監視装置に可能であると同時に追加あるいは組み合わせることができる。
【００２０】
図面を基に発明を詳細に説明する。
図１に自動車の２車線トンネル１の横断面を示す。トンネル断面の右側の走行車線２上にトラック車３を示し、対向車線４上に乗用車５を示す。
【００２１】
トンネル天井６の中央領域の縦方向にセンサが等間隔になるよう超音波センサユニット７が配置される。各超音波センサユニット７にはそれぞれ２つの超音波センサ９，１０が含まれ、それぞれは配属された円錐形の発射および受信領域１１，１２が隣接する状態で走行車線２と対向車線４に向かう。図１で明らかなように、発射および受信領域１１，１２は通過する自動車３、５を検知する。
【００２２】
図２には、図１の走行車線２および対向車線４の概略的平面図を自動車３および５とともに示す。ほぼ円錐形の発射および受信領域１１，１２によって走行車線２および４上にほぼ円形の領域が投影される。超音波センサ９，１０の配置は、発射および受信領域１１，１２が投影された円によって縦方向にも横方向にも明らかにほぼ隣接するように実施されるので、通過する自動車に関して走行車線２および４で隙間のない検知が可能となる。同様に互いに連続する超音波センサの発射および受信領域は多少重ねることができ、または多少間隔を空けることもできる。配置に際しては、自動車が検知できない場所が生じるような大きさに間隔を選択しないことが、または領域の重なりあるいは大き過ぎる領域のためにその間に存在するいくつかの自動車が場合によっては１台の自動車としてしか検出されないことにならないようにすることが重要である。
【００２３】
図３にトンネル監視システムの機能概略図を走行車線２および４の概略平面図と共に示す。縦方向に１０個の超音波センサユニット７１から７１０が配置されるが、トンネルはさらに続くことがある。超音波ユニット７５の領域で走行車線２に隣接して故障駐車場所１３を設け、同様に超音波センサ７５ａ，７５ｂ，および７５ｃで監視される。走行車線２にはトラック車３が存在し、故障駐車場所には自動車１４が停車している。
【００２４】
トンネル監視管理室１５に評価ユニット１６が装備され、そこに超音波センサ９，１０を有する超音波センサユニット７がそれぞれ、連続するバス１７を介して接続される。評価ユニットは表示および記録装置を含むプロセス案内システム１８に接続される。評価結果をさらに利用するため、概略的で典型的に２つの制御装置が設けられる。制御装置はトンネル入口の進入信号機１９に関係し、この進入信号機１９は、例えば走行車線２を自動車が停車している場合、または交通渋滞が確認された場合は「赤」に切り換る。さらに表示板２０による制御がトンネルでなされ、例えば点滅する光の文字で交通案内の指示が与えられる。
【００２５】
図４にはトンネル監視システムの典型的な回路図が示される。超音波センサユニット７の個々の超音波センサ９，１０はアナログ−デジタル−変換器２１に配属されて接続され、連続するバス１７に接続される。連続するバス１７は評価ユニット１６に連絡する。この評価ユニット１６は望ましい機能に応じて、また装備拡張に応じていくつかの、必要ならば互いに一体となった測定・評価ユニットを備える。特に、位置検出ユニットを介して、特定の発射・受信領域での自動車の位置に応じて自動車の位置を検出することができる。タイマーを介して走行時間測定、その結果、自動車の速度を決定する速度測定ユニットを使用した速度測定が可能となる。それに加えて、トンネルを通る特定の自動車の通過が追跡ユニットを使用して追跡され、トンネル入口からトンネル出口まで隙間のない通過追跡が可能となる。さらに自動車間の間隔測定、同様に走行方向認識および故障駐車場所の監視が実施可能となる。センサ信号の強さを評価することによって、評価ユニットを適当に構成する場合、自動車の高さと長さの探知することで自動車形式の認識も可能となる。前記の評価結果のすべてまたは一部は統計的な意味または制御介入または警告指示に関連づけることができる。
【００２６】
評価装置１６はここでは出力ユニットとして、典型的には視覚装置としての画面２２に切り換えられ、これによって監視者はトンネル内の出来事をビジュアルに追跡することができる。さらに、例えばメモリや印刷などの公知の記録ユニットが可能となる。
【００２７】
さらに、評価ユニット１６の結果は制御ユニット２３に導かれ、例えば交通案内、警告、安全確保などのために接続される表示装置が自動的に制御される。典型的にはランプ２４は信号機および／または点滅ランプおよび／または光文字を意味する。さらにスピーカ２５はサイレンおよび／または放送装置を概略的に指す。通風機２６は換気、自動消火装置、閉鎖装置などのトンネルの安全装置が含まれる。
【図面の簡単な説明】
【図１】トンネルの横断図を示す。
【図２】トンネルの走行軌道の平面図を示す。
