DE102017221051A1 - Method for supplying energy to a trackside device - Google Patents

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DE102017221051A1
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Martin Niemann
Jörg Antrack
Tim Bargmann
Lucas Harms
Michael Klingemann
Katrin Ohme
Peter Ziegler
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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Versorgung einer streckenseitigen Einrichtung (20) mit Energie.Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die streckenseitige Einrichtung (20) einen Energiespeicher (50) umfasst und zu der streckenseitigen Einrichtung (20) übertragene Energie zunächst in dem Energiespeicher (50) gespeichert wird.The invention relates to a method for supplying power to a trackside device (20). According to the invention, the trackside device (20) comprises an energy store (50) and energy transmitted to the trackside device (20) is first stored in the energy store (FIG. 50) is stored.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Versorgung einer streckenseitigen Einrichtung mit Energie, eine streckenseitige Einrichtung, die für ein solches Verfahren geeignet ist, und ein Fahrzeug, das für ein solches Verfahren geeignet ist.The invention relates to a method for supplying energy to a trackside device, a trackside device suitable for such a method, and a vehicle suitable for such a method.

Im Bereich der Eisenbahntechnik besteht das Problem, dass bei langen Strecken, insbesondere in abgelegenen Gegenden, eine Energieversorgung streckenseitiger Einrichtungen bzw. von streckenseitigen Eisenbahnkomponenten wie beispielsweise Gleisfreimeldeeinrichtungen, Signaleinrichtungen oder Weichenantrieben, schwierig oder zumindest kostenintensiv ist, weil separate Energieversorgungsleitungen zur Energieversorgung der streckenseitigen Einrichtungen bereitgestellt werden müssen.In the field of railway technology, there is the problem that at long distances, especially in remote areas, a power supply trackside equipment or trackside railway components such as Gleisfreimeldeeinrichtungen, signaling devices or turnout drives, is difficult or at least costly, because separate power supply lines for powering the trackside facilities provided Need to become.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Versorgung einer streckenseitigen Einrichtung mit Energie anzugeben, das sich besonders einfach und kostengünstig durchführen lässt.The invention has for its object to provide a method for supplying a trackside device with energy that can be carried out very easily and inexpensively.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in Unteransprüchen angegeben.This object is achieved by a method having the features according to claim 1. Advantageous embodiments of the method according to the invention are specified in subclaims.

Danach ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die streckenseitige Einrichtung einen Energiespeicher umfasst und zu der streckenseitigen Einrichtung übertragene Energie zunächst in dem Energiespeicher gespeichert wird.According to the invention, it is provided that the track-side device comprises an energy store and energy transmitted to the track-side device is first stored in the energy store.

Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist darin zu sehen, dass der erfindungsgemäß vorgesehene Energiespeicher eine Zwischenspeicherung von Energie ermöglicht und insofern keine dauerhafte Versorgung der streckenseitigen Einrichtung mit Energie erforderlich macht, wie dies bei heutzutage im Einsatz befindlichen und mittels fester Energieversorgungsleitungen dauerhaft versorgten streckenseitigen Einrichtungen der Fall ist. Durch die erfindungsgemäß vorgesehene Energiespeicherung durch den erfindungsgemäß vorgesehenen Energiespeicher ist es möglich, nur temporär eine Energieversorgung der streckenseitigen Einrichtung bereitzustellen, sei dies mittels Solaranlagen, Windenergieanlagen oder besonders vorteilhaft fahrzeugseitig, wie weiter unten noch näher erläutert wird.A significant advantage of the method according to the invention is the fact that the inventively provided energy storage allows buffering of energy and thus does not require permanent supply of the trackside device with energy, as in currently in use and permanently supplied by means of fixed power supply lines trackside facilities Case is. By inventively provided energy storage by the inventively provided energy storage, it is possible to provide only temporarily a power supply to the trackside device, be it by solar panels, wind turbines or particularly advantageous on the vehicle side, as will be explained in more detail below.

Als besonders vorteilhaft wird es angesehen, wenn die Energie fahrzeugseitig von einem die streckenseitige Einrichtung passierenden oder in deren Bereich haltenden Fahrzeug, insbesondere Schienenfahrzeug, zu der streckenseitigen Einrichtung übertragen und in dem Energiespeicher für den weiteren bzw. späteren Betrieb der streckenseitigen Einrichtung gespeichert wird. Bei dieser Variante erfolgt das Aufladen der Energiespeicher bzw. der Energietransfer zu der streckenseitigen Einrichtung also nur temporär, wenn ein Fahrzeug die streckenseitige Einrichtung passiert oder dort hält, und die übertragene Energie wird nicht sofort verbraucht, sondern im Energiespeicher für den späteren Betrieb gespeichert.It is considered to be particularly advantageous if the energy on the vehicle side is transmitted to the track-side device by a vehicle passing the track-side device or in its region, and stored in the energy store for further or later operation of the track-side device. In this variant, the charging of the energy storage or the energy transfer to the trackside device is therefore only temporary if a vehicle passes the trackside facility or stops there, and the transmitted energy is not consumed immediately, but stored in the energy storage for later operation.

Bezüglich der Energiespeicherung wird es als vorteilhaft angesehen, wenn der elektrische Energiespeicher ein Kondensator, insbesondere ein elektrochemischer Kondensator (vorzugsweise ein Superkondensator oder ein Ultrakondensator), ist, und die zu der streckenseitigen Einrichtung übertragene Energie, insbesondere die von einem Fahrzeug übertragene Energie, in dem Kondensator gespeichert wird. Diese Verfahrensvariante nutzt den Umstand, dass sich bestimmte Energiespeicher, wie beispielsweise Superkondensatoren oder Ultrakondensatoren, sehr schnell und mit sehr hohen Ladeströmen laden lassen, so dass auch in sehr kurzer Zeit, beispielsweise nur beim Vorbeifahren eines Fahrzeugs oder auch bei einem nur kurzen Fahrzeughalt, eine sehr hohe Energiemenge zum Energiespeicher