WO2019063190A1 - Schienenfahrzeug zur personenbeförderung - Google Patents

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WO2019063190A1
WO2019063190A1 PCT/EP2018/072181 EP2018072181W WO2019063190A1 WO 2019063190 A1 WO2019063190 A1 WO 2019063190A1 EP 2018072181 W EP2018072181 W EP 2018072181W WO 2019063190 A1 WO2019063190 A1 WO 2019063190A1
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WO
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rail vehicle
wheels
control device
vehicle
control
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PCT/EP2018/072181
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English (en)
French (fr)
Inventor
Matthias Hofmann
Thorsten Jastrow
Dirk Winkler
Original Assignee
Siemens Mobility GmbH
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Publication date
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Priority to ES18759885T priority patent/ES2937403T3/es
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Priority to PL18759885.9T priority patent/PL3655301T3/pl
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61C—LOCOMOTIVES; MOTOR RAILCARS
    • B61C17/00—Arrangement or disposition of parts; Details or accessories not otherwise provided for; Use of control gear and control systems
    • B61C17/12—Control gear; Arrangements for controlling locomotives from remote points in the train or when operating in multiple units
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61C—LOCOMOTIVES; MOTOR RAILCARS
    • B61C9/00—Locomotives or motor railcars characterised by the type of transmission system used; Transmission systems specially adapted for locomotives or motor railcars
    • B61C9/38—Transmission systems in or for locomotives or motor railcars with electric motor propulsion
    • B61C9/46—Transmission systems in or for locomotives or motor railcars with electric motor propulsion with motors forming parts of wheels
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L15/00—Indicators provided on the vehicle or train for signalling purposes
    • B61L15/0018—Communication with or on the vehicle or train
    • B61L15/0027—Radio-based, e.g. using GSM-R
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L21/00—Station blocking between signal boxes in one yard
    • B61L21/10—Arrangements for trains which are closely following one another
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L23/00—Control, warning or like safety means along the route or between vehicles or trains
    • B61L23/04—Control, warning or like safety means along the route or between vehicles or trains for monitoring the mechanical state of the route
    • B61L23/041—Obstacle detection

Definitions

  • Rail vehicle for passenger transport the invention relates to a rail vehicle for Movable Vehicle for passenger transport.
  • a large passenger compartment allows a high passenger capacity to be achieved, which in turn enables the rail vehicle to operate cost-effectively and also has a positive effect on the specific energy consumption of the rail vehicle (energy consumption per passenger kilometer) and on the specific pollutant emissions of the rail vehicle (pollutant emissions per passenger kilometer).
  • An object of the invention is to provide a rail vehicle for passenger transport, which may have a large passenger compartment. This object is achieved by a rail ⁇ vehicle according to claim 1.
  • the rail vehicle according to the invention for passenger transport is set up for a fully autonomous driving operation. It comprises a plurality of wheels, a sensor unit for monitoring a vehicle environment and a control device which is set up for evaluating sensor signals of the sensor unit and for controlling at least one of the wheels, wherein the wheels are single wheels.
  • the rail vehicle can drive fully autonomous, no driver's space is needed for a driver, so that the entire vehicle interior of the rail vehicle can be used as driving guest room, which ultimately a large passenger compartment can be obtained.
  • the wheels of the rail vehicle are As individual wheels (also referred to as loose wheels), the wheels require little space, for example, for wheel arches for receiving the wheels.
  • the wheels compared to a four-wheel bogie, in which the wheels are connected in pairs by a wheelset, can be obtained by the design of the wheels as individual wheels, a larger vehicle interior and consequently a larger passenger compartment.
  • the design of the wheels as single wheels allows the rail vehicle to negotiate tight turns (i.e., curves with a small turning radius).
  • all wheels of the rail vehicle are designed as individual wheels.
  • the railcar train preferably has only wheels designed as single wheels.
  • the rail vehicle has four wheels, in particular exactly four wheels.
  • the wheels of the rail vehicle form two pairs of wheels.
  • the steering of a wheel by the control device may be, in particular, an indirect control. That is, the control ⁇ device can control the wheel by the Steuereinrich- tion controls one or more devices which acts on the wheel / act.
  • the autonomous driving operation of the rail vehicle can be realized using the sensor unit and the controller who ⁇ .
  • the sensor unit By means of the sensor unit, the vehicle environment, in particular the route ahead, can be monitored.
  • the sensor unit generates sensor signals that are dependent on the state of the vehicle environment.
  • the sensor signals are advantageously evaluated by the Steuereinrich ⁇ tung. This allows the control device, at least one of the wheels, preferably to control all the wheels of the slide ⁇ nenhuss depending on the situation.
  • allianceckererwei ⁇ se is carried out controlling the wheel or wheels in accordance with the require- ment that a collision of the railway vehicle having disposed in the vehicle surroundings persons, other vehicles and / or other obstacles to be avoided.
  • control device can advantageously be configured in such a way that the control device effects demand-driven traffic management of the rail vehicle (instead of a timed traffic schedule according to a timetable).
  • the sensor unit with the Steuerein ⁇ direction is communicatively connected.
  • the sensor unit may include one or more sensors.
  • the sensor unit may have at least one optoelectronic sensor, in particular at least one CCD sensor, and / or at least one ultrasound sensor.
  • Monitoring of the vehicle environment may include, among other things, image evaluation / recognition and / or measurement of distances of the rail vehicle to persons or objects in the vehicle environment.
  • control means comprises a Prozes ⁇ sor for the execution of a computer program and a data Memory in which a computer program can be deposited. It is also advantageous if the control device is configured to generate control commands for one or more driving ⁇ compelling components - especially based on egg ner evaluating the sensor signals.
  • control means is by a program Computerpro ⁇ which is (specifically, in the data memory) in the control device deposited sorsignalen for evaluating transmitter and / or adapted for generating control commands.
  • a program Computerpro ⁇ which is (specifically, in the data memory) in the control device deposited sorsignalen for evaluating transmitter and / or adapted for generating control commands.
  • control means is to be rich ⁇ tet, at least one of the wheels, preferably all the wheels of the rail vehicle, to control a function of the sensor signals of the Sen ⁇ soresque.
  • the wheels of the rail vehicle are single wheels, an optimization of the driving dynamics of the rail vehicle is possible.
  • the wheels can be controlled by means of the control device, for example, so that when cornering as little noise as possible and / or as little wear as possible on the wheels and / or on rails.
  • the wheels can be controlled by means of the control device so that a comfort-optimized driving behavior of the rail vehicle is achieved.
  • the rail vehicle is a road ⁇ rail vehicle.
  • a tram vehicle in the sense of the invention may in particular be a light rail vehicle or subway vehicle.
  • the rail vehicle is designed in Niederflurbau ⁇ way.
  • the rail vehicle is advantageously a low-floor vehicle. This allows passengers who are to disability or age restricted in their molecular stability, the entry into the rail running ⁇ convincing and the exit from the rail vehicle is relieved.
  • the rail vehicle preferably has an entry ⁇ height of less than 400 mm. Further, it is preferred if the rail vehicle in the boarding area and / or out ⁇ leads in other areas of his cabin without ramps and stages.
  • the design of the wheels as individual wheels makes it possible to form the floor of the rail vehicle low-floor in the area of the wheels, especially since a much space consuming Radsatzwelle for each pair of wheels ental ⁇ len can. This makes it possible to install many and wide passenger access doors, which in turn allows short passenger changeover times, in particular when the rail vehicle is designed in low-floor construction.
  • the low-floor portion of the vehicle (over the length of the rail vehicle) carries 100% ⁇ . That is, the vehicle is preferably a so-called 100% low-floor vehicle.
  • the rail vehicle comprises a car ⁇ box with a first and a second end portion.
  • Two of the wheels are preferably arranged at the first end portion of the car body.
  • Two others of the wheels are preferably arranged on the second end portion of the car body.
  • Such an arrangement of the wheels allows a flexible configuration of the railway vehicle between the end portions of the car body, because in the central region of the car body wheel arches, which would limit the configurability of the rails there ⁇ vehicle, can be omitted.
  • the rail vehicle is a one ⁇ -part rail vehicle. That is, the Schienenfahr ⁇ stuff is advantageously a rail vehicle that has exactly one car body (namely, the aforementioned car body).
  • Such an embodiment of the rail vehicle is compared with an embodiment of the rail vehicle as a multi-part vehicle, with low cost and construc ⁇ tion effort feasible.
