DE3801698A1 - Zaehlsystem fuer bewegte objekte - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Zählsystem für bewegte Objekte, seien es Gegenstände oder Personen.

Insbesondere für die rasch auswertbare Zählung von Passagieren gibt es bereits viele Vorschläge, um das fundamentale Problem der optimal betriebswirtschaftlichen und technischen Steuerung eines öffentlichen Transportnetzes zu lösen. Das Problem ist wegen des Zufallsverhaltens von Personen besonders kompliziert, da z. B. Erwachsene ein anderes "Bewegungsverhalten" zeigen als z. B. Schüler oder Kinder, und natürlich und besonders auch Spitzenzeiten mit dicht gedrängten Personengruppen sehr unterschiedlicher Einzel- Individualität sowie Wetterbedingungen und dergleichen zu berück­ sichtigen sind.

In SU 6 23 221 ist ein System beschrieben, das mechanische Unter­ brecher aufweist, die an Zugangsstellen angebracht sind und die durch das Gewicht der Passagiere betätigt werden. Die Unterbrecher sind jedoch schwierigen Umgebungsbedingungen (Feuchtigkeit, Eis, Staub) ausgesetzt und benötigen Wartung und häufige Reparatur.

In FR 22 86 448 und FR 24 60 507 ist ein System beschrieben, bei dem Licht- oder Infrarotstrahlen eingesetzt werden, die in einer horizontalen Ebene direkt oder nach Reflexion an einem Spiegel fotoempfindliche Zellen beleuchten. Das aufeinanderfolgende Unter­ brechen der Strahlen durch Personen wird als Durchgang gewertet. Dieses Verfahren ist aufgrund überlagerter Bewegungen durch Arme, Gepäckstücke oder Stöcke oder durch spielende Kinder stark fehler­ anfällig.

US 39 97 866 beschreibt ein System mit einem Ultraschall- oder Radiosender und einem Empfänger, der die von den Personen reflektierten Wellen aufnimmt. Die Gesamtanordnung ist normalerweise über einer Tür geschützt vor den Unbilden des Wetters und Zerstörungsakten angebracht. Aufgrund der Dispersion der Signale sind diese schwach, was es erschwert, zwischen aneinandergerückten Personen zu unterscheiden oder die Bewegungsrichtung von Personen festzustellen.

In US 41 27 766 ist ein System beschrieben, das eine Matrix passiver fotoelektrischer Zellen aufweist, die auf den Schatten ansprechen, der beim Durchgang einer Person in der örtlichen Umgebungshelligkeit hervorgerufen wird. Das System benötigt eine komplizierte Zählschaltung, um die Bewegungsrichtung unter Berücksichtigung der Schwankungen in der Umgebungshelligkeit zu bestimmen, was zu erhöhtem Preis führt. Darüberhinaus vermag es nicht systematisch zwischen zwei aneinandergerückten Personen zu unterscheiden.

Die im vorigen beschriebenen Mängel der beschriebenen Systeme machen deutlich, weshalb sich keines dieser Systeme bisher in nennenswertem Maße kommerziell durchsetzen konnte.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Zählsystem für bewegte Objekte anzugeben, das einfach aufgebaut ist und dennoch genaues Zählen zuläßt.

Die Erfindung ist durch die Merkmale von Anspruch 1 gegeben. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegen­ stand der Unteransprüche.

Bei einer Ausführungsform eliminiert eine Zählelektronik zunächst Störimpulse, wie sie beim Anlegen von Spannung und innerhalb äußerer elektromagnetischer Felder entstehen. Sie unterscheidet unbewegte oder sich langsam bewegende Per­ sonen von sich normal bewegenden. Vorteilhafterweise wird durch ein Doppelsystem von Sendern und Empfängern, die sich in der Frequenz modulierter Infrarotstrahlung unterschei­ den, die Bewegungsrichtung festgestellt.

Das Zählsystem ist normalerweise oberhalb dem Durchgang an­ geordnet, den die Gegenstände einhalten müssen. Es weist zum einen eine Sende-/Empfangszelle auf, die einen pulsie­ renden Lichtstrahl benutzt, der ausreichend eng ist, um zwischen aneinandergerückten Objekten unterscheiden zu können.

Vorzugsweise ist der pulsierende Strahl ein Infrarotstrahl einer Wellenlänge zwischen 850 nm und 950 nm mit einem spitzen Öffnungswinkel zwischen 1° und 4° und einer Empfangs­ tiefe von etwa 2,15 m, die auf einen geringeren Wert, z. B. 1,8 m zurückgeführt ist, um praktische Überlegungen zu be­ rücksichtigen, die mit dem besonderen Anwendungsfall verbun­ den sind.

Das Zählsystem weist andrerseits eine elektronische logische Zählschaltung auf, die zunächst auf Zeitbasis Störimpulse von richtigen Ermittlungssignalen unterscheidet, d. h. von Sig­ nalen aufgrund direkter Reflexion, die dem Durchgang von Objekten entsprechen.

