DE10004988C1 - Energy management system for railway operating station enabling centralised, operationally purposeful control of loads in vehicles - sets individual tracks onto siding tracks at identified siding positions, reads state data for individual loads in vehicles via centrally connected data transmitter, receiver - Google Patents
Energy management system for railway operating station enabling centralised, operationally purposeful control of loads in vehicles - sets individual tracks onto siding tracks at identified siding positions, reads state data for individual loads in vehicles via centrally connected data transmitter, receiverInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Energiemanagementsystem und eine zugehörige Ausrüstung für einen Bahn-Betriebshof mit Abstell gleisen zum Einstellen von Straßen-, Stadt- oder U-Bahnen.The invention relates to an energy management system and associated equipment for a train depot with storage tracks for setting trams, city or subways.
Der gesamte Fahrzeugpark von Straßen- und Stadt- oder U- Bahnen befindet sich nachts zum größten Teil in Betriebshö fen. Während des Aufenthalts im Betriebshof bleiben manche fahrzeugeigenen Verbraucher, insbesondere während der Heizpe riode die Fahrzeugheizungen, in Betrieb oder müssen rechtzei tig vor dem Ende der Betriebspause von Hand eingeschaltet werden, um zum Betriebsbeginn mit einem vorgewärmten Fahrzeug starten zu können. Abgesehen davon, dass hierbei nicht uner hebliche Energiemengen aus dem Fahrleitungsnetz entnommen werden, geschieht die Leistungsentnahme oft bei einem hohen Gleichzeitigkeitsfaktor mit dem Risiko, dass zu ungünstigen Zeiten hohe Spitzenlasten auftreten.The entire vehicle fleet of street and city or subway Most of the railways are in the factory building at night fen. Some stay during the stay in the depot in-vehicle consumers, especially during heating period the vehicle heaters, in operation or must timely manually switched on before the end of the break to start operating with a preheated vehicle to be able to start. Apart from the fact that this is not uncommon considerable amounts of energy are taken from the catenary network power is often withdrawn at a high rate Simultaneity factor with the risk of being too unfavorable Times of high peak loads occur.
Neben der hohen Netzbelastung ist dies für den Bahnbetreiber auch eine Frage der Energiekosten, da die Energiepreise in Spitzenbelastungszeiten ein mehrfaches der sonst üblichen Preise betragen können. Insbesondere auch im Rahmen der Öff nung des Elektrizitätsmarktes werden die spezifischen Ener giekosten zu einem immer wichtigeren Thema für größere Strom verbraucher werden.In addition to the high network load, this is for the railway operator also a question of energy costs since energy prices in Peak load times a multiple of the usual Prices can be. In particular also in the context of the public of the electricity market are the specific ener casting costs is an increasingly important issue for larger electricity become a consumer.
Aus dem konventionellen Energiemanagement bekannte Methoden zum Lastabwurf bieten keine Hilfe zur Lösung des Problems, denn die Fahrleitung darf im gesamten nicht abgeschaltet wer den, um ein Abrüsten der Bahnen zu vermeiden.Methods known from conventional energy management for load shedding offer no help to solve the problem, because the catenary may not be switched off in the whole to avoid tearing down the railways.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Energiemanage mentsystem für einen Bahn-Betriebshof und eine dazu geeignete Ausrüstung anzugeben, mit dem eine zentralisierte, betrieb lich sinnvolle Steuerung der fahrzeugeigenen Verbraucher mög lich wird.The invention has for its object an energy management system for a railway depot and a suitable one Specify equipment with which a centralized, operational sensible control of the vehicle's own consumers possible becomes.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 3. Zweckmäßige Ausgestaltungen sind Ge genstand der Unteransprüche.According to the invention, the object is achieved by the features of claims 1 and 3. Appropriate configurations are Ge subject of the subclaims.
