Einrichtung und Verfahren zum Betreiben von in einer Gleisanlage dezentral angeordneten Feldelementen

Es ist aus der europäischen Patentanmeldung EP 2 821 313 A2 eine Einrichtung zum Betreiben von in einer Gleisanlage angeordneten dezentralen, elektrischen Feldelementen mit einem Stellwerk bekannt, das mit den dezentralen Feldelementen mit- tels Datentelegrammen Informationen austauscht. Die bekannte Einrichtung weist ferner ein Datentransportnetzwerk auf, das an das Stellwerk angekoppelt und mit den dezentralen Feldele ^¬ menten verbunden ist. Ausgerüstet ist die bekannte Einrich ^¬ tung darüber hinaus mit einem Energietransportnetz, an das die dezentralen Feldelemente angeschlossen sind und das die dezentralen Feldelemente mit elektrischer Energie versorgt, wobei das Energietransportnetz Energieeinspeisepunkte auf ^¬ weist, die entlang einer Energiebusstruktur des Energietransportnetzes verteilt angeordnet sind; die

Energieeinspeisepunkte sind durch mindestens eine unabhängige Energieeinspeisung mit entsprechender elektrischer Leistung versorgbar .

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung dieser Art hinsichtlich der Energieversorgung der dezentralen Feldelemente zu optimieren.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei der Einrichtung der oben angegebenen Art erfindungsgemäß im Zuge der mindestens einen Energieeinspeisung eingangsseitig eine Überwachungseinrichtung angeordnet, von der ein Störungssignal der Energieeinspeisung an das Stellwerk abgebbar ist; das Stellwerk ist geeignet, mit dem Störungssignal jeweils energiebedingt die Feldelemente auf eine Anzahl von gleichzeitig betätigbaren Feldelementen zu begrenzen.

Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Einrichtung wird darin gesehen, dass mittels der im Zuge der mindestens einen Energieeinspeisung liegenden Überwachungseinrichtung die Möglichkeit besteht, bei einem Störungssignal der Überwa ^¬ chungseinrichtung nicht eine von vornherein fest gelegte Anzahl von gleichzeitig betätigbaren Feldelementen der dezent- ralen Feldelemente vorzugeben, sondern dass mit dem Störungs ^¬ signal jeweils situations- bzw. energiebedingt die Feldele ^¬ mente auf eine Anzahl von gleichzeitig betätigbaren Feldele ^¬ menten zu begrenzen; mit der insoweit begrenzten Anzahl der gleichzeitig betätigbaren Feldelemente ist sichergestellt, dass alle somit aktivierten Feldelemente situationsbedingt tatsächlich betätigbar sind, so dass bei einer nicht gemelde ^¬ ten Störung alle Feldelemente ansprechbar sind, während bei einer stark gestörten Energieeinspeisung im Grenzfall nur ein Feldelement betätigbar ist. Als dieses eine Feldelement kann im Rahmen der gesamten Gleisanlage ein besonders wichtiges Feldelement bestimmt sein.

Zur Lösung der oben angegebenen Aufgabe bezieht sich die vorliegende Erfindung auch auf eine Einrichtung zum Betreiben von in einer Gleisanlage angeordneten dezentralen, elektrischen Feldelementen mit einem Stellwerk, das mit den dezentralen Feldelementen mittels Datentelegrammen Informationen austauscht, einem Datentransportnetzwerk, das an das Stellwerk angekoppelt und mit den dezentralen Feldelementen ver- bunden ist, einem Energietransportnetz, an das die dezentralen Feldelemente angeschlossen sind und das die dezentralen Feldelemente mit elektrischer Energie versorgt; das Energie ^¬ transportnetz weist dabei Energieeinspeisepunkte auf, die entlang einer Energiebusstruktur des Energietransportnetzes verteilt angeordnet sind, und die Energieeinspeisepunkte sind durch mindestens eine unabhängige Energieeinspeisung mit ent ^¬ sprechender elektrischer Leistung versorgbar, und die dezentralen Feldelemente geben jeweils leistungsbezogene Messwerte an das Stellwerk, wie sie ebenfalls aus der eingangs genann- ten Patentanmeldung bekannt ist. Erfindungsgemäß ist ein

Stellwerk vorgesehen, das geeignet ist, aus den leistungsbe ^¬ zogenen Messwerten einen leistungsbezogenen Summenmesswert zu bilden und mit dem leistungsbezogenen Summenmesswert jeweils energiebedingt die Feldelemente auf eine Zahl von gleichzei ^¬ tig betätigbaren Feldelementen zu begrenzen.

