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Die Erfindung betrifft eine Fahrzeugtüreinrichtung für ein Fahrzeug zur Personenbeförderung, insbesondere Schienenfahrzeug, die im eingebauten Zustand im Fahrzeug einer betätigbaren Türkörpereinheit räumlich zugeordnet ist.
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Es sind Fahrzeugtürsysteme für den Einsatz in Fahrzeugen des öffentlichen Verkehrs, insbesondere in Schienenfahrzeugen bereits bekannt. Diese Systeme weisen neben beweglichen Türkörpern und einer zugeordneten Antriebseinheit typischerweise eine Betätigungseinheit, eine z.B. als Lichtschranke ausgebildete Personenschutzvorrichtung, eine Verriegelungseinrichtung zum Sperren bzw. zur Freigabe der Türkörper usw. auf. Ein Sperrvorgang und ein Freigabevorgang erfolgen abhängig vom aktuellen Fahrzeugzustand, insbesondere von der aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Fahrzeugtüreinrichtung für den Einbau in einem Fahrzeug zur Personenbeförderung bereitzustellen, durch welche eine gesteigerte Sicherheit im Betrieb des Fahrzeugs mit aufwandarmen konstruktiven Maßnahmen erreicht werden kann.
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Hierzu wird vorgeschlagen, dass die Fahrzeugtüreinrichtung zumindest eine Türerfassungseinheit umfasst, die zur Erfassung wenigstens einer Kenngröße für einen Fahrzeugzustandsparameter vorgesehen ist und zumindest eine Schnittstelle aufweist, über welche sie mit einer Türsteuervorrichtung verbindbar ist. Die vorgeschlagene Erfassung der Kenngröße durch die Türerfassungseinheit unterscheidet sich von einem Lesevorgang, bei welchem ein eine bereits gebildete Information über den Fahrzeugzustandsparameter tragendes, im Fahrzeug zentral erzeugtes Signal ausgelesen wird. Dadurch kann im Vergleich zu einer Lösung, bei welcher diese Information über den Fahrzeugzustandsparameter kabelverbunden, insbesondere über einen Datenbus, an die verschiedenen Fahrzeugtürsysteme verteilt wird, eine vorteilhafte Einsparung von Verkabelungskomponenten, insbesondere Kabeln und entsprechenden Anschlüssen, erreicht werden.
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Falls eine derartige, bestehende Verteilung über Kabel in einem Fahrzeug beibehalten werden soll, können durch die den Türkörpereinheiten räumlich zugeordneten Türerfassungseinheiten eine vorteilhafte Redundanz in der Bereitstellung der Information über den Fahrzeugzustandsparameter erreicht werden, ohne dass ein zusätzlicher Verkabelungsaufwand damit einhergeht. Durch eine unabhängige, mehrfach erfolgende Erfassung der Kenngröße im Bereich der Fahrzeugtüren können eine hohe Verfügbarkeit und eine hohe Verlässlichkeit der bestimmten Information erzielt werden. Dadurch können Sicherheitsintegritätsanforderungen (sogenannte „SIL-Anforderungen“) mit einem vergleichbar geringen konstruktiven Aufwand erfüllt werden. Insbesondere kann ein vollständiger Ausfall der Information über den Fahrzeugzustandsparameter aufgrund einer gemeinsamen Fehlerursache nahezu ausgeschlossen werden. Dies kommt insbesondere dadurch zustande, dass die Türerfassungseinheiten voneinander weitestgehend, insbesondere vollständig voneinander unabhängig ausgebildet sind.
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Weist das Fahrzeug eine von den Türerfassungseinheiten unabhängige Erfassungseinrichtung zur Erfassung einer Kenngröße für den Fahrzeugzustandsparameter, weisen die Türerfassungseinheiten und die Erfassungseinrichtung vorzugsweise unterschiedliche Sensortechnologien auf, um eine vorteilhafte diversitäre Redundanz in der Bereitstellung einer Information über den Fahrzeugzustandsparameter zu erreichen. Vorteilhaft kann der Satz von Türerfassungseinheiten selbst unterschiedliche Sensortechnologien aufweisen.
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Unter einer „Unabhängigkeit“ von zwei Erfassungseinheiten soll in diesem Text eine Unabhängigkeit zumindest bezüglich der Energieversorgung verstanden werden, wobei eine datentechnische und/oder steuertechnische Unabhängigkeit ebenfalls von Vorteil ist.
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Die Türkörpereinheit ist Bestandteil eines Fahrzeugtürsystems, welches das Ein- und Aussteigen von Fahrgästen in das Fahrzeug bzw. aus diesem ermöglicht. Hierzu ist die Türkörpereinheit sinnvollerweise in einer aus einer Seitenwand eines Wagenkastens des Fahrzeugs ausgesparten Öffnung angeordnet. Die Türkörpereinheit weist zumindest einen Türkörper auf, welcher relativ zum Wagenkasten beweglich gelagert ist und bei einem Öffnungs- bzw. Schließvorgang zu einer Bewegung relativ zum Wagenkasten angetrieben wird. In einem Schließzustand der Türkörpereinheit sind der Zugang zu einem Fahrgastraum für einen sich außerhalb des Fahrzeugs befindenden Fahrgast und der Ausgang aus diesem Fahrgastraum gesperrt, wobei ein offener Zustand der Türkörpereinheit diese Vorgänge ermöglicht.
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Eine räumliche Zuordnung der Fahrzeugtüreinrichtung zur Türkörpereinheit eines Fahrzeugtürsystems ist insbesondere vorhanden, wenn die Fahrzeugtüreinrichtung in einem Bereich des Fahrzeugs angeordnet ist, welcher herkömmlicherweise für die Anordnung von Komponenten des entsprechenden Fahrzugtürsystems vorgesehen ist, insbesondere einem Bereich, welcher an die Aussparung des Wagenkastens angrenzt, in welcher die Türkörpereinheit angeordnet ist. Übliche Bereiche sind dabei ein Dachvoutenbereich, ein den Rand der Aussparung bildender Bereich in der Seitenwand des Wagenkastens und/oder ein Bodenbereich. Eine räumliche Zuordnung liegt außerdem vor, wenn die Fahrzeugtüreinrichtung in der Türkörpereinheit integriert ist.