Danach werden die einzelnen Bahnen auf den Abstellgleisen an gekennzeichneten Abstellpositionen eingestellt. Über eine mit einer Zentrale verbundene Datensende- und -empfangseinrich tung an jeder Abstellposition und eine zugeordnete Datensen de- und -empfangseinrichtung an jeder Bahn sowie zugehörige Schaltgeräte werden Zustandsdaten von einzelnen fahrzeugeige nen Verbrauchern der Bahnen ausgelesen und diese Verbraucher zu vorgewählten Zeitpunkten gezielt aus- und eingeschaltet.Then the individual tracks on the siding are on marked parking positions. About a with a data transmission and reception facility connected to a control center at each parking position and an assigned data De and receiving device on each lane and associated Switchgear is state data from individual vehicle read consumers of the railways and these consumers selectively switched on and off at pre-selected times.
Die bei Lastabwurf anzusteuernden Verbraucher sind Teil der internen Schaltungen der einzelnen Bahnen und somit nur auf der jeweiligen Bahn selbst zu schalten, was nunmehr durch die dynamische Verbindung vom Betriebshof zur Bahn ermöglicht wird.The consumers to be controlled in the event of load shedding are part of the internal circuits of the individual tracks and thus only on to switch the respective web itself, which is now the result of the dynamic connection from depot to train enabled becomes.
Es wurde damit eine Lösung gefunden, die zum einen Ort und Anzahl der Verbraucher erkennen und zum anderen diesen Verbrauchern die entsprechenden Steuerbefehle übermitteln kann.A solution was found that, on the one hand, and Recognize the number of consumers and the other Send the appropriate control commands to consumers can.
Aufgrund der betrieblichen Gegebenheiten - die Bahnen stehen hintereinander auf den Abstellgleisen und können nur an den Enden abgezogen werden - erscheint eine ortsbezogene Identi fizierung der Bahnen besser geeignet als eine fahrzeugbezoge ne Lösung, zum Beispiel über Funk mit jeweils eindeutigen Fahrzeug adressen für jede Bahn, da dadurch die zeitliche Reihenfolge des morgendlichen Hochlaufs an die Reihenfolge des Ausrückens angepasst werden kann. Due to operational conditions - the railways are standing one after the other on the siding and can only on the Ends are subtracted - a location-related identification appears rail is more suitable than vehicle-related ne solution, for example via radio with a unique vehicle addresses for each lane, because of the chronological order the morning ramp-up to the order of disengagement can be customized.
Mit der Erfindung erfolgt eine Unterteilung der einzelnen Gleise in verschiedene Abstellplätze und die Ausrüstung jedes Fahrzeugs und jedes Abstellplatzes mit einer vorzugsweise op tischen Datenübertragungseinrichtung mit geringer Reichweite (ca. 2 m), die ein Übersprechen zur Nachbarposition verhin dert, bei gleichzeitig großem Öffnungswinkel (ca. 20°), was eine gewisse Toleranz in der Positionierung des Fahrzeugs er möglicht, und zweckmäßig mit einem zusätzlichem Ausgang zur Anzeige des vorhandenen Kommunikationspartners.The invention divides the individual Tracks in different parking spaces and equipment each Vehicle and each parking space with a preferably op table data transmission device with short range (approx. 2 m), which prevents crosstalk to the neighboring position changes, with a large opening angle (approx. 20 °) what a certain tolerance in the positioning of the vehicle possible, and appropriate with an additional exit to Display of the existing communication partner.
Besonders geeignet ist eine parallele optische Datenübertra gung mit 8-Bit-Übertragung in jeder Richtung. Für die be triebshofseitigen Übertragungseinrichtungen ist ein direkter Anschluss an einen Bus, zum Beispiel Profibus-DP, geeignet.Parallel optical data transmission is particularly suitable with 8-bit transmission in every direction. For the be Transmission facilities on the courtyard side is a direct one Connection to a bus, for example Profibus-DP, is suitable.