  • Further arranged on the first end portion of the Wagenkas ⁇ tens wheels may be elements of a first suspension.
  • the Rä ⁇ arranged on the second end portion of the car body may be elements of a second chassis.
  • the respective chassis can not one with the wheels
  • the railway vehicle is equipped with at least ⁇ least a drive unit for driving at least one of the wheels.
  • the at least one integrated Antriebsein ⁇ is advantageously controlled using the control device.
  • the rail vehicle for each of the wheels on an own Antriebsein ⁇ unit This allows the wheels individually Anlagentrei ⁇ ben.
  • the respective drive unit may in particular be an electric drive unit.
  • the respective drive unit can be controlled by means of the control device.
  • the control device is communicatively connected to the respective drive unit.
  • the control device is preferably configured to generate control commands for each of the drive units.
  • the respective drive unit may be a motor or comprise a motor. It is particularly preferred if the respective ge drive unit is a wheel hub motor or near-wheel motor (with a short connection for transmitting drive and braking forces) or such a motor - ie a wheel hub motor or a motor close to the wheel - includes.
  • An advantage of this drive concept is that little installation space is needed, which has a positive effect on the size of the usable as a passenger compartment interior volume of the rail vehicle.
  • Another advantage of this drive concept compared to drive ⁇ concepts with a central engine that drives multiple wheels, is that each wheel is individually controlled and thus, for example, an optimized vehicle dynamics control, in ⁇ particular anti-skid control or cornering with different wheel speeds , is possible.
  • the compact design and the possible elimination of components of a conventional drive system allows a reduction in the weight of the rail vehicle.
  • the respective engine is adapted to directly drive the wheel associated with the engine.
  • the respective drive unit may comprise a transmission which is connected between its engine and the wheel associated with the engine.
  • the rail vehicle has at least one braking device for braking at least one of the wheels.
  • the at least one braking device is advantageously controllable by means of the control device.
  • the rail vehicle has its own braking device for each of the wheels. This makes it possible to brake the wheels individually.
  • control means is adapted to control the respective braking ⁇ device directly, in particular if the jewei- lige brake device is electrically or electromagnetically actuated.
  • the STEU ⁇ er Huawei is preferably communicatively connected to the respective brake device.
  • control means is preferably adapted to generate for the particular Bremsvor ⁇ directional control commands.
  • control device is set up to control the respective braking device indirectly, ie by controlling at least one device acting on the respective braking device, such as a valve of a compressed air system.
  • control device is preferably communicatively connected to such a device.
  • control device is preferably configured to generate control commands for such a device.
  • the wheels are each pivotally mounted about its own vertical axis.
  • the wheels are preferably individually pivotable.
  • Under a vertical axis is to be understood in the present case an axis in accordance with intended ⁇ SSER alignment of the rail vehicle - is vertically oriented - in other words when the wheels are supported on rails.
  • the rail vehicle has a separate steering device for each of the wheels.
  • the respective steering device may be, for example, a handlebar or include a handlebar.
  • the respective steering device is connected to the associated wheel.
  • the respective steering device can be used to pivot the wheel assigned to it around the associated vertical axis.
  • the respective steering device can be controlled by means of the control device.
  • the control device may be configured to generate control commands for an actuator that is part of or connected to the steering device.
  • the rail vehicle may have a further sensor unit for monitoring its vehicle interior.
  • the wei ⁇ tere sensor unit can be used in particular for automatic passenger handling.
  • the further sensor unit can monitor passengers' entry and exit processes.
  • sensor signals which are generated by the further sensor unit are dependent on the state of the vehicle interior.
  • an automatic fare collection especially for an over ⁇ monitoring the entry procedures of passengers, as well as the first-mentioned sensor unit (co-) can be used.
  • control device is communicatively connected to the further sensor unit.
  • the control device is preferably set up for evaluating sensor signals of the further sensor unit.
  • the further sensor unit may comprise one or more sensors.
  • the sensor unit may further comprise Minim ⁇ least one optoelectronic sensor, in particular at least one CCD sensor, and / or at least one ultrasonic sensor.
  • the monitoring of the vehicle interior may include, among other things, an image evaluation / recognition and / or a determination of the positions of persons.
  • the rail vehicle comprises at least one passenger access door, which is controllable by means of the control device.
  • a passenger access door means a door through which passengers can enter and leave the vehicle.
  • the control device is expediently connected communicatively with an actuating mechanism of the passenger access door.
  • the control device is preferably to be ⁇ directed testify control commands for the operating mechanism to it ⁇ .
  • the control device is set up to control the passenger access door as a function of sensor signals of the first-mentioned sensor unit and / or of sensor signals of the further sensor unit. This makes it possible to control the opening and closing of the passenger access door depending on the situation. If, for example, the control device determines from the sensor signals that a person is located in the area of a door opening of the passenger access door, the control device can wait for the passenger access door to close until the person has left the area of the door opening and closing the passenger access door is safe.
  • the invention also relates to a rail vehicle fleet, a first inventive rail vehicle and min ⁇ least a further inventive rail vehicle includes fully.
  • a rail vehicle fleet is to be understood as a group of rail vehicles.
  • the control devices of the rail vehicles are communicatively connected with each other.
  • the control devices of the rail vehicles can exchange data / information with one another.
  • the respective rail vehicle is equipped with a communication device for wireless communication with the other rail vehicle (s) of the rail vehicle fleet.
  • control devices of the rail vehicles can be operated in an operating mode in which the control device of the at least one further rail vehicle can be controlled by the control device of the first rail vehicle.
  • this operating mode it ⁇ testifies to the control device of the first rail vehicle before ⁇ geous enough, control commands for the control device of the other rail vehicle and - if the rail vehicle fleet ⁇ includes several other rail vehicles - for the control devices of the other rail vehicles.
  • the control means of the first rail vehicle is to be directed ⁇ , the tax-ren to such in said operation mode, the control means at least one further rail vehicle, the rail vehicles are traveling in the driving operation at the same speed.
  • the rails ⁇ vehicles - without time-consuming mechanical coupling of the individual rail vehicles - form a rail vehicle association.
  • This makes it possible to dispense with coupling devices for mechanical coupling of rail vehicles, whereby the design and cost of the rail ⁇ vehicles can be reduced.
  • 1 shows a schematic representation of a rail vehicle fleet comprising three rail vehicles; 2 shows a schematic representation of one of the three rail ⁇ nenInstitute of FIG 1.
  • FIG. 1 schematically shows a side view of a rail vehicle fleet 2, which comprises a first rail vehicle 4 a for passenger transport and two further rail vehicles 4 b, 4 c for passenger transport, the rail vehicle fleet 2 basically being able to comprise a higher or a lower number of rail vehicles.
  • the rail vehicles 4 a, 4 b, 4 c are each a low-floor construction method of a single- piece tram vehicle.
  • Each of the rail vehicles 4a, 4b, 4c is furnished for a vollau ⁇ tonomen driving.
  • none of the rail vehicles 4a, 4b, 4c has egg ⁇ nen driver's space in its vehicle interior , so that the entire vehicle interior of the respective rail vehicle 4a, 4b, 4c is used as driving ⁇ hospitality space.
  • each of the rail vehicles 4a, 4b, 4c four Ra ⁇ 6, wherein, 4c only two wheels 6 are visible in Figure 1 of each of the rail vehicles 4a, 4b.
  • the wheels 6 are each as individually controllable single wheel out ⁇ leads.
  • each of the rail vehicles 4a, 4b, 4c ei ⁇ ne communication device 8 for wireless communication with the other two rail vehicles 4a, 4b, 4c. at the communication devices 8 may be, for example, radio communication devices.
  • each of the rail vehicles 4 a, 4 b, 4 c has a control device 10 which is communicatively connected to the communication device 8 of the respective rail vehicle 4 a, 4 b, 4 c via an information transmission line 12.
  • the control device 10 of the respective rail vehicle 4a, 4b, 4c whose wheels 6 are controllable.
  • the control devices 10 of the rail vehicles 4a, 4b, 4c can exchange information with one another via the communication devices 8.
  • each of the rail vehicles 4a, 4b, 4c has several passenger access doors 14 through which passengers can enter and leave the respective rail vehicle 4a, 4b, 4c.
  • the passenger access doors 14 of the respective rail vehicle 4 a, 4 b, 4 c are apparent and closable by its control device 10.