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Für eine räumliche Zuordnung sind größere Abstände der Fahrzeugtüreinrichtung zur zugeordneten Türkörpereinheit denkbar, wobei ein Abstand in Längsrichtung des Fahrzeugs jedoch vorzugsweise kleiner als 50%, bevorzugt 25% des Abstands zwischen dieser Türkörpereinheit und der Türkörpereinheit des in dieser Richtung nächststehenden Fahrzeugtürsystems ist und ein Abstand senkreckt zur Längsrichtung vorzugsweise kleiner als 50% der Breite des Wagenkastens ist.
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Die Türerfassungseinheit ist über die Schnittstelle zweckmäßigerweise zumindest datentechnisch mit der Türsteuervorrichtung verbindbar. Diese Türsteuervorrichtung ist vorzugsweise Bestandteil des Fahrzeugtürsystems, zu welchem die Türkörpereinheit gehört. Sinnvollerweise ist die Türsteuervorrichtung der Türkörpereinheit räumlich zugeordnet. Sie dient zur Ausführung von Steuervorgängen in Verbindung mit der Türkörpereinheit und abhängig vom Fahrzeugzustandsparameter. Dabei ist sie dazu vorgesehen, bei einem Steuervorgang den Fahrzeugzustandsparameter zumindest zu berücksichtigen. Hierbei erfolgt der Steuervorgang in Abhängigkeit eines Signals, welches von der Türerfassungseinheit über die Schnittstelle übermittelt wird und die erfasste Kenngröße, eine aus dieser ermittelte Information über den Fahrzeugzustandsparameter oder den Fahrzeugzustandsparameter selbst enthält.
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Die Türsteuervorrichtung kann insbesondere zumindest zur Steuerung einer Türantriebseinheit vorgesehen sein, die zum Antreiben des zumindest einen Türkörpers der Türkörpereinheit dient.
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In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung weist die Türerfassungseinheit eine Inertialsensorik auf. Dadurch kann eine besonders kompakte und kostengünstige Ausführung der Türerfassungseinheit erreicht werden. Eine Inertialsensorik weist außerdem den Vorteil einer besonders geringen Empfindlichkeit gegenüber elektromagnetischen Störungen auf. Die Türerfassungseinheit kann einen einzelnen Inertialsensor aufweisen, wobei sie in einer besonders vorteilhaften Ausführung einen Satz von mehreren Inertialsensoren aufweisen kann. Diese können z.B. auf einem gemeinsamen Träger, insbesondere einer gemeinsamen Leiterplatte, angeordnet sein.
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Vorzugsweise ist die Türerfassungseinheit dazu eingerichtet, über die Schnittstelle ein Signal bereitzustellen, welches die Türsteuervorrichtung zur Steuerung einer Türverriegelungseinrichtung zur Verriegelung und Entriegelung der Türkörpereinheit berücksichtigt. Das Signal trägt zweckmäßigerweise die erfasste Kenngröße, eine Information über den Fahrzeugzustandsparameter oder den Fahrzeugzustandsparameter selbst. Hierdurch kann eine hohe Sicherheit im Betrieb des Fahrzeugs erreicht werden, da ein Sperren der Türkörpereinheit in Abhängigkeit des Fahrzeugzustandsparameters erfolgen kann.
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Unter einer „Verriegelung“ und einer „Entriegelung“ der Türkörpereinheit soll ein Vorgang verstanden werden, welcher ein Sperren bzw. eine Freigabe des zumindest einen Türkörpers der Türkörpereinheit bewirkt. Dies kann insbesondere durch die Betätigung einer mechanischen Verriegelung erfolgen, wobei alternativ oder zusätzlich jedoch weitere nicht-mechanische, insbesondere elektrische, magnetische und/oder elektronische Sperr- bzw. Freigabevorgänge möglich sind. Beispielsweise ist zur Verriegelung bzw. Entriegelung ein Schaltvorgang möglich, durch welchen eine Bedieneinheit zum Betätigen des zumindest einen Türkörpers von einer Stromversorgung getrennt bzw. mit dieser elektrisch verbunden wird.
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In einer bevorzugten Ausführung ist die Türerfassungseinheit zur Erfassung wenigstens einer Kenngröße für einen Parameter der Fahrzeugdynamik vorgesehen. Als Parameter ist die Position oder eine Beschleunigung des Fahrzeugs denkbar, wobei er vorzugsweise der aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit entspricht.
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Zur Erfassung der Kenngröße für die aktuelle Geschwindigkeit sind für die Türerfassungseinheiten verschiedene Erfassungseinrichtungen denkbar, die einzeln oder in Kombination eingesetzt werden können, wie insbesondere ein Inertialsensor, bei welchem die aktuelle Geschwindigkeit durch eine Integration über die Zeit einer erfassten Beschleunigung ermittelt wird, ein auf dem Hall-Effekt basierter Geschwindigkeitssensor, der die Bewegung eines Sensorelements im Erdmagnetfeld auswertet, ein Sensor, welcher aus erfassten Satellitensignalen, z.B. GPS-Signalen eine Positionsveränderung berechnet, ein Dopplersensor, ein Drucksensor, der aus einem erfassten Staudruck die aktuelle Geschwindigkeit ermittelt, oder eine Schnittstelle zu einer Zugsicherung, welche die aktuelle Geschwindigkeit bereitstellt. Eine Kombination von Erfassungseinrichtungen unterschiedlicher Art kann zur Kalibrierung, zur Steigerung der Verlässlichkeit und/oder zur Erhöhung der Verfügbarkeit der Information über den Fahrzeugzustandsparameter verwendet werden. Bei einer Ausbildung als Drucksensor können durch Gegenverkehr, Tunnels, Hindernisse an der Strecke und/oder begleitenden Verkehr hervorgerufene Störeffekte gefiltert werden oder durch die Berücksichtigung von weiteren Türerfassungseinheiten gleichen oder unterschiedlichen Typs im Fahrzeug eliminiert werden.
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Ist der Fahrzeugzustandsparameter eine Beschleunigung des Fahrzeugs, kann er vorteilhaft für eine Unfallerkennung genutzt werden. Insbesondere können bei für den normalen Fahrbetrieb ungewöhnlichen Beschleunigungen, insbesondere Verzögerungen Unfallereignisse detektiert werden, wodurch eine Benachrichtigung einer Leitstelle und/oder eine Alarmierung von Hilfskräften erfolgen können.
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Alternativ oder zusätzlich kann der Fahrzeugzustandsparameter eine Fahrzeugneigung sein. Hiermit kann vorteilhaft eine Information über eine geneigte Lage des Fahrzeugs relativ zum Boden bereitgestellt werden. Dient ein Signal der Türerfassungseinheit wie oben ausgeführt zur Steuerung einer Türverriegelungseinrichtung zur Verriegelung und Entriegelung der Türkörpereinheit, kann dadurch vorteilhaft ein selektives Sperren von Fahrzeugtüren erfolgen, für die ein Ausstieg aufgrund der geneigten Lage ein Gefahr für die Fahrgäste darstellt. Die Neigung wird vorteilhafterweise durch einen in einer senkrecht zur Fahrtrichtung ausgerichteten Ebene, zwischen der Vertikalrichtung und der Normalrichtung des Fahrzeugdachs gebildeten Winkel bestimmt. Zur Erfassung einer Neigungskenngröße eignet sich insbesondere ein Inertialsensor.
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Dem aus der erfassten Kenngröße herleitbaren Fahrzeugzustandsparameter kann vorteilhafterweise eine Kontextinformation zugeordnet werden, welche für die Umgebung, insbesondere die unmittelbare Umgebung des Fahrzeugs charakteristisch ist. Die Kontextinformation betrifft vorzugsweise – bezüglich eines aktuellen Aufenthaltsorts des Fahrzeugs auf einer befahrenen Strecke – zumindest ein Merkmal der Strecke am Aufenthaltsort, beispielweise den Aufenthalt des Fahrzeugs in einer Kurve, in einem Tunnel, auf einer Brücke, in einem eine Gefahr für Passagiere darstellenden Gebiet, bei einem Schienenfahrzeug das Vorhandensein eines weiteren Gleises usw. Die Zuordnung der Kontextinformation zum Fahrzeugzustandsparameter kann mittels einer Auswerteeinheit anhand einer Datenbank mit Streckeninformationen erfolgen. Die Auswerteeinheit und/oder die Datenbank können im Fahrzeug und/oder auf der Landseite gespeichert sein. Eine Freigabe einer Tür durch die Türsteuervorrichtung kann von einer Auswertung der Kontextinformation oder einer Auswertung der Kontextinformation in Kombination mit dem Fahrzeugzustandsparameter abhängen, insbesondere wenn durch die Auswertung eine Gefahrsituation erkannt wird.
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Es wird außerdem ein Fahrzeugtürsystem vorgeschlagen, welches eine betätigbare Türkörpereinheit, eine Türsteuervorrichtung und zumindest eine Fahrzeugtüreinrichtung gemäß einer der oben beschriebenen Ausführungen aufweist, wobei die Türsteuervorrichtung dazu vorgesehen ist, bei einem Steuervorgang den Fahrzeugzustandsparameter zu berücksichtigen.
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In diesem Zusammenhang wird außerdem vorgeschlagen, dass das Fahrzeugtürsystem eine Türverriegelungseinrichtung zur Verriegelung und Entriegelung der Türkörpereinheit aufweist, wobei die Türsteuervorrichtung dazu vorgesehen ist, die Türverriegelungseinrichtung abhängig vom Fahrzeugzustandsparameter zu steuern. Dabei kann eine konstruktiv einfache und platzsparende Ausgestaltung erreicht werden, wenn die Türverriegelungseinrichtung eine Gehäuseeinheit aufweist, in welcher die Türerfassungseinheit angeordnet ist.
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Alternativ wird vorgeschlagen, dass das Fahrzeugtürsystem eine Türantriebseinheit – insbesondere zum Antreiben des zumindest einen Türkörpers der Türkörpereinheit – aufweist, wobei die Türsteuervorrichtung eine Türsteuereinheit umfasst, die zumindest zur Steuerung der Türantriebseinheit vorgesehen ist und eine Gehäuseeinheit aufweist, wobei die Türerfassungseinheit in der Gehäuseeinheit angeordnet ist.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist das Fahrzeugtürsystem zumindest eine Überwachungseinheit zur Überwachung eines Türantriebsvorgangs auf, die dazu vorgesehen ist, zumindest ein Signal der Türerfassungseinheit zu berücksichtigen. Ein von der Überwachungseinheit überwachter Antriebsvorgang ist insbesondere ein Schließ- oder Öffnungsvorgang mit der Türkörpereinheit. Beispielsweise können durch die Türerfassungseinheit Effekte, z.B. Schwingungen, erfasst werden, die für den zu überwachenden Türantriebsvorgang typisch sind. Tritt ein zu erfassender Effekt nicht oder nicht wie erwartet auf, kann auf einen möglichen Defekt des Fahrzeugtürsystems geschlossen werden. Hierzu ist insbesondere eine Türerfassungseinheit mit einer Inertialsensorik geeignet, da diese besonders geringe Beschleunigungen erfassen kann.
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Die Erfindung betrifft ferner ein Fahrzeug, insbesondere ein Schienenfahrzeug, welches mit einem Satz von Fahrzeugtürsystemen nach einer der oben beschriebenen Ausführungen aufweist. Die Fahrzeugtürsysteme sind im Fahrzeug verteilt angeordnet. Weist das Fahrzeug mehrere Wagen auf, sind Fahrzeugtürsysteme zweckmäßigerweise in unterschiedlichen Wagen angeordnet. Pro Wagen sind vorzugsweise mehrere Fahrzeugtürsysteme vorgesehen. Im Fahrzeug können sämtliche Ein- und Ausstiegstüren mit einem Fahrzeugtürsystem ausgestattet sein, wobei ebenfalls denkbar ist, dass lediglich eine Untermenge der Ein- und Ausstiegstüren mit einem derartigen Fahrzeugtürsystem ausgestattet ist.