Die Fahrzeuge müssen auf der jeweiligen Abstellposition posi tioniert werden. Hierzu wird entweder eine Anzeigeeinrichtung (Leuchtmelder) des fahrzeugseitigen Gerätes im Führerpult oder eine streckenseitige Anzeige im Sichtbereich des Fahrers am Abstellplatz benutzt.The vehicles must posi in the respective parking position be tioned. For this purpose, either a display device (Indicator light) of the on-board device in the driver's console or a trackside display in the driver's field of vision used at the parking space.
In der Regel besitzt ein Verkehrsbetrieb mehrere Generationen von Bahnen nebeneinander. Da die verschiedenen Bahnen auch verschiedene Schaltkanäle für die Lastabwurfsteuerung haben werden, ist eine Meldung des Bahntyps über die optische Über tragungseinrichtung an das Energiemanagement-System erforder lich.As a rule, a transport company has several generations of lanes side by side. Because the different courses too have different switching channels for load shedding control is a message of the web type via the optical over support device to the energy management system required Lich.
Werden bei einer Übertragungskapazität von 8 Bit 4 Bit zur Kennzeichnung des Bahntyps verwendet, so lassen sich insge samt 16 verschiedene Bahntypen identifizieren und es bleiben vier voneinander unabhängige Schaltkanäle übrig.Are with a transmission capacity of 8 bits 4 bits Identification of the type of railway used, so can be Identify 16 different types of trains and stay there four independent switching channels left.
Andere Aufteilungen oder das Arbeiten mit einem 16-Bit- Übertragungsmodus sind natürlich ebenso denkbar. Other splits or working with a 16-bit Transmission modes are of course also conceivable.
Um dem Energiemanagement eine Abschätzung der momentan benö tigten Last zu ermöglichen, muss jedes Fahrzeug den Soll- Schaltzustand seiner Lastkanäle über die Abstellposition an die Zentrale melden. Die benötigte Last je Halteplatz ergibt sich dann aus der Information über den Fahrzeugtyp und die jeweiligen Kanalzustände. Auch Bahnen ohne Schaltmöglichkeit können mit einem Fahrzeuggerät ausgerüstet werden, das die entsprechenden Schaltzustände, zum Beispiel der Heizung, an das E nergiemanagementsystem meldet. Dies erlaubt die Abschätzung der Verteilung des Gesamtenergieverbrauchs auf die abgestell ten Fahrzeuge.In order to provide energy management with an estimate of the currently enabled load, each vehicle must meet the target Switching status of its load channels via the parking position report to headquarters. The required load per stopping place results then from the information about the vehicle type and the respective channel states. Even railways without switching options can be equipped with a vehicle device that the corresponding switching states, for example the heating, to the E energy management system reports. This allows the estimation the distribution of the total energy consumption on the parked vehicles.
Da wie oben beschrieben bei einer 8-Bit-Übertragung aufgrund der Typinformation in Melderichtung nur 4 Schaltkanäle gemel det werden können, erscheint diese Grenze auch für die Kom mandokanäle sinnvoll. Über die verbleibenden 4 Bit könnte zum Beispiel eine Abstellplatzerkennung an das Fahrzeug übertragen wer den, die diesem eine Information über seinen Standort inner halb der Fahrzeugschlange geben. Diese könnte zum Beispiel zur Be einflussung von Einschaltvorgängen aufgrund des Wissens ver wendet werden, dass das n. Fahrzeug in der Schlange nicht vor einem bestimmten Zeitpunkt heizen muss.As described above for an 8-bit transmission only 4 switching channels according to the type information in the signaling direction this limit also appears for the comm Mando channels make sense. The remaining 4 bits could be used to Example of a parking space detection transferred to the vehicle to those who give them information about their location half of the vehicle queue. For example, this could be used for loading influence of switch-on processes based on knowledge ver that the n. vehicle is not in line in front at a certain point in time.