  • each of the rail vehicles 4a, 4b has, 4c on a plurality of sensor units 16 for monitoring his vehicle interior, with the control device 10 of the respective rail vehicle 4a, 4b, 4c are connected via information transmission lines ⁇ 12th
  • FIG. 2 shows by way of example the first rail vehicle 4a of the rail vehicle fleet 2 from FIG. 1 in a schematic sectional view.
  • control device 10 As well as a plurality of further sensor units 24 of FIG Rail vehicle 4a shown. These further sensor units 24 are each connected to the control device 10 of the rail vehicle 4 a via an information transmission line (not shown in FIG. 1) and are used, inter alia, to monitor the vehicle surroundings 26.
  • the rail vehicle 4a has for each of its four wheels 6 its own drive unit 28, through which the respec ⁇ ge wheel 6 can be driven.
  • the wheels 6 are therefore individually driven.
  • the on ⁇ drive units 28 are each formed as a wheel hub motor.
  • Each of the drive units 28 is connected via a control line, not shown figuratively with the control device 10 and controllable by the control device 10.
  • the rail vehicle 4a has an electrodynamic brake for each of its wheels 6, which interacts in particular with the respective drive unit 28 and / or can be integrated into the respective drive unit 28.
  • the respective electro-dynamic brake be a useful ⁇ current brake or a dynamic brake.
  • the rail vehicle ⁇ generating 4a addition for each of its four wheels 6 is an additional Liehe braking device 30, in particular for a Gefah ⁇ renbremsung and / or to the rail vehicle at a standstill 4a to securely hold.
  • the additional braking devices 30 are each designed as a mechanical friction brake - and in the present case as a disc brake -, in principle, other embodiments are possible.
  • Each of the additional braking devices 30 comprises in the present embodiment, a brake disc 32, the di ⁇ rectly or indirectly (for example via the respective drive unit 28) connected to the associated wheel 6, so that the brake disc 32 rotates with the wheel. 6
  • each of the additional braking devices to ⁇ holds 30 a cooperates with its brake disc caliper 32 34 can be actuated by means of an actuator unit, not shown figuratively, which can be operated, for example pneumatically, hydraulically or electromechanically, with a separate actuator unit is provided for each brake device 30.
  • the actuator units By means of the actuator units, the braking devices 30 are individually controllable.
  • the actuator units are each connected to the control device 10 via a control line (not shown in FIG. 1) and can be controlled by the control device 10.
  • Each of the wheels 6 is pivotally mounted about its own (vertical to the plane of FIG 2) vertical axis 36.
  • each of the steering devices 38 comprises a handlebar 40 and an actuator 42 coupled to the handlebar 40, by which the handlebar 40 is driven and which is connected via a control line not shown figuratively with the control device 10 and is controllable by the control device 10.
  • the wheels 6 are individu ⁇ ell controlled.
  • the control of the wheels 6 by the control device 10 takes place in an indirect way, namely by the control device 10 controls the respective wheel 6 associated drive unit 28, brake device 30 and steering device 38.
  • the control device 10 uses the sensor signals to monitor the entry and exit processes of passengers. In this case, the control device 10 determines the positions of persons located inside and outside the rail vehicle 4a and analyzes their movement behavior. hold. After a predetermined period of time, the passenger access doors 14 are closed again by the control device 10. The upcoming closing of the passenger access doors 14 is previously announced by a signal tone.
  • the control device 10 delays the closing of the corresponding passenger access door 14 until the person has left the area of the door opening and the closing of the passenger access door 14 is safe. Detects the controller 10 based on the analyzed by her movement behavior of a hauling person that the person wants to get into the rail vehicle 4a, the controller 10 may - if the schedule to be followed - delay the closing of the passenger access door 14 until the person in the rail vehicle 4a has entered.
  • the control device 10 monitors the vehicle surroundings 26 on the basis of the sensor signals generated by the further sensor units 24. In this case, the control device 10 determines the distances of persons and vehicles located in the vehicle surroundings 26 and analyzes their movement behavior. Depending on the sensor signals, the control device 10 controls the wheels 6 of the rail vehicle 4a. Controlling the Ra ⁇ 6 takes place in fully autonomous driving in such a way that it does not come between the rail vehicle 4a and persons and / or other vehicles in a collision.
  • the other two rail vehicles 4b, 4c of the rails ⁇ fleet 2 of Figure 1 are identical to the first
  • Rail vehicle 4a formed.
  • the above statements on the first rail vehicle 4a apply analogously to the two further rail vehicles 4b, 4c of the rail vehicle fleet 2.
  • control devices 10 of the rail vehicles 4a, 4b 4c are operable in an operating mode, in FIG Which of the control device 10 of the first rail vehicle 4a, the control devices 10 of the other two
  • Rail vehicles 4b, 4c are controllable. That is, the STEU ⁇ er wornen 10 are operable in an operating mode in which the control device 10 of the first rail vehicle 4a control commands for the control devices 10 of the other two rail vehicles 4b, 4c are generated.
  • the control device 10 of the first rail vehicle 4a When generating the control commands for the control devices 10 of the two further rail vehicles 4b, 4c, the control device 10 of the first rail vehicle 4a takes into account sensor signals generated by the sensor units 16, 24 of the two further rail vehicles 4b, 4c and with the aid of the communication devices 8 be transmitted to the first rail vehicle 4a.
  • control means 10 In said operating mode, the control means 10 generate 4b of the other two rail vehicles, 4c, 4c as a function of control commands that they receive from the control means 10 of the first rail vehicle 4a, control commands for Kom ⁇ components of the respective other rail vehicle 4b.
  • the control device 10 of the first rail vehicle 4a is set up to control the control devices 10 of the two further rail vehicles 4b, 4c in said operating mode in such a way that the rail vehicles 4a, 4b, 4c travel at the same speed while driving.
  • the rail vehicles 4a, 4b, 4c form a rail vehicle association in which the rail vehicles 4a, 4b, 4c are coupled "virtually" (ie without mechanical coupling), since mechanical coupling devices are not required.
  • the rail vehicles 4a, 4b, 4c can each be designed without mechanical coupling devices.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Schienenfahrzeug (4a, 4b, 4c) zur Personenbeförderung, welches für einen vollautonomen Fahrbetrieb eingerichtet ist, umfassend mehrere Räder (6), eine Sensoreinheit (24) zum Überwachen einer Fahrzeugumgebung (26) und eine Steuereinrichtung (10), die zum Auswerten von Sensorsignalen der Sensoreinheit (24) sowie zum Steuern mindestens eines der Räder (6) eingerichtet ist, wobei die Räder (6) Einzelräder sind.

Description

Beschreibung
Schienenfahrzeug zur Personenbeförderung Die Erfindung betrifft ein Schienenfahrzeug zur Personenbe¬ förderung .
Von Schienenfahrzeugbetreibern ist oftmals gewünscht, dass ein zur Personenbeförderung genutztes Schienenfahrzeug - bei vorgegebenen Außenabmessungen - einen möglichst großen Fahrgastraum aufweist.
Durch einen großen Fahrgastraum lässt sich eine hohe Fahrgastkapazität erreichen, die ihrerseits einen kosteneffizien- ten Betrieb des Schienenfahrzeugs ermöglicht und sich zudem positiv auf den spezifischen Energieverbrauch des Schienenfahrzeugs (Energieverbrauch pro Personenkilometer) sowie auf die spezifische Schadstoffemission des Schienenfahrzeugs (Schadstoffemission pro Personenkilometer) auswirkt.
Eine Aufgabe der Erfindung ist es, ein Schienenfahrzeug zur Personenbeförderung bereitzustellen, welches einen großen Fahrgastraum aufweisen kann. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Schienen¬ fahrzeug nach Anspruch 1.
Das erfindungsgemäße Schienenfahrzeug zur Personenbeförderung ist für einen vollautonomen Fahrbetrieb eingerichtet. Es um- fasst mehrere Räder, eine Sensoreinheit zum Überwachen einer Fahrzeugumgebung und eine Steuereinrichtung, die zum Auswerten von Sensorsignalen der Sensoreinheit sowie zum Steuern mindestens eines der Räder eingerichtet ist, wobei die Räder Einzelräder sind.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung . Unter einem vollautonomen Fahrbetrieb ist ein Fahrbetrieb zu verstehen, bei dem die Führung des Schienenfahrzeugs dauer¬ haft vom Schienenfahrzeug selbst übernommen wird. Im vollau¬ tonomen Fahrbetrieb des Schienenfahrzeugs ist kein Fahrzeug¬ führer erforderlich, um das Schienenfahrzeug zu steuern.
