CN105358403A - 用于运行分散式设置的功能单元的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

根据本发明提出用于运行设置在工业设施中的分散式的功能单元(DFE，EC)的装置(E)和方法，包括：a)上级的控制系统(30)，所述控制系统借助于数据报文(DT)与分散式的所述功能单元(DFE)交换信息；b)具有多个网络接入点(2至16)的数据传输网络(TN)，其中上级的所述控制系统(30)经由至少一个网络接入点(2，4)耦联到所述数据传输网络(TN)上；c)通信单元(18至28)，所述通信单元连接在网络接入点(6至16)上并且为分散式的所述功能单元提供对所述数据传输网络(TN)的接入；d)能量输送网络，分散式的所述功能单元(DFE)连接到所述能量输送网络上，并且所述能量输送网络给分散式的所述功能单元(DFE)供给电能；e)多个连接在能量输送网络(ETN)上的智能的储能器，所述储能器以与上级的所述控制系统和/或其余的所述储能器中的至少一个相配合的方式实施能量吸收和/或能量输出，其中所述能量输送网络(ETN)具有能量馈入点(IEK)，所述能量馈入点沿着所述能量输送网络的母线结构分布地设置，其中所述能量馈入点能够可选地由至少两个独立的能量干线中的一个来供给相应的电功率。

Description

用于运行分散式设置的功能单元的装置和方法
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1或8的前序部分所述的用于运行设置在工业设施中的分散式功能单元的装置和方法。
背景技术
这类分散式功能单元尤其使用在轨道交通网络、例如铁路中，在该处使用这些功能单元，以便控制影响车辆和/或监控车辆的单元和在功能性方面进行监控，以及记录过程数据并且将其回报给中央控制和/或监控中心、例如调度中心(Leitstelle)或者调度机构(Stellwerk)。作为影响列车的单元、即给车辆驾驶员提供指示或者甚至直接介入车辆控制或者直接设定安全的行车线路的单元，例如可以考虑信号、道岔、应答器、线缆、铁轨磁体等以及也可以考虑用于检测行驶列车的过程变量、如功率消耗、速度等的传感器。同样可以将应答器和线缆称为监控列车和铁轨部段的单元，但是也可以将计轴器和铁轨电路以及其它铁轨空闲通知系统称为监控列车和铁轨部段的单元。但是，本发明基本上涉及所有工业设施，在这些工业设施中功能单元分布在更大的路线上，但必须被中央地控制。中央控制在此可以由位置固定的调度中心但是也可以通过位置不固定的虚拟调度中心执行。
在铁路交通中，通常这些分散式功能单元由调度机构或者远程调度机构计算机来控制。为了在调度机构和铁轨区域中的功能单元之间进行数据转送，现今通常设有标准化的铜缆，对于其经典的设置距离长度而言由于物理传输参数、线缆涂层(RLC)在实践中10km为上限。然而，在某种类型的功能单元中，该上限也可能最大仅为6.5km。
然而，如今在铁路中也已经使用数据网络，所述数据网络用于例如在相邻的调度机构之间或者在调度机构和调度技术设备(Leittechnik)之间交换数据。然而，所述数据网络不用于控制和监控影响列车的和/或监控列车的功能单元，由此可能实现桥接几乎任意的设置距离。更确切地说，这些网络由一种数据传输网络(DTN)来设计、例如光传输网络，并且用于传输用于操作的运行层等的数据。
在如下方面，这种数据网络允许高得多的自由度数目：
·确定用于连接调度机构和调度技术设施或其部分的耦联点的位置并从而确定其架设地点，
·所应用的传输方法和在不同的设施部分之间通信的距离。
因此，这些数据网络有时实现在价格/功率比方面显著的改进但并且仍实现沿着铁轨设施的铁路安全装置的高可靠性的并且相应安全的数据交换。