Bei dieser Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung ergibt sich der Vorteil, dass bei Störungen in der Energie ^¬ einspeisung - sofern sie die einzelnen Feldelemente betrifft - in optimaler Anpassung an die jeweilige zur Verfügung stehende Energieeinspeisung nur die Zahl von gleichzeitig betätigbaren Feldelementen unter den dezentralen Feldelemen- ten ansprechbar ist, für die tatsächlich eine ausreichende

Energieversorgung sichergestellt ist. Arbeitet also die Ener ^¬ gieeinspeisung einwandfrei, dann sind alle infrage kommenden Feldelemente der Gleisanlage gleichzeitig betätigbar, weil dies die einzelnen Feldelemente signalisieren, während bei einer stark gestörten Energieeinspeisung ungünstigen Falles nur ein einziges Feldelement aktivierbar ist.

Von besonderer Bedeutung ist die erfindungsgemäße Einrichtung für als Weichen ausgebildete Feldelemente, weil Weichen beim Anlauf einen hohen Energiebedarf haben. Insofern ist es vorteilhaft, dass zumindest einige Feldelemente Weichen sind.

Die erfindungsgemäße Einrichtung kann sowohl mit einem Stell ^¬ werk zur Reaktion auf ein Störungssignal der Überwachungsein- richtung als auch mit einem insofern ergänzten Stellwerk versehen sein, als es mit dem leistungsbezogenen Summenmesswert die Feldelemente auf die Zahl der gleichzeitig betätigbaren Feldelemente begrenzt. In diesem Fall ist vorteilhafterweise das Stellwerk geeignet, jeweils aus der einen Anzahl und der Zahl der gleichzeitig betätigbaren Feldelemente die kleinere Elementenanzahl der gleichzeitig betätigbaren Feldelemente als endgültige Begrenzung der gleichzeitig betätigbaren Feld ^¬ elemente auszuwählen. Die erfindungsgemäße Einrichtung kann hinsichtlich der Energieeinspeisung sowohl als Wechselstromnetz als auch als

Gleichstromnetz ausgebildet sein. Erfolgt die Energieversorgung der erfindungsgemäßen Einrichtung bei der vorgegebenen Energiebus-Struktur mit Wechselstrom, dann kann dieser Wechselstrom mit seiner Einspeisung allein von einer Seite der erfindungsgemäßen Einrichtung her erfolgen. Auch kann die Einspeisung von der einen Seite mit einer einfachen oder dop- pelten Versorgungseinheit erfolgen, um im letzteren Falle eine redundante Ausführung hinsichtlich der Energieeinspeisung zu erreichen. In beiden Fällen ist in vorteilhafter Weise das Stellwerk der erfindungsgemäßen Einrichtung geeignet, bei einem Energietransportnetz als Wechselstromnetz aus leistungs- bezogenen Wechselstrom-Messwerten einen leistungsbezogenen

Summenwechselstrommesswert zu bilden und damit energiebedingt die Anzahl von gleichzeitig betätigbaren Feldelementen in den dezentralen Feldelementen zu begrenzen. Bei einem Anschluss der erfindungsgemäßen Einrichtung an ein Gleichstromnetz, wie in der eingangs angegebenen europäischen Patentanmeldung beschrieben, ist das Stellwerk geeignet, bei einem Energietransportnetz als Gleichstromnetz aus leistungsbezogenen Gleichstrom-Messwerten einen leistungsbezogenen Summengleichstrom-Messwert zu bilden und damit energiebedingt die Feldelemente auf die Zahl von gleichzeitig betätigbaren Feldelementen zu begrenzen.

Bei der erfindungsgemäßen Einrichtung hat sich ferner als vorteilhaft herausgestellt, dass jeweils ein das Anlaufen der Weichen unterstützender Kondensator in einer Versorgungseinheit für die jeweiligen Weichen angeordnet ist, wobei die Versorgungseinheit über eine Netzknoteneinheit an das Gleich ^¬ stromnetz angekoppelt ist. Der Vorteil dieser Anordnung des Kondensators in der Versorgungseinheit für die jeweiligen