Da das Schienenfahrzeug vollautonom fahren kann, wird kein Fahrzeugführerraum für einen Fahrzeugführer benötigt, sodass der gesamte Fahrzeuginnenraum des Schienenfahrzeugs als Fahr gastraum genutzt werden kann, wodurch letztlich ein großer Fahrgastraum erhalten werden kann.
Da die Räder des Schienenfahrzeugs als Einzelräder ausgebil¬ det sind (auch als Losräder bezeichnet) , benötigen die Räder wenig Bauraum, beispielsweise für Radkästen zur Aufnahme der Räder. Insbesondere im Vergleich zu einem vierrädrigen Drehgestell, bei dem die Räder paarweise durch eine Radsatzwelle verbunden sind, kann durch die Ausgestaltung der Räder als Einzelräder ein größerer Fahrzeuginnenraum und folglich ein größerer Fahrgastraum erhalten werden.
Zudem ermöglicht es die Ausgestaltung der Räder als Einzelrä der, dass das Schienenfahrzeug enge Kurven (d. h. Kurven mit geringem Kurvenradius) durchfahren kann.
In bevorzugter Weise sind alle Räder des Schienenfahrzeugs als Einzelräder ausgebildet. Mit anderen Worten, das Schie- nenfahrzugs weist vorzugsweise nur als Einzelräder ausgebil- dete Räder auf.
Vorteilhafterweise hat das Schienenfahrzeug vier Räder, ins- besondere genau vier Räder. Zweckmäßigerweise bilden die Rä- der des Schienenfahrzeugs zwei Paare von Rädern.
Das Steuern eines Rads durch die Steuereinrichtung kann insbesondere ein mittelbares Steuern sein. Das heißt, die Steu¬ ereinrichtung kann das Rad steuern, indem die Steuereinrich- tung eine oder mehrere Vorrichtungen steuert, welche auf das Rad einwirkt/einwirken .
Der autonome Fahrbetrieb des Schienenfahrzeugs kann mithilfe der Sensoreinheit und der Steuereinrichtung realisiert wer¬ den. Mithilfe der Sensoreinheit kann die Fahrzeugumgebung, insbesondere der vorausliegende Fahrweg, überwacht werden. Zweckmäßigerweise erzeugt die Sensoreinheit Sensorsignale, die vom Zustand der Fahrzeugumgebung abhängig sind. Die Sen- sorsignale werden vorteilhafterweise von der Steuereinrich¬ tung ausgewertet. Dies ermöglicht der Steuereinrichtung, mindestens eines der Räder, vorzugsweise alle Räder des Schie¬ nenfahrzeugs, situationsabhängig zu steuern. Zweckmäßigerwei¬ se erfolgt das Steuern des Rads bzw. der Räder gemäß der An- forderung, dass eine Kollision des Schienenfahrzeugs mit in der Fahrzeugumgebung befindlichen Personen, anderen Fahrzeugen und/oder sonstigen Hindernissen zu vermeiden ist.
Ferner ist die Steuereinrichtung vorteilhafterweise so konfigurierbar, dass die Steuereinrichtung eine bedarfsabhängige Verkehrsführung des Schienenfahrzeugs (anstatt einer zeitlich nach einem Fahrplan getakteten Verkehrsführung) bewirkt . Zweckmäßigerweise ist die Sensoreinheit mit der Steuerein¬ richtung kommunikativ verbunden. Die Sensoreinheit kann einen oder mehrere Sensoren umfassen. Zum Beispiel kann die Sensoreinheit mindestens einen optoelektronischen Sensor, insbesondere mindestens einen CCD-Sensor, und/oder mindestens einen Ultraschallsensor aufweisen.
Das Überwachen der Fahrzeugumgebung kann unter anderem eine Bildauswertung/-erkennung und/oder eine Messung von Abständen des Schienenfahrzeugs zu Personen oder Objekten in der Fahr- zeugumgebung umfassen.
Zweckmäßigerweise umfasst die Steuereinrichtung einen Prozes¬ sor zur Ausführung eines Computerprogramms sowie einen Daten- Speicher, in dem ein Computerprogramm hinterlegt werden kann. Weiter ist es vorteilhaft, wenn die Steuereinrichtung dazu eingerichtet ist, Steuerbefehle für eine oder mehrere Fahr¬ zeugkomponenten zu erzeugen - insbesondere basierend auf ei- ner Auswertung der Sensorsignale.
Vorzugsweise ist die Steuereinrichtung durch ein Computerpro¬ gramm, welches in der Steuereinrichtung (genauer gesagt in deren Datenspeicher) hinterlegt ist, zum Auswerten von Sen- sorsignalen und/oder zum Erzeugen von Steuerbefehlen eingerichtet .
Vorteilhafterweise ist die Steuereinrichtung dazu eingerich¬ tet, mindestens eines der Räder, vorzugsweise alle Räder des Schienenfahrzeugs, in Abhängigkeit der Sensorsignale der Sen¬ soreinheit zu steuern.
Weiter ist es vorteilhaft, wenn die Räder mithilfe der Steu¬ ereinrichtung individuell steuerbar sind. Mit anderen Worten, es ist vorteilhaft, wenn die Steuereinrichtung die Räder individuell steuern kann.
Da die Räder des Schienenfahrzeugs Einzelräder sind, ist eine Optimierung der Fahrdynamik des Schienenfahrzeugs möglich. Die Räder können mithilfe der Steuereinrichtung beispielsweise so gesteuert werden, dass bei einer Kurvenfahrt möglichst wenig Lärm entsteht und/oder möglichst wenig Verschleiß an den Rädern und/oder an Schienen entsteht. Zudem können die Räder mithilfe der Steuereinrichtung so gesteuert werden, dass ein komfortoptimiertes Fahrverhalten des Schienenfahrzeugs erreicht wird.
In bevorzugter Weise ist das Schienenfahrzeug ein Straßen¬ bahnfahrzeug. Ein Straßenbahnfahrzeug im Sinne der Erfindung kann insbesondere ein Stadtbahn-Fahrzeug oder U-Bahn-Fahrzeug sein . Vorteilhafterweise ist das Schienenfahrzeug in Niederflurbau¬ weise ausgeführt. Mit anderen Worten, das Schienenfahrzeug ist vorteilhafterweise ein Niederflurfahrzeug. Dadurch können Fahrgästen, die behinderungs- oder altersbedingt in ihrer Mo- bilität eingeschränkt sind, der Einstieg in das Schienenfahr¬ zeug und der Ausstieg aus dem Schienenfahrzeug erleichtert werden. Das Schienenfahrzeug hat vorzugsweise eine Einstiegs¬ höhe von weniger als 400 mm. Weiter ist es bevorzugt, wenn das Schienenfahrzeug im Einstiegsbereich und/oder in anderen Bereichen seines Fahrgastraums ohne Rampen und Stufen ausge¬ führt ist.
Die Ausgestaltung der Räder als Einzelräder ermöglicht es, den Fußboden des Schienenfahrzeugs auch im Bereich der Räder niederflurig auszubilden, insbesondere da eine viel Bauraum beanspruchende Radsatzwelle für jedes Paar von Rädern entfal¬ len kann. Dies ermöglicht den Einbau vieler und breiter Fahrgastzugangstüren, was wiederum kurze Fahrgastwechselzeiten erlaubt, insbesondere bei einer Ausführung des Schienenfahr- zeugs in Niederflurbauweise.
Besonders bevorzugt ist es, wenn der Niederfluranteil des Fahrzeugs (über die Länge des Schienenfahrzeugs) 100% be¬ trägt. Das heißt, in bevorzugter Weise ist das Fahrzeug ein sogenanntes 100%-Niederflurfahrzeug.
