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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Türschließkontrollsystem umfassend mindestens eine Zugtür mit mindestens einer Dichtungslippe, mindestens eine Sende- und Empfangseinheit, mindestens ein mit einer Sende- und Empfangseinheit verbundenes Auswertesystem, eine Mehrzahl an RFID-Sensoren, wobei jeder RFID-Sensor mit einer Sende- und Empfangseinheit drahtlos kommunizierend verbunden ist.
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Das Anfahren eines Zuges setzt verschlossene Türen voraus. Denn der Verschluss aller Zugtüren signalisiert dem Zugführer die Abfahrbereitschaft seines Zuges. Beim Schließen der Zugtüren kann es jedoch vorkommen, dass ein Fahrgast oder ein Gegenstand von der Tür eingeklemmt wird. Ein Einklemmen von Gegenständen in Zugtüren wird heute durch unterschiedliche Türschließkontrollsysteme, den Klemmschutzvorrichtungen, verhindert. Heutige Systeme verwenden als Türschließkontrollen Lichtsegmente, Lichtwellenleiter und metallische Kontaktleisten, um den Schluss von Bahntüren zu kontrollieren.
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Einen Schutz vor einem Einklemmen von Gegenständen bilden Bahnsteigtüren. Bereits seit einiger Zeit werden Gleisbereiche in Bahnhöfen durch – in der Regel verglaste – Wände von den Bahnsteigen getrennt, denn das Trennen erhöht die Sicherheit für Reisende.
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Die
DE 102012108784 B3 schlägt eine Anordnung und ein Verfahren zur Steuerung von Bahnsteigtüren in diesen – gläsernen – Wänden vor. Der Schrift liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung und ein Verfahren zum Steuern des Öffnens und Schließens von Bahnsteigtüren anzugeben, die es ermöglichen, bei Ausfallen der Kommunikationsverbindung zwischen einer die Zugtüren steuernden Steuereinheit und eine die Bahnsteigtüren steuernden Steuereinheit die Bahnsteigtüren im Wesentlichen synchron mit den Zugtüren zu öffnen und zu schließen. Sie lehrt dabei den Einsatz von RFID-Chips. Sie lehrt insbesondere den Einsatz von RFID-Chips an Zugtüren.
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Die Aufgabe besteht darin, die Sicherheit vor einem Einklemmen von Gegenständen weiter zu erhöhen.
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Erfindungsgemäß wird ein Türschließkontrollsystem umfassend mindestens eine Zugtür mit mindestens einer Dichtungslippe, mindestens eine Sende- und Empfangseinheit, mindestens ein mit einer Sende- und Empfangseinheit verbundenes Auswertesystem, eine Mehrzahl an RFID-Sensoren, wobei jeder RFID-Sensor mit einer Sende- und Empfangseinheit drahtlos kommunizierend verbunden ist, zur Verfügung gestellt. Das Türschließkontrollsystem löst die Aufgabe dadurch, dass die RFID-Sensoren in der mindestens einen Dichtungslippe angeordnet sind, und jeder RFID-Sensor mit einem weiteren, in der Dichtungslippe angeordneten Messsensor verbunden ist.
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Der Vorteil ist eine hohe Sensitivität der Zugtüren hinsichtlich des Einklemmens von Gegenständen. Denn die Dichtungslippe ist der erste Bereich der Zugtür, der den eingeklemmten Gegenstand berührt. Eine Mehrzahl von Sensoren, die in diesem vorderen Bereich in die Dichtungslippe eingelassen sind, signalisiert eine Messwertänderung umgehend. Vorteilhafterweise erhöhen sie auch die Redundanz des Türschließkontrollsystems gegen Ausfallen. Dadurch, dass die RFID-Sensoren und die Messsensoren in der Dichtungslippe angeordnet sind, sind sie im Alltag geschützt. Ein Missbrauch wird verhindert. Besonders sicher wird ein Einklemmen von Gegenständen von den Messsensoren signalisiert, wenn mehrere hundert Messsensoren in die Dichtungslippe eingelassen sind. Ein Einlassen von Sensoren in die Dichtungslippe ist einfach. Auch ein Verschluss der Zugtüren kann mit der Türschließkontrolle automatisch detektiert werden.