Weichen besteht darin, dass der Kondensator zur Energieversorgung der Weiche bereits aufgeladen sein kann, wenn sich auf dem Energiebus eine Störung eingestellt hat; ein solcher Störungsfall lässt die Aufladung des Kondensators weiterhin bestehen, so dass von dem Kondensator auch bei einer nachfolgenden Störung die Weiche betätigt werden kann. Die Erfindung bezieht sich ferner auf ein Verfahren zum Betreiben von in einer Gleisanlage angeordneten dezentralen, elektrischen Feldelementen mit einem Stellwerk, das mit den dezentralen Feldelementen mittels Datentelegrammen Informati- onen austauscht, einem Datentransportnetzwerk, das an das Stellwerk angekoppelt und mit den dezentralen Feldelementen verbunden ist, einem Energietransportnetz, an das die dezentralen Feldelemente angeschlossen sind und das die dezentralen Feldelemente mit elektrischer Energie versorgt, wobei das Energietransportnetz Energieeinspeisepunkte aufweist, die entlang einer Energiebusstruktur des Energietransportnetzes verteilt angeordnet sind, und die Energieeinspeisepunkte durch mindestens eine unabhängige Energieeinspeisung mit ent ^¬ sprechender elektrischer Leistung versorgbar sind, wie es aus der eingangs angegebenen europäischen Patentanmeldung bekannt ist, und zeichnet sich zur Lösung der oben angegebenen Aufgabe erfindungsgemäß dadurch aus, dass mit einer im Zuge der mindestens einen Energieeinspeisung liegenden Überwachungseinrichtung ein Störungssignal an das Stellwerk abgebbar ist und von dem Stellwerk mit dem Störungssignal jeweils energie ^¬ bedingt die Feldelemente auf eine Anzahl von gleichzeitig betätigbaren Feldelementen begrenzt wird.

Damit ergeben sich sinngemäß dieselben Vorteile, wie sie oben zu der erfindungsgemäßen Einrichtung aufgeführt sind.

Außerdem bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zum Betreiben von in einer Gleisanlage angeordneten dezentralen Feldelementen mit einem Stellwerk, das mit den dezentralen Feldelementen mittels Datentelegrammen Informationen austauscht, einem Datentransportnetzwerk, das an das Stellwerk angekoppelt und mit den dezentralen Feldelementen verbunden ist, einem Energietransportnetz, an das die dezentralen Feldelemente angeschlossen sind und das die dezentralen Feldele- mente mit elektrischer Energie versorgt, wobei das Energie ^¬ transportnetz Energieeinspeisepunkte aufweist, die entlang einer Energiebusstruktur des Energietransportnetzes verteilt angeordnet sind, wobei die Energieeinspeisepunkte durch min- destens eine unabhängige Energieeinspeisung mit entsprechender elektrischer Leistung versorgbar sind und die dezentralen Feldelemente jeweils leistungsbezogene Messwerte an das

Stellwerk abgeben, gemäß der oben angegebenen europäischen Patentanmeldung, und sieht zur Lösung der oben aufgeführten Aufgabe erfindungsgemäß vor, dass von dem Stellwerk aus den leistungsbezogenen Messwerten ein leistungsbezogener Summen- messwert gebildet wird und mit dem leistungsbezogenen Summen- messwert jeweils energiebedingt die Feldelemente auf eine Zahl von gleichzeitig betätigbaren Feldelementen begrenzt werden .

Auch bei dieser Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung ergeben sich die Vorteile, wie sie oben zur erfin- dungsgemäßen Einrichtung aufgeführt sind.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden bei zumindest einigen Feldelementen Weichen verwendet. Bei beiden Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es vorteilhaft, wenn von dem Stellwerk jeweils aus der Anzahl und der Zahl der gleichzeitig betätigbaren Feldelemente die kleinere Feldelementenzahl der gleichzeitig

betätigbaren Feldelemente als endgültige Begrenzung ausge- wählt wird, wodurch von dem Stellwerk insgesamt für eine op ^¬ timale Energieversorgung im Hinblick auf die jeweilige

Einspeisesituation und die Anzahl der Feldelemente gesorgt ist . Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird es auch als vorteilhaft angesehen, wenn bei einem Energietransportnetz als Wechselstromnetz aus leistungsbezogenen Wechselstrom-Messwerten ein leistungsbezogener Summenwechselstrommesswert gebildet und damit jeweils energiebedingt die Anzahl von gleichzeitig betätigbaren Feldelementen begrenzt wird.