【図３】トンネル監視装置の機能概略図を示す。
【図４】図３によるトンネル装置の回路図を示す。
【国際公開パンフレット】
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【手続補正書】
【提出日】平成14年10月18日(2002.10.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの走行車線を有する自動車トンネルのトンネル監視システムであって、
自動車位置検出装置の構成要素として、少なくとも１つの走行車線（２，４）の縦方向にトンネルに分散して取り付けられた位置検出センサと、
位置検出センサのセンサ信号が供給される評価ユニット（１６）と、
評価ユニット（１６）の後に配置され、評価結果が表示できる出力ユニットと、
で構成されるトンネル監視システムにおいて、
位置検出センサは、少なくとも１つの走行車線（２，４）に発射・受信領域（１１，１２）が向けられた超音波センサ（７，９，１０）であって、超音波センサ（７，９，１０）の発射・受信領域（１１，１２）を自動車（３，５）が通過した場合、このセンサから適当なセンサ信号（１６）が評価ユニットに送られるように形成され、
センサ信号を使用して特定の超音波センサ（７，９，１０）の発射・受信領域（１１，１２）内の自動車（３，５）の通過に応じて走行時間測定が活性化され、さらに後に続くセンサ信号を使用してトンネルの走行方向の後に続く超音波センサの発射・受信領域で同一の自動車の遅れた通過に応じて、少なくともこれら２つの超音波センサ間の走行時間が測定できる走行時間測定ユニットが評価ユニット（１６）に含まれ、
走行時間測定ユニットの後に、測定された走行時間と既知のセンサ間隔から自動車（３，５）の速度信号が算出可能な速度測定ユニットが配置され、
トンネル（１）の縦方向に相次いで続く超音波センサ（７，９，１０）の発射・受信領域（１１，１２）が自動車検知領域で互いに境界を接し、自動車走行方向の縦間隔が普通の自動車の長さよりも短く、
自動車（３，５）がトンネルに進入するとき第１の超音波センサによって検知され、トンネル出口に至るまで後に続く超音波センサで次々と切り換えることによって通過が検知可能で、かつ制御可能である追跡ユニットが評価ユニット（１６）に含まれ、
次への切り換えが中断された場合は、センサ認識信号と結合して、通過しなくなった超音波センサの位置に応じて自動車（３，５）の停止信号が出される
ことを特徴とするトンネル評価システム。
【請求項２】
互いに続く自動車（３，５）に属する２つのセンサ信号が、既知のセンサ間隔から相対間隔を算出するために導き出せる間隔測定ユニットが評価ユニット（１６）に含まれることを特徴とする請求項１に記載のトンネル評価システム。
【請求項３】
問題のセンサ信号を導いて算出された信号の強さ関して評価できる自動車形式認識ユニットが評価ユニットに含まれることを特徴とする請求項１または２に記載のトンネル評価システム。
【請求項４】
少なくとも１つの超音波センサから、検知された自動車（３，５）を数えるセンサ信号が導かれる台数カウントユニットが評価ユニットに含まれることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載のトンネル評価システム。
【請求項５】
超音波センサ（７，９，１０）がトンネル天井（６）に配置され、
機能的に結合された一列の超音波センサ（７，９，１０）が走行方向の走行車線（２，４）に、好ましくはそれぞれが１つの走行車線および故障駐車場所に配置される
ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載のトンネル評価システム。
【請求項６】
超音波センサ（７，９，１０）はＡ／Ｄ変換器を含み、かつ連続するバスシステム（１７）を介して評価ユニット（１６）と連絡することを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載のトンネル評価システム。
【請求項７】
評価結果に依存してトンネル（１）の入口あるいはトンネル（１）内に取り付けられ、交通を案内および／または警告する表示装置が自動で制御可能であることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載のトンネル評価システム。
【請求項８】
トンネル監視システムが道路および／または軌道トンネルに使用されることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載のトンネル評価システム。
【国際調査報告】
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