EP3678916B1

EP3678916B1 - Abschaltvorrichtung für die befüllung von wassertanks von personenzugwaggons

Info

Publication number: EP3678916B1
Application number: EP18766226.7A
Authority: EP
Inventors: Heinz Wilken; Paul Flerlage
Original assignee: Vogelsang GmbH and Co KG
Current assignee: Vogelsang GmbH and Co KG
Priority date: 2017-09-08
Filing date: 2018-09-06
Publication date: 2022-01-19
Anticipated expiration: 2038-09-06
Also published as: EP3678916A1; WO2019048573A1; DE202017105462U1

Description

Die Erfindung betrifft eine Befüllungsvorrichtung zum Befüllen von Flüssigkeitstanks in Schienenfahrzeugen, umfassend einen Anschlussstutzen, der zur fluidleitenden Verbindung mit einer Befüllöffnung des Flüssigkeitstanks ausgebildet ist, ein Absperrventil, welches zwischen einer Offenstellung, in der es den Flüssigkeitsfluss aus dem Anschlussstutzen freigibt und einer Schließstellung, in der es den Flüssigkeitsfluss aus dem Anschlussstutzen sperrt, hin- und herschaltbar ist.
In der täglichen Bereitstellung und Wartung von Personenzügen ist es regelmäßig erforderlich, Flüssigkeitstanks mit Wasser zu befüllen, um den Betrieb der sanitären Einrichtungen in diesen Zügen sicherzustellen. Diese Befüllvorgänge erfolgen typischerweise an einer Befüllstation durch einen Bediener in einer teilautomatisierten Weise und unter Zeitdruck. Der Bediener verbindet hierzu einen am Schienenfahrzeug ausgebildeten Anschlussstutzen mit einem hierzu passenden Anschlussstutzen der Befüllstation, der typischerweise am Ende eines Befüllschlauchs angeordnet ist und führt dann dieser Verbindung der beiden Anschlussstutzen über den Befüllschlauch das Wasser unter einem Befülldruck zu. Über diese zusammengeschlossenen Befüllstutzen wird dann der Flüssigkeitstank im Schienenfahrzeug befüllt, häufig handelt es sich dabei um entweder Unterflurtanks oder um Flüssigkeitstanks, die im Dachbereich des Schienenfahrzeugs angeordnet sind. Bei der Befüllung wird eine möglichst vollständige Befüllung des Flüssigkeitstanks angestrebt. Zwar sind einige Flüssigkeitstanks mit einer Füllanzeige ausgestattet oder verfügen über einen Füllstoppsignalgeber, wenn die maximale Füllhöhe erreicht ist. Jedoch ist dies keine umfassend verbreitete Ausrüstung solcher Flüssigkeitstanks, und häufig ist der Flüssigkeitstank lediglich mit einem Überlauf ausgerüstet, der einen Überschuss an zugeführtem Wasser nach außen abführt und dadurch ein unkontrolliertes Überlaufen des Flüssigkeitstanks oder eine Beschädigung verhindert.
Solche mit Überlauf ausgerüsteten Flüssigkeitstanks werden häufig mit einer vorbestimmten Füllmenge befüllt, die dem erwarteten Verbrauch des Flüssigkeitstanks bis zu der nächsten planmäßigen Befüllung entspricht. Diese Vorgehensweise einer volumengesteuerten Befüllung ist zwar in einigen Anwendungsfällen ausreichend, kann aber keine vollständige Befüllung des Flüssigkeitstanks unter zuverlässiger Vermeidung des Überlaufens erzielen.
Es ist zwar auch, beispielsweise aus DD141494A1 , bekannt, solche mit einem Überlauf ausgerüsteten Flüssigkeitstanks zu befüllen, bis der Flüssigkeitstank überläuft, jedoch ist diese Vorgehensweise aufgrund der dabei verlorengehenden Flüssigkeitsmengen und der Gefahr, dass der unter Zeitdruck gegebenenfalls mehrere Befüllvorgänge gleichzeitig überwachende Bediener das Überlaufen nicht bemerkt, zu verlustintensiv, um eine wirtschaftliche Befüllung zu erreichen. Hinzu tritt bei Minustemperaturen eine Vereisungsgefahr, durch welche die Arbeitssicherheit im Umfeld der Befüllvorrichtung beeinträchtigt wird.
Aus EP2364893A1 ist eine Absaugvorrichtung für einen Feststoffbehälter in einem Schienenfahrzeug vorbekannt. Hierbei wird mit einer Hochdruckpumpe Wasser in den Innenraum des Feststoffbehälters zugeführt und dieses Wasser abgesaugt, wobei der Transfer der Feststoffteile akustisch erfasst wird. Bei dieser Technologie handelt es sich um einen Entleerungsvorgang, der im Gegensatz zu einem Befüllvorgang nicht zeitkritisch gegenüber einem etwaig zu langen Absaugbetrieb ist, da hierdurch keine Flüssigkeit in die Umgebung gelangen kann. Überwacht wird zudem nicht ein Flüssigkeitstransport, sondern ein Feststofftransport innerhalb einer Leitung, sodass eine Eignung für einen Flüssigkeitsbefüllungsvorgang nicht gegeben ist.
