EP4377183A1 - Verfahren zur überwachung eines klimatisierten fahrgastinnenraums eines fahrzeugs und klimaanordnung zur durchführung eines solchen verfahrens - Google Patents

Verfahren zur überwachung eines klimatisierten fahrgastinnenraums eines fahrzeugs und klimaanordnung zur durchführung eines solchen verfahrens

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Publication number
EP4377183A1
EP4377183A1 EP22761215.7A EP22761215A EP4377183A1 EP 4377183 A1 EP4377183 A1 EP 4377183A1 EP 22761215 A EP22761215 A EP 22761215A EP 4377183 A1 EP4377183 A1 EP 4377183A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
air
temperature
passenger compartment
wbgt
estimated value
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP22761215.7A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Alexander Hildebrandt
Gerhard Reiss
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens Mobility GmbH
Original Assignee
Siemens Mobility GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens Mobility GmbH filed Critical Siemens Mobility GmbH
Publication of EP4377183A1 publication Critical patent/EP4377183A1/de
Pending legal-status Critical Current

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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
    • B61D27/0018—Air-conditioning means, i.e. combining at least two of the following ways of treating or supplying air, namely heating, cooling or ventilating
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating devices
    • B60H1/00642—Control systems or circuits; Control members or indication devices for heating, cooling or ventilating devices
    • B60H1/00735—Control systems or circuits characterised by their input, i.e. by the detection, measurement or calculation of particular conditions, e.g. signal treatment, dynamic models
    • B60H1/00807—Control systems or circuits characterised by their input, i.e. by the detection, measurement or calculation of particular conditions, e.g. signal treatment, dynamic models the input being a specific way of measuring or calculating an air or coolant temperature
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating devices
    • B60H1/00357—Air-conditioning arrangements specially adapted for particular vehicles
    • B60H1/00371—Air-conditioning arrangements specially adapted for particular vehicles for vehicles carrying large numbers of passengers, e.g. buses

Definitions

  • the invention relates to a method for monitoring the passenger compartment of a passenger transport vehicle for heat stress that occurs for passengers, and to an air-conditioning system for carrying out such a method.
  • heat stress refers to a lack of heat dissipation in the human body. This can be the case in particular when high air temperatures in the passenger compartment prevent convective heat emission, high humidity makes evaporative cooling difficult and solar radiation, direct or indirectly , the body is additionally heated .
  • WBGT Weight Bulb Globe Temperature
  • the WBGT index is calculated according to ISO 7243 as follows:
  • Well-known instrumentation for determining the wet-bulb temperature which is relevant for assessing heat stress, comprises a thermometer stuck in a damp/wet wick (natural wet-bulb temperature T nw ), a thermometer in the center of a thin, black sphere with a diameter of 150mm (black-bulb temperature T g ) and a thermometer that is largely protected from radiation ( air temperature T a ) .
  • T nw naturally wet-bulb temperature
  • T g black-bulb temperature
  • thermometer black-bulb temperature T g
  • thermometer that is largely protected from radiation air temperature T a
  • Such instrumentation is practically impossible to accommodate in the passenger compartments of vehicles. If the various thermometers were freely accessible, the instrumentation would also be exposed to vandalism.
  • An arrangement of the instrumentation behind paneling or above an interior ceiling would not include all influencing factors such as humidity, solar radiation and room temperature.
  • the invention is based on the object of further developing a method of the type mentioned at the outset in such a way that reliable values for the wet-bulb temperature can be determined, and of specifying a climate system with the help of which the aforementioned method can be carried out.
  • this object is achieved by a method having the features of claim 1 .
  • a method for monitoring a passenger compartment of a vehicle for passenger transport for heat stress occurring for passengers comprises the following steps: a) calculating an estimated value for the WBGT index in the passenger compartment based on measured values which are signaled to an evaluation unit by a sensor arrangement, and b) signaling a dangerous heat load on the passengers based on a calculation and monitoring of the WBGT index.
  • a value for the WBGT index reference is made to measured values which are recorded with the aid of the sensor arrangement.
  • passenger compartments of vehicles in particular rail vehicles, are equipped with a number of temperature sensors for the passenger compartment and additional moisture sensors.
  • the measured values supplied by these sensors must be processed in a suitable manner so that an estimated value for the WBGT index can be calculated. For example, as soon as a threshold value for the WBGT index, which reflects dangerous heat stress on the passengers, is exceeded, this determination is signaled to the passengers and/or an operator of the vehicle, so that the necessary steps can be taken. This can be, for example, causing an immediate exit from the vehicle.
  • T nw is a natural wet-bulb temperature
  • T g is a black-bulb temperature
  • T a is an air temperature in the passenger compartment.
  • T nw An estimate for the natural wet-bulb temperature T nw can be calculated in a number of ways. Preferred alternative tive can be found in claims 3 to 6 .
  • the sensor arrangement has the individual sensors required for the respective measurement, in particular temperature and humidity sensors. The sensors are either already present on vehicles due to the original design of the vehicle's air conditioning arrangement or must be retrofitted.
  • An estimate for the black bulb temperature T g is preferably determined by a maximum value of air temperatures measured by a plurality of temperature sensors located in the passenger compartment.
