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Automatik für Drucklufttürantriebe, insbesondere
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für Fahrzeuge des öffentlichen Nahverkehrs Die Erfindung bezieht sich
auf eine Automatik für Drucklufttürantriebe - im folgenden Türautomatik genannt
- wie sie im Oberbegriff des Hauptanspruchs näher definiert ist.
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Die bekannten Türautomatiken, die diese Bedingungen erfüllen, sind
mit einer komplizierten Steuerlogik und einer erheblichen Anzahl von Relais, die
Schalt-, Speicher- und Verstärkerfunktionen ausüben, ausgerüstet. Dabei ist allgemein
ausschlienlich die Elektronik der eigentlichen Steuerlogik manchmal mit einem oder
zwei Relais in einem Gehäusekästchen untergebracht (z.B. "Technische Mitteilungen
AEG-TELEFUNKEN" 61 (1971) 3, S. 198, 199). Die darüber hinaus verwendeten Relais
- es kann
sich je nach Umfang der verlangten Funktionen um eine
erhebliche Anzahl handeln - sind in der Mehrzahl um das zentrale Steuergerät gruppiert,
zum Teil befinden sie sich an objektbezogenen Stellen der Peripherie. Das hat neben
der Wartungsbedürftigkeit für die Geräte selbst, auch einen nicht unerheblichen
Verkabelungsaufwand von und zum zentralen Steuergerät zur Folge, der bei Arbeiten
an verschiedenen Stellen im Fahrzeug zusätzlichen Zeitaufwand bei Wartung und Reparatur
bedeutet.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine unkomplizierte, vollelektronische
Türautomatik bei verminderter Zahl von peripheren Schaltelementen zu schaffen, die
über alle wesentlichen Funktionen bekannter Türautomatiken sowie weitere bisher
nicht bekannte Eigenschaften verfügt. Darüber hinaus soll durch die neue Türautomatik
die Sicherheit im Betrieb erhöht werden.
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Diese Aufgabe wird durch die Erfindung für eine Türautomatik der eingangs
genannten Art nach den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruches gelöst.
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Damit kann das Zentral steuergerät trotz größeren Aufgabenbereichs
kleiner und übersichtlicher aufgebaut werden. Sämtliche Relais, sowohl in der Automatik
als auch der Peripherie, sind entfallen und durch einen minimalen Aufwand an verschleifllosen
elektronischen Bauelementen, vorzugsweise auf steckbaren Platinen im Zentralsteuergerät
ersetzt. Reparaturen an Ort und Stelle können entfallen, es erfolgt allenfalls ein
Austausch.
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Wartung und Prüfung werden sehr erleichtert. Die Anwendung diskreter
Bauelemente vereinfacht im übrigen auch die Schaltung. Vorteilhaft sind für das
Ansteuern des Türventils Transistoren und darüber hinaus als Funktionselemente Thyristoren
vorgesehen. Eine aufwendige Verstärkertechnik ist durch die Verwendung von Thyristoren
und Schalttransistoren sowie besondere Rückkoppelungen unnötig. Zweckmäßig ist besonders
der Einsatz von Thyristoren als leistungsstarke Schalter, Speicher und/oder UND-Gatter.
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Weitere zweckdienliche und vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen
Automatik ergeben sich aus den Ansprüchen und der in Verbindung mit der Zeichnung
erläuternden Beispielsbeschreibung.
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An Hand eines schematischen Ausführungsbeispiels für eine Türautomatik
wird die Erfindung im nachstehenden weiter verdeutlicht. Die Bezugszeichen ergeben
sich fortlaufend aus der Funktionsbeschreibung. Ausgegangen wird von einem fahrenden,
unbeleuchteten Fahrzeug. Die Türen sind geschlossen und Fahrer und Fahrgäste haben
noch keine Schalthandlungen vorgenommen. I bezeichnet das Zentral steuergerät und
II und III verschiedene Peripherieeinrichtungen.
