TU Chemnitz Forschung Projekte Smart Window

Smart Window

Smart Window

Teilthema:
WIR! – Smart Rail Connectivity Campus
Finanzierung
BMBF (03WIR1209)
Projektpartner
Smart Rail Connectivity-Campus e.V.Zentrum für MikrotechnologieFraunhofer-Institut für Elektronische NanosystemeIngenieurbüro Weißflog Königswalde
Projektlaufzeit
Januar, 2021 bis März, 2023
gefördert vom Bundesministerium für Bildung und Forschung

Motivation und Zielstellung


Innovativer Kern der Entwicklung ist die Anzeige von Fahrgastinformationen in der Außenscheibe von Bahnfahrzeugen. Die Transparenz der Scheibe muss dabei aufrechterhalten werden (transparentes Display). Die Informationen sollen wahlweise auf der Fahrzeuginnen- oder Außenseite sichtbar sein – und das in einem ergonomisch günstigen Bereich des menschlichen Blickfelds.
Dafür werden zwei noch junge, in Bahnfahrzeugen bisher nicht genutzte Technologien in Betracht gezogen: Die Projektion von Informationen auf eine auf der Fensterscheibe applizierten transparenten wellenlängen-selektiven Spezialfolie und transparente Thin Film Electroluminescent Displays (TFEL). Die Technologien sind prinzipiell aus statischen Anwendungen (z. B. Messestände) bekannt, aber für den Einsatz als Fahrgastinformationssystem in der Bahn noch nicht untersucht und adaptiert. Herausforderungen sind unter anderem die dynamische Veränderung der Hintergrundbeleuchtung durch Tag-Nacht- und Witterungswechsel, die Vibrationsübertragung vom Fahrzeug, die hohen Sicherheits- und Zuverlässigkeitsanforderungen im Bahnsektor und die Integrationskonzepte für die Bordelektronik.

Vorgehensweise


In Arbeitspaket (AP) 1 wurden Fragestellungen und Randbedingungen für die Erprobung der SmartWindow-Technologie und Entwicklung des Demonstrator-Konzepts sowie des Versuchsdesigns für Laborerprobungen ermittelt, die vor einem Einsatz in einem Zug durchgeführt werden müssen. Die Demonstrator-Konzepte wurden anschließend in AP 2 entwickelt und technisch umgesetzt. Entstanden ist ein stationärer Labordemonstrator der in zwei Ausführungen Indoor und in einem Test-Pkw umgesetzt wurde. Dieser wurden dann in AP 3 zur technischen Laborerprobung und Optimierung (Indoor) bzw. zur Evaluierung von Gestaltungsentwürfen in Form von Usability-Tests (Test-Pkw) genutzt. Auf Basis der Ergebnisse von AP 3 wurden in AP 4 Konzepte zur Integration der SmartWindow-Technologie in den Testzug unter Betrachtung der Bahnrichtlinien entwickelt und die nötigen Systemkomponenten beschafft. Die Ergebnisse der Laborversuche wurden in AP 8.1 in Form eines Zwischenworkshops vorgestellt und aufgearbeitet. In AP 5 erfolgte der physische Aufbau eines Labordemonstrators im Testzug der Baureihe 642 Desiro inkl. Entwicklung von technischen Detaillösungen. Der Aufbau im Testzug war wesentlicher Bestandteil von AP 6, in welchem die Durchführung und Auswertung der Versuche zum Nachweis der Funktionsfähigkeit im Zug und zur Ableitung maßgeblicher Gestaltungsempfehlung bezüglich der Gebrauchstauglichkeit und Nutzerexperience zentral im Mittelpunkt stand. Im Rahmen von AP 7 wurden die Ergebnisse aller Projektpartner zusammengeführt und Empfehlung für die nachfolgende Entwicklung zur Marktreife und anderer Folgeaktivitäten abgeleitet. Das Projekt endete mit AP 8.2, dessen Fokus im Abschlussworkshop auf der Vorstellung des Zugdemonstrators und der Feldversuchsergebnisse sowie auf der Diskussion von Folge- und Verwertungsaktivitäten lag.

