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Dokumentenidentifikation DE10134854A1 06.02.2003
Titel Führerstand für Schienenfahrzeuge
Anmelder ALSTOM LHB GmbH, 38239 Salzgitter, DE
Erfinder Katterwe, Horst-G., 38268 Lengede, DE;
Broistedt, Silke, 38300 Wolfenbüttel, DE;
Germer, Edgar, Dipl.-Ing., 38820 Halberstadt, DE
DE-Anmeldedatum 18.07.2001
DE-Aktenzeichen 10134854
Offenlegungstag 06.02.2003
Veröffentlichungstag im Patentblatt 06.02.2003
IPC-Hauptklasse B61D 37/00
IPC-Nebenklasse B60N 2/44   
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft einen Führerstand für Schienenfahrzeuge mit einem Sitz für den Fahrzeugführer und Bedienelemente für den Fahr- und Überwachungsbetrieb.
Zur Erreichung eines Höchstmaßes an Ergonomie und Funktionalität wird der erfindungsgemäße Führerstand aus einem autarken Baukastensystem gebildet, bestehend aus einzelnen modularen Baugruppen, wobei deren Bodenplattform (1) als Basistragelement für einen Fahrersitz, Bedienpulte (3), ein Zentraldisplay (4) und einen Fußbord (5) dient, wobei der Fahrersitz, die Bedienpulte (3), das Zentraldisplay (4) und der Fußbord (5) wahlweise gemeinsam oder einzeln einstellbar sind.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft einen Führerstand für Schienenfahrzeuge mit einem Sitz für den Fahrzeugführer und Bedienelementen für den Fahr- und Überwachungsbetrieb.

Konventionelle Führerstände in Schienenfahrzeugen werden der individuellen Fahrzeugkopfgestaltung entsprechenden Führerraumproportion an die Fahrzeugstruktur nahtlos angepaßt integriert. Sie zeigen ein im wesentlichen gewohntes, weitgehend gleiches Erscheinungsbild. In der Fertigungspraxis bedeutet dies, dass auf engstem Raum sehr komplexe Technik installiert werden muß. Zwar hat sich bei modernen Fahrzeugen neuerer Bauart die Formgestaltung des "Bedienpultes" dem Trend der zeitgemäßen Gestaltung des Gesamtfahrzeuges angepasst, doch sind dies überwiegend formale Retuschen.

Bei konventionellen Führerständen ist der statische Pultkörper mit der Bedienoberfläche das Maß aller Dinge. Mit zunehmend sitzender Tätigkeitsauslegung des Fahrzeugführers und der Anordnung von Bedienelementen in waagerechter Einbauposition entstand das wohlbekannte Führerpult. Aufgrund der mit zunehmender technischer Komplexität anwachsenden Anzahl der Bedienelemente bot sich, hinsichtlich des großen Platzbedarfes, die Auslegung der Bedienoberfläche als tischähnliches Gebilde geradezu an. Die Lage der Bedienelemente ergab sich mehr gefühlsmäßig aus den Bedienungshandlungen oder gegliedert und geordnet nach anerzogenen Gewohnheiten des Fahrers bzw. der Bedienhäufigkeit. Eine körpergrößenabhängige Positionsanpassung für den Fahrzeugführer ist bisher nur über eine Sitzverstellung erfolgt. Systembedingt ist eine extrem aufrechte Sitzhaltung bindend. Diese Haltung ist medizinisch unvorteilhaft und kann auf Dauer nicht eingehalten werden. Die Folge sind Sitzfehlstellungen und körperliche Schäden. Die Sitzposition des Fahrzeugführers, seine relativ statische, aufrechte Haltung zum Bedienfeld, ist zwar im Laufe der Fortentwicklung ergonomisch optimiert worden, doch ist sie nach wie vor nicht befriedigend.

