Verfahren und Vorrichtung zum Verändern einer Schallemission eines

Einstiegssystems für ein Schienenfahrzeug, Einstiegssystem und

Schienenfahrzeug

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verändern einer Schallemission eines

Einstiegssystems für ein Schienenfahrzeug, eine Vorrichtung zum Verändern einer Schallemission eines Einstiegssystems für ein Schienenfahrzeug, ein Einstiegssystem für ein Schienenfahrzeug und ein Schienenfahrzeug.

Eine Tür eines Schienenfahrzeugs wirkt wie eine passive Schallquelle, die Geräusche von einer Außenseite der Tür auf einer Innenseite der Tür zumindest gedämpft abstrahlt. Um die Geräuschübertragung von der Außenseite zu der Innenseite zu reduzieren, kann eine Masse der Tür vergrößert werden. Ebenso kann Dämmmaterial zwischen der Außenseite und der Innenseite angeordnet werden.

Der Erfindung stellt sich die Aufgabe, ein verbessertes Verfahren zum Verändern einer Schallemission eines Einstiegssystems für ein Schienenfahrzeug, eine verbesserte Vorrichtung zum Verändern einer Schallemission eines Einstiegssystems für ein Schienenfahrzeug, ein verbessertes Einstiegssystem und ein verbessertes

Schienenfahrzeug bereitzustellen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zum Verändern einer Schallemission eines Einstiegssystems für ein Schienenfahrzeug, eine Vorrichtung zum Verändern einer Schallemission eines Einstiegssystems für ein Schienenfahrzeug, ein Einstiegssystem mit der Vorrichtung und ein Schienenfahrzeug mit dem

Einstiegssystem mit den Merkmalen der Hauptansprüche gelöst. Vorteilhafte

Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den

nachfolgenden Unteransprüchen.

Geräusche werden über Schallwellen verbreitet. Schallwellen verursachen

Schwingungen an einer Grenzfläche. Die Schwingungen können durch entgegengerichtete Gegenschwingungen zumindest teilweise ausgelöscht werden. Die Gegenschwingungen können durch einen mit der schwingenden Grenzfläche

gekoppelten Schwingungserzeuger erzeugt werden. Bei dem hier vorgestellten Ansatz wird ein schwingungsfähiger Teilbereich eines Einstiegssystems, wie beispielsweise eine Außenhaut eines Türflügels mit einem elektrisch betriebenen Schwingungserzeuger gekoppelt. Wenn der Teilbereich durch Schallwellen zum Schwingen angeregt wird, koppelt der Schwingungserzeuger

Gegenschwingungen in den Teilbereich ein. Die Gegenschwingungen löschen die Schwingungen zumindest teilweise aus. Ohne Schwingungen emittiert der Teilbereich keine Schallwellen und eine Geräuschübertragung wird unterbunden.

Durch den Schwingungserzeuger kann auf Dämmmaterial und Masse zum Dämpfen verzichtet werden. Beispielsweise kann ein Türflügel des hier vorgestellten

Einstiegssystems in Leichtbau ausgeführt werden. Durch den Leichtbau wird eine Massenträgheit des beweglichen Bauteils reduziert. Zum Bewegen des Türflügels ist dann eine geringere Antriebsleistung erforderlich. Alternativ kann mit der gleichen Antriebsleistung eine hohe Dynamik erreicht werden. Es wird ein Verfahren zum Verändern einer Schallemission eines Einstiegssystems für ein Schienenfahrzeug vorgestellt, wobei in einem Schritt des Anregens zumindest ein Teilbereich des Einstiegssystems unter Verwendung eines Anregungssignals aktiv zum Schwingen angeregt wird, um die Schallemission zumindest teilweise zu kompensieren. Unter einer Schallemission kann ein Abstrahlen von Schallwellen von einer Grenzfläche beziehungsweise einer Oberfläche verstanden werden. Schallwellen werden emittiert, wenn die Grenzfläche beziehungsweise Oberfläche schwingt. Ein Teilbereich kann eine schwingungsfähige Oberfläche des Einstiegssystems umfassen. Ein Anregungssignal kann ein elektrisches Signal sein. Das Anregungssignal kann eine Amplitude und Frequenz der eingekoppelten Schwingung vorgeben. Die eingekoppelte Schwingung und eine für die Schallemission ursächliche Schwingung können sich zumindest teilweise auslöschen. Das Verfahren kann einen Schritt des Bestimmens aufweisen, in dem das Anregungssignal unter Verwendung eines Immissionssignals bestimmt wird. Die eingekoppelte Schwingung kann abhängig von einer anregenden Schwingung sein. Damit kann eine umfassendere Auslöschung der Schwingungen im Teilbereich erreicht werden.