Vorteilhaft erscheint es ferner, wenn bei einem Energietrans ^¬ portnetz als Gleichstromnetz aus leistungsbezogenen Gleich- strom-Messwerten ein leistungsbezogener Summengleichstrom- Messwert gebildet wird und damit jeweils energiebedingt die Feldelemente auf die Zahl von gleichzeitig betätigbaren Feld ^¬ elementen begrenzt werden.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung ist in

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Einrichtung für Gleich- oder Wechselstromeinspeisung und in

Fig. 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel mit einer Gleich- stromeinspeisung

gezeigt . In Fig. 1 ist ein Stellwerk 1 zu erkennen, das über jeweils eine Datenverbindung 2 bzw. 3 mit einer Überwachungseinrichtung 4 bzw. 5 verbunden ist. Jede der Überwachungseinrichtungen 4 bzw. 5 ist an eine Energieeinspeisung 6 bzw. 7 angeschlossen, die von nicht gezeigten Gleichstromquellen ge- speist ist.

An die Überwachungseinrichtung 4 ist ein Energieversorgungsbus 8 angeschlossen, der mit mehreren Energieeinspeisepunkten 9 und 10 verbunden ist. An die weitere Überwachungseinrich- tung 5 ist ein weiterer Energiebus 11 angeschlossen, der seinerseits über Einspeisepunkte 12 und 13 verfügt. Die Energie ^¬ busse 8 und 11 bilden ein Energietransportnetz 14, das mit Gleich- oder Wechselstrom betrieben werden kann. Mittels der einen Überwachungseinrichtung 4 und der weiteren Überwachungseinrichtung 5 wird überprüft, ob die Energieeinspeisung über die Energieeinspeisung 6 bzw. 7 einwandfrei verläuft oder ob eine Störung aufgetreten ist. Wird eine sol ^¬ che Störung beispielsweise von der Überwachungseinrichtung 4 insofern festgestellt, dass die Energieeinspeisung 6 vollkommen ausgefallen ist, dann wird dies mittels eines Störungs ^¬ signals Sl über die Datenverbindung 2 dem Stellwerk 1 gemeldet. Daraufhin wird von dem Stellwerk 1 die Energieeinspei- sung 7 aktiviert und somit die Energieversorgung für den Energiebus 11 sichergestellt. Über die Datenverbindung 3 wird dies mit einem Signal S2 dem Stellwerk 1 von der weiteren Überwachungseinrichtung 5 mitgeteilt.

Stellt die Überwachungseinrichtung 4 hingegen fest, dass über die Energieeinspeisung 6 nur relativ wenig Energie eingespeist wird, dann wird mit dem Störungssignal Sl dem Stell ^¬ werk 1 signalisiert, dass noch ein gewisser Energiefluss vor- handen ist. Dieser Energiefluss wird zusammen mit einer voll ^¬ ständig funktionierenden Energieeinspeisung 7 im Stellwerk 1 berücksichtigt, so dass dort insgesamt feststellbar ist, dass eine ausreichende Energieversorgung vorhanden ist. Allerdings bezieht sich diese Betrachtung lediglich auf die Ergebnisse der Überwachungseinrichtungen 4 und 5.

Wie die Fig. 1 nämlich ferner zeigt, sind an den

Einspeisepunkten 9 und 12 bzw. 10 und 13 des Energietrans ^¬ portnetzes 14 Messwertgeber 15 und 16 angeschlossen. Mittels dieser Messwertgeber 15 und 16 werden jeweils leistungsbezo- gene Messwerte von dezentralen Feldelementen 17 und 18 gebildet, die als Signale S3 und S4 zu dem Stellwerk 1 übertragen werden. Die dezentralen Feldelemente 17 und 18 sind Weichen. Sowohl dem Messwertgeber 15 als auch dem Messwertgeber 16 ist jeweils ein Spannungswandler 19 bzw. 20 nachgeordnet, mit de ^¬ nen die Spannung des Energietransportnetzes 14 jeweils auf die für eine Weichensteuerung 21 bzw. 22 erforderliche Eingangsspannung konvertiert wird.