Testfahrt in Erzgebirgsbahn zur Untersuchung des Smart Windows
Testfahrt in Erzgebirgsbahn zur Untersuchung des Smart Windows

Ergebnisse


Mit dem derzeitigen Stand der Technik ist eine Ausstattung von Bahnen mit Fahrgastinformationssystemen auf Basis der erprobten Technologie nur eingeschränkt möglich. Abgesehen davon, dass bisher keine verfügbaren Projektionsfolien und Projektoren für den Betrieb in einer Bahn zertifiziert sind, sind diese auch nur begrenzt für den Einsatz in der Bahn geeignet. Gründe sind die mangelnde Kontrastfähigkeit vorhandener Folien abhängig von der Außenbeleuchtung, Strom- und Bauraumbedarf vorhandener Projektoren sowie fehlende Vandalismussicherheit. Dies macht die Ausstattung ganzer Bahnen auf absehbare Zeit zudem unwirtschaftlich. Nach einer adäquaten Zertifizierung und Weiterentwicklung wäre jedoch die Ausstattung einzelner Fenster, insbesondere für den Einsatz auf touristisch attraktiven Strecken, denkbar. Da der derzeitige Entwicklungsstand der Technik eine deutliche Sichtbarkeit der Informationen nur in der Dämmerung bzw. Dunkelheit zulässt, könnte die Aktivierung des Systems nur in diesen Zeiten geprüft werden. Dadurch böte sich zudem der Vorteil, dass kein Konflikt mit dem Wunsch entsteht, während der Fahrt den Ausblick auf die Landschaft zu genießen, während Informationen zu Sehenswürdigkeiten entlang der Strecke im Dunkeln, wenn die Sehenswürdigkeiten nicht zu sehen sind, einen Mehrwert bieten könnten. Auch in Untergrundbahnen könnte die Technologie genutzt werden, um Informationen in den Fenstern anzuzeigen, da hier während der Fahrt ein gleichmäßig dunkler Hintergrund besteht, sodass die Erkennbarkeit nicht beeinträchtigt wird.
In Bahnen mit fensterbasierten Fahrgastinformationssystemen sollten nicht an jeder Außenscheibe Informationen angezeigt werden, da sich manche Fahrgäste davon gestört fühlen würden. Die Fenster, an denen Fahrgastinformationen angezeigt werden, sollten ausreichend große Bereiche ohne Informationen vorsehen, um dauerhaft das Schauen aus dem Fenster ohne Ablenkung zu ermöglichen. Noch besser wäre es, wenn das optische Fahrgastinformationssystem durch Fahrgäste an ihrem Sitzplatz je nach Bedarf ein- oder ausgeschaltet werden könnte. Informationen zur Strecke, zur aktuellen Position und voraussichtlichen Ankunftszeiten sollten dauerhaft sichtbar sein. Informationen, die derzeit im Bahnverkehr üblicherweise durch akustische Durchsagen bekanntgegeben werden, sollten ergänzend auf den optischen Fahrgastinformationen im Fenster angezeigt werden. Dies sind beispielweise Vorankündigungen zum bevorstehenden Halt sowie Informationen zu Umstiegsmöglichkeiten einige Minuten vor Ankunft oder Informationen zu Störungen und Verspätungen. Die optischen Anzeigen sollten jedoch akustische Informationen nicht ersetzen, da dies die Barrierefreiheit für sehgeschädigte Menschen reduzieren würde. In bestimmten Ruhebereichen einer Bahn ist dies eine Option, sollte dann aber bereits beim Buchungsvorgang entsprechender Sitzplätze deutlich bekannt gegeben werden. Werbung sollte auf Fahrgastinformationssystemen im Fenster nur sparsam angezeigt werden. Dies betrifft insbesondere Werbevideos.

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