这种数据网络的直观的应用实例是支路线或者具有ETCS等级2或者长隧道路线的路线，对于所述支路线或具有ETCS等级2或者长隧道路线的路线而言，目前由于在常规的调度机构线缆的情况下设置距离长度的限制，始终还需要将调度机构计算机设置在隧道内。在该处存在的恶劣的使用条件要求调度机构计算机封装在洞穴或容器中并且受空调调节地运行。在这些情况下，维护是相应耗费的。也就是说，全部问题在于：受制于有限制的设置距离，调度机构和外部设施部分不能够彼此相隔任意远。
然而，新型的数据网络具有下述缺点：基本上任何中央的和分散式的功能单元都必须以适合的方式经由接入点并且出于可用性的原因以冗余的方式耦联到这种数据网络上。由此，暂时地在用于连接功能单元的单独网络节点处需要相对高的耗费来与数据网络耦联，同时相对于网络容量只有比较低的数据传输率。现今的玻璃纤维网络例如允许传输容量从吉比特直至太比特的传输率，然而这些传输率在这些安全技术的应用中只是非常边缘性使用。
除此之外，同时在铁路基础设施运营商看来，有经济利益是：继续使用现有所谓的耐用的调度机构线缆(匹配于轨道线路的铜缆)用于操控外部设施，其中所述调度机构线缆目前使用来由调度机构运行功能单元。
为了解决该目的，在欧洲专利申请EP2301202A1中公开了用于控制和/或监控沿着交通网络设置的分散式的功能单元的装置和方法，所述功能单元包括下述核心点：
a)上级的控制系统，所述控制系统借助于数据报文与分散式的功能单元交换信息，
b)具有多个网络接入点的数据传输网络，其中上级的控制系统经由至少一个网络接入点耦联在数据传输网络上；
c)通信单元，所述通信单元分别连接在网络接入点上，其中：
d)分散式的功能单元组成分别具有自己的子网络的子组；并且
其中
e)所述子组中的每一个子组的子网络在其两个端部的每一个上经由通信单元并且经由网络接入点耦联在数据传输网络上。
以这种方式使用数字传输网络来耦联分散式的功能单元，所述传输网络对简单的错误事件总是鲁棒的，仍允许非常灵巧地使用非常广泛使用在铁路工程中的铜缆、例如目前存在的调度机构线缆并且最终也只需要相对小数量的网络接入点。
这种装置在此可以特别有利地用于铁路交通的轨道网络。因此，随后在另一有利的设计方案中适宜的是，借助于分散式的功能单元，将监控交通的和控制交通的功能单元、如尤其是信号、道岔、计轴器、铁轨电路、点状的和线状的列车影响元件耦联到数据传输网络上。
技术设施的结构、特别还有在铁路基础设施中的技术设施的结构，基于工业设施构造和铁路工业的超出100年的历史针对牢固性和可靠性来设计。在当时的方案中，特别经由相对结实的线缆芯线连接铁路安全设施的外部元件，以便能够在所限定的距离上安全地检测开关状态，也就是说，所述设计根据具有足够储备的峰值负荷进行。通过外部元件的开关过程，也经由能量输送传送信息。但是由此显而易见也得出：可能的距离通过可检测的能量流来限制。在现今的灵活性方面、成本方面和资源政策方面，这些已建立的方案除了通过EP2301202A1所公开的通信结构外还迫切需要在能量输送方面进行革新。在就此所开始的现代化的过程中，西门子股份公司交通集团在未来数年中将在其调度机构架构方面执行根本上的革新，其中将充分考虑关于将设施中的控制和通知系统分散化的解决方案。这意味着：在最终构造中所有要控制和监控的元件(信号、道岔、列车安全系统、铁轨空闲通知系统例如计轴点、铁路交叉口)现场在铁轨处获得控制或通知设备(在下文中称为元件控制器EC或者分散式的功能单元DFE)。
因为来自两个接下来解释的在西门子的电子调度机构中的架构改变构成的未来的策略基础引起解除信息和能量的目前的耦联，所以除了沿着铁轨在调度机构计算机(中央的控制单元)以及设置和监控设备(元件控制器EC)之间引入具有实时能力的和高可用性的广域通信系统之外，还需要完全重新设计从调度机构至铁轨处的元件控制器的能量输送，对此在国际专利申请WO2013/013908A1中公开一种解决方案。
该解决方案提供用于运行设置在工业设施中的分散式的功能单元的装置和方法，包括：
a)上级的控制系统，所述控制系统借助于数据报文与分散式的功能单元交换信息，
