DE4318594C1 - Verfahren zur Steuerung einer oder mehrerer Druckschutzeinrichtungen - Google Patents
Verfahren zur Steuerung einer oder mehrerer DruckschutzeinrichtungenInfo
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B61—RAILWAYS
- B61D—BODY DETAILS OR KINDS OF RAILWAY VEHICLES
- B61D27/00—Heating, cooling, ventilating, or air-conditioning
- B61D27/0009—Means for controlling or equalizing air pressure shocks in trains, e.g. when passing or crossing in tunnels
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Air-Conditioning For Vehicles (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung
einer oder mehrerer Druckschutzeinrichtungen,
insbesondere zur Steuerung von mehreren
Druckschutzeinrichtungen in Hochgeschwindigkeitszügen.
Druckschutzeinrichtungen haben die Aufgabe, in einem
geschlossenen Raum den Druck bzw. den Druckanstieg über
einen gewünschten Wert nicht ansteigen zu lassen.
Insbesondere bei Hochgeschwindigkeitszügen kommt es, bei
Zugbegegnungen auf der Strecke oder bei Zugdurchfahrten
in Tunneln, dort besonders bei den Ein- beziehungsweise
Ausfahrten, zu hohen Schwankungen des Luftdrucks in der
Umgebung der Wagen des Zuges. Diese wellenförmig
auftretende Druckschwankung setzt sich durch die relativ
groß zu bemessenden Öffnungen für die Zuluft und Abluft
der Belüftung im Innenraum der Kabine fort und führt
dementsprechend auch in der Kabine zu einem plötzlichen
Druckanstieg oder Druckabfall. Die in der Umgebung des
Zuges auftretende Druckänderung bewegt sich mit der
Relativgeschwindigkeit zwischen dem Zug und dem den
Druckanstieg verursachenden Ereignis, also zum Beispiel
dem Tunnel oder dem entgegenkommenden Zug bzw. der
Ausbreitungsgeschwindigkeit der Druckwelle. Die in der
Kabine auftretenden Druckschwankungen stören die Insassen
erheblich. Um dies zu vermeiden, werden
Druckschutzeinrichtungen verwendet, die Steuersignale
abgeben, mit denen insbesondere Ventile an den Zu
beziehungsweise Abluftöffnungen der Wagen entlang des
Zuges gesteuert werden.
Derartige Ventile sind zum Beispiel aus DE 36 18 292 A1
bekannt. Selbst bei optimaler Gestaltung des Ventils und
der dafür zu verwendenden Antriebseinrichtungen hat das
Ventil eine sich nach der Mechanik und den Antrieben
richtenden minimale Schließ- beziehungsweise
Öffnungszeit. Die Ansteuerung des Ventils erfolgt durch
eine Druckschutzeinrichtung, die aus wenigstens einem
Drucksensor sowie einer Einheit zur Ausgabe eines dem
detektierten Druck entsprechenden Steuerungssignals
besteht. Die einsetzbaren Sensoren weisen eine
temperatur- und altersbedingte Drift auf, die durch
Justierung unter praktischen Bedingungen nicht
abgeglichen werden können. Hierdurch werden
möglicherweise die Ventile fehlerhaft angesteuert. Das
Steuerungssignal dient der Ansteuerung des Druckventils.
Damit ist für die gesamte Reaktionszeit zwischen einer
von einem Sensor gegenüber dem Innenraum registrierten
Druckanstieg (Differenzdruck) in der Umgebung bis zum
Schließen des Druckventils zusätzlich zur Reaktionszeit
des Ventils die Zeit erforderlich, die von der Detektion
des Druckanstieges bis zur Abgabe des Steuersignals an
das Ventil vergeht. Die gesamte Reaktionszeit ergibt sich
also aus der Reaktionszeit der Druckschutzeinrichtung und
der Schließzeit des Ventils. Die Schließzeit des Ventils
ist nur begrenzt veränderbar. Ein Schließen des Ventils
ist andererseits nicht bei allen auftretenden
Druckänderungen erforderlich.