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Beabsichtigt ein Fahrgast auszusteigen, so drückt er einen Haltewunschknopf
1, wodurch Betriebsspannung (+) von Leitung 2 auf das Gate eines Kontrollampenthyristors
3 gelangt und diesen durchschalten läßt. Über den bei geschlossener Tür betätigten
Kontakt a eines Türendschalters 4 wird damit die Betriebsspannung
auf
ein Transparent 5 (Fahrzeug hält") durchgeschaltet und läßt dieses für die Fahrgäste
sichtbar aufleuchten. Ebenso leuchtet beim Fahrer eine Haltewunschkontrolleuchte
6 auf. Sie zeigt dem Fahrer an, daß ein Fahrgast aussteigen will, und er an der
nächsten Haltestelle halten muß. Der Türöffnungsbefehl des Fahrgastes kann noch
nicht wirksam den Steuerstromkreis eines Türventiltransistors 7 erreichen, der mit
jedem Impuls das.Türventil 8 umsteuert. Der Türöffnungsbefehl wird vor Erreichen
der Basis eines Treiberstufentransistors 9, der mit einem weiteren Transistor 10
zum Steuerstromkreis des Türventiltransistors 7 gehört, über Diode 11 und Widerstand
12 sowie Diode 13 und Haltestellenbremsventil 14 an Masse abgeleitet.
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Er bleibt jedoch auch nach Loslassen des Haltewunschknopfes 1 über
die durchgeschaltete Spannung des Kontrolleuchtenthyristors 3 elektronisch gespeichert
und steht weiter über Diode 15, Widerstand 16 und Diode 17 bis auf Abruf an.
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Der Abruf erfolgt bei einer Türfreigabe durch den Fahrer und wird
über einen Zugschalter 18 ausgelöst. Er soll nur bei stehendem Fahrzeug gegeben
werden, da er einen Haltestellenbremsthyristor 19 durchschaltet, wodurch das eine
Fahrzeugbremse betätigende Haltestellenbremsventil 14 erregt wird. Dabei blockiert
die an der Kathode der Diode 11 anliegende durchgeschaltete Betriebsspannung (+)
den den Türöffnungsbefehl ableitenden Nebenpcad (über Widerstand 12 bzw. Diode 13
und Haltestellenbremsventil 14) und der Türöffnungsbefehl kann von Diode 17 aus
die
Basis von Treiberstufentransistor 9 erreichen. TUrventiltransistor
7gibt einen Impuls ab (Öffnungsimpuls), der das Türventil 8 umsteuert. Es handelt
sich hier um ein sogenanntes Impulsventil, das abwechselnd auf die Schaltstellungen
«Tür öffnen", "Tür schließen", "Tür öffnen usw. geht und die entsprechenden Druck
1 uftleitungen beaufschlagt. Im vorliegenden angenommenen Fall strömt nach Umschaltung
von Türventil 8 Druckluft in die Türöffnungsleitung, und die Tür beginnt nunmehr
zu öffnen. Der Schließdruckschalter 20 öffnet sofort. Der Türende schalter 4 bleibt
für eine geringe Wegstrecke noch in Stellung a. Bis dahin erfolgt selbst bei kürzester
Türfreigabe durch den Zugschalter eine Selbsthaltung des Haltestellenbremsthyristors
19 mittels einer anodenseitigen Ankoppelung über Diode 29 an die Ausgangsspannung
des Türventiltransistors 7, wodurch der Steuerstromkreis zum Türventiltransistor
7 noch erhalten bleibt.
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Die Selbsthaltung erfolgt hier unter der erschwerdenden Annahme, daß
nur ein Endschalter 4 verwendet wird (einflügelige Tür) bzw.
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beide Endschalter 4 bei zweiflügeligen Türen gleichzeitig umschalten.