Zweckmäßigerweise umfasst das Schienenfahrzeug einen Wagen¬ kasten mit einem ersten und einem zweiten Endabschnitt. Zwei der Räder sind vorzugsweise am ersten Endabschnitt des Wagen- kastens angeordnet. Zwei andere der Räder sind vorzugsweise am zweiten Endabschnitt des Wagenkastens angeordnet. Eine solche Anordnung der Räder ermöglicht eine flexible Konfigu- rierbarkeit des Schienenfahrzeugs zwischen den Endabschnitten des Wagenkastens, da im mittleren Bereich des Wagenkastens Radkästen, welche dort die Konfigurierbarkeit des Schienen¬ fahrzeugs einschränken würden, entfallen können. Weiter ist es vorteilhaft, wenn das Schienenfahrzeug ein ein¬ teiliges Schienenfahrzeug ist. Das heißt, das Schienenfahr¬ zeug ist vorteilhafterweise ein Schienenfahrzeug, das genau einen Wagenkasten (nämlich den zuvor genannten Wagenkasten) aufweist. Eine solche Ausgestaltung des Schienenfahrzeugs ist, verglichen mit einer Ausgestaltung des Schienenfahrzeugs als mehrteiliges Fahrzeug, mit geringem Kosten- und Konstruk¬ tionsaufwand realisierbar. Des Weiteren können die am ersten Endabschnitt des Wagenkas¬ tens angeordneten Räder Elemente eines ersten Fahrwerks sein. Die am zweiten Endabschnitt des Wagenkastens angeordneten Rä¬ der hingegen können Elemente eines zweiten Fahrwerks sein. Das jeweilige Fahrwerk kann eine nicht mit den Rädern
mitdrehende Achsbrücke aufweisen, die am Wagenkasten befes¬ tigt ist und die Räder des Fahrwerks trägt.
Ferner ist es zweckmäßig, wenn das Schienenfahrzeug mit min¬ destens einer Antriebseinheit zum Antreiben mindestens eines der Räder ausgestattet ist. Die mindestens eine Antriebsein¬ heit ist vorteilhafterweise mithilfe der Steuereinrichtung steuerbar .
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist das Schienenfahrzeug für jedes der Räder eine eigene Antriebsein¬ heit auf. Dies ermöglicht es, die Räder individuell anzutrei¬ ben. Die jeweilige Antriebseinheit kann insbesondere eine elektrische Antriebseinheit sein. Vorteilhafterweise ist die jeweilige Antriebseinheit mithilfe der Steuereinrichtung steuerbar. Vorzugsweise ist die Steuereinrichtung mit der jeweiligen Antriebseinheit kommunikativ verbunden. Weiter ist die Steuereinrichtung vorzugsweise dazu eingerichtet, für jede der Antriebseinheiten Steuerbefehle zu erzeugen.
Die jeweilige Antriebseinheit kann ein Motor sein oder einen Motor umfassen. Besonders bevorzugt ist es, wenn die jeweili- ge Antriebseinheit ein Radnabenmotor oder radnaher Motor (mit einer kurzen Verbindung zur Übertragung von Antriebs- und Bremskräften) ist oder einen solchen Motor - also einen Radnabenmotor oder einen radnahen Motor - umfasst. Ein Vorteil dieses Antriebskonzeptes ist, dass wenig Bauraum benötigt wird, was sich positiv auf die Größe des als Fahrgastraum nutzbaren Innenvolumens des Schienenfahrzeugs auswirkt. Ein weiterer Vorteil dieses Antriebskonzeptes gegenüber Antriebs¬ konzepten mit einem zentralen Motor, der mehrere Räder antreibt, ist, dass jedes Rad individuell ansteuerbar ist und somit zum Beispiel eine optimierte Fahrdynamikregelung, ins¬ besondere eine Anti-Schlupfregelung oder eine Kurvenfahrt mit unterschiedlichen Rad-Drehzahlen, möglich ist. Zusätzlich wird durch die kompakte Bauweise und den möglichen Entfall von Komponenten eines klassischen Antriebssystems eine Verringerung des Gewichts des Schienenfahrzeugs ermöglicht.
In einer vorteilhaften Erfindungsvariante ist der jeweilige Motor dazu eingerichtet, das dem Motor zugeordnete Rad direkt anzutreiben. Alternativ kann die jeweilige Antriebseinheit ein Getriebe aufweisen, das zwischen ihren Motor und das dem Motor zugeordnete Rad geschaltet ist.
Weiterhin ist es zweckmäßig, wenn das Schienenfahrzeug min- destens eine Bremsvorrichtung zum Abbremsen mindestens eines der Räder aufweist. Die mindestens eine Bremsvorrichtung ist vorteilhafterweise mithilfe der Steuereinrichtung steuerbar.
Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass das Schienenfahr- zeug für jedes der Räder eine eigene Bremsvorrichtung aufweist. Dies ermöglicht es, die Räder individuell abzubremsen.
Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn die jeweilige Bremsvor¬ richtung mithilfe der Steuereinrichtung steuerbar ist.
In einer vorteilhaften Ausführungsvariante der Erfindung ist die Steuereinrichtung dazu eingerichtet, die jeweilige Brems¬ vorrichtung direkt zu steuern, insbesondere falls die jewei- lige Bremsvorrichtung elektrisch oder elektromagnetisch betätigbar ist. Bei dieser Ausführungsvariante ist die Steu¬ ereinrichtung vorzugsweise mit der jeweiligen Bremsvorrichtung kommunikativ verbunden. Weiter ist die Steuereinrichtung vorzugsweise dazu eingerichtet, für die jeweilige Bremsvor¬ richtung Steuerbefehle zu erzeugen.
In einer anderen vorteilhaften Ausführungsvariante der Erfindung ist die Steuereinrichtung dazu eingerichtet, die jewei- lige Bremsvorrichtung indirekt zu steuern, also durch Steuern mindestens einer auf die jeweilige Bremsvorrichtung einwirkenden Vorrichtung, wie zum Beispiel eines Ventils eines Druckluftsystems. Bei dieser Ausführungsvariante ist die Steuereinrichtung vorzugsweise mit solch einer Vorrichtung kommunikativ verbunden. Weiter ist die Steuereinrichtung vorzugsweise dazu eingerichtet, Steuerbefehle für eine solche Vorrichtung zu erzeugen.
Vorzugsweise sind die Räder jeweils um eine eigene Hochachse schwenkbar gelagert. Mit anderen Worten, die Räder sind vorzugsweise individuell schwenkbar. Unter einer Hochachse ist vorliegend eine Achse zu verstehen, die bei bestimmungsgemä¬ ßer Ausrichtung des Schienenfahrzeugs - also wenn die Räder auf Schienen abgestützt sind - vertikal ausgerichtet ist.
Weiter ist es bevorzugt, wenn das Schienenfahrzeug für jedes der Räder eine eigene Lenkvorrichtung aufweist. Die jeweilige Lenkvorrichtung kann zum Beispiel eine Lenkstange sein oder eine Lenkstange umfassen. Zweckmäßigerweise ist die jeweilige Lenkvorrichtung mit dem ihr zugeordneten Rad verbunden. Die jeweilige Lenkvorrichtung kann dazu genutzt werden, das ihr zugeordnete Rad um die zugehörige Hochachse zu schwenken.
Vorteilhafterweise ist die jeweilige Lenkvorrichtung mithilfe der Steuereinrichtung steuerbar. Die Steuereinrichtung kann insbesondere dazu eingerichtet sein, Steuerbefehle für einen Aktor zu erzeugen, der Teil der Lenkvorrichtung ist oder mit dieser verbunden ist. Ferner kann das Schienenfahrzeug eine weitere Sensoreinheit zum Überwachen seines Fahrzeuginnenraums aufweisen. Die wei¬ tere Sensoreinheit kann insbesondere für eine automatische Fahrgastabfertigung genutzt werden. Beispielsweise können mithilfe der weiteren Sensoreinheit Ein- und Ausstiegsvorgänge von Fahrgästen überwacht werden. Zweckmäßigerweise sind Sensorsignale, die von der weiteren Sensoreinheit erzeugt werden, vom Zustand des Fahrzeuginnenraums abhängig. Für eine automatische Fahrgastabfertigung, insbesondere für eine Über¬ wachung der Einstiegsvorgänge von Fahrgästen, kann außerdem die erstgenannte Sensoreinheit (mit- ) genutzt werden.
Des Weiteren ist es zweckmäßig, wenn die Steuereinrichtung mit der weiteren Sensoreinheit kommunikativ verbunden ist.
Vorzugsweise ist die Steuereinrichtung zum Auswerten von Sensorsignalen der weiteren Sensoreinheit eingerichtet.