  • a plurality of temperature sensors are arranged on each of the two longitudinal sides of the passenger compartment. The maximum value resulting from all measured values can then be used as an estimated value for the black bulb temperature T g in order to calculate the wet bulb temperature WBGT.
  • WBGT wet bulb temperature
  • An estimated value for the air temperature T a can preferably be determined by a mean value of the air temperatures, which are measured by the temperature sensors arranged in the passenger compartment.
  • the mean value is advantageously determined from all measured temperature values that are detected by the temperature sensors provided in the passenger compartment.
  • the evaluation unit used in step a) can be integrated, for example, in a train control device or an air conditioning unit control. It is also possible for the evaluation unit provided to be connected downstream of a separate measured-value acquisition device. This evaluation unit then also triggers the signaling provided in step b) of a dangerous heat load due to, for example, a threshold value for the wet-bulb temperature WBGT being exceeded, or signals the determination made to another instance of the vehicle, which in turn takes over the signaling process in step b).
  • the above-mentioned threshold value for the WBGT index serves to signal short-term heat stress and triggers the measure (s) that the passengers are asked to leave the vehicle as soon as possible and/or an operator of the vehicle to the upcoming heat stress pointing out, it is also possible that heat stresses to be expected in the medium term are signaled .
  • step b) an excess duration for the threshold value for the WBGT index is added up over a sliding time window of defined length and exceeding a predetermined threshold value for the excess duration is signaled.
  • two or more threshold values can be defined for the duration of the exceeding of the threshold value for the wet-bulb temperature.
  • a time interval can then be assigned to each of these threshold values for the duration of the excess, within which measures to protect the passengers from heat stress are taken.
  • a lower threshold value can be provided for the duration of the exceedance, in which reactions within z. B. an hour, and a higher threshold value at which reactions are to be met within, for example, 15 minutes.
  • the possible measures/reactions are the same as those that are taken when the threshold value for the WBGT index is exceeded even in the case of extremely short-term heat stress, namely asking the passengers to leave the vehicle and/or informing the vehicle operator to the upcoming heat stress.
  • the measured values mentioned above from the sensors used depending on the embodiment of the method are preferably continuously recorded and monitored/evaluated.
  • the climate control arrangement comprises a sensor arrangement and an evaluation unit for measurement signals supplied by the sensor arrangement and is designed in such a way that a method of the type explained above can be carried out.
  • the sensor arrangement includes any temperature or moisture sensors that are required to carry out the respective method variant.
  • the sensor arrangement preferably has sensors distributed over both longitudinal sides of the passenger compartment for a temperature in the passenger compartment, at least one sensor for a temperature of circulating air and/or exhaust air, and at least one sensor for a relative humidity of circulating air and/or exhaust air and/or in the passenger compartment on .
  • the arrangement of the temperature sensors in the passenger compartment on both long sides of the passenger compartment has the advantage that a local temperature distribution in the passenger compartment can be recorded with high accuracy, which ensures a good quality of the respective estimated values for the natural wet bulb temperature T nw , the black bulb temperature T g and possibly . , namely with detected solar radiation for the vehicle, the air temperature T a in the passenger compartment provides. Exemplary embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to the drawings. Show it :
  • Figure 1 is a perspective, schematic view of a rail vehicle car
  • FIG. 2 shows a schematic, graphic representation of a time profile for the WBGT index in the passenger compartment of the vehicle
  • FIG. 3 shows a schematic, graphic representation of a time profile for a period in which the WBGT index is exceeded in the passenger compartment of the vehicle and
  • FIG. 4 shows a graphic representation of the temperature as a function of the humidity for determining the natural wet-bulb temperature T nw .
  • FIG. 1 shows an air-conditioning arrangement with an air-conditioning device 1, a sensor arrangement and an air-conditioning device controller, in which an evaluation unit 2 for measurement signals supplied by the sensor arrangement is integrated.
  • the sensor arrangement comprises four temperature sensors Tu . and a humidity sensor F .
  • the temperature sensors Tu , ..., Tis and the humidity sensor F deliver measurement signals for a respective temperature or for an air humidity in the passenger compartment 3 . These measurement signals are transmitted to the evaluation unit 2 .
  • the sensor arrangement includes a temperature sensor Tf and a humidity sensor Ff at an exhaust air outlet 4 of the air conditioning arrangement.
  • a circulating air outlet leading from the passenger compartment 3 to the air conditioning unit 1 5 is also equipped with a temperature sensor T u and a humidity sensor F u . Measurement signals from the temperature sensors Tf, T u and the humidity sensors Ff, F u are also sent to the evaluation unit 2 .
  • the evaluation unit 2 calculates an estimated value for a wet-bulb temperature WBGT on the basis of the measured values obtained from the sensor arrangement according to the following equation:
  • WBGT 0 .7 T nw + 0 .2 T g + 0 .1 T a ( 1 ) .
  • the calculation of a measured value for the WBGT index is based on estimates of the natural wet-bulb temperature T nw , the black-bulb temperature T g and, using equation (1) , the (mean room temperature T a .