Aus der DE 195 32 025 A1 ist z. B. ein Fahrersitz für ein Schienenfahrzeug bekannt, dessen Sitzschale mittels einer Parallelogramm-Schwenk-Mechanik höhen- und abstandsverstellbar ausgebildet ist. Bei diesem Fahrersitz wurde versucht eine optimale Lösung für verschiedene Sitz- und eine Stehposition zu finden. Durch die unveränderliche Einbauposition des Bedienpultes und der Fuß-Bedienelemente konnte dies aber nicht realisiert werden. Die beschriebene Verstellmöglichkeit des Sitzes reicht nicht aus, um für Fahrzeugführer unterschiedlicher Körpergröße annähernd akzeptable Proportionsangleichungen herzustellen.

In der DE 198 17 860 A1 ist ein Führersitz mit einem Sitzgestell beschrieben, der innerhalb einer Sicherheitseinrichtung, bestehend aus einer Knautschzone im Bereich des Führerraumes, gegenüber dem Höhenniveau der Knautschzone angehoben wurde. Dieses unterschiedliche Höhenniveau sowie ein innerhalb des Sitzgestells angeordnetes Dämpfungs- und Deformationselement sollen verhindern, dass der Fahrzeugführer bei einer Kollision zwischen Sitz und Führerpult eingeklemmt wird. Eine Lösung für eine ergonomisch optimale Sitzposition bzw. eine Integration des Führersitzes mit dem Führerstandspult sind hierbei nicht zu erkennen.

Schienenfahrzeuge der neueren Generation haben sich im Gegensatz zu ihren traditionellen Vorgängern zu technischen High-Tech-Produkten fortentwickelt. Ihr technischer Status wird überwiegend von hochentwickelter elektronischer Technik bestimmt. Diese fortschrittliche Konzeption auf der einen Seite, steht vielfach im Gegensatz zur noch konventionelle ausgelegten Bedien-Funktion-Konzeption.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Führerstand für Schienenfahrzeuge zu schaffen, der im wesentlichen unabhängig von einer Führerraumgestaltung ist und der gewährleistet, dass Fahrzeugführer unterschiedlicher Körpergröße eine ergonomisch optimale und arbeitsmedizinisch vorteilhafte Sitz- und Bedienposition einnehmen können.

Diese Aufgabe wird gemäß dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des Gegenstandes der Erfindung sind in den Unteransprüchen und angegeben.

Die Vorteile der Erfindung ergeben sich dadurch, dass der innovative Kompaktführerstand als ein in sich autarkes Baukastensystem konzipiert ist. Sowohl bei der Fertigung als auch bei der Montage ergeben sich erhebliche Einsparungen. Fahrzeugspezifische Anpassarbeiten kommen in Wegfall. Hinsichtlich der individuellen Ausrüstbarkeit durch modulare Systemkomponenten ist diese Lösung an unterschiedliche Betriebsbedingungen von Bahnbetrieben anpassbar. Gegeben ist weiterhin ein hoher Grad an Variabilität der einzelnen modularen Baugruppen. Weitere wesentliche Vorteile ergeben sich dadurch, dass der Fahrzeugführer eine ergonomisch optimale und arbeitsmedizinisch vorteilhafte Sitz- und Bedienposition einnehmen kann. Unabhängig von der Körpergröße finden die Fahrzeugführer nahezu identische Sichtverhältnisse auf die Bahnstrecke und Signale ebenso wie auf Instrumente und Bedienelemente im Führerstand vor. Der neue Führerstand kommt auch dem Trend zu einem transparenten Fahrgastraum entgegen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine dreidimensionale Ansicht auf einen Führerstand;

Fig. 2 eine dreidimensionale Ansicht auf eine Variante auf einen Führerstand und

Fig. 3 eine Ansicht nach Fig. 2 in verschiedenen Stellungen.

Der Führerstand wird im wesentlichen gebildet aus einem autarken Baukastensystem, bestehend aus verschiedenen modularen Baugruppen, die da sind eine Bodenplattform 1, ein Sitzträger 2, zwei seitliche Bedienpulte 3, ein Zentraldisplay 4sowie ein Fußbord 5. Die Bodenplattform 1 dient als Basistragelement für alle anderen Baugruppen. In der Bodenplattform 1 sind Leitungen für die Energiezuführung und Kanälen für die Klimaanlage integriert und zwar so, dass die Ausgänge an der Bodenplattform 1 durch an sich bekannte Steckverbindungen mit der Fahrzeugtechnik verbunden werden können.

Auf der Bodenplattform 1 ist auf einem Ende der Sitzträger 2 befestigt. Er kann sowohl plattenförmig, wie in Fig. 1, als auch säulenförmig in Form einer Tragsäule 6, wie in Fig. 2 und 3, ausgebildet sein. Auf dem Sitzträger 2 ist der Fahrersitz, bestehend aus einer Sitzfläche 7 sowie einer Rückenlehne 8 mit integrierter Kopfstütze 9, höhenverstellbar gelagert. In Abhängigkeit von den Körpergrößen der Fahrzeugführer hat sich aus den entsprechenden Torsomaßdifferenzen (Gesäß-Augenhöhe) ein erforderlicher Sitzhöhenverstellbereich von ca. 150 mm ergeben. Daraus resultiert ferner eine arbeitsmedizinisch vorteilhafte Gestaltung des Fahrersitzes, indem die Sitzfläche 7 eine Neigung zur Rückenlehne 8 von ca. 3° zur Horizontalen aufweist, ein offener Sitzwinkel zwischen Sitzfläche 7 und Rückenlehne 8 von ca. 120° besteht und sich ein offener Beinstreckwinkel von ca. 140° ergibt. Diese Verhältnisse entsprechen einer relaxten vergleichbaren PKW-Sitzhaltung. Eine Variante des Fahrersitzes, in den Fig. 2 und 3 erkennbar, zeichnet sich dadurch aus, dass die Rückenlehne 8 im mittleren Bereich gegenüber dem Übergangsbereich Rückenlehne 8/Sitzfläche 7 eine Verengung besitzt sowie körperstabilisierend im Hüft- und/oder Schulterbereich ausgeführt ist und an der verstellbaren Kopfstütze 9 seitlich je eine Schulterstütze 10 angeformt ist. Als Teil der Kommunikationseinrichtung ist in der Kopfstütze 9 ein Lautsprecher bzw. ein Mikrofon installiert. Die Elemente des Fahrersitzes, wie Sitzfläche 7, Rückenlehne 8, Kopfstütze 9, Schulterstütze 10 sowie im Wirbelsäulenbereich sind wahlweise gemeinsam oder auch einzeln einstellbar. Es ist denkbar, dass diese Einstellungen mit Unterstützung durch Hilfsenergie oder automatisiert, z. B. durch elektrische Betätigungselemente vorgenommen werden.

Rechts und links vom Fahrzeugführer sind je ein Bedienpult 3 angeordnet. Wie in Fig. 1 dargestellt können die Bedienpulte 3 am Korpus des Zentraldisplay 4 oder, wie in Fig. 2 und 3 zu sehen, am Fahrersitz angeordnet sein. Diese Bedienpulte 3 sind mit bedienbaren Displays 14 (Multifunktions- und/oder Informationsdisplays im Dialogsystem) für fahrrelevante Betriebs- und Bedientechnik ausgerüstet, die individuell nach den Erfordernissen gestaltet sein können. Dazu gehören u. a. Darstellung von Betriebszuständen, Funktionsmeldungen, Fehlerdiagnosen sowie des elektronischen permanent aktualisierten Buchfahrplanes. Auf einem der Bedienpulte 3 ist ein Fahrschalter 12 installiert. Dieser Fahrschalter 12 ist ähnlich einem Joystick konzipiert und mit einer Tip-Impulssteuerung für alle Fahrstufen, mit einer Zug- Bremskraftregelung, mit einem Sifa-Taster und einem Taster für "sanden" versehen. Die Bedienpulte 3 sind höhenverstellbar und um eine horizontale Achse schwenkbar ausgeführt.

In den Fig. 2 und 3 ist zu sehen, dass die Bedienpulte 3 am vorderen Ende einer Armauflage 13, die an jeder Seite der Sitzfläche 7 am Fahrersitz angeordnet ist, integriert sind. Hierbei sind die Armauflage 13 seitlich verschwenkbar und höhenverstellbar ausgebildet. Gleichfalls am vorderen Ende ist zur Innenseite hin der Fahrschalter 12 installiert.

