EP3655301B1

EP3655301B1 - Schienenfahrzeug zur personenbeförderung

Info

Publication number: EP3655301B1
Application number: EP18759885.9A
Authority: EP
Inventors: Matthias Hofmann; Thorsten Jastrow; Dirk Winkler
Original assignee: Siemens Mobility GmbH
Current assignee: Siemens Mobility GmbH
Priority date: 2017-09-29
Filing date: 2018-08-16
Publication date: 2022-11-09
Anticipated expiration: 2038-08-16
Also published as: RS63902B1; DK3655301T3; WO2019063190A1; DE102017217408A1; PL3655301T3; ES2937403T3; EP3655301A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Schienenfahrzeug zur Personenbeförderung.
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 kosteneffizienten 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.
Aus der DE 10 2014 222 900 A1 ist ein Schienenfahrzeug mit einem Bilderzeugungssystem zur Erfassung eines Raumes außerhalb des Schienenfahrzeugs bekannt, mit dem ein autonomer Fahrbetrieb ermöglicht werden kann.
Eine Aufgabe der Erfindung ist es, ein Schienenfahrzeug zur Personenbeförderung bereitzustellen, welches einen großen Fahrgastraum aufweisen kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Schienenfahrzeug nach Anspruch 1.
Das erfindungsgemäße Schienenfahrzeug zur Personenbeförderung ist für einen vollautonomen Fahrbetrieb eingerichtet. Es umfasst 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, und wobei das Schienenfahrzeug eine eigene, insbesondere elektrische Antriebseinheit für jedes der Räder aufweist, wobei die jeweilige Antriebseinheit mithilfe der Steuereinrichtung steuerbar ist, und wobei die jeweilige Antriebseinheit ein Radnabenmotor ist oder einen Radnabenmotor umfasst.
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 dauerhaft vom Schienenfahrzeug selbst übernommen wird. Im vollautonomen Fahrbetrieb des Schienenfahrzeugs ist kein Fahrzeugführer 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 Fahrgastraum genutzt werden kann, wodurch letztlich ein großer Fahrgastraum erhalten werden kann.
Da die Räder des Schienenfahrzeugs als Einzelräder ausgebildet 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 Einzelräder, 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 Schienenfahrzugs weist vorzugsweise nur als Einzelräder ausgebildete Räder auf.
Vorteilhafterweise hat das Schienenfahrzeug vier Räder, insbesondere genau vier Räder. Zweckmäßigerweise bilden die Räder des Schienenfahrzeugs zwei Paare von Rädern.
Das Steuern eines Rads durch die Steuereinrichtung kann insbesondere ein mittelbares Steuern sein. Das heißt, die Steuereinrichtung kann das Rad steuern, indem die Steuereinrichtung eine oder mehrere Vorrichtungen steuert, welche auf das Rad einwirkt/einwirken.
Der autonome Fahrbetrieb des Schienenfahrzeugs kann mithilfe der Sensoreinheit und der Steuereinrichtung realisiert werden. 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 Sensorsignale werden vorteilhafterweise von der Steuereinrichtung ausgewertet. Dies ermöglicht der Steuereinrichtung, mindestens eines der Räder, vorzugsweise alle Räder des Schienenfahrzeugs, situationsabhängig zu steuern. Zweckmäßigerweise erfolgt das Steuern des Rads bzw. der Räder gemäß der Anforderung, 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 Steuereinrichtung 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 Fahrzeugumgebung umfassen.
Zweckmäßigerweise umfasst die Steuereinrichtung einen Prozessor zur Ausführung eines Computerprogramms sowie einen Datenspeicher, in dem ein Computerprogramm hinterlegt werden kann. Weiter ist es vorteilhaft, wenn die Steuereinrichtung dazu eingerichtet ist, Steuerbefehle für eine oder mehrere Fahrzeugkomponenten zu erzeugen - insbesondere basierend auf einer Auswertung der Sensorsignale.
Vorzugsweise ist die Steuereinrichtung durch ein Computerprogramm, welches in der Steuereinrichtung (genauer gesagt in deren Datenspeicher) hinterlegt ist, zum Auswerten von Sensorsignalen und/oder zum Erzeugen von Steuerbefehlen eingerichtet.
Vorteilhafterweise ist die Steuereinrichtung dazu eingerichtet, mindestens eines der Räder, vorzugsweise alle Räder des Schienenfahrzeugs, in Abhängigkeit der Sensorsignale der Sensoreinheit zu steuern.
Weiter ist es vorteilhaft, wenn die Räder mithilfe der Steuereinrichtung 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 Straßenbahnfahrzeug. Ein Straßenbahnfahrzeug im Sinne der Erfindung kann insbesondere ein Stadtbahn-Fahrzeug oder U-Bahn-Fahrzeug sein.
Vorteilhafterweise ist das Schienenfahrzeug in Niederflurbauweise ausgeführt. Mit anderen Worten, das Schienenfahrzeug ist vorteilhafterweise ein Niederflurfahrzeug. Dadurch können Fahrgästen, die behinderungs- oder altersbedingt in ihrer Mobilität eingeschränkt sind, der Einstieg in das Schienenfahrzeug und der Ausstieg aus dem Schienenfahrzeug erleichtert werden. Das Schienenfahrzeug hat vorzugsweise eine Einstiegshöhe 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 ausgeführt 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 entfallen kann. Dies ermöglicht den Einbau vieler und breiter Fahrgastzugangstüren, was wiederum kurze Fahrgastwechselzeiten erlaubt, insbesondere bei einer Ausführung des Schienenfahrzeugs in Niederflurbauweise.
Besonders bevorzugt ist es, wenn der Niederfluranteil des Fahrzeugs (über die Länge des Schienenfahrzeugs) 100% beträgt. Das heißt, in bevorzugter Weise ist das Fahrzeug ein sogenanntes 100%-Niederflurfahrzeug.