  • the estimated value for the natural wet-bulb temperature T nw can be determined using the following variants: a) the averaged measurement signals from the temperature sensors Tu, ..., Tis in the passenger compartment 3 and the measurement signal from the humidity sensor F u for the ambient air, b) the averaged Signals of the temperature sensors Tu, ..., Tis in the passenger compartment 3 and the measurement signal of the humidity sensor Ff for the exhaust air, c) the measurement signal of the temperature sensor T u for the circulating air and the measurement signal of the humidity sensor F u for the circulating air, d) the measurement signal of the temperature sensor Tf for the exhaust air and the measurement signal of the humidity sensor Ff for the exhaust air, e ) the measurement signal of the temperature sensor T u for the circulating air and the measurement signal of the humidity sensor Ff for the exhaust air , f ) the measurement signal of the temperature sensor Tf for the exhaust air and the measurement signal of the humidity
  • the value for the natural wet-bulb temperature T nw is then calculated, for example, using the graphical representation of FIG. 4, namely with the respectively determined values for the temperature T and the humidity x (water content). In the pair of values shown, the temperature T is 20 °C and the humidity x 6 g/kg. By implementing these values in the graphic representation, a natural wet-bulb temperature T nw of approx. 13oC.
  • An estimated value for insertion into one of the two above-mentioned equations (1) and (2) is also used for the black bulb temperature T g . This is determined from a maximum temperature value which was determined by the temperature sensors Tu, . . . , Tis for the passenger compartment 3 . If at least two temperature sensors Tu,...,Tis are used for the passenger compartment 3 on each longitudinal side of the vehicle, the two highest measured values for the temperature in the passenger compartment can also be used as the temperature value for the black bulb temperature Tg .
  • the mean value of the temperature values measured by the temperature sensors Tu, . . . , Tis for the passenger compartment 3 is used as the air temperature T a .
  • the evaluation device 2 signals a dangerous/excessive heat load on the objects in the passenger compartment 3. resourceful passengers. This can be done, for example, by optical or acoustic information being output in the passenger compartment 3 . As an alternative or in addition, a signaling can also be sent to an operator of the relevant vehicle.
  • a calculation algorithm for the WBGT index is stored in the evaluation unit 2 to determine whether passengers are exposed to excessive heat.
  • the procedure for observing possible medium-term heat stress is as follows: A length for a sliding time window is defined for monitoring the wet-bulb temperature, whereby the time window can be up to one hour long, for example. In particular, the length of the time window can be 0.5 hours.
  • a threshold Si cf. Fig. 2
  • an exceeding period D is then summed up in the previously defined time window .
  • cf. Fig. 3 two threshold values S2 and S3 are defined for the duration of the exceeding of the threshold value Si for the WBGT index in the sliding time window:
  • the lower threshold value S2 is defined as a time unit or quotient of the length of the time window, when it is reached, the passengers in the passenger compartment 3 are prompted to leave the rail vehicle in the medium term, for example within one hour, and/or an operator of the vehicle is informed of the heat stress to be expected in the medium term .
  • the higher threshold value S3 is set as a time unit or quotient of the time window length, when it is reached, the passengers in the passenger compartment 3 are prompted to leave the rail vehicle for a short time, for example within 15 minutes, and/or the operator of the vehicle is prompted to leave the vehicle to be expected in the short term heat stress is pointed out.
  • a further threshold value S4 is set for the WBGT index defined, from which the passengers located in the passenger compartment 3 are requested to leave the rail vehicle as quickly as possible and/or an operator of the rail vehicle is informed of the heat stress that is to be expected and requires immediate action.
  • the further threshold value S4 for the WBGT index is considerably higher than the threshold value Si for the WBGT index, which is used as a basis for monitoring medium-term heat stress in the passenger compartment.

Landscapes

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung eines mittels eines Fahrgastinnenraums (3) eines Fahrzeugs zur Personenbeförderung auf eine auftretende Hitzebelastung für Fahrgäste, mit den Schritten: a) Berechnen eines Schätzwertes für den WBGT-Index im Fahrgastinnenraum aufgrund von Messwerten, die einer Auswerteeinhheit (2) von einer Sensoranordnung signalisiert werden, und b) Signalisieren einer gefährdenden Hitzebelastung der Fahrgäste aufgrund einer Berechnung und Überwachung des WBGT- Index.

Description

Beschreibung
Verfahren zur Überwachung eines klimatisierten Fahrgastinnenraums eines Fahrzeugs und Klimaanordnung zur Durchführung eines solchen Verfahrens
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Überwachung eines Fahrgastinnenraums eines Fahrzeugs zur Personenbeförderung auf eine auftretende Hitzebelastung für Fahrgäste sowie auf eine Klimaanordnung zur Durchführung eines solchen Verfahrens .
In Fahrzeugen zur Personenbeförderung, wie beispielsweise Bussen oder Schienenfahrzeugen, können für Fahrgäste erhebliche Hitzebelastungen auftreten . Dies kann insbesondere dann relevant werden, wenn eine Außentemperatur und/oder eine Sonneneinstrahlung sehr hoch sind, die Fahrzeuge sehr stark mit Fahrgästen besetzt sind oder aber eine vorgesehene Klimaanordnung nicht mehr über ihre volle Kühlleistung verfügt , ausgefallen oder für einen momentanen Extremfall nicht ausgelegt ist . In vielen Fällen kann eine Kombination der vorgenannten Ursachen zu einer nicht hinnehmbaren Hitzebelastung für die Fahrgäste führen .