b)具有多个网络接入点的数据传输网络，其中上级的控制系统经由至少一个网络接入点耦联到数据传输网络上；
c)通信单元，所述通信单元连接在网络接入点上并且为分散式的功能单元提供对数据传输网络的接入，
d)能量输送网络，分散式的功能单元连接到所述能量输送网络上，并且所述能量输送网络给分散式的功能单元供给电能；和
e)多个连接在能量输送网络上的智能的储能器，所述储能器实施能量吸收和/或能量输出，必要时与上级的控制系统相配合，与其余的储能器中的至少一个相配合。
以这种方式，现在能量输送网络也完全与调度机构去耦并且由于预设的储能器现在能够在接线和传输容量方面针对一定可预定的基本负荷来设计，其中电功率消耗的负荷峰值，例如在道岔的位置改变时、在铁路交叉口关闭和打开时，通过智能的储能器来平滑。储能器被称为是智能的，因为其对于功率消耗和/或功率输出而言与上级的控制系统和/或其余的储能器中的至少一个相配合，使得充电和/或放电能够以受控的、受检查的方式进行。
以现今具有分散式的站但是具有点到点的能量输送的调度机构架构为出发点，就此开辟一种新式的、革新的方法途径。现今用于对沿着铁轨的周边元件(元件控制器或者也称为分散式的功能单元)供电或能量供给的、接线和工作密集的、点到点的连接通过节省芯线的并且可简单安装的母线或环形线路来代替。智能的、分散式的储能器的使用即使在大的距离上也实现通过小芯线横截面的引线简单地给沿着铁轨的元件控制器供给能量。短暂的峰值负荷如道岔的回转或者铁路交叉口的栅栏打开通过也可作为短期储能器构成的储能器现场满足。所述设施由此不必再针对“最坏情况”能量消耗来确定尺寸，而是针对平均的能量消耗的设计方案就足够了。
上级的智能的能量管理在用于在各个消耗器中符合需要地分配能量的整个设施上起辅助性作用。智能的能量管理一方面根据线路类别考虑特定的设施所需求的可用性以及也考虑铁路运行中当前的交通量。作为储能器，能够使用最新的储存器技术、例如超级电容(例如分散式的短期储能器)或者作为系统部件的具有复合材料的飞轮储存器。由此，通过该方法途径也实现尽可能通过更有利的和生态上更佳的储存器部件来替代现今电池支持的USV系统(铅蓄电池)。另一个革新在此也是整个系统中的各个储能器的固有的智能。
根据储存器在网络拓扑中的设置，不仅要将能量符合需要地提供给直接分配的消耗器，而且同样应当可行的是，将能量向回馈送到整个系统中。由此提高能量提供的冗余度并从而能够保证调度机构设施的可用性或相对于现今的架构甚至提高所述可用性。此外，从智能的储能器的使用中得出调度机构基础设施或一般而言能量网络的灵活的设计的极其广泛的可行性。智能的电网例如基于在此所描述的智能的存储器可能变得相对简单，而不必完全转换现有的能量分配网络的主要部分。
通过该方法途径，迄今为止用于沿着铁轨的能量供给的点到点的线路引导不仅置于新的基础上，而且同样消除调度机构设施的由此引起的在空间上受限的扩展(0至6.5km)。这在未来实现了电子调度机构架构的实施，所述调度机构架构不仅考虑对功能性、可靠性和最大可用性的要求，而且满足如下方面：资源保护、耐久性、能量效率和铁路基础设施的生态上的和经济上的设计。
但是在WO2013/013908A1中公开的解决方案绝不仅限于所描述的铁路设施的调度机构架构的应用情况，而且远远超出此程度。基于分散式的储能器的、用于制造业或者加工业中的建筑物或大型设施的能量管理被视为未来的实例。
基本上，该方法途径对于分散式地设置的元件控制器以及由其控制的功能单元显示出完全与调度机构去耦的能量供给的可行性，所述功能单元例如在铁路基础设施中远远地设置在外围中。迄今为止尚未这样大量地研究设置用于这种供给的能量母线的供给安全性。显而易见的措施在此可能是能量母线的冗余的设计方案，但是这又可能随之引起附加的接线和安装耗费。
发明内容
因此，本发明基于下述目的：提出用于以防故障的方式给分散式的元件控制器和由其所控制的功能单元供给能量的系统和方法，所述系统和方法的特征在于小的投资和安装耗费以及高的供给安全性。
