用于电加热道岔融雪系统的能量管理的方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于电加热道岔融雪系统的能量管理的方法，其中在加热操作期间形成循环式连续的循环时间(Zt)，并且根据接通和断开的加热输出电路(6)的数量为每个循环时间(Zt)形成至少一个功率比(L)，在循环渐进的操作模式下激活加热输出电路(6)，由此实施至少一个有源功率比(La)，其中借助轨道温度(X)的时间曲线和/或监视至少一个道岔(12)上的控制偏差xwn来进行调节，在与天气有关的针对至少一个道岔(12)的加热需求(Hz)方面，计算直至到达道岔(12)的预定轨道设定温度(Xs)的理论加热时间，其中在超过可参数化的加热时间(tauf)时提高有源功率比(La)，其中在每个循环时间(Zt)之后和/或之前，将至少一个道岔(12)的相应的轨道温度(X)与预定的轨道设定温度(Xs)进行比较，其中在该比较的评估中，通过在相应的循环时间(Zt)内断开加热过度的加热输出电路(6)而有利于加热不足的加热输出电路(6)这种方式来改变接通的和断开的加热输出电路(6)的分配。此外，本发明专利技术还涉及一种用于电加热道岔融雪系统的能量管理的装置。

Energy Management Method and Device for Snow Melting System of Electric Heating Turnout

The invention relates to a method for energy management of an electric heating turnout snow melting system, in which a continuous cycle time (Zt) is formed during heating operation, and at least one power ratio (L) is formed for each cycle time (Zt) according to the number of connected and disconnected heating output circuits (6), and the heating output circuit (6) is activated in a progressive cycle operation mode, thereby being implemented to Less than one active power ratio (La), which is regulated by the time curve of track temperature (X) and/or by monitoring the control deviation xwn on at least one turnout (12), calculates the theoretical heating time of the predetermined track setting temperature (Xs) up to the turnout (12) in terms of the heating demand (Hz) for at least one turnout (12) related to weather, which exceeds the parameterized heating time. (tauf) increases the active power ratio (La), in which the corresponding track temperature (X) of at least one turnout (12) is compared with the predetermined track setting temperature (Xs) after and/or before each cycle time (Zt). In the evaluation of the comparison, the heating output circuit (6) with excessive heating is disconnected within the corresponding cycle time (Zt) to facilitate the heating output circuit with insufficient heating.\uff08 6) In this way, the distribution of the connected and disconnected heating output circuit (6) is changed. In addition, the invention also relates to an energy management device for an electric heating turnout snow melting system.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于电加热道岔融雪系统的能量管理的方法和装置
