DE19821141A1 - Vorrichtung zur Stromversorgung eines im Betrieb einer Weiche angeordneten elektrischen Verbrauchers und Diagnoseeinrichtung für eine Weiche - Google Patents
Vorrichtung zur Stromversorgung eines im Betrieb einer Weiche angeordneten elektrischen Verbrauchers und Diagnoseeinrichtung für eine WeicheInfo
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Abstract
Im Bereich von Weichen (W) befinden sich gelegentlich elektrische Verbraucher (EV), beispielsweise Sensoren (S1, S2) und Auswerteeinrichtungen (AE) zur Überprüfung der Funktionsfähigkeit der Weiche. Diese Verbraucher können nicht über bereits vorhandene Stellstromleitungen (SSL) kontinuierlich mit ausreichender elektrischer Energie versorgt werden, da die Stellstromleitungen aus Sicherheitsgründen nur während des Stellvorgangs einen nennenswerten Strom führen. Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Stromversorgung derartiger elektrischer Verbraucher umfaßt elektrische Speichermittel (AKKU), z. B. Akkumulatoren, und Schaltmittel (SM), die dafür sorgen, daß die Speichermittel während eines Stellvorgangs über Stellstromleitungen (SSL) geladen werden. Auf diese Weise können elektrische Verbraucher auch dann mit Energie versorgt werden, wenn die Weiche nicht umgestellt wird.
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Stromversorgung eines im Bereich
einer Weiche angeordneten elektrischen Verbrauchers. Die Erfindung betrifft
ferner eine Diagnoseeinrichtung zur Überwachung einer Weiche nach dem
Oberbegriff des Anspruchs 2.
Fig. 3 zeigt eine bekannte, von der Firma Voest-Alpine - Eisenbahnsysteme,
Wien, vertriebene elektronische Überwachungseinrichtung für eine Weiche, bei
der mehrere unterschiedliche Sensoren an für die Funktion der Weiche
kritischen Stellen angebracht sind. Bei diesen Stellen handelt es sich
beispielsweise um die Zungenanlage, den Durchgang zwischen Zunge und
Backenschiene und den Herzbereich. Die Sensoren überwachen außerdem die
Weichenheizung und die Verschraubung im Herzbereich. Ein in der Nähe der
Weiche angeordneter Mikroprozessor bereitet die von den Sensoren
aufgenommenen Meßwerte auf. Die aufbereiteten Daten werden anschließend
an einen Bildschirmarbeitsplatz fernübertragen und können dort ausgewertet
werden.
Zur Versorgung der bekannten Überwachungseinrichtung mit elektrischer
Energie ist diese über eigens für diesen Zweck zu verlegende Kabel mit einer
zentralen Stromversorgung, z. B. mit einem Stellwerk, verbunden. Eine solche
eigene Stromversorgung ist erforderlich, da die Stelleitungen, über die der
Antrieb der Weiche vom Stellwerk mit Strom versorgt wird, nicht zur
Stromversorgung verwendet werden können. Aus Sicherheitsgründen sind die
Stelleitungen so verschaltet, daß nur während eines Stellvorgangs ein
ausreichender Strom fließen kann. Auf diese Weise wird wirkungsvoll
verhindert, daß ein fehlerhaft arbeitender Weichenantrieb ohne Stellbefehl
über die Stelleitungen elektrische Energie bezieht und - ggf. sehr langsam - die
Weiche umstellt.
Die Kosten für das Verlegen der zusätzlichen elektrischen Kabel sind sehr
hoch, weswegen ein Nachrüsten von Weichen mit den soeben geschilderten
Überwachungseinrichtungen oft nicht rentabel ist. Eine lokale Stromerzeugung
an der Weiche mit Hilfe von Solarzellen und eines daran angeschlossenen
Akkumulators ist insofern unbefriedigend, als die Solarzellen verschmutzt oder
längere Zeit von Schnee bedeckt sein können. Um lange Ausfallzeiten
überbrücken zu können, müßten sehr große und somit teure Akkumulatoren
eingesetzt werden.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zur Stromversorgung von
im Bereich einer Weiche angeordneten elektrischen Verbrauchern,
insbesondere einer Diagnoseeinrichtung für Weichen, anzugeben, welche mit
einfachen Mitteln realisierbar ist und die die angesprochenen Nachteile nicht
aufweist.