该目的在所述装置方面根据本发明通过用于运行设置在工业设施中的分散式的功能单元的装置来实现，所述装置包括：
a)上级的控制系统，所述控制系统借助于数据报文与分散式的功能单元交换信息，
b)具有多个网络接入点的数据传输网络，其中上级的控制系统经由至少一个网络接入点耦联到数据传输网络上；
c)通信单元，所述通信单元连接在网络接入点上并且为分散式的功能单元提供对数据传输网络的接入，
d)能量输送网络，分散式的功能单元连接到所述能量输送网络上，并且所述能量输送网络给分散式的功能单元供给电能，其中能量输送网络具有能量馈入点，所述能量馈入点沿着能量输送网络的母线结构分布地设置，其中馈入点可以可选地通过至少两个独立的能量干线中的一个来供给相应的电功率。
在所述方法方面，该目的根据本发明通过一种用于运行设置在工业设施中的分散式的功能单元的方法来实现，所述方法具有：
a)上级的控制系统，所述控制系统借助于数据报文与分散式的功能单元交换信息，
b)具有多个网络接入点的数据传输网络，其中上级的控制系统经由至少一个网络接入点耦联到数据传输网络上；
c)通信单元，所述通信单元连接在网络接入点上并且为分散式的功能单元提供数据传输网络的接入，
d)能量输送网络，分散式的功能单元连接到所述能量输送网络上，并且所述能量输送网络给分散式的功能单元供给电能，其中能量输送网络具有能量馈入点，所述能量馈入点沿着能量输送网络的母线结构分布地设置，其中馈入点可以可选地通过至少两个独立的能量干线中的一个来供给相应的电功率。
以这种方式可行的是，能量输送网络总是被供给有所需要的电功率，其中这两个能量干线的独立性保证：在一个能量干线故障时至少相应的另一个能量干线始终还是完好的。作为能量干线，例如考虑公共供电网(在瑞士例如Swissgrid有限公司为运营商)。另一个能量干线可以是铁路基础设施运营商的专有的铁路电力系统，所述铁路基础设施运营商例如可以通过瑞士的瑞士联邦铁路维持自己的发电厂以产生铁路电力系统所需的能量并进而可以与公共供电网独立地运行。专有的铁路电力系统也包括接触网(架空线)，所述接触网通常有大的地理延伸。在瑞士，接触网对最重要的主路线和支路线的覆盖度近似为100％。
典型地，借助于分散式的功能单元，可以将监控交通和控制交通的单元、如尤其信号、道岔、计轴器、铁轨空闲通知系统、铁轨电路、点状的和线状的列车影响元件以及铁路栅栏设施耦联到能量输送网络上。
为了在馈入点故障时(例如作为基础的能量干线的系统性故障)不必忍受至最近的仍完好的馈入点的过大的路线长度，在本发明的一个有利的设计方案中可以提出：馈入点分别交替地连接到至少两个独立的能量干线中的一个上。
特别小的传输损耗和足够大的功率可以在本发明的有利的改进方案中实现，其方式是：能量输送网络至少部分地设计为直流母线，所述直流母线优选具有至少400VDC的电压。典型地，这种直流母线具有750VDC或者800VDC的电压。
当至少两个能量干线中的一个为了产生能量而使用至少一个水力发电厂、尤其河电厂和/或蓄水湖发电厂时，可提供能量干线的在系统上特别防故障的供给。可通过这些源产生的能量确保高的可用性并进而确保所要求的高的供给安全性。此外有利的是，在此可以附加地使用至少一个风电厂和/或至少一个光伏发电厂。在与天气有关的能量源太阳和风能够大量或者仅少量地提供能量的时间中，水力于是能够相应地仅少量地产生电能或相应更多地产生电能。来自风和太阳的可能的过剩能量甚至能够用于将水泵升到蓄水湖中或者其它储水器中并且进而能够在少风和/或少太阳的日子中符合需要地提供能量。
当设有多个连接在能量输送网络上的智能的储能器时，得到特别符合需要的并且均衡负荷的解决方案，所述储能器以与上级的控制系统和/或其余的储能器中的至少一个相配合的方式实施能量吸收和/或能量输出。
本发明的其它有利的设计方案从其余的从属权利要求中得出。
附图说明
参照附图详细阐述本发明的有利的实施例。在此示出：
图1示出根据EP2302202A1的用于控制和/或监控沿着铁路网络设置的分散式的功能单元的装置E的构造的示意图；
图2示出具有变型形式a)和b)的能量输送网络的第一设计方案的示意图；
图3示出具有变型形式a)和b)的能量输送网络的第二设计方案的示意图；
图4示出具有变型形式a)和b)的能量输送网络的第三设计方案的示意图；以及
图5示出智能的储能器的构造的示意图。
具体实施方式
图1示出用于控制和/或监控沿着铁路网络(在此未进一步示出)设置的分散式的功能单元DFE1A至DFEnA、DFE1B至DFEnB等(在下文中也称为元件控制器EC)的装置E的构造的示意图。如果不指特定的功能单元，那么分散式的功能单元在下文中以DFE或者EC来表示。这种分散式的功能单元DFE用于控制和监控影响列车的和/或监控列车的单元。例如能够将信号、道岔、应答器、线缆、铁轨磁体等称为影响列车的单元。同样，可以将应答器和线缆以及计轴器和铁轨电路称为监控列车的单元。示例性地，通过分散式的功能单元DFE1C控制和监控信号S。分散式的功能单元DFE1C在此控制信号术语的显示并且在监控功能譬如监控信号电路中的灯电流方面分别进行引导或辅助。
每个分散式的功能单元DFE或由其所控制/监控的单元分别在整个网络中具有明确的地址、例如IP地址或者MAC地址。
此外，装置E包括具有多个网络接入点2至16的数据传输网络TN。在这些网络接入点6至16的一部分上连接有通信单元18至28。数据传输网络TN在此设计为可用性高的网络。这种可用性高的结构一方面能够通过网络本身的冗余实施而形成和/或另一方面能够通过在连接件故障时对网络的巧妙的重组而形成。
此外，装置E包括上级的控制系统30，所述控制系统除了其它在此处未进一步解释的部件外还具有调度中心LT、调度机构计算机STW、计轴器计算机AZ和服务/诊断单元SD，所述调度中心、调度机构计算机、计轴器计算机和服务/诊断单元经由网络接入点2和4借助于以太网络连接而连接到数据传输网络TN上。
如在图1中所示出的那样，分散式的功能单元DFE经由通信组18至28中的一个和相应的网络节点6至16耦联在传输网络TN上并进而能够经由该传输网络获得或者交换数据报文。分散式的功能单元DFE在此组成分别具有自己的子网络NA、NB、NC、ND和NE的子组A、B、C、D和E。子组A例如由分散式的功能单元DFE1A、DFE2A、DFE3A至DFEnA形成。在此，子组A至E总是在其两个端部处各与通信组18至28的一个以及网络接入点6至16连接。此外，在每个分散式的功能单元DFE上游连接有交换计算机SU或者SCU，所述交换计算机替选地也可以直接集成到分散式的功能单元DFE中，所述交换计算机为分散式的功能单元DFE提供到子网络的连接，由此每个分散式的功能单元DFE在一个通信组故障时还能够由冗余的第二通信组18至28响应。
每个子网络(NA至NE)由此由逻辑上相邻的分散式的功能单元(DFE)的多个点到点连接构造。在此，点到点连接构成为子网络内的自主的传输路线，例如构成为ISDN传输路线或者构成为xDSL传输路线或者LWL传输路线。由此可以说，单个的子网络可以由各个传输单元构造，所述传输单元就其而言分别只须始终处理点到点的传输。换句话说，因此例如也能够由简单的、相当短程的传输技术组成长得多的并且更复杂的子网络。出于这个原因，符合目的的是，点到点的连接在每个端部处以交换模块(SU)终止，由此甚至产生从单元到单元改变点到点的传输技术并从而可以选择相应最合适的传输技术的机会。适合的交换模块(SU)对此可以设计为，使得其提供多个点到点的传输技术并且根据布线以自组织地方式提供通过该布线所确定的点到点的传输技术。