本专利技术涉及一种用于电加热道岔融雪系统的能量管理的方法和装置。
技术介绍
铁路的轨道部件，特别是道岔，根据需要被加热，以防止移动部件特别是在冬季被冻住或被浸入的冰和雪堵塞，从而确保工作的安全性。已知的道岔加热设备基于具有热蒸汽、气体加热或电能的系统。同时，这种道岔加热设备的经济效益在很大程度上由采购成本、维护成本以及能源成本所决定。本专利技术涉及一种用于电加热道岔融雪系统的能量管理的方法和装置。这种道岔融雪系统包括至少一个具有固定的基本轨和可移动的尖轨以及密封架连杆的道岔和带有加热输出电路的配电设备用于将电加热元件的电力供给至道岔的轨道，该道岔具有用于控制和调节钢轨温度的控制设备。所述类型的方法和装置本身从现有技术中已知，例如从DE19832535C2和DE19849637C1中已知。此外，这样的道岔电加热设备还由配电设备组成且该配电设备具有控制和调节设备用于开关、控制、调节和监测每个单独的加热输出电路，该道岔电加热设备还包括与天气有关的、在冰雪情况下激活加热器的控制器和道岔的轨道上的电加热元件，这些电加热元件由此被加热并防止道岔的移动部件冻结。冰雪的检测通过采集和评估气温和降水来实现。如果导轨实际温度还额外低于可参数化的导轨设定温度，例如+4℃，则整个道岔加热设备将打开，从而所有道岔会被延迟加热并且这种延迟是由于导轨的质量引起的。通过引导开关上的轨温传感器实现将轨道温度调节到两点或恒定温度控制器中确定的导轨设定温度。在这种道岔加热设备中，所有加热输出电路的接通和断开通过控制和调节设备同步进行，即在加热器接通时，功率消耗等于连接负载，而在加热器断开时，功率消耗等于零。通常，在此为配电设备中的每个开关布置带有控制和调节装置的加热输出电路。从DE10043571C1中已知用于电加热道岔融雪设备的开关、控制和调节装置，利用这些装置通过在接通加热时引入可变占空比来减小控制偏差来实现能量。此外，在这种情况下，通过根据引导开关上的轨温传感器进行调节来实现同步接通和断开所有的开关设备，从而同步接通和断开所有的电加热元件。从德国铁路有限公司(DBAG)2006年12月12日的调查报告06-P-3408-TZF92-UN-0780中已知其试图通过额外隔热外表面上的基本轨以节省道岔电加热设备上的能量。当通过可调节的导轨设定温度来控制道岔加热设备时，与使用非绝缘轨道加热相比，实现了通过降低能耗来节省能量。此外，还已知一种用于道岔电加热设备以减少同一时间的有效功率的能量管理系统(德国铁路网络，“通则(1)，能量管理，莱比锡，2009.03.10)，利用该能量管理系统根据各道岔在操作上或合约上的重要性的需求时间滞后地加热各个道岔。在此，为道岔加热设备的所有道岔设置优先级，例如具有主优先级和次优先级的道岔，以便根据优先级交替地加热这些道岔。如果具有主优先级的道岔已达到轨道设定温度，则其功耗会下降。然后，该功率可用于加热具有次优先级的道岔。具有次优先级的道岔时间延迟地达到轨道设定温度。优先级根据待加热道岔的重要性进行并且可以调整。缺点是更少的功率可供次优先级的道岔使用以加热，并且时间延迟地达到其轨道设定温度。从DE19932833A1中已知一种用于控制能量产生系统的总功率的方法，其中为了限制总功率消耗确定系统的负载曲线或断开和接通条件并制定负载计划，借助该负载计划通过暂时断开各用电器可以确保符合减少的功率。在该解决方案中，用电器当前检测到的或已确定的优先级对用电器的断开和接通至关重要。从WO2010/115436A1中已知一种用于能量管理具有多个道岔的道岔加热设备的方法和装置，其中通过评估空气温度和降雨来控制和检测雪，以及利用多个用于开关、控制、调节和监测每个加热输出电路的控制和调节装置通过时间延迟和交错接通加热输出电路这种方式减少同一时间有效的安装电加热功率来调节轨道温度。道岔的基本轨和尖轨设置有隔热段，使得在加热期间应当在轨道设定温度和最小的操作温度下产生至少相等的加热时间和冷却时间。为了限制功率，控制和调节装置根据加热输出电路的功率被分配给一个或多个各自具有不同组数的加热系统，使得加热系统的所有组都具有大致相等的功率，并且每组加热系统定期地、连续地且周向地通过组释放与时间窗口相关联，其中该组的控制和调节装置产生占空比在0％和100％之间的热脉冲，并且通过组释放依次切换加热系统的组。