Vor diesem Hintergrund ist es Aufgabe der Erfindung, eine Befüllung von Flüssigkeitstanks zu ermöglichen, die ohne nennenswerte Flüssigkeitsverluste eine möglichst vollständige Befüllung des Flüssigkeitstanks erzielt und eine hierfür entsprechende Befüllungsvorrichtung bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird mit einer eingangs erläuterten Befüllungsvorrichtung erzielt, die fortgebildet ist durch ein Absperrventil, welches zwischen einer Offenstellung, in der es den Flüssigkeitsfluss aus dem Anschlussstutzen freigibt, und einer Schließstellung, in der es den Flüssigkeitsfluss aus dem Anschlussstutzen sperrt, hin- und her schaltbar ist und durch eine elektronische Steuerungseinheit und ein Mikrofon, welches mit der
Steuerungseinheit signaltechnisch verbunden ist, wobei die Steuerungseinheit signaltechnisch mit einem Aktuator verbunden ist, der zur Betätigung des Absperrventils ausgebildet ist und die Steuerungseinheit ausgebildet ist, um bei Erfassung eines vorbestimmten Geräuschs durch das Mikrofon den Aktuator für eine Schaltung des Absperrventils in die Schließstellung anzusteuern.
Mit der erfindungsgemäßen Befüllungsvorrichtung wird auf eine einfache und zuverlässige Weise eine vollständige Befüllung eines Flüssigkeitstanks mit zuverlässiger Beendigung des Befüllvorgangs zur Vermeidung von Flüssigkeitsverlusten durch den Überlauf ermöglicht. Dies wird erreicht, indem ein Mikrofon mit einer elektronischen Steuerungseinheit bereitgestellt ist, welches in Abhängigkeit eines vorbestimmten Geräuschverhaltens den Befüllvorgang beendet, indem ein entsprechendes Absperrventil angesteuert und hierdurch geschlossen wird. Als Mikrofon wird hierbei jede Art von akustischen Sensoreinheit verstanden.
Nach Erkenntnis der Erfinder hat sich diese akustische Überwachung des Befüllvorgangs gegenüber anderen denkbaren Lösungen, wie beispielsweise eine Überwachung des Befülldrucks, der mit ansteigendem Pegel sich erhöht und gegebenenfalls eine Druckspitze im Moment des Überlaufens erzeugt oder sonstige, sensorabtastende Systeme als geeigneter erwiesen, da die druckmessenden Systeme nicht zuverlässig eine Beendigung des Befüllvorgangs auslösen können und abtastende Systeme zusätzliche Installationsmaßnahmen am Schienenfahrzeug erforderlich machen. Die akustische Überwachung hingegen ermöglicht eine zuverlässige Beendigung des Befüllvorgangs unabhängig von der Anordnung und Bauweise des Flüssigkeitstanks, da in den bei dem Befüllvorgang auftretenden Geräuschen nach Erkenntnis der Erfinder zuverlässig wiederkehrende Geräuschmuster erkannt werden können, die ein klares Anzeichen dafür ergeben, dass der Flüssigkeitstank vollständig befüllt ist oder die anzeigen, dass der Flüssigkeitstank überläuft. Diese sofortige Signalerkennung, die durch die akustische Überwachung möglich ist, erlaubt es daher auch, die Beendigung des Befüllvorgangs von einem Geräusch abhängig zu machen, das durch das Überlaufen des Flüssigkeitstanks erzeugt wird, also beispielsweise ein Plätschern aus der Überlaufleitung, da das automatisierte Überwachungssystem eine umgehende Reaktion erzeugt und den Befüllvorgang daher bereits bei minimalem Wasserverlust durch das Überlaufen beendet.
Grundsätzlich kann daher als vorbestimmtes Geräusch ein Geräuschverhalten eingesetzt werden, das durch die letzte Phase des Befüllvorgangs kurz vor Überlaufen des Flüssigkeitstanks erzeugt wird und charakteristisch ist, oder es kann ein vorbestimmtes Geräusch herangezogen werden, das durch das Überlaufen des Flüssigkeitstanks erzeugt wird, oder es können sonstige, charakteristische vorbestimmte Geräusche erzeugende Zustände als Auslösekriterium für die Beendigung des Befüllvorgangs herangezogen werden. Als vorbestimmtes Geräusch kann neben diesen direkt mit dem Befüllvorgang zusammenhängenden Geräuschen auch ein Geräusch herangezogen werden, das nicht direkt mit dem Befüllvorgang zusammenhängt. So kann beispielsweise ein vom Benutzer ausgesprochener Sprachbefehl dazu genutzt werden, um den Befüllvorgang zu stoppen, beispielsweise ein gerufenes "Stopp".
Grundsätzlich ist zu verstehen, dass bei Ermitteln des vorbestimmten Geräuschs eine unmittelbare Reaktion mit Schließung des Absperrventils durch die elektronische Steuerungseinheit veranlasst werden kann oder alternativ hierzu eine um einen bestimmten Zeitraum versetzte Schließung des Absperrventils ausgelöst werden kann.
