CN115461264A - 运输工具卫生设施单元的舒适通风 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种客运交通的运输工具，该运输工具具有至少一个卫生设施单元和至少一个通风器(2)，该至少一个通风器用于从卫生设施单元向外输送废气，本发明还涉及一种用于控制体积流量的方法，其中，闭环控制单元(1)设计用于至少根据卫生设施单元的状态来控制至少两个由通风器(2)输送的废气的体积流量，该至少两个体积流量彼此不同并且不等于零。

Description

运输工具卫生设施单元的舒适通风

技术领域

本发明涉及一种客运交通的运输工具，其具有至少一个卫生设施单元和至少一个用于从卫生设施单元向外输送废气的通风器，还涉及一种用于控制体积流量的方法。

背景技术

大空间运输工具、尤其轨道运输工具的卫生设施单元通常设计为无窗并且进行空气调节、至少设有用于供应新鲜空气和排出废气的通风系统。为了尤其在区域轨道交通中、即尤其当轨道运输工具的速度低于160km/h时满足预先给定的空气调节要求，可以单独地通过通风器将卫生设施单元的废气引导出轨道运输工具的车体。

由此在卫生设施单元中产生负压，由此通过例如在门中或在门下的限定的开口从前部空间中吸入空气。这些由空调装置根据天气制热或制冷的空气应满足按规范要求的湿室内温度。在另一项要求中，必须防止源自卫生设施单元的气味干扰。这通常是通过排放废气来实现的，该排放在卫生设施单元内相比于前部空间产生轻微的负压。这种负压通过通风器实现，该通风器将废气从湿室中输送出。通风器在此根据卫生设施单元舱室容积的预先给定的所谓的空气交换率设置在固定的工作点，该空气交换率根据舱室尺寸例如在100到200m³/h之间。通风器的固定的工作点适用于车体中的所有空气调节和压力相关的情况。例如由空调装置、火车运动或登车门打开引起的压力波动因此不作考虑。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，改善轨道运输工具的卫生设施单元的通风。

该技术问题通过独立权利要求1和9的主题来解决。本发明的扩展方案和设计方案可以在从属权利要求的特征中找到。

根据本发明的客运交通的运输工具、特别是尤其区域客运交通的轨道运输工具，包括至少一个卫生设施单元和至少一个通风器，该至少一个通风器用于从卫生设施单元向外输送并因此排出废气。此外，根据本发明，运输工具包括闭环控制单元，该闭环控制单元用于控制由通风器输送的废气的体积流量，该闭环控制单元设计用于至少根据卫生设施单元的状态来控制至少两个彼此不同并且不等于零的由通风器输送的废气的体积流量。

闭环控制单元合适地设计用于至少根据卫生设施单元的状态来控制由通风器输送的废气的体积流量。在此，从卫生设施单元由通风器输送的废气的体积流量由闭环控制单元根据卫生设施单元的状态调节到至少两个彼此不同并且不等于零的量值。换句话说，所述体积流量由闭环控制单元控制为，使得该体积流量可以在运输工具的运行时间内根据卫生设施单元的相应状态采取至少两个不同的量值，该量值分别不等于零。

根据本发明的用于运行根据本发明的运输工具的方法相应地包括以下方法步骤：

a.确定卫生设施单元的状态；

b.尤其借助闭环控制单元，至少根据所确定的卫生设施单元的状态控制至少两个彼此不同并且不等于零的从卫生设施单元由通风器输送的废气的体积流量。

为了确定卫生设施单元的状态，运输工具具有至少一个传感器或多个传感器，其尤其布置在卫生设施单元中、布置在卫生设施单元上或布置在卫生设施单元附近，用于检测用于描述卫生设施单元状态的测量变量的相关测量值。

闭环控制单元用于控制通过通风器输送的体积流量，该体积流量相应地至少设计用于实施方法步骤a和b。该体积流量尤其合适地设计用于接收、处理和评估测量值，并且根据测量值中的至少一个测量值来确定卫生设施单元的状态。闭环控制单元包括用于实施相应方法步骤的合适装置。