Auf der Bodenplattform 1 ist der Tragsäule 6 gegenüberliegend eine Tragsäule 15 angeordnet, an der zentral vor dem Fahrzeugführer in Fahrt-Sichtrichtung ein Korpus für das Zentraldisplay 4 höhenverstellbar gelagert ist. Auf dem Zentraldisplay 4 können z. B. Permanent-Darstellungen vom digitalen Tachometer, Zeituhr, Bremswegdiagramm, Ist-/Sollgeschwindigkeit dargestellt werden. Gleichfalls auf der Tragsäule 15 ist der höhen- und winkelverstellbare Fußbord 5 angeordnet. Dieser nivelierbare Fußbord 5 dient zum Abstützen der Füße des Fahrzeugführeres und ist erforderlich um eine entspannte (relaxte) Körperhaltung auch bei kleineren Fahrzeugführern, die auf einem höheren Sitzniveau positioniert sind, proportional beibehalten zu können.

Der beschriebene Führerstand ist als "frei stehender Einrichtungsgegenstand" konzipiert und kann außerhalb des Fahrzeuges montiert werden. Er wird als betriebsfähige Komponente einbaufertig vorproduziert, beim Einbau in einen beliebig gestalteten Führerraum in der vorgesehenen Position fixiert und über Stecksysteme mit der Fahrzeugtechnik verbunden. Bei der Anpassung an die Fahrzeugführer wird ein für alle infrage kommenden Fahrergrößen (ca. 1600-1950 mm bei ausgewogenen Proportionen), ein im Sichtraum frei fixierter (horizontal/vertikal) Augenpunkt festgelegt. Dieser maßgebende Augenpunkt ergibt sich aus einer ergonomisch optimalen und arbeitsmedizinisch vorteilhaften Sitzposition der größten angenommenen Fahrergröße. Es ist vorsehbar, dass danach für jeden Fahrzeugführer sämtliche, für eine ergonomisch richtige Fahr- und Bedienposition (Körperhaltung zur Bedienoberfläche) notwendigen Einstellungen der fahrerbezogenen Ausrüstung (Equipments) elektronisch koordiniert und abgespeichert werden. Das bedeutet, dass Fahrzeugführer jeder Körpergröße und Proportion nach einmaliger Positionierung der verstellbaren Fahrersitzkomponenten, insbesondere Sitzfläche 7, Rückenlehne 8, Kopfstütze 9, Schulterstütze 10, Bedienpult 3, Zentraldisplay 4 und Fußbord 5 ihre Einstellwerte individuell abspeichern können. Durch personenbezogene Identifikation werden die Werte vor Inbetriebnahme des Fahrzeuges eingelesen, die komplette Arbeitsplatz-Konfiguration fährt automatisiert in die entsprechende Position und das Betriebssystem wird aktiviert. Die individuelle Einstellung (Positionierung) der wichtigsten oder der kompletten fahrerbezogenen Führerstands-Konfiguration kann automatisiert und durch personenbezogene Identifikation, z. B. durch Identifikationselemente (Keycards, Schlüssel mit Chips etc.) oder durch Abfrage von individuellen Körpermerkmalen (z. B. Fingerabdruck, Augenmerkmale etc.) mittels Abfrage- und Auswerteinrichtungen erfolgen. Aufstellung der verwendeten Bezugszeichen 1 Bodenplattform