Nach einem gewissen Türöffnungsweg springt der Türendschalter 4 von a nach b. Der
Kontrollampenthyristor 3 erlischt und damit auch der gespeicherte Türöffnungsbefehl
über Diode i5. Uber eine Rückkopplungskette d6,z7,16,17,9,10,7 blelben während der
Umschaltphase des Türendschalters 4 der Türventiltransistor 7 und damit auch Haltestellenbremsthyristor
19 -sich gegenseitig haltend - weiter gezündet. Der offnungsvorgang der Tür ist
noch nicht abgeschlossen. Nach vollzogener Umschaltung des Türendschalters 4 wird
über Kontakt b und Diode 41
der Haltestellenbremsthyristor 19 mit
Haltestrom versorgt.
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Aunerdem leuchtet eine Türkontrollampe 21 auf, und ein Thyristor 22
für eine Trittstufenbeleuchtung 23 erhält Anodenspannung. Für eine Zündung ist jedoch
zusätzlich eine Ansteuerung des Gates erforderlich, wobei als Und-Bedingung "Nachtbetrieb"
gelten soll und zweckmänig über den Schaltkontakt d eines fahrzeugseitig sowieso
vorhandenen Umschalthilfsrelais 24 für die Fahrzeugbeleuchtung 25 Spannung herangeführt
wird. Die Rückkoppelung des Türventiltransistors 7 bleibt noch solange aufrechterhalten,
bis ein mit höherer Teilerspannung vom Arbeitsspannungsteiler 30/31 aufgeladener
Kondensator 32 sich über Teilerwiderstand 31 so weit entladen hat, dan seine Spannung
die Diode 33 nicht mehr sperrt. Diese wird leitend und schlient damit praktisch
den Steuerstromkreis kurz, das heißt sie reißt die Rückkopplungskette zum Türventiltransistor
7 auf. Der Türventiltransistor 7 sperrt. Die Tür ist inzwischen völlig geöffnet
und verharrt nach Ausbleiben von Türöffnungsbefehlen für eine definierte Offenhaltezeit.
Diese ergibt sich aus der Entladung des Kondensators 32, der durch die Öffnungsbefehle
bis auf die Teilerspannung des Spannungsteilers 16/31 aufgeladen wurde. Wird zwischenzeitlich
nochmals der Haltewunschknopf 1 gedrückt oder ein Fahrgast betätigt Schalter 36
beim Passieren der Tür (Lichtschranke oder Trittstufenkontakt) erfolgt ein Hinausschieben
der Türoffenhaltezeit durch abermalige Nachladung des Sondensators 32 auf die Teilerspannung
eines Spannungsteilers mit den Widerständen 16 und 31. Diese Ausgangsspannung liegt
niedriger als die Teilerspannung des Arbeitsspannungsteiler 30/31, der nur bei geschlossener
Tür und/oder geschlossenem
Druckschalter 20 Spannung erhält. Dadurch
erfolgt bei öffnenden und reversierenden Türen eine elektronische Aufstockung der
Türoffenhaltezeit, da sich der Kondensator 32 von einem .höheren Spannungsniveau
aus entladen muß. Türendschalter, die die Türoffenhaltezeit erst bei geöffneten
Türen beginnen lassen, können damit entfallen. Nach Ausbleiben der Öffnungsbefehle
kann sich Kondensator 32 wieder entladen. Sobald die Steuerspannung für einen Transistor
34 unterschritten wird, sperrt Transistor 34, der bis dahin die über eine Diode
35 an den Steuerstromkreis (Treiberstufentransistor 9) herangeführte Betriebsspannung
kurzschlo.