为了接收尤其以传感器信号形式的测量值，闭环控制单元可以具有接收模块。

此外，闭环控制单元可以具有计算单元和调整机构(或称为促动器)，该计算单元用于确定控制变量，该调整机构用于将调整变量输出到通风器。相应地，闭环控制单元因此具有用于将调整变量输出到通风器的合适的输出单元和与通风器的合适的连接。控制器通常将控制变量传送到调整机构，该调整机构又将调整变量传送到受控系统。在这种情况下，闭环控制单元可以一起包括调整机构。可以根据卫生设施单元的状态预先给定体积流量的量值作为参考变量(设定值)，并且可以将其存储在闭环控制单元的存储器中。体积流量(控制变量)的当前量值尤其也可以借助合适的传感器直接检测为测量值，或者根据其他参数，例如根据已知的通风器参数，例如通风器的几何尺寸，以及根据当前的通风器转速间接地确定。固定参数在此也可以存储在闭环控制单元的存储器中。例如以测量值形式的可变参数又被合适地传输给闭环控制单元以用于进一步处理。

通风器有利地以可控制的方式设计。例如，通风器具有可以调节迎角的通风器叶片。然而，根据更简单的变型，通风器具有固定的通风器叶片。通风器的转速尤其可以例如在0与通风器的预先给定的最大转速之间改变、尤其可以在预先给定的区间内无级地调节。

根据一种有利的扩展方案，闭环控制单元设计用于控制通风器的转速、尤其用于至少根据卫生设施单元的状态控制至少两个彼此不同并且不等于零的通风器转速。如已经解释的那样，通风器可以设计为，使得其通风器转速可以在预先给定的区间内、例如在0与通风器的预先给定的最大转速(例如10000U/min)之间尤其无级地改变。为了控制由通风器输送的废气的体积流量，由闭环控制单元至少根据卫生设施单元的状态相应地控制通风器的转速。闭环控制单元合适地设计用于并且以合适的方式与可控制的通风器连接用于，根据卫生设施单元的状态产生用于控制通风器转速的调整变量并输出到通风器。在此，将通风器的转速调节为至少两个彼此不同并且不等于零的量值，该量值代表从卫生设施单元由通风器输送的废气的体积流量。因此，不是直接地、而是通过控制通风器的转速间接地控制来自卫生设施单元的废气的体积流量。

如果不直接监测体积流量，而是通过通风器的转速推导出体积流量，则调整变量、参考变量和控制变量分别可以直接地代表通风器的转速并且间接地代表体积流量。

本发明的另一种扩展方案在于，闭环控制单元设计用于在预先给定的区间内无级地控制由通风器输送的废气的体积流量。在此，通风器的转速又可以在预先给定的区间内、例如在0与通风器的预先给定的最大转速之间无级地控制。

来自卫生设施单元的废气的体积流量由闭环控制单元尤其通过控制通风器转速控制为，使得体积流量在运输工具的运行时间内可以根据卫生设施单元的相应状态采取量值零以及至少两个、但尤其多个彼此不同的不等于零的量值。例如可以借助在预先给定的区间中的值来描述状态。将体积流量相应地预先给定为状态的函数。

根据一种实施方式，可以根据通风器的形状和大小来控制通风器的转速。

从卫生设施单元由通风器输送的废气的体积流量可以在预先给定的区间内、尤其从0m³/h到100m³/h、尤其从100m³/h到50m³/h、尤其从50m³/h到200m³/h尤其无极地控制。然后相应于卫生设施单元的大小地合适地设计通风器和闭环控制单元，通常安装两种类型的卫生设施单元：标准湿室和/或(符合残疾人需求的)通用湿室。

根据扩展方案，为了监测通风器的转速，设置转速传感器、尤其测速发电机。备选地，可以使用增量编码器(例如霍尔传感器)来监测通风器的转速。转速传感器相应地合适地布置在通风器上。代表通风器的当前转速并且因此间接地代表由通风器输送的体积流量的转速传感器的信号、例如转速计电压然后可以作为控制变量传输到闭环控制单元并由该闭环控制单元进行进一步处理。

