DE19605011A1 - Überwachungseinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der automatischen Leerkon­ trolle, insbesondere von Personennah- und Fernverkehrsfahr­ zeugen, und betrifft eine Überwachungseinrichtung zur Leerkontrolle eines Fahrgastraumes in einem Transportmittel.

Zur Gewährleistung der Betriebssicherheit und zur Vermeidung mutwilliger Sachbeschädigungen müssen z. B. die Betreiber von öffentlichen Transportmitteln ein unerwünschtes bzw. uner­ laubtes Verbleiben von Gegenständen und Personen in den Fahr­ gasträumen außer Betrieb befindlicher Fahrzeuge verhindern.

Aus der DE-44 00 664 C2 ist eine Vorrichtung zur Erkennung der Sitzbelegung in einem Fahrzeug bekannt, die eine Einrich­ tung zur Bilderfassung in Form mehrerer auf den Fahrzeugsitz gerichteter Lichtemitter und ein Fotodetektorenfeld in einer definierten Entfernung von dem Sitz enthält. Diese bekannte Vorrichtung eignet sich zur individuellen Überwachung eines bestimmten Sitzes; dagegen können ein größerer Fahrgastraum und in diesem stehende Personen mit der bekannten Vorrichtung nicht überwacht oder erkannt werden.

Die JP-07-010004 A beschreibt ein System zur Steuerung des Passagiereinstiegs in Züge und Busse, das durch eine Video­ überwachung die in ein Fahrzeugabteil zu- bzw. aussteigenden Passagiere zählt. Daraus generierte Informationen über die Abteilbelegung werden zur Vorabinformation der wartenden Passagiere an den in Fahrtrichtung vorausliegenden Bahnhof übersandt. Mittels Videoüberwachung ist jedoch eine lücken­ lose Überwachung des gesamten von Personen oder Gegenständen einnehmbaren Raumes eines Transportmittels mit vertretbarem Aufwand nicht realisierbar.

Die vorgenannten bekannten Einrichtungen sind daher nicht ge­ eignet, eine zuverlässige Leerkontrolle eines Fahrzeugraumes zu gewährleisten. Betreiber öffentlicher Transportmittel sind daher bislang gezwungen, notwendige Leerkontrollen durch ko­ stenintensiven Personaleinsatz durchzuführen.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher in der Schaffung einer Überwachungseinrichtung zur Leerkontrolle ei­ nes Fahrgastraumes, die zuverlässig automatisch kontrolliert, ob sich (noch) Personen und/oder Gegenstände im Fahrgastraum befinden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Überwa­ chungseinrichtung zur Leerkontrolle eines Fahrgastraumes in einem Transportmittel

• - mit einem Oszillator, an den eine in den Fahrgastraum ge­ führte Elektrode derart angeschlossen ist, daß sich die aktu­ elle Oszillator-Betriebsfrequenz durch in dem Feldbereich der Elektrode befindliche Körper verändert, und
• - mit einer Auswerteeinheit, die ein Leer-Meldesignal abgibt, wenn die aktuelle Betriebsfrequenz einer vorab bei leerem Fahrgastraum ermittelten Ruhefrequenz des Oszillators ent­ spricht, und/oder die ein Nichtleer-Meldesignal abgibt, wenn die aktuelle Betriebsfrequenz nicht der ermittelten Ruhe­ frequenz entspricht. Ein wesentlicher Vorteil der erfindungs­ gemäßen Überwachungseinrichtung besteht darin, daß mit ver­ hältnismäßig preiswerten Komponenten und geringem Schaltungs- und Installationsaufwand eine automatische personallose Leerkontrolle durchführbar ist. Vorzugsweise kann die Über­ wachungseinrichtung von einem Fahrer oder bei automatischen Systemen von einem zentralen Leitrechner bedarfsweise auf­ gefordert werden, die Leerkontrolle durchzuführen. Das Ergebnis der Kontrolle, d. h. das Leer-Meldesignal bzw. Nichtleer-Meldesignal, kann an den Fahrer oder den Leitrechner übermittelt werden. Der Oszillator hat vor­ zugsweise eine Betriebs- oder Arbeitsfrequenz im kHz-Bereich. Er besitzt einen äußerlich, d. h. durch Beeinflussung des Feldes der antennenartig wirkenden Elektrode und damit in seiner Betriebsfrequenz umgebungsbestimmten Schwingkreis. Unter Betriebsfrequenz ist im Rahmen der vorliegenden Er­ findung die von dem Oszillator (Schwingkreis) eingenommene, ggf. gegenüber der Ruhefrequenz verstimmte Frequenz zu verstehen. Vorzugsweise wird der Schwingkreis unsymmetrisch betrieben, indem eine Fußpunkterdung zur Fahrzeugmasse vorgesehen ist. Eine schaltungstechnische Alternative besteht darin, an einen internen Schwingkreis des Oszillators einen externen, äußerlich über die Antenne beeinflußbaren Schwingkreis anzukoppeln.