Die weitere Sensoreinheit kann einen oder mehrere Sensoren umfassen. Zum Beispiel kann die weitere Sensoreinheit mindes¬ tens einen optoelektronischen Sensor, insbesondere mindestens einen CCD-Sensor, und/oder mindestens einen Ultraschallsensor aufweisen. Das Überwachen des Fahrzeuginnenraums kann unter anderem eine Bildauswertung/-erkennung und/oder eine Ermitt- lung der Positionen von Personen umfassen.
In bevorzugter Weise umfasst das Schienenfahrzeug mindestens eine Fahrgastzugangstür, die mithilfe der Steuereinrichtung steuerbar ist. Unter einer Fahrgastzugangstür ist vorliegend eine Tür zu verstehen, durch welche Fahrgäste das Fahrzeug betreten und verlassen können.
Zweckmäßigerweise ist die Steuereinrichtung kommunikativ mit einem Betätigungsmechanismus der Fahrgastzugangstür verbun- den. Zudem ist die Steuereinrichtung vorzugsweise dazu einge¬ richtet, Steuerbefehle für den Betätigungsmechanismus zu er¬ zeugen . Weiter ist es vorteilhaft, wenn die Steuereinrichtung dazu eingerichtet ist, die Fahrgastzugangstür in Abhängigkeit von Sensorsignalen der erstgenannten Sensoreinheit und/oder von Sensorsignalen der weiteren Sensoreinheit zu steuern. Dies ermöglicht es, das Öffnen und Schließen der Fahrgastzugangs¬ tür situationsabhängig zu steuern. Wird beispielsweise von der Steuereinrichtung anhand der Sensorsignale ermittelt, dass sich eine Person im Bereich einer Türöffnung der Fahrgastzugangstür befindet, kann die Steuereinrichtung mit dem Schließen der Fahrgastzugangstür warten, bis die Person den Bereich der Türöffnung verlassen hat und das Schließen der Fahrgastzugangstür sicher ist.
Die Erfindung betrifft außerdem eine Schienenfahrzeugflotte, die ein erstes erfindungsgemäßes Schienenfahrzeug sowie min¬ destens ein weiteres erfindungsgemäßes Schienenfahrzeug um- fasst. Unter einer Schienenfahrzeugflotte ist vorliegend eine Gruppe von Schienenfahrzeugen zu verstehen. Vorteilhafterweise sind die Steuereinrichtungen der Schienenfahrzeuge kommunikativ miteinander verbunden. Dadurch können die Steuereinrichtungen der Schienenfahrzeuge untereinander Daten/Informationen austauschen. In bevorzugter Weise ist das jeweilige Schienenfahrzeug mit einer Kommunikationsvorrich- tung zur drahtlosen Kommunikation mit dem/den anderen Schienenfahrzeug/-en der Schienenfahrzeugflotte ausgestattet.
Ferner kann vorgesehen sein, dass die Steuereinrichtungen der Schienenfahrzeuge in einem Betriebsmodus betreibbar sind, in welchem von der Steuereinrichtung des ersten Schienenfahrzeugs die Steuereinrichtung des mindestens einen weiteren Schienenfahrzeugs steuerbar ist. In diesem Betriebsmodus er¬ zeugt die Steuereinrichtung des ersten Schienenfahrzeugs vor¬ teilhafterweise Steuerbefehle für die Steuereinrichtung des weiteren Schienenfahrzeugs bzw. - falls die Schienenfahrzeug¬ flotte mehrere weitere Schienenfahrzeuge umfasst - für die Steuereinrichtungen der weiteren Schienenfahrzeuge. Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist die Steuereinrichtung des ersten Schienenfahrzeugs dazu einge¬ richtet, in besagtem Betriebsmodus die Steuereinrichtung des mindestens einen weiteren Schienenfahrzeugs derart zu steu- ern, dass die Schienenfahrzeuge im Fahrbetrieb mit gleicher Geschwindigkeit fahren. Auf diese Weise können die Schienen¬ fahrzeuge - ohne zeitaufwendiges mechanisches Kuppeln der einzelnen Schienenfahrzeuge - einen Schienenfahrzeugverband bilden. Dies ermöglicht es, auf Kupplungseinrichtungen zum mechanischen Kuppeln der Schienenfahrzeuge zu verzichten, wodurch der Konstruktions- und Kostenaufwand für die Schienen¬ fahrzeuge reduziert werden kann.
Die bisher gegebene Beschreibung vorteilhafter Ausgestaltun- gen der Erfindung enthält zahlreiche Merkmale, die in den einzelnen abhängigen Patentansprüchen teilweise zu mehreren zusammengefasst wiedergegeben sind. Diese Merkmale können je¬ doch auch einzeln betrachtet und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammengefasst werden. Insbesondere sind diese Merkmale jeweils einzeln und in beliebiger geeigneter Kombination mit dem erfindungsgemäßen Schienenfahrzeug kombinierbar. Ferner können Verfahrensmerkmale auch als Eigenschaft der entsprechenden Vorrichtungseinheit gesehen werden. Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile der Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung, das im Zusammenhang mit den Figuren nä- her erläutert wird. Das Ausführungsbeispiel dient der Erläu¬ terung der Erfindung und beschränkt die Erfindung nicht auf die darin angegebenen Kombinationen von Merkmalen, auch nicht in Bezug auf funktionale Merkmale. Außerdem können dazu ge¬ eignete Merkmale des Ausführungsbeispiels auch explizit iso- liert betrachtet und mit einem beliebigen der Ansprüche kom¬ biniert werden. Werden in verschiedenen Figuren die gleichen Bezugszeichen verwendet, so bezeichnen diese gleiche oder einander entspre¬ chende Elemente. Es zeigen:
FIG 1 eine schematische Darstellung einer drei Schienenfahrzeuge umfassenden Schienenfahrzeugflotte; FIG 2 eine schematische Darstellung eines der drei Schie¬ nenfahrzeuge aus FIG 1.
FIG 1 zeigt schematisch eine Seitenansicht einer Schienen- fahrflotte 2, welche ein erstes Schienenfahrzeug 4a zur Per- sonenbeförderung sowie zwei weitere Schienenfahrzeuge 4b, 4c zur Personenbeförderung umfasst, wobei die Schienenfahrflotte 2 grundsätzlich eine höhere oder eine niedrigere Anzahl von Schienenfahrzeugen umfassen kann. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel handelt es sich bei den Schienenfahrzeugen 4a, 4b, 4c jeweils um ein in Niederflurbauweise ausgeführtes ein¬ teiliges Straßenbahnfahrzeug.
Jedes der Schienenfahrzeuge 4a, 4b, 4c ist für einen vollau¬ tonomen Fahrbetrieb eingerichtet. Zudem weist keines der Schienenfahrzeuge 4a, 4b, 4c in seinem Fahrzeuginnenraum ei¬ nen Fahrzeugführerraum auf, sodass der gesamte Fahrzeuginnenraum des jeweiligen Schienenfahrzeugs 4a, 4b, 4c als Fahr¬ gastraum genutzt wird. Ferner weist jedes der Schienenfahrzeuge 4a, 4b, 4c vier Rä¬ der 6 auf, wobei in FIG 1 von jedem der Schienenfahrzeuge 4a, 4b, 4c jeweils nur zwei Räder 6 sichtbar sind. Die Räder 6 sind jeweils als individuell steuerbares Einzelrad ausge¬ führt .
Des Weiteren weist jedes der Schienenfahrzeuge 4a, 4b, 4c ei¬ ne Kommunikationsvorrichtung 8 zur drahtlosen Kommunikation mit den beiden anderen Schienenfahrzeugen 4a, 4b, 4c auf. Bei den Kommunikationsvorrichtungen 8 kann es sich beispielsweise um Funk-Kommunikationsvorrichtungen handeln.
Darüber hinaus weist jedes der Schienenfahrzeuge 4a, 4b, 4c eine Steuereinrichtung 10 auf, die mit der Kommunikationsvorrichtung 8 des jeweiligen Schienenfahrzeugs 4a, 4b, 4c über eine Informationsübertragungsleitung 12 kommunikativ verbunden ist. Mittels der Steuereinrichtung 10 des jeweiligen Schienenfahrzeugs 4a, 4b, 4c sind dessen Räder 6 steuerbar. Zudem können die Steuereinrichtungen 10 der Schienenfahrzeuge 4a, 4b, 4c über die Kommunikationsvorrichtungen 8 untereinander Informationen austauschen.
