EP1875028B1 - Verfahren zum betrieb einer steuerungseinrichtung für eine tür und steuerungseinrichtung hierzu - Google Patents
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- E05Y2900/50—Application of doors, windows, wings or fittings thereof for vehicles
- E05Y2900/51—Application of doors, windows, wings or fittings thereof for vehicles for railway cars or mass transit vehicles
Definitions
- the invention relates to a method for operating a control device for a door in a rail-bound transport, wherein the opening and / or closing direction of the door is substantially perpendicular to the direction of travel.
- the invention relates to a rail-bound transport with an electrically driven door.
- WO 9,3 / 16948 is a device known for monitoring the kinetic energy of a sliding door. However, this device can not respond to, for example, static influencing variables.
- a door separates or connects two areas or rooms.
- a door may be composed of a movable wing, the door leaf attached to either two or more hinges, the door hinges on the door frame, the frame, also called door lining, or a sliding door held by a slide rail at the top or bottom of the guide be executed.
- doors e.g. which move upwards or fold away, as well as folding doors, in which the door or the door leaf is / are divided by hinged bands or flexible strips into several parts, which fold out when opening from the closing plane.
- the object is achieved in that the control of the door, a measured value of at least one of an acceleration rail-mounted means of transport measuring acceleration sensor is used, from which and a maximum permissible closing force for the door, a driving force acting on the rail-bound transport means external influencing factors for the moving parts of the door is determined.
- the rail-mounted transport can be considered as a reference system in which an automatic movable door is installed. It is advantageous if external influencing variables acting on the reference system can be determined via acceleration sensors. With the knowledge of these influencing factors, the control can be greatly optimized for a closing and / or opening operation.
- External influencing factors acting on the reference system are to be understood as physical forces as they can occur through kinematics, kinetics, gravitation, circular movements, rotation.
- a measured value of at least one inclination sensor measuring an inclination and / or an inclination of the transport means is used to control the door.
- a mass of moving in the opening and / or closing direction parts of the door acting by the movement and / or the position of the rail-mounted transport means on the moving parts of the door influence force in particular an acceleration force and / or a slope force determined.
- Further influencing forces can be frictional losses or external influences.
- a piece of luggage or a passenger which is based on a sliding door and thus obstructs the running of the sliding door to understand
- the influencing force acts at least with a component parallel to the opening and / or closing direction of the door.
- the rail-bound transport is, for example, on a slope. Due to the hillside impact on the rail-bound transport and on all on and / or components installed in it Hangabtriebs mechanism. In the case of heavy sliding doors in, for example, a transport container, large forces which act on the sliding doors can already result from a slight imbalance of the transport container.
- the influence force acts at least with a component perpendicular to the opening and / or closing direction of the door.
- the use of the method according to the invention is especially advantageous if a driving force for the moving parts of the door is determined with the measured value and with a maximum permissible closing force.
- a driving force for the moving parts of the door is determined with the measured value and with a maximum permissible closing force.
- the force necessary to prevent the door from closing must not exceed the maximum closing force.
- this criterion can be violated by acting on, for example, a moving subway train known influencing variables.
- the door is driven by the drive force of a motor.
- motors can be easily controlled and / or regulated with regard to their force or their torque They are used in the application of the method to a device with advantage.
- Particularly advantageous electric motors can be controlled by their armature current and / or their excitation current in their torque.
- maximum closing forces or driving forces for an inner door preferably a sliding door can be specified.
- a safe operation of the doors is essential.
- the acceleration sensor measures a longitudinal acceleration of the rail-bound transport.
- Longitudinal acceleration of the rail-bound transport means, for example, to understand the positive acceleration of the rail-bound transport. Both in forward and in reverse.
- the braking of the rail-bound transport means a longitudinal acceleration, which is also spoken during braking or deceleration of negative acceleration.
- the acceleration sensor measures a transverse acceleration of the rail-bound transport, in particular a centrifugal force.
- Static influencing variables ie when the rail-bound means of transport are at rest, are advantageously detected by the inclination sensor measuring a transverse inclination of the means of transport.
- the track outer tracks for rail vehicles are arranged exaggerated. Both in a static view as well as a dynamic view of the means of transport, it may happen that sliding doors are operated by the elevation of the track body almost in "hillside". The detection of a bank of the means of transport thus complements an optimal determination of the driving force of the door.
- the inclination sensor measures a longitudinal inclination of the rail-bound transport.
- the entire rail-bound transport is exposed to a tilt angle to the horizontal; So caused by the inclination on the longitudinal axis of a rail-bound transport static forces that can act on the doors and / or door systems.
- a preferred embodiment of the invention is that a current for the driving force generating motor is determined in dependence on the measured value of the acceleration sensor and / or the inclination sensor.
- electric motors can be controlled via the current in a simple manner with regard to their exercising force.
- a continuous determination of the current is carried out with particular advantage in a control device for doors in which change the influencing variables or influence forces during the closing operation.
- the device-related object is based on the above-mentioned rail-bound transport solved by an electrically driven door and a control device for controlling the electrically driven door, wherein the control device is connectable to a drive device, and a computing unit for determining a driving force for the door and a current regulator for Control of a motor current of the drive device has, and is connected to at least one acceleration of the rail-bound transport measuring accelerometer.