Ein weiterer wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Über­ wachungseinrichtung besteht in ihrer Selbstüberwachungsfähig­ keit. Werden nämlich vom Fahrgastraum zugängliche Einrich­ tungskomponenten, insbesondere die Elektrode, beschädigt oder entfernt, verändert sich die aktuelle Betriebsfrequenz des Oszillators derart signifikant nach außerhalb des Normalbe­ reichs, daß auf eine Störung geschlossen und z. B. ein Alarmsignal generiert werden kann, was zu einem sofortigen Ausbleiben des Leer-Meldesignals führt. Dies kann vorzugs­ weise als Alarmsignal ausgewertet werden.

Nach der erstmaligen Installation der Überwachungseinrichtung wird vorab der Oszillator bei bereits mit voller betriebsge­ mäßer Innenraumausstattung versehenem Fahrgastraum betrieben; die sich in diesem Zustand einstellende Frequenz des Oszillators (Ruhefrequenz) wird ermittelt und in einem geeigneten Baustein (beispielsweise EEPROM) gespeichert. Zur Erhöhung der Betriebssicherheit und Berücksichtigung der aktuellen Umgebungsbedingungen kann ein derartiger Abgleich zu vorgegebenen Zeitpunkten (beispielsweise bei Betriebs­ beginn) periodisch wiederholt werden.

Durch veränderte Umgebungsbedingungen könnten trotz leerem Fahrgastraum geringfügige Abweichungen der Betriebsfrequenz von der Ruhefrequenz auftreten. Diesbezüglich sieht eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung vor, daß die Aus­ werteeinheit das Leer-Meldesignal bzw. das Nichtleer-Mel­ designal abgibt, sofern die aktuelle Betriebsfrequenz in­ nerhalb bzw. außerhalb eines vorgebbaren, die Ruhefrequenz einschließenden Toleranzbereichs liegt. Dadurch können insbesondere Temperaturschwankungen und Feuchtigkeits­ schwankungen, die zu einer Veränderung der Feldeigenschaften und damit zu einer Veränderung der Betriebsfrequenz führen können, kompensiert werden.

Eine besonders zuverlässige Überwachung des Fahrgastraums läßt sich nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfin­ dung dadurch erreichen, daß eine Gegenelektrode zur Aus­ bildung des Feldbereichs mit der Elektrode zusammenwirkt.

Vorzugsweise wird die erfindungsgemäße Einrichtung mit dem Fahrzeugrechner gekoppelt, so daß der Fahrzeugführer bedarfs­ weise eine Leerkontrolle veranlassen kann. Dazu ist nach ei­ ner vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, daß das Leer-Meldesignal oder das Nichtleer-Meldesignal zur Wei­ terverarbeitung und/oder zur Anzeige einen Fahrzeugrechner beaufschlagt oder bei automatisiertem Fahrbetrieb vorzugs­ weise auch direkt an die Leitzentrale zur weiteren Verar­ beitung übermittelt wird.

Um insbesondere stark schwankende Umgebungsbedingungen, die die Feldeigenschaften und damit den Oszillator beeinflussen, zu kompensieren, sieht eine bevorzugte Weiterbildung der Er­ findung vor, daß eine Kompensationseinheit aktuelle Umge­ bungsbedingungen, insbesondere Temperatur und Feuchtigkeit, ermittelt und die Ruhefrequenz entsprechend nachführt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand einer Zeichnung näher erläutert; es zeigen:

Fig. 1 schematisch ein mit einer Überwachungseinrichtung ausgerüstetes Fahrzeug,

Fig. 2 und 3 Varianten einer Auswerteeinheit der Überwa­ chungseinrichtung und

Fig. 4 mögliche Positionen einer Elektrode.

Fig. 1 zeigt einen Triebwagen 1 eines öffentlichen Perso­ nenzuges mit einem Fahrerabteil 2 und einem durch Türen 4 zugänglichen Fahrgastraum 6. In dem Fahrgastraum können in bekannter Weise Sitzbänke 8 und auch Stehplätze vorgesehen sein. An der Decke 10 des Fahrgastraumes 6 ist eine Elektrode in Form eines Ferritstabes 12 (Antenne) angeordnet, die über eine Zuleitung 14 mit einem Oszillator 16 verbunden ist. Der Oszillator hat eine "weiche" Charakteristik, d. h. seine Betriebsfrequenz kann sich bei Beeinflussung der frequenzbe­ stimmenden Schaltungsgrößen ändern und ist nicht durch Fre­ quenzstabilisierungen fixiert. Die Betriebsfrequenz, d. h. die Frequenz, die sich beim Betrieb des Oszillators 16 ein­ stellt, ist auch durch die Rückwirkung der Antenne 12 auf den Schwingkreis beeinflußt. Der Einfluß der Antenne ist seiner­ seits durch das elektrische Feld bestimmt, das sich um die Antenne 12 bzw. zwischen der Antenne 12 und einer Gegen­ elektrode 18 ausbildet. Die Gegenelektrode 18 ist vor­ zugsweise von dem Bodenblech des Fahrzeugs 1 gebildet und gestaltet im Zusammenspiel mit der Antenne 12 einen durch gestrichelte Linien 20 angedeuteten Verlauf eines elektri­ schen Felds, das den Fahrgastraum 6 erfüllt. Die Gegenelek­ trode 18 ist vorzugsweise auf Massepotential des Oszillators 16 gelegt. Ein Fahrzeugrechner 24 ist mit einer im Blickfeld eines Fahrzeugführers 26 angeordneten Anzeige 7 versehen. Eine im Fahrgastraum 6 angeordnete Kompensationseinheit 29 mißt Temperatur und Feuchtigkeit im Fahrgastraum. Die Oszillatorfrequenz wird als Ausgangssignal einer Auswer­ teeinheit 35 zugeführt. Sie kann alternativ oder zusätzlich auch einer zentralen Leitstelle zur Auswertung zugeführt werden.

Fig. 2 zeigt einen ersten möglichen Aufbau einer (analogen) Auswerteeinheit 35, die an den Oszillator 16 angeschlossen ist. Zur weiteren Verdeutlichung ist der LC-Schwingkreis des Oszillators 16 symbolisch gezeigt. Der eine Verbindungspunkt von Kapazität C und Induktivität L ("kalter Koppelpunkt") ist auf Massepotential gelegt und dadurch mit der Gegenelektrode 18 (Fig. 1) verbunden. An dem zweiten Verbindungspunkt ("heißer Koppelpunkt") ist über ein Koaxialkabel 31 die Überwachungselektrode oder Antenne 12 angeschlossen. Durch diese Konfiguration wirkt die Feldumgebung der Elektrode 12 auf das Schwingverhalten des Schwingkreises und damit auf die Betriebsfrequenz des Oszillators 16 äußerlich ein. Die An­ kopplung der Seele des Koaxialkabels kann kapazitiv, induktiv oder galvanisch erfolgen. Die Antenne 12 kann alternativ zu der in Fig. 1 dargestellten Ausführung als Ferritstab vor­ zugsweise als Flächen-, Stab- oder Spulenelektrode oder kugelförmig ausgebildet sein.

Eine dem Oszillator 16 nachgeordnete PLL-Baugruppe 40 wandelt die Betriebsfrequenz f_B und damit auch etwaige Betriebsfre­ quenzänderungen des Oszillators 16 in eine Spannung bzw. in Spannungsänderungen um. Das Ausgangssignal der Baugruppe 40 gelangt über einen Filter 42 und einen Verstärker 44 zu einem ersten Eingang eines Komparators 46. Über einen abzweigenden Signalpfad 48 ist die Ausgangsspannung U_fB des Verstärkers 44 bedarfsweise über einen A/D-Wandler 50 in einen digitalen Speicher (EEPROM) 52 einschreibbar, der als Sollwertspeicher fungiert.

Vor der erstmaligen Inbetriebnahme der Überwachungseinrich­ tung wird der Oszillator 16 bei betriebsgemäß ausgestattetem, aber von Personen und beweglichen Gegenständen freiem Fahr­ gastraum 6 (vgl. Fig. 1 - ohne gestrichelt angedeuteten Pas­ sagier 30) betrieben. Die sich dabei einstellende Frequenz f_R wird nachfolgend als Ruhefrequenz bezeichnet und der ent­ sprechende Spannungswert U_fR digitalisiert in den Sollwert­ speicher 52 (Fig. 2) eingeschrieben. Dieser Abgleich kann zu definierten Zeitpunkten, beispielsweise beim täglichen Betriebsbeginn, erneut vorgenommen werden.

Befindet sich nun wie in Fig. 1 gestrichelt dargestellt ein Passagier 30 oder ein größerer Gegenstand in dem Fahrgast­ raum, wird dadurch das Feld zwischen der Antenne 12 und der Gegenelektrode 18 verändert. Diese Änderung wirkt auf den Oszillator zurück, der dadurch auf einer veränderten Be­ triebsfrequenz schwingt. Zur Leerkontrolle wird das die Betriebsfrequenz repräsentierende Ausgangssignal U_fB des Verstärkers 44 dem ersten Eingang des Komparators 46 zuge­ führt, während der aus dem Sollwertspeicher 52 ausgelesene Spannungswert U_fR - der die Ruhefrequenz f_R repräsentiert - über einen Digital-Analog-Wandler 53, einen Tiefpaßfilter 54 und einen Verstärker 55 den zweiten Komparatoreingang beauf­ schlagt. Liegt der Spannungswert U_fB (Betriebsfrequenz) innerhalb eines vorgebbaren, den Spannungswert U_fR für die Ruhefrequenz umfassenden Toleranzbereichs, gibt der Kompa­ rator 46 ein Leer-Meldesignal LM ab, das zu einem nach­ geschalteten Treiber 56 gelangt. Eine dem Treiber nach­ geschaltete Auswertelogik 57 generiert daraufhin eine Leermeldung, die von dem Fahrzeugrechner 24 (Fig. 1) aus­ wertbar und anzeigbar ist. In entsprechender Weise kann der Komparator 46 ein Nichtleer-Meldesignal abgeben, wenn der Spannungswert U_fB außerhalb des Toleranzbereichs liegt. Dementsprechend würde die Auswertelogik 57 eine Nichtleer- Meldung generieren.

Fig. 3 zeigt eine Aufbauvariante der Auswerteeinheit 35 mit digitalem Aufbau. Die von der dem Oszillator nachgeordneten PLL-Baugruppe 40 in eine Spannung U_fB umgewandelte Frequenz f_B des Oszillators 16 gelangt über den Tiefpaßfilter 42 und den nachgeordneten Verstärker 44 zu einem Analog-Digital-Wandler 60. Dessen Ausgangssignal wird von einem nachgeordneten Treiber 62 z. B. auf TTL-Niveau angehoben. Beim vorstehend beschriebenen Abgleich wird das Ausgangssignal des Treibers 62 unmittelbar dem Sollwertspeicher 52 zugeführt. Beim Be­ trieb der Überwachungseinrichtung gelangt der in dem Soll­ wertspeicher 52 digital abgelegte Wert U_fR für die Ruhefre­ quenz f_R über einen Treiber 63 zu dem zweiten Eingang eines digitalen Komparators 64, dessen erster Eingang mit dem Aus­ gang des Treibers 62 verbunden ist. In der in Fig. 2 ge­ schilderten Weise gibt der digitale Komparator 64 entspre­ chend ein (digitales) Leer-Meldesignal LM - bzw. ein Nicht­ leer-Meldesignal - an einen nachfolgenden Treiber 66 ab, wenn die aktuelle Betriebsfrequenz f_B (U_fB) des Oszillators 16 innerhalb (bzw. außerhalb) des Toleranzbereichs um den zuvor ermittelten Sollwert f_R (U_fR) liegt. In entsprechender Weise reagiert die Auswertelogik 57 und beaufschlagt den Fahrzeug­ rechner 24. Alternativ oder zusätzlich kann auch eine zentrale Leitstelle beaufschlagt werden.

Fig. 4 zeigt anhand eines Ausschnitts eines Fahrgastabteils bevorzugte Positionen für die Anordnung der Antenne 12 bzw. der mit dem LC-Schwingkreis des Oszillators 16 (Fig. 2, 3) verbundenen Elektrode. Die Antenne kann in die Sitzkon­ struktion integriert oder in den Sitz eingelassen sein (Position A) oder sich auf der Sitzoberseite (Position B) befinden. Gegebenenfalls können auch leitend bedampfte Fensterinnenflächen eine geeignete Antenne bilden (Position C). Die Antenne kann alternativ oder außerdem in einer Haltestange eingelassen oder von der Haltestange selbst gebildet sein (Position D).

Ein besonderer Vorteil der Überwachungseinrichtung besteht darin, daß auch bei Fehlfunktionen der Einrichtungskomponen­ ten und/oder Beschädigungen beispielsweise der Antenne 12 oder der Gegenelektrode 18 eine erhebliche Frequenzänderung auftritt. Diese Frequenzänderung führt zu einem sofortigen Ausbleiben des Leer-Meldesignals und einem signifikant veränderten Komparator-Ausgangssignal, das aufgrund seiner Abweichung von der üblichen Größe ein Alarmsignal generiert. Dadurch besitzt die Überwachungseinrichtung eine Selbstüberwachungsfunktion und eine Schutzfunktion gegen Vandalismus.

Die in Fig. 1 gezeigte Kompensationseinheit 29 kann nach vorab aufgenommenen Kennlinien auf den im Sollwertspeicher 52 gespeicherten Wert für die Ruhefrequenz oder unmittelbar auf einen Komparatoreingang einwirken, so daß ein durch schwan­ kende Umgebungsbedingungen hervorgerufene Ausbleiben eines Leer-Meldesignals kompensiert werden kann.

Claims (5)

1. Überwachungseinrichtung zur Leerkontrolle eines Fahr­ gastraumes (6) in einem Transportmittel (1)

• - mit einem Oszillator (16), an den eine in den Fahrgastraum (6) geführte Elektrode (12) derart angeschlossen ist, daß sich die aktuelle Oszillator-Betriebsfrequenz (f_B) durch in dem Feldbereich (20) der Elektrode (12) befindliche Körper verändert, und
• - mit einer Auswerteeinheit (35), die ein Leer-Meldesignal (LM) abgibt, wenn die aktuelle Betriebsfrequenz (f_B) einer vorab bei leerem Fahrgastraum (6) ermittelten Ruhefrequenz (f_R) des Oszillators (16) entspricht, und/oder die ein Nichtleer-Meldesignal abgibt, wenn die aktuelle Betriebs­ frequenz (f_B) nicht der ermittelten Ruhefrequenz (f_R) entspricht.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteeinheit (35) das Leer-Meldesignal (LM) bzw. das Nichtleer-Meldesignal abgibt, sofern die aktuelle Betriebs­ frequenz (f_B) innerhalb bzw. außerhalb eines vorgebbaren, die Ruhefrequenz (f_R) einschließenden Toleranzbereichs liegt.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Gegenelektrode (18) zur Ausbildung des Feldbereichs (20) mit der Elektrode (12) zusammenwirkt.

4. Einrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Leer-Meldesignal (LM) oder das Nichtleer-Meldesignal zur Weiterverarbeitung und/oder zur Anzeige (27) einen Fahrzeug­ rechner (24) beaufschlagt.

5. Einrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kompensationseinheit (29) aktuelle Umgebungsbedingungen, insbesondere Temperatur und Feuchtigkeit, ermittelt und die Ruhefrequenz (f_R) entsprechend nachführt.