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In einer weiteren Ausführungsform ist jeder RFID-Sensor mit einem weiteren, in der Dichtungslippe angeordneten Messsensor derart verbunden, dass der von dem Messsensor gemessene Messwert über den RFID-Sensor an das Auswertesystem gesendet wird. RFID-Sensoren und Systeme haben den Vorteil, dass sie berührungslos funktionieren. Damit ist kein Sichtkontakt erforderlich. Im Betrieb von Zugtüren verschmutzen diese durch Schnee, Nebel, Eis oder anderen Schmutz. Der Vorteil von RFID-Sensoren und -transpondern ist, dass sie durch eine Vielzahl von Substanzen gelesen werden können. Ein weiterer Vorteil ist deren Antwortgeschwindigkeit. Viele RFID-Transponder antworten innerhalb von weniger als einhundert Millisekunden. Sowohl aktive als auch passive Systeme können eine Mehrzahl von Transpondern erfassen. Wenn eine Zugtür eine Mehrzahl von RFID-Sensoren aufweist, dann werden diese automatisch während eines einzigen Lesevorgangs erfasst. Der Vorteil ist, dass nicht jeder Datenträger einzeln abgefragt werden muss.
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In einer weiteren Ausführungsform weist die Messeinrichtung einen Kondensator auf. Der Kondensator wird vom RFID-Sensor mit Strom aufgeladen und ist mit dem Messsensor verbunden, so dass der Messsensor keine eigene Stromversorgung benötigt. Der Vorteil ist eine volle Funktionsfähigkeit der Messsensoren bei Stromausfall. Damit ist die Türschließkontrolle bei Stromausfall einsatzfähig, wenn die Sende- und Empfangseinheit eine separate Stromversorgung aufweist. Vorteilhafterweise müssen keine Kabel durch die Zugtüren gelegt werden. Daher ist der Türaufbau unkompliziert. Die Zugtür wird leichter.
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In einer weiteren Ausführungsform ist der Messsensor ein Temperatursensor, zum Beispiel ein digitales Thermometer und/oder ein Drucksensor, zum Beispiel ein Piezoelement. Wenn der Sensor eine Temperaturänderung signalisiert und parallel eine Druckänderung signalisiert, dann signalisiert er zwei Messwertänderungen. Der Vorteil ist eine Redundanz über die Veränderungen der Messstelle. Das erhöht die Detektionssicherheit eingeklemmter Gegenstände.
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In einer weiteren Ausführungsform weisen zwei Zugtüren in ihren Dichtlippen jeweils eine Sensoranordnung auf, wobei die Sensoren der beiden Sensorenanordnungen auf Lücke der jeweils anderen Sensoranordnung einander zugeordnet sind. Der Vorteil ist, dass Gegenstände sicher detektiert werden, denn der Spalt zwischen den sich berührenden Flächen der beiden Dichtlippen zweier Zugtüren ist entlang seines Verlaufs durchgehend mit Messsensoren überwacht. Der Vorteil ist, dass mindestens ein Sensor eine Messwertänderung signalisiert, wenn ein Gegenstand eingeklemmt ist. Daher ist diese Sensoranordnung besonders sensitiv.
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In einer weiteren Ausführungsform ist ein Auswertesystem jeweils zwei Zugtüren zugeordnet. Zwei Zugtüren bilden einen Ein- bzw. Ausstieg eines Zugwaggons. Dadurch, dass ein Auswertesystem jeweils zwei Zugtüren zugeordnet ist, wird also jeder Ein- bzw. Ausstieg separat überwacht. Ein separates Überwachen von Ein- bzw. Ausstiegen eines Waggons erhöht die Sicherheit bei Ausfall eines oder mehrerer Auswertesysteme. Sollte ein Auswertesystem eines Einstieges ausfallen, bleiben die anderen Einstiege davon unbetroffen.
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In einer weiteren Ausführungsform ist die Sende- und Empfangseinheit auf mindestens zwei Frequenzen sendend und empfangend ausgebildet. Das Absichern der Kommunikation zwischen Sende- und Empfangseinheit und den Sensoren über mindestens zwei Frequenzen ist eine Voraussetzung, um den SIL-Standard zu erfüllen. Forderungen eines SIL-Standards haben sich im Alltag auf Grund von Erfahrungen bewahrheitet. Das Einhalten dieser Wahrheiten erhöht die Sicherheit des Klemmschutzes.
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In einer weiteren Ausführungsform kommuniziert die Sende- und Empfangseinrichtung über OFDM oder über eine Stromversorgungsleitung über ein separates IT-Netzwerk oder eine WLAN-Verbindung. Orthogonal Frequency Division Multiplex (OFDM) ist ein Bandbreiten effizientes Verfahren. Eine Kommunikation auf OFDM-Basis ist unter anderem von terrestrischem Digitalfernsehen (DVB-T) bekannt. Der Vorteil einer Kommunikation über die Stromversorgungsleitung ist deren ständige Verfügbarkeit, denn jeder Zugwaggon weist ein eigenes Bordnetz auf. Die Zugtüren eines Zuges sind nach außen hin Strömungsfluss optimiert, hingegen nach innen Passagierraum schaffend optimiert. Der Vorteil einer Kommunikation über WLAN ist der Konstruktionsschutz vor unnötigem Umbau. In modernen Zügen sind Hotspots integriert. Wenn deren WLAN Signal direkt oder über zusätzliche Access Points an allen Zugtüren zur Verfügung gestellt wird, können die Sensoren sofort mit dem Board-Netz kommunizieren. Das ist kostengünstig. Der Aufbau einer WLAN Kommunikation zu den Sensoren resultiert nicht in einer Neukonstruktion der optimierten Zugtüren, so dass ein Nachrüsten des Türschließkontrollsystems unkompliziert ist.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Verfahren zum Betrieb eines Türschließkontrollsystems gelöst. Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst grundsätzlich folgende Schritte: Eigenkalibrieren mindestens eines ersten Messwertes eines jeden Messsensors, Speichern der kalibrierenden ersten Messwerte, Ermitteln von zweiten Messwerten beim Schließen der Zugtüren von Zugwaggons, Abgleichen der ermittelten zweiten Messwerte mit den gespeicherten kalibrierenden ersten Messwerten, Auslösen einer Fahrsperre und gegebenenfalls Öffnen der Zugtüren, wenn die ermittelten zweiten Messwerte nicht innerhalb eines Intervalls der gespeicherten kalibrierenden ersten Messwerte liegen. Der Vorteil ist die Eigenkalibrierung der Sensoren bei jedem Systemstart, denn durch das Eigenkalibrieren wird die Dehnungsänderung des Dichtlippenmaterials, zum Beispiel des Gummis, in Abhängigkeit von Temperaturwechseln berücksichtigt. Somit sind die Sensoren unabhängig von den Temperaturschwankungen der Jahreszeit sensibel.
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In einer weiteren Ausführungsform wird der Verfahrensschritt durchgeführt: kontinuierliches Ermitteln und Überwachen der Messwerte. Dadurch, dass kalibrierte Messwerte vorliegen, die jeden Sensorzustand anzeigen, wenn die Tür verschlossen ist, kann im Betrieb des Zuges durch ein kontinuierliches Ermitteln und Überwachen der Messwerte überprüft werden, ob die Tür verschlossen ist.
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Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigen:
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1 einen Zugwaggon mit Zugtüren in einer Seitenansicht,
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2 eine vergrößerte Darstellung des Bereichs II aus 1,
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3 eine vergrößerte Darstellung des Bereichs II aus 1 mit eingeklemmten Gegenständen, und
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4 ein Schaltschema.