Die Logik unterscheidet z. B. Störimpulse einer Dauer unter­ halb 100 µs in einem Hintergrundrauschen unter 10 V und/oder falls erforderlich, Störimpulse einer Dauer unter 10 µs in einem Untergrundrauschen unter 10 V. Die Störimpulse selbst können mehrere 100 V erreichen.

Die Logik stellt nach jedem Zählereignis eine Nichtermitt­ lungszeit ein, die ausreichend lange ist, um die Mehrfach­ zählung sich langsam bewegender Objekte oder solcher Objek­ te auszuschließen, die mehrere Oberflächen aufweisen, die rechtwinklig zum Strahl reflektieren.

Die Nichtermittlungszeit liegt z. B. zwischen 100 und 400 ms abhängig von der Ergonomie des Durchgangs.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist das Zählsystem zwei mit der Zähllogik zusammenarbeitende Sende-/Empfangs­ zellen auf, die paarweise über jedem Durchgang angeordnet sind, wobei die eine einen mit 2500 Hz und die andere einen mit 3500 Hz pulsierenden Strahl aussendet, was es der Logik erlaubt, die Strahlen zu unterscheiden und eindeutig die Be­ wegungsrichtung der Objekte festzustellen.

Bei Anwendung auf ein Transportfahrzeug ist es möglich, für mehrere Türen gleichzeitig die Zahl von Ein- und Ausstiegen festzustellen. Diese Informationen werden zeitlich leicht gegeneinander verschoben, z. B. um 50 µs, um sie vor ihrer Zählung eindeutig zu unterscheiden und dadurch im Fall von Gleichzeitigkeit jeglichen Informationsverlust zu vermeiden.

Die Ergebnisse werden so verarbeitet, daß sie in ein Informa­ tionsaufnahmesystem für Werte aufgenommen werden können, die z. B. die zurückgelegte Entfernung, die verstrichene Zeit und die verbrauchte Kraftstoffmenge umfassen. Diese Werte werden auf Informationsträgern, wie z. B. Kassetten, Dis­ ketten oder Speichern gesammelt, oder sie werden in Echt­ zeit durch Funk oder Infrarotstrahlen zu einem Informations­ zentrum gesandt.

Die Ermittlung kann aber auch direktere Anwendung finden, z. B. durch das Verhindern unbeabsichtigten Schließens von Türen vor Personen.

Um verläßliche und wiederholbare Ergebnisse zu erhalten, weist das erfindungsgemäße Zählsystem vorteilhafterweise ein Kalibriermittel für die Zellen auf sowie ein Verfahren zum Feststellen ihrer erforderlichen Funktion, welches Ver­ fahren z. B. bei Antritt einer Fahrt durchgeführt wird. Das eventuelle Ersetzen von Zellen ist durch eine Steck­ verbindung erleichtert. Die Gefahr des Ausfalls des Systems ist praktisch dadurch aufgehoben, daß grundsätzlich einfache elektronische Bauteile verwendet werden, die an geschütztem Ort untergebracht werden.

Die Erfindung wurde ursprünglich zum Zählen von Passagieren entwickelt, die einen Bus besteigen oder aus diesem ausstei­ gen. Sie kann jedoch allgemein für das Überprüfen der Bewe­ gung von Personen oder Gegenständen verwendet werden, die zufallsbedingt in einen abgeschlossenen Bereich eintreten oder diesen verlassen, also z. B. auf Fahrzeuge in einem Parkplatz oder auf Personen in einem Stadion.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von durch Figuren veranschaulichten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 Anordnung von Zellen im Raum, die direkt reflek­ tierte Strahlen detektieren;

Fig. 2 Schaltbild einer Zählschaltung zum Erfassen von Daten, die von einem Paar von Zellen herrühren;

Fig. 3 Diagramm mit Zügen von Impulssignalen von ver­ schiedenen Bauteilen der Schaltung gem. Fig. 2;

Fig. 4 Schaltung (Fig. 4a) und Impulsdiagramm (Fig. 4b) zum Erläutern des Berücksichtigens von Informa­ tionen von verschiedenen Türen, und

Fig. 5 Schaltbild einer Blockierschaltung, die beim Anlegen oder Abschalten von Spannung wirkt.

Die Spannungsversorgung des Systems wird von der 24 V- Batterie eines Autobusses, den das Ausführungsbeispiel be­ trifft, erbracht. Eine erste Stufe liefert eine Spannung von 22 V bei 5 A und versorgt die fotoelektrischen Zellen, Anzeigeeinrichtungen, einen Mikrorechner und folgende Stu­ fen. Sie umfaßt ein System, das gegen Spitzen und Schwan­ kungen der Spannung schützt und das dazu eine Sicherung, einen Kondensator hoher Kapazität, Zenerdioden und andere Dioden aufweist, wie auch ein System zum Regeln der Span­ nung abhängig vom Ladungszustand. Eine zweite und eine dritte Stufe in Kaskade, die ebenfalls gegen Spannungsspitzen geschützt sind, werden auf 12 V bzw. 5 V geregelt und sie versorgen die Datenverarbeitungselektronik, die mit Hilfe logischer TTL- und CMOS-Bauteilen realisiert ist.