Die Einrichtung erlaubt eine Erfassung der momentan gewünsch ten elektrischen Energie (Meldungen der besetzten Positionen, der jeweiligen Fahrzeugtypen und der Soll-Schaltzustände) und der momentan freigeschalteten Energie (an die Fahrzeuge über tragenen Schaltbefehle).The device allows a recording of the currently desired electrical energy (reports of occupied positions, the respective vehicle types and the target switching states) and the currently released energy (to the vehicles via carried switching commands).
Die Einschaltvorgänge auf den verschiedenen Fahrzeugen laufen unsynchronisiert ab. Es ist deshalb nie auszuschließen, dass viele Fahrzeuge gleichzeitig eine Einschaltung anfordern. Um die daraus resultierende Einschaltspitze zu vermeiden, kann das Energiemanagementsystem alle vom Fahrzeug abgeschalteten Verbraucher sperren. Soll der Verbraucher wieder - zum Beispiel durch die Temperaturregelung - eingeschaltet werden, so kann die Energie zunächst noch gesperrt bleiben, bis diese ohne Leistungsüberschreitung zur Verfügung steht.The switch-on processes on the various vehicles are running unsynchronized. It can therefore never be ruled out that many vehicles request activation at the same time. Around to avoid the resulting switch-on peak the energy management system all switched off from the vehicle Block consumers. Should the consumer again - for example by the temperature control - can be switched on the energy initially remain locked until it is without Excessive power is available.
Dabei können auch Prioritäten und maximale Verzugszeiten festgelegt werden, um Schäden an Fahrzeugen durch zu langes Energiesperren zu verhindern.Priorities and maximum delay times can also be used to be fixed to damage to vehicles by too long To prevent energy locks.
Es ist auch denkbar, dass bestimmte Verbraucher vom Energie management grundsätzlich nicht ausgeschaltet werden. Die Ein schaltung kann jedoch verzögert werden, wenn die notwendige Energie zur Zeit nicht zur Verfügung steht.It is also conceivable that certain consumers of energy management should never be switched off. The one circuit can, however, be delayed if the necessary Energy is currently unavailable.
Es liegt in der Natur eines Abstellgleises, dass die vorder sten Fahrzeuge als erstes abgezogen werden. Daraus ergibt sich, dass ein morgendliches Hochlaufprogramm die Fahrzeuge entsprechend ihrer Position auf dem Abstellgleis vorheizen kann.It is in the nature of a siding that the front most vehicles are pulled first. It follows a morning ramp-up program the vehicles Preheat according to their position on the siding can.
Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbei spiels näher erläutert werden. In den zugehörigen Zeichnungen zeigenThe invention is illustrated below with the aid of an embodiment be explained in more detail. In the accompanying drawings demonstrate
Fig. 1 eine Prinzipdarstellung der erfindungsgemäßen Daten übertragung zwischen einer Zentrale und einer Straßenbahn auf einem Abstellgleis, Fig. 1 is a schematic representation of the data transmission according to the invention between a central station and a tram in a siding,
Fig. 2 eine parallele optische Datenübertragungseinrichtung an einem Abstellplatz, Fig. 2 is a parallel optical data transmission device to a parking space,
Fig. 3 die fahrzeugseitige Verarbeitung von Schaltbefehlen und Fig. 3 shows the vehicle-side processing of switching commands and
Fig. 4 eine Abstellgleisanlage mit einer Gruppe abgestellter Straßenbahnen. Fig. 4 is a siding with a group of parked trams.