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In 1 ist ein Zugwaggon 101 eines Personenzuges gezeigt. Im Zugwaggon 101 sind ein Auswertesystem 102, eine Sende- und Empfangseinheit 103 sowie eine Fahrsperre 104 verbaut. Das Auswertesystem 102 ist im Kopfraum des Zugwaggons 101 platziert. Das Auswertesystem 102 ist mittels Stromversorgungsleitungen 105 an eine Stromversorgung 106 angeschlossen. Die Sende- und Empfangseinheit 103 wird vom Auswertesystem 102 mit Strom versorgt. Sie arbeitet über mehrere Frequenzen 108. Bei der Stromversorgung 106 handelt es sich um das Bordnetz des Personenzuges (nicht dargestellt). Der Zugwaggon 101 ist auf Drehgestellen 107 gelagert. Ferner verfügt der Zugwaggon 101 über Führungsschienen 202. In diesen Führungsschienen gleiten Zugtüren 201.
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In der Mitte von 1 sind zwei Zugtüren 201 dargestellt. An das schließende Ende jeder Zugtür 201 ist jeweils eine Dichtungslippe 203 angesetzt. Innerhalb der Dichtungslippe 203 sind Messsensoren 204 sowie RFID-Sensoren 205 eingegossen. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Dichtungslippe 203 ein Gummi-Rahmen. Die Messsensoren 204 sind mit den RFID-Sensoren 205 im Gummi-Rahmen elektrisch verkabelt. Bei den Messsensoren 204 handelt es sich um RFID-Sensoren 205 bzw. RFID-Chips. Die RFID-Sensoren 205 übermitteln Messwerte. Bei den Messsensoren 204 handelt es sich um Druck- und Temperatursensoren. Die Drucksensoren sind Piezo-Sensoren. Einem Drucksensor ist jeweils ein FRID-Sensor 205 zugeordnet. Beide zusammen bilden eine Messeinrichtung 206. Die Messeinrichtung 206 dient dem Vermessen des lokalen Drucks auf die Dichtungslippe 203. Die Messeinrichtung 206 wird elektrisch vor jedem Messen durch die Kopplung mit der Sende- und Empfangseinrichtung 103 elektrisch versorgt. Als Speicher für Energie dient ein Kondensator 214. Dieser versorgt im Moment des Abfragens die Messsensoren 204 mit Strom.
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Die Türschließkontrolle 207 setzt sich zusammen aus der Messeinrichtung 206 zusammen mit den Dichtungslippen 203, dem Auswertesystem 102 sowie der Sende- und Empfangseinheit 103.
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Die Funktion der Türschließkontrolle 207 ist ein Detektieren von Gegenständen 212 im Zugtürspalt 209. Dazu vermisst die Türschließkontrolle 207 beim Öffnen und Schließen der Zugtüren 201 entlang ihrer Bewegungsrichtung 208 Druckänderungen. Bei korrekt verschlossener Zugtür 201 schlagen die Messeinrichtungen 206 nicht aus. Sollte ein Gegenstand in der Zugtür 201 eingeklemmt sein und von dem Auswertesystem 102 als solcher erkannt werden, löst diese eine Fahrsperre 104 aus. Die Fahrsperre 104 ist zum einen ein Signal an das allgemeine Notbremssystem des Zuges. Im Speziellen ist es ein Signal zur Blockade des Drehgestelles 107 des Zugwaggons 101. Dafür wird ein Schaltkreis geöffnet.
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Damit die Zugtüren 201 entlang ihres Zugtürspaltes 209 komplett auf Verschluss geprüft werden, sind die Messsensoren 204 in einer Sensoranordnung 210 aufgereiht.
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Die Zugtüren 201 entfernen sich beim Öffnen in den Führungsschienen 202 voneinander. Beim Schließen werden sie in Richtung ihrer Dichtungslippen 203 aufeinander zubewegt, bis sich die Dichtungslippen 203 berühren.