此外，子组A至E分别以第一连接类型或第二连接类型连接到两个通信组18至28上。在例如针对子组A、C和E所示出的第一连接类型中，所属的子网络NA、NC和NE终止在两个在地理上紧密相靠的通信组18和20或22和24或26和28中，这在图1中要通过通信组对18、20和22、24以及26、28的直接相邻性示出。在如针对子组B和D示出的第二连接类型中，相应的子网络NB或ND以在空间上相隔较远的通信组20、22或24、26终止。因此，在此每个子组B和D在这两个所属的通信组中的一个故障时也始终连接在另一个通信组上。
如果此时假设一次：网络接入点6、8和10、12以及14、16分别设置在铁路网络的站上，那么子组A、C和E更确切地说是设置在站区域中的分散式的功能单元DFE。子组B和D更确切地说代表这种分散式的功能单元DFE，所述功能单元设置在通行线上的两个站之间。在此，为了耦联这些分散式的功能单元DFE可能能够节省芯线地使用广泛存在的铜缆，这以子组B为例来阐明。之前，分散式的功能单元DFE1B、DFE2B和DFE3B例如从网络接入点8处的站来操控。相应地，其余的分散式的网络接入点DFEnB从网络接入点10处的站来操控。由此，仅在分散式的功能单元DFE3B和DFEnB之间建立连接就足以将子网络NB中的子组B连接在一起。
装置E的系统边界在此可以描述如下：
-传输网络OTN上的网络接入点2至16的数量仅通过系统性能(调度机构计算机STW、传输网络OTN)来限制；
-子网络A至E上的DFE的数量最小为一个DFE：可连接的DFE的最大数量通过系统性能来限制(例如至少8个DFE会是所期望的)
-网络接入点6至16上的通信单元18至28的数量基本上通过所选择的网络接入点6至16的以太网络接口的最大数量来限制；
-通信单元18至28上的可连接的子网络A至E的最大数量在所选择的实施例中可以为四个子网络；
-为了保证高的可用性，可以确定：子网络A至E必须连接到两个通信单元18至28上；
-属于子网络A至E的通信单元18至28必须连接在两个网络接入点上；在此，两个网络接入点2至16可以连接在相同的传输网络OTN上或者连接在两个不同的传输网络的两个网络接入点上(具有第二传输网络OTN的这种情况在此未示出，但是在技术上是可容易实现的)。
为了满足性能要求并且能够借助于简单的传输装置、例如ISDN、xDSL、SHDSL来工作，子网络A至E内的报文可以在实时和非实时报文方面予以区别：
-实时报文：从调度机构至DFE的作为特定的TCP/IP报文的有效数据报文，特定的以太网帧类型；
-非实时报文：正常的TCP/IP报文，无有效数据报文。
报文类型分配有固定的时隙。所述分配在运行期间可以是固定的并且可离线参数化，例如以至少1比10的比例。
图2现在示出根据图1仅在数据方面适用的状态与根据本发明的能量供给方案的示意图。所有元件控制器DFE、EC现在连接在相同的能量输送网络ETN上。电能的馈入现在不再从中央的调度机构进行，而是经由智能的馈送节点IEK进行，所述馈送节点与元件控制器EC的数据方面的处理无关。现在，在能量输送网络ETN的适合的位置上，智能的储能器IES1至IES5连接在能量输送网络ECN和在此未进一步示出的数据传输网络TN上，使得这些智能的储能器IES1至IES5在数据方面能够经由数据传输网络TN与中央的调度机构STW通信并从而能够以受在中央的调度机构STW的逻辑装置中所执行的能量管理器IEM控制的方式进行功率吸收和/或输出(但是不是必须的)。
在此，在能量输送网络ETN中所需的能量在这两个在此示出的馈入节点IEK处通过两个彼此独立的能量干线EB1和EB2提供。在此情况下，能量干线1在这里是公共的无中断的供电网络(本地网络)。由铁路网络的接触网给能量干线EB2供给，其中用于接触网的供电是铁路运营商的专有结构，所述专有结构对此具有自己的与公共的供电网络独立的发电厂。在图2中示出的变型形式a)中，元件控制器EC分别以成组组合的方式由智能的储能器IES1至IES5供给。在所示出的变型形式b)中，能量输送网ETN形成从一个馈入节点伸展至另一个馈入节点IEK的能量母线，元件控制器EC和智能的储能器IES分别单独地耦联在所述能量母线上。