Fig. 1a zeigt schematisch eine Halbtür eines Transportfahr­ zeugs für den gemeinsamen Transport von Personen, wie eines Omnibusses. Zwei fotoelektrische Zellen sind im Inneren eines Gehäuses B 1 angeordnet, das mit einem Fenster B 2 abgeschlos­ sen ist, das den Durchgang infraroter Strahlen zuläßt. Die eine Zelle C 1 ist außen, die andere, C 2, innen angeordnet.

Jede Zelle weist einen Sockel, der die Versorgungs- und die Ausgangsschaltung trägt und die eigentliche Zelle auf, die aus einem Sender, einem Empfänger und einer Erstverarbeitungs­ elektronik besteht. Die Zelle im eigentlichen Sinn kann zum Ersetzen leicht herausgezogen werden.

Wie in Fig. 1b dargestellt, sendet jede Zelle einen koni­ schen Strahl nach unten. Es handelt sich um Infrarotstrah­ lung einer Wellenlänge von 900 nm, wobei der Strahl um 3° gegen die Senkrechte nach außen gestellt ist. Sein Öffnungs­ winkel beträgt etwa 2,5°, was bedeutet, daß er auf einer Fläche in 215 cm Entfernung, was der maximalen Ermittlungs­ entfernung entspricht, einen Fleck c von lediglich 9,5 cm erzeugt. Die maximale Ermittlungstiefe wird tatsächlich auf etwa 170 cm für eine Tür von 205 cm Höhe eingestellt, was es erlaubt, alle Personen, selbst Kinder, gut erfassen zu können. In Verbindung mit dem Schrägstellungswinkel von 3° gegen der Senkrechten verhindert das Verkürzen der Empfangs­ tiefe den Einfluß von Strahlen, die lediglich vom Boden re­ flektiert werden. Normalerweise sendet lediglich ein klei­ ner, einziger Bereich x _i des Kopfes, der genau rechtwinklig zum Strahl steht, ein Signal zum Empfänger zurück. Bei einer Person von 165 cm, deren Kopf sich etwa 40 cm unterhalb einer Zelle durchbewegt, erzeugt der Strahl einen Fleck x 1 von 2 cm Durchmesser auf dem Kopf. Der entsprechende reflektierende Fleck x 2 der nächsten Person ist um mindestens 30 cm von dem für die zuvor erfaßte Person maßgeblichen Fleck entfernt, so daß die Personen unabhängig davon, wie eng zusammenge­ rückt sie in den Omnibus steigen, voneinander unterschieden werden können. Vergleicht man dies mit der großen Zone yi einer Person, die einen horizontalen Strahl abschneidet, wird ersichtlich, welche verbesserten Möglichkeiten die Erfindung zum genauen Unterscheiden zweier zusammengerück­ ter Personen beinhaltet.

Die Ansprechzeit der Zelle, d. h. die Zeitspanne, die das Senden des Strahles, das Empfangen des Signales und die An­ fangsverarbeitung innerhalb der Zelle umfaßt, beträgt etwa 3,5 ms, was eine ausreichend lange Zeitspanne bildet, um alle Personen, selbst die schnellsten, ermitteln zu können.

Da jede Zelle auf einer vorgegebenen Frequenz arbeitet, 2500 Hz für C 1 und 3500 Hz für C 2, erlaubt dies, daß jeder Empfänger nur das von dem ihm zugehörigen Sender ausgesandte und dann reflektierte Licht empfängt. Dies erlaubt es, den Einfluß sich ändernder Umgebungshelligkeit auszuschließen und es erlaubt es insbesondere, zwei eng benachbarte Zellen zu verwenden, um Bewegungsrichtungen, also Einstiege unter­ scheiden zu können. Aufgrund der Enge der Strahlen konnte experimentell der Abstand zwischen den Zellen C 1 und C 2 auf 2,0 cm herabgesetzt werden.

Die elektronische Zählschaltung gemäß Fig. 2a, die es er­ laubt, zwischen Einstiegen und Ausstiegen zu unterscheiden, weist drei zusammenarbeitende Bereiche I/O, M/D und BT auf.

Der Bereich I/O eliminiert Störimpulse, die in elektri­ schen Kabeln L auftreten, die die Zellen C 1 und C 2 und den Türunterbrecher I 1 mit der Rechenanordnung vorne im Fahrzeug verbinden.

• - Der Bereich M/D ermittelt, während die Türen geöffnet sind, ob eine Bewegung einem Einstieg oder einem Ausstieg entspricht oder ob sie unbestimmt ist.
• - Der Bereich BT verhindert, daß zwei Ereignisse, die um weniger als 140 ms an den Fronttüren und um weniger als 160 ms für die hinteren Türen auseinanderliegen, berück­ sichtigt werden. Derartige Doppelereignisse werden als von ein und derselben Person erzeugt betrachtet, die sich lang­ samer als der Durchschnitt bewegt oder die, als Ausnahme­ fall dem Lichtstrahl mehrere rechtwinklig zu diesem stehen­ de Oberflächen aufweist.

Um Transistoren innerhalb der Zellen gegenüber Störimpulsen weniger empfindlich zu machen, nähert man ihre Kollektor/ Basis/Emitter-Potentiale aneinander an, was zwei Verbindungs­ kabel pro Zelle erfordert (Bereich L in Fig. 2a).

Ein elektromagnetisches Störfeld zeichnet sich durch ein dauerndes Hintergrundrauschen geringer Amplitude aus, dem Impulse erhöhter Frequenz aber begrenzter Dauer überlagert sind, deren Amplitude mehrere 100 V erreichen kann. Das Feld wird z. B. durch den Anlasser oder Zündspulen und Drosseln, zu Servosteuerungen für die Türen gehören, erzeugt.

Ein erster Störungstyp zeichnet sich durch ein relativ schwaches Hintergrundrauschen unterhalb 7 V, aber mit lan­ gen Störimpulsen, aus, die 100 µs erreichen können.

Dieser Feldtyp wird durch eine Eingangsschnittstelle mit einem Optokoppler OP 1 behandelt, dessen Übertragungsge­ schwindigkeit durch den Schwelleneffekt eines Schmitt- Triggers TSO fixiert ist, der in der Eingangsschaltung ent­ halten ist, die auch die Fotodiode enthält, und die weiter­ hin fixiert ist durch den Kondensator C 100 in der Ausgangs­ schaltung. In dieser Anordnung werden nur Signale mit einer Anstiegsflanke größer 17 V und einer Dauer größer als 100 µs und mit einer abfallenden Flanke von mindestens 7 V als zu­ treffende Signale betrachtet und übertragen. Das Hintergrund­ rauschen wird durch den Schwelleffekt zurückgehalten, der durch den Widerstand R 100 erzeugt wird. Die maximale Über­ tragungsgeschwindigkeit der Signale ist aber auf 400 Hz be­ schränkt.

Ein zweiter Störfeldtyp ist durch ein stärkeres Hintergrund­ rauschen gekennzeichnet, das 15 V überschreiten kann, aber dessen Hochspannungsstörimpulse im Mittel eine Dauer unter 10 µs aufweisen.

Man verwendet in diesem Fall die Schnittstelle mit dem Optokoppler OP 2, dessen Übertragungsgeschwindigkeit durch Kondensatoren C 101 und C 102 auf etwa 10 000 Hz festgelegt ist, deren Schwellspannung auf 15 V durch Widerstände R 101, R 102, R 103 und R 104 festgelegt ist.

Durch Ändern der Kapazitätswerte der Kondensatoren C 100- C 102 wie auch der Widerstandswerte der Widerstände R 100- R 104 ist es möglich, die Eigenschaften der Optokoppler OP 1 und OP 2 im Bereich I/O an die besonderen Verhältnisse anzu­ passen, z. B. an Verhältnisse, die von denen bei einem Om­ nibus abweichen.

Die Lebensdauer der Optokoppler wird durch Verwenden von Schottky-Dioden S 100- S 102 in den Eingangsschaltungen er­ höht.

Die beschriebenen Anordnungen sind ausreichend, wenn man CMOS-Technologie für die Bereiche M/D und BT verwendet. Verwendet man dagegen TTL-Technologie, oder wird in einer Umgebung mit besonders vielen Störimpulsen gearbeitet ist es noch zweckmäßig, zusätzliche Wachhundschaltungen G 1 bzw. G 2 nach den Optokopplern anzubringen, die ein Signal nur übertragen, wenn seine Dauer einen im voraus festgelegten Wert überschreitet.

Gemäß Fig. 2b erscheint ein Eingangssignal gleichzeitig am Eingang b eines Impulsgenerators M 10 und am Eingang d einer Kippstufe M 11. Wenn das Signal an den Eingängen b und d auch noch vorhanden ist, wenn der negative Impuls vom Impulsgene­ rator M 10 am Eingang t der Kippstufe abfällt, zeigt dies, daß das Signal kein Störsignal, sondern ein richtiges Sig­ nal ist, woraufhin die Kippstufe M 11 an ihrem invertierten Ausgang Q einen negativen Impuls abgibt, welcher Ausgang normalerweise hoch liegt. Das Anwenden dieses normalerweise hoch liegenden Ausgangs verbessert die Insensibilität der Schaltung gegenüber Störimpulsen, berücksichtigt jedoch vollständig die Logik des Bereichs M/D in der Beziehung, daß dessen Eingang UND-Glieder A 100 und A 101 nur auf an­ steigende Impulse ansprechen.

Zum Beschreiben der Funktionen der Bereiche M/D und BT wird für erleichtertes Verständnis das Impulsdiagramm gem. Fig. 3 herangezogen.