Hinsichtlich der dezentralen Feldelemente 17 und 18 als Weichen und der jeweiligen Weichenansteuerung 21 bzw. 22 arbeitet die Einrichtung gemäß Fig. 1 in der Weise, dass die leis- tungsbezogenen Messwerte S3 und S4 als leistungsbezogene Gleichstrom- oder Wechselstrommesswerte über ein Datentrans- portnetz 23 an das Stellwerk 1 übertragen werden, das so ausgeführt ist, dass es aus den leistungsbezogenen Messwerten S3 und S4 einen leistungsbezogenen Summenmesswert als Gleich- ström- oder Wechselstromsummenmesswert bildet. Mit dem leis- tungsbezogenen Summenmesswert wird jeweils energie- bzw. si ^¬ tuationsbedingt eine Zahl von gleichzeitig betätigbaren Feld ^¬ elementen 17 und 18 begrenzt, die mit der vorhandenen Energie noch ausreichend versorgt werden können. Im vorliegenden Beispiel werden weitere mit Punkten angedeutete Feldelemente dann nicht aktiviert, so dass hier nur zwei Weichen 17 und 18 aktiviert werden. Dabei ist das Stellwerk 1 insgesamt so ausgelegt, dass es die aus der Beobachtung der Überwachungseinrichtung 4 und 5 mittels der Störungssignale Sl und S2 resultierende Anzahl von gleichzeitig betätigbaren Feldelementen und die mittels der dezentralen Feldelemente 17 und 18 gewonnenen leistungsbezo- genen Messwerte berücksichtigt und dabei zu einer optimalen Begrenzung der jeweils insgesamt gleichzeitig betätigbaren Feldelemente gelangt.

Zu ergänzen ist, dass an die Spannungswandler 19 und 20 je- weils ein Kondensator 24 und 25 angeschlossen ist, der das

Anlaufen der Weichen 17 und 18 unterstützt. Jeder Kondensator 24 und 25 ist über eine Versorgungseinheit mit dem Spannungs ^¬ wandler 19 bzw. 20 verbunden, die über eine nicht gezeigte Netzknoteneinheit an das Gleichstromnetz bzw. den Energiebus 14 angekoppelt ist, wodurch im Störungsfall die im Energiebus verbleibende Energie zur langsamen Wiederaufladung der Kondensatoren 24 und 25 genutzt werden kann.

Das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2, in dem mit Fig. 1 über- einstimmende Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind, unterscheidet sich von dem nach Fig. 1 dadurch, dass Gleichstromeinspeisung vorliegt, so dass es hier nur einen Gleichstrom-Energiebus 30 gibt, der sich von der einen

Gleichstromeinspeisung 6 über die eine Überwachungseinrich- tung 4 und die weitere Überwachungseinrichtung 5 zur anderen Gleichstromeinspeisung 7 erstreckt und dabei über Messwertge ^¬ ber 15 und 16 geführt ist. Das Stellwerk 1 arbeitet so, wie in Fig. 1 beschrieben, berücksichtigt demzufolge Störungssignale Sl von beispielsweise der einen Überwachungseinrichtung 4, um dann zunächst eine Anzahl von gleichzeitig betätigbaren Feldelementen in Form der Weichen 17 und 18 zu bestimmen.

Auch hierbei wird ergänzend mit Messwertgebern 15 bzw. 16 je ^¬ weils ein leistungsbezogener Messwert als Gleichstrommesswert gebildet und als Signal S3 bzw. S4 dem Stellwerk 1 zugeführt. Daraufhin wird in dem Stellwerk 1 ein leistungsbezogener

Gleichstrom-Summenmesswert gebildet, und es werden jeweils energie- bzw. situationsbedingt die Feldelemente auf eine Zahl von gleichzeitig betätigbaren Feldelementen begrenzt, wobei dabei bereits Einschränkungen der gleichzeitig

betätigbaren Feldelemente aufgrund der Arbeitsweise der Über ^¬ wachungseinrichtungen 4 und 5 mitberücksichtigt werden. Ergeben sich keine kritischen leistungsbezogenen Messwerte von den Messwertgebern 15 und 16, dann verbleibt es - im vorlie ^¬ genden Beispiel - bei einer Begrenzung der gleichzeitig betätigbaren Feldelemente auf die Weichen 17 und 18.

Bezugs zeichenliste

1 Stellwerk

2 Datenverbindung

3 Datenverbindung

4 Überwachungseinrichtung

5 weitere Überwachungseinrichtung

6 Energieeinspeisung

7 Energieeinspeisung

8 Energieversorgungsbus

9 Energieeinspeisepunkt

10 Energieeinspeisepunkt

11 Energiebus

12 Energieeinspeisepunkt

13 Energieeinspeisepunkt

14 Energietransportnetz

15 Messwertgeber

16 weiterer Messwertgeber

17 Weiche

18 Weiche

19 Spannungswandler

20 Spannungswandler

21 Weichensteuerung

22 Weichensteuerung

23 Datentransportnetz

24 Kondensator

25 Kondensator

30 Gleichstrom-Energiebus Sl Störungssignal

52 Störungssignal

53 Signal

54 Signal