Der für die Schaltung des Absperrventils vorgesehene Aktuator ist vorzugsweise elektrisch betätigt, kann aber ebenso mit einer pneumatischen oder hydraulischen Betätigung ausgeführt sein. Das Absperrventil kann im Bereich des Anschlussstutzens selbst angeordnet sein, kann aber ebenso gut auch beabstandet vom Anschlussstutzen, beispielsweise in einer Befüllstation angeordnet sein, von der aus sich ein Befüllschlauch erstreckt, an dessen Ende der Anschlussstutzen ausgebildet ist.
Gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Mikrofon am Anschlussstutzen, also insbesondere am Befüllstutzen, befestigt ist. Durch die Anordnung des Mikrofons am Anschlussstutzen und insbesondere am Befüllstutzen wird einerseits ein kompaktes Design erreicht, mit dem Beschädigungen der funktionsrelevanten Bauteile vermieden werden können, zum anderen wird das Mikrofon an einem Ort platziert, der für die Ermittlung eines charakteristisch zur Beendigung des Befüllvorgangs geeigneten Geräuschs sich als besonders geeignet erwiesen hat. Insbesondere kann typischerweise bei einer Geräuscherfassung durch ein Mikrofon, das am Anschlussstutzen, insbesondere am Befüllstutzen montiert ist, sowohl das Befüllgeräusch durch das durch den Anschlussstutzen strömende Wasser zur Auswertung herangezogen werden, ebenso Geräusche, die im Flüssigkeitstank durch das dort eintretende Wasser oder die daraus austretende Luft erzeugt werden und weiterhin auch Geräusche, die durch ein Überlaufen des Flüssigkeitstanks erzeugt werden. Ebenso ist diese Anordnung des Mikrofons für Sprachbefehle des Bedieners geeignet, da sich der Bediener typischerweise im Bereich um den Anschlussstutzen bzw. den Befüllstutzen aufhält.
Alternativ kann das Mikrofon an einem Gehäuse, welches die Befüllungsleitung in einer Nicht-Betriebs-Position aufnehmen kann, befestigt sein. In diesem Fall ist ein vor mechanischer Einwirkung geschützter Einbau möglich und das Mikrofon kann von einem spritzwassergefährdeten Bereich entfernt montiert sein.
Wie zuvor erläutert, ist es besonders bevorzugt, dass das vorbestimmte Geräusch ein Geräusch ist, das durch Überlaufen des Flüssigkeitstanks erzeugt wird, oder ein Geräusch ist, das durch eine elektronische Spracherkennungseinheit, die vorzugsweise von der Steuerungseinheit umfasst ist, als ein vorbestimmter Sprachbefehl erkannt wird. Aufgrund der Bauweise von Flüssigkeitstanks, die in Schienenfahrzeugen eingebaut sind und aufgrund der typischerweise erfolgenden Befüllung dieser Flüssigkeitstanks mit einem das Überlaufen signalisierenden deutlichen Plätschern, das auftritt, wenn aus der Überlaufleitung das überschüssige Wasser auf das Gleisbett trifft, eignet sich die Erfassung des Geräuschs, das durch das Überlaufen des Flüssigkeitstanks erzeugt wird, als besonders zuverlässig und geeignet, um den Befüllvorgang unter minimalem Flüssigkeitsverlust zu beenden und hierdurch eine vollständige Befüllung des Flüssigkeitstanks zu erzielen. Durch die alternative oder zusätzliche Abschaltung des Wasserzulaufs nach Erkennen eines Sprachbefehls kann der Bediener der Anlage in den Befüllvorgang eingreifen, um beispielsweise dann, wenn die Befüllung vorzeitig gestoppt werden kann, dies auch zu bewirken, wenn er nicht direkt an der Anlage steht.
Noch weiter ist es bevorzugt, dass die Steuerungseinheit eine elektronische Speichereinheit umfasst und ausgebildet ist, um ein von dem Mikrofon empfangenes Signal mit einem in der elektronischen Speichereinheit abgespeicherten Signalmuster zu vergleichen und um den Aktuator für eine Schaltung des Absperrventils in die Schließstellung anzusteuern, wenn mindestens ein vorbestimmtes Signalmerkmal des Geräuschsignals mit einem entsprechenden Signalmerkmal des Geräuschsignalmusters übereinstimmt. Zur Auswertung des von dem Mikrofon erzeugten Signals, das durch das Geräusch im Mikrofon erzeugt wird, ist es besonders zuverlässig und wirksam, wenn dieses Signal mit einem Signalmuster verglichen wird, das in der Steuerungseinheit abgespeichert ist. Dieses Signalmuster kann bestimmte Charakteristika von Geräuschen oder ein einzelnes Charakteristikum eines Geräuschs beschreiben, beispielsweise eine Lautstärke, eine Tonhöhe, eine Tonfarbe oder kann charakteristische Veränderungen eines solchen Merkmals beschreiben, beispielsweise ein bestimmtes Ansteigen der Tonhöhe (Tonfrequenz), ein bestimmtes Ansteigen der Lautstärke oder eine bestimmte Veränderung der Tonfarbe, um hieraus den für die Beendigung des Befüllvorgangs maßgeblichen Zustand zu ermitteln, also insbesondere die vollständige Befüllung des Flüssigkeitstanks oder das Überlaufen des Flüssigkeitstanks. Ein solches Signalmerkmal kann in der Steuerungseinheit als standardisierte Werkseinstellung vorbestimmt und abgespeichert sein, die Steuerungseinheit kann aber auch dazu ausgebildet sein, um ein solches Signalmerkmal in einem Kalibrierungsmodus zu erzeugen, beispielsweise, indem das Signalmerkmal nach Installation der erfindungsgemäßen Befüllungsvorrichtung bewusst erzeugt wird. So kann beispielsweise der Flüssigkeitstank zum Überlaufen gebracht werden und ein vom Mikrofon dabei erfasstes Geräusch ausgewertet und ein daraus abgeleitetes Signalmerkmal dann als vorbestimmtes Signalmerkmal abgespeichert werden und für nachfolgende Vergleichsvorgänge herangezogen werden. Durch diese Fortbildung kann die erfindungsgemäße Befüllungsvorrichtung an unterschiedliche Umgebungsbedingungen, beispielsweise unterschiedliche Gestaltungen des Gleisbettes, so angepasst werden, dass stets eine schnelle und zuverlässige Beendigung des Befüllvorgangs bei Auftreten eines ersten und geringen Überlaufvolumens erfolgt.
Noch weiter ist es bevorzugt, dass die Steuerungseinheit eine elektronische Speichereinheit umfasst und ausgebildet ist, um ein durch das Mikrofon erzeugtes Geräuschsignal mit einem in der elektronischen Speichereinheit gespeicherten Geräuschsignalmuster zu vergleichen und um den Aktuator für eine Schaltung des Absperrventils in die Schließstellung anzusteuern, wenn eine Änderung mindestens eines vorbestimmten Signalmerkmals des Geräuschsignals mit einem vorbestimmten Änderungsmuster des Signalmerkmals des Geräuschsignalmusters übereinstimmt. Gemäß dieser Fortbildung wird nicht das Auftreten eines Signalmerkmals als absolutem Wert, der das Geräusch hinsichtlich einer oder mehrerer Charakteristiken beschreibt, herangezogen, sondern stattdessen eine vorbestimmte Änderung eines Signalmerkmals als Kriterium herangezogen. Diese herangezogene Änderung kann als Ableitung des Signalmerkmals nach der Zeit verstanden und berechnet werden und eignet sich besonders gut dazu, um beispielsweise einen sprunghaften Anstieg eines bestimmten Signalmerkmals als Kriterium heranzuziehen, ohne dass es hierbei auf den absoluten Wert des Signalmerkmals ankommt.
Dabei kann bei den beiden vorgenannten Ausgestaltungen vorzugsweise die Steuerungseinheit ausgebildet sein, um als das mindestens eine Signalmerkmal ein eine Tonhöhe charakterisierendes Signalmerkmal, ein eine Lautstärke charakterisierendes Signalmerkmal, ein eine Klangfarbe charakterisierendes Signalmerkmal oder einer Kombination von zweien dieser Signalmerkmale oder allen drei Signalmerkmalen für den Vergleich zu verarbeiten. Durch diese Signalmerkmale kann ein Geräusch, wie es durch einen Befüllvorgang, einen Entweichungsvorgang von Luft aus dem Flüssigkeitstank oder durch ein Überlaufen des Flüssigkeitstanks erzeugt wird, in besonders zuverlässiger Weise charakterisiert und durch eine elektronische Auswertung und einen Vergleich einem bestimmten Zustand zugeordnet werden, um hieraus die Beendigung des Befüllvorgangs anzusteuern.
Noch weiter ist es bevorzugt, dass der Anschlussstutzen über eine Befüllungsleitung mit dem Absperrventil in Fluidverbindung steht. Die Befüllungsleitung kann hierbei insbesondere ein Schlauch sein, der sich von einer Befüllstation zu dem Anschlussstutzen erstreckt und gegebenenfalls in die Befüllstation aufgerollt werden kann. In der Befüllstation kann dann das Absperrventil angeordnet sein und dort angesteuert werden. Grundsätzlich ist zu verstehen, dass der Anschlussstutzen als Bajonettkupplung, Schraubverschluss oder als einfache Steckverbindung ausgeführt sein kann, in besonders einfachen Fällen ist der Anschlussstutzen ein einfaches Schlauchende, das in eine entsprechende Öffnung am Schienenfahrzeug eingeführt werden kann und der Befüllvorgang durch Schwerkrafteinwirkung ausgeführt wird, indem die Flüssigkeit aus dem Schlauchende austritt und in die Aufnahmeöffnung eingefüllt wird.
Noch weiter ist es bevorzugt, dass die Steuerungseinheit mit dem Aktuator für eine drahtlose Signalübertragung verbunden ist. Eine drahtlose Signalübertragung, also beispielsweise durch Funksignale, ist besonders bevorzugt, wenn die Steuerungseinheit beabstandet von dem Aktuator angeordnet ist und eine kabelgebundene Signalübertragung aufgrund der damit verbundenen Handhabungsprobleme und Gefahr der Beschädigung eines solchen Signalkabels nicht gewünscht ist.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform, ist vorgesehen, dass die Steuerungseinheit am Anschlussstutzen angeordnet ist und vorzugsweise integral mit dem Mikrofon ausgebildet ist. Diese Ausgestaltung ermöglicht einen kompakten Aufbau von den für die Steuerung relevanten elektronischen Bauelementen, insbesondere der Steuerungseinheit mit gegebenenfalls darin angeordneter Speichereinheit und Auswertungseinheit für den Vergleich und das Mikrofon. Die Platzierung am Anschlussstutzen erlaubt eine zuverlässige Erfassung der relevanten Geräusche in einem geringen Abstand zum Ort der Geräuschentstehung und dadurch eine geringe Beeinflussung durch sonstige Umgebungsgeräusche.
Schließlich ist gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform vorgesehen, dass die Steuerungseinheit ausgebildet ist, um ein von dem Mikrofon empfangenes Signal, das während eines Befüllens des leeren oder halbvollen Flüssigkeitstanks erfasst wurde, von einem Signal, das während eines Befüllens des gefüllten Flüssigkeitstanks erfasst wurde, zu unterscheiden. Gemäß dieser Ausgestaltung ist die Steuerungseinheit so ausgebildet, dass sie Geräuschmerkmale, die bei Befüllen eines nahezu gefüllten Flüssigkeitstanks auftreten, von Geräuschen, die bei Befüllen eines leeren oder halbvollen Flüssigkeitstanks auftreten, unterscheiden kann und hierdurch eine Beendigung des Befüllvorgangs bei Erreichen der maximalen Füllstandshöhe erzielt.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zum Befüllen von Flüssigkeitstanks in Schienenfahrzeugen, mit den Schritten: Anschließen eines Anschlussstutzens an eine Befüllöffnung des Flüssigkeitstanks, Öffnen eines Absperrventils, das in seiner Offenstellung den Zufluss von Flüssigkeit zu dem Anschlussstutzen freigibt, Befüllen des Flüssigkeitstanks mit Flüssigkeit über den Anschlussstutzen, bei dem erfindungsgemäß die Schritte vorgesehen sind: Überwachen des beim Befüllen entstehenden Geräuschs mittels eines Mikrofons und Erzeugen eines Absperrsignals in Abhängigkeit des Auftretens eines vorbestimmten Geräuschmusters in dem entstehenden Geräusch, und Übermitteln eines Absperrsignals an einen Aktuator, der mit dem Absperrventil verbunden und ausgebildet ist, um das Absperrventil bei Empfang des Absperrsignals zu schließen.
Das Verfahren kann fortgebildet werden mit den Schritten: Erzeugen eines elektrischen Geräuschsignals aus den Geräuschen durch das Mikrofon, Vergleichen des durch das Mikrofon erzeugten Geräuschsignals in einer elektronischen Steuerungseinheit mit einem in der elektronischen Steuerungseinheit gespeicherten Geräuschsignalmuster und Erzeugen des Absperrsignals, wenn mindestens ein vorbestimmtes Signalmerkmal des Geräuschsignals mit einem entsprechenden Signalmerkmal des Geräuschsignalmusters übereinstimmt, wobei das elektrische Geräuschsignal vorzugsweise einen Sprachbefehl eines Benutzers charakterisiert und das Vergleichen eine Spracherkennung mit Abgleich des Geräuschsignals mit einem vorbestimmten Geräuschsignal umfasst..
Alternativ oder zusätzlich kann das Verfahren fortgebildet werden mit den Schritten: Erzeugen eines elektrischen Geräuschsignals aus den Geräuschen durch das Mikrofon, Vergleichen des durch das Mikrofon erzeugten Geräuschsignals in einer elektronischen Steuerungseinheit mit einem in der elektronischen Steuerungseinheit gespeicherten Geräuschsignalmuster und Erzeugen des Absperrsignals, wenn eine Änderung mindestens eines vorbestimmten Signalmerkmals des Geräuschsignals mit einem vorbestimmten Änderungsmuster des Signalmerkmals des Geräuschsignalmusters übereinstimmt.
Schließlich kann das Verfahren fortgebildet werden, indem das mindestens eine Signalmerkmal ausgewählt ist aus einem eine Tonhöhe (Tonfrequenz) charakterisierenden Signalmerkmal, einem eine Lautstärke charakterisierenden Signalmerkmal, einem eine Klangfarbe charakterisierenden Signalmerkmal oder einer Kombination von zweien dieser Signalmerkmale oder allen drei Signalmerkmalen oder einem durch Spracherkennung erkannten akustischen Signal, das einen vorbestimmten Sprachbefehl charakterisiert.
Eine bevorzugte Ausführungsform wird anhand der Figuren erläutert.

Figur 1: zeigt eine schematische, perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Befüllungsvorrichtung im Einsatz bei der Befüllung eines Flüssigkeitstanks, der im Dachbereich eines Schienenfahrzeugs angeordnet ist.
Figur 2: zeigt eine Ansicht einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Befüllungsvorrichtung,
Figur 3a: zeigt eine Frontalansicht eines Ausschnitts der zweiten Ausführungsform, und
Figur 3b: zeigt eine Seitenansicht des Ausschnitts der zweiten Ausführungsform.

Die erfindungsgemäße Befüllungsvorrichtung gemäß Figur 1 umfasst eine stationäre oder mobile Befüllstation 10, die beispielsweise an ein Leitungsnetz zur Versorgung mit Flüssigkeit angeschlossen ist oder die einen Flüssigkeitsspeicher aufweist und aus diesem Flüssigkeitsspeicher mittels einer Druckpumpe die Flüssigkeit bereitstellen kann. Die Befüllstation umfasst ein mittels eines elektrischen Aktuators in Form eines Elektromotors 11 betätigtes Absperrventil 12, mit dem eine Flüssigkeitsleitung 13, durch welche die in den Flüssigkeitstank zu befördernde Flüssigkeit hindurchströmt, geöffnet oder gesperrt werden kann.
An die Flüssigkeitsleitung 13 ist ein Versorgungsschlauch 14 angeschlossen, der sich von der Befüllstation 10 zu einem Anschlussstutzen 20 erstreckt, der als Trinkwasserkupplung ausgeführt ist. Der Anschlussstutzen 20 dient als Befüllstutzen und ist ausgebildet, um mit einem entsprechenden Gegenanschlussstutzen 20a, der am Schienenfahrzeug 30 ausgebildet ist, so gekoppelt zu werden, dass eine flüssigkeitsdichte Überleitung von Flüssigkeit aus dem Versorgungsschlauch in das Schienenfahrzeug möglich ist. Ausgehend von dem am Schienenfahrzeug ausgebildeten Anschlussstutzen 20a erstreckt sich eine Leitung 31 vertikal nach oben und mündet in einen Flüssigkeitstank 40, der als Trinkwassertank ausgeführt ist.
Der Flüssigkeitstank 40 ist im Dachbereich des Schienenfahrzeugs angeordnet und zeichnet sich durch eine langgestreckte, flache Bauweise aus. Durch diese Bauweise ist eine Befüllung bis kurz unter den oberen Rand des Flüssigkeitstanks besonders wichtig, um einen ausreichenden Wasservorrat in dem Schienenfahrzeug bereitzustellen. Unterhalb der oberen Gehäusewandung des Flüssigkeitstanks 40 ist ein Anschluss eines Überlaufs 50 angeordnet, der Wasser, das über einen bestimmten Pegel im Flüssigkeitstank steigt, über ein Fallrohr 51 nach unten ableitet und bei 60 aus dem Fallrohr ins Schienenbett ableitet.
Am Anschlussstutzen 20 ist eine elektronische Steuerungseinheit 70 mit einem Mikrofon 71 befestigt. Diese elektronische Steuerungseinheit empfängt von dem Mikrofon Geräuschsignale, wie das symbolisch durch 61 eingezeichnete Geräuschsignal, das durch das Plätschern des überlaufenden Wassers aus dem Überlaufrohr in das Gleisbett erzeugt wird. Die elektronische Steuerungseinheit 70 ist ausgebildet, um dieses Plätschergeräusch zu identifizieren und von Umgebungsgeräuschen zu differenzieren. Bei Auftreten des Plätschergeräuschs und Detektion durch die Steuerungseinheit aktiviert die Steuerungseinheit 70 einen Sender 72, der ein drahtlos oder drahtgebunden übertragendes Sendesignal an deinen Empfänger 15 am Aktuator 11 des elektrisch betätigten Ventils 11 sendet. Der Aktuator ist mit dem Empfänger 15 versehen, um dieses Signal zu empfangen und bei Empfang des Signals das Absperrventil 12 zu schließen.
Grundsätzlich ist zu verstehen, dass die Steuerungseinheit in solcher Weise kalibriert und programmiert sein kann, dass sie das Plätschern des überlaufenden Wassers in das Gleisbett anhand der Tonhöhe, der Lautstärke, der Klangfarbe oder anhand einer Änderung eines dieser drei Geräuschmerkmale identifiziert und dann die Signalübermittlung zur Schließung des Absperrventils 12 veranlasst.
Die Befüllungsvorrichtung gemäß Figur 2 unterscheidet sich von der Ausführungsform der Figur 1 darin, dass das Mikrofon nicht am Einfüllstutzen angeordnet ist, sondern im Bereich der Befüllstation 10. Insbesondere kann das Mikrofon auf oder im Bereich der oberen Gehäuseabdeckung des Befüllstation angeordnet sein, um eine gute akustische Erfassung der zu erfassenden Geräusche zu ermöglichen, wie in Figur 2 erkennbar. Hier ist das Mikrofon mit einem Schallleitungsgehäuse 80 auf einem Gehäuse 90, das die anderen stationären Komponenten der Ver- und Entsorgungsstation umschließt, montiert.
Dabei kann für eine gerichtete Charakteristik ein beidseitig zum Mikrofon platzierter Schalltrichter 81 vorhanden sein, der in Richtung des Verlaufs der Längsachse A des jeweiligen Schalltrichters Geräusche aufnimmt und dem Mikrofon zuführt, in einer Richtung B quer dazu oder aus einer vertikalen Achsrichtung C einfallende Geräusche abschirmt. Die Längsachsen A der beiden Schalltrichter können insbesondere parallel oder koaxial zueinander verlaufen, sodass bei Aufstellung der Befüllstation mit dem Mikrofon und den Schalltrichtern auf einem Bahnsteig eine Ausrichtung der Längsachsen A quer zum Längsverlauf des Bahnsteigs möglich ist. Auf diese Weise können Geräusche, die von dem typischerweise querab angeordneten Befüllungsanschluss des Zugwaggons, der mit Frischwasser befüllt wird, in akustisch gerichteter Weise durch das Mikrofon erfasst werden und die Gefahr einer Fehlsteuerung durch Störgeräusche aus einer anderen Richtung wird durch die frontal und rückseitig angeordneten Wandabschirmungen 82 und die oberseitige Wand 83 des Schallleitungsgehäuses erheblich vermindert.

Claims

Befüllungsvorrichtung zum Befüllen von Flüssigkeitstanks (40) in Schienenfahrzeugen, umfassend:
- einen Anschlussstutzen (20), der zur fluidleitenden Verbindung mit einer Befüllöffnung des Flüssigkeitstanks ausgebildet ist,
gekennzeichnet durch - ein Absperrventil (12), welches zwischen einer Offenstellung, in der es den Flüssigkeitsfluss aus dem Anschlussstutzen (20) freigibt und einer Schließstellung, in der es den Flüssigkeitsfluss aus dem Anschlussstutzen (20) sperrt, hin- und herschaltbar ist, und

durch eine elektronische Steuerungseinheit (70) und ein Mikrofon (71), welches mit der Steuerungseinheit (70) signaltechnisch verbunden ist, wobei die Steuerungseinheit (70) signaltechnisch mit einem Aktuator (11) verbunden ist, der zur Betätigung des Absperrventils (12) ausgebildet ist und die Steuerungseinheit (70) ausgebildet ist, um bei Erfassung eines vorbestimmten Geräuschs durch das Mikrofon (71) den Aktuator (11) für eine Schaltung des Absperrventils (12) in die Schließstellung anzusteuern.
Befüllungsvorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass das Mikrofon (71)
- am Anschlussstutzen (20)

- oder an einem Gehäuse (80, 90), welches die Befüllungsleitung in einer Nicht-Betriebs-Position aufnehmen kann, befestigt ist.
Befüllungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass das vorbestimmte Geräusch
- ein Geräusch ist, das durch Überlaufen des Flüssigkeitstanks (40) erzeugt wird, oder

- ein Geräusch ist, das durch eine elektronische Spracherkennungseinheit, die vorzugsweise von der Steuerungseinheit (70) umfasst ist, als ein vorbestimmter Sprachbefehl erkannt wird.
Befüllungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinheit (70) eine elektronische Speichereinheit umfasst und ausgebildet ist, um ein von dem Mikrofon (71) empfangenes Signal mit einem in der elektronischen Speichereinheit abgespeicherten Signalmuster zu vergleichen und

um den Aktuator (11) für eine Schaltung des Absperrventils (12) in die Schließstellung anzusteuern, wenn mindestens ein vorbestimmtes Signalmerkmal des Geräuschsignals mit einem entsprechenden Signalmerkmal des Geräuschsignalmusters übereinstimmt.
Befüllungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinheit (70) eine elektronische Speichereinheit umfasst und ausgebildet ist, um ein durch das Mikrofon (71) erzeugtes Geräuschsignal mit einem in der elektronischen Speichereinheit gespeicherten Geräuschsignalmuster zu vergleichen, und

um den Aktuator (11) für eine Schaltung des Absperrventils (12) in die Schließstellung anzusteuern, wenn eine Änderung mindestens eines vorbestimmten Signalmerkmals des Geräuschsignals mit einem vorbestimmten Änderungsmuster des Signalmerkmals des Geräuschsignalmusters übereinstimmt.
Befüllungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 4 oder 5,
dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinheit (70) ausgebildet ist, um als das mindestens eine Signalmerkmal:
- Ein eine Tonhöhe charakterisierendes Signalmerkmal,

- Ein eine Lautstärke charakterisierendes Signalmerkmal,

- Ein eine Klangfarbe charakterisierendes Signalmerkmal
oder einer Kombination von zweien dieser Signalmerkmale oder allen drei Signalmerkmalen für den Vergleich zu verarbeiten.
Befüllungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlussstutzen (20) über eine Befüllungsleitung (13, 14) mit dem Absperrventil (12) in Fluidverbindung steht.
Befüllungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinheit (70) mit dem Aktuator (11) für eine drahtlose Signalübertragung verbunden ist.
Befüllungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinheit (70) am Anschlussstutzen (20) angeordnet ist und vorzugsweise integral mit dem Mikrofon (71) ausgebildet ist.
Befüllungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinheit (70) ausgebildet ist, um ein von dem Mikrofon (71) empfangenes Signal, das während eines Befüllens des leeren oder halbvollen Flüssigkeitstanks (40) erfasst wurde, von einem Signal, das während eines Befüllens des gefüllten Flüssigkeitstanks (40) erfasst wurde, zu unterscheiden.
Verfahren zum Befüllen von Flüssigkeitstanks (40) in Schienenfahrzeugen, mit den Schritten:
- Anschließen eines Anschlussstutzens (20) an eine Befüllöffnung des Flüssigkeitstanks (40),

- Öffnen eines Absperrventils (12), das in seiner Offenstellung den Zufluss von Flüssigkeit zu dem Anschlussstutzen (20) freigibt,

- Befüllen des Flüssigkeitstanks (40) mit Flüssigkeit über den Anschlussstutzen (20),
gekennzeichnet durch die Schritte:,
- Überwachen des beim Befüllen entstehenden Geräuschs mittels eines Mikrofons (71) und

- Erzeugen eines Absperrsignals in Abhängigkeit des Auftretens eines vorbestimmten Geräuschmusters in dem entstehenden Geräusch, und

- Übermitteln eines Absperrsignals an einen Aktuator (11), der mit dem Absperrventil (12) verbunden und ausgebildet ist, um das Absperrventil (12) bei Empfang des Absperrsignals zu schließen.
Verfahren nach Anspruch 11, mit den Schritten:
Erzeugen eines elektrischen Geräuschsignals aus den Geräuschen durch das Mikrofon (71),

Vergleichen des durch das Mikrofon (71) erzeugten Geräuschsignals in einer elektronischen Steuerungseinheit (70) mit einem in der elektronischen Steuerungseinheit (70) gespeicherten Geräuschsignalmuster und

Erzeugen des Absperrsignals, wenn mindestens ein vorbestimmtes Signalmerkmal des Geräuschsignals mit einem entsprechenden Signalmerkmal des Geräuschsignalmusters übereinstimmt,

wobei das elektrische Geräuschsignal vorzugsweise einen Sprachbefehl eines Benutzers charakterisiert und das Vergleichen eine Spracherkennung mit Abgleich des Geräuschsignals mit einem vorbestimmten Geräuschsignal umfasst.
Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, mit den Schritten:
Erzeugen eines elektrischen Geräuschsignals aus den Geräuschen durch das Mikrofon (71),

Vergleichen des durch das Mikrofon (71) erzeugten Geräuschsignals in einer elektronischen Steuerungseinheit (70) mit einem in der elektronischen Steuerungseinheit (70) gespeicherten Geräuschsignalmuster und

Erzeugen des Absperrsignals, wenn eine Änderung mindestens eines vorbestimmten Signalmerkmals des Geräuschsignals mit einem vorbestimmten Änderungsmuster des Signalmerkmals des Geräuschsignalmusters übereinstimmt.
Verfahren nach Anspruch 12 oder 13,
dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Signalmerkmal ausgewählt ist aus:
- Einem eine Tonhöhe charakterisierenden Signalmerkmal,

- Einem eine Lautstärke charakterisierenden Signalmerkmal,

- Einem eine Klangfarbe charakterisierenden Signalmerkmal, oder einer Kombination von zweien dieser Signalmerkmale oder allen drei Signalmerkmalen, oder
- Einem durch Spracherkennung erkanntem Sprachbefehl eines Bedieners.