Weiterhin weist jedes der Schienenfahrzeuge 4a, 4b, 4c mehre¬ re Fahrgastzugangstüren 14 auf, durch welche Fahrgäste das jeweilige Schienenfahrzeug 4a, 4b, 4c betreten und verlassen können. Die Fahrgastzugangstüren 14 des jeweiligen Schienenfahrzeugs 4a, 4b, 4c sind durch dessen Steuereinrichtung 10 offenbar und schließbar.
Außerdem verfügt jedes der Schienenfahrzeuge 4a, 4b, 4c über mehrere Sensoreinheiten 16 zum Überwachen seines Fahrzeuginnenraums, die mit der Steuereinrichtung 10 des jeweiligen Schienenfahrzeugs 4a, 4b, 4c über Informationsübertragungs¬ leitungen 12 verbunden sind.
FIG 2 zeigt exemplarisch das erste Schienenfahrzeug 4a der Schienenfahrzeugflotte 2 aus FIG 1 in einer schematischen Schnittdarstellung .
In FIG 2 sind alle vier Räder 6 sowie ein Wagenkasten 18 des ersten Schienenfahrzeugs 4a abgebildet. Zwei der vier Räder 6 sind an einem ersten Endabschnitt 20 des Wagenkastens 18 an¬ geordnet, während die anderen beiden Räder 6 an einem zweiten Endabschnitt 22 des Wagenkastens 18 angeordnet sind.
Darüber hinaus sind in FIG 2 die zuvor erwähnte Steuereinrichtung 10 sowie mehrere weitere Sensoreinheiten 24 des Schienenfahrzeugs 4a abgebildet. Diese weiteren Sensoreinhei¬ ten 24 sind jeweils über eine figürlich nicht dargestellte Informationsübertragungsleitung mit der Steuereinrichtung 10 des Schienenfahrzeugs 4a verbunden und werden unter anderem zum Überwachen der Fahrzeugumgebung 26 verwendet.
Das Schienenfahrzeug 4a weist für jedes seiner vier Räder 6 eine eigene Antriebseinheit 28 auf, durch welche das jeweili¬ ge Rad 6 antreibbar ist. Die Räder 6 sind also individuell antreibbar. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die An¬ triebseinheiten 28 jeweils als Radnabenmotor ausgebildet. Jede der Antriebseinheiten 28 ist über eine figürlich nicht dargestellte Steuerleitung mit der Steuereinrichtung 10 verbunden und durch die Steuereinrichtung 10 steuerbar.
Ferner weist das Schienenfahrzeug 4a für jedes seiner Räder 6 eine elektrodynamische Bremse auf, die insbesondere mit der jeweiligen Antriebseinheit 28 zusammenwirken und/oder in die jeweilige Antriebseinheit 28 integriert sein kann. Beispiels- weise kann die jeweilige elektrodynamische Bremse eine Nutz¬ strombremse oder eine Widerstandsbremse sein.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel weist das Schienenfahr¬ zeug 4a zusätzlich für jedes seiner vier Räder 6 eine zusätz- liehe Bremsvorrichtung 30 auf, insbesondere für eine Gefah¬ renbremsung und/oder um das Schienenfahrzeug 4a im Stillstand sicher zu halten. Die zusätzlichen Bremsvorrichtungen 30 sind jeweils als mechanische Reibungsbremse - und zwar vorliegend als Scheibenbremse - ausgebildet, wobei grundsätzlich andere Ausführungsvarianten möglich sind.
Jede der zusätzlichen Bremsvorrichtungen 30 umfasst im vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Bremsscheibe 32, die di¬ rekt oder indirekt (zum Beispiel über die jeweilige Antriebs- einheit 28) mit dem zugehörigen Rad 6 verbunden ist, sodass sich die Bremsscheibe 32 mit dem Rad 6 mitdreht. Zudem um¬ fasst jede der zusätzlichen Bremsvorrichtungen 30 einen mit ihrer Bremsscheibe 32 zusammenwirkenden Bremssattel 34, der mittels einer figürlich nicht dargestellten Aktuatoreinheit betätigbar ist, welche beispielweise pneumatisch, hydraulisch oder elektromechanisch betrieben werden kann, wobei für jede Bremsvorrichtung 30 eine eigene Aktuatoreinheit vorhanden ist. Mithilfe der Aktuatoreinheiten sind die Bremsvorrichtungen 30 individuell steuerbar. Die Aktuatoreinheiten sind jeweils über eine figürlich nicht dargestellte Steuerleitung mit der Steuereinrichtung 10 verbunden und durch die Steuereinrichtung 10 steuerbar.
Jedes der Räder 6 ist um eine eigene (zur Zeichenebene der FIG 2 senkrechte) Hochachse 36 schwenkbar gelagert. Zum
Schwenken der Räder 6 weist das Schienenfahrzeug 4a für jedes seiner Räder 6 eine eigene Lenkvorrichtung 38 auf. Jede der Lenkvorrichtungen 38 umfasst eine Lenkstange 40 sowie einen an die Lenkstange 40 gekoppelten Aktor 42, durch welchen die Lenkstange 40 antreibbar ist und der über eine figürlich nicht dargestellte Steuerleitung mit der Steuereinrichtung 10 verbunden ist und durch die Steuereinrichtung 10 steuerbar ist.
Mithilfe der Steuereinrichtung 10 sind die Räder 6 individu¬ ell steuerbar. Das Steuern der Räder 6 durch die Steuereinrichtung 10 erfolgt auf indirektem Wege, und zwar indem die Steuereinrichtung 10 die dem jeweiligen Rad 6 zugeordnete Antriebseinheit 28, Bremsvorrichtung 30 und Lenkvorrichtung 38 steuert .
Wenn das Schienenfahrzeug 4a an einer Haltestelle anhält, werden dessen Fahrgastzugangstüren 14 durch die Steuereinrichtung 10 geöffnet, sodass Fahrgäste das Schienenfahrzeug 4a betreten bzw. verlassen können. Zuvor erwähnte Sensoreinheiten 16, 24 erzeugen Sensorsignale und übermitteln diese an die Steuereinrichtung 10. Die Steuereinrichtung 10 überwacht anhand der Sensorsignale die Ein- und Ausstiegsvorgänge von Fahrgästen. Hierbei ermittelt die Steuereinrichtung 10 die Positionen von innerhalb und außerhalb des Schienenfahrzeugs 4a befindlichen Personen und analysiert deren Bewegungsver- halten. Nach einer vorgegebenen Zeitspanne werden die Fahrgastzugangstüren 14 durch die Steuereinrichtung 10 wieder geschlossen. Das bevorstehende Schließen der Fahrgastzugangstü- ren 14 wird zuvor durch einen Signalton angekündigt.
Befindet sich eine Person im Bereich einer Türöffnung, verzögert die Steuereinrichtung 10 das Schließen der entsprechenden Fahrgastzugangstür 14 solange, bis die Person den Bereich der Türöffnung verlassen hat und das Schließen der Fahrgast- zugangstür 14 sicher ist. Erkennt die Steuereinrichtung 10 anhand des von ihr analysierten Bewegungsverhaltens einer herbeieilenden Person, dass die Person in das Schienenfahrzeug 4a einsteigen möchte, kann die Steuereinrichtung 10 - sofern der einzuhaltende Fahrplan es zulässt - das Schließen der Fahrgastzugangstür 14 verzögern, bis die Person in das Schienenfahrzeug 4a eingestiegen ist.
Für den vollautonomen Fahrbetrieb des Schienenfahrzeugs 4a überwacht die Steuereinrichtung 10 die Fahrzeugumgebung 26 anhand der von den weiteren Sensoreinheiten 24 erzeugten Sensorsignale. Hierbei ermittelt die Steuereinrichtung 10 die Abstände von in der Fahrzeugumgebung 26 befindlichen Personen und Fahrzeugen und analysiert deren Bewegungsverhalten. In Abhängigkeit der Sensorsignale steuert die Steuereinrichtung 10 die Räder 6 des Schienenfahrzeugs 4a. Das Steuern der Rä¬ der 6 erfolgt im vollautonomen Fahrbetrieb in solch einer Weise, dass es zwischen dem Schienenfahrzeug 4a und Personen und/oder anderen Fahrzeugen nicht zu einer Kollision kommt. Die beiden weiteren Schienenfahrzeuge 4b, 4c der Schienen¬ fahrzeugflotte 2 aus FIG 1 sind identisch zu dem ersten
Schienenfahrzeug 4a ausgebildet. Obige Ausführungen zu dem ersten Schienenfahrzeug 4a gelten in analoger Weise für die beiden weiteren Schienenfahrzeuge 4b, 4c der Schienenfahr- zeugflotte 2.
