Direkt zum Inhalt

Ausblick

Induktionsschleifen im Straßenverkehr

Induktionsschleifen, die in die Fahrbahn eingelassen sind, spielen bei der Erfassung und Steuerung des Straßenverkehrs eine wichtige Rolle. Meist haben die Schleifen rechteckige Form und eine Abmessung, von der Größenordnung des nachzuweisenden Objekts. Die Abbildungen 1.1 bis 1.3 zeigen, wie eine Induktionsschleife in den Straßenbelag eingearbeitet wird.

Durch die Induktionsschleife fließt Wechselstrom, der ein wechselndes Magnetfeld erzeugt (Abb. 2). Im unbeeinflussten Zustand habe die Induktionsschleife die Induktivität \)L\). Befindet sich ein Fahrzeug über der Schleife, so wird dadurch die Induktivität der Spule verändert (Abnahme der Induktivität um \(\Delta L\)).

Unter der Verstimmung der Spule, die man durch eine Auswertelektronik nachweisen kann, versteht man die relative Veränderung der Induktivität \(\Delta L / L\). Diese Verstimmung liegt, wenn das Fahrzeug direkt über der Spule ist, für PKW bei ca. 6%, für LKW bei ca. 1%-2%, für Motorräder bei ca. 0,1% und bei Fahrrädern nur bei etwa 0,02% (Angaben stammen von Firma Siemens).

Die Induktivität einer Schleife liegt in der Größenordnung von einigen Hundert Mikrohenry.

Joachim Herz Stiftung
Abb. 2 Die Stärke des Magnetfeldes wird durch das Eisen in einem Fahrzeug verändert. Links das unveränderte Magnetfeld, rechts das Magnetfeld mit einem Fahrzeug.
Anwendungen
Aufgabe

Die Zuleitungen zur Induktionsschleife müssen fest verdrillt werden. Erläutere, welchen Zweck man damit verfolgt.

Lösung

Wenn die Zuleitungen nicht verdrillt wären, würden sie unter Umständen eine Art Spule darstellen, deren Fläche von magnetischen Störfeldern durchsetzt werden könnte. Die von den Störfeldern bedingten Signale könnten das eigentliche Messsignal von der Induktionsschleife überlagern. Sind die Zuleitungen dagegen verdrillt, kann der magnetische Fluss \(\Phi = B \cdot A\) und damit die induzierte Spannung trotz vorhandener magnetischer Störfelder nicht groß werden, da die zu durchsetzende Fläche A extrem klein ist.

Die Bilder zeigen Anwendungsmöglichkeiten für Induktionsschleifen. Schreibe zu jedem Bild eine kurze Erläuterung.

Joachim Herz Stiftung
Abb. 3 Schreibe zu jedem Bild eine kurze Erläuterung.

Lösung

  1. Die beiden Induktionsschleifen dienen z.B. als Signalgeber für das Öffnen und das folgende Schließen einer Schranke für einen Parkplatz.
  2. Die Induktionsschleife dient als Signalgeber für das Öffnen des Garagentores vor der Einfahrt bzw. für das Schließen des Garagentores nach der Ausfahrt.
  3. Die beiden hintereinander liegenden Schleifen können dafür eingesetzt werden, die Fahrtrichtung eines Fahrzeuges zu erfassen. Darüber hinaus kann mit den Signalen der beiden Schleifen die Geschwindigkeit des Fahrzeugs ermittelt werden, wenn der Abstand der Schleifen bekannt ist.
  4. Das Signal der vor der Ampel befindlichen Induktionsschleife kann z.B. dafür verwendet werden die Grünphase der Ampel zu verlängern, wenn ein hohes Verkehrsaufkommen festgestellt wird.

Das folgende Diagramm (nach einer Seite des Regierungspräsidiums Tübingen) zeigt die Signale, welche durch einen LKW mit Anhänger an zwei Induktionsschleifen ausgelöst wird, die 2,5m voneinander entfernt sind. Berechne die Geschwindigkeit des Fahrzeugs.

Regierungspräsidium Thüringen
Abb. 3 Wie schnell fährt der LKW, der dieses Messsignal erzeugt hat?

Lösung

Aus der Zeitverschiebung \(\ Delta t\) der beiden Signale und dem Abstand \(\ Delta x\) der Schleifen kann die mittlere Geschwindigkeit des Fahrzeugs zwischen den beiden Schleifen ermittelt werden.

\[\bar v = \frac{{\Delta x}}{{\Delta t}} \Rightarrow \bar v = \frac{{2,5{\rm{m}}}}{{0{,}757{\rm{s}} - 0{,}613{\rm{s}}}} \approx 17\frac{{\rm{m}}}{{\rm{s}}} \approx 62,5\frac{{{\rm{km}}}}{{\rm{h}}}\]

Regierungspräsidium Thüringen
Abb. 4.2 Bestimme die Zeitdifferenz zwischen den Messsignalen.