该解决方案的缺点是隔热段复杂，道岔的组分配为项目所特有且固定，它们周向地通过复杂的组释放与时间窗口相关联并产生占空比在0％和100％之间的热脉冲，该解决方案的缺点还在于与此相关的、用于组释放以及用于每组操作的各种时间常数的确定和评估的硬件和软件费用高，这些时间常数在轨道模式上得以确定并存储在控制器中。还已知的是(德国铁路网络，“切换加热研讨会”，技术作家路德维希林克(LudwigLinke))，当低于可参数化的一定的空气温度时，例如低于+3℃时，将道岔加热设备的所有铁轨预加热到极低的轨道设定温度，例如+2℃，并且在额外降雨的情况下将其加热到较高的轨道设定温度，例如+4℃。缺点是相关的能量消耗增加。在所述类型的道岔加热设备中，通过手动接通、温度控制和气候控制进行的控制方式是当前已知的。手动接通在冬季由调度员执行。通过两点控制实现的温度控制在加热间隔时间内进行，方式是在轨道温度低于+3℃时接通加热并且在轨道温度高于+7℃时断开加热。气候控制在“温湿加热”或“低温加热”的操作模式下进行。在所谓的“温湿加热”时，若通过湿度、降雨和空气温度测量检测到导轨开关上有雪，则接通系统的所有道岔并通过轨温传感器将所有道岔加热并调节到轨道设定温度值，例如+6℃，这通过带有用于每个道岔的开关装置的加热输出电路由控制装置同时接通和断开道岔加热系统的所有加热元件来实现。如果存在降雨并且轨道温度低于预参数化的值，则认为满足“温湿加热”的加热条件。由此一来，在有加热需求时，总是接通和断开所有连接的加热元件的功率并且加热过程中的实际功率在零和最大值之间变化，该最大值对应于所有加热元件的连接负载的总和。在环境温度为负时，接通点会升高。可选的附加吹雪传感器可接通用作额外的雪探测器。“低温加热”操作模式在-5℃至-15℃的干燥和低温空气中进行。该“低温加热”被用于能够处理因系统条件导致的系统的非常慢的升温行为，并且因此预防性地预热用于可能的降雪事件，以及为了融化道岔中的冰和吹雪。如果降水事件或冰和吹雪未出现，则不需要加热。当满足加热条件时，控制器通过开关装置借助波包或两点控制来控制所有道岔的加热至恒定的+6℃。从现有技术中已知的方法和装置有时也很复杂，其缺点是要么能量在没有需要的情况下被消耗，要么是加热系统的一些岔道被延迟加热或加热不充分。
技术实现思路
因此，本专利技术的任务在于提供一种用于电加热道岔融雪系统的能量管理的方法，并提供相应的装置，由此利用简单的装置实现根据预定的操作参数可变地调节功率以及通过最优的能量使用实现道岔加热系统的安全功能。该任务在本专利技术的第一方面通过用于电加热道岔融雪系统的能量管理的方法得以实现，该系统具有至少两个其上分别布置了至少一个加热元件(7)的道岔(12)、至少一个带有至少一个加热输出电路(6)，特别是每个道本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于电加热道岔融雪系统的能量管理的方法，所述系统具有至少两个其上分别布置了至少一个加热元件(7)的道岔(12)、至少一个带有至少一个加热输出电路(6)的开关分配器(1)，和至少一个用于控制和调节轨道温度(X)的控制装置(3)，所述方法包括以下步骤：a)在电加热道岔融雪系统的加热操作期间形成循环式连续的循环时间(Zt)，b)根据接通和断开的加热输出电路(6)的数量为每个循环时间(Zt)形成至少一个功率比(L)，c)在至少一个固定的功率比(Lf)或与至少一个外部可检测的操作参数(B)相关联的功率比(Le)的每个循环时间(Zt)内，根据功率比(L)从接通的或断开的加热输出电路(6)开始依次激活加热输出电路(6)并在循环渐进的操作模式下停用剩余的加热输出电路(6)，d)由此实施至少一个有源功率比(La)，其中对至少一个有源功率比(La)进行调节，所述调节根据实际的控制偏差来进行并确定极限值“最大控制偏差”，这是通过在以项目特定的介于60％和75％之间的功率比(Lpro)在加热时间内(tauf)接通电加热道岔融雪系统时在加热时间(tauf)开始之初检测现有的控制偏差(xwauf)来实现的，由此一来，现有的控制偏差(xwauf)与加热时间(tauf)的比例产生控制偏差的斜率(xwsteig)，所述斜率被存储，从而使得根据控制偏差的斜率(xwsteig)与项目特定的可参数化的最大加热时间(tauf‑max)的乘积来确定加热时最大容许的控制偏差(xwmax)，其中若超过所述最大控制偏差(xwmax)，则将至少一个有源功率比(La)调节到100％，d1)在可预定的时间间隔之后或在低于或超过最大控制偏差(xwmax)时重复步骤d)，e)在与天气有关的针对至少一个道岔(12)