Die Erfindung löst diese Aufgabe mit Hilfe der in Anspruch 1 angegebenen
Merkmale. Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfaßt Speichermittel zum
Speichern elektrischer Energie und Schaltmittel, die dafür sorgen, daß die
Speichermittel während eines Stellvorgangs über Stellstromleitungen geladen
werden. Die Erfindung beruht auf der Überlegung, daß zumindest kurzzeitig,
nämlich bei jedem Stellvorgang, an der Weiche über Stelleitungen in
nennenswertem Umfang elektrische Energie bezogen werden kann. Diese Zeit
wird erfindungsgemäß genutzt, um Speichermittel aufzuladen. Bei diesen
Speichermitteln kann es sich um einen Akkumulator, u. U. aber auch um einen
Kondensator ausreichend großer Kapazität handeln. Die erfindungsgemäß
vorgesehenen Schaltmittel sind vorzugsweise als einfache elektrische Schaltung
realisiert.
Zusätzlich zur oder anstelle der angesprochenen Diagnoseeinrichtung lassen
sich mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung auch andere im Bereich der
Weiche angeordnete elektrische Verbraucher mit elektrischer Energie
versorgen. Ein solcher anderer Verbraucher könnte beispielsweise ein
Weichenlagerückmelder sein, der dem Stellwerk den erfolgreichen Vollzug
eines Stellbefehls mitteilt.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausgestaltungen der Erfindung ist die
Diagnoseeinrichtung mit einer Sendeempfangseinrichtung für ein zellulares
Funknetz ausgestattet. Der Datenaustausch mit einer Diagnosezentrale, etwa
einem Stellwerk, wird dann über eine Mobilfunkschnittstelle abgewickelt.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Ausführungsbeispiele und der
Zeichnungen eingehend erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 Prinzipskizze einer erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß Anspruch 1;
Fig. 2 Prinzipskizze einer erfindungsgemäßen Diagnoseeinrichtung gemäß
Anspruch 2.
Fig. 1 zeigt in einer Prinzipskizze eine Weiche W, deren Schubstange 55
während eines Stellvorgangs von einem Weichenantrieb WA bewegt wird. Das
Antriebsaggregat (nicht dargestellt) des Weichenantriebs WA ist über
Stellstromleitungen SSL - üblicherweise 4 Adern - mit einem Stellwerk STW
verbunden. Über die Stellstromleitungen SSL erhält das im Weichenantrieb WA
untergebrachte Antriebsaggregat die zum Umstellen der Weiche benötigte
elektrische Energie. Häufig ist das Antriebsaggregat mit Hilfe von Relais so mit
den Stellstromleitungen SSL verschaltet, daß das Stellwerk STW nach
erfolgreichem Abschluß des Stellvorgangs über die Stellstromleitungen SSL
eine Rückmeldung erhält.
Im Bereich der Weiche W befindet sich ein elektrischer Verbraucher EV, bei
dem es sich - wie soeben erwähnt - beispielsweise um eine an sich bekannte
Diagnoseeinrichtung handelt. Dieser elektrische Verbraucher EV kann in
unmittelbarer Nähe der Weiche W, etwa im Gehäuse des Weichenantriebs,
oder auch einige Meter entfernt davon angeordnet sein.
Erfindungsgemäß ist der elektrische Verbraucher EV mit Speichermitteln AKKU
elektrisch verbunden. Über diese Speichermittel, die vorzugsweise als
herkömmlicher Akkumulator ausgeführt sind, bezieht der elektrische
Verbraucher EV seine Energie.
Geladen werden die Speichermittel AKKU über die Stellstromleitungen SSL. Da
nur während eines Stellvorgangs über die Stellstromleitungen ein
nennenswerter Strom fließen kann, ist die Ladezeit der Speichermittel AKKU
auf die Umstellzeiten der Weiche - jeweils etwa 3 bis 5 Sekunden - beschränkt.
Schaltmittel SM sorgen dafür, daß zumindest während dieser Zeit die
Speichermittel AKKU mit den Stellstromleitungen SSL in geeigneter Weise
verbunden sind. Wie diese Verbindung im einzelnen realisiert ist, hängt von
der Art der Stellstromleitungen ab. In Frage kommt beispielsweise eine
induktive Ankopplung. Bei den meist verwendeten
Drehstromantriebsaggregaten muß der zugeführte Drehstrom außerdem von
den Schaltmitteln SM mit Hilfe eines Gleichrichters in einen Gleichstrom
umgewandelt werden.
Bei der Nachrüstung einer Weiche mit einer erfindungsgemäßem Vorrichtung
ist dafür Sorge zu tragen, daß die Funktion des Antriebsaggregats durch das
Laden der Speichermittel nicht beeinträchtigt wird. Die ausgekoppelte Leistung
sollte daher nur wenige Prozent der Leistungsaufnahme des Antriebsaggregats
betragen. Die Leistungsaufnahme gängiger Asynchrondrehstromaggregate
liegt bei ca. 700 W. Wenn beispielsweise über 5 Sekunden eine Leistung von
20 Watt ausgekoppelt wird, so kann man mit dieser Energie einen elektrischen
Verbraucher mit einer Leistungsaufnahme von 2 Watt 50 Sekunden lang
betreiben, oder man kann eine gängige Sendeempfangseinrichtung für
zellulare Funknetze über 12 Stunden hinweg jede Stunde 15 Sekunden lang
senden lassen.