- control device can be connected to at least one inclination sensor measuring a gradient and / or an inclination of the transport means.
- FIG. 1 - 4 clarify the problem underlying the invention, which the inventors have recognized.
- FIG. 1 and FIG. 2 each show a means of transport 3, here a railway car or train, with a power-operated sliding door 2, wherein an opening and closing direction 11 of the sliding door 2 is parallel to a direction of travel of the transport means 3.
- maximum driving force F A 90 N continues to be considered as a limit because a control device 1 without further detection means can not distinguish different slopes.
- the door with the driving force F A of 90 N closed in the closing direction this time the static force F Z of 60 N, which acts opposite to the closing direction at time t 2 , must be overcome.
- the door 2 is now driven with an effective force F W of 30 N in the closing direction.
- FIGS. 3 and 4 are analogous to the Figures 1 and 2 to see.
- the door 2 of the transport 3 is installed perpendicular to the direction of travel.
- FIG. 4 indicates at a time t 4 the analog case FIG. 2 .
- FIGS. 1 to 4 was assumed by static and / or stationary forces.
- FIG. 5 shows a force diagram on a schematically represented door 2.
- the weight force F G m ⁇ g on the door 2 perpendicular to the horizontal plane 14.
- F N perpendicular to an inclined plane 1
- F Z additional force or external influence force
- the driving force F A of the door 2 which acts on the Mosmit counseling 9, in particular a real-time or continuously updated or online function of the mass m of the door 2, the angles ⁇ and / or ⁇ , the speed v of the transport means 3 and the maximum Closing force F SK, max .
- FIG. 6 shows the control device 1 for controlling the electrically operated door 2.
- the door 2 is driven by a toothed belt 8 via the Mosmit screening 9.
- the toothed belt 8 is held by a deflection roller 7 to tension.
- the motor with gear and incremental encoder 4, the toothed belt 8, the guide roller 7 and the door cam 9 form a drive unit 10.
- the drive unit 10 is connected via signal and motor power lines to the control device 1.
- An acceleration sensor 5 and an inclination sensor 6 are connected to the control device 1 via data lines.
- an electronic system for evaluating the actual sensor signal is part of the acceleration sensor 5 and the inclination sensor 6 itself, wherein a space and power-saving design is used.
- Tilt sensor 6 provides representative measurements at static accelerations, such as those shown in FIG. a component of the gravitational acceleration g as a function of the inclination angle ⁇ and / or ⁇ . High frequency components, such as disturbances due to vibrations, are effectively suppressed.
- the acceleration and inclination sensors 5, 6 operate directionally, i. in the output signal different signs are to be expected.
- the door 2 is in the example of FIG. 6 installed in the means of transport 3 such that their direction of movement 11 is parallel to the direction of travel of the means of transport 3.
- the acceleration sensor 5 continuously measures acceleration values in the horizontal as well as in the vertical direction.
- a strong braking maneuver of the transport means 3 a high acceleration value in the direction of travel of the means of transport 3 is measured by the acceleration sensor 5.
- the door 2 would be in a closed operation.
- the control device 2 is informed of the direction of movement of the door 2. Due to the strong delay of the transport 3 now acts on the door 2 in addition to the driving force F A an additional force F Z.
- the control device 1 now ensures that the maximum permissible closing force is still not exceeded: About the information that the door 5 is in closing operation, and the measured value of the acceleration sensor 5, which is already present as a normalized voltage due to the electronics integrated in the acceleration sensor 5 and is forwarded to the control device 1 via the data lines, the arithmetic unit in the control device 1 continuously calculates an optimal current driving force F A , which does not exceed the maximum closing force F SK, max .
- the mass m of the door 2 and the maximum closing force F SK, max necessary for the calculation of the additional force F Z have previously been stored once in the control device via a hand-held terminal.
- the calculated in the control device 1 driving force F A is converted into a driving force F A corresponding current value for the motor 4. Since the calculated current is proportional to the force, a current regulator provides the current for the geared motor and incremental encoder 4 via a power supply device 13. In addition, a current motor current via the current controller is continuously measured, thereby the currently acting driving force F A during every phase of the closing process known. The motor current is controlled with changing acceleration values during the closing process. Based on the currently determined acceleration and / or inclination values and the knowledge of the currently acting driving force F A , the door 2 can now be provided with a maximum permissible closing force F w ⁇ F SK, max over its entire closing area and in substantially all states of the train getting closed.
- the door mass m mentioned in the exemplary embodiment is not a restriction.
- By means of translations and / or reductions of the driving force it is also possible to drive doors with masses, preferably in the range from 30 kg to 400 kg.
- embodiments have a monitoring of a kinetic energy of the door 2 and / or a monitoring of a friction of the door 2 in its guide rail.
- the already mentioned normal force F N can be evaluated according to the method for an additional frictional force calculation in the control device 1.
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Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Steuerungseinrichtung für eine Tür in einem schienengebundenen Transportmittel, wobei die Öffnungs- und/oder Schließrichtung der Tür im Wesentlichen senkrecht zur Fahrtrichtung verläuft.
- Des Weiteren bezieht sich die Erfindung auf ein schienengebundenes Transportmittel mit einer elektrisch angetriebenen Tür.
- Bei motorisch betriebenen Türen, und zwar sowohl bei einfachen Schiebetüren als auch bei Aufzugstüren, steigt durch die allgemeine bautechnische Entwicklung sowohl das Türgewicht als auch die Geschwindigkeit zum Schließen der Tür. Hierdurch steigt auch das Gefährdungspotential der Tür für Mensch und Tier. Um dieses zu begrenzen, ist zumindest für besonders große und schwere, aber auch für besonders schnelle Schiebetüren eine Überwachung der Schließkraft erforderlich.
- Aus
WO 9,3/16948 - Aus
DE 102 36 938 A1 ist eine Masseermittlung bei automatischen Schiebe- und Aufzugstüren bekannt, aber auch dieses Verfahren kann weder auf statische noch auf dynamische Einflussgrößen reagieren. - Aus
DE 100 45 341 A1 ,DE 198 13 513 A1 undDE 40 06 577 A1 sind Verfahren und Systeme zur Türsteuerung im Bereich Straßenverkehrs-Kraftfahrzeuge bekannt. - Aus
DE 35 36 648 A1 ist eine automatische Tür-Notbetätigung für Kraftfahrzeuge bekannt, bei der ein Beschleunigungssensor auf den Schließ- und Öffnungsmechanismus der Tür geschaltet ist, wobei bei einem einen Grenzwert überschreitenden Impuls die Schließstellung der Tür entriegelt, so dass ein Öffnen der Tür durch Handdruck möglich ist. - Außerdem sind aus modernen Eisenbahnzügen Automatiktüren mit einer Schließrichtung senkrecht zur Fahrtrichtung bekannt.
- Unter schienengebundene Transportmittel versteht man beispielsweise Züge, U-Bahnen, horizontal-"Aufzüge", Fahrgeschäfte auf Volksfesten, Hängebahnen, Magnetschwebebahnen usw.
- Eine Tür trennt oder verbindet zwei Bereiche bzw. Räume. Eine Tür kann aus einem beweglichen Flügel, dem Türblatt, das entweder an zwei oder mehr Scharnieren, den Türbändern am Türrahmen, der Zarge, auch Türfutter genannt, befestigt ist, oder als Schiebetür, die durch eine Laufschiene oben oder unten in der Führung gehalten wird ausgeführt sein. Des Weiteren gibt es noch Sonderformen von Türen z.B. welche die nach oben wegfahren oder wegklappen, sowie Falttüren, bei denen der oder die Türflügel durch Scharnierbänder oder flexible Streifen in mehrere Teile gegliedert ist/sind, die sich beim Öffnen aus der Schließebene herausfalten.
- Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Betrieb einer Steuerungseinrichtung für eine Tür mit einer im Wesentlichen senkrecht zur Fahrtrichtung verlaufenden Öffnungs- und/oder Schließrichtung anzugeben, welche einen Betrieb der Tür unabhängig vom Zustand des schienengebundenen Transportmittels mit einer optimalen Antriebskraft ermöglicht, ohne eine maximal zulässige Schließkraft in einem beliebigen Zustand der Tür zu überschreiten.
- Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass zur Steuerung der Tür ein Messwert mindestens eines eine Beschleunigung des schienengebundenen Transportmittels messenden Beschleunigungssensors verwendet wird, aus dem und einer maximal zulässigen Schließkraft für die Tür eine die auf das schienengebundene Transporlimittel wirkenden äußeren Einflußgrößen berücksichtigenden Antriebskraft für die beweglichen Teile der Tür bestimmt wird. Das schienengebundene Transportmittel kann als Bezugssystem, in dem eine automatische bewegliche Tür eingebaut ist, angesehen werden. Von Vorteil ist es, wenn über Beschleunigungssensoren äußere Einflussgrößen, welche auf das Bezugssystem wirken, ermittelt werden können. Mit der Kenntnis dieser Einflussgrößen kann die Steuerung für einen Schließ- und/oder Öffnungsbetrieb stark optimiert werden.
- Unter "auf das Bezugssystem wirkende äußere Einflussgrößen" sind physikalische Kräfte zu verstehen wie sie durch die Kinematik, Kinetik, Gravitation, Kreisbewegungen, Rotation auftreten können.
- In einer vorteilhaften Form der Ausgestaltung wird zusätzlich zu dem Messwert des Beschleunigungssensors ein Messwert mindestens eines eine Steigung und/oder eine Neigung des Transportmittels messenden Neigungssensors zur Steuerung der Tür verwendet.
- In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird über den Messwert und über eine Masse der in der Öffnungs- und/oder Schließrichtung beweglichen Teile der Tür eine durch die Bewegung und/oder der Stellung des schienengebundenen Transportmittels auf die beweglichen Teile der Tür wirkende Einflusskraft, insbesondere eine Beschleunigungskraft und/oder eine Hangabtriebskraft, bestimmt. Mit der Kenntnis der Masse m und die auf die Masse m wirkende Beschleunigung kann durch einfache physikalische Gleichungen die Kraft, welche auf einen Körper mit der Masse m wirkt bestimmt werden. Eine solche Berechnung bietet sich für ein automatisiertes Verfahren als Algorithmus an.
- Weitere Einflusskräfte können Reibungsverluste oder auch Fremdeinwirkung sein. Unter Fremdeinwirkung ist beispielsweise ein Gepäckstück oder ein Passagier, welches bzw. welcher an einer Schiebetür angelehnt ist und somit den Lauf der Schiebetür behindert zu verstehen
- Vorteilhafterweise wirkt die Einflusskraft zumindest mit einer Komponente parallel zur Öffnungs- und/oder Schließrichtung der Tür. In einem statischen Fall steht das schienengebundene Transportmittel beispielsweise an einem Hang. Durch die Hanglage wirken auf das schienengebundene Transportmittel und auf alle an und/oder in ihm verbauten Komponenten Hangabtriebskräfte. Bei schweren Schiebetüren in beispielsweise einem Transportcontainer können so bereits durch eine leichte Schieflage des Transportcontainer große Kräfte, welche auf die Schiebetüren wirken, entstehen.
- In einer weiteren Anwendung wirkt die Einfluss-Kraft zumindest mit einer Komponente senkrecht zur Öffnungs- und/oder Schließrichtung zur Tür.
- Der Einsatz des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vor allem dann äußerst vorteilhaft, wenn mit dem Messwert und mit einer maximal zulässigen Schließkraft eine Antriebskraft für die beweglichen Teile der Tür bestimmt wird. Bei Kraft betätigten Türen darf die Kraft, die notwendig ist, um das Schließen der Tür zu verhindern, nicht größer als die maximale Schließkraft sein. Bei Türen im mobilen Einsatz ohne eine Steuerungseinrichtung mit Beschleunigungs- und/oder Neigungssensoren kann dieses Kriterium durch die auf beispielsweise einen fahrenden U-Bahnzug wirkenden bekannten Einflussgrößen verletzt werden. Durch die Bestimmung der ihre Grenzen nicht verletzende Antriebskraft kann eine Kraft betätigte Tür sicherheitsrelevant betrieben werden.
- Vorzugsweise wird die Tür mit der Antriebskraft von einem Motor angetrieben. Da sich Motoren hinsichtlich ihrer Kraft bzw. ihres Drehmomentes leicht steuern und/oder regeln lassen werden sie in der Anwendung des Verfahrens auf eine Vorrichtung mit Vorteil eingesetzt. Besonders Vorteilhaft lassen sich Elektromotoren über ihren Ankerstrom und/oder ihren Erregerstrom in ihrem Drehmoment regeln.
- Mit besonderem Vorteil lassen sich maximale Schließkräfte oder Antriebskräfte für eine Innentür, vorzugsweise eine Schiebetür angeben. Insbesondere bei Schiebetüren für Nahverkehrszüge mit andauerndem Durchgangsbetrieb durch Personen ist ein ungefährlicher Betrieb der Türen unerlässlich.
- In einer zweckmäßigen Ausgestaltungsform der Erfindung misst der Beschleunigungssensor eine Längsbeschleunigung des schienengebundenen Transportmittels. Unter Längsbeschleunigung des schienengebundenen Transportmittels ist beispielsweise das positive Beschleunigen des schienengebundenen Transportmittels zu verstehen. Sowohl in Vorwärts- als auch in Rückwärtsfahrt. Auch das Bremsen des schienengebundenen Transportmittels kennzeichnet eine Längsbeschleunigung, wobei beim Bremsen oder Verzögern auch von negativer Beschleunigung gesprochen wird.
- Mit besonderem Vorteil misst der Beschleunigungssensor eine Querbeschleunigung des schienengebundenen Transportmittels, insbesondere eine Zentrifugalkraft.
- Statische Einflussgrößen, d.h. wenn sich das schienengebundene Transportmittel in Ruhe befindet, werden mit Vorteil dadurch erfasst, dass der Neigungssensor eine Querneigung des Transportmittels misst. Um hohe Endgeschwindigkeiten der Transportmittel zu erreichen sind beispielsweise die kurvenäußeren Gleiskörper für Schienenfahrzeuge überhöht angeordnet. Sowohl bei einer statischen Betrachtungsweise als auch bei einer dynamischen Betrachtungsweise des Transportmittels, kann es vorkommen, dass Schiebetüren durch die Überhöhung der Gleiskörper quasi in "Hanglage" betrieben werden. Das Erfassen einer Querneigung des Transportmittels ergänzt also eine optimale Bestimmung der Antriebskraft der Tür.
- In einer weiterführenden Ausgestaltung misst der Neigungssensor eine Längsneigung des schienengebundenen Transportmittels. Beispielsweise bei Gebirgsbahnen, die über längere Zeit extreme Steigungen fahren müssen, ist das gesamte schienengebundene Transportmittel einem Neigungswinkel gegenüber der Waagerechten ausgesetzt; es entstehen also auch durch die Neigung auf der Längsachse eines schienengebundenes Transportmittels statische Kräfte, die auf die Türen und/oder Türsysteme wirken können.
- Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist, dass ein Strom für den die Antriebskraft erzeugenden Motor in Abhängigkeit des Messwertes des Beschleunigungssensors und/oder des Neigungssensors bestimmt wird. Wie bereits erwähnt lassen sich zum Beispiel Elektromotoren über den Strom auf eine einfache weise hinsichtlich ihrer ausübenden Kraft regeln. Eine fortlaufende Bestimmung des Stromes wird mit besonderem Vorteil in einer Steuerungseinrichtung für Türen vorgenommen, bei denen sich während des Schließbetriebes die Einflussgrößen oder Einflusskräfte verändern.
- Die vorrichtungsbezogene Aufgabe wird bezogen auf das eingangs genannte schienengebundene Transportmittel gelöst durch eine elektrisch angetriebene Tür und einer Steuerungseinrichtung zur Steuerung der elektrisch angetriebenen Tür, wobei die Steuerungseinrichtung mit einer Antriebsvorrichtung verbindbar ist, und eine Recheneinheit zum Ermitteln einer Antriebskraft für die Tür sowie einen Stromregler zur Regelung eines Motorstroms der Antriebsvorrichtung aufweist, und mit mindestens einem eine Beschleunigung des schienengebundenen Transportmittels messenden Beschleunigungssensor verbunden ist.
- In einer vorteilhaften Form der Ausgestaltung ist die Steuerungseinrichtung mit mindestens einem eine Steigung und/oder eine Neigung des Transportmittels messenden Neigungssensor verbindbar.
- Bevorzugte, jedoch keinesfalls einschränkende Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nunmehr anhand der Zeichnung näher erläutert. Zur Verdeutlichung ist die Zeichnung nicht maßstäblich ausgeführt und gewisse Merkmale sind nur schematisiert dargestellt. Im Einzelnen zeigt die
- FIG 1
- ein Transportmittel, mit einer Schiebetür mit einer Schließrichtung parallel zur Fahrtrichtung im Schließbetrieb, in Bergabfahrt,
- FIG 2
- das Transportmittel, mit der Schiebetür mit der Schließrichtung parallel zur Fahrtrichtung im Schließbetrieb ,in Bergauffahrt,
- FIG 3
- das Transportmittel mit der Schiebetür mit der Schließrichtung senkrecht zur Fahrtrichtung im Schließbetrieb auf einem linksseitig überhöhten Gleiskörper,
- FIG 4
- das Transportmittel mit der Schiebetür mit der Schließrichtung senkrecht zur Fahrtrichtung im Schließbetrieb auf einem rechtsseitig überhöhten Gleiskörper
- FIG 5
- ein Kräftediagramm und
- FIG 6
- ein Blockschaltbild einer Türsteuerung mit einer Antriebsvorrichtung und einer Tür.
- Die
Figuren 1 - 4 verdeutlichen die der Erfindung zugrunde liegende Problematik, welche die Erfinder erkannt haben. Eine Kraft die notwendig ist um aus Sicherheitsgründen das Schließen einer Tür 2 zu verhindern darf nicht größer als FSK,max = 150 N sein. Demzufolge ist eine Antriebskraft FA der Tür normalerweise auf einen festen Wert eingestellt (FA = 150 N). Dies gilt für eine Tür 2, auf die nur die Antriebskraft FA und sonst im Wesentlichen keine weiteren Kräfte wirken. -
Figur 1 und Figur 2 zeigen jeweils ein Transportmittel 3, hier ein Eisenbahnwagen oder Zug, mit einer kraftbetätigten Schiebetür 2, wobei eine Öffnungs- und Schließrichtung 11 der Schiebetür 2 parallel zu einer Fahrtrichtung des Transportmittels 3 liegt. -
Figur 1 zeigt den Fall, dass die Schiebetür 2 zu einem ersten Zeitpunkt t1 in einer Hanglage mit einem Steigungswinkel von α = 10° hangabwärts geschlossen werden muss.Figur 2 zeigt den Fall, dass die Schiebetür 2 zu einem zweiten Zeitpunkt t2 in einer Hanglage mit einem Steigungswinkel von α = 10° hangaufwärts geschlossen werden muss. - Bedingt durch den Steigungswinkel α wirkt in
Figur 1 eine Türmasse m der Tür 2, unter Berücksichtigung der Erdbeschleunigung g, als eine statische Kraft FZ in Schließrichtung 11 (sieheFig. 5 ). Ausgehend von der maximal an der Türkante zulässigen Schließkraft FSK,max = 150 N und einer Türmasse von m = 35,2 kg, wirkt neben der Antriebskraft FA, welche auf 150 N eingestellt ist, zusätzlich die statische Kraft von FZ = 60 N in Schließrichtung. Da die beiden Kräfte in eine Richtung wirken, addieren sie sich zu einer wirksamen Kraft oder wirksamen Schließkraft FW. - Mit einer wirksamen Kraft von FW = 210 N wird die maximal zulässige Schließkraft FSK,max zum ersten Zeitpunkt t1 um 40% überschritten, und somit können evtl. zwischen der Türkante und einen Türanschlag befindliche Personen und/oder Gegenstände verletzt oder zerstört werden. Die Tür 2 darf nur noch mit der Antriebskraft von FA = 90 N angetrieben werden. Denn, die jetzt zusätzlich in Schließrichtung wirkende statische Kraft FZ von 60 N muss von der maximal zulässigen Schließkraft FSK abgezogen werden; es verbleiben also nur noch 90 N als Antriebskraft FA.
-
- In
Figur 2 wird die Tür 2 des Transportmittels 3 zu einem späteren Zeitpunkt t2 gegen den Hang mit dem Steigungswinkel von α = 10° hangaufwärts in Schließrichtung 11 betrieben. Die ausFigur 1 bekannte maximale Antriebskraft FA von 90 N ist als Grenzwert weiterhin zu berücksichtigen, weil eine Steuerungseinrichtung 1 ohne weitere Erfassungsmittel unterschiedliche Hanglagen nicht unterscheiden kann. Wird nun die Tür mit der Antriebskraft FA von 90 N in Schließrichtung zugefahren, muss diesmal die statische Kraft FZ von 60 N, welche zum Zeitpunkt t2 entgegengesetzt der Schließrichtung wirkt, überwunden werden. Die Tür 2 wird nun mit einer wirksamen Kraft FW von 30 N in Schließrichtung angetrieben. - Bei einer so geringen wirksamen Schließkraft der Tür können schon geringe Verunreinigungen in einer Führungsschiene ein Öffnen bzw. Schließen der Tür 2 verhindern.
-
Figuren 3 und 4 sind analog zu denFiguren 1 und 2 zu sehen. Allerdings steht das Transportmittel 3 nun aufgrund einer lateralen Gleiskörpererhöhung mit einem Neigungswinkel von β = 10° in der Schräge. Die Tür 2 des Transportmittels 3 ist senkrecht zur Fahrtrichtung eingebaut. InFigur 3 muss zum Zeitpunkt t3 wie inFigur 1 zum Zeitpunkt t1 die statische Kraft FZ von 60 N, aufgrund der Gewichtskraft FG der Tür 2, von der maximalen Schließkraft FSK,max = 150 N abgezogen werden.Figur 4 zeigt zu einem Zeitpunkt t4 den analogen Fall zuFigur 2 . Auch bei einer Einbaulage senkrecht zur Fahrtrichtung müssen zum Zeitpunkt t4 zweimal die statische Kraft von 60 N von der maximalen Schließkraft FSK = 150 N abgezogen werden. Es verbleibt also wieder nur eine geringe Antriebskraft FA von 30 N, die bei eventuell auftretenden Störungen oder Beeinflussungen der Türmechanik nicht ausreichend sein kann. - In den
Figuren 1 bis 4 wurde von statischen und/oder stationären Kräften ausgegangen. Die dynamischen Kräfte, wie sie beim Beschleunigen oder Verzögern eines Transportmittels 3 oder bei Kurvenfahrten entstehen, verstärken das Problem in analoger Weise. -
Figur 5 zeigt ein Kräftediagramm an einer schematisch dargestellten Tür 2. Die Tür 2 zeigt durch den Steigungswinkel α = 10° oder den Neigungswinkel β = 10° eine Abweichung zur Waagerechten 14. Aufgrund der Masse m der Tür 2 wirkt die Gewichtskraft FG = m · g auf die Tür 2 senkrecht zur waagerechten Ebene 14. Daraus resultiert eine Normalkraft FN, welche senkrecht auf eine schiefe Ebene 1, beispielsweise gegeben durch eine Führungsschiene, wirkt. Aus den beiden Kräften FN und FG lässt sich in einer Steuerungseinrichtung 1 (sieheFig. 6 ) eine Zusatzkraft oder externe Einflusskraft FZ, welche parallel zur schiefen Ebene 16 verläuft, ableiten, z.B. -
- (r = Kurvenradius, v = Geschwindigkeit des Transportmittels)
- Die folgenden Betrachtungen schließen diese Fälle mit ein.
- Eine Antriebskraft FA, welche an einen Türmitnehmer 9 angreift, wird nun gemäß der Erfindung ausgehend von der für diese Tür 2 maximal zulässigen Schließkraft FSK,max je nach Lage und/oder Beschleunigung der Tür 2 bzw. des Transportmittels 3, neu bestimmt. Es resultiert, je nach Lage, Geschwindigkeit, Ort und Schließ- bzw. Öffnungsrichtung 11 der Tür 2, eine bestimmte Antriebskraft FA. Für den in
Fig. 1 und Fig. 2 dargestellten Fall gilt FA = FSK,max ± FZ. -
Fig 1 : -
Fig 2 : - Die Antriebskraft FA der Tür 2 welche auf den Türmitnehmer 9 wirkt, ist insbesondere eine Realtime oder laufend aktualisierte oder Online-Funktion von der Masse m der Tür 2, den Winkeln α und/oder β, der Geschwindigkeit v des Transportmittels 3 und der maximalen Schließkraft FSK,max.
-
Figur 6 zeigt die Steuerungseinrichtung 1 zum Steuern der elektrisch betriebenen Tür 2. Über einen Motor mit Getriebe und Inkrementalgeber 4 wird die Tür 2 mittels eines Zahnriemens 8 über den Türmitnehmer 9 angetrieben. Der Zahnriemen 8 wird über eine Umlenkrolle 7 auf Spannung gehalten. Der Motor mit Getriebe und Inkrementalgeber 4, der Zahnriemen 8, die Umlenkrolle 7 und der Türmitnehmer 9 bilden eine Antriebseinheit 10. Die Antriebseinheit 10 ist über Signal- und Motorstromleitungen mit der Steuerungseinrichtung 1 verbunden. An die Steuerungseinrichtung 1 sind über Datenleitungen je ein Beschleunigungssensor 5 und ein Neigungssensor 6 angeschlossen. - Bei modernen Beschleunigungssensoren 5 und Neigungssensoren 6, wie sie hier zum Einsatz kommen, ist eine Elektronik zur Auswertung des eigentlichen Sensorsignals Bestandteil des Beschleunigungssensors 5 und des Neigungssensors 6 selbst, wobei eine platz- und stromsparende Bauweise eingesetzt wird.
- Im Wesentlichen besteht der Neigungssensor 6 oder der Beschleunigungssensor 5 aus einer an zwei Biegezungen beweglich gelagerten seismischen Masse, die mit zwei feststehenden Platten einen Differentialkondensator bildet. Wird die seismischen Masse aus ihrer Ruhelage (α = 0 und/oder β = 0) ausgelenkt, so verringert sich die Kapazität in der einen Hälfte des Differentialkondensators, während sich die Kapazität in der anderen Hälfte vergrößert. Der Neigungssensor 6 liefert repräsentative Messwerte bei statischen Beschleunigungen wie z.B. eine Komponente der Erdbeschleunigung g in Abhängigkeit vom Neigungswinkel α und/oder β. Hohe Frequenzanteile, beispielsweise Störungen durch Vibrationen, werden hingegen wirkungsvoll unterdrückt. Die Beschleunigungs- und Neigungssensoren 5, 6 arbeiten richtungssensitiv, d.h. im Ausgangssignal sind unterschiedliche Vorzeichen zu erwarten.
- Die Tür 2 sei bei dem Beispiel der
Figur 6 derart in das Transportmittel 3 eingebaut, dass ihre Bewegungsrichtung 11 parallel zur Fahrtrichtung des Transportmittels 3 liegt. - Bei einer ebenen Geradeausfahrt des Zuges misst der Beschleunigungssensor 5 fortlaufend Beschleunigungswerte in horizontaler als auch in vertikaler Richtung. Durch ein starkes Bremsmanöver des Transportmittels 3 werde ein hoher Beschleunigungswert in Fahrtrichtung des Transportmittels 3 durch den Beschleunigungssensor 5 gemessen. Zeitgleich befände sich die Tür 2 in einem Schließbetrieb. Durch den Inkrementalgeber im Motor mit Getriebe 4 wird der Steuerungseinrichtung 2 die Bewegungsrichtung der Tür 2 mitgeteilt. Durch die starke Verzögerung des Transportmittels 3 wirkt nun auf die Tür 2 zusätzlich zur Antriebskraft FA eine Zusatzkraft FZ.
- Die Steuerungseinrichtung 1 sorgt nun dafür, dass die maximal zulässige Schließkraft dennoch nicht überschritten wird: Über die Information, dass die Tür 5 im Schließbetrieb ist, und den Messwert des Beschleunigungssensors 5, welcher aufgrund der im Beschleunigungssensor 5 integrierten Elektronik bereits als normierter Spannungswert vorliegt und zur Steuerungseinrichtung 1 über die Datenleitungen weitergeleitet wurde, errechnet die Recheneinheit in der Steuerungseinrichtung 1 kontinuierlich eine optimale aktuelle Antriebskraft FA, welche die maximale Schließkraft FSK,max nicht übersteigt.
- Die dabei für die Berechnung der Zusatzkraft FZ notwendige Masse m der Tür 2 und die maximale Schließkraft FSK,max sind zuvor einmalig über ein Handterminal in der Steuerungseinrichtung abgelegt worden. Alternativ ist eine automatische Masseermittlung wie sie aus der deutschen Offenlegungsschrift
DE 102 36 938 A1 bekannt ist denkbar. - Die in der Steuerungseinrichtung 1 errechnete Antriebskraft FA wird in einen der Antriebskraft FA entsprechenden Stromwert für den Motor 4 umgerechnet. Da der errechnete Strom der Kraft proportional ist, stellt ein Stromregler über eine Stromversorgungseinrichtung 13 den Strom für den Motor mit Getriebe und Inkrementalgeber 4 bereit. Zusätzlich wird ein aktueller Motorstrom über den Stromregler fortlaufend gemessen, dadurch ist die momentan wirkende Antriebskraft FA während jeder Phase des Schließvorgangs bekannt. Der Motorstrom wird bei sich ändernden Beschleunigungswerten während des Schließvorganges geregelt. Aufgrund der aktuell ermittelten Beschleunigungs- und/oder Neigungswerte und der Kenntnis der aktuell wirkenden Antriebskraft FA kann nun die Tür 2 mit einer die Sicherheit gewährleistenden maximal zulässigen Schließkraft Fw ≤ FSK,max über ihren gesamten Schließbereich und in weitgehend allen Zuständen des Zuges geschlossen werden.
- Selbstverständlich stellt die in dem Ausführungsbeispiel genannte Türmasse m keine Einschränkung dar. Durch Übersetzungen und/oder Untersetzungen der Antriebskraft können auch Türen mit Massen, vorzugsweise im Bereich von 30 kg bis 400 kg angetrieben werden. Darüber hinausgehende Ausführungsbeispiele weisen eine Überwachung einer kinetischen Energie der Tür 2 und/oder eine Überwachung einer Reibung der Tür 2 in ihrer Führungsschiene auf. Die bereits erwähnte Normalkraft FN kann für eine zusätzliche Reibungskraftberechnung in der Steuerungseinrichtung 1 verfahrensgemäß ausgewertet werden.
Claims (14)
- Verfahren zum Betrieb einer Steuerungseinrichtung (1) für eine Tür (2) in einem schienengebundenen Transportmittel (3), wobei die Öffnungs- und/oder Schließrichtung (11) der Tür (2) im Wesentlichen senkrecht zur Fahrtrichtung verläuft,
dadurch gekennzeichnet, dass zur Steuerung der Tür (2) ein Messwert mindestens eines eine Beschleunigung des schienengebundenen Transportmittels (3) messenden Beschleunigungssensors (5) verwendet wird, aus dem und einer maximal zulässigen Schließkraft (FSK,max) für die Tür eine die auf das schienengebundene Transportmittel wirkenden äußeren Einflussgrößen berücksichtigende Antriebskraft (FA) für die beweglichen Teile der Tür (2) bestimmt wird. - Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zu dem Messwert des Beschleunigungssensors (5) ein Messwert mindestens eines eine Steigung (α) und/oder eine Neigung (β) des Transportmittels (3) messenden Neigungssensors (6) zur Steuerung der Tür (2) verwendet wird. - Verfahren nach Anspruch 1 und 2,
dadurch gekennzeichnet, dass über den Messwert und über eine Masse (m) der in der Öffnungs- und/oder Schließrichtung (11) beweglichen Teile der Tür (2) eine durch die Bewegung und/oder die Stellung des schienengebundenen Transportmittels (3) auf die beweglichen Teile der Tür (2) wirkende Einflusskraft (FZ), insbesondere eine Beschleunigungskraft und/oder eine Hangabtriebskraft, bestimmt wird. - Verfahren nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, dass die Einflusskraft (FZ) zumindest mit einer Komponente parallel zur Öffnungs- und/oder Schließrichtung (11) der Tür (2) wirkt. - Verfahren nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, dass die Einflusskraft (FZ) zumindest mit einer Komponente senkrecht zur Öffnungs- und/oder Schließrichtung (11) der Tür (2) wirkt. - Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, dass die Tür (2) mit der Antriebskraft (FA) von einem Motor (1) angetrieben wird. - Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, dass die Tür (2) eine Innentür, vorzugsweise eine Schiebetür, ist. - Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, dass der Beschleunigungssensor (5) eine Längsbeschleunigung des schienengebundenen Transportmittels (3) misst. - Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, dass der Beschleunigungssensor (5) eine Querbeschleunigung des schienengebundenen Transportmittels (3) misst, insbesondere eine Zentrifugalkraft. - Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, dass der Neigungssensors (6) eine Querneigung (β) des schienengebundenen Transportmittels (10) misst. - Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet, dass der Neigungssensor (6) eine Längsneigung (α), insbesondere eine Steigung, des schienengebundenen Transportmittels (3) misst. - Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 11,
dadurch gekennzeichnet, dass ein Strom für den die Antriebskraft erzeugenden Motor (1) in Abhängigkeit des Messwertes des Beschleunigungssensors (5) und/oder des Neigungssensors (6) bestimmt wird. - Schienengebundenes Transportmittel (3) mit einer elektrisch angetriebenen Tür (2) und einer Steuerungseinrichtung (1) zur Steuerung der elektrisch angetriebenen Tür (2), wobei die Steuerungseinrichtung (1) mit einer Antriebsvorrichtung (10) verbindbar ist, und eine Recheneinheit zum Ermitteln einer Antriebskraft (FA) für die Tür (2) sowie einen Stromregler zur Regelung eines Motorstroms einer Antriebsvorrichtung (10) aufweist, und mit mindestens einem eine Beschleunigung des schienengebundenen Transportmittels (3) messenden Beschleunigungssensor (5) verbunden ist.
- Schienengebundenes Transportmittel nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung (1) mit mindestens einem eine Steigung (α) und/oder eine Neigung (β) des Transportmittels (3) messenden Neigungssensors (6) verbindbar ist.
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