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Weist das Fahrzeug zumindest eine Antriebseinheit mit einer Antriebssteuereinrichtung und zumindest eine Bremseinrichtung mit einer Bremssteuereinrichtung auf, wird vorgeschlagen, dass die Antriebssteuereinrichtung und/oder die Bremssteuereinrichtung dazu vorgesehen sind, bei einem Steuervorgang zumindest einen Erfassungsvorgang der Türerfassungseinheiten zu berücksichtigen. Insbesondere kann auf der Grundlage von Signalen der Türerfassungseinheiten, die über ihre jeweilige Schnittstelle übermittelt werden, eine Information über den Fahrzeugzustandsparameter gebildet werden, die für einen Steuervorgang der Antriebs- und/oder Bremssteuereinrichtung herangezogen wird. Insbesondere entspricht der Fahrzeugzustandsparameter der aktuellen Geschwindigkeit und/oder einer Beschleunigung des Fahrzeugs. Die Antriebseinheit weist vorzugsweise zumindest einen Fahrmotor und eine zugeordnete Leistungsversorgungseinheit zur Versorgung des Fahrmotors auf, wobei die Antriebssteuereinrichtung zweckmäßigerweise zur Steuerung der Leistungsversorgungseinheit dient.
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Das Fahrzeug kann außerdem eine Anzeigeeinheit aufweisen, die insbesondere zur Anzeige von Informationen an den Fahrzeugführer oder an einen Begleiter dient, wobei eine mittels der Türerfassungseinheiten bereitgestellte Information über den Fahrzeugzustandsparameter mittels der Anzeigeeinheit angezeigt werden kann.
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Das Fahrzeug ist ferner zweckmäßigerweise mit einem Datennetzwerk ausgestattet. Die Fahrzeugtürsysteme, insbesondere deren Türsteuervorrichtungen, sind vorteilhafterweise an das Datennetzwerk angeschlossen. An dieses Datennetzwerk sind ebenfalls typischerweise zumindest eine zentrale Fahrzeugsteuerung, die Antriebssteuereinrichtung, die Bremssteuereinrichtung und ggf. die Anzeigeeinheit angeschlossen. Für das Datennetzwerk kann ein digitaler Datenbus und/oder analoge Steuerleitungen eingesetzt werden. Eine Datenübertragung über das Datennetzwerk kann kabelgebunden oder kabellos, z.B. über Funk erfolgen. Eine Datenübertragung, die teilweise kabelgebunden und teilweise kabellos erfolgt, ist ebenfalls denkbar.
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Die mittels der Erfassungseinheiten gebildete Information kann zusätzlich zu einer weiteren Information über den Fahrzeugzustandsparameter, vorzugsweise die aktuelle Fahrzeuggeschwindigkeit, von der Antriebs- und/oder Bremssteuereinrichtung herangezogen werden, wobei diese weitere Information mittels zumindest einer Erfassungseinrichtung bereitgestellt wird, die von den Türerfassungseinheiten unterschiedlich und unabhängig ist. Dabei wird vorgeschlagen, dass das Fahrzeug zumindest eine Erfassungseinrichtung zur Erfassung wenigstens einer Kenngröße für einen Parameter der Fahrzeugdynamik aufweist, wobei die Antriebssteuereinrichtung und/oder die Bremssteuereinrichtung mit der Erfassungseinrichtung in Wirkverbindung stehen und die Türerfassungseinheiten der Fahrzeugtürsysteme von der Erfassungseinrichtung unterschiedlich und unabhängig sind. Beispielsweise kann diese Erfassungseinrichtung eine Drehzahlgebereinheit sein, die einem Fahrzeugrad zugeordnet ist. Gegenüber einer solchen Erfassungseinrichtung weist ein Erfassungsvorgang einer Türerfassungseinheit den Vorteil auf, dass er von einem Schlüpfen eines Rades unabhängig ist.
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Wenn die Verlässlichkeit, insbesondere die Genauigkeit und die Stabilität, und die Verfügbarkeit der mittels der Türerfassungseinheiten gewonnenen Information ein ausreichendes Niveau aufweisen, ist denkbar, dass auf diese weitere unabhängige Erfassungseinrichtung verzichtet wird.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass das Fahrzeug zumindest eine Überwachungseinheit aufweist, die zur Überwachung der Türerfassungseinheiten vorgesehen ist. Die Überwachungseinheit dient vorteilhafterweise dazu, Informationen aus verschiedenen Türerfassungseinheiten miteinander zu vergleichen. Dadurch können ein Ausfall einer Türerfassungseinheit und vorteilhaft die Entwicklung von fehlerhaften Abweichungen (auch Sensor-Drift genannt) frühzeitig erkannt werden. Dabei kann bei einer Protokollierung von Messungen der Türerfassungseinheiten mit einem Zeitstempel eine derartige Abweichung einer Türerfassungseinheit frühzeitig erkannt werden, wodurch diese im Rahmen einer präventiven Wartung bereits vor einem Ausfall kostengünstig ausgetauscht werden kann. Eine Ausfallerkennung kann aufgrund der Vielzahl an vorhandenen und redundanten Informationen innerhalb einer kurzen Zeitspanne – typischerweise einer Zeitspanne, die für das Auslesen der Informationen durch eine getaktete speicherprogrammierbare Steuerung erforderlich ist – erfolgen, sodass eine fehlerhafte Information dementsprechend schnell ausgeräumt werden kann.
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Das Fahrzeug kann vorteilhafterweise außerdem eine Kalibriereinheit aufweisen, die dazu vorgesehen ist, die Türerfassungseinheiten zu kalibrieren. Insbesondere kann durch die Kalibriereinheit ein Signal an die Türerfassungseinheiten übermittelt werden, wenn eine Information über den Stillstand des Fahrzeugs vorliegt. Dabei kann die Kalibriereinheit zu einem Kalibrieren im Stillstand des Fahrzeugs dienen. Die Kalibriereinheit kann außerdem zu einem Kalibrieren der Türerfassungseinheiten im Fahrbetrieb des Fahrzeugs dienen. Dabei können insbesondere Abweichungen kompensiert werden, die durch eine Sensorkennlinie charakterisiert werden. Sind die Türerfassungseinheiten zur Erfassung einer Geschwindigkeitskenngröße vorgesehen, kann die Sensorkennlinie insbesondere für systematische Abweichungen der auf der Basis der Geschwindigkeitskenngröße berechneten Geschwindigkeit von der tatsächlichen Geschwindigkeit in bestimmten Geschwindigkeitsbereichen charakteristisch sein. Es kann demnach vorteilhaft eine Fehlerkompensation erreicht werden, welcher ein Fehlermodell zugrunde liegt. Das Fehlermodell kann des Weiteren angepasst werden, insbesondere im Hinblick auf Alterungszustände der Türerfassungseinheiten.Die Kalibriereinheit kann insbesondere eine Vernetzung der Türerfassungseinheiten miteinander umfassen, durch welche diese ihre Messergebnisse untereinander kommunizieren können. Ein Datenaustausch in dieser Vernetzung kann insbesondere eine Information über die verwendete Sensortechnologie umfassen. Die Technologie, mit der der Fahrzeugzustandsparameter erfasst wird, kann dazu benutzt werden um die Kalibrierung der Sensoren zu verbessern, da die Sensoren basierend auf unterschiedlichen Technologien in bestimmten Kontexten andere Fehlermuster liefern.
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Weist das Fahrzeug eine von den Türerfassungseinheiten unabhängige Erfassungseinrichtung zur Erfassung einer Kenngröße für den Fahrzeugzustandsparameter auf, ist die Kalibriereinheit außerdem vorteilhafterweise alternativ oder zusätzlich dazu vorgesehen, ein Signal der Erfassungseinrichtung zu berücksichtigen. Die Erfassungseinrichtung kann z.B. von einem oder mehreren Drehzahlgebern, von einem oder mehreren Radarsensoren, von einer Zugsicherungseinheit und/oder von einem oder mehreren Sensoren zur Erfassung und Auswertung von Satellitensignalen (z.B. GPS-Sensoren) gebildet sein. Wenn z.B. alle Drehzahlgeber und ein GPS-Sensor für die Fahrzeuggeschwindigkeit als Fahrzeugzustandsparameter den Wert „0“ liefern, dann kann ein darauf erzeugtes „Stillstandsignal“ zur Kalibrierung der Türerfassungseinheiten verwendet werden.
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Die Erfindung geht ferner aus von einem Verfahren zur Steuerung eines Fahrzeugtürsystems in einem Fahrzeug, insbesondere in einem Schienenfahrzeug, wobei das Fahrzeugtürsystem zumindest eine Türkörpereinheit aufweist. Es wird vorgeschlagen, dass der Türkörpereinheit eine Fahrzeugtüreinrichtung räumlich zugeordnet ist, zumindest eine Kenngröße für einen Fahrzeugzustandsparameter von einer Türerfassungseinheit erfasst wird, die Bestandteil der Fahrzeugtüreinrichtung ist und das Fahrzeugtürsystem anhand des Fahrzeugzustandsparameters gesteuert wird. Zu den vorteilhaften Wirkungen des vorgeschlagenen Verfahrens wird auf die obigen Ausführungen zur erfindungsgemäßen Fahrzeugtüreinrichtung verwiesen.
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Insbesondere weist das Fahrzeugtürsystem eine Türverriegelungseinrichtung auf, die zur Verriegelung und Entriegelung der Türkörpereinheit vorgesehen ist, wobei die Türverriegelungseinrichtung anhand des Fahrzeugzustandsparameters gesteuert wird.
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Die Kenngröße ist ferner vorzugsweise für die Fahrzeuggeschwindigkeit repräsentativ.
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Es werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
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1: ein Schienenfahrzeug mit Fahrzeugtürsystemen in einer schematischen Seitenansicht,
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2: einen Wagen des Schienenfahrzeugs aus 1 in einer Ansicht von oben,
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3: ein Fahrzeugtürsystem des Schienenfahrzeugs aus 1,
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4: eine schematische Darstellung der Schaltung von Komponenten des Fahrzeugtürsystems aus 3 und
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5: den Wagen aus 2 in einer geneigten Lage in einer Draufsicht.
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1 zeigt ein als Schienenfahrzeug 10 ausgebildetes Fahrzeug zur Personenbeförderung. Es weist einen Satz von Wagen 12 auf, die jeweils mit einem Fahrgastraum 14 ausgestattet sind (siehe 2). Das Schienenfahrzeug 10 ist als sogenannter Triebzug ausgebildet, bei welchem zumindest ein Wagen 12 als Triebwagen ausgebildet ist. Dieser weist zumindest eine Triebachse 16 auf, mit welcher eine Antriebseinheit 18 umfassend zumindest einen Fahrmotor 20 gekoppelt ist. Die Antriebseinheit 18 weist zudem eine Leistungsversorgungseinheit 22 auf, die zur Versorgung des Fahrmotors 20 mit elektrischer Leistung vorgesehen ist. Sie ist insbesondere als Stromrichtereinheit ausgebildet und weist Komponenten einer Leistungselektronik, insbesondere Leistungstransistoren, z.B. IGBTs auf. Die Antriebseinheit 18 umfasst außerdem eine Antriebssteuereinrichtung 24, welche insbesondere zur Steuerung der Leistungsversorgungseinheit 22 dient. Die Leistungsversorgungseinheit 22 bezieht eine elektrische Energie aus einer nicht näher dargestellten Energiequelle, beispielsweise einem Spannungszwischenkreis. Das Schienenfahrzeug 10 weist außerdem eine Bremseinrichtung 26 auf, welche einen Satz von mechanischen Bremselementen 28 und eine Bremssteuereinrichtung 30 umfasst, die zur Steuerung der Bremselemente 28 vorgesehen ist. Bestandteile der Antriebseinheit 18, wie z.B. ein Fahrmotor 20 und die zugeordnete Leistungsversorgungseinheit 22 können außerdem Komponenten einer elektrischen Bremse der Bremseinrichtung 26 bilden.
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In einer alternativen, nicht gezeigten Ausführung kann das Schienenfahrzeug 10 als ein Fahrzeugverband aus einem Satz von nicht angetriebenen Reisezugwagen und einem Triebfahrzeug, z.B. einer Lokomotive, ausgebildet sein, wobei die Antriebseinheit 18 im Triebfahrzeug angeordnet ist.
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Das Schienenfahrzeug 10 umfasst des Weiteren ein Datennetzwerk 32, welches einer Fahrzeugleittechnik zugrunde liegt. Dieses weist zumindest eine Datenbuseinheit 34 auf, welche Fahrzeugkomponenten miteinander datentechnisch vernetzt. Die Datenbuseinheit 34 ist in der Figur als einheitlicher Datenbus dargestellt. Sie kann jedoch verschiedene Datenbusse umfassen, die verschiedenen Funktionen, Leitebenen und/oder Fahrzeugteilen zugeordnet sind. So kann die Datenbuseinheit 34 einen Zugbus (z.B. einen WTB- oder ETB-Bus) für eine zugweite Kommunikation, ggf. über die Grenzen des Schienenfahrzeugs 10 hinaus, und einen auf einen begrenzten Bereich, z.B. einen Wagen 12 oder einen Satz von Wagen 12 beschränkten Fahrzeugbus umfassen (z.B. einen MVB-Bus oder einen Profinet-Bus). Das Datennetzwerk 32 kann außerdem analoge Steuerleitungen, insbesondere Türsteuerleitungen des Schienenfahrzeugs 10 umfassen. In einer Ausführungsvariante kann eine Übertragung über das Datennetzwerk 32 drahtlos z.B. über Funk erfolgen.