Unter dem Begri f f „Hitzebelastung" wird in der vorliegenden Beschreibung eine mangelnde Entwärmung des menschlichen Körpers bezeichnet . Dies kann insbesondere dann der Fall sein, wenn hohe Lufttemperaturen im Fahrgastinnenraum eine konvektive Wärmeabgabe behindern, hohe Luftfeuchte die Verdunstungskühlung erschweren und eine vorliegende Sonneneinstrahlung, direkt oder indirekt , den Körper zusätzlich erwärmt .
Für eine Beurteilung einer Hitzebelastung für Personen ist es bekannt , sich auf die „Wet Bulb Globe Temperature" (WBGT ) zu beziehen, was auch WBGT- Index genannt wird . In diesem Index werden folgende Messgrößen zusammengefasst : natürliche Feuchtkugeltemperatur Tnw ( gleichbedeutend mit „Kühlgrenztem- peratur" ) , Schwarzkugeltemperatur Tg und Lufttemperatur Ta ( im Englischen : „Dry Bulb Temperature" ) .
Aus diesen Messgrößen wird der WBGT- Index gemäß ISO 7243 wie folgt berechnet :
Mit Sonneneinstrahlung : WBGT=0 , 7 Tnw + 0 , 2 Tg + 0 , 1 Ta ( 1 ) oder ohne Sonneneinstrahlung : WBGT=0 , 7 Tnw + 0 , 3 Tg ( 2 ) .
Eine bekannte Instrumentierung zur Bestimmung der für die Beurteilung der Hitzebelastung maßgeblichen Feuchtkugeltempera- tur umfasst ein Thermometer, das in einem f euchten/nassen Docht steckt (natürliche Feuchtkugeltemperatur Tnw) , ein Thermometer im Mittelpunkt einer dünnen, schwarzen Kugel mit Durchmesser von 150mm ( Schwarzkugeltemperatur Tg) sowie ein vor Strahlung weitgehend geschütztes Thermometer ( Lufttemperatur Ta ) . Eine solche Instrumentierung ist in Fahrgastinnen- räumen von Fahrzeugen praktisch nicht unterzubringen . Bei freier Zugänglichkeit der diversen Thermometer wäre die Instrumentierung zudem Vandalismus ausgesetzt . Eine Anordnung der Instrumentierung hinter Verkleidungen oder oberhalb einer Innendecke würde nicht alle Einflussgrößen, wie Luftfeuchte , Sonneneinstrahlung und Raumtemperatur, umfassen .
Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde , ein Verfahren der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass zuverlässige Werte für die Feuchtkugeltempera- tur ermittelbar sind, sowie eine Klimaanordnung anzugeben, mit deren Hil fe das vorgenannte Verfahren aus führbar ist .
Hinsichtlich des Verfahrens wird diese Aufgabe gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 .
Danach umfasst ein Verfahren zur Überwachung eines Fahrgastinnenraums eines Fahrzeugs zur Personenbeförderung auf eine auf tretende Hitzebelastung für Fahrgäste folgende Schritte : a ) Berechnen eines Schätzwertes für den WBGT- Index im Fahrgastinnenraum aufgrund von Messwerten, die einer Auswerteeinheit von einer Sensoranordnung signalisiert werden, und b ) Signalisieren einer gefährdenden Hitzebelastung der Fahrgäste aufgrund einer Berechnung und Überwachung des WBGT- Index .
Somit wird zum Berechnen eines Wertes für den WBGT- Index auf Messwerte zurückgegri f fen, welche mit Hil fe der Sensoranordnung erfasst werden . Typischerweise sind Fahrgastinnenräume von Fahrzeugen, insbesondere Schienenfahrzeuge mit mehreren Temperatursensoren für den Fahrgastinnenraum und zusätzlichen Feuchtesensoren ausgestattet . Die von diesen Sensoren gelieferten Messwerte sind in geeigneter Weise zu verarbeiten, so dass ein Schätzwert für den WBGT- Index berechnet werden kann . Sobald beispielsweise ein Schwellwert für den WBGT- Index, der eine gefährdenden Hitzebelastung der Fahrgäste wiedergibt , überschritten ist , wird diese Feststellung den Fahrgästen und/einem Betreiber des Fahrzeugs signalisiert , so dass erforderliche Schritte eingeleitet werden können . Dies kann beispielsweise das Veranlassen eines sofortigen Verlassens des Fahrzeugs sein .
Der Wert für den WBGT- Index wird im vorgestellten Verfahren bevorzugt nach der Formel WBGT=0 , 7 Tnw + 0 , 2 Tg + 0 , 1 Ta berechnet .
Dabei ist Tnw eine natürlich Feuchtkugeltemperatur , Tg eine Schwarzkugeltemperatur und Ta eine Lufttemperatur im Fahrgas tinnenraum .
Ohne Sonneneinstrahlung wird die Schwarzkugeltemperatur Tg ungefähr gleich der Lufttemperatur Ta sein . Dann wird auch die Gleichung WBGT=0 , 7 Tnw + 0 , 3 Tg erfüllt .