Im Schritt des Bestimmens kann eine Amplitude des Anregungssignals

entgegengerichtet zu einer Amplitude des Immissionssignals bestimmt werden. Die eingekoppelte Schwingung kann eine Anti-Schwingung analog zu Anti-Schall sein.

Das Verfahren kann einen Schritt des Erfassens des Immissionssignals aufweisen, wobei eine für die Schallemission ursächliche Schallimmission und/oder

Schwingungsimmission auf das Einstiegssystem unter Verwendung einer mit dem Einstiegssystem gekoppelten Erfassungseinrichtung erfasst wird, um das

Immissionssignal zu erhalten. Eine Schallimmission können auf den Teilbereich einwirkende Schallwellen sein. Eine Schwingungsimmission können in den Teilbereich über Körperschall eingekoppelte Schwingungen sein. Durch ein direktes Verarbeiten der anregenden Immission kann das Anregungssignal auf die Immission angepasst werden.

Im Schritt des Anregens kann zumindest ein Teilbereich eines Türflügels des

Einstiegssystems angeregt werden. Ein Türflügel kann große schwingungsfähige Oberflächen aufweisen. Im Schritt des Anregens kann eine Außenfläche des Türflügels angeregt werden. Die Außenfläche beziehungsweise Außenwand des Türflügels wird unmittelbar mit

Schallwellen aus der Umgebung beaufschlagt. Wenn die Schwingungen der

Außenfläche reduziert werden, wird weniger Schall in das Schienenfahrzeug

transportiert.

Im Schritt des Anregens kann zumindest ein Gehäusebauteil einer Antriebskomponente des Einstiegssystems angeregt werden. Eine Antriebskomponente kann Schall abstrahlen, der im Innenraum des Schienenfahrzeugs unerwünscht ist. Die Schallemission der Antriebskomponente ist bekannt und kann beispielsweise als Antischall in das Gehäusebauteil eingekoppelt werden, um den Schall der

Antriebskomponente auszulöschen. Weiterhin wird eine Vorrichtung zum Verändern einer Schallemission eines

Einstiegssystems für ein Schienenfahrzeug vorgestellt, wobei die Vorrichtung eine Anregungseinrichtung aufweist, die dazu ausgebildet ist, zumindest einen Teilbereich des Einstiegssystems unter Verwendung eines Anregungssignals aktiv zum Schwingen anzuregen, um die Schallemission zumindest teilweise zu kompensieren.

Die Anregungseinrichtung kann zumindest ein Piezoelement und/oder einen

elektrodynamischen Schwinger zum Umwandeln des Anregungssignals in eine

Schwingung aufweisen. Piezoelemente weisen eine große Anregungsgeschwindigkeit auf und sind besonders für hochfrequente Schwingungen geeignet. Elektrodynamische Schwinger weisen eine niedrigere Anregungsgeschwindigkeit auf und sind besonders für mittelfrequente und niederfrequente Schwingungen geeignet.

Ferner wird ein Einstiegssystem für ein Schienenfahrzeug mit einer Vorrichtung gemäß dem hier vorgestellten Ansatz vorgestellt.

Weiterhin wird ein Schienenfahrzeug mit einem Einstiegssystem gemäß dem hier vorgestellten Ansatz vorgestellt.

Ausführungsbeispiele des hier vorgestellten Ansatzes sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine Darstellung eines Schienenfahrzeugs mit einem Einstiegssystem gemäß einem Ausführungsbeispiel;

Fig. 2 ein Blockschaltbild einer Vorrichtung zum Verändern einer Schallemission eines Einstiegssystems gemäß einem Ausführungsbeispiel; und

Fig. 3 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Verändern einer Schallemission eines Einstiegssystems eines Schienenfahrzeugs gemäß einem

Ausführungsbeispiel . In der nachfolgenden Beschreibung günstiger Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.

Fig. 1 zeigt eine Darstellung eines Schienenfahrzeugs 100 mit einem Einstiegssystem 102 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das Einstiegssystem 102 ist hier ein

Schiebetüreinstiegssystem 102 mit einem Türflügel 104, der in einer Geschlossenlage ein Portal 106 des Einstiegssystems 102 verschließt. Wenn das Portal 106

verschlossen ist, trennt der Türflügel 104 einen Innenraum des Schienenfahrzeugs 100 von einem Außenraum des Schienenfahrzeugs 100. Der Türflügel 104 ist mit einer Vorrichtung 108 zum Verändern gemäß einem Ausführungsbeispiel gekoppelt. Schallwellen von Geräuschen im Außenraum, wie beispielsweise einem Fahrgeräusch des Schienenfahrzeugs 100 oder Geräusche von benachbarten Schienenfahrzeugen, treffen auf den Türflügel 104. Am Türflügel 104 wird eine Außenfläche des Türflügels 104 durch die Schallwellen zu Schwingungen angeregt. Die Schwingungen der

Außenfläche verursachen in den nachfolgenden Medien wiederum Schallwellen, die wiederum die Innenfläche des Türflügels zu Schwingungen anregen. Die Schwingungen der Außenfläche werden auch durch Körperschall über Verbindungsstellen zwischen der Außenfläche und der Innenfläche direkt auf die Innenfläche übertragen. Die

Schwingungen der Innenfläche verursachen in der Luft des Innenraums Luftschall. Die Schwingungen der Innenfläche beziehungsweise Außenfläche können passiv durch eine hohe Masse gedämpft werden. Die Schallwellen zwischen der Innenfläche und der Außenfläche können durch Dämmmaterial im Zwischenraum gedämpft werden.

Hier ist die Innenfläche und/oder die Außenfläche mit der Vorrichtung 108 gekoppelt. Die Vorrichtung 108 ist dazu ausgebildet, eine Schallemission des Einstiegssystems 102 aktiv zu verändern. Dazu wird zumindest ein Teilbereich der Innenfläche und/oder ein Teilbereich der Außenfläche unter Verwendung eines elektrischen

Anregungssignals zum Schwingen angeregt, um die die Schallemission hervorrufenden Schwingungen zumindest teilweise zu kompensieren. Dabei sind die durch die

Vorrichtung 108 eingeleiteten Schwingungen den durch die Schallwellen angeregten Schwingungen entgegengerichtet und löschen diese zumindest teilweise aus. Die Innenfläche und/oder die Außenfläche schwingt so zumindest in dem Teilbereich mit einer verringerten Amplitude, wodurch ein Schallpegel der abgestrahlten Schallwellen wesentlich reduziert wird. Insbesondere kann der Schallpegel in Frequenzbereichen der eingeleiteten Schwingung unter einer Wahrnehmungsschwelle liegen.

Fig. 2 zeigt ein Blockschaltbild einer Vorrichtung 108 zum Verändern einer

Schallemission 200 eines Einstiegssystems gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Vorrichtung 108 entspricht dabei im Wesentlichen der Vorrichtung in Fig. 1 . Hier ist die Vorrichtung 108 mit einer Außenfläche 202 des Türflügels 104 gekoppelt. Eine

Anregungseinrichtung 204 ist mit einem Teilbereich 206 der Außenfläche 202 gekoppelt und regt den Teilbereich 206 unter Verwendung eines elektrischen Anregungssignals 208 zu einer Schwingung 210 an. Die Schwingung 210 kompensiert eine durch eine Schallimmission 212 an der Außenfläche 202 hervorgerufene Schwingung der

Außenfläche 202 zumindest teilweise. Dadurch schwingt die Außenfläche 202 wesentlich weniger stark, als ohne die kompensierende Schwingung 210.

Da die Außenfläche 202 wenig schwingt, wird auch nur eine geringe Schwingung auf eine Innenfläche 214 des Türflügels 104 übertragen und die Schallemission 200 der Innenfläche 214 ist gering. Die Vorrichtung 108 kann selbstverständlich auch auf der Innenfläche 214 appliziert sein. Das Prinzip bleibt wie oben beschrieben gleich, jedoch wirkt die Vorrichtung 108 auf die Innenseite und nicht auf die Außenseite.

Selbstverständlich kann sowohl auf der innen,- als auch auf der Außenseite die

Vorrichtung 108 parallel appliziert werden.

Die Anregungseinrichtung 204 kann beispielsweise ein Piezoelement aufweisen, das auf eine Spannungsänderung des Anregungssignals 208 mit einer Längenänderung reagiert. Die Längenänderung bewirkt eine Verschiebung einer Masse der

Anregungseinrichtung 204. Aufgrund der Massenträgheit der Masse wirkt dabei eine Kraft auf die Außenfläche 202. Das Piezoelement ist besonders für hohe Frequenzen geeignet. Ebenso kann die Anregungseinrichtung 204 einen elektrodynamischen Schwinger aufweisen, der auf eine Änderung eines Stromflusses des Anregungssignals 208 mit einer Änderung einer Anziehungskraft oder Abstoßungskraft auf eine schwingfähige Masse reagiert. Aufgrund der Massenträgheit der Masse wirkt dabei ebenso eine Kraft auf die Außenfläche 202.

In einem Ausführungsbeispiel wird das Anregungssignal 208 in Abhängigkeit von der Schallimmission 212 bestimmt. Dazu weist die Vorrichtung 108 eine

Erfassungseinrichtung 216 auf. Die Erfassungseinrichtung 216 bildet die

Schallimmission 212 in einem Immissionssignal 218 ab. Das Immissionssignal 218 wird in einer Einrichtung 220 zum Bestimmen verwendet, um das Anregungssignal 208 zu bestimmen. Die Schallimmission 212 repräsentiert in einem Regelkreis der Einrichtung 220 beispielsweise eine Störgröße. Zum Erfassen der Schallimmission 212 kann die Erfassungseinrichtung 216 einen Schallaufnehmer beziehungsweise ein Mikrofon aufweisen. Der Schallaufnehmer kann die Schallimmission 212 über ein eigenes schwingungsfähiges Element in dem Immissionssignal 218 abbilden. Der

Schallaufnehmer kann auch entfernt von dem Einstiegssystem angeordnet sein. Die Erfassungseinrichtung 216 kann ebenso die tatsächliche Schwingung der

Außenfläche 202 in dem Immissionssignal 218 abbilden. Dazu kann die

Erfassungseinrichtung 216 beispielsweise einen Schwingungsaufnehmer, wie einen Beschleunigungssensor aufweisen. Der Schwingungsaufnehmer kann mit der

Außenfläche 202 gekoppelt sein und eine tatsächliche Schwingung der Außenfläche 202 in dem Immissionssignal 218 abbilden. Das Immissionssignal 218 kann dann als Rückführung im Regelkreis verwendet werden. Um den tatsächlichen abgestrahlten Luftschall 200 bestimmen zu können, ist es auch möglich eine weitere

Erfassungseinrichtung auf der Innenfläche 214 des Türflügels zu applizieren. Dies hat den weiteren Vorteil, dass unabhängig von der Türflügeleigenschaft auf die minimale Schallemission 200 geregelt werden kann.

In einem Ausführungsbeispiel wird das Anregungssignal 208 unter Verwendung eines Schallsignals 222 bestimmt. Das Schallsignal 222 bildet dabei ein bekanntes Geräusch des Schienenfahrzeugs und/oder des Einstiegssystems ab. Beispielsweise kann das Schallsignal 222 ein Geräusch einer Antriebseinrichtung des Einstiegssystems abbilden. Das Schallsignal 222 ist dabei in einer Speichereinrichtung 224 hinterlegt und wird bereitgestellt, wenn das zu kompensierende Geräusch emittiert wird.

In der Einrichtung 220 zum Bestimmen können das Immissionssignal 218 und das Schallsignal 222 gleichzeitig verwendet werden, um das Anregungssignal 208 zu bestimmen. Mit anderen Worten ist in Fig. 2 eine aktive Luftschalldämmung eines

Schienenfahrzeugtürflügels 104 dargestellt. Der hier vorgestellte Ansatz verbessert die Luftschalldämmung einer Türflügelkonstruktion, indem aktiv die Bewegung eines Türflügels 104, beispielsweise die Außenseite beeinflusst wird. Der Schienenfahrzeugtürflügel 104 trennt zwei Räume voneinander. Durch Luftschall 212 in einem Raum wird der Schienenfahrzeugtürflügel 104 zum Schwingen angeregt und erzeugt dadurch Luftschall 200 im zweiten Raum. Hier wird dem

Schienenfahrzeugtürflügel 104 durch beispielsweise Piezoelemente und einer geeigneten Regelung eine entgegen der erzwungenen Schwingung gerichtete Kraft eingeleitet. Durch Überlagerung der beiden Schwingungen wird die Bewegung des Schienenfahrzeugtürflügels 104 gedämpft beziehungsweise vollkommen gestoppt und dadurch wenig bis kein Luftschall 200 abgestrahlt.