Eine erfindungsgemäße Diagnoseeinrichtung ist in Fig. 2 dargestellt. Fig. 2
entspricht im wesentlichen Fig. 1, nur ist hier der elektrische Verbraucher eine
an sich bekannte Diagnoseeinrichtung. Die Diagnoseeinrichtung umfaßt im
dargestellen Ausführungsbeispiel zwei Sensoren S1 und S2 und eine
Auswerteeinrichtung AE. Die Sensoren S1 und S2 überwachen für die Funktion
der Weiche kritische Stellen. Beispiele für derartige Sensoren sind den
EP-A2-514 365 und EP-A1-649 519 zu entnehmen. Die Sensoren erzeugen
Sensorsignale, die der Auswerteeinrichtung AE zugeführt werden. Die
Auswerteeinrichtung AE hat die Aufgabe, die Sensoren zu steuern, die
Sensorsignale aufzubereiten und Diagnosemeldungen zu erzeugen.
Beim in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel werden die
Diagnosemeldungen über eine Sendeempfangseinrichtung SEE über Funk an
eine Diagnosezentrale übertragen. Die Diagnosezentrale ist hier das Stellwerk
STW, welches ebenfalls über eine entsprechende Sendeempfangseinrichtung
verfügt. Vorzugsweise wird die Funkübertragung nach dem GSM- oder dem
GSM-R-Standard abgewickelt. Der Betrieb der Diagnoseeinrichtung läuft
beispielsweise so ab, daß die Sensoren S1 und S2 nur auf Aufforderung der
Diagnosezentrale Messungen an der Weiche vornehmen und Diagnosesignale
erzeugen. Dies setzt voraus, daß die Sendeempfangseinrichtung SEE ständig
empfangsbereit ist. Die Auswerteeinrichtung AE erzeugt aus den
Sensorsignalen eine Diagnosemeldung. Anschließend baut die
Sendeempfangseinrichtung SEE eine Kommunikationsverbindung auf, über die
die Diagnosemeldung an die anfordernde Diagnosezentrale übermittelt wird.
Bei einer solchen Betriebsweise ist die Leistungsaufnahme der gesamten
Diagnoseeinrichtung sehr gering.
Minimal wird die Leistungsaufnahme, wenn die Diagnoseeinrichtung auf
eigene Initiative hin, z. B. bei jedem Umstellvorgang einer Weiche, eine
Diagnose durchführt und eine Diagnosemeldung an die Diagnosezentrale
übermittelt. Die Sendeempfangseinrichtung muß bei einer solchen
Betriebsweise nicht in Empfangsbereitschaft sein, wodurch die mittlere
Leistungsaufnahme erheblich verringert wird.
Claims (4)
1. Vorrichtung zur Stromversorgung eines im Bereich einer Weiche (W)
angeordneten elektrischen Verbrauchers (EV),
dadurch gekennzeichnet,
daß die Vorrichtung umfaßt:
- a) Speichermittel (AKKU) zum Speichern elektrischer Energie und
- b) Schaltmittel (SM), die dafür sorgen, daß die Speichermittel während eines Stellvorgangs über Stellstromleitungen (SSL) geladen werden.
2. Diagnoseeinrichtung zur Überwachung einer Weiche, mit:
- a) wenigstens einem im Bereich der Weiche angeordneten Sensor, der Abweichungen vom Normalbetrieb erkennt und Mittel zum Erzeugen von Diagnosesignalen hat, und mit
- b) einer Auswerteeinrichtung zum Auswerten der Diagnosesignale und Erstellung von Diagnosemeldungen, dadurch gekennzeichnet,
- c) daß zur Stromversorgung der Diagnoseeinrichtung eine Vorrichtung nach Anspruch 1 vorgesehen ist.
3. Diagnoseeinrichtung nach Anspruch 2, die mit einer
Sendeempfangseinrichtung für ein zellulares Funknetz ausgestattet ist.
4. Verfahren zur Stromversorgung eines im Bereich einer Weiche (W)
angeordneten elektrischen Verbrauchers (EV),
dadurch gekennzeichnet,
daß Schaltmittel (SM) dafür sorgen, daß Speichermittel (AKKU) zum
Speichern elektrischer Energie während eines Stellvorgangs über
Stellstromleitungen (SSL) geladen werden, und daß die Speichermittel
den elektrischen Verbraucher mit elektrischer Energie versorgen.
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