Ein Schätzwert für die natürliche Feuchtkugeltemperatur Tnw kann in vielerlei Weise berechnet werden . Bevorzugte Alterna- tiven finden sich in den Ansprüchen 3 bis 6 . Bei sämtlichen Alternativen ist vorzusehen, dass die Sensoranordnung über die für die j eweilige Messung erforderlichen Einzelsensoren, insbesondere Temperatur- und Feuchtesensoren, verfügt . Die Sensoren sind bei Fahrzeugen entweder aufgrund der ursprünglichen Auslegung der Klimaanordnung des Fahrzeugs bereits vorhanden oder müssen nachgerüstet werden .
Ein Schätzwert für die Schwarzkugeltemperatur Tg wird bevorzugt durch einen Maximalwert von Lufttemperaturen bestimmt , die von einer Mehrzahl von im Fahrgastinnenraum angeordneten Temperatursensoren gemessen wird . Zur Erhöhung einer Genauigkeit für den Schätzwert für die Schwarzkugeltemperatur Tg ist es vorteilhaft , wenn auf beiden Längsseiten des Fahrgastinnenraums j eweils eine Mehrzahl von Temperatursensoren angeordnet ist . Der sich aus sämtlichen Messwerten ergebende Maximalwert kann dann als Schätzwert für die Schwarzkugeltemperatur Tg verwendet werden, um die Feuchtkugeltemperatur WBGT zu berechnen . Alternativ ist es bei einer Anzahl von mindestens zwei Temperatursensoren auf j eder Längsseite des Fahrzeugs auch möglich, einen Mittelwert der beispielsweise zwei höchsten, von den für den Fahrgastinnenraum vorgesehenen Temperatursensoren gemessenen Werte zu benutzen, um die Schwarzkugeltemperatur Tg zu berechnen .
Ein Schätzwert für die Lufttemperatur Ta kann bevorzugt durch einen Mittelwert der Lufttemperaturen bestimmt werden, die von den im Fahrgastinnenraum angeordneten Temperatursensoren gemessen werden . In diesem Fall wird vorteilhafterweise der Mittelwert von sämtlichen Temperaturmesswerten bestimmt , die von den vorgesehenen Temperatursensoren im Fahrgastinnenraum erfasst werden .
Die in Schritt a ) verwendete Auswerteeinheit kann beispielsweise in eine Zugsteuerungseinrichtung oder eine Klimagerät- Steuerung integriert ist . Auch ist es möglich, dass die vorgesehene Auswerteeinheit einer gesonderten Messwerteerfassungseinrichtung nachgeschaltet ist . Diese Auswerteeinheit löst dann auch die in Schritt b ) vorgesehene Signalisierung einer gefährdenden Hitzebelastung aufgrund beispielsweise eines Überschreitens eines Schwellwertes für die Feuchtkugeltemperatur WBGT aus oder signalisiert die getrof fene Feststellung einer anderen Instanz des Fahrzeugs , welche wiederum den Vorgang des Signalisierens in Schritt b ) übernimmt .
Während der oben angesprochene Schwellwert für den WBGT- Indexzur Signalisierung kurz fristig auftretender Hitzebelastung dient und die Maßnahme (n) auslöst , dass die Fahrgäste aufgefordert werden, das Fahrzeug so schnell wie möglich zu verlassen, und/oder einen Betreiber des Fahrzeugs auf die anstehende Hitzebelastung hinzuweisen, ist es auch möglich, dass mittel fristig zu erwartende Hitzebelastungen signalisiert werden .
Dazu kann vorgesehen sein, dass in Schritt b ) zusätzlich über ein gleitendes Zeitfenster definierter Länge eine Überschrei- tungsdauer für den Schwellwert für den WBGT- Index aufsummiert wird und ein Überschreiten eines vorbestimmten Schwellwertes für die Überschreitungsdauer signalisiert wird . Es ist ebenfalls möglich, dass beispielsweise zwei oder mehr Schwellwerte für die Dauer der Überschreitung des Schwellwertes für die Feuchtkugeltemperatur definiert sind . Jedem dieser Schwellwerte für die Dauer der Überschreitung kann dann ein Zeitintervall zugeordnet sein, innerhalb dessen Maßnahmen zum Schutz der Fahrgäste vor Hitzebelastung getrof fen werden . Beispielsweise kann ein niedrigerer Schwellwert für die Dauer der Überschreitung vorgesehen sein, bei dem Reaktionen innerhalb z . B . einer Stunde erfolgen sollen, und ein höherer Schwellwert , bei dem Reaktionen innerhalb beispielsweise 15 Minuten zu tref fen sind . Die möglichen Maßnahmen/Reaktionen sind dieselben, wie diej enigen, die bei Überschreiten des Schwellwerts für den WBGT- Index selbst bei extrem kurz fristig auftretenden Hitzebelastungen getrof fen werden, nämlich Aufforderung der Fahrgäste , das Fahrzeug zu verlassen und/oder Information des Betreibers des Fahrzeugs auf die anstehende Hitzebelastung . Die oben angesprochenen Messwerte von den j e nach Aus führungs form des Verfahrens eingesetzten Sensoren werden bevorzugt kontinuierlich erfasst und überwacht/ausgewertet .