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Alternativ können mehrere Reihen von Sensoranordnungen 210 hintereinander geschaltet werden. Sinnvollerweise sind die Sensoranordnungen 210 beider Zugtüren 201 so gegeneinander positioniert, dass sie auf Lücke schließen, denn dadurch gibt es keine Zwischenräume im Zugtürspalt 209.
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2 zeigt eine Vergrößerung des Ausschnittes II aus 1. Dargestellt sind zwei Dichtungslippen 203. 2 zeigt einen Zustand, in dem die beiden Zugtüren 201 korrekt verschlossen sind.
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3 zeigt eine Vergrößerung des Ausschnittes II aus 2 in einer Klemmsituation. In der Klemmsituation ist zwischen den Dichtungslippen 203 ein Gegenstand 212 zwischen den Dichtungslippen 203 eingeklemmt. Dies hat zur Folge, dass die den Gegenstand umgebenden Messeinrichtungen 206 ihren Messwert verändern. Diese Messwertänderung wird als Differenz zwischen einem kalibrierten Messwert und einem aktuellen Messwert von dem Auswertesystem 102 festgestellt.
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Damit das Auswertesystem 102 zuverlässig arbeitet, sind die kalibrierten Messwerte (nicht dargestellt) mit einem Intervall 213 beaufschlagt. Messwertänderungen, die innerhalb des Intervalls 213 liegen, werden vom Auswertesystem 102 nicht als Gegenstand interpretiert. Die Sende- und Empfangseinheit 103 sichert die Kommunikation mit den RFID-Sensoren 205 ab, indem sie diese auf zwei unabhängigen Frequenzen 108 anfunkt. Dabei sendet sie auf einer Frequenz 108 in einem OFDM-Netzwerk und auf einer zweiten Frequenz 108 über eine WLAN-Verbindung 211.
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4 zeigt ein Schaltschema eines RFID-Basissystems. Das Schaltschema erläutert, dass zwei Sende- und Empfangseinrichtungen 401 an jeweils eigene RFID-Systeme 402, 403 angeschlossen sind. Jedes RFID-System 402, 403 ist dabei an ein Auswertesystem 404, 405 angeschlossen. Die Auswertesysteme 404, 405 sind mit einer Kommunikationseinheit 406 verschaltet. Diese verteilt die Signale der Auswertesysteme 404 an unabhängige WLAN-Verbindungsbasen 407 oder IT-Netzwerke 408.
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Zur Absicherung ist jedes RFID-System 402, 403 separat an die Kommunikationseinheit 406 angeschlossen. Die Kommunikationseinheit 406 verfügt über eine Stromversorgung 409.
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Die Sende- und Empfangseinheit 401 erfasst kontinuierlich die Messwerte von Messeinrichtungen 410. Diese enthalten einen RFID-Chip, der an einen Messsensor angeschlossen ist und einen Kondensator. Die erfassten Messwerte werden im Auswertesystem 404, 405 gespeichert und mit Vergleichswerten (nicht dargestellt) abgeglichen. Um diese Vergleichswerte zu erhalten, wird der Grundzustand der Messeinrichtung 410 beim Hochfahren des RFID-Basissystems vermessen. Der Grundzustand einer Messeinrichtung 410 wird als sein Kalibriermesswert (nicht dargestellt) im Auswertesystem 404, 405 gespeichert. Aus der Differenz von Kalibrierwert und Messwert wird ein Schaltsignal zum Öffnen der Zugtüren oder dem Nothalt des Zugs gestellt.
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Eine Alternative zum Erfassen und Speichern der Messwerte der Messeinrichtungen 410 ist deren Abfragen über eine WLAN Verbindungsbasis 407. Diese kann ein Hotspot eines modernen Personenzuges sein. Alternativ ist sie ein an den Hotspot angeschlossener Access Point (nicht dargestellte). Sollte eine besonders sichere Kommunikation zwischen Messeinrichtung 410 und Auswertesystem 404, 405 gewünscht sein, ist es sinnvoll, ein separates IT-Netzwerk 408 zu legen.
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Obwohl die Erfindung im Detail durch bevorzugte Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102012108784 B3 [0004]