Die von Störeffekten befreiten Impulse von den Zellen C 1 und C 2 gelangen zu den genannten UND-Gliedern A 100 bzw. A 101. Sie werden dann übertragen, wenn (1) an einem je­ weiligen Eingang das gefilterte Signal vom Unterbrecher I 1 anliegt und (2) der Bereich BT den Bereich M/D reinitia­ lisiert hat, was den Zustand "Null" am Ausgang ODER-Glie­ des O 104 bedeutet, also einen positiven Zustand an einem Invertor N 100, der vor den UND-Gliedern liegt.

Ein Einstieg liegt dann vor, wenn zunächst die äußere Zelle C 1 eine Person ermittelt und dann auch die innere Zelle C 2 ein Signal abgibt, das einen kleinen festgelegten Verzug aufweist, der durch die Kommutierungszeit zweier Schmitt-Trigger T 1 bzw. T 2 bestimmt ist. Bei einem Aus­ stieg erfolgt umgekehrt ein erstes Ermitteln durch die Zelle C 2 gefolgt von einem Ermitteln durch die Zelle C 1. Der Wert dieser Verzögerung hängt von der Geschwindigkeit des Durchgehens zwischen den Zellen ab. Dies rührt davon her, daß eine Eingangskippstufe B 1 nur dann hohen Pegel einnimmt, wenn (1) die Zelle C 1 einen Impuls hohen Pegels an den Eingang P und (2) diesem Impuls ein Impuls von der Zelle C 2 am Eingang CP folgt, nach einer Verzugszeit, die größer ist als diejenige, die durch die Schmitt-Trigger TS 1 und TS 2 festgelegt ist, wodurch der Pegel am Eingang P dauernd hoch gehalten wird. Analog wird ein Ausstieg von Schmitt-Triggern TS 3 und TS 4 und einer Ausstiegskippstufe B 2 ermittelt.

Wenn eine Person unbeweglich unter einer Zelle steht, z. B. beim sich Öffnen der Türen, oder wenn sich das System für eine neue Zählung vorbereitet, erscheint direkt ein Impuls an den Eingängen CP der Kippstufen B 1 und B 2, noch bevor einer der Eingänge P aktiviert ist, was durch die Verzöge­ rungen bedingt ist, die von den Schmitt-Triggern TS 1-TS 4 herrühren. Da dann keine der Kippstufen hohen Pegel einnimmt, ist dies die Ermittlung einer Anomalie.

Im Bereich BT nutzt man die Tatsache, daß Impulsgeneratoren M 100 und M 101 durch ein abfallendes Signal an ihrem Ein­ gang I 0 aktiviert werden. Die Logik erkennt zunächst einen Durchgang durch ein Signal hohen Pegels am Ausgang eines ODER-Gliedes O 100 und ein Signal hohen Pegels am Ausgang des ODER-Gliedes O 104, was ein Signal hohen Pegels am Aus­ gang eines UND-Gliedes A 102 zur Folge hat. Wenn ein Einstieg oder Ausstieg abgeschlossen ist, äußert sich dies durch das Verschwinden der Signale von den Zellen C 1 und C 2, was ein Signal tiefen Pegels am Ausgang des ODER-Gliedes O 100 und damit des UND-Gliedes A 102 zur Folge hat, woraufhin der monostabile Multivibrator M 101 einen Impuls von 140 µs an seinem Ausgang Q abgibt, der um eben diese Zeit die Erzeu­ gung eines Impulses durch den Impulsgenerator M 100 verzö­ gert, der die Kippstufen B 1 und B 2 reinitialisiert. Ein Kondensator C 106 erlaubt es, den Eingang I 0 des Impuls­ generators M 100 auf hohem Pegel zu halten, Wenn das Aus­ gangssignal vom UND-Glied A 102 abfällt, was den Impuls­ generator M 102 betätigt, der augenblicklich ein Signal hohen Pegels an seinem Ausgang Q abgibt. Ein ODER-Glied O 102 erlaubt darüber hinaus das Reinitialisieren beim Inbetrieb­ nehmen des Systems (s. Schaltung zum Blockieren beim An­ legen oder Abschalten von Spannung, die weiter unten be­ schrieben wird).

Die Erfindung erlaubt es, gleichzeitig eine nicht begrenzte Zahl i von Türen zu behandeln. Zu diesem Zweck bringt die Zähllogik vor dem Zählen die von i Türen parallel vorlie­ genden Signale in Serie. Bevorzugt ist eine getrennte Zäh­ lung für Einstiege und Ausstiege. Die Umsetzung seriell/ parallel, die durch Fig. 4 veranschaulicht ist, wird in Kaskadenschaltung mit Hilfe von EXKLUSIV ODER-Gliedern N 100- N 10 i realisiert, d. h. das Ausgangssignal nimmt hohen Pegel ein, wenn die Eingangspegel unterschiedlich sind, und es nimmt niedrigen Pegel ein, wenn die Eingangspegel identisch sind, sei es hoch oder niedrig. Fig. 4b zeigt im Detail diese Umwandlung für zwei Kanäle. Man stellt fest, daß die Impulshöhe am Ausgang (s. z. B. den Fall 6) vom Versatz der Impulse gegeneinander am Eingang abhängt. Ein Zähler CO 100 benötigt für sichere Funktion Eingangsimpulse, die länger sind als 50 µs.