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Die Antriebssteuereinrichtung 24, die Bremssteuereinrichtung 30 und eine zentrale Steuereinheit 36 des Schienenfahrzeugs 10 sind datentechnisch über die Datenbuseinheit 34 miteinander verbunden. An die Datenbuseinheit 34 ist des Weiteren zumindest eine Erfassungseinrichtung 38 angeschlossen, die zur Erfassung wenigstens einer Kenngröße V für einen Parameter der Fahrzeugdynamik vorgesehen ist. Insbesondere ist die Erfassungseinrichtung 38 als Sensoreinrichtung zur Erfassung einer Geschwindigkeitskenngröße für die Geschwindigkeit des Schienenfahrzeugs 10 ausgebildet. Die Erfassungseinrichtung 38 ist beispielsweise eine einer Achse des Schienenfahrzeugs 10 zugeordnete Drehzahlgebereinheit. Es ist ferner eine weitere Erfassungseinrichtung 40 vorgesehen, die zur Erfassung einer Beschleunigungskenngröße B und einer weiteren Geschwindigkeitskenngröße V‘ für eine Beschleunigung bzw. die Geschwindigkeit des Schienenfahrzeugs 10 dient. Beispielsweise kann die Erfassungseinrichtung 40 als Inertialsensor ausgebildet sein. Alternativ oder zusätzlich kann die Erfassungseinrichtung 40 eine Einheit zur Erfassung und Auswertung von Satellitensignalen (z.B. einen GPS-Sensor) aufweisen. Als weitere Erfassungseinrichtung 39 zur Erfassung einer Kenngröße für die Geschwindigkeit des Schienenfahrzeugs 10 ist ein Radarsensor vorgesehen. Ferner ist als weitere Erfassungseinrichtung 41 zur Erfassung einer Kenngröße für die Geschwindigkeit des Schienenfahrzeugs 10 eine Zugsicherungseinheit vorgesehen, die bekannterweise zur Interaktion mit bodengebundenen Einrichtungen – z.B. Balisen – vorgesehen ist. Die genannten Erfassungseinrichtungen 38, 39, 40, 41 sind an die Datenbuseinheit 34 angeschlossen.
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Die Geschwindigkeitskenngröße V ggf. V‘ wird bei Steuervorgängen der Antriebssteuereinrichtung 24 berücksichtigt. Die Beschleunigungskenngröße B wird bei Steuervorgängen der Bremssteuereinrichtung 30 herangezogen. Die Antriebssteuereinrichtung 24 und die Bremssteuereinrichtung 30 stehen über die Datenbuseinheit 34 mit den Erfassungseinrichtungen 38, 39, 40, 41 in Wirkverbindung.
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2 zeigt einen Wagen 12 des Schienenfahrzeugs 10 in einer schematischen Ansicht von oben. Er weist wie oben beschrieben einen Fahrgastraum 14 für den Aufenthalt von Fahrgästen auf, welcher mit zumindest einer Sitzanordnung 42 ausgestattet ist. Für einen Zugang zum Fahrgastraum 14 von außerhalb des Schienenfahrzeugs 10 ist in den Wagen 12 jeweils ein Satz von Fahrzeugtürsystemen 44.1R, 44.1L, 44.2R, 44.2L, 44.3R, 44.3L vorhanden.
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Ein derartiges Fahrzeugtürsystem 44 ist in 3 in einer Fronansicht zu sehen.
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Das Fahrzeugtürsystem 44 weist eine betätigbare Türkörpereinheit 46 mit zwei Türkörpern 48.a, 48.b und eine Türantriebseinheit 50 zum Antreiben der Türkörper 48.a, 48.b zu einer Öffnungs- und Schließbewegung relativ zum Wagenkasten des entsprechenden Wagens 12 auf. In einer weiteren, in 1 gezeigten Ausführung kann die Türkörpereinheit 46 einen einzigen Türkörper aufweisen. Das Fahrzeugtürsystem 44 umfasst außerdem eine Betätigungseinheit 52, die dazu vorgesehen ist, von einem Fahrgast bedient zu werden, der dabei die Türkörpereinheit 46 zu einer Öffnungsbewegung betätigen kann. Des Weiteren ist eine Personenschutzvorrichtung 54 Bestandteil des Fahrzeugtürsystems 44, die bei deren Aktivierung eine automatische Schließbewegung der Türkörpereinheit 46 behindern, ggf. unterbrechen kann, um das Einklemmen eines Körperteils eines ein- oder austeigenden Fahrgastes zu verhindern. Die Personenschutzvorrichtung 54 ist dabei insbesondere als Lichtschrankensystem ausgebildet. Als weiterer Bestandteil des Fahrzeugtürsystems 44 ist eine Türverriegelungseinrichtung 56 vorgesehen, die zur Verriegelung und Entriegelung der Türkörpereinheit 46 dient. In einem verriegelten Zustand ist eine Öffnungsbewegung der Türkörpereinheit 46 nicht möglich. Eine Verriegelung kann das Antreiben eines mechanischen Riegels und/oder jegliche Maßnahmen umfassen, durch welche eine Öffnungsbewegung der Türkörpereinheit 46 verhindert wird.
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Das Fahrzeugtürsystem 44 umfasst ferner eine Türsteuervorrichtung 57 mit wenigstens einer Türsteuereinheit 58, die insbesondere zur Steuerung der Türantriebseinheit 50 dient und hierzu in Wirkverbindung mit der Türantriebseinheit 50, der Betätigungseinheit 52, der Personenschutzvorrichtung 54 und der Türverriegelungseinrichtung 56 steht, wie in 4 näher dargestellt. Diese Figur zeigt das Fahrzeugtürsystem 44 in einer abstrahierten Darstellung. In 4 ist ebenfalls die Türkörpereinheit 46 stark schematisch dargestellt, welche mit der Türantriebseinheit 50 und der Türverriegelungseinrichtung 56 in Wirkverbindung steht. Ein Antrieb der Türkörpereinheit 46 erfolgt insbesondere in Abhängigkeit eines Signals der Betätigungseinheit 52 und/oder der Personenschutzvorrichtung 54. Hierzu weist die Türsteuereinheit 58 jeweils entsprechende Schnittstellen 60.A zur Türantriebseinheit 50, 60.B zur Betätigungseinheit 52 und 60.C zur Personenschutzvorrichtung 54 auf.