根据另一种扩展方案，为了控制通风器的转速，至少根据卫生设施单元的状态将由闭环控制单元输出到通风器的电压、例如直流电压或加宽调制的电压信号作为调整变量进行控制、即必要时增加或减少。

利用由通风器产生的转速计电压，可以直接地监测通风器叶轮的转速或通风器功能、即也监测功能故障。由此产生的体积流量给出了装置特征曲线的工作点。该工作点用作控制的起点，由此可以在可能的压力变化或舒适度适配的情况下重新控制通风器转速和相应的体积流量。利用对体积流量的监测，因此可以保证在卫生设施单元中的空气质量方面提高舒适度。

在由空调装置的状态(例如制冷运行、制热运行、换气运行)、由与车速、驶过隧道、外门打开等相关的车体不密封引起的车体中的不同压力比的情况下，可以调节或调整定义的废气量。由此可以可靠地防止从厕所系统向前部空间发出的可能的气味干扰。通过适配转速、尤其通过在在乘客使用卫生设施单元期间降低转速，还可以减少通风器产生的过度噪音。在该示例中，尤其将使用者在卫生设施单元中的存在用作控制参数。

另一种改善乘客舒适度的可能性是对废气流进行附加的温度监测。利用该参数，闭环控制单元可以控制相应的温度规格。用于借助闭环控制单元进行控制的另一个参数可以是通风器的气流中的气味传感器，该气味传感器在必要时增加体积流量。

可以通过使用可控制的通风器来监测通风器的通常固定地设置的工作点，该工作点由废气的与外部环境无关的恒定体积流量决定，该可控制的通风器例如通过所谓的转速计电压输出其当前转速。装置特征曲线上的工作点可以根据需要借助闭环控制单元进行控制，由此直接地控制通风器功能并且间接地监测体积流量。

如已经详细解释的那样，对由通风器输送的废气的体积流量的控制至少取决于卫生设施单元的状态。为了描述状态，可以监测并相应地检测或确定多个影响因子。

本发明规定，监测卫生设施单元使用者的存在以描述卫生设施单元的状态。为此，尤其检测通向卫生设施单元的门是否从里面锁上。对由通风器输送的废气的体积流量的控制至少根据卫生设施单元门的锁定状态进行。闭环控制单元相应地合适地设计用于至少根据卫生设施单元门的锁定状态来控制由通风器输送的废气的体积流量。用于检测卫生设施单元门的锁定状态的相应地合适的装置以合适的方式与闭环控制单元连接。因此当门从里面锁上时、即当使用者在场时，可以降低通风器转速，以便降低卫生设施单元中的噪音水平并且因此提高乘客的舒适度。相反地，如果门关闭但是未锁定，则可以增加通风器转速，以便实现高的空气交换。这有利地在检测到使用之后在预先给定的时间段内进行。门打开时又可能导致不同的控制。除了检测乘客对卫生设施单元的主动使用之外，还可以检测例如火车司机对卫生设施单元的停用，并在体积流量的控制中加以考虑。卫生设施单元然后可以至少采取“未使用”、“使用”以及必要时“停用”的状态。

此外，根据另一种扩展方案，对从卫生设施单元由通风器输送的废气的体积流量的控制根据从卫生设施单元由通风器输送的废气的体积流量保持不变的持续时间进行。闭环控制单元相应地合适地设计用于附加地根据由通风器输送的废气的体积流量保持不变的持续时间来控制由通风器输送的废气的体积流量。

例如，如果在运输工具乘客访问卫生设施单元之后、尤其在主动使用之后，通风器转速增加并且因此从卫生设施单元由通风器输送的废气的体积流量增加，则可以在自使用以来达到预先给定的持续时间之后并且在卫生设施单元没有进一步的状态改变的情况下再次降低体积流量，并且相应地降低通风器的转速。因此，除了已知的参数和影响因子之外，只需测量时间或者说时间段。由于现在已知这样的由通风器输送的体积流量以及由通风器输送的体积流量的持续时间，因此可以确定例如自由通风器输送的废气的体积流量的上次变化以来从卫生设施单元输送的废气的体积流量。因此，该控制可以间接地根据自由通风器输送的废气的体积流量的上次变化以来所输送的体积进行。

根据扩展方案，关于用于描述卫生设施单元的状态的物理测量变量的进一步的测量值可以是：

-卫生设施单元中的气压，尤其借助压力传感器检测；

-卫生设施单元或废气管线中的温度，尤其借助温度传感器检测；

-卫生设施单元中的空气质量、尤其是气味，尤其借助气味传感器检测；

-尤其由通风器引起的卫生设施单元内的噪音水平，尤其借助声级传感器检测。

可以通过一个或多个参数或影响因子来描述卫生设施单元的状态。根据扩展方案，可以附加地根据关于一个或多个所提及的测量变量的测量值控制体积流量。检测关于参数的测量值并传输到闭环控制单元，并且由闭环控制单元进行进一步处理。也可以手动地预先给定影响因子，例如火车司机停用湿室。

此外，对从卫生设施单元由通风器输送的废气的体积流量的控制可以附加地根据与卫生设施单元的状态无关的其他参数进行。根据扩展方案，可以与卫生设施单元无关地检测的关于物理测量变量的进一步测量值可以是：

-相对于卫生设施单元的前部空间中的压力或轨道运输工具外部的环境压力，尤其借助压力传感器检测；

-相对于卫生设施单元的前部空间中的温度或轨道运输工具外部的环境温度，尤其借助温度传感器检测；

-轨道运输工具的速度，尤其借助速度测量计检测；

-卫生设施单元外部的空气质量、尤其是气味，尤其借助气味传感器检测；

-尤其由通风器引起的卫生设施单元外部的噪音水平，尤其借助声级传感器检测。

在扩展方案中，可以附加地根据关于一个或多个所提及的测量变量的测量值控制体积流量。闭环控制单元被相应地合适地设计并且与用于传输测量值的相应的测量接收器连接。

此外，闭环控制单元还可以与运输工具的中央控制设备连接以传输影响因子或参数。

这样的影响因子例如可以是关于运输工具的外门打开、在隧道中行驶或关于运输工具和/或卫生设施单元的中央空调系统的状态(例如制冷运行、制热模式、换气运行)的信息。

在本发明的另一种扩展方案中，闭环控制单元设计用于至少根据卫生设施单元的状态并且根据关于至少一个物理测量变量的至少一个测量值来控制由通风器输送的废气的体积流量，该至少一个测量值与卫生设施单元状态无关地检测。

本发明的一种有利的设计方案在于，闭环控制单元合适地设计用于至少根据卫生设施单元的状态，尤其卫生设施单元门的锁定状态，并且根据在卫生设施单元的内部空间与相对于卫生设施单元的前部空间之间的压力差来控制从卫生设施单元由通风器输送的废气的体积流量。相应地根据在卫生设施单元的内部空间与相对于卫生设施单元的前部空间之间的压力差来控制从卫生设施单元由通风器输送的废气的体积流量。可以借助压差传感器来检测或者借助两个分别在前部空间和卫生设施单元中的压力传感器来确定卫生设施单元与前部空间之间的压力差。这在车体不密封的情况下尤其重要，车体不密封结合显著变化的运输工具速度或在驶过隧道时可能会导致运输工具中的压力波动。

根据另一种扩展方案，通过其从所述卫生设施单元借助所述通风器输送废气的废气管线没有节流部件。对通过废气管线的来自卫生设施单元的废气的体积流量的控制相应地仅通过至少根据所确定的卫生设施单元的状态地控制可控制的通风器、尤其通风器的转速进行。为了控制体积流量，已知所谓的体积流量控制器。体积流量控制器是用于释放和限制管线中的体积流量的可控制的节流部件。根据该扩展方案，为了控制废气的体积流量，省去了节流部件及其控制。废气的体积流量的增加或减少仅通过受控制的通风器完成。用于排出来自卫生设施单元的废气的管线在此在通向卫生设施单元、即通向卫生设施单元内部空间的管线开口与用于将废气排放到卫生设施单元(尤其运输工具)的环境中的管线开口之间延伸。通风器可以布置在管线当中，或者可以布置在通向卫生设施单元内部空间的管线开口的区域中。整条管线、即在通风器之前和/或之后，没有用于控制通过管线的废气的体积流量的节流装置。