Da an Haltestellen gleichzeitig mehrere Passagiere durch die Türen des Omnibusses ein- und aussteigen, kommt es häufig vor, daß an den EXKLUSIVODER-Gliedern 10 i gleichzei­ tig Impulse auftreten. Ein mit einem Oszillator H 100 ver­ bundener Zähler CO 100 aktiviert aufeinanderfolgend Kipp­ stufen B 3- Bi, was zu einer Verzögerung zwischen den an­ steigenden oder den abfallenden Flanken der von den ver­ schiedenen Einstiegen herrührenden Impulse führt. Die Frequenz des Oszillators H 100 ist zu 4700 Hz bestimmt, was nach Transformation ausreichend große Impulse ergibt, um den Zähler CO 101 zu aktivieren, ohne deshalb Information auch nur auf einem der Eingangskanäle zu verlieren. Die nun seriellen Pulse durchlaufen einen monostabilen Multi­ vibrator M 110, dessen Freigabe durch ein Signal R 2 kontrol­ liert wird, das von einem System zum Blockieren beim Anlegen oder Abschalten von Spannung herrührt, welches System weiter unten beschrieben wird. Diese Impulse gelangen dann zu Binär­ zählern BO 101. Diese sind über Binär/Dezimal-Dekoder DC 100 mit numerischen Anzeigeeinrichtungen AF 100 und über eine Schnittstelle IN 100 mit einer seriellen Einheitsschnitt­ stelle RS 232 C eines Mikrocomputers verbunden, um verschie­ dene Werte zu übertragen, wie die zurückgelegte Strecke und die verbrauchte Kraftstoffmenge.

Um die vom Omnibus zurückgelegte Strecke zu ermitteln, ist ein Impulsgenerator am Ausgang des Getriebes angeordnet, der mit jedem zurückgelegten Meter ein Signal ausgibt. Die Impulse werden durch 10 geteilt und dann durch einen Binär­ zähler addiert. Um nicht Meßfehler anzusammeln, wie sie durch unterschiedlichen Streifendruck oder geringe Änderun­ gen in der Fahrtroute bedingt sind, wird der Zähler bei jeder Ankunft an einer Endstation auf Null rückgesetzt. Der Mikrocomputer erlaubt den Vergleich zwischen der vom Bus zurückgelegten Strecke bis zum letzten Öffnen der Türen und der theoretischen Entfernung zwischen der Station und dem Abfahrtspunkt. Wenn der Zähler unter einem vorbestimm­ ten Wert liegt, wird der Name der zugeordneten Station aus­ gegeben.

Ein mit einem Mengenmesser verknüpfter Impulsgenerator er­ laubt das Ermitteln der verbrauchten Kraftstoffmenge. In Verbindung mit dem Ermitteln der zurückgelegten Distanz kann daraus das einwandfreie Funktionieren des Motors in Echtzeit festgestellt werden.

Das Verwenden eines Mikrocomputers an Bord des Omnibusses erlaubt es, dem Fahrer Werte direkt anzuzeigen, die für ihn wichtig sind, wie die jeweilige Zahl der Passagiere, die zurückgelegte Entfernung als Funktion der Zeit, also Verspätungen oder Vorauseilungen oder die im Tank noch vor­ handene Kraftstoffmenge. Auch die Speicherung der Informa­ tionen auf einem Papierstreifen oder einer Magnetkassette ist möglich zum anschließenden Analysieren in einer Zentrale. Mit Hilfe einer zweiten Schnittstelle RS232C können die In­ formationen in Echtzeit durch Funk in die Zentrale übertra­ gen werden, oder dies kann beim Vorbeifahren an einer Bake für Infrarotübertragung erfolgen, was direkte Entscheidungen während Spitzenzeiten erlaubt.

Vorzugsweise wird das Schließen der Türen zum Auslösen von Rechen- und Speicherfunktionen des Mikrocomputers genutzt.

Der Speicher des Mikrocomputers ist vorzugsweise mit einer unabhängigen Batterie verbunden, um den Verlust aller In­ formation zu verhindern, wenn der Fahrer den Motor während seiner Fahrtroute anhält, z. B. in einem Stau oder an einer Endstation.