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Mit dem Sperren von Transistor 34 wird Türventiltransistor leitend
und gibt einen Umsteuerimpuls (Schließimpuls) auf das Türventil 8. Die Schliendruckleitung
wird beaufschlagt, und die Tür bewegt sich in Schließrichtung. Schließdruckschalter
20 hat sofort geschlossen und über Arbeitsspannungsteiler 30/31 wird Kondensator
32 wieder auf Arbeitsteilerspannung aufgeladen. Da das Aufladen des Kondensators
32 verzögert erfolgt, wird jeder Öffnungs- bzw. Reversierbefehl während eines Schließimpulses
bzw. unmittelbar danach unterdrückt. Transistor 34 wird dabei wieder leitend, die
Ansteuerung über Diode 35 entfällt. Durch Blockieren der Diode 33 - zeitverzögert
durch Kondensator 32 -wird der Steuerstromkreis für eventuelle Reversierbefehle
über Haltewunschknopf 1 oder Schalter 36 mit Weg über die Bauelemente 16,17 wieder
zugänglich. Kommt ein Reversierbefehl, beispielsweise weil ein Fahrgast für verstätetes
Aussteigen den
Haltewunschknopf 1 drückt oder bei Einklemmgefahr
eine Lichtschranke (z.B. Schalter 36) betätigt, geht - Diode 33 ist über den Arbeitsspannungsteiler
30/31 wieder gesperrt - der Türöffnungsbefehl über Widerstand 16 und Diode 17 auf
den Steuerstromkreis von Türventiltransistor 7. Dieser gibt einen Umsteuerimpuls
(Öffnungsimpuls) ab, und die Tür öffnet. Die Türoffenhaltezeit bestimmt sich wieder
wie geschildert aus der Entladung des Kondensators 32.
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Beim Reversieren kann es vorkommen, dan die Tür wegen ihrer Massenträgheit
den Türendschalter 4 noch kurz betätigt (Kontakt springt von b nach a und wieder
zurück), bevor sie wieder öffnet. Ein Abfallen der Haltestellenbremse während des
Umschaltvorganges wird auch hier durch den Entladevorgang des Kondensators 32 verhindert,
der erst verspätet die Rückkopplungskette 26,27,16,17,9,10,7 von Türventiltransistor
7 aufreißt. Der Kondensator 32 hat somit eine Mehrzahl von Aufgaben: - Steuerung
der Türoffenhaltezeit - elektronisches Aufstocken der Türoffenhaltezeit - einwandfreies
Reversieren durch Unterdrückung eines Öffnungsbefehls während eines Schließimpulses
bzw. unmittelbar danach - Selbsthaltung der Haltestellenbremse während des Umschlagens
des Türendschalters 4.
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Sollen die Türoffenhaltezeit und deren Aufstockung getrennt eingestellt
werden können, sind für diese Funktionen eigene Kc ndensatoren vorzusehen.
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Zum einwandfreien Umschalten benötigt das impulsbetätigte Türventil
8 eine Mindestimpulslänge mit anschließender Mindestimpulspause,
die
beide nicht unterschritten werden dürfen, bevor ein erneutes Umsteuern erfolgen
kann. Anderenfalls kann sich das Ventil "verschlucken" bzw. gar nicht oder falsch
reagieren.
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Zur Sicherstellung dieser Forderung ist über den Widerstand 2 eine
weitere Rückkoppelung vom Ausgang des Türventiltransistors 7 über einen Kondensator
37 an einen Spannungsteiler 38/39 geschaltet, der an die Basis des Treiberstufentransistors
9 von Steuerstromkreis führt. Der Ladevorgang des Kondensators 37 hält selbst bei
sehr kurzen Öffnungs- bzw. den schaltungsbedingt extrem kurzen Schließbefehlen -
Kondensator 32 wird ja sofort wieder aufgeladen - den Türventiltransistor 7 für
eine einwandfreie Türventilbetätigung ausreichend lange gezündet (Mindestimpulslänge).
Nach Aufladung des Kondensators 37 entfällt diese Rückkoppelung und der Türventiltransistor
7 sperrt.
