Induktionsschleife

Grundprinzip und Einsatzgebiete

Eine Induktionsschleife, auch Induktivschleife, Kontaktschleife oder Ringschleife genannt, ist eine Drahtschleife, die Signale oder Informationen mithilfe elektromagnetischer Induktion überträgt oder auswertet. Elektromagnetische Induktion bedeutet, dass Änderungen eines Magnetfeldes elektrische Wirkungen hervorrufen können.

Induktionsschleifen werden in mehreren Bereichen genutzt: Im Straßenverkehr erkennen sie Fahrzeuge auf oder unter der Fahrbahn. Im Schienenverkehr dienen sie als Teil von Zugbeeinflussungssystemen zur Datenübertragung. Für schwerhörige Menschen können sie Audiosignale drahtlos an Hörgeräte übertragen.

Fahrzeugerkennung im Straßenverkehr

In der Verkehrstechnik dienen Induktionsschleifen vor allem zur Fahrzeugerkennung auf dem Fahrweg. Dafür werden große Kabelschleifen in die Fahrbahndecke eingelassen oder unter ihr verlegt. Typische Orte sind Haltlinien vor bedarfsgesteuerten Verkehrsampeln, Bereiche vor Rotlichtüberwachungskameras sowie Zufahrten mit Schranken, etwa in Parkhäusern oder an Mautstellen.

Die Schleife erkennt, ob sich ein Fahrzeug in ihrem Bereich befindet. Dadurch kann eine technische Anlage automatisch reagieren, zum Beispiel eine Ampel schalten, eine Kamera auslösen oder eine Schranke öffnen und wieder absenken.

Physikalische Funktionsweise

Eine Induktionsschleife wirkt elektrisch wie eine Spule. Wird sie parallel zu einem Kondensator geschaltet, entsteht ein Schwingkreis. Ein Schwingkreis ist eine elektrische Anordnung, die mit einer bestimmten Resonanzfrequenz schwingt. Diese Resonanzfrequenz hängt von der Kapazität des Kondensators und von der Induktivität der Spule ab. Die Kapazität ist hier fest gegeben, die Induktivität wird durch die Induktionsschleife bestimmt.

Befindet sich ein metallischer Gegenstand, zum Beispiel ein Fahrzeug, im Bereich der Schleife, verändern sich die Induktivität und die Güte der Spule. Die Güte beschreibt, wie stark oder schwach der Schwingkreis gedämpft ist. Feldverdrängung und Wirbelströme verringern Güte und Induktivität. Ferromagnetische Blechteile können die Induktivität erhöhen. Dadurch ändern sich Resonanzfrequenz und Dämpfung des Schwingkreises. Eine elektronische Schaltung wertet diese Änderungen aus. Dieses Prinzip eignet sich zur statischen Erfassung von Fahrzeugen, also auch dann, wenn ein Fahrzeug steht.

Daneben werden weitere Prinzipien beschrieben, die nur das Erscheinen oder Verlassen eines Fahrzeugs registrieren können. Bei einem Prinzip wird die Schleife von Wechselstrom durchflossen. Tritt besonders ein ferromagnetischer Körper in das Magnetfeld ein, verändert sich dieses, wodurch sich auch die Spulenspannung ändert. Bei einem anderen Prinzip lenken Fahrzeuge das Erdmagnetfeld ab, weil sie es in ihrer Eisenmasse bündeln. Durch die Änderung des magnetischen Flusses entsteht bei Bewegung des Fahrzeugs an der Spule ein Spannungsimpuls.

Nutzfunktionen im Verkehr

Induktionsschleifen ermöglichen verkehrsabhängige Ampelsteuerungen. Eine Ampel kann eine Fahrtrichtung freigeben, wenn über die Schleife ein Fahrzeug gemeldet wird. Je nach Steuerung kann die Grünphase verlängert werden, bis im Fahrzeugstrom eine Lücke erkannt wird.

Liegt eine Induktionsschleife an der Haltlinie, kann festgestellt werden, ob ein Fahrzeug in eine Kreuzung eingefahren ist. So lassen sich Rotlichtverstöße automatisch erkennen. Außerdem werden Induktionsschleifen zur Verkehrszählung genutzt. Es gibt auch mobile Ausführungen, die nur über den Fahrweg gelegt werden.

Durch Auswertung der gemessenen Hüllkurve lassen sich erfasste Fahrzeuge nach Typen unterscheiden, zum Beispiel Pkw, Kraftrad oder Lkw. Eine Doppelschleife besteht aus zwei Induktionsschleifen, die in kurzem Abstand hintereinander verlegt sind. Mit ihr kann man Fahrzeuge feiner unterscheiden, etwa kleine und große Fahrzeuge oder Gespanne, und zusätzlich die Geschwindigkeit bestimmen.

Induktionsschleifen können auch so ausgelegt werden, dass sie auf bestimmte Frequenzen reagieren, etwa um 10 kHz. Einsatzfahrzeuge mit passenden Signalisierungseinrichtungen können damit Ampelsignale für ihre Fahrtrichtung bevorzugt auf Grün stellen.

Ampelschleifen sind im Allgemeinen für Kraftfahrzeuge optimiert. Ob Radfahrer erkannt werden, hängt von der eingestellten Empfindlichkeit und vom Metallanteil des Fahrrads ab. Um die Erkennung wahrscheinlicher zu machen, ist es empfehlenswert, über den Rand der Schleife zu fahren.

Schienenverkehr und Hörgeräte

Im Schienenverkehr werden Induktionsschleifen zur Datenübertragung bei Zugbeeinflussungssystemen wie LZB oder SELCAB verwendet. Dabei sind die Schleifen aneinandergereiht. Wegen ihrer geraden, fortlaufenden Führung innerhalb eines Kabels heißen sie in diesem Zusammenhang Linienleiter.

Für schwerhörige Menschen gibt es Induktionsschleifenanlagen. Sie ermöglichen Hörgeräteträgern, Audiosignale drahtlos und mit weniger Störungen über ihre Hörgeräte zu empfangen. Beispiele sind Musik in Kinos und Theatern sowie Wortbeiträge bei Veranstaltungen und Vorträgen, etwa in Kirchen. Voraussetzung ist ein Hörgerät mit einer Telefonspule, kurz T-Spule. Diese nimmt das elektromagnetische Wechselfeld der Induktionsschleife auf.