Ein Energiemanagementsystem kann gemäß Fig. 1 folgendermaßen aufgebaut sein: According to FIG. 1, an energy management system can be constructed as follows:
Ein Straßenbahnwagen 1 wird in einem Betriebshof auf einem Abstellgleis 2 an einer gekennzeichneten Abstellposition ab gestellt. An dem Abstellplatz befindet sich ortsfest ein op tischer Sender/Empfänger 3, der mit einem zentralen Rechner 4 verbunden ist. Der Straßenbahnwagen 1 hat ebenfalls einen op tischen Sender/Empfänger 5. Mit Leistungsschützen 6, die durch den Sender/Empfänger 5 geschaltet werden können, lassen sich elektrische Verbraucher 10, für die ein Lastabwurf er laubt ist, ein- und ausschalten. Andere Verbraucher 11, die nicht ausgeschaltet werden dürfen, bleiben dagegen ständig mit der Fahrleitung 7 verbunden.A tram car 1 is placed in a depot on a siding 2 at a marked parking position. At the parking space there is a stationary transmitter / receiver 3 , which is connected to a central computer 4 . The tram 1 also has an optical transmitter / receiver 5th With power contactors 6 , which can be switched by the transmitter / receiver 5 , electrical consumers 10 , for which load shedding is permitted, can be switched on and off. Other consumers 11 , which must not be switched off, however, remain permanently connected to the overhead line 7 .
Anhand von Fig. 2 wird die Funktion der Sender/Empfänger 3 und 5 ersichtlich. Jeder Abstellplatz ist mit einer optischen Anzeigeeinrichtung (Data-Valid) ausgerüstet, die sich entwe der im Führerpult des Straßenbahnwagens 1 oder am Abstell gleis 2 an der entsprechenden Abstellposition befinden kann und die eine Meldung erzeugt, wenn der Straßenbahnwagen 1 ei ne solche Position eingenommen hat, dass die Sender/Empfänger 3 und 5 sende- und empfangsbereit sind. Von der Straßenbahn 1 wird nun über den Sender/Empfänger 5 ein 8-Bit-Signal 12 ge sendet, von dem 4 Bit mit einer Kennung für den Straßenbahn typ und 4 Bit mit jeweils einer Zustands (Aus-Ein-)Meldung für typische Verbraucher, zum Beispiel Heizung und Beleuchtung, be legt sind.The function of the transceivers 3 and 5 can be seen from FIG . Each parking space is equipped with an optical display device (Data-Valid), which can be located either in the driver's console of the tram 1 or on the parking track 2 at the corresponding parking position and which generates a message when the tram 1 has assumed such a position that the transceivers 3 and 5 are ready to send and receive. From the tram 1 , an 8-bit signal 12 is now sent via the transmitter / receiver 5 , of which 4 bits with an identifier for the tram type and 4 bits, each with a status (off-on) message for typical consumers heating and lighting, for example.
Das 8-Bit-Signal 12 wird von dem Sender/Empfänger 3 empfangen und über einen Datenbus 8 an den Rechner 4 übertragen.The 8-bit signal 12 is received by the transmitter / receiver 3 and transmitted to the computer 4 via a data bus 8 .
Zu gegebener Zeit wird ein Hochlaufprogramm gestartet, mit dem der Straßenbahnwagen 1 geheizt werden soll. Die hierzu nötigen Schaltbefehle werden in umgekehrter Richtung vom Sen der/Empfänger 3 an den Sender/Empfänger 5 übertragen und durch die Leistungsschütze 6 realisiert, wie Fig. 3 anschau lich zeigt. At the appropriate time, a run-up program is started with which the tram 1 is to be heated. The switching commands required for this are transmitted in the opposite direction from the transmitter / receiver 3 to the transmitter / receiver 5 and implemented by the contactors 6 , as shown in FIG .
Die Steuerung kann auch so programmiert sein, dass zunächst alle abwurffähigen Verbraucher ausgeschaltet werden, wenn der Straßenbahnwagen 1 seine Abstellposition eingenommen hat.The control can also be programmed in such a way that all throwable consumers are first switched off when the tram 1 has assumed its parking position.
Da für die Zustandsmeldung 4 Bit zur Verfügung stehen, werden auch nur maximal vier Verbraucherkreise geschaltet.Since 4 bits are available for the status message, also switched to a maximum of four consumer groups.