Die oben angesprochene Aufgabe wird hinsichtlich der Klimaanordnung gelöst durch eine Klimaanordnung nach Anspruch 13 . Danach umfasst die Klimaanordnung eine Sensoranordnung und eine Auswerteeinheit für von der Sensoranordnung gelieferte Messsignale und ist derart ausgeführt , dass ein Verfahren der vorstehend erläuterten Art durchgeführt werden kann . Insbesondere umfasst die Sensoranordnung j egliche Temperatur- oder Feuchtesensoren, die zur Aus führung der j eweiligen Verfahrensvariante erforderlich sind .
Bevorzugt weist die Sensoranordnung über beide Längsseiten des Fahrgastinnenraums verteilte Sensoren für eine Temperatur im Fahrgastinnenraum, wenigstens einen Sensor für eine Temperatur einer Umluft und/oder einer Fortluft sowie wenigstens ein Sensor für eine relative Luftfeuchte einer Umluft und/oder einer Fortluft und/oder im Fahrgastinnenraum auf .
Es versteht sich, dass zur Aus führung einer bestimmten Verfahrensvariante , wie sie oben beschrieben ist , nur j eweils durch die zu erfassenden Messgrößen bestimmte Sensoren erforderlich sind .
Die Anordnung der Temperatursensoren im Fahrgastinnenraum über beide Längsseiten des Fahrgastinnenraums hat den Vorteil , dass eine örtliche Temperaturverteilung im Fahrgastinnenraum mit hoher Genauigkeit erfasst werden kann, was für eine gute Qualität der j eweiligen Schätzwerte für die natürliche Feuchtkugeltemperatur Tnw, die Schwarzkugeltemperatur Tg und ggf . , nämlich bei erfasster Sonneneinstrahlung für das Fahrzeug, die Lufttemperatur Ta im Fahrgastinnenraum sorgt . Aus führungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen noch näher erläutert . Es zeigen :
Figur 1 eine perspektivische , schematisch Ansicht eines Schienenfahrzeugwagens ,
Figur 2 eine schematische , grafische Darstellung eines zeitlichen Verlaufs für den WBGT- Index im Fahrgastinnenraum des Fahrzeugs ,
Figur 3 eine schematische , grafische Darstellung eines zeitlichen Verlaufs für eine Überschreitungsdauer des WBGT- Index im Fahrgastinnenraum des Fahrzeugs und
Figur 4 eine graphische Darstellung der Temperatur als Funktion der Feuchte zur Ermittlung der natürlichen Feuchtkugeltemperatur Tnw .
Das Aus führungsbeispiel nach Figur 1 zeigt eine Klimaanordnung mit einem Klimagerät 1 , einer Sensoranordnung und einer Klimagerät-Steuerung, in die eine Auswerteeinheit 2 für von der Sensoranordnung gelieferte Messsignale integriert ist .
Die Sensoranordnung umfasst im vorliegenden Aus führungsbeispiel an j eder der beiden Längsseiten eines Fahrgastinnen- raums 3 eines Fahrzeugs , bei dem es sich hier beispielshalber um einen Einzelwagen eines Schienenfahrzeugs handelt , j eweils vier in Längsrichtung des Fahrzeugs verteilte Temperatursensoren Tu..., Tis , sowie einen Feuchtesensor F . Die Temperatursensoren Tu , ..., Tis sowie der Feuchtesensor F liefern Messsignale für eine j eweilige Temperatur bzw . für eine Luftfeuchte im Fahrgastinnenraum 3 . Diese Messsignale werden an die Auswerteeinheit 2 übertragen . Zudem umfasst die Sensoranordnung an einem Fortluftauslass 4 der Klimaanordnung einen Temperatursensor Tf und einen Feuchtesensor Ff . Ein aus dem Fahrgastinnenraum 3 zum Klimagerät 1 führender Umluftauslass 5 ist ebenfalls mit einem Temperatursensor Tu und einem Feuchtesensor Fu ausgestattet . Messsignale der Temperatursensoren Tf , Tu und der Feuchtsensoren Ff , Fu werden ebenfalls der Auswerteinheit 2 zugeleitet .
Zur Einschätzung, in welchem Maße für Fahrgäste , die sich im Fahrgastinnenraum 3 befinden, eine Hitzebelastung vorliegt , berechnet die Auswerteinheit 2 aufgrund der von der Sensoranordnung erhaltenen Messwerte einen Schätzwert für eine Feuchtkugeltemperatur WBGT nach der folgenden Gleichung :
WBGT=0 , 7 Tnw + 0 , 2 Tg + 0 , 1 Ta ( 1 ) .
Die Berechnung eines Messwertes für den WBGT- Index beruht auf Schätzwerten für die natürliche Feuchtkugeltemperatur Tnw, die Schwarzkugeltemperatur Tg und, bei Verwendung der Gleichung ( 1 ) , der (mittleren Raumtemperatur Ta .