Beim Einschalten der Spannung oder beim Ausschalten nehmen nicht alle Bauteile gleichzeitig einen stabilen Zustand ein. Daher können beim Abschalten die fotoelektrischen De­ tektoren mehrmals ihren Ausgangspegel ändern, während die Zählkomponenten noch aktiv sind. Um in diesem Fall Fehlzäh­ lungen zu vermeiden, verhindert eine Blockiereinrichtung (Fig. 5) das Ankommen von Impulsen an den Zählern. Sie weist eine NICHTUND-Funktion in Verbindung mit einem Schwelleffekt vom Typ "Schmitt-Trigger" auf M 105. Beim Anlegen von Spannung nimmt ein Eingang a dieses Bauteils erst nach Ablauf einer Zeitspanne hohen Pegel ein, die ausreicht, um einen Kondensator C 110 zu laden. Während dieser Zeitspanne gibt der Ausgang S des Bauteils M 105 ein Signal hohen Pegels ab, was ein Signal niederen Pegels am Invertor N 120 zur Folge hat, was den monostabilen Multi­ vibrator M 110 (Fig. 4) blockiert. Am Ausgang eines weiteren Invertors N 130 wird ein Signal hohen Pegels erzeugt, was die Kippstufen B 1 und B 2 (Fig. 2) reinitialisiert. Nach dieser Zeitspanne und während der gesamten Nutzungsdauer bleibt der Pegel des Ausgangssignals am Bauteil M 105 nie­ der, was hohen Pegel am Ausgang des Invertors N 120 zur Folge hat, wodurch der monostabile Multivibrator M 110 Impulse an den Zähler unter Verbesserung deren Form weitergibt. Beim Abschalten benutzt man einen der Kanäle des Optokopplers OP 2. Mit einem Widerstand R 120, der parallel zur fotoelektrischen Diode liegt und einen Widerstandswert aufweist, der geringer ist als derjenige der Widerstände R 101 und R 103, ist der ausgangsseitige Transistor das erste Bauteil, das ausgehend vom geöffneten Zustand sperrt (unterhalb 17 V). Dies hat an einem Invertor mit Schwelleffekt N 140 ein Signal niedrigen Pegels zur Folge, das an den Eingang d des Bauteiles M 105 gelangt, das daraufhin ein Signal hohen Pegels ausgibt, das durch den Invertor N 120 invertiert wird, was erneut zum Blockieren des monostabilen Multivibrators M 110 führt.

Die Schaltung führt einen automatischen Test zum Prüfen einwandfreier Funktion der Zellen durch. Jede Zelle ist mit einer Kippstufe verbunden, deren zweiter Eingang mit einer Spannungsversorgung verbunden ist und deren Ausgang zu einer roten LED geführt ist. Beim Anlegen von Spannung leuchten alle LEDs. In dem Maße, wie die Zellen ihre erste Ermittlung durchführen, kippt die jeweils zugehörige Kipp­ stufe, was zum Erlöschen der zugehörigen LED führt. Wenn die Zelle fehlerhaft arbeitet, leuchtet die zugehörige LED dauernd. Als Warnsignal kann ein Tonsignal ausgegeben wer­ den oder es kann eine auf dem Informationsträger gespeicher­ te Fehleransage erfolgen.

Bei Abfahrt initialisiert der Fahrer das Zählsystem, indem er den Mikrocomputer über den Moment der Abfahrt und die vorgesehene Fahrtroute informiert und indem er unter Um­ ständen die gute Funktion der Zellen dadurch überprüft, daß er unter jeder mit der Hand durchfährt.

Beim jedem Halt wird jede einsteigende Person zunächst durch die äußere und dann durch die innere Zelle festgestellt. Entsprechend werden aussteigende Personen zunächst durch die innere, dann durch die äußere Zelle ermittelt. Die Dauer der Ermittlung hängt von der Durchgangsgeschwindig­ keit ab; sie übersteigt normalerweise 10 ms nicht. Wenn die Ermittlung abgeschlossen ist, gehen die Zellen während 140 oder 160 ms in Wartestellung, abhängig davon, ob es eine einfache Zugangstür oder eine solche ist, an der Fahrkar­ ten verkauft werden. Diese Zeitbasis erlaubt es, bis zu 6 Personen zu zählen, die sich hintereinander in weniger als 1 Sekunde durch die Tür bewegen, ohne eine einzelne auszulassen und ohne eine Doppelzählung vorzunehmen. Das System ermittelt die Bewegungsrichtung eines jeden Fahr­ gastes und bringt unmittelbar die Gesamtsumme der Ein­ stiege und Ausstiege auf den laufenden Stand.

Beim Schließen der Türen oder auch zeitabhängig werden diese Informationen wie auch diejenigen, die die Bewegung des Fahrzeuges betreffen, vom Mikrocomputer aufgenommen. Die neuen Werte wie die aktuelle Zahl der Fahrgäste im Omni­ bus, die bereits zurückgelegte Strecke und unter Umständen Voreilung oder Verspätung werden dann auf einem Bildschirm dargestellt, der am Armaturenbrett angebracht ist. Diese Informationen werden ebenfalls auf Informationsträgern aus Papier oder magnetischen Materialien archiviert und am Ende des Tages mit denen anderer Fahrzeuge vereint, um eine Grundlage von Werten zu bilden, die für wirkungs­ volle Verwaltung eines städtischen Transportnetzes uner­ läßlich sind.