Des Weiteren sind die Steuereinrichtungen 10 der Schienenfahrzeuge 4a, 4b 4c in einem Betriebsmodus betreibbar, in welchem von der Steuereinrichtung 10 des ersten Schienenfahrzeugs 4a die Steuereinrichtungen 10 der beiden weiteren
Schienenfahrzeuge 4b, 4c steuerbar sind. Das heißt, die Steu¬ ereinrichtungen 10 sind in einem Betriebsmodus betreibbar, in welchem von der Steuereinrichtung 10 des ersten Schienenfahrzeugs 4a Steuerbefehle für die Steuereinrichtungen 10 der beiden weiteren Schienenfahrzeuge 4b, 4c erzeugt werden.
Bei der Erzeugung der Steuerbefehle für die Steuereinrichtun- gen 10 der beiden weiteren Schienenfahrzeuge 4b, 4c berücksichtigt die Steuereinrichtung 10 des ersten Schienenfahrzeugs 4a Sensorsignale, die von den Sensoreinheiten 16, 24 der beiden weiteren Schienenfahrzeuge 4b, 4c erzeugt und mit- hilfe der Kommunikationsvorrichtungen 8 an das erste Schie- nenfahrzeug 4a übermittelt werden.
In besagtem Betriebsmodus erzeugen die Steuereinrichtungen 10 der beiden weiteren Schienenfahrzeuge 4b, 4c in Abhängigkeit der Steuerbefehle, die sie von der Steuereinrichtung 10 des ersten Schienenfahrzeugs 4a erhalten, Steuerbefehle für Kom¬ ponenten des jeweiligen weiteren Schienenfahrzeugs 4b, 4c.
Die Steuereinrichtung 10 des ersten Schienenfahrzeugs 4a ist dazu eingerichtet, in besagtem Betriebsmodus die Steuerein- richtungen 10 der beiden weiteren Schienenfahrzeuge 4b, 4c derart zu steuern, dass die Schienenfahrzeuge 4a, 4b, 4c im Fahrbetrieb mit gleicher Geschwindigkeit fahren. Auf diese Weise wird erreicht, dass die Schienenfahrzeuge 4a, 4b, 4c einen Schienenfahrzeugverband bilden, bei dem die Schienen- fahrzeuge 4a, 4b, 4c „virtuell" (d. h. ohne mechanische An- kopplung) gekuppelt sind. Da mechanische Kuppeleinrichtungen nicht erforderlich sind, um mit den Schienenfahrzeugen 4a, 4b, 4c einen Schienenfahrzeugverband zu bilden, können die Schienenfahrzeuge 4a, 4b, 4c jeweils ohne mechanische Kuppel- einrichtungen ausgeführt sein.
Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch das offenbarte Beispiel einge¬ schränkt und andere Variationen können hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.

Claims

Patentansprüche
1. Schienenfahrzeug (4a, 4b, 4c) zur Personenbeförderung, welches für einen vollautonomen Fahrbetrieb eingerichtet ist, umfassend mehrere Räder (6), eine Sensoreinheit (24) zum Überwachen einer Fahrzeugumgebung (26) und eine Steuereinrichtung (10), die zum Auswerten von Sensorsignalen der Sensoreinheit (24) sowie zum Steuern mindestens eines der Räder (6) eingerichtet ist, wobei die Räder (6) Einzelräder sind.
2. Schienenfahrzeug (4a, 4b, 4c) nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (10) dazu eingerichtet ist, mindestens eines der Räder (6), insbesonde¬ re alle Räder (6), in Abhängigkeit der Sensorsignale der Sen- soreinheit (24) zu steuern.
3. Schienenfahrzeug (4a, 4b, 4c) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Räder (6) mithilfe der Steu¬ ereinrichtung (10) individuell steuerbar sind.
4. Schienenfahrzeug (4a, 4b, 4c) nach einem der voranstehen¬ den Ansprüche,
wobei das Schienenfahrzeug (4a, 4b, 4c) in Niederflurbauweise ausgeführt ist.
5. Schienenfahrzeug (4a, 4b, 4c) nach einem der voranstehen¬ den Ansprüche,
gekennzeichnet durch einen Wagenkasten (18) mit einem ersten und einem zweiten Endabschnitt (20, 22), wobei zwei der Räder (6) am ersten Endabschnitt (20) des Wagenkastens (18) ange¬ ordnet sind und zwei andere der Räder (6) am zweiten Endab¬ schnitt (22) des Wagenkastens (18) angeordnet sind.
6. Schienenfahrzeug (4a, 4b, 4c) nach einem der voranstehen- den Ansprüche,
wobei das Schienenfahrzeug (4a, 4b, 4c) ein einteiliges
Schienenfahrzeug ist.
7. Schienenfahrzeug (4a, 4b, 4c) nach einem der voranstehen¬ den Ansprüche,
gekennzeichnet durch eine eigene, insbesondere elektrische Antriebseinheit (28) für jedes der Räder (6), wobei die je- weilige Antriebseinheit (28) mithilfe der Steuereinrichtung (10) steuerbar ist.
8. Schienenfahrzeug (4a, 4b, 4c) nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Antriebseinheit (28) ein Radnabenmotor ist oder einen Radnabenmotor umfasst.
9. Schienenfahrzeug (4a, 4b, 4c) nach einem der voranstehen¬ den Ansprüche,
gekennzeichnet durch eine eigene Bremsvorrichtung (30) für jedes der Räder (6), wobei die jeweilige Bremsvorrichtung (30) mithilfe der Steuereinrichtung (10) steuerbar ist.
10. Schienenfahrzeug (4a, 4b, 4c) nach einem der voranstehen¬ den Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Räder (6) jeweils um eine eigene Hochachse (36) schwenkbar gelagert sind.
11. Schienenfahrzeug (4a, 4b, 4c) nach einem der voranstehen¬ den Ansprüche,
gekennzeichnet durch eine eigene Lenkvorrichtung (38) für je¬ des der Räder (6), wobei die jeweilige Lenkvorrichtung (38) mithilfe der Steuereinrichtung (10) steuerbar ist.
12. Schienenfahrzeug (4a, 4b, 4c) nach einem der voranstehen- den Ansprüche,
gekennzeichnet durch eine weitere Sensoreinheit (16) zum Überwachen eines Fahrzeuginnenraums, wobei die Steuereinrich¬ tung (10) zum Auswerten von Sensorsignalen der weiteren Sensoreinheit (16) eingerichtet ist.
13. Schienenfahrzeug (4a, 4b, 4c) nach Anspruch 12,
gekennzeichnet durch mindestens eine Fahrgastzugangstür (14), die mithilfe der Steuereinrichtung (10) steuerbar ist, wobei die Steuereinrichtung (10) dazu eingerichtet ist, die mindes- tens eine Fahrgastzugangstür (14) in Abhängigkeit von Sensorsignalen der erstgenannten Sensoreinheit (24) und/oder von Sensorsignalen der weiteren Sensoreinheit (16) zu steuern.
14. Schienenfahrzeugflotte (2), umfassend ein erstes Schie- nenfahrzeug (4a) nach einem der voranstehenden Ansprüche so¬ wie mindestens ein weiteres Schienenfahrzeug (4b, 4c) nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei die Steuereinrichtungen (10) der Schienenfahrzeuge (4a, 4b, 4c) kommunikativ miteinander verbunden sind und in einem Betriebsmodus
betreibbar sind, in welchem von der Steuereinrichtung (10) des ersten Schienenfahrzeugs (4a) die Steuereinrichtung (10) des mindestens einen weiteren Schienenfahrzeugs (4b, 4c) steuerbar ist.
15. Schienenfahrzeugflotte (2) nach Anspruch 14,
dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (10) des ersten Schienenfahrzeugs (4a) dazu eingerichtet ist, in be¬ sagtem Betriebsmodus die Steuereinrichtung (10) des mindes¬ tens einen weiteren Schienenfahrzeugs (4b, 4c) derart zu steuern, dass die Schienenfahrzeuge (4a, 4b, 4c) im Fahrbe¬ trieb mit gleicher Geschwindigkeit fahren.
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