图3现在示出能量输送网络ETN的第二变型形式，其中设有两个冗余地设计的能量干线EB1和EB2。在此，两个馈入节点IEK之间的能量输送网络ETN母线状地设计，其中由第一能量干线EB1给一个馈入节点供给并且由第二能量干线EB2给另一个能量节点供给。部分a)又示出成组地耦联在智能的储能器IES上的元件控制器EC。部分b)又包括元件控制器EC和智能的储能器到能量输送网络ETN的单独连接。最终，馈入节点IEK的接线与能量干线的分层设置的结构相关。如果例如在本地网络断电时两个相邻的站故障，那么合理的是在这两个站中的一个站上连接相应另一个能量干线。
图4示出相对于图2略微修改的变型形式，其中仅智能的馈入节点IEK分别悬挂在这两个能量干线EB1和EB2上。
图5现在示意性地示出元件控制器EC到数据传输网络OTN或能量输送网络ETN的在数据和能量供给方面的连接。这种连接点包括用于经由数据传输网络OTN的这两个分支进行数据交换的通信单元SCU。在能量方面设有网络节点单元SND，所述网络节点单元耦联到能量输送网ETN的这两个分支上。网络节点单元SND控制和监控能量母线，检测母线内的和所连接的消耗器(具有EC的SPU)中的过载电流。网络节点单元也给通信单元SCU供给电压并且也可以经由以太网连接与该通信单元交换数据并从而结合到Sinet网络中(例如经由远程访问和操作能量开关来激活SND的手动操作、将诊断数据输出到上级的服务和诊断系统上、查询当前的电压、电流、能量和功率值、将SND、数据参数化以对储能器充电或者通知未来的功率需求)。在网络节点单元SND上耦联有供给单元SPU，所述供给单元将输送网络的电压转换到EC所需的输入电压上。此外，在网络节点单元SND和供给单元SPU之间设有数据连接，例如为串行RS422的形式。在能量方面，在此典型地例如是具有400VAC的三相连接。元件控制器EC当前在图5中控制道岔W并供给。在此，元件控制器EC经由太网连接从通信单元SCU接收上级的调度机构计算机的数据报文并且经由该SCU将反馈提供给调度机构计算机。
以当前所示出的方式可行的是，能量输送网络ETN在任何时刻都被供给有所需要的电功率，其中这两个能量干线EB1、EB2的独立性保证：至少在一个能量干线故障时至少另一个能量干线还是完好的，这确保近似100％的供给安全性。作为能量干线例如考虑公共的供给网络(在瑞士例如Swissgrid有限公司为运营商)。另一个能量干线可以是铁路基础设施运营商的专有的铁路电力系统(接触网/架空线)，所述铁路基础设施运营商例如可以通过瑞士的瑞士联邦铁路维持自己的发电厂以产生铁路电力系统所需的能量并进而能够与公共的供电网络独立地运行。

Claims (16)

1.一种用于运行设置在工业设施中的分散式的功能单元(DFE，EC)的装置(E)，包括：
a)上级的控制系统(30)，所述控制系统借助于数据报文(DT)与分散式的所述功能单元(DFE，EC)交换信息；
b)具有多个网络接入点(2至16)的数据传输网络(TN)，其中上级的所述控制系统(30)经由至少一个网络接入点(2，4)耦联在所述数据传输网络(TN)上；
c)通信单元(18至28)，所述通信单元连接在网络接入点(6至16)上并且为分散式的所述功能单元(DFE，EC)提供对所述数据传输网络(TN)的接入，以及
d)能量输送网络(ETN)，分散式的所述功能单元(DFE，EC)连接到所述能量输送网络上，并且所述能量输送网络给分散式的所述功能单元(DFE，EC)供给电能，其中所述能量输送网络(ETN)具有能量馈入点(IEK)，所述能量馈入点沿着所述能量输送网络(ETN)的母线结构分布地设置，其中所述能量馈入点(IEK)能够可选地由至少两个独立的能量干线(EB1，EB2)中的一个来供给相应的电功率。
2.根据权利要求1所述的装置，
其特征在于，
所述工业设施是用于铁路交通的轨道网络。
3.根据权利要求1或2所述的装置，
其特征在于，