Zweckmäßigerweise umfasst das Schienenfahrzeug einen Wagenkasten mit einem ersten und einem zweiten Endabschnitt. Zwei der Räder sind vorzugsweise am ersten Endabschnitt des Wagenkastens angeordnet. Zwei andere der Räder sind vorzugsweise am zweiten Endabschnitt des Wagenkastens angeordnet. Eine solche Anordnung der Räder ermöglicht eine flexible Konfigurierbarkeit des Schienenfahrzeugs zwischen den Endabschnitten des Wagenkastens, da im mittleren Bereich des Wagenkastens Radkästen, welche dort die Konfigurierbarkeit des Schienenfahrzeugs einschränken würden, entfallen können.
Weiter ist es vorteilhaft, wenn das Schienenfahrzeug ein einteiliges Schienenfahrzeug ist. Das heißt, das Schienenfahrzeug 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 Konstruktionsaufwand realisierbar.
Des Weiteren können die am ersten Endabschnitt des Wagenkastens angeordneten Räder Elemente eines ersten Fahrwerks sein. Die am zweiten Endabschnitt des Wagenkastens angeordneten Räder hingegen können Elemente eines zweiten Fahrwerks sein. Das jeweilige Fahrwerk kann eine nicht mit den Rädern mitdrehende Achsbrücke aufweisen, die am Wagenkasten befestigt ist und die Räder des Fahrwerks trägt.
Ferner ist es zweckmäßig, wenn das Schienenfahrzeug mit mindestens einer Antriebseinheit zum Antreiben mindestens eines der Räder ausgestattet ist. Die mindestens eine Antriebseinheit ist vorteilhafterweise mithilfe der Steuereinrichtung steuerbar.
Erfindungsgemäß weist das Schienenfahrzeug für jedes der Räder eine eigene Antriebseinheit auf. Dies ermöglicht es, die Räder individuell anzutreiben. Die jeweilige Antriebseinheit ist insbesondere eine elektrische Antriebseinheit. Erfindungsgemäß 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.
Erfindungsgemäß ist die jeweilige Antriebseinheit ein Radnabenmotor oder umfasst einen Radnabenmotor. 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 Antriebskonzepten mit einem zentralen Motor, der mehrere Räder antreibt, ist, dass jedes Rad individuell ansteuerbar ist und somit zum Beispiel eine optimierte Fahrdynamikregelung, insbesondere 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 mindestens 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 Schienenfahrzeug für jedes der Räder eine eigene Bremsvorrichtung aufweist. Dies ermöglicht es, die Räder individuell abzubremsen. Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn die jeweilige Bremsvorrichtung mithilfe der Steuereinrichtung steuerbar ist.
In einer vorteilhaften Ausführungsvariante der Erfindung ist die Steuereinrichtung dazu eingerichtet, die jeweilige Bremsvorrichtung direkt zu steuern, insbesondere falls die jeweilige Bremsvorrichtung elektrisch oder elektromagnetisch betätigbar ist. Bei dieser Ausführungsvariante ist die Steuereinrichtung vorzugsweise mit der jeweiligen Bremsvorrichtung kommunikativ verbunden. Weiter ist die Steuereinrichtung vorzugsweise dazu eingerichtet, für die jeweilige Bremsvorrichtung Steuerbefehle zu erzeugen.
In einer anderen vorteilhaften Ausführungsvariante der Erfindung ist die Steuereinrichtung dazu eingerichtet, die jeweilige 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 bestimmungsgemäßer 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, dass 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 weitere 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 Überwachung 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 mindestens 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 Ermittlung 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 verbunden. Zudem ist die Steuereinrichtung vorzugsweise dazu eingerichtet, Steuerbefehle für den Betätigungsmechanismus zu erzeugen.
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 Fahrgastzugangstür 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 mindestens ein weiteres erfindungsgemäßes Schienenfahrzeug umfasst. 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 Kommunikationsvorrichtung 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 erzeugt die Steuereinrichtung des ersten Schienenfahrzeugs vorteilhafterweise Steuerbefehle für die Steuereinrichtung des weiteren Schienenfahrzeugs bzw. - falls die Schienenfahrzeugflotte mehrere weitere Schienenfahrzeuge umfasst - für die Steuereinrichtungen der weiteren Schienenfahrzeuge.
Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist die Steuereinrichtung des ersten Schienenfahrzeugs dazu eingerichtet, in besagtem Betriebsmodus die Steuereinrichtung des mindestens einen weiteren Schienenfahrzeugs derart zu steuern, dass die Schienenfahrzeuge im Fahrbetrieb mit gleicher Geschwindigkeit fahren. Auf diese Weise können die Schienenfahrzeuge - 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 Schienenfahrzeuge reduziert werden kann.
Die bisher gegebene Beschreibung vorteilhafter Ausgestaltungen der Erfindung enthält zahlreiche Merkmale, die in den einzelnen abhängigen Patentansprüchen teilweise zu mehreren zusammengefasst wiedergegeben sind.
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 näher erläutert wird. Das Ausführungsbeispiel dient der Erläuterung der Erfindung und beschränkt die Erfindung nicht auf die darin angegebenen Kombinationen von Merkmalen, auch nicht in Bezug auf funktionale Merkmale.
Werden in verschiedenen Figuren die gleichen Bezugszeichen verwendet, so bezeichnen diese gleiche oder einander entsprechende Elemente.
Es zeigen:

FIG 1: eine schematische Darstellung einer drei Schienenfahrzeuge umfassenden Schienenfahrzeugflotte;
FIG 2: eine schematische Darstellung eines der drei Schienenfahrzeuge aus FIG 1.

FIG 1 zeigt schematisch eine Seitenansicht einer Schienenfahrflotte 2, welche ein erstes Schienenfahrzeug 4a zur Personenbeförderung 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 einteiliges Straßenbahnfahrzeug.
Jedes der Schienenfahrzeuge 4a, 4b, 4c ist für einen vollautonomen Fahrbetrieb eingerichtet. Zudem weist keines der Schienenfahrzeuge 4a, 4b, 4c in seinem Fahrzeuginnenraum einen Fahrzeugführerraum auf, sodass der gesamte Fahrzeuginnenraum des jeweiligen Schienenfahrzeugs 4a, 4b, 4c als Fahrgastraum genutzt wird.
Ferner weist jedes der Schienenfahrzeuge 4a, 4b, 4c vier Räder 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 ausgeführt.
Des Weiteren weist jedes der Schienenfahrzeuge 4a, 4b, 4c eine 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 mehrere 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 öffenbar 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 Informationsübertragungsleitungen 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 angeordnet, 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 Sensoreinheiten 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 jeweilige Rad 6 antreibbar ist. Die Räder 6 sind also individuell antreibbar. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Antriebseinheiten 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. Beispielsweise kann die jeweilige elektrodynamische Bremse eine Nutzstrombremse oder eine Widerstandsbremse sein.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel weist das Schienenfahrzeug 4a zusätzlich für jedes seiner vier Räder 6 eine zusätzliche Bremsvorrichtung 30 auf, insbesondere für eine Gefahrenbremsung 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 direkt oder indirekt (zum Beispiel über die jeweilige Antriebseinheit 28) mit dem zugehörigen Rad 6 verbunden ist, sodass sich die Bremsscheibe 32 mit dem Rad 6 mitdreht. Zudem umfasst 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 individuell 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 Bewegungsverhalten. Nach einer vorgegebenen Zeitspanne werden die Fahrgastzugangstüren 14 durch die Steuereinrichtung 10 wieder geschlossen. Das bevorstehende Schließen der Fahrgastzugangstüren 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 so lange, bis die Person den Bereich der Türöffnung verlassen hat und das Schließen der Fahrgastzugangstür 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 Räder 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 Schienenfahrzeugflotte 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 Schienenfahrzeugflotte 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 Steuereinrichtungen 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 Steuereinrichtungen 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 mithilfe der Kommunikationsvorrichtungen 8 an das erste Schienenfahrzeug 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 Komponenten des jeweiligen weiteren Schienenfahrzeugs 4b, 4c. Die Steuereinrichtung 10 des ersten Schienenfahrzeugs 4a ist dazu eingerichtet, in besagtem Betriebsmodus die Steuereinrichtungen 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 Schienenfahrzeuge 4a, 4b, 4c "virtuell" (d. h. ohne mechanische Ankopplung) 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 Kuppeleinrichtungen 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 eingeschränkt und andere Variationen können hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Ansprüche zu verlassen.

Claims

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) zum Auswerten von Sensorsignalen der Sensoreinheit (24) sowie zum selbsttätigen Steuern mindestens eines der Räder (6),
dadurch gekennzeichnet, dass
die Räder (6) Einzelräder sind und wobei das Schienenfahrzeug (4a, 4b, 4c) eine eigene, insbesondere elektrische Antriebseinheit (28) für jedes der Räder (6) aufweist, wobei die jeweilige Antriebseinheit (28) mithilfe der Steuereinrichtung (10) steuerbar ist und wobei die jeweilige Antriebseinheit (28) ein Radnabenmotor ist oder einen Radnabenmotor umfasst.
Schienenfahrzeug (4a, 4b, 4c) nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (10) dazu eingerichtet ist, mindestens eines der Räder (6), insbesondere alle Räder (6), in Abhängigkeit der Sensorsignale der Sensoreinheit (24) zu steuern.
Schienenfahrzeug (4a, 4b, 4c) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Räder (6) mithilfe der Steuereinrichtung (10) individuell steuerbar sind.
Schienenfahrzeug (4a, 4b, 4c) nach einem der voranstehenden Ansprüche,
wobei das Schienenfahrzeug (4a, 4b, 4c) in Niederflurbauweise ausgeführt ist.
Schienenfahrzeug (4a, 4b, 4c) nach einem der voranstehenden 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) angeordnet sind und zwei andere der Räder (6) am zweiten Endabschnitt (22) des Wagenkastens (18) angeordnet sind.
Schienenfahrzeug (4a, 4b, 4c) nach einem der voranstehenden Ansprüche,
wobei das Schienenfahrzeug (4a, 4b, 4c) ein einteiliges Schienenfahrzeug ist.
Schienenfahrzeug (4a, 4b, 4c) nach einem der voranstehenden Ansprüche,
gekennzeichnet durch eine eigene Bremsvorrichtung (30) für jedes der Räder (6), wobei die jeweilige Bremsvorrichtung (30) mithilfe der Steuereinrichtung (10) steuerbar ist.
Schienenfahrzeug (4a, 4b, 4c) nach einem der voranstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Räder (6) jeweils um eine eigene Hochachse (36) schwenkbar gelagert sind.
Schienenfahrzeug (4a, 4b, 4c) nach einem der voranstehenden Ansprüche,
gekennzeichnet durch eine eigene Lenkvorrichtung (38) für jedes der Räder (6), wobei die jeweilige Lenkvorrichtung (38) mithilfe der Steuereinrichtung (10) steuerbar ist.
Schienenfahrzeug (4a, 4b, 4c) nach einem der voranstehenden Ansprüche,
gekennzeichnet durch eine weitere Sensoreinheit (16) zum Überwachen eines Fahrzeuginnenraums, wobei die Steuereinrichtung (10) zum Auswerten von Sensorsignalen der weiteren Sensoreinheit (16) eingerichtet ist.
Schienenfahrzeug (4a, 4b, 4c) nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch mindestens eine Fahrgastzugangstür (14), die mithilfe der Steuereinrichtung (10) steuerbar ist, wobei die Steuereinrichtung (10) dazu eingerichtet ist, die mindestens eine Fahrgastzugangstür (14) in Abhängigkeit von Sensorsignalen der erstgenannten Sensoreinheit (24) und/oder von Sensorsignalen der weiteren Sensoreinheit (16) zu steuern.
Schienenfahrzeugflotte (2), umfassend ein erstes Schienenfahrzeug (4a) nach einem der voranstehenden Ansprüche sowie 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.
Schienenfahrzeugflotte (2) nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (10) des ersten Schienenfahrzeugs (4a) dazu eingerichtet ist, in besagtem Betriebsmodus die Steuereinrichtung (10) des mindestens einen weiteren Schienenfahrzeugs (4b, 4c) derart zu steuern, dass die Schienenfahrzeuge (4a, 4b, 4c) im Fahrbetrieb mit gleicher Geschwindigkeit fahren.