Nach DE 33 43 487 C2 ist eine Einrichtung zur Belüftung
und Klimatisierung von Fahrgasträumen in
Schienenfahrzeugen bekannt, bei der wenigstens ein
Drucksensor und eine Einheit zur Ausgabe eines dem
detektierten Druck entsprechenden Steuerungssignales zur
Ansteuerung insbesondere wenigstens eines Druckventiles
vorgesehen ist. Als Regelgröße soll die aus dem
Druckventil strömende Luftdurchflußmenge verwendet
werden. Eine Regelung über den Innendruck des
Fahrgastraumes wird als zu langsam angesehen. Es gibt
keinen Hinweis auf die bei den einsetzbaren Sensoren
bereits dargestellten Probleme hinsichtlich temperatur-
und altersbedingter Drift.
Aus DE-Z.ETR36(1987) H.12-Dezember, Seiten 769 bis 775
ist bekannt, daß das Druckventil zusätzlich einen
Drucksensor und eine Druckauswerteeinrichtung aufweist.
Die Ausgangssignale der Sensoren werden linearisiert und
in Schaltsignale umgewandelt. Ein Hinweis auf die
genannten Probleme der Sensoren hinsichtlich temperatur-
und altersbedingter Drift findet sich nicht.
Es kam daher darauf an, die das Druckventil ansteuernde
Druckschutzeinrichtung im Hinblick auf temperatur- und
altersbedingte Drift, eine verkürzte Reaktionszeit und
eine selektiv auf einzelne Druckereignisse abgestimmt
Steuerung zu optimieren.
Diese Aufgabe wird durch das erfindungsgemäße Verfahren
zur Steuerung der Druckschutzeinrichtung nach Anspruch 1
beziehungsweise durch das Verfahren zur Steuerung der
Druckschutzeinrichtung nach Anspruch 4
gelöst. Die Unteransprüche 2, 4 bis 5
beziehungsweise 7 geben weitere Ausführungen an. Es wird
davon ausgegangen, daß bei der zu verbessernden
Druckschutzeinrichtung wenigstens ein Drucksensor
vorhanden ist. Diesem beziehungsweise jedem Sensor ist
eine Einheit zur Ausgabe, zum Beispiel eines
Spannungssignals, zugeordnet, wobei das Spannungssignal
dem vom Drucksensor detektierten Druck logisch verknüpft
ist. Das Spannungssignal dient als Steuerungssignal zur
Ansteuerung von Einrichtungen, mit denen der Druck im
Innenraum beeinflußt werden kann. Insbesondere ist
hierbei an die Ansteuerung von wenigstens einem
Druckventil gedacht. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß
zusätzlich zur Ausgabeeinheit des dem detektierten Druck
logisch verknüpften Steuerungssignals (Ausgabeeinheit
bzw. Schaltverstärker) eine Datenerfassungs- und
Auswerteeinheit angeordnet ist. In der
Druckschutzeinrichtung sollen also nicht nur dem Druck
logisch verknüpfte Spannungssignale erzeugt werden,
sondern erfindungsgemäß wird der gemessene Druck erfaßt,
gespeichert und analysiert und hieraus entsprechend dem
jeweiligen Anwendungsfall ein geeignetes Steuerungssignal
für die nachgeschalteten Einrichtungen (zum Beispiel
Druckventil) abgeleitet. Es wird damit möglich, ein
optimiertes Steuerungssignal zur Verfügung zu stellen.
In einer bevorzugten Ausführung sind mehrere
Druckschutzeinrichtungen angeordnet und die
Datenerfassungs- und Auswerteeinheiten sind untereinander
verbunden. Diese Verbindung erfolgt bevorzugt über eine
Steuereinheit, mit der die Schaltsignale zu den einzelnen
Ventilen selektiv koordiniert werden können.
Das optimierte Steuerungssignal wird insbesondere nach
dem Verfahren nach Anspruch 3 gewonnen. Hiernach ist
vorgesehen, für jede der Druckschutzeinrichtungen aus den
jeweiligen erfaßten Druckwerten die relativ geringen
Amplitudenschwankungen (z. B. ± 10 Pa) nach genügend
langer Zeit als Zugstillstand erkannt werden und der
Mittelwert der Druckänderungen als Nullpunktswert
gespeichert und zur Korrektur des Sensorsignals verwendet
wird. Das Steuerungssignal wird damit in der Weise
optimiert, daß eine, bei wirtschaftlich einsetzbaren
Drucksensoren, stets auftretende Nullpunktsdrift
(Temperaturdrift, Alterung) kompensiert wird. Der
Nullpunktswert wird bevorzugt in einem nichtflüchtigen
Speicher abgelegt.
Das Steuerungssignal wird bevorzugt auch dahingehend
optimiert, daß kurzzeitige Schwankungen in den erfaßten
Druckwerten (Druckspitzen und/oder verrauschte
Meßsignale) herausgefiltert werden. Als kurzfristige
Druckschwankungen werden solche angesehen, die durch das
jeweilige Lüftungssystem so weitgehend gedämpft werden
(Luftfilter, Kanalsystem), daß sie für das
Komfortempfinden der Insassen im umschlossenen Raum keine
Auswirkung haben. Zusätzlich werden bevorzugt auch
langfristige Druckänderungen für das optimierte
Steuerungssignal nicht verwendet, soweit diese nicht als
komfortmindernd empfunden werden. Derartige kurzfristige
beziehungsweise langfristige Druckschwankungen können
mittels der Auswerteeinheit, für die bevorzugt ein
Mikrokontroller mit Speicher verwendet wird, durch
digitale Filteralgorithmen oder durch Fuzzy-Algorithmen
erfolgen. Durch diese Maßnahme wird ein unnötiges
Schließen der Druckventile vermieden, was der Qualität
der Innenluft aber auch der Betriebs zeit der Druckventile
zugute kommt.
Bei Verwendung mehrerer Druckschutzeinrichtungen an Wagen
von Hochgeschwindigkeitszügen sieht ein bevorzugtes
Verfahren zur Steuerung dieser Druckschutzeinrichtungen
vor, die optimierten Steuersignale von
Druckschutzeinrichtungen für das Schließen der Ventile in
benachbarten Wagen in einer Oder-Verknüpfung zu
verbinden. Hierdurch wird erreicht, daß bereits der erste
detektierte Druckanstieg zum Schließen benachbarter
Ventile führt.
Für Anwendungsfälle, in denen seltene oder nur kurze
Schließvorgänge zu erwarten sind, so daß die Luftqualität
in den Fahrzeugen nicht unzulässig verschlechtert wird,
werden die Ventile aller Wagen bei einem an einem Zugende
detektierten Druckanstieg geschlossen. In diesem Fall
wird der Öffnungsvorgang durch eine Nachhaltezeit in der
Auswerteeinheit der Druckschutzeinrichtung verzögert, um
das vollständige Durchlaufen der Druckwelle in Zuglänge
sicherzustellen.
Bei höheren Anforderungen an die Luftqualität
beziehungsweise bei häufiger zu erwartenden
Druckänderungen wird ein Verfahren zur Steuerung der
Druckschutzeinrichtungen in Hochgeschwindigkeitszügen
bevorzugt, bei dem die optimierten Steuersignale für das
Schließen von Ventilen in Wagen, die in Bewegungsrichtung
des Druckanstiegs längs des Hochgeschwindigkeitszuges
liegen, durch die optimierten Steuersignale an den
Zugenden verzögert ausgelöst werden. Wenn zum Beispiel am
ersten Wagen oder Triebwagen ein Druckanstieg
festgestellt wird, können die Druckventile der
nachfolgenden Wagen, je nach Geschwindigkeit der Bewegung
des Druckanstieges entlang des Zuges
(Relativgeschwindigkeit), zeitlich selektiv angesteuert
werden. Das gleiche gilt für die am Zuganfang detektierte
Druckabnahme, zum Beispiel beim Verlassen eines Tunnels.
Es ist insbesondere vorgesehen, das optimierte
Steuersignal zur Auslösung der weiteren Druckventile
verzögert, entsprechend der Bewegungsgeschwindigkeit des
Druckanstieges längs des Hochgeschwindigkeitszuges zu
steuern. Hierbei kann die Relativgeschwindigkeit zwischen
Hochgeschwindigkeitszug und Druckanstieg, zum Beispiel
aus der Zuggeschwindigkeit ermittelt werden.
Claims (5)
1. Verfahren zur Steuerung einer oder mehrerer
Druckschutzeinrichtungen bestehend aus wenigstens
einem Drucksensor und einer Einheit zur Ausgabe eines
dem detektierten Druck entsprechenden
Steuerungssignales zur Ansteuerung insbesondere
wenigstens eines Druckventiles, wobei zusätzlich zur
Ausgabeeinheit wenigstens eine Datenerfassungs- und
Auswerteeinheit angeordnet ist, dadurch
gekennzeichnet, daß aus den erfaßten Druckwerten die
zeitlichen Mittelwerte relativ geringer
Amplitudenschwankungen als Mittelpunktswerte
gespeichert und zur Korrektur des Sensorsignales
verwendet werden.
2. Verfahren zur Steuerung einer oder mehrerer
Druckschutzeinrichtungen nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß kurzfristige Druckschwankungen
und langfristige Druckschwankungen mittels der
Auswerteeinheit herausgefiltert werden, so daß das
Steuerungssignal hiervon unabhängig wird.
3. Verfahren zur Steuerung mehrerer
Druckschutzeinrichtungen nach Anspruch 2 in
Hochgeschwindigkeitszügen, wobei die
Druckschutzeinrichtungen in jedem Wagen angeordnet
sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuersignale
für das Schließen der Ventile in benachbarten Wagen
in einer Oder-Verknüpfung verbunden sind.
4. Verfahren zur Steuerung mehrerer
Druckschutzeinrichtungen in Hochgeschwindigkeitszügen
nach Anspruch 1 oder 2, wobei die
Druckschutzeinrichtungen nur an den Zugenden
angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die
Steuersignale für das Schließen der Ventile in den
Wagen durch die Steuersignale an den Zugenden
ausgelöst werden.
5. Verfahren zur Steuerung mehrerer Druckschutzeinrichtungen
in Hochgeschwindigkeitszügen nach Anspruch 4, dadurch
gekennzeichnet, daß das Schließen und Öffnen der
Ventile in den einzelnen Wagen verzögert entsprechend
der Bewegungsgeschwindigkeit des Druckanstieges längs
des Hochgeschwindigkeitszuges erfolgt.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19934318594 DE4318594C1 (de) | 1993-06-04 | 1993-06-04 | Verfahren zur Steuerung einer oder mehrerer Druckschutzeinrichtungen |
Applications Claiming Priority (1)
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---|---|---|---|
DE19934318594 DE4318594C1 (de) | 1993-06-04 | 1993-06-04 | Verfahren zur Steuerung einer oder mehrerer Druckschutzeinrichtungen |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4318594C1 true DE4318594C1 (de) | 1994-10-27 |
Family
ID=6489644
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19934318594 Expired - Fee Related DE4318594C1 (de) | 1993-06-04 | 1993-06-04 | Verfahren zur Steuerung einer oder mehrerer Druckschutzeinrichtungen |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE4318594C1 (de) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3343487C2 (de) * | 1983-12-01 | 1987-08-06 | Messerschmitt-Boelkow-Blohm Gmbh, 8012 Ottobrunn, De | |
DE3618292A1 (de) * | 1986-05-30 | 1987-12-03 | Rainer Herma | Motorisch betaetigbares druckventil fuer kabinen von eisenbahnwagen oder dergl. |
-
1993
- 1993-06-04 DE DE19934318594 patent/DE4318594C1/de not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3343487C2 (de) * | 1983-12-01 | 1987-08-06 | Messerschmitt-Boelkow-Blohm Gmbh, 8012 Ottobrunn, De | |
DE3618292A1 (de) * | 1986-05-30 | 1987-12-03 | Rainer Herma | Motorisch betaetigbares druckventil fuer kabinen von eisenbahnwagen oder dergl. |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
DE-Z: ETR 36, H. 12, Dezember 1987, S. 769-775 * |
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