EP3194241B1

EP3194241B1 - Türsystem mit sensoreinheit und kommunikationselement

Info

Publication number: EP3194241B1
Application number: EP15767461.5A
Authority: EP
Inventors: Alfons Harding; Benjamin SCHEFFER
Original assignee: Bode Die Tuer GmbH
Current assignee: Bode Die Tuer GmbH
Priority date: 2014-09-19
Filing date: 2015-09-21
Publication date: 2024-03-27
Anticipated expiration: 2035-09-21
Also published as: DE102014113569A1; MX2017003400A; KR20170069215A; BR112017005309A2; EA033380B1; US10370888B2; DE102014113569B4; JP2017536277A; CN107000772A; EP3194241A1; WO2016042168A1; EP3194241C0; US20170306685A1; EA201700148A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Türsystem für ein Fahrzeug des öffentlichen Personenverkehrs mit mindestens einer Türöffnung und einer die Türöffnung verschließenden Tür. Weiterhin betrifft die Anmeldung ein Verfahren zur Überwachung und Steuerung eines solchen Türsystems.
Türsysteme werden insbesondere in Schienen- und Straßenfahrzeugen, aber auch auf Booten und in Flugzeugen eingesetzt. Derartige Türsysteme werden in vieler Hinsicht überwacht und in Abhängigkeit unterschiedlichster Bedingungen gesteuert. Zum einen muss die Sicherheit der ein- und aussteigenden Fahrgäste stets gewährleistet sein, zum anderen sollen Türen oder Türflügel zuverlässig und nur unter bestimmten Bedingungen öffnen und schließen. Auch muss verhindert werden, dass Personen oder Gegenstände zwischen zwei Türflügeln oder einem Türflügel und einem Türrahmen eingeklemmt werden.
Hinzu kommt, dass Ein- und Aussteigevorgänge oftmals verzögert werden, weil Fahrgäste oder Gegenstände ein Öffnen oder Schließen der Türen verhindern.
Der Begriff Türsysteme umfasst im Sinne der Erfindung auch Zustiegshilfen, wie Schiebetritte oder Trittstufen. Auch deren Funktion und Benutzung muss überwacht und gesteuert werden, da sich zum Beispiel Hindernisse auf diesen befinden, die eine Gefahr für die Fahrgäste darstellen. Auch muss auch sichergestellt sein, dass zwischen der Zustiegshilfe und dem Bahnsteig keine Personen oder Gegenstände eingeklemmt werden und die Zustiegshilfe nicht gegen Personen stößt.
Für diese zahlreichen Überwachungs- und Steuerungsaufgaben sind verschiedene Sensoriken in Türsystemen im Einsatz. Diese sind u.a.:

1. Verschiedene Taster für die Bedienung der Tür.
2. Druckwellen/Schaltleisten zur Hinderniserkennung. Diese werden meist in einer Hauptschließkante, vereinzelt aber auch zusätzlich in Nebenschließkanten der Türen oder Türflügeln eingesetzt.
3. Lichtgitter im Fahrzeuginnenraum zur Offenhaltung gerade verwendeter Türen (zur Steuerung automatisch schließender Türen).
4. Trittsensoren (Schaltmatten, Dehnungsmessstreifen oder ähnliches) zur Erkennung von Lasten auf Trittsystem und Zustiegshilfen.
5. Schaltleisten an Trittsystemen zur Erkennung von Kollisionen beim Ausfahren mit dem Bahnsteig oder Fahrgästen.
6. Ultraschallsensoren in Trittsystemen zur Vermessung des Abstands zum Bahnsteig und dessen Höhe.

Die genannten Sensoriken erfordern zahlreiche Bauteile, aufwendige Verkabelungen und eine sorgfältige Wartung und Instandhaltung. Somit ist die Realisierung einer vollständigen und zufriedenstellenden Überwachung und Steuerung eines Türsystems aufwendig und mit relativ hohen Kosten verbunden.
Aus der US 6 341 563 B1 ist eine Kontrollvorrichtung für ein Türsystem bekannt, die mit Hilfe von Sensoren einen Türbereich überwacht. Dabei werden insbesondere Informationen zum an das Türsystem angrenzenden Bereich genutzt, beispielsweise die Höhe des Bahnsteigs im Verhältnis zur Tür oder auch der Abstand des Bahnsteigs von der Tür.
Die US 2013/0125468 A1 beschreibt ebenfalls ein solches System, bei dem mit Hilfe von aktuellen Kameraaufnahmen vom Türbereich und einem Vergleich der Bilddaten mit gespeicherten Bilddaten Gefahrsituationen erkannt werden.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einerseits ein Türsystem bereitzustellen, bei dem die oben genannten Überwachungs- und Steuerungsaufgaben mit möglichst geringem Aufwand gelöst werden können. Die Installation, Wartung und Instandhaltung soll einfach und zu geringen Kosten möglich sein. Insbesondere soll die Anzahl der benötigten Bauteile reduziert werden. Andererseits soll sich das Türsystem dazu eignen, Ein- und Aussteigevorgänge zu optimieren und Gefahren für Fahrgäste frühzeitig abzuwenden.
Weiterhin betrifft die Aufgabe der Erfindung die Bereitstellung eines entsprechenden Verfahrens zur Überwachung und Steuerung eines solchen Türsystems.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Türsystem mit den Merkmalen des unabhängigen Vorrichtungsanspruchs und ein Verfahren mit den Verfahrensschritten des unabhängigen Verfahrensanspruchs gelöst.
Demnach weist ein erfindungsgemäßes Türsystem zumindest ein Kommunikationselement für eine kontextbasierte Kommunikation in Form von Anweisungen oder Informationen an Fahrgäste auf Basis von Messergebnissen einer Sensoreinheit auf, wobei die Anweisungen oder Informationen vom Türsystem stammen und dann erzeugt werden, wenn bestimmte Messergebnisse vorliegen und die Kommunikation durch das Türsystem selbst automatisch erfolgt. Die Sensoreinheit ist derart ausgeführt und eingerichtet, dass sie einen Fahrgastraum im Bereich der Türöffnung zum Ermitteln von Abständen, Formen innerhalb des Fahrgastraums dreidimensional berührungslos abtastet. Die Sensoreinheit ist zur Ermittlung der

Bewegungsgeschwindigkeit und Bewegungsrichtung von Fahrgästen,
der Position und Geschwindigkeit von Extremitäten der Fahrgäste,
der Bewegungsgeschwindigkeit und Bewegungsrichtung zusätzlicher Objekte,

Das erfindungsgemäße Verfahren weist die folgenden Verfahrensschritte aus:

Berührungsloses dreidimensionales Abtasten eines Fahrgastraumes im Bereich einer Türöffnung (44) mit einer Sensoreinheit (26),
Ermitteln
- von Abständen, Formen sowie Bewegungsgeschwindigkeit und Bewegungsrichtung von Fahrgästen,
- der Position und Geschwindigkeit von Extremitäten der Fahrgäste,
  - der Bewegungsgeschwindigkeit und Bewegungsrichtung zusätzlicher Objekte
durch Auswertung der Ergebnisse der berührungslosen dreidimensionalen Abtastung,
Auslesen einer aktuellen Türposition oder Türflügelposition aus der Steuerung der Tür oder der Türflügel durch die die Sensoreinheit zur Überwachung eines Raums zwischen den Türflügeln oder des Bereichs unmittelbar innerhalb eines Türrahmens zwischen einer Hauptschließkante der Tür und dem Türrahmen,
Ausgabe zumindest einer kontextbasierten Information aus der nachfolgenden Gruppe durch das Türsystem selbst in Form von Anweisungen oder Informationen an die Fahrgäste, wobei die Information auf Messergebnissen der Sensoreinheit und der aktuellen Türposition oder Türflügelposition basiert, und
- aus- und einsteigende Fahrgäste ermittelt und gezählt werden und eine Information an Fahrgäste erfolgt, die auf dem Füllungsgrad des Fahrzeugs basiert, oder
- die Sensoreinheit die Zustiegshilfe abtastet, wobei dann, wenn Hindernisse wie beispielsweise eine Schnee- oder Eisdecke ermittelt werden, eine entsprechende Information an die Fahrgäste erfolgt, oder
- die Sensoreinheit ermittelt, ob ein Objekt, insbesondere ein Fahrgast, an der Tür oder an einem Türflügel lehnt, während diese geöffnet werden soll und falls notwendig eine entsprechende Information an die Fahrgäste erfolgt, wobei die Tür solange für die Öffnung gesperrt bleibt, bis die potentielle Gefahr beseitigt ist, oder
- die Sensoreinheit ermittelt, ob sich ein Objekt, insbesondere ein Fahrgast von außen zu dicht an einer ausschwenkenden Tür steht ein Objekt, insbesondere ein Fahrgast, an der Tür oder an einem Türflügel lehnt, während diese geöffnet werden soll und falls notwendig eine entsprechende Information an die Fahrgäste erfolgt, wobei die Tür solange für die Öffnung gesperrt bleibt, bis die potentielle Gefahr beseitigt ist, oder
- die Sensoreinheit ermittelt, ob sich Fahrgäste auf eine Tür zubewegen, die als defekt markiert ist, und falls notwendig eine entsprechende Information an die Fahrgäste erfolgt, oder
- die Sensoreinheit ermittelt, ob Fahrgäste das Schließen einer Tür dadurch verhindern, dass sie zu nah an dieser Tür stehen, und falls notwendig eine entsprechende Information bereits vor dem Schließen der Tür an die Fahrgäste erfolgt, oder
- die Sensoreinheit ermittelt, ob Fahrgäste ein Fahrrad mitführen, ein Abgleich mit Informationen über das jeweilige Fahrzeug in Hinblick darauf erfolgt, ob in diesem Fahrzeug ein Fahrradstellplatz zur Verfügung steht, und falls dies nicht der Fall ist, eine entsprechende Information an die Fahrgäste erfolgt, oder
- die Sensoreinheit (26) die Position und Geschwindigkeit von Extremitäten ermittelt und daraus Rückschlüsse auf die Absicht eines Fahrgastes zieht.

Der Fahrgast- bzw. Einstiegsraum wird demnach mit Hilfe einer Sensoreinheit innerhalb und/oder außerhalb des Fahrzeugs dreidimensional erfasst bzw. abgetastet. Diese dreidimensionale Abtastung kann dabei auf Basis bekannter optischer Systeme wie Infrarotsensoren, Infrarot-Laserscannern oder geeigneter Kamerasysteme mit optischer Bilddatenauswertung erfolgen, denkbar ist auch eine Abtastung mit Ultraschall. Mit Hilfe der ermittelten Daten können dann Prüfungen auf mögliche Kollisionen der Tür- und Trittsysteme mit der Umgebung oder Fahrgästen durchgeführt werden. Auch können vorher definierte Punkte im Raum als virtuelle Taster für die Steuerung der Tür- und Trittsysteme verwendet werden.
Ein wesentlicher Aspekt der Erfindung besteht also darin, dass die kontextbasierten Informationen erfindungsgemäß unmittelbar an den betroffenen Benutzer ausgegeben werden. Informationen werden also dort ausgegeben, wo sie benötigt werden, beispielsweise an einer bestimmten Tür an einen bestimmten Fahrgast. Hierdurch wird vermieden, dass sich der betroffene Fahrgast aufgrund einer allgemein formulierten Information, die an allen Türen ausgegeben wird, nicht angesprochen fühlt. Insbesondere ist die kontextbasierte Kommunikation dann vorteilhaft, wenn bestimmtes Gefahrenpotenzial durch die Sensoren erkannt wurde. Befindet sich beispielsweise Schnee auf einem Schiebetritt oder ist ein Spalt zwischen Schiebetritt und Bahnsteig vorhanden, werden erfindungsgemäß genau diejenigen Fahrgäste im Bereich der entsprechenden Tür informiert, die durch die von der Gefahr betroffen sind. Die Kommunikation kann in Form einer Durchsage oder einer Anzeige auf einem Display an der entsprechenden Tür erfolgen. Dabei kann die Kommunikation durch den Fahrer selbst, der durch das System zuvor auf die Gefahr aufmerksam gemacht wurde, erfolgen, erfindungsgemäß ist aber auch eine automatisierte Ansage oder Anzeige im Bereich der entsprechenden Tür möglich.
Die Sensoreinheit ermittelt also einen bestimmten relevanten Zustand bzw. entsprechende Daten, gibt diese an eine Rechnereinheit weiter, die dann eine kontextbasierte, lokal relevante Information ausgibt.
Der Begriff "kontextbasierte Information" bedeutet, dass diese nicht automatisiert und pauschal überall ausgegeben wird, sondern das diese auf den durch die Sensoreinheit ermittelten Daten basiert und spezifisch an die Gegebenheiten vor Ort angepasst ist. Die erfindungsgemäße kontextbasierte Information beinhaltet also zum einen den sachlichen Informationsgehalt, beispielsweise eine spezifische Gefahr an einem spezifischen Ort oder einer spezifischen Stelle, zum anderen entscheidet der Kontext darüber, welcher Fahrgast oder welche Fahrgäste betroffen sind, wen die Information erreichen soll. Letzteres enthält wiederum darüber, an welcher Tür oder welchen Türen die Information relevant ist und ausgegeben wird. Die Kommunikation findet also nicht pauschal an allen Türen statt.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsvariante ist die Sensoreinheit durch eine Laserscannereinheit gebildet, die im Bereich der Türöffnung angeordnet ist. Die Laserscannereinheit erzeugt eine Art Punktwolke, über die eine Abtastung des Fahrgastraumes bezogen in allen drei Dimensionen erfolgt, also in x-Richtung, y-Richtung und Z-Richtung. Vorzugsweise verwendet die Laserscannereinheit Infrarotlicht, das für das menschliche Auge nicht sichtbar ist. Mit Hilfe der ausgesendeten Punktwolke wird eine Abstandsmessung durchgeführt, die auf dem sogenannten Time-Of-Flight (ToF) Prinzip basiert. Dies bedeutet, dass der Laserscanner Lichtimpulse abgibt und die Verzögerung bis zum Eingang der Reflektion des entsprechenden Lichtimpulses misst. Über die gemessene Verzögerung der Reflektion kann auf den Abstand des abgetasteten Punktes zur Sensoreinheit geschlossen werden. Die Abstandsmessung bzw. Überwachung des Fahrgastraums ist je genauer, je mehr Abtastungen pro Zeiteinheit erfolgen.
Die Auflösung der Abtastung sollte groß genug sein um auch die kleinsten Objekte, die detektiert werden sollen, sicher zu erkennen. Für eine Auswertung der Ergebnisse beinhaltet die Sensoreinheit eine Auswerteeinheit mit einem Rechner/Prozessor und einer geeigneten Software. Die Auswerteeinheit kann alternativ auch extern von der Sensoreinheit angeordnet sein, beispielsweise bei einem Zug im Fahrerraum.
Die Anordnung der Sensoreinheit sollte derart erfolgen, dass der Fahrgastraum optimal abgetastet werden kann, also keine unerwünschten Elemente in die Strahlengänge hineinragen. Diese können zwar von der Sensoreinheit ignoriert werden, werfen aber einen Schatten. Bei zweiflügligen Türen hat sich auf der Außenseite des Fahrzeugs die mittige Position über den beiden Türflügeln, also im Bereich der aneinanderstoßenden Hauptschließkanten als besonders vorteilhaft erwiesen. Die Punktwolke wird von dieser oberen Position nach unten ausgestrahlt.
Erfindungsgemäß ist die Montage der Sensoreinheit mittig oberhalb der Tür besonders günstig, da dann der Fahrgastraum optimal abgetastet werden kann. Bei zweiflügligen Türen im Innenraum hat sich eine Anordnung seitlich neben und oberhalb der Tür als besonders günstig erwiesen, weil bei der mittigen Anordnung die Tragarme der Tür die Sicht des Laserscanners einschränken würden.
Erfindungsgemäß ist es möglich, unter Nutzung der erfindungsgemäßen Sensoreinheit virtuelle Taster zu erzeugen. Dies bedeutet, dass an beliebiger Stelle ein Bereich definiert werden kann, in dem zum Beispiel eine Handbewegung eines Fahrgastes als Drücken eines Tasters ausgewertet werden kann. Bewegt sich die Hand eines Fahrgastes an der Stelle des virtuellen Tasters in Richtung beispielsweise eines Aufklebers oder einer Markierung auf oder neben der Tür eines Türflügels, erkennt die Sensoreinheit diese und löst ein Öffnungs- oder Schließsignal für die Türen aus.
Bei einer Kalibrierung eines solchen virtuellen Tasters wird ein Gegenstand an die gewünschte Stelle, an der der virtuelle Taster entstehen soll, in die Punktwolke gehalten. Wird dieser lange genug ruhig gehalten und es ist nur dieser eine Gegenstand für den Laserscanner erkennbar, wird der Mittelpunkt des Gegenstands ermittelt, dessen Position dann als Mittelpunkt für den virtuellen Taster verwendet wird. Da bei dieser Kalibrierung auch die Geschwindigkeit von Elementen gemessen wird, werden zu schnelle Objekte in diesem Bereich nicht akzeptiert. In einem nächsten Schritt wird ein Radius um diesen Mittelpunkt definiert, wodurch die Größe des virtuellen Tasters bestimmbar ist. Ist dieser virtuelle Taster aktiviert, wird der Abstand sämtlicher abgetasteter Objekte, welche innerhalb des Fahrgastraums erkannt werden, zum Mittelpunkt des virtuellen Tasters bestimmt. Ist der Abstand eines Objekts, beispielsweise einer Hand eines Fahrgastes zum Mittelpunkt des virtuellen Tasters kleiner als der zuvor bestimmte Radius, so gilt der virtuelle Taster als aktiviert. Vorzugsweise wird für die Erkennung und Aktivierung insbesondere der Bereich der Punktwolke genutzt, der der Türöffnung am nächsten ist. Dadurch wird erreicht, dass nur Bewegungen berücksichtigt werden, die bis sehr nah an die Tür- oder Fahrzeugwand heranreichen. Idealerweise müssen die Fahrgäste den Aufkleber oder die Markierung berühren, um den Taster zu aktivieren.
Der wesentliche Vorteil solcher virtuellen Taster besteht darin, dass diese an beliebiger Stelle positioniert und eingerichtet werden können. Es ist keine zusätzliche Verkabelung notwendig und es können jederzeit Änderungen am Fahrzeug bzw. an der Position vorgenommen werden. Es ist weiterhin problemlos möglich und mit nur unwesentlichen zusätzlichen Kosten verbunden, mehrere Taster in einem Türsystem vorzusehen. Denkbar ist beispielsweise die zusätzliche Einrichtung von Tastern für Kinder oder Rollstuhlfahrer.
Bei der Kalibrierung der Sensoreinheit und des Sensorumfelds wird das gesamte für die Lasereinheit bzw. dem Laserscanner sichtbare Umfeld abgetastet und unter Berücksichtigung von Toleranzen gespeichert. Zusätzlich wird die Dimension des Türportals in die Kalibrierung integriert um relevante Objekte jenseits der Tür ausblenden zu können. Durch die Kalibrierung ist es dann möglich, sich an verschiedene Umgebungen wie verschiedene Plattformhöhen oder gegebene Hindernisse, anzupassen. Die Sensoreinheit erkennt problemlos zusätzliche Objekte oder Elemente innerhalb des überwachten Fahrgastraums.
Erfindungsgemäß ist die Sensoreinheit an die Steuerung der Tür oder Türflügel gekoppelt und ist in der Lage, jeweils die aktuelle Tür oder Türflügelposition auszulesen. Die Information wird genutzt um den Raum zwischen den Türflügeln zu überwachen, das weitere Umfeld kann für diese Anwendung ignoriert werden. Bei nur einer Tür wird der Bereich unmittelbar innerhalb des Türrahmens bzw. der Spalt zwischen der Hauptschließkante und dem Türrahmen überwacht.
Erfindungsgemäß ist es auch möglich, den Raum zwischen den Türflügeln unabhängig von der Steuerung der Tür oder Türflügel bzw. der daraus abgeleiteten Tür oder Türflügelposition ausschließlich mit Hilfe der Sensoreinheit zu überwachen.
Es hat sich gezeigt, dass insbesondere dann, wenn auf die Daten der Steuerung der Tür oder Türflügel zurückgegriffen wird, erfindungsgemäß auch ein Bereich vor der Türöffnung abgetastet werden sollte. Dies ist deshalb notwendig, weil die Ermittlung der Tür oder Türflügel Position auf Basis der Türsteuerung oftmals ungenau und fehleranfällig ist, es kann von einer vom Encoder des Antriebsmotors der Tür ausgegebenen Position Abweichungen zur realen Position der Hauptschließkanten der Türflügel geben. Hinzu kommt, dass eine Verformung der Türgummis im Bereich der Hauptschließkante dann Spalte freigeben kann, die für schmale Gegenstände, wie Hundeleinen oder auch Finger ausreichend groß sind, aber nicht überwacht werden. Diese Spalte oder Öffnungen werden dann mit überwacht, wenn auch der Bereich unmittelbar davor, also vor der Tür oder den Türflügeln abgetastet wird. Diese Punktwolke vor der Türöffnung überlappt sich vorzugsweise mit den Türflügeln.
Der wesentliche Aspekt der Erfindung besteht aber auch darin, dass stets eine Kommunikation mit Fahrgästen möglich ist. Die Sensoreinheit nutzt die Messergebnisse nicht nur für die Steuerung der Türen, sondern die Messergebnisse können erfindungsgemäß auch für eine unmittelbare Kommunikation mit den Fahrgästen genutzt werden. Beispielsweise können Fahrgäste aufgefordert werden, ihre Position zu ändern, einen anderen Wagen bzw. ein anderes Fahrzeug aufzusuchen oder auch Gegenstände aus Gefahrenbereichen zu nehmen. Entsprechende Anweisungen oder Informationen an die Fahrgäste können automatisch vom Türsystem selbst ausgegeben werden, sie können aber auch von einem Fahrer des Fahrzeugs oder einer externen Leitstelle erfolgen. Im ersten Fall wird erfindungsgemäß automatisch eine Information erzeugt, wenn bestimmte Messergebnisse vorliegen. Befindet sich beispielsweise eine Person im Schließ- oder Öffnungsbereich einer Tür oder eines Türflügels, kann erfindungsgemäß automatisch eine Information, beispielsweise in Form einer Ansage über einen Lautsprecher, erfolgen, über die die Person aufgefordert wird, den Gefahrenbereich zu verlassen.
Als Kommunikationselemente eignen sich insbesondere Lautsprecher, Monitore oder Leuchtmittel. Es kann nur ein einziges Kommunikationselement vorgesehen sein, alternativ können aber auch unterschiedliche oder mehrere gleiche Kommunikationsmittel genutzt werden. In einer besonders einfachen Variante kann beispielsweise ein Leuchtmittel über die Farben rot und grün signalisieren, ob eine Tür geöffnet werden wird oder nicht. Bei umfangreicheren Informationen eignen sich eher Lautsprecher oder Monitore. Die Kommunikationselemente sind vorzugsweise unmittelbar im Bereich der Türöffnung angeordnet.
In einer erfindungsgemäßen Weiterentwicklung wird berücksichtigt, dass der virtuelle Taster insbesondere auf stark frequentierten Bahnhöfen von größeren Objekten verdeckt sein, und deshalb nicht verwendet werden kann. Die Sensoreinheit berücksichtigt diesen Fall und es wird erfindungsgemäß eine Warnung über das Kommunikationselement ausgegeben. Diese Warnung kann an den unmittelbar betroffenen Fahrgast an der entsprechenden Tür erfolgen, beispielsweise über Lautsprecher, oder zunächst an den Zug- oder Fahrzeugführer, der diese Information dann ggf. an den Fahrgast weitergibt.
Um die Verletzung von vor dem Fahrzeug stehenden Fahrgästen durch sich öffnende Türen oder Türflügeln zu vermeiden, ist erfindungsgemäß vorgesehen, auch den relevanten Bereich innerhalb der sich bewegenden Tür durch die Sensoreinheit zu überwachen. Bei Erkennung von Objekten innerhalb dieses Bereichs wird ein Signal generiert, welches z.B. zum Stoppen oder Reversieren der Tür oder Türflügel verwendet werden kann. Vorteilhafterweise ist es auch möglich, bereits vor der Öffnung der Tür ein Signal zu generieren, welches zur Ausgabe einer Warnung an die Fahrgäste verwendet werden kann. Insbesondere kann das Signal nur diejenigen Fahrgäste informieren, die auch betroffen sind. Beispielsweise kann eine Lautsprecherdurchsage an derjenigen Tür erfolgen, die gestoppt oder reversiert wird. An den anderen Türen erfolgen keine Durchsagen oder Hinweise.
Das erfindungsgemäße Türsystem und Verfahren wird erfindungsgemäß auch zur Erkennung von Extremitäten und deren Position und Geschwindigkeit genutzt. Durch die Verwendung einer oder mehrerer Punktwolken ist eine Bewegungsgeschwindigkeit in Richtung der Türöffnung bzw. von der Türöffnung weg ermittelbar. Aus diesen Daten lassen sich unmittelbar Rückschlüsse auf die Absicht eines Fahrgastes ziehen, beispielsweise einen Öffnungs- oder Zugangswunsch.
Erfindungsgemäß können sogar Bewegungsflüsse von Fahrgästen im Bereich der Türen ermittelt und genutzt werden. In der Praxis ist es häufig üblich, bestimmte Türen entweder nur zum Aussteigen oder nur zum Einsteigen zu verwenden. Durch Erkennung der Bewegungsrichtung eines Fahrgastes kann eine Tür gesperrt oder geöffnet werden, um so den Bewegungsfluss der Fahrgäste in eine Richtung zu leiten. Hat ein Fahrgast beispielsweise in der erlaubten Bewegungsrichtung die Tür passiert und kommt kein weiterer Fahrgast hinterher, kann die Tür direkt geschlossen werden, um ein Passieren der Tür in die umgekehrte, falsche Richtung zu erschweren. Bewegt sich ein Fahrgast in der falschen Richtung auf die Tür zu, kann diese, wenn sich niemand im Bereich der sich bewegenden Tür befindet oder aussteigen möchte, bei Bedarf und vorteilhafterweise abhängig von dem Abstand und der Geschwindigkeit des Fahrgastes schneller geschlossen werden, um eine Benutzung in der falschen Richtung zu verhindern. Für diese Anwendungsfälle wird vorteilhafterweise eine Raum vor der Türöffnung mit überwacht, der sich beispielsweise bis zu 10 m, vorzugsweise 2 bis 5 m ausgehend von der Tür in Richtung des Bahnsteigs oder der Straße erstrecken kann. Fahrgäste werden somit bereits früh erkannt und es kann rechtzeitig reagiert werden.
Es ist möglich, vordem Schließen einzelner Türen Fahrgäste, die sich im Einstiegsbereich genau dieser Tür befinden, darüber zu informieren, dass sich diese schließen wird. Diese Information wird nur an denjenigen Türen ausgegeben, vor denen sich Fahrgäste befinden.
Die Abtastung des Fahrgastraums ermöglicht es, den Fahrgast mit kontextbasierten Informationen zu versorgen oder ihn vor potentiellen Gefahrsituationen zu warnen. Lehnt ein Fahrgast beispielsweise von innen an der Tür oder an einem Türflügel, während diese geöffnet werden soll, kann dieser Fahrgast zuvor gewarnt werden. Das Gleiche gilt für einen störenden Gegenstand, der gegen die Tür gelehnt ist. Die Tür kann solange für die Öffnung gesperrt bleiben, bis die potentielle Gefahr beseitigt ist. Auch hier kann eine spezifische Information an die Fahrgäste im Bereich dieser Tür bzw. dieses Gegenstandes erfolgen.
Ähnliches gilt für den Fall, dass ein Fahrgast einen virtuellen Taster verdeckt. In diesem Fall kann er über den Lautsprecher oder Monitor oder alternative Signale angehalten werden, seine Position zu ändern, damit der Taster wieder benutzbar ist. Diese Information wird ebenfalls nur an diesem Fahrgast gerichtet, an den übrigen Türen erfolgt kein Hinweis.
Auch wenn sich ein Fahrgast oder ein Objekt von außen zu dicht an einer ausschwenkenden Tür befindet, kann vor der Gefahr gewarnt werden und mit der Türöffnung gewartet werden, bis der Ausschwenkbereich frei von Hindernissen ist. Vorteilhafterweise können Personen ermittelt werden, die sich auf einer Zustiegshilfe befinden, so dass ein Einfahrvorgang verhindert oder gestoppt werden kann. Entsprechend werden genau diese Fahrgäste gebeten, ihre Position zu ändern.
Ein wesentlicher Vorteil besteht für die genannten Anwendungsfälle insbesondere darin, dass ein Fahrgast keinen Kontakt mit einer sich bewegenden Tür haben muss, um den Öffnungs- oder Schließvorgang zu unterbrechen und/oder eine reversierende Tür einzuleiten. Bei üblichen Sensoren, die in der Hauptschließkante angeordnet sind, muss die Hauptschließkante vom Fahrgast berührt, ggf. sogar eingedrückt werden, damit ein Signal erzeugt wird. Eine solche Berührung wird oftmals als unangenehm empfunden und kann insbesondere auch die Kleidung des Fahrgastes verschmutzen. Durch die erfindungsgemäße berührungslose Abtastung des relevanten Fahrgastraums können diese Nachteile wirksam vermeiden werden.
Die erfindungsgemäße Ausführung des Türsystems bzw. die erfindungsgemäße Verfahrung zur Überwachung des Fahrgastraums ermöglichen weitere vorteilhafte Überwachungs- und Steuerungsmöglichkeiten. Ist beispielsweise eine Tür als "defekt" markiert und ein Fahrgast nähert sich einer solchen Tür, kann er auf den Status der Tür über das Kommunikationsmittel, beispielsweise dem Lautsprecher, hingewiesen werden. Dies ist deshalb vorteilhaft, weil Fahrgäste bekanntermaßen Defekthinweise in Form von Aufklebern oftmals übersehen bzw. diese erst dann bemerken, wenn die Tür nicht funktioniert. Auch kann der Fahrbetrieb dadurch beschleunigt und erleichtert werden, dass Fahrgäste, die das Schließen einer Tür dadurch verhindern, dass sie zu nah an dieser Tür stehen bereits vor dem Schlie-ßen der Tür zum Zurücktreten aufgefordert werden. Bei Sensoriksystemen nach dem Stand der Technik werden die Fahrgäste erst dann vom Fahrer des Fahrzeugs aufgefordert, wenn dieser eine Fehlfunktion der Tür, also wenn sich diese beispielsweise nicht schließen lässt, bemerkt. Ein solcher Fehlversuch kann durch zuvoriges Erkennen der Position der Fahrgäste eingespart werden.
Erfindungsgemäß ist es sogar möglich, ein Fahrrad an einer Seite eines Fahrgastes zu erkennen und unmittelbar zu prüfen, ob an den vom Fahrgast gewählten Einstieg ein Stellplatz für Fahrräder zur Verfügung steht. Der Fahrgast kann über das Kommunikationsmittel über das Ergebnis unterrichtet werden und z.B. einen Hinweis erhalten, welchen Einstieg er alternativ wählen kann.
Weiterhin ist es möglich, einsteigende Fahrgäste über den Füllungsgrad, insbesondere über Sitzauslastungen eines bestimmten Wagens zu informieren und ihnen über die Kommunikationselemente mitzuteilen, in welchem Wagen noch freie Sitzplätze zur Verfügung stehen.
Grundsätzlich ist es mit Hilfe des erfindungsgemäßen Türsystems und des erfindungsgemäßen Verfahrens möglich, den Fahrer des Fahrzeugs über die Bewegung und Nutzung von Türen zu informieren, um diese optimal steuern zu können. Insbesondere können nichtbenutzte Türen früher geschlossen werden oder Automatiktüren freigegeben werden, vor denen Fahrgäste zum Aussteigen warten. Das möglichst zügige Schließen von Türen ist insbesondere bei klimatisierten oder beheizten Wagen vorteilhaft. Die Kontrolle der Fahrgäste, beispielsweise auf einem Bahnsteig oder an einer Haltestelle erfolgt im Stand der Technik ausschließlich über den Rückspiegel des Fahrers und ist daher abhängig von dessen Konzentration und Aufmerksamkeit.
Die Nutzung der dreidimensionalen Abtastung auf der Außenseite des Fahrzeugs kann erfindungsgemäß dazu genutzt werden, eine entstandene Schneedecke beispielsweise auf einem Tritt zu erkennen und zu melden. Fahrgäste können über die Kommunikationselemente unmittelbar auf die drohende Gefahr aufmerksam gemacht werden.
Erfindungsgemäß ist es auch möglich, den Abstand der Türöffnung zu einem Bahnsteig zu ermitteln, um somit die Trittstufe oder Zustiegshilfe optimal auszufahren. Diese ist insbesondere dann von Vorteil, wenn sich die Abstände zwischen der Türöffnung und dem Bahnsteig von Bahnhof zu Bahnhof unterscheiden. Auf entsprechende Sensoren an den Zustiegshilfen selbst kann somit verzichtet werden. Sollte beispielsweise zwischen der Zustiegshilfe und dem Bahnsteig trotz vollständig ausgefahrenem Schiebetritt ein Spalt verbleiben, können die Fahrgäste über die Kommunikationselemente unmittelbar darauf hingewiesen werden. Auch diese Informationen kann automatisch vom System selbst ausgegeben werden, wenn entsprechende Messergebnisse vorliegen.
Durch die Nutzung der dreidimensionalen Abtastung kann nicht nur die Geschwindigkeit, sondern auch die Anzahl passierender Fahrgäste ermittelt werden, eine Fahrgastzählung ist problemlos möglich.
Weiterhin kann mit Hilfe geeigneter Algorithmen auch auf die Form und Bewegung von Fahrgästen und Objekten geschlossen werden. Somit können Gegenstände, wie z.B. Koffer von Fahrgästen unterschieden werden. Diese Information kann für eine exakte und leicht verständliche Information an die Fahrgäste Kommunikationsmittel genutzt werden.
Das erfindungsgemäße Türsystem wird in den nachfolgenden Figuren näher erläutert. Diese sind lediglich als erste Ausführungsbeispiele zu verstehen und sollen die Erfindung nicht auf diese beschränken. Die Zeichnungen sind nicht maßstabsgetreu. Es zeigen:

Fig. 1:: Ein erfindungsgemäßes Türsystem von außen in vereinfachter Prinzipdarstellung,
Fig. 2:: ein erfindungsgemäßes Türsystem von innen in vereinfachter Prinzipdarstellung,
Fig. 3:: eine Prinzipskizze zur Funktion eines virtuellen Tasters,
Fig. 4:: eine Prinzipskizze zur Hindernisüberwachung zwischen zwei Türflügeln.

Die Figuren 1 und 2 zeigen in einer stark vereinfachten Prinzipdarstellung ein Türsystem 20 für ein Fahrzeug 42 (vgl. Figur 5) des öffentlichen Personenverkehrs. Dieses weist eine in den Figuren 1 und 2 nicht erkennbare Türöffnung 44 auf, die im gezeigten Ausführungsbeispiel durch eine Tür, gebildet aus zwei Türflügeln 22 verschließbar ist. Unterhalb der Tür ist eine Zustiegshilfe 24 angeordnet, die das Ein- und Aussteigen aus dem Fahrzeug 42 erleichtern soll. Diese Zustiegshilfe 24 kann beispielsweise als ausfahrbare Trittstufe oder Trittplatte ausgebildet sein.
Beide Figuren zeigen weiterhin eine Sensoreinheit 26. Diese ist auf der Außenseite des Fahrzeugs 42 zentral mittig oberhalb der Türflügel 22 angeordnet. Auf der Innenseite des Fahrzeugs 42 ist die Sensoreinheit 26 dagegen seitlich oberhalb der beiden Türflügel 22 positioniert, da ansonsten nicht gezeigte Tragarme möglicherweise die Sicht der Sensoreinheit 26 einschränken würden. Grundsätzlich kann die Sensoreinheit 26 je nach Art des Sensors an jeder geeigneten Position angeordnet sein.
Die Sensoreinheit 26 erzeugt eine Punktwolke innerhalb des zu überwachenden Fahrgastraumes, über die der Fahrgastraum abgetastet wird. Die Sensoreinheit 26 kann hierfür beispielsweise einen optischen Sensor, vorzugsweise einen Laser, insbesondere einen Infrarotlaser aufweisen.
Die Sensoreinheit 26 weist weiterhin eine nicht gezeigte Auswerteeinheit zur Auswertung der gemessenen Daten auf. Diese kann in die Sensoreinheit integriert oder extern angeordnet sein.
Weiterhin zeigen die Figuren 1 und 2 symbolisch verschiedene Varianten von Kommunikationsmitteln, nämlich einen Lautsprecher 50, einen Monitor 52 und ein Leuchtmittel 54, die alle im Bereich der Türöffnung 44 angeordnet sind.
Figur 3 verdeutlicht die Nutzung des erfindungsgemäßen Türsystems 20 zur Schaffung eines virtuellen Tasters 36. Ein virtueller Taster 36 simuliert einen ansonsten verdrahteten, realen Taster. Um einem Fahrgast zu verdeutlichen, wo dieser virtuelle Taster 36 positioniert ist, kann ein Aufkleber oder eine entsprechende Symbollackierung im Türbereich vorgesehen sein.
Bei der Kalibrierung bzw. Einrichtung eines solchen virtuellen Tasters 36 wird ein Gegenstand an der gewünschten Position des virtuellen Tasters 36 in die Punktwolke gehalten. Wird dieser lange genug ruhig gehalten, kann dessen Position als Mittelpunkt 38 für den virtuellen Taster 36 verwendet werden. Zusätzlich wird ein Radius 40 festgelegt und in der zugehörigen Auswertesoftware hinterlegt. Nähert sich nun beispielsweise eine Hand eines Fahrgastes durch die Punktwolke dem virtuellen Taster 36 innerhalb des definierten Radiusses 40, wird diese Bewegung als Auslösewunsch des Fahrgastes interpretiert. Alternativ zur Hand des Fahrgastes wird jedes beliebige Objekt in diesem Bereich entsprechend erkannt und berücksichtigt.
Figur 4 verdeutlicht ein weiteres Beispiel der Nutzung des erfindungsgemäßen Türsystems 20. Erkennbar ist ein angedeutetes Fahrzeug 42 mit einer Türöffnung 44. Davor befinden sich zwei Türflügel 22 in leicht geöffneter Position. Ein erster Punktwolkenbereich P1 überwacht einen Raum zwischen den beiden Türflügeln 22 und ist auf diesen begrenzt, er ignoriert das weitere Umfeld. Ein zweiter Punktwolkenbereich P2 tastet dagegen den Raum unmittelbar vor den beiden Türflügeln 22 ab und ist etwas weiter aufgespannt, so dass er sich mit den Türflügeln 22 in der Ausdehnung überlappt. Befindet sich nun ein Hindernis in den überwachten bzw. abgetasteten Räumen, wird dieses sicher erkannt und ein Schließen bzw. Bewegen der Tür kann unterbrochen werden, ggf. wird die Tür automatisch reversiert. Der Punktwolkenbereich P1 überwacht somit einen Raum zwischen Hauptschließkanten 46 der beiden Türflügel 22. Bei einer einflügligen Tür kann das gleiche Prinzip verwendet werden, es wird der Raum zwischen der Hauptschließkante 46 der einzigen Tür und dem Türrahmen überwacht.
Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen und gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt, vielmehr sind auch weitere Nutzungsmöglichkeiten des erfindungsgemäßen Türsystems 20 möglich. Die Kommunikation mit den Fahrgästen kann nicht nur über Lautsprecher, sondern auch über Monitore oder andere optischen Signale, wie beispielsweise Warnleuchten erfolgen. Anstelle von Türöffnungen 44 können selbstverständlich auch Durchgänge oder Fenster mit Hilfe des beschriebenen Verfahrens überwacht werden. Die Erfindung eignet sich auch in Verbindung mit weiteren Sensorelementen, beispielsweise Ultraschallsensoren. Weiterhin kann die Sensoreinheit 26 derart ausgeführt und ausgerichtet sein, dass nicht nur der Fahrgastraum unmittelbar im Bereich der Türöffnung überwacht wird, sondern beispielsweise auf der Außenseite des Fahrzeugs 42 ein deutlich größerer Raum in die Überwachung einbezogen wird. Hierdurch ist es möglich, Menschenströme und deren Richtung frühzeitig zu erkennen und durch Türöffnung oder -schließung darauf zu reagieren. Die Überwachung des Fahrgastraums kann nur außen, nur innen und vorzugsweise beidseitig der Tür erfolgen.
Erfindungsgemäß kann auch vorgesehen sein, dass die Sensoreinheit 26 bzw. die zugeordnete Auswerteeinheit mit einem externen Anzeigegerät in Verbindung steht. Dieses kann beispielsweise beim Fahrer oder in einer Leitstelle, vorzugsweise im Bahnhof oder in der Nähe einer Haltestelle vorgesehen sein. Die Ergebnisse der Abtastung durch die Sensoreinheit 26 können dann dort ausgewertet und weiterverarbeitet werden.

Claims

Türsystem (20) für ein Fahrzeug (42) des öffentlichen Personenverkehrs mit einer Sensoreinheit (26), mindestens einer Türöffnung (44) und einer die Türöffnung (44) verschließenden Tür und zumindest einem Kommunikationselement für eine kontextbasierte Kommunikation in Form von Anweisungen oder Informationen an Fahrgäste auf Basis von Messergebnissen der Sensoreinheit (26), wobei die Anweisungen oder Informationen vom Türsystem stammen und dann erzeugt werden, wenn bestimmte Messergebnisse vorliegen, wobei die Kommunikation durch das Türsystem (20) selbst automatisch erfolgt, und die Sensoreinheit (26) derart ausgeführt und eingerichtet ist, dass sie einen Fahrgastraum im Bereich der Türöffnung (44) zum Ermitteln von Abständen, Formen innerhalb des Fahrgastraums dreidimensional berührungslos abtastet,
dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit (26) zur Ermittlung der
- Bewegungsgeschwindigkeit und Bewegungsrichtung von Fahrgästen,

- der Position und Geschwindigkeit von Extremitäten der Fahrgäste,

- der Bewegungsgeschwindigkeit und Bewegungsrichtung zusätzlicher Objekte,
ausgeführt und eingerichtet ist, wobei die Sensoreinheit (26) zur Überwachung eines Raums zwischen den Türflügeln (22) oder des Bereichs unmittelbar innerhalb eines Türrahmens zwischen einer Hauptschließkante der Tür und dem Türrahmen, an die Steuerung der Tür oder der Türflügel (22) gekoppelt und derart ausgeführt und eingerichtet ist, dass sie in der Lage ist, jeweils die aktuelle Türposition oder die Türflügelposition auszulesen.
Türsystem (20) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit (26) Abstandsmessungen auf Basis einer ausgesendeten Punktwolke durchführt, bei dem die Verzögerung einer Reflektion eines Impulses ausgewertet wird.
Türsystem (20) nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit (26) einen optischen Sensor beinhaltet.
Türsystem (20) nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit (26) eine Auswerteeinheit aufweist.
Türsystem (20) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit (26) eine Laserscannereinheit aufweist.
Türsystem (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Fahrgastraum einen Innenraum des Fahrzeugs (42) und/oder einen Außenraum außerhalb des Fahrzeugs (42) umfasst.
Türsystem (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit (26) derart aufgebaut und ausgerichtet ist, dass außerhalb des Fahrzeugs zusätzlich ein Raum abgetastet wird, der sich ausgehend von der Türöffnung (44) bis zu 5 m, vorzugsweise 2 m von dieser weg erstreckt.
Türsystem (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Raum, durch den sich die Tür oder die Türflügel (22) bewegen, zur Verletzungsprävention durch die Sensoreinheit (26) überwacht wird, wobei ein Öffnen der Tür oder der Türflügel (22) dann unterbrochen wird, wenn sich ein Hindernis in diesem Raum befindet.
Türsystem (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Kommunikationselement als Lautsprecher (50) im Bereich der Tür ausgeführt ist.
Türsystem (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Kommunikationselement als Monitor (52) im Bereich der Tür ausgeführt ist.
Türsystem (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Kommunikationselement als Leuchtmittel (54) im Bereich der Tür ausgeführt ist.
Verfahren zur Überwachung und Steuerung eines Türsystems (20) eines Fahrzeugs (42) des öffentlichen Personenverkehrs mit den Verfahrensschritten:
- Berührungsloses dreidimensionales Abtasten eines Fahrgastraumes im Bereich einer Türöffnung (44) mit einer Sensoreinheit (26),

- Ermitteln
- von Abständen, Formen sowie Bewegungsgeschwindigkeit und Bewegungsrichtung von Fahrgästen,

- der Position und Geschwindigkeit von Extremitäten der Fahrgäste,

- der Bewegungsgeschwindigkeit und Bewegungsrichtung zusätzlicher Objekte
durch Auswertung der Ergebnisse der berührungslosen dreidimensionalen Abtastung,

- Auslesen einer aktuellen Türposition oder Türflügelposition aus der Steuerung der Tür oder der Türflügel (22) durch die die Sensoreinheit (26) zur Überwachung eines Raums zwischen den Türflügeln (22) oder des Bereichs unmittelbar innerhalb eines Türrahmens zwischen einer Hauptschließkante der Tür und dem Türrahmen,

- Ausgabe zumindest einer kontextbasierten Information aus der nachfolgenden Gruppe durch das Türsystem selbst in Form von Anweisungen oder Informationen an die Fahrgäste, wobei die Information auf Messergebnissen der Sensoreinheit (26) und der aktuellen Türposition oder Türflügelposition basiert, und
- aus- und einsteigende Fahrgäste ermittelt und gezählt werden und eine Information an Fahrgäste erfolgt, die auf dem Füllungsgrad des Fahrzeugs basiert, oder

- die Sensoreinheit (26) die Zustiegshilfe (24) abtastet, wobei dann, wenn Hindernisse wie beispielsweise eine Schnee- oder Eisdecke ermittelt werden, eine entsprechende Information an die Fahrgäste erfolgt, oder

- die Sensoreinheit (26) ermittelt, ob ein Objekt, insbesondere ein Fahrgast, an der Tür oder an einem Türflügel lehnt, während diese geöffnet werden soll und falls notwendig eine entsprechende Information an die Fahrgäste erfolgt, wobei die Tür solange für die Öffnung gesperrt bleibt, bis die potentielle Gefahr beseitigt ist, oder

- die Sensoreinheit (26) ermittelt, ob sich ein Objekt, insbesondere ein Fahrgast von außen zu dicht an einer ausschwenkenden Tür steht ein Objekt, insbesondere ein Fahrgast, an der Tür oder an einem Türflügel lehnt, während diese geöffnet werden soll und falls notwendig eine entsprechende Information an die Fahrgäste erfolgt, wobei die Tür solange für die Öffnung gesperrt bleibt, bis die potentielle Gefahr beseitigt ist, oder

- die Sensoreinheit (26) ermittelt, ob sich Fahrgäste auf eine Tür zubewegen, die als defekt markiert ist, und falls notwendig eine entsprechende Information an die Fahrgäste erfolgt, oder

- die Sensoreinheit (26) ermittelt, ob Fahrgäste das Schließen einer Tür dadurch verhindern, dass sie zu nah an dieser Tür stehen, und falls notwendig eine entsprechende Information bereits vor dem Schließen der Tür an die Fahrgäste erfolgt, oder

- die Sensoreinheit (26) ermittelt, ob Fahrgäste ein Fahrrad mitführen, ein Abgleich mit Informationen über das jeweilige Fahrzeug in Hinblick darauf erfolgt, ob in diesem Fahrzeug ein Fahrradstellplatz zur Verfügung steht, und falls dies nicht der Fall ist, eine entsprechende Information an die Fahrgäste erfolgt, oder

- die Sensoreinheit (26) die Position und Geschwindigkeit von Extremitäten ermittelt und daraus Rückschlüsse auf die Absicht eines Fahrgastes zieht.