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Sie umfasst außerdem eine Schnittstelle 60.D, über welche sie an die Datenbuseinheit 34 angeschlossen ist. Über diese Schnittstelle 60.D stehen – wie in 1 zu sehen – die Fahrzeugtürsysteme 44 über das Datennetzwerk 32 in Wirkverbindung mit den in 1 dargestellten Fahrzeugkomponenten, insbesondere mit der zentralen Steuereinheit 36, der Antriebssteuereinrichtung 24 und der Bremssteuereinrichtung 30.
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Die Türverriegelungseinrichtung 56 wird in einem Betriebsmodus auf der Grundlage eines Signals zu einem Verriegeln oder einem Entriegeln der Türkörpereinheit 46 betätigt, welches von der Türsteuereinheit 58 über die Datenbuseinheit 34 empfangen wird. Dieses Signal wird insbesondere manuell durch den Triebfahrzeugführer ausgelöst, welcher beim Halt an einem Bahnsteig die Türen freigibt und vor dem Anfahren aus dem Stillstand wieder sperrt. Bei einem fahrerlosen Betrieb wird dieses Signal automatisch von der zentralen Steuereinheit 36 ausgelöst. Zur Verbindung mit der Türverriegelungseinrichtung 56 weist die Türsteuereinheit 58 eine Schnittstelle 60.E auf.
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In einer weiteren, nicht gezeigten Ausführung kann die Türverriegelungseinrichtung 56 eine eigene Steuereinheit aufweisen, die zum Steuern eines Verriegelungs- und Entriegelungsvorgangs vorgesehen und von der Türsteuereinheit 58 getrennt ausgeführt ist. Diese Steuereinheit ist dann neben der Türsteuereinheit 58 Bestandsteil der Türsteuervorrichtung 57. Sie kann direkt über eine eigene Schnittstelle oder über die Türsteuereinheit 58 an die Datenbuseinheit 34 angeschlossen sein.
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Die Türsteuereinheit 58 weist zumindest eine Prozessoreinheit 62 und eine Speichereinheit 64 auf, in welcher zumindest eine Software zur Durchführung von Steuerprozessen gespeichert ist.
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Als weiterer Bestandteil des Fahrzeugtürsystems 44 ist eine Fahrzeugtüreinrichtung 66 vorgesehen. Im eingebauten Zustand im Schienenfahrzeug 10 ist sie der Türkörpereinheit 46 des Fahrzeugtürsystems 44 räumlich zugeordnet. In der in 2 gezeigten Anordnung von Fahrzeugtürsystemen 44 ist jeder der Türkörpereinheiten 46 dieser Fahrzeugtürsysteme 44 jeweils eine Fahrzeugtüreinrichtung 66 räumlich zugeordnet (siehe auch 1).
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Die Fahrzeugtüreinrichtung 66 weist eine Türerfassungseinheit 68, die zur Erfassung wenigstens einer Kenngröße V‘‘ für einen Fahrzeugzustandsparameter vorgesehen ist und zumindest eine Schnittstelle 70 auf, über welche sie mit der Türsteuervorrichtung 57 verbindbar ist. Über die Schnittstelle 70 kann sie – wie in der betrachteten Ausführung – mit der Türsteuereinheit 58 und/oder – in der oben erwähnten alternativen Ausführung – mit der eigenen Steuereinheit der Türverriegelungseinrichtung 56 verbunden sein.
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Eine von der Türerfassungseinheit 68 erfasste Kenngröße V‘‘ entspricht insbesondere wenigstens einer Kenngröße für einen Parameter der Fahrzeugdynamik. Dieser Parameter entspricht insbesondere der aktuellen Geschwindigkeit des Schienenfahrzeugs 10 relativ zur befahrenen Strecke. Die Türerfassungseinheit 68 weist hierzu eine Sensorik auf, die zumindest einen, vorteilhaft mehrere Inertialsensoren umfasst (nicht näher gezeigt). Eine weitere, von der Türerfassungseinheit 68 erfassbare Kenngröße N entspricht insbesondere zumindest einer Kenngröße für eine Neigung n des Schienenfahrzeugs 10 relativ zur Gleisbettebene H (siehe 5).
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Die Türsteuervorrichtung 57 dient dazu, das Fahrzeugtürsystem 44 abhängig von einem oder mehreren der oben beschriebenen Fahrzeugzustandsparameter zu steuern. Insbesondere entspricht eine Funktion der Türsteuervorrichtung 57 der Steuerung der Türverriegelungseinrichtung 56 abhängig von einem der genannten Fahrzeugzustandsparameter. Die Türsteuervorrichtung 57 ist insbesondere dazu vorgesehen, die Türverriegelungseinrichtung 56 derart zu steuern, dass sie einen Öffnungsvorgang der Türkörpereinheit 46 verhindert – oder anders formuliert die Türkörpereinheit 46 sperrt – solange die Fahrzeuggeschwindigkeit einen bestimmten Schwellwert, z.B. 5 km/h überschreitet.
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Die Türsteuervorrichtung 57 ist ferner dazu eingerichtet, die Türverrieglungseinrichtung 56 derart zu steuern, dass sie einen Öffnungsvorgang verhindert, wenn die Neigung n des Schienenfahrzeugs 10 einen bestimmten Winkel überschreitet. So kann z.B. bei einem Nothalt in der in 5 gezeigten geneigten Position des Schienenfahrzeugs 10 eine Sperrung der in der Figur auf der linken Seite angeordneten Türkörpereinheiten erfolgen, da ein Ausstieg von Fahrgästen auf dieser Seite mit erheblichen Verletzungsgefahren verbunden ist. Es kann, wenn der Neigungswinkel zu groß ist, auch gefährlich sein, dass die Türen auf der rechten Seite geöffnet werden, weil dann das Fahrzeug unter Umständen umkippen und auf die aussteigenden Fahrgäste fallen kann. Die Sperrung bzw. die Freigabe durch die Türsteuervorrichtung 57 kann zusätzlich anhand einer Kontextinformation erfolgen, die für die Umgebung des Schienenfahrzeugs 10 charakteristisch ist. Die Kontextinformation kann z.B. den Aufenthalt auf einer Brücke oder das Vorhandensein eines Gegengleises charakterisieren. Die Steuerung der Türverriegelungseinrichtung 56 durch die Türsteuervorrichtung 57 kann wie gezeigt mittels der Türsteuereinheit 58 oder – in der oben beschriebenen Alternative – mittels einer eigenen, von der Türsteuereinheit 58 unterschiedlichen Steuereinheit der Türverriegelungseinrichtung 56 erfolgen.
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Das Fahrzeugtürsystem 44 weist ferner eine Überwachungseinheit 71 auf, die zur Überwachung eines Türantriebsvorgangs vorgesehen ist. Sie berücksichtigt hierzu ein Signal S der Türerfassungseinheit 68. Insbesondere dient die Überwachungseinheit 71 dazu, bestimmte Effekte, die mit einem Türantriebsvorgang – einem Schließvorgang oder einem Öffnungsvorgang der Türkörpereinheit 46 – typischerweise einhergehen, insbesondere bestimmte Schwingungen, zu erkennen. Treten diese Effekte nicht oder weichen sie von einem bestimmten Muster ab, kann die Überwachungseinheit 71 einen Defekt der Türantriebseinheit 50 und/oder der Türkörpereinheit 46 erkennen.
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Wie in 3 dargestellt ist die Türerfassungseinheit 68 der Fahrzeugtüreinrichtung 66 in einer Gehäuseeinheit 72 der Türsteuereinheit 58 angeordnet. In einer alternativen Ausführung ist die Türerfassungseinheit 68 in einer Gehäuseeinheit der Türverriegelungseinrichtung 56 angeordnet.
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Das Schienenfahrzeug 10 umfasst ferner eine in 1 gezeigte Überwachungseinheit 74, die zur Überwachung der im Fahrzeug verteilten Türerfassungseinheiten 68 vorgesehen ist. Diese kann eine zentrale Einheit, welche mit sämtlichen Türerfassungseinheiten 68 in Wirkverbindung steht, und/oder einen Satz von lokalen Einheiten aufweisen, die jeweils zu einer wagenweisen Überwachung der Türerfassungseinheiten 68 im entsprechenden Wagen 12 vorgesehen sind. Die Überwachungseinheit 74 ist in 1 von der zentralen Steuereinheit 36 des Schienenfahrzeugs 10 getrennt dargestellt, sie kann jedoch als besondere Funktion der Fahrzeugsteuerung in dieser Steuereinheit 36 implementiert sein.
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Mittels der Überwachungseinheit 74, die einen Vergleich der von den Türerfassungseinheiten 68 unabhängig erfassten Kenngrößen V‘‘ durchführt, können ein Ausfall und/oder eine Fehlerentwicklung (auch „Sensordrift“ genannt) bei einer der Türerfassungseinheiten 68 einfach erkannt werden.
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Außerdem umfasst das Schienenfahrzeug 10 eine Kalibriereinheit 75 (siehe 1), die dazu vorgesehen ist, die Türerfassungseinheiten 68 zu kalibrieren. Insbesondere dient die Kalibriereinheit 75 zum Kalibrieren beim Stillstand des Schienenfahrzeugs 10. Ein Kalibrieren der Türerfassungseinheiten 68 kann dabei durch das Erzeugen eines „Stillstandsignals“ auf der Grundlage von zumindest einer oder mehreren durch die Erfassungseinrichtungen 38, 39, 40, 41 erfassten Kenngrößen für die Geschwindigkeit des Schienenfahrzeugs 10 erfolgen. Die Kalibriereinheit 75 kann auf dieser Basis einen Wert „0“ für die Geschwindigkeit erkennen, worauf sie das „Stillstandsignal“ über das Datennetzwerk 32 sendet. Dieses wird von den lokalen Fahrzeugtürsystemen 44 empfangen und als Kalibriersignal für die jeweiligen Türerfassungseinheit 68 benutzt. Außerdem dient die Kalibriereinheit 75 zum Kalibrieren der Berechnung der Geschwindigkeit im Fahrbetrieb. Dadurch können Abweichungen kompensiert werden, die zufällig – typischerweise beim Einschalten – entstehen oder durch eine Sensorkennlinie charakterisiert werden. Die Sensorkennlinie kann insbesondere für Abweichungen in bestimmten Geschwindigkeitsbereichen charakteristisch sein. Die Sensorkennlinie kann außerdem von der Alterung der verwendeten Sensorik abhängig sein. Es kann demnach durch die Kalibriereinheit 75 eine Fehlerkompensation erreicht werden, der ein Fehlermodell zugrunde liegt, welches angepasst werden kann.
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Alternativ oder zusätzlich kann die Kalibriereinheit vom Satz der Türerfassungseinheiten 68 gebildet sein, die miteinander vernetzt sind. Durch diese Vernetzung kann ein Datenaustausch über erfasste Werte und die verwendete Technologie erfolgen.
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Die Erfassungsvorgänge der Türerfassungseinheiten 68 werden ferner auch bei einem Steuervorgang der Antriebssteuereinrichtung 24 und/oder der Bremssteuereinrichtung 30 berücksichtigt. Aus den in den Fahrzeugtürsystemen 44 erfassten Kenngrößen V‘‘ kann ein Wert für die aktuelle Fahrzeuggeschwindigkeit gebildet werden, welcher dem Steuervorgang zugrunde gelegt werden kann. Dieser Wert kann zusätzlich zu einem aus der Kenngröße V oder V‘ gewonnenen Wert berücksichtigt werden oder er kann diesen vorteilhaft ersetzen.
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Die Fahrzeugtüreinrichtung 66 weist wie in 4 dargestellt eine Stromversorgungsschnittstelle 76 auf, über welche die Türerfassungseinheit 68 mit einer Stromversorgungseinheit (nicht gezeigt) des Schienenfahrzeugs 10 verbunden werden kann. Alternativ oder zusätzlich kann die Fahrzeugtüreinrichtung 66, insbesondere deren Türerfassungseinheit 68 mit einer internen Energiespeichereinheit ausgestattet sein.