Claims (18)

1. Zählsystem für bewegte Objekte, gekennzeichnet durch

• - mindestens eine fotoelektrische Sende-/Empfangszelle pro Durchgang, die einen pulsierenden Strahl verwendet, der ausreichend eng ist, um zwischen zwei aneinander­ gerückten Objekten unterscheiden zu können, und
• - eine elektronische Zählschaltung, die auf Zeitbasis zwischen Störimpulsen und korrekten Ermittlungssigna­ len, d. h. Signalen direkter Reflexion, die dem Durch­ gang eines Objektes entsprechen, unterscheidet, und die auf jedes Ereignis hin eine Nichtermittlungszeit einschaltet, die ausreichend lang ist, um Fehlzählungen durch sich langsam bewegende Objekte oder durch solche Objekte weitgehend auszuschließen, die mehrere recht­ winklig zum Strahl stehende reflektierende Flächen aufweisen.

2. Zählsystem nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zwei Sende-/Empfangszellen in Durchgangsrichtung der Objekte benachbart zueinander angeordnet sind und diese Zellen mit unterschiedlichen Frequenzen betrieben werden, damit die Zählschaltung sie identifizieren kann und eindeutig die Bewegungsrichtung der Objekte bestimmen kann.

3. Zählsystem nach einem der Ansprüche 1 oder 2, ge­ kennzeichnet durch einen Speicher für von der Zählschaltung ermittelte Werte.

4. Zählsystem nach einem der Ansprüche 1-3, gekenn­ zeichnet durch eine Übermittlungseinrichtung zum Übersenden von durch die Zählschaltung ermittelter Werte zu einer Zentrale durch Funk oder durch Infrarotstrahlen.

5. Zählsystem nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zählschaltung eine erste Schnittstelle aufweist, die auf einmal Störimpulse über 10 V einer Dauer unter 100 µs und Hintergrundsrauschen unter 10 V eliminiert und eine zweite Schnittstelle auf­ weist, die auf einmal Störimpulse über 15 V einer Dauer unter 10 µs und Hintergrundsrauschen unter 15 V elimi­ niert, was den Anschluß entfernter Zellen über elektri­ sche Kabel auch in einer Umgebung starker elektromagne­ tischer Felder erlaubt.

6. Zählsystem nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß die Nichtermittlungszeit zwischen 100 und 400 ms liegt.

7. Zählsystem nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zählschaltung Informa­ tionen vor deren Zählung jeweils einem Durchgang von mehreren zuordnet, wozu mit einem Zähler verbundene Kipp­ stufen verwendet werden, der seinerseits mit einer Uhr verbunden ist, wobei die Kippstufen eine Verzögerung größer als 50 µs zwischen den ansteigenden oder abfal­ lenden Flanken der Signale herstellen, um hinter EXKLUSIV- ODER-Gliedern eine Impulsserie zu erzeugen, die durch die Zählschaltung erkennbar ist.

8. Zählsystem nach einem der Ansprüche 2-7, dadurch gekennzeichnet, daß die Zählschaltung die Be­ wegungsrichtung aus der Reihenfolge der Signale von jedem Paar von Zellen unterscheidet und denjenigen Fall als fehlerhaft zurückweist, bei dem die Signale gleich­ zeitig auftreten.

9. Zählsystem nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß die Zählschaltung die An­ kunft falscher Impulse an den Zählern aufgrund von Übergangszuständen der elektronischen Bauteile beim Ein­ schalten oder Abschalten von Spannung verhindert.

10. Zählsystem nach einem der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet, daß es auf die Zählung von Per­ sonen in einem Transportmittel angewandt wird, wozu die Zählschaltung mehrere Zellen steuert, die jeweils an einem Ein-/Ausstieg angeordnet sind.

11. Zählsystem nach Anspruch 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Zellen paarweise an jedem Ein-/ Ausstieg angeordnet sind, wobei jedes Paar die Richtung des Durchgangs an seiner Stelle ermittelt und die Zähl­ schaltung alle Ein- und Ausstiege zusammenzählt, um die Zahl von Passagieren im Fahrzeug auf dem laufenden zu halten.

12. Zählsystem nach einem der Ansprüche 1-11, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahl einen Öffnungs­ winkel zwischen 1 und 4° aufweist.

13. Zählsystem nach einem der Ansprüche 1-12, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahl eine Ermittlungs­ tiefe zwischen 1,6 und 1,8 m aufweist.

14. Zählsystem nach einem der Ansprüche 1-13, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahl ein Infrarot­ strahl mit einer Wellenlänge zwischen 850 und 950 nm ist.

15. Zählsystem nach einem der Ansprüche 1-14, dadurch gekennzeichnet, daß die Modulationsfrequenz der Zellen zwischen 200 und 5000 Hz liegt.

16. Zählsystem nach einem der Ansprüche 10-15, dadurch gekennzeichnet, daß die Zählschaltung das auto­ matische Schließen des Fahrzeugs steuert.

17. Zählsystem nach einem der Ansprüche 4-16, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentrale einen Rechner und eine Einrichtung für Kommunikation mit den Fahrzeu­ gen aufweist, um eine Echtzeitsteuerung einer Linie oder eines Transportnetzes vorzunehmen.

18. Anordnung für ein Zählsystem nach einem der Ansprüche 10-17, gekennzeichnet durch in einem Schutzgehäuse (B 1, B 2) direkt oberhalb einer Fahrzeug­ türe angeordnete Zelle.