2 Sitzträger

3 Bedienpult

4 Zentraldisplay

5 Fußbord

6 Tragsäule

7 Sitzfläche

8 Rückenlehne

9 Kopfstütze

10 Schulterstütze

11 Mikrofon

12 Fahrschalter

13 Armauflage

14 Display

15 Tragsäule


Anspruch[de]
  1. 1. Führerstand für Schienenfahrzeuge, bestehend aus einem Sitz für den Fahrzeugführer und Bedienelmenten für den Fahr- und Überwachungsbetrieb, dadurch gekennzeichnet, dass der Führerstand aus einem autarken Baukastensystem, bestehend aus einzelnen modularen Baugruppen deren Bodenplattform (1) als Basistragelement für einen Fahrersitz, Bedienpulte (3), ein Zentraldisplay (4) sowie einen Fußbord (5) dient, wobei der Fahrersitz, die Bedienpulte (3), das Zentraldisplay (4) und der Fußbord (5) wahlweise gemeinsam oder einzeln einstellbar sind, gebildet wird.
  2. 2. Führerstand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Bodenplattform (1) Leitungen für die Energiezuführung und Kanäle für die Klimaanlage installiert sind.
  3. 3. Führerstand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auf einem Ende der Bodenplattform (1) ein Sitzträger (2) befestigt ist, auf dem ein Fahrersitz, bestehend aus einer um eine horizontale Achse verstellbaren Sitzfläche (7), einer um eine horizontale Achse verstellbaren Rückenlehne (8) sowie einer um eine horizontale Achse verstellbaren Kopfstütze (9), höhenverstellbar gelagert ist.
  4. 4. Führerstand nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückenlehne (8) des Fahrersitzes im mittleren Bereich gegenüber dem Übergangsbereich Rückenlehne (8)/Sitzfläche (7) eine Verengung aufweist.
  5. 5. Führerstand nach Anspruch 1, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass körperstabilisierende Elemente im Hüft- und/oder Schulterbereich des Fahrersitzes angeordnet sind.
  6. 6. Führerstand nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass an jeder Seite der Kopfstütze (9) eine Schulterstütze (10) angeordnet ist.
  7. 7. Führerstand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass rechts und links vor dem Fahrersitz je ein höhenverstellbares, seitlich verschwenkbares und um eine horizontale Achse schwenkbares Bedienpult (3) angeordnet ist, welches bedarfsweise auch mit bedienbarem Display (14) ausgestattet sein kann.
  8. 8. Führerstand nach Anspruch 1 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Bedienpulte (3) beiderseits des Zentraldisplays (4) an dessen Korpus angeordnet sind.
  9. 9. Führerstand nach Anspruch 1, 3, 4 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass zu jeder Seite der Sitzfläche (7) am Fahrersitz eine seitlich verschwenkbare und höhenverstellbare Armeauflage (13) angeordnet ist, an deren vorderem Ende das Bedienpult (3) integriert ist.
  10. 10. Führerstand nach Anspruch 1, 7, 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass auf einem der Bedienpulte (3) zur Innenseite hin ein Fahrschalter (12) installiert ist.
  11. 11. Führerstand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Bodenplattform (1) der Tragsäule (6) gegenüberliegend eine Tragsäule (15) angeordnet ist, auf der zentral vor dem Fahrzeugführer in Fahrt-Sichtrichtung das Zentraldisplay (4) höhenverstellbar gelagert ist.
  12. 12. Führerstand nach Anspruch 1 und 11, dadurch gekennzeichnet, dass an der Tragsäule (15) der höhen- und um eine horizontale Achse verschwenkbare Fußbord (5) gelagert ist.
  13. 13. Führerstand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die individuelle Einstellung (Positionierung) mindestens der wesentlichen, fahrerbezogenen Führerstands-Konfiguration nach einem im Sichtraum frei fixierten (horizontal/vertikal) Augenpunkt erfolgt.
  14. 14. Führerstand nach Anspruch 1 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die individuelle Einstellung (Positionierung) mindestens der wesentlichen Führerstands-Konfiguration automatisiert einstellbar ist.
  15. 15. Führerstand nach Anspruch 1, 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die individuelle Einstellung (Positionierung) mindestens der wesentlichen Führerstands-Konfiguration durch personenbezogene Identifikation erfolgt, z. B. mit Identifikationselementen (Schlüsselkarten/Keycards, Schlüssel mit Chips etc.) oder durch Abfrage von individuellen Körpermerkmalen (z. B. Fingerabdruck, Augenmerkmale etc.) mittels Abfrage- und Auswerteinrichtung.






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