Für die Abschätzung der natürlichen Feuchtkugeltemperatur Tnw sind verschiedene Varianten möglich . Im Einzelnen kann alternativ der Schätzwert für die natürliche Feuchtkugeltemperatur Tnw nach folgenden Varianten ermittelt werden : a ) den gemittelten Messsignalen der Temperatursensoren Tu , ..., Tis im Fahrgastinnenraum 3 und dem Messsignal des Feuchtesensors Fu für die Umluft , b ) den gemittelten Signalen der Temperatursensoren Tu , ..., Tis im Fahrgastinnenraum 3 und dem Messsignal des Feuchtsensors Ff für die Fortluft , c ) dem Messsignal des Temperatursensors Tu für die Umluft und dem Messsignal des Feuchtesensors Fu für die Umluft , d) dem Messsignal des Temperatursensors Tf für die Fortluft und dem Messsignal des Feuchtesensors Ff für die Fortluft , e ) dem Messsignal des Temperatursensors Tu für die Umluft und dem Messsignal des Feuchtesensors Ff für die Fortluft , f ) dem Messsignal des Temperatursensors Tf für die Fortluft und dem Messsignal des Feuchtesensors Fu für die Umluft oder g) den Messsignalpaaren der Temperatursensoren Tu , Tis im Fahrgastinnenraum 3 und des Feuchtesensors Ff im Fahr gas tinnenraum .
Der Wert für die natürliche Feuchtkugeltemperatur Tnw wird dann beispielsweise anhand der graphischen Darstellung von Fig . 4 ermittelt , und zwar mit den j eweils bestimmten Werten für die Temperatur T und die Feuchte x (Wassergehalt ) . Im dargestellten Wertepaarbeispiel beträgt die Temperatur T 20 ° C und die Feuchte x 6 g/kg . Durch Umsetzung dieser Werte in der graphischen Darstellung ergibt sich dafür eine natürliche Feuchtkugeltemperatur Tnw von ca . 13 ° C .
Auch für die Schwarz kugeltemperatur Tg wird ein Schätzwert zum Einsetzen in eine der beiden oben genannten Gleichungen ( 1 ) und ( 2 ) verwendet . Dieser bestimmt sich aus einem Temperaturmaximalwert , der von den Temperatursensoren Tu , ... , Tis für den Fahrgastinnenraum 3 festgestellt wurde . Werden auf j eder Längsseite des Fahrzeugs mindestens zwei Temperatursensoren Tu , ... , Tis für den Fahrgastinnenraum 3 eingesetzt , können auch die beiden größten gemessenen Werte für die Temperatur im Fahrgastinnenraum als Temperaturwert für die Schwarzkugeltemperatur Tg verwendet werden .
Als Lufttemperatur Ta wird der Mittelwert der von den Temperatursensoren Tu , ... , Tis für den Fahrgastinnenraum 3 gemessenen Temperaturwerten verwendet .
Die Auswerteeinrichtung 2 signalisiert im Bedarfsfall eine gefähr- dende/übermäßige Hitzebelastung der in dem Fahrgastinnenraum 3 be- findlichen Fahrgäste . Dies kann beispielsweise durch optische oder akustische Informationsausgaben im Fahrgastinnenraum 3 geschehen . Alternativ oder zusätzlich kann auch eine Signalisierung an einen Betreiber des betreffenden Fahrzeugs erfolgen .
In der Auswerteeinheit 2 ist zur Bestimmung, ob eine übermäßige Hitzebelastung von Fahrgästen vorliegt , ein Berechnungsalgorithmus für den WBGT-Index hinterlegt . Zur Beobachtung möglicherweise mittelfristig auftretender Hitzebelastungen wird wie folgt vorgegangen : Für die Überwachung der Feuchtkugeltemperatur wird eine Länge für ein gleitendes Zeitfenster definiert , wobei das Zeitfenster beispielsweise bis zu einer Stunde lang sein kann . Insbesondere kann die Länge des Zeitfensters 0 , 5 Stunden betragen .
Wenn der laufend berechnete Schätzwert für den WBGT-Index einen Schwellwert Si erreicht oder überschreitet , vgl . Fig . 2 , wird dann eine Überschreitungsdauer D in dem vorher definierten Zeitfenster aufsummiert . Im vorliegenden Ausführungsbeispiel , vgl . Fig . 3 , werden zwei Schwellwerte S2 und S3 für die Dauer der Überschreitung des Schwellwerts Si für den WBGT-Index in dem gleitenden Zeitfenster definiert :
Der niedrigere Schwellwert S2 wird als Zeiteinheit oder Quotient der Zeitfensterlänge festgelegt , mit dessen Erreichen die im Fahrgastinnenraum 3 befindlichen Fahrgäste aufgefordert werden, das Schienenfahrzeug mittelfristig , beispielsweise innerhalb einer Stunde , zu verlassen und/oder ein Betreiber des Fahrzeugs auf mittelfristig zu erwartende Hitzebelastungen hingewiesen wird . Der höherer Schwellwert S3 wird als Zeiteinheit oder Quotient der Zeitfensterlänge festgelegt , mit dessen Erreichen die in dem Fahrgastinnenraum 3 befindlichen Fahrgäste aufgefordert werden, das Schienenfahrzeug kurzfristig, beispielsweise innerhalb von 15 Minuten, zu verlassen, und/oder der Betreiber des Fahrzeugs auf kurzfristig zu erwartende Hitzebelastungen hingewiesen wird .
Zur Warnung vor derart kurzfristig auftretenden Hitzebelastungen, so dass sofortiges Handeln erforderlich wird, wird wie folgt vorgegangen : Es wird ein weiterer Schwellwert S4 für den WBGT-Index definiert , ab dem die in dem Fahrgastinnenraum 3 befindlichen Fahrgäste aufgefordert werden, das Schienenfahrzeug so schnell wie möglich zu verlassen und/oder ein Betreiber des Schienenfahrzeugs auf die zu erwartenden, sofortige Maßnahmen erfordernde Hitzebe- lastung hingewiesen wird .
Es ist ersichtlich, dass der weitere Schwellwert S4 für den WBGT- Index erheblich höher liegt als der Schwellwert Si für den WBGT- Index, der der Überwachung mittelfristig auftretender Hitzebelas- tung im Fahrgastinnenraum zugrunde gelegt wird .

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Überwachung eines mittels eines Klimagerätes (1) klimatisierten Fahrgastinnenraums (3) eines Fahrzeugs zur Personenbeförderung auf eine auftretende Hitzebelastung für Fahrgäste, mit den Schritten: a) Berechnen eines Schätzwertes für den WBGT-Index im Fahr- gastinnenraum aufgrund von Messwerten, die einer Auswerteeinheit (2) von einer Sensoranordnung signalisiert werden, und b) Signalisieren einer gefährdenden Hitzebelastung der Fahrgäste aufgrund einer Berechnung und Überwachung des WBGT- Index .
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem in Schritt a) der Schätzwert für den WBGT-Index nach der Formel
WBGT=0,7 Tnw + 0,2 Tg + 0,1 Ta oder bzw. nach der Formel WBGT=0,7 Tnw + 0,3 Tg berechnet wird, wobei Tnw eine natürliche Feuchtkugeltempera- tur, Tg eine Schwarzkugeltemperatur und Ta eine Lufttemperatur im Fahrgastinnenraum ist.
3. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem ein Schätzwert für die natürliche Feuchtkugeltempera- tur Tnw aus örtlich gemittelten Messsignalen für eine Temperatur im Fahrgastinnenraum und einem Messsignal für eine relative Luftfeuchte einer Umluft oder einer Fortluft berechnet wird .
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 oder 3, bei dem ein Schätzwert für die natürliche Feuchtkugeltempera- tur Tnw aus einem Messsignal für die Temperatur einer Umluft und einem Messsignal für eine relative Luftfeuchte der Umluft oder einer Fortluft berechnet wird.
5 . Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4 , bei dem ein Schätzwert für die natürliche Feuchtkugeltempera- tur Tnw aus einem Messsignal für eine Temperatur einer Fortluft und einem Messsignal für eine relative Luftfeuchte der Fortluft oder einer Umluft berechnet wird .
6 . Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5 , bei dem ein Schätzwert für die natürliche Feuchtkugeltempera- tur Tnw aus Messsignalpaaren für eine Temperatur im Fahrgastinnenraum und einer relativen Luftfeuchte im Fahrgastinnen- raum berechnet wird .
7 . Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 6 , bei dem ein Schätzwert für eine Schwarzkugeltemperatur Tg durch einen Maximalwert von Lufttemperaturen bestimmt wird, die von einer Mehrzahl im Fahrgastinnenraum angeordneter Temperatursensoren gemessen werden .
8 . Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 7 , bei dem ein Schätzwert für die Lufttemperatur Ta durch einen Mittelwert von Lufttemperaturen bestimmt wird, die von im Fahrgastinnenraum angeordneten Temperatursensoren gemessen werden .
9 . Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 , bei dem die Auswerteeinheit ( 2 ) in eine Zugsteuerungseinrichtung oder eine Klimagerät-Steuerung integriert oder einer gesonderten Messwerteerfassungseinrichtung nachgeschaltet ist .
10 . Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9 , bei dem in Schritt b ) eine Überschreitung eines Schwellwertes für den WBGT- Index im Fahrgastinnenraum befindlichen Fahrgästen über ein Fahrgastinf ormationssystem signalisiert wird .
11 . Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10 , bei dem in Schritt b ) eine Überschreitung eines Schwellwertes für den WBGT- Index einem Betreiber des Fahrzeugs signalisiert wird . 14
12 . Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , bei dem in Schritt b ) zusätzlich über ein gleitendes Zeitfenster definierter Länge eine Überschreitungsdauer D für den Schwellwert für den WBGT- Index aufsummiert wird und ein Überschreiten eines vorbestimmten Schwellwertes für die Überschreitungsdauer signalisiert wird .
13 . Klimaanordnung mit einer Sensoranordnung und einer Auswerteeinheit ( 2 ) für von der Sensoranordnung gelieferte Messsignale , wobei die Klimaanordnung zur Durchführung einer Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 12 ausgelegt ist .
14 . Klimaanordnung nach Anspruch 13 , bei der die Sensoranordnung über beide Längsseiten des Fahrgastinnenraums verteilte Sensoren ( Tu , ..., Tis j für eine Temperatur im Fahrgastinnen- raum, wenigstens einen Sensor Tu für eine Temperatur einer Umluft und/oder einer Tf Fortluft sowie wenigstens einen Sensor ( Fu, Ff , Ff ) für eine relative Luftfeuchte einer Umluft und/oder einer Fortluft und/oder im Fahrgastinnenraum aufweist .
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