Fig. 4 zeigt eine Gleisanlage in einem Straßenbahn-Betriebs hof mit vier Abstellgleisen 2, auf denen die Straßenbahnen Nr. 1 bis Nr. 8 abgestellt sind. Die Abstellgleise 2 sind in jeweils vier Abstellplätze unterteilt, die mit einem Sen der/Empfänger 3 ausgerüstet sind. Der zentrale Rechner 4 stellt das Herz des Systems dar. Er steuert die Verbraucher auf den abgestellten Fahrzeugen entsprechend der momentan zur Verfügung stehenden elektrischen Leistung und den vorgegebe nen Energiemanagementprogrammen, zum Beispiel zustandsorientierte Freischaltung und Hochlaufprogramme. Fig. 4 shows a track system in a tram operating yard with four siding 2 , on which the trams No. 1 to No. 8 are parked. The siding 2 are each divided into four parking spaces, which are equipped with a Sen / receiver 3 . The central computer 4 represents the heart of the system. It controls the consumers on the parked vehicles in accordance with the currently available electrical power and the specified energy management programs, for example condition-based activation and start-up programs.
Ein zentraler Bedienplatz erlaubt die Visualisierung und Be dienung des Systems am Rechner 4:.A central operator station enables the visualization and operation of the system on the computer 4 :.
In zugehörigen Matrizen sind die dem jeweiligen Bahntyp zuge ordneten Grundleistungen (Kanal NC), die sich nicht abschal ten lassen, sowie die Leistungen von vier Schaltkanälen ange zeigt und für die jeweilige Straßenbahn Nr. 1 bis Nr. 8 sowie jedes Abstellgleis 2 aufsummiert. Zum Beispiel bedeutet "Nenn" die jeweilige Nennleistung, "Soll" die fahrzeugseitig eingeschaltete Leistung und "Frei" die für jede Straßenbahn Nr. 1 bis Nr. 8 freigegebene Leistung. Es ist erkennbar, ob derzeit die Leistung für die Straßenbahnen Nr. 2, Nr. 3, Nr. 5 und Nr. 6 freigegeben ist, die somit vorgeheizt werden und die planmäßig als erste den Betriebshof verlassen werden.The associated matrices show the basic services assigned to the respective train type (NC channel), which cannot be switched off, and the services of four switching channels are displayed and added up for the respective tram No. 1 to No. 8 and each siding 2 . For example, "nominal" means the respective nominal power, "target" means the power switched on on the vehicle side and "free" means the power released for each tram No. 1 to No. 8. It can be seen whether the power for trams No. 2, No. 3, No. 5 and No. 6 is currently approved, which are thus preheated and are the first to leave the depot as scheduled.
Angezeigt ist außerdem die freigegebene Leistung für die ge samte Fahrzeuggruppe und die zur Zeit verfügbare Gesamtleis tung, so dass in der Zentrale jederzeit eine Übersicht die aktuellen Leistungs- und Kostenbedingungen besteht, wobei stets auch durch individuelle Schalthandlungen von der Zent rale aus in das Managementsystem eingegriffen werden kann.The released power for the ge is also displayed entire vehicle group and the total track currently available so that an overview is always available at the head office current performance and cost conditions exist, whereby always through individual switching operations from the center can be interfered with in the management system.
Da Verkehrsbetriebe häufig mit einem städtischen Energiever sorger verbunden sind, kann es aus Kostengründen interessant sein, dem Betriebshof stets den Rest der ohne Zukauf zur Ver fügung stehenden Leistung anzubieten. Die dazu notwendigen Funktionserweiterungen sind mit dem Energiemanagementsystem problemlos möglich.Since public transport companies often use an urban energy utility sorger connected, it can be interesting for cost reasons be, the depot always the rest of the no for sale available service. The necessary Functional expansions are with the energy management system possible without any problems.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 8100 | Publication of the examined application without publication of unexamined application | ||
| D1 | Grant (no unexamined application published) patent law 81 | ||
| 8364 | No opposition during term of opposition | ||
| R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |