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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern eines Aufzug- oder ähnlichen
Beförderungssystems
mit mehreren, eine Vielzahl von Stockwerken eines Gebäudes bedienenden
Aufzügen
unter Verwendung eines Scheduling-Algorithmus zur passenden Einstellung
einer Aufzüge-Steuerungslogik.
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Seit
der Erfindung von Aufzügen
vor mehr als 150 Jahren wurden verschiedenste Optimierungen der
Beförderungskapazität und/oder
Verweildauer in Aufzügen
sowie der Wartezeiten eingeführt. Hierzu
zählen
z.B. der Doppelstockaufzug oder die Einführung von mehr als einer Kabine
in einem Aufzugschacht, bereits 1931 erfunden von J.N. Anderson
(
US 1 837 643 ). Auch
durch die aus dem Aufsatz von
K. Jopp: "Zu zweit im Schacht – ohne unerwünschte Folgen", Innovate – Das Magazin
für Forschung
und Technologie, November 2004, bekannte Verlagerung der
Zielauswahlsteuerung aus dem Aufzug in den Wartebereich vor dem
Aufzug sowie durch die Einführung
dynamisch veränderter
Türöffnungszeiten,
die in
DE 692 05 949
T2 beschrieben sind, lässt
sich die Beförderungskapazität erhöhen.
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Aus
DE 698 02 876 T2 ist
ein Verfahren zum Steuern einer Aufzuggruppe bekannt, die zumindest zwei
Doppeldeckaufzüge
umfasst, wobei jeder Doppeldeckaufzug ein oberes und ein unteres
Deck enthält,
die zwei aufeinanderfolgende Stockwerke im Gebäude bedienen, wenn der Aufzug
stoppt. Zur Optimierung der Gesamtfahrzeit eines Passagiers wird als
Basis für
die Auswahl einer Kabine eine Verkehrsvorhersage verwendet, wobei
der beste Aufzug zur Bedienung eines Flurrufes durch Minimierung
der Wartezeit, basierend auf der Verkehrsvorhersage, gewählt wird
und das beste Deck zur Bedienung des Flurrufes durch Minimierung
der Passagiergesamtfahrzeit, basierend auf der Verkehrsvorhersage,
ausgewählt
wird. Es erfolgt hier eine kooperative Steuerung mehrerer Aufzüge zur optimierten
Be reitstellung von Transportkapazität über mehrere Stockwerke hinweg.
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Aus
DE 692 05 372 T2 ist
eine Bestimmung der Anzahl der Passagiertransfers in einer Aufzugkabine
auf der Basis von Kabinenlastdaten bekannt, wobei die Kabinenlast
während
eines Stopps kontinuierlich gemessen wird und die gemessenen Daten gefiltert
werden. Dazu wird jede stufenweise Laständerung, die während eines
Stopps stattfindet, aufgenommen und die Anzahl an Personen bestimmt,
die die Aufzugkabine betreten oder verlassen haben, basierend auf
den stufenweisen Änderungen.
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Der
Passagierverkehr in Hochhäusern
folgt erkennbaren Grundmustern, welche typischerweise zeitabhängig sind.
Eine Erkennung des aktuellen Verkehrsaufkommens erleichtert die
Aufzugsteuerungsplanung und ermöglicht
dadurch eine Verbesserung der Passagierwartezeiten und -fahrzeiten.
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Ein
Mehrfachaufzugsystem ist aus
DE 695 11 587 T2 bekannt. Hier werden obere
und untere Stockwerke mit verschiedenen Aufzuggruppen bedient, wobei
mindestens ein Wechselfahrkorb vorgesehen ist, der entweder in der
unteren oder oberen Stockwerkgruppe eingesetzt werden kann. Abhängig von
der Verkehrsstärke
erfolgt eine Gruppenzuteilung der Wechselfahrkörbe.
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Aus
DE 38 20 568 C2 ist
es bekannt, dass sich durch Kenntnis und Berücksichtigung von Zeiten hoher
Verkehrslast unter anderem durch Aufzuggruppenbildung eine gewisse
Verringerung der Wartezeit durch Erhöhung der Kapazität erreichen
lässt. Es
ist hieraus auch bekannt, dass die jeweilige Aufzugbelastung, die
Anzahl der Personen in einer Aufzugwartehalle sowie Verkehrsstatistiken
bei der Aufzugsteuerung zum Zweck der Er höhung der Beförderungskapazität der Aufzüge in einem
Gebäude
berücksichtigt
werden können.
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Aus
GB 2 280 760 A ist
ein Aufzugsystem mit einer Vielzahl von Aufzügen bekannt die eine große Anzahl
von Stockwerken eines Gebäudes
bedienen. Bei diesem bekannten Aufzugsystem arbeitet eine Steuerung
in Abhängigkeit
von einer ausgewählten Steuerfunktion,
die ihrerseits von einer Vielzahl von Steuerzielen und einer entsprechenden
Anzahl von Wichtungsfaktoren für
diese Steuerziele abhängig ist.
Eine Vorrichtung zur Steuerung weist Mittel zum Speichern einer
Vielzahl von Wichtungsfaktorensätzen,
die jeweils die Wichtungsfaktoren für eine entsprechende Steuerfunktion
umfassen, Mittel zum Bestimmen wenigstens einer variablen Bedingung
des Aufzugsystems und Mittel zum Auswählen eines Satzes aus den Wichtungsfaktorensätzen auf,
wodurch für
eine Veränderung
der Auswahl der Steuerfunktion für
die Aufzüge
gesorgt wird. Die wenigstens eine variable Bedingung kann beispielsweise
die Tageszeit oder die Verkehrsanforderung sein.
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In
dem Artikel von
D. Nikovski, M. Brand: "Decision-Theoretic Group Elevator Scheduling", ICAPS'03, 9.–13. Juni
2003, Trento, Italien, ist eine Übersicht verschiedener Scheduling-Algorithmen zur Berechnung
und Minimierung zu erwartender Wartezeiten für die eine Aufzuggruppe in
einem Gebäude nutzenden
Passagiere angegeben, wobei dort ein besonders effizienter Algorithmus
eigens vorgestellt wird.
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Auch
in dem Artikel von J. Koehler, D. Ottiger: "An Al-based approach
to destination control in elevators", Al-Magazine, Vol. 23, 3 (September 2002),
Seiten 59–78,
sind auf verschiedenen Annahmen basierende Scheduling-Algorithmen
angegeben, die bestimmen sollen, wann welcher Aufzug wo bereitgestellt
wird.
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Eine
Anpassung an das momentan vorliegende Passagieraufkommen erfolgt
bei bisher verwendeten Aufzugsteuerungsverfahren z.B. auch mit Hilfe
von Algorithmen der "Künstlichen
Intelligenz" und
durch "Fuzzy Logic". In diesem Zusammenhang wird
auf M. L. Siikonen: "Elevator
Group Control with Artificial Intelligence", Research Report, Oktober 1997, Helsinki
University of Technology, Systems Analysis Laboratory,
hingewiesen. Bekannt sind in diesem Zusammenhang auch Methoden des "Reinforcement Learning" oder dergleichen.
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Trotz
Verwendung von "Künstlicher
Intelligenz" und "Fuzzy Logic" sind die aus dem
Stand der Technik bekannten Aufzugsteuerungsverfahren nur sehr begrenzt
dazu in der Lage, momentan herrschende Verkehrsmuster zu verstehen.
Obwohl eine Erkennung der Beförderungsbedarfsverteilung
möglich
ist, sind aktuelle Algorithmen nicht dazu im Stande, weitere Informationen
für die
Optimierung von Warte- und Reisezeit der Passagiere miteinzubeziehen.
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Eine
bekannte diesbezügliche
Ausnahme wird durch ein System der Firma "Schindler Aufzüge & Fahrtreppen, Ebikon/Schweiz" gestellt, in welchem Passagiere
in der Lobby dem Aufzug-Steuerungssystem
mittels einer Kleintastatur (Keypad) das jeweils angestrebte Zielstockwerk
mitteilen können. Hiermit
kann allerdings lediglich eine Stockwerksinformation berücksichtigt
werden.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, eine fortlaufend aktuelle Minimierung
der Passagierwartezeiten und -fahrzeiten bei der Steuerung von Aufzügen durch
ein praktisch anwendbares, neuartiges Verfahren herbeizuführen.
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Gemäß der Erfindung,
die sich auf ein Verfahren der eingangs genannten Art bezieht, wird
diese Aufgabe dadurch gelöst,
dass aus gebäudebezogenen
Sensoren das aktuelle Passagieraufkommen betreffende Informationen
gewonnen werden und dass diese Informationen direkt in den bei der
Aufzugsteuerung verwendeten Scheduling-Algorithmus eingebunden werden.
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Der
gemäß der vorliegenden
Erfindung verfolgte Ansatz, Informationen aus gebäudebezogenen Sensoren
zu beziehen und direkt in den Scheduling-Algorithmus einzubinden,
ist in dieser Form neuartig. Grundsätzlich werden Warte- und Reisezeit
der Passagiere durch eine optimierte Zuweisung von Aufzugskabinen
an Stockwerke erreicht.
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Verschiedene
Scheduling-Algorithmen zur Behandlung spezieller Verkehrsmuster
wie "Down-Peak" (= abwärts gerichteter
Spitzenverkehr) oder "Up-Peak" (= aufwärts gerichteter
Spitzenverkehr) sind aus dem Stand der Technik bekannt.
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Ein
im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung interessanter Scheduling-Algorithmus
ist das sogenannte "Zoning". "Zoning" ist aus dem Artikel
von
W.L. Chan, A.T.P. So: "Dynamic Zoning in Elevator Traffic Control" in Elevator Technology
6, G.C. Barney, ed. IAEE, 1995, Seiten 132–140 (Reprinted in Elevator
World, März
1997, Seiten 136–139) bekannt.
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Diesem
Algorithmus liegt der Gedanke einer Einteilung der Stockwerke eines
Gebäudes,
gewöhnlich
eines Hochhauses, in mehrere aneinander angrenzende Zonen zu Grunde,
wobei jeder Aufzug nur Stockwerkrufe bedient, die in der der jeweiligen
Kabine zugeteilten Zone auftreten. Das Primärziel dieser Lösung besteht
darin, die Anzahl von Kabinenstopps und daher die Gesamtreisezeit
zu verringern. Ein von m Kabinen bedientes Gebäude kann in m Zonen aufgeteilt
werden, wobei norma lerweise diese m Zonen überlappungsfrei sind. Das "Zoning" funktioniert aber auch,
wenn sich Zonen überlappen.
Kabinen im Leerlauf werden gewöhnlich
wieder auf die Zonenmittelebene positioniert, weswegen die Wartezeit
für Passagiere
in angrenzenden Stockwerken minimiert wird. "Zoning" kann entweder statisch sein, wobei
Zonen permanent einer Gruppe von Aufzügen zugewiesen sind, oder dynamisch
sein, wobei Zonen zeitweise und zeitlich geplant zugewiesen werden.
Die Optimierung beruht beim traditionellen "Zoning" auf dem Wissen des "Einstieg"-Stockwerks der Passagiere.
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Im
Speziellen können
die nachfolgend erläuterten
drei Parameter in die Aufzugsteuerung miteinbezogen werden.
- a) Externe Parameter, die zu einer Überlappung des
Passagieraufkommens führen,
wie z.B. "Lunch-Peak" anstelle von "Down-Peak". Unter dem Begriff "Überlappung" ist dabei zum einen eine Verschiebung
von einem Verkehrsaufkommensmuster zu einem anderen zu verstehen.
Es soll aber zum anderen auch zum Ausdruck kommen, dass es viele
verschiedene Parameter gibt, die bisher bei der Aufzugsteuerung
nicht berücksichtigt
worden sind ("externe"), bei deren Kenntnis
aber die Gesamtleistungsfähigkeit
optimiert werden kann.
- b) Zielparameter, d.h. Wissen über die Ausstiegsebene jedes
Passagiers, noch bevor dieser einen Aufzug betritt.
Es findet
in vorteilhafter Weise ein Scheduling-Algorithmus Anwendung, basierend auf
dem Zoneneinteilungsansatz ("Zoning"), wonach Passagiere
demjenigen Aufzug zugewiesen werden, dessen Arbeitsbereich (= Zone)
das Ausstiegsstockwerk des jeweiligen Passagiers enthält. Die Optimierung
beruht beim "Zoning" un ter Anwendung
des Verfahrens nach der vorliegenden Erfindung auf dem Wissen des "Ausstieg"-Stockwerks der Passagiere.
Eine
Möglichkeit
zur Gewinnung der Zielinformation ist die Einbindung von RFID-Karten
eines Zutrittkontrollsystems. Durch berührungsloses Auslesen der Identifikationsdaten
von Mitarbeiterausweisen, die einen RFID-Chip enthalten, kann, während sich
die Mitarbeiter mit ihren Ausweisen im Warteraum vor den Aufzügen befinden,
mittels eines Sensors beispielsweise das anzunehmende Zielstockwerk
aus der Zuordnung "Mitarbeiter → Büro → Zielstockwerk" abgeleitet werden.
Diese
Vorgehensweise hat mindestens zwei Vorteile gegenüber dem
bereits erwähnten
Steuerungssystem von "Schindler
Aufzüge & Fahrtreppen,
Ebikon/Schweiz".
Es wird die Zielwahl pro Passagier für alle Passagiere berücksichtigt
und es können
somit exakte Kapazitäten
berücksichtigt
werden, wogegen das Steuerungsverfahren von "Schindler" nur die Stockwerksinformationen berücksichtigen
kann. Darüber
hinaus wird die Interaktionskomplexität für die Benutzer minimiert.
- c) Evakuierungsparameter, d.h. Parameter, die Wissen über eine
momentan stattfindende Gebäudeevakuierung
mit dem dabei auftretenden besonderen Verkehrsmuster, in der Regel
einem besonderen "Down-Peak"-Muster, beinhalten.
Dieser
Algorithmus basiert wiederum auf dem Prinzip der Zoneneinteilung
("Zoning"), wobei die Zusatzinformation
verwendet wird, dass Passagiere im Zuge der Evakuierung die Aufzugskabine in
der Lobby verlassen, um das Gebäude schnellstmöglich verlassen
zu können.
Im
Zuge eines solchen Szenarios ist, sofern der Grund für die Evakuierung
die Verwendung von Aufzügen
noch zulässt,
eine schnelle Adaptierung der Aufzugsteuerung notwendig, welche
mit einem herkömmlichen
Ansatz nicht möglich
wäre, jedoch
durch kontextuelle Informationen aus einem Sensor des Gebäudesystems
ermöglicht werden
kann.
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Durch
das Verfahren nach der vorliegenden Erfindung ergibt sich somit
in vorteilhafter Weise eine Verringerung der durchschnittlichen
Warte- und Reisezeit für
alle Passagiere im Vergleich zu herkömmlichen Verfahren in entsprechenden
Verkehrssituationen.
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Außerdem wird
durch Anwendung des Verfahrens nach der vorliegenden Erfindung eine äußerst schnelle
Anpassung an ein verändertes
Passagieraufkommen erreicht, da Informationen direkt aus Sensoren
gewonnen und in die Aufzugsteuerung eingebracht werden.
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Schließlich ergibt
sich bei Einsatz von RFID-Karten und diesbezüglichen Sensoren im Gebäude eine
höhere
Benutzerfreundlichkeit als bei bekannten Aufzugsteuerungsverfahren.
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Vorteilhafte
Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind in den sich
auf den Patentanspruch 1 unmittelbar oder mittelbar rückbeziehenden
Unteransprüchen
angegeben.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand von in Zeichnungen dargestellten
Beispielen erläutert.
Es zeigen:
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1 ein
auf dem Zoneneinteilungsansatz basierendes Aufzugsteuerungsbeispiel,
bei dem zur Aufzugsteuerung Zielparameter miteinbezogen sind, und
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2 ein
ebenfalls auf dem Zoneneinteilungsansatz basierendes Aufzugsteuerungsbeispiel, bei
dem zur Aufzugsteuerung Evakuierungsparameter miteinbezogen sind.
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Das
Beispiel von 1 beruht auf dem Zonenansatz-Scheduling-Algorithmus und ist
für "Up-Peak"-Situationen ganz
besonders geeignet. Speziell handelt es sich hier um ein Steuerungsverfahren
mit Zielparameter für
zwei Aufzüge
in einem siebenstöckigen
Gebäude.
Es ist also zur Aufzugsteuerung Wissen über die Ausstiegsebene jedes Passagiers
vorhanden, noch bevor dieser einen Aufzug betritt. Jeder der beiden
im Gebäude
vorgesehenen Aufzüge
bekommt eine Zone zugeteilt, die aus mehreren übereinander liegenden Stockwerken
des Gebäudes
besteht. Im Beispiel von 1 bedient der schwarz dargestellte
Aufzug 1 die Stockwerke 1 bis 4 (= Zone Aufzug 1) und der grau dargestellte
Aufzug 2 die Stockwerke 5 bis 7 (= Zone Aufzug 2), jeweils ausgehend
vom Erdgeschoss (Lobby).
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Passagiere
mit einem Zielstockwerk von 1 bis 4 werden daher als Passagiergruppe
1 dem Aufzug 1 zugewiesen, z.B. über
elektronische Zonenzuteilungstafeln in den Aufzugswarteräumen. Passagiere
mit Zielstockwerk von 5 bis 7 verwenden den Aufzug 2 und bilden
die Passagiergruppe 2. Dadurch werden Verzögerungen infolge von Haltevorgängen in
Stockwerkebenen außerhalb
der den beiden Aufzügen
zugewiesenen Stockwerken vermieden und die durchschnittliche Reisezeit
pro Passagier wird verringert.
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Eine
dynamische Zoneneinteilung und damit eine dynamische Zuweisung,
welcher Aufzug welches Stockwerk bedient, impliziert eine Änderung
der Anzeigen, d.h. es gibt eine Abhängigkeit der Anzeigen vor den
Aufzügen
zur jeweiligen Situation bzw. zum jeweiligen Kontext.
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Das
Beispiel von 2 basiert ebenfalls auf dem
Zonenansatz-Scheduling-Algorithmus
und ist für
einen äußerst starken "Down-Peak" besonders geeignet.
Speziell handelt es sich hier um ein Steuerungsverfahren zur Evakuierung
mit zwei Aufzügen in
einem siebenstöckigen
Gebäude.
Es ist also zur Aufzugsteuerung Wissen über eine momentan stattfindende
Gebäudeevakuierung
mit dem dabei auftretenden "Down-Peak"-Muster vorhanden.
Auch der hier verwendete Algorithmus beruht auf dem Prinzip der
Zoneneinteilung (Zoning), wobei die Zusatzinformation verwendet
wird, dass Passagiere im Verlauf der Evakuierung die Aufzugskabinen
im Erdgeschoss (Lobby) verlassen, um das Gebäude schnellstmöglich zu
räumen.
Während
eines derartigen Szenarios ist, unter der Bedingung, dass für die Gebäudeevakuierung
noch eine Verwendung der Aufzüge
zulässig
ist, eine schnelle Anpassung der Aufzugsteuerung erforderlich, die
mit den herkömmlichen
Ansätzen
nicht möglich
wäre, jedoch
durch kontextuelle Informationen aus einem Sensor (z.B. Brandsensor)
des Gebäudesystems
ermöglicht
werden kann.
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Bei
besonders hohem Passagieraufkommen kann es vorkommen, dass auf nahezu
allen Stockwerken Rufe abgesetzt werden. Sobald die Aufzugkabine
eine Personenauslastung von 100% erreicht, sind weitere Stopps unnötig, da
keine Passagiere mehr den Aufzug betreten können und die Reisezeit dadurch
unnötig
verlängert
würde.
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Basierend
auf der Information, dass es sich um eine Evakuierungssituation
handelt und sämtliche
Personen im Erdgeschoss (Lobby) aussteigen, wird folgendes Prinzip
der Aufzugsteuerung verwendet:
- • Beantworte
sämtliche
Rufe, sofern der Aufzug noch nicht zu 100% ausgelastet ist.
- • Wurde
eine Auslastung von 100% erreicht, ignoriere alle noch ausstehenden
Rufe und steuere direkt auf das Erdgeschoss (Lobby) zu. Sobald der Entladevorgang
abgeschlossen wurde, fahre mit dem Aufnehmen von Passagieren ab
dem höchsten
Stockwerk in der zugeordneten Zone mit noch ausstehenden Rufen zum
Zeitpunkt der letzten Beladung fort.
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2 veranschaulicht
diese Vorgehensweise:
- • Aufzug 1 mit einer Auslastung
von 100% (weißes
Kästchen)
ignoriert die Rufe von den Stockwerken 3, 2 sowie 1 und steuert
direkt das Erdgeschoss (Lobby) an. Wurde der Entladevorgang im Erdgeschoss
abgeschlossen, wird das Aufnehmen von Passagieren ab dem Stockwerk
3 mit Fahrtrichtung zum Erdgeschoss wieder aufgenommen. Die Zone
Aufzug 1 umfasst die Stockwerke 4, 3, 2 und 1.
- • Aufzug
2 mit einer Auslastung von 50% (graues Kästchen) beantwortet als nächstes den
Ruf von Stockwerk 6. Sollte daraufhin noch Kapazität zur Verfügung stehen,
so wird Stockwerk 5 bedient. Ansonsten steuert auch diese Aufzugkabine
direkt auf das Erdgeschoss (Lobby) zu. Die Zone Aufzug 2 umfasst
die Stockwerke 5, 6 und 7.