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Über Widerstand 26, Türventil 8 und Widerstand 39 entlädt sich der
Kondensator 37. Ein erneut an der Basis des Treiberstufentransistors 9 anstehender
Befehl kann sich jetzt solange nicht auswirken, wie er über Widerstand 38 durch
den sich entladenden Kondensator 37 "abgesaugt" wird (Mindestimpulspause). Ink pulslänge
und -pause können also nicht unterschritten werden.
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Sie sind jedoch nach oben nicht begrenzt.
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Diese weitere Rückkoppelung beschleunigt außerdem vorteilhaft die
Schaltübergänge in den sperrenden bzw. leitenden Zustand von Türventiltransistor
7, so daß der Schaltungsafwand verglichen mit herkömmlichen Türautomatiken gering
gehalten werden kann.
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Funktionsstörungen, die bei Spannungsspitzen wegen der beschriebenen
Rückkoppelungen auftreten können, werden durch ein Siebglied, bestehend aus dem
Widerstand 26 und dem Kondensator 40, verhindert.
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Durch die erfindungsgemäße Schaltung der Türautomatik ergibt sich
noch der besondere Vorteil, daß Schließimpulse (Dauer-oder Taktimpulse) bei nicht
vom Fahrer gegebener Türfreigabe (Zugschalter 18), wie sie z.B. bei umgelegtem Nothahn
für Handtüröffnung (Schließdruckschalter 20 ist geöffnet) und offener Tür bei herkömmlichen
Türautomatiken auftreten können, völlig fehlen. Das Türventil 8 kann nach der Erfindung
erst bei zusätzlich betätigter Türfreigabe (Zugschalter 18) durch Blokkieren der
Diode 11 angesteuert werden und erhält dann wegen der beschriebenen Rückkoppelungen
Spannungsimpulse im Abstand der Türoffenhaltezeit. Eine unzulässige Erwärmung oder
Beschädigung des TUrventils 8 wird so vermieden.
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Einen weiteren Vorteil bietet noch die Sicherheit der Schaltung gegen
ein unbeabsichtigtes Ansprechen von Türventil 8 bzw. der Haltestellenbremse bei
Kabelunterbrechungen in der Peripherie und fehlender Türfreigabe (Zugschalter 18),
Die einzige Leistung, die durch Unterbrechung die geschilderten Auswirkungen haben
könnte, ist die zum Haltestellenbremsventil 14. Durch ihre Unterbrechung könnte
Diode 11 blockiert und damit der Steuerstromkreis frei werden. Eine redundante Parallelverbindung
von Diode 11 über Widerstand 12 zur Masse verhindert dies. Ein weiterer Beitrag
zur Sicherheit.
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Werden mehrere Türen eines Nahverkehrsfahrzeuges automatisiert, so
muß für jede Tür eine eigene Türautomatik vorsehen werden. Während dieser sogenannte
Parallelbetrieb von herkömmlichen Türautomatiken normalerweise weitere Relais oder
Schaltelemente erfordert, kommt die neue Türautomatik chne zus;ltzliche periphere
Bauelemente aus. Die Tür, die bei feh',-nder Türfreigabe bereits geschlossen ist,
läßt sich nicht ehr sçtnen, da die Haltestellenbremsventilspannung von anderen geöffneten
Türen durch die Diode 13 abgeblockt wird. Ein eventuelle Öffnungsbefehl wird über
Diode 11 und Widerstand 12 zur MaSe abgeleitet. Wird jedoch der Türfreigabeschalter
18 noch einmal kurz betätigt, schaltet der Haltestellenbremsthyristor 19 wegen des
fehlenden Gate-Widerstandes auch dann voll durch, wenn das Haltestellenbremsventil
14 über andere offene Türen noch mit Spannung versorgt wird. Der Widerstand 12 braucht
daher nicht für den gesamten notwendigen Thyristormindesthaltestrom ausgelegt zu
werden, weil das Haltestellenbremsventil 14 einen Teil übernimmt.
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11 Seiten Beschreibung 20 Patentansprüche 1 Bl. Zeichnungen
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e e r s e i t e