通过智能的排气控制，使运输工具，特别是轨道运输工具，尤其区域客运交通的轨道运输工具的卫生设施单元的通风或运输工具的空气控制显著地更有效、尤其是更节能，并且同时提高了乘客的舒适度。

附图说明

本发明允许多种实施方式。参考以下附图更详细地阐述本发明，在附图中示出了实施例。

图1示意性地示出了用于控制卫生设施单元的通风器的逻辑流程图，

图2示出了通风器随时间或卫生设施单元不同使用状态的体积流量曲线。

具体实施方式

在图1中示出了流程图，其中示意性地示出了根据本发明的方法的流程。

闭环控制单元1与卫生设施单元的控制单元3耦合，该控制单元又与卫生设施单元的门的锁定装置耦合。闭环控制单元1将状态R、例如“开”、“关”或“停用”报告回控制单元3。此外，还可以报告回由闭环控制单元1控制的通风器2从卫生设施单元向外输送的废气的当前体积流量V。闭环控制单元1又从卫生设施单元的控制单元3接收关于卫生设施单元的状态Z的消息。在最简单的情况下，这是关于卫生设施单元的门的锁定状态的信息、例如“打开”、“关闭但未锁定”或“关闭并从内部锁定”。此外，卫生设施单元的控制单元3还可以将状态Z“卫生设施单元停用”报告给闭环控制单元1。

除了卫生设施单元的状态Z之外，闭环控制单元1还接收关于在卫生设施单元的内部空间与相对于卫生设施单元的前部空间之间的压力差的测量值P。为了传输测量值P，闭环控制单元1与压差传感器4连接。

闭环控制单元1设计用于根据状态Z和与在卫生设施单元的内部空间与相对于卫生设施单元的前部空间之间的压力差有关的至少一个测量值P来控制可控制的通风器2、特别是尤其无级地控制通风器的转速。为此，闭环控制单元1以合适的方式与通风器2连接，以用于将控制信号S从闭环控制单元传输到通风器2。目的是根据状态Z和与在卫生设施单元的内部空间与相对于卫生设施单元的前部空间之间的压力差有关的至少一个测量值P来控制由通风器2从卫生设施单元输送的废气的体积流量V。该控制在此为，使得该控制可以采取至少两个彼此不同并且不等于零的由通风器2从卫生设施单元输送的废气的体积流量V。在此，通风器2被调节到至少两个彼此不同并且不等于零的转速。此外，尤其是在没有通风器运行的情况下，体积流量V在逻辑上也可以附加地为零。

为了监测通风器的转速，通风器2的转速传感器与闭环控制单元1连接，该转速传感器例如将与转速n有关的转速计电压U报告回闭环控制单元1。

除了卫生设施单元的状态和压差信号外，关于其他参数的进一步测量值可以附加地包含在控制中。

图2示出了从卫生设施单元由通风器输送的废气的体积流量V随使用区间的时间t的典型曲线。转速曲线将在性质上相同。

首先，卫生设施单元未被使用。从卫生设施单元由通风器输送的废气的体积流量V是预设值，以维持在卫生设施单元的内部空间与相对于卫生设施单元的前部空间之间的预先给定的压力差。

在时间点t₁，乘客进入卫生设施单元并从里面锁上卫生设施单元的门。为了提高舒适度，现在将通风器转速和体积流量V降至最低。由此降低了卫生设施单元中的噪音水平。

在时间点t₂，乘客又离开卫生设施单元，因此该卫生设施单元再次未被使用。在完成使用后，通过闭环控制单元显著地提高通风器转速和废气的空气体积流量V，以便在卫生设施单元中快速地建立尽可能完整的空气交换。如果在时间点t₃达到废气的输送量的预先给定的极限值，则再次降低由通风器输送的体积流量V、尤其降低通风器转速。在此重新降低到预设值，该预设值用于维持在卫生设施单元的内部空间与相对于卫生设施单元的前部空间之间的预先给定的压力差。