监控交通的和控制交通的单元如尤其信号(S)、道岔、计轴器、铁轨电路、点状的和线状的列车影响元件能够借助于分散式的所述功能单元(DFE，EC)耦联到所述能量输送网络(ETN)上。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的装置，
其特征在于，
所述馈入点(IEK)沿着所述母线结构分别交替地连接到所述至少两个独立的能量干线(EB1，EB2)中的一个上。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的装置，
其特征在于，
所述能量输送网络(ETN)至少部分地设计为直流母线，所述直流母线优选具有至少400VDC的电压。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的装置，
其特征在于，
能量干线(EB1，EB2)为了产生能量而使用至少一个水力发电厂。
7.根据权利要求6所述的装置，
其特征在于，
附加地，至少一个风力发电厂和/或至少一个光伏发电厂是能够接入的。
8.根据上述权利要求中任一项所述的装置，
其特征在于，
设有多个连接在所述能量输送网络(ETN)上的智能的储能器(IES，IES1至IES5)，所述储能器以与上级的所述控制系统和/或其余的所述储能器(IES)中的至少一个相配合的方式实施能量吸收和/或能量输出。
9.一种用于运行设置在工业设施中的分散式的功能单元(DFE，EC)的方法，包括：
a)上级的控制系统(30)，所述控制系统借助于数据报文(DT)与分散式的所述功能单元(DFE，EC)交换信息；
b)具有多个网络接入点(2至16)的数据传输网络(TN)，其中上级的所述控制系统(30)经由至少一个网络接入点(2，4)耦联在所述数据传输网络(TN)上；
c)通信单元(18至28，SU)，所述通信单元连接在网络接入点(6至16)上并且为分散式的所述功能单元(DFE，EC)提供对所述数据传输网络(TN)的接入，以及
d)能量输送网络(ETN)，分散式的所述功能单元(DFE，EC)连接到所述能量输送网络上，并且所述能量输送网络给分散式的所述功能单元(DFE，EC)供给电能，其中所述能量输送网络(ETN)具有能量馈入点(IEK)，所述能量馈入点沿着所述能量输送网络(ETN)的母线结构分布地设置，其中所述能量馈入点(IEK)能够可选地由至少两个独立的能量干线(EB1，EB2)中的一个来供给相应的电功率。
10.根据权利要求9所述的方法，
其特征在于，
所述工业设施构成为用于铁路交通的轨道网络。
11.根据权利要求9或10所述的方法，
其特征在于，
借助于分散式的所述功能单元(DFE，EC)，将监控交通的和控制交通的功能单元如尤其信号(S)、道岔、计轴器、铁轨电路、点状的和线状的列车影响元件耦联到所述能量输送网络(ETN)上。
12.根据权利要求9至11中任一项所述的方法，
其特征在于，
将所述馈入点(IEK)分别交替地连接到所述至少两个独立的能量干线(EB1，EB2)中的一个上。
13.根据权利要求9至12中任一项所述的方法，
其特征在于，
所述能量输送网络(ETN)至少部分地设计为直流母线，所述直流母线优选具有至少为400VDC的电压。
14.根据权利要求9至13中任一项所述的方法，
其特征在于，
能量干线(EB1，EB2)为了产生能量而使用至少一个水力发电厂。
15.根据权利要求14所述的方法，
其特征在于，
附加地，能够接入至少一个风力发电厂和/或至少一个光伏发电厂。
16.根据权利要求9至15中任一项所述的方法，
其特征在于，
设有多个连接在所述能量输送网络(ETN)上的智能的储能器(IES)，所述储能器以与上级的所述控制系统和/或其余的所述储能器中的至少一个相配合的方式实施能量吸收和/或能量输出。
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