Die Luftschalldämmung zwischen dem Außenbereich und dem

Schienenfahrzeuginneren und umgekehrt wird verbessert. Dadurch kann bei

Schienenfahrzeugtürflügeln 104 eine allgemeine Verbesserung der Schalldämmung erreicht werden.

In einem Ausführungsbeispiel wird zumindest eine nicht erwünschte Schallquelle an dem Einstiegssystem, wie beispielsweise einem Getriebegehäuse und/oder einem

Motorengehäuse aktiv gedämpft, um die Schallemission dieses Bauteils zu verringern. Die aktive Schalldämmung beziehungsweise Dämpfung erfolgt durch Krafteinleitung über Piezoelemente und/oder elektrodynamische Schwinger beziehungsweise Shaker. Die Krafteinleitung erfolgt in einer definierten Krafteinleitungsrichtung beziehungsweise mit einer definierten Krafteinleitungsform über Schubspannung, Moment und/oder Zugspannung.

In der Einrichtung 220 zum Bestimmen können unterschiedliche Regelalgorithmen, wie beispielsweise eine lineare Regelung um einen Arbeitspunkt oder eine nichtlineare Regelung verwendet werden. Ebenso können verschiedene Regelstrategien, wie eine breitbandige Unterdrückung, eine Unterdrückung der Eigenfrequenzen und/oder einer Unterdrückung bei zweischaligen Elementen beispielsweise der Masse-Feder-Masse- Resonanzfrequenz oder einer Verstimmung der Koinzidenzfrequenz angewendet werden. Die Kraft- beziehungsweise Schwingungseinleitungselemente 204 können variabel platziert werden. Die Leistungsversorgung der Kraft- beziehungsweise

Schwingungseinleitungselemente 204 kann über eine Signalleitung oder eine

Busleitung erfolgen. Die Sensorik 216 zur Regelung kann zusätzliche Piezoelemente oder

Dehnungsmessstreifen DMS aufweisen.

Fig. 3 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 300 zum Verändern einer

Schallemission eines Einstiegssystems eines Schienenfahrzeugs gemäß einem

Ausführungsbeispiel. Das Verfahren 300 weist einen Schritt 302 des Anregens auf, in dem zumindest ein Teilbereich des Einstiegssystems unter Verwendung eines

Anregungssignals aktiv zum Schwingen angeregt wird, um die Schallemission zumindest teilweise zu kompensieren.

In einem Ausführungsbeispiel weist das Verfahren einen Schritt 304 des Bestimmens auf, in dem das Anregungssignal unter Verwendung eines Immissionssignals bestimmt wird. Im Schritt 304 des Bestimmens kann eine Amplitude des Anregungssignals entgegengerichtet zu einer Amplitude des Immissionssignals bestimmt werden.

In einem Schritt 306 des Erfassens kann das Immissionssignal erfasst werden. Dabei wird eine für die Schallemission ursächliche Schallimmission und/oder

Schwingungsimmission auf das Einstiegssystem unter Verwendung einer mit dem Einstiegssystem gekoppelten Erfassungseinrichtung erfasst, um das Immissionssignal zu erhalten. Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine„und/oder" -Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so ist dies so zu lesen, dass das

Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist.

BEZUGSZEICHENLISTE

100 Schienenfahrzeug

102 Einstiegssystem

104 Türflügel

106 Portal

108 Vorrichtung zum Verändern

200 Schallemission

202 Außenfläche

204 Anregungseinrichtung

206 Teilbereich

208 Anregungssignal

210 Schwingung

212 Schallimmission

214 Innenfläche

216 Erfassungseinrichtung

218 Immissionssignal

220 Einrichtung zum Bestimmen 222 Schallsignal

224 Speichereinrichtung

300 Verfahren zum Verändern

302 Schritt des Anregens 304 Schritt des Bestimmens

306 Schritt des Erfassens