Claims (13)

1.一种客运交通的运输工具，所述运输工具具有至少一个卫生设施单元和至少一个通风器(2)，所述至少一个通风器用于从所述卫生设施单元向外输送废气，其中，所述运输工具具有闭环控制单元(1)，所述闭环控制单元用于控制由所述通风器输送的废气的体积流量，所述闭环控制单元设计用于至少根据所述卫生设施单元的状态来控制至少两个彼此不同并且不等于零的由所述通风器(2)输送的废气的体积流量，其特征在于，所述闭环控制单元(1)设计用于根据所述卫生设施单元的内部空间中的压力和/或根据相对于所述卫生设施单元的前部空间中的压力来控制由所述通风器输送的废气的体积流量，并且所述闭环控制单元(1)设计用于根据所述卫生设施单元的使用者的存在来控制由所述通风器输送的废气的体积流量。

2.根据权利要求1所述的运输工具，其特征在于，所述闭环控制单元(1)设计用于控制所述通风器(2)的转速。

3.根据权利要求2所述的运输工具，其特征在于，所述运输工具具有转速传感器，用于监测所述通风器的转速。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的运输工具，其特征在于，所述闭环控制单元(1)设计用于在预先给定的区间内无级地控制由所述通风器(2)输送的废气的体积流量。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的运输工具，其特征在于，所述闭环控制单元(1)设计用于根据所述卫生设施单元的门的锁定状态来控制由所述通风器输送的废气的体积流量。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的运输工具，其特征在于，所述闭环控制单元(1)设计用于，附加地根据从所述卫生设施单元由所述通风器输送的废气的不变的体积流量的持续时间，来控制从所述卫生设施单元由所述通风器输送的废气的体积流量。

7.根据权利要求1至5中任一项所述的运输工具，其特征在于，所述闭环控制单元(1)设计用于，附加地根据所述卫生设施单元中的温度和/或由所述通风器输送的废气的温度和/或所述卫生设施单元中的气味和/或所述卫生设施单元中的噪音水平，来控制从所述卫生设施单元由所述通风器输送的废气的体积流量。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的运输工具，其特征在于，通过其从所述卫生设施单元借助所述通风器输送废气的废气管线没有节流部件。

9.一种用于运行根据权利要求1至8中任一项所述的运输工具的方法，其特征在于以下方法步骤：

a.确定轨道运输工具的卫生设施单元的状态，其中，监测所述卫生设施单元的使用者的存在以描述所述卫生设施单元的状态；

b.至少根据所确定的状态控制从所述卫生设施单元由通风器输送的废气的体积流量，其中，对从所述卫生设施单元由所述通风器输送的废气的体积流量的控制根据所述卫生设施单元的使用者的存在并且附加地根据在所述卫生设施单元的内部空间中的压力和/或根据在相对于所述卫生设施单元的前部空间中的压力进行。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，根据方法步骤b的对从所述卫生设施单元由所述通风器输送的废气的体积流量的控制至少根据所述卫生设施单元的门的锁定状态进行。

11.根据权利要求9或10所述的方法，其特征在于，根据方法步骤b的对从所述卫生设施单元由所述通风器输送的废气的体积流量的控制附加地根据从所述卫生设施单元由所述通风器输送的废气的体积流量保持不变的持续时间进行。

12.根据权利要求9至11中任一项所述的方法，其特征在于，根据方法步骤b的对从所述卫生设施单元由所述通风器输送的废气的体积流量的控制附加地根据所述卫生设施单元中的温度和/或由所述通风器输送的废气的温度和/或所述卫生设施单元中的气味和/或所述卫生设施单元中的噪音水平进行。

13.根据权利要求9至12中任一项所述的方法，其特征在于，根据方法步骤b的对从所述卫生设施单元由所述通风器输送的废气的体积流量的控制仅通过控制所述通风器(2)的转速进行。

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