的加热需求(Hz)方面，计算直至到达道岔(12)的预定轨道设定温度(Xs)的理论加热时间并将所述理论加热时间与可参数化的加热时间(tauf)进行比较，e1)若超过可参数化的加热时间(tauf)，则通过使每个循环时间(Zt)接通的加热输出电路(6)的数量增加1并将每个循环时间(Zt)断开的加热输出电路(6)的数量减少1或将功率比(La)增加到100％来提高至少一个有关的加热输出电路(6)的有源功率比(La),其中在每个循环时间(Zt)之后和/或之前，将至少一个连接到电加热道岔融雪系统上的道岔(12)的相应的导轨温度(X)与预定的轨道设定温度(Xs)进行比较，其中在所述比较的评估中，通过在相应的循环时间(Zt)内断开加热过度的加热输出电路(6)而有利于加热不足的加热输出电路(6)这种方式来改变接通的和断开的加热输出电路(6)的分配。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.09.17 DE 102016011117.81.一种用于电加热道岔融雪系统的能量管理的方法，所述系统具有至少两个其上分别布置了至少一个加热元件(7)的道岔(12)、至少一个带有至少一个加热输出电路(6)的开关分配器(1)，和至少一个用于控制和调节轨道温度(X)的控制装置(3)，所述方法包括以下步骤：a)在电加热道岔融雪系统的加热操作期间形成循环式连续的循环时间(Zt)，b)根据接通和断开的加热输出电路(6)的数量为每个循环时间(Zt)形成至少一个功率比(L)，c)在至少一个固定的功率比(Lf)或与至少一个外部可检测的操作参数(B)相关联的功率比(Le)的每个循环时间(Zt)内，根据功率比(L)从接通的或断开的加热输出电路(6)开始依次激活加热输出电路(6)并在循环渐进的操作模式下停用剩余的加热输出电路(6)，d)由此实施至少一个有源功率比(La)，其中对至少一个有源功率比(La)进行调节，所述调节根据实际的控制偏差来进行并确定极限值“最大控制偏差”，这是通过在以项目特定的介于60％和75％之间的功率比(Lpro)在加热时间内(tauf)接通电加热道岔融雪系统时在加热时间(tauf)开始之初检测现有的控制偏差(xwauf)来实现的，由此一来，现有的控制偏差(xwauf)与加热时间(tauf)的比例产生控制偏差的斜率(xwsteig)，所述斜率被存储，从而使得根据控制偏差的斜率(xwsteig)与项目特定的可参数化的最大加热时间(tauf-max)的乘积来确定加热时最大容许的控制偏差(xwmax)，其中若超过所述最大控制偏差(xwmax)，则将至少一个有源功率比(La)调节到100％，d1)在可预定的时间间隔之后或在低于或超过最大控制偏差(xwmax)时重复步骤d)，e)在与天气有关的针对至少一个道岔(12)的加热需求(Hz)方面，计算直至到达道岔(12)的预定轨道设定温度(Xs)的理论加热时间并将所述理论加热时间与可参数化的加热时间(tauf)进行比较，e1)若超过可参数化的加热时间(tauf)，则通过使每个循环时间(Zt)接通的加热输出电路(6)的数量增加1并将每个循环时间(Zt)断开的加热输出电路(6)的数量减少1或将功率比(La)增加到100％来提高至少一个有关的加热输出电路(6)的有源功率比(La),其中在每个循环时间(Zt)之后和/或之前，将至少一个连接到电加热道岔融雪系统上的道岔(12)的相应的导轨温度(X)与预定的轨道设定温度(Xs)进行比较，其中在所述比较的评估中，通过在相应的循环时间(Zt)内断开加热过度的加热输出电路(6)而有利于加热不足的加热输出电路(6)这种方式来改变接通的和断开的加热输出电路(6)的分配。2.根据权利要求1的方法，其中根据至少一个外部可检测的操作参数(B)来形成具有相应关联的轨道设定温度值(Xs)的不同的控制类型，这是通过在超过和/或低于至少一个外部可检测的操作参数(B)时分别将设定值的增加添加到可参数化的基本设定值中这种方式来实现。3.根据权利要求1或2的方法，其中外部可检测的操作参数(B)选自空气温度、空气湿度、轨道温度(X)、雪、飞雪和/或雨。4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中通过采集操作参数“雪”利用合适的传感器来确定积雪深度，并由此在操作参数“空气温度”可预定时激活或停用控制类型“低温加热”，通过采集和评估操作参数“空气温度”的时间曲线在预定的时间内检测可参数化的温度值(Tpar)，和/或通过采...

【专利技术属性】
技术研发人员：马里·奥多戈，
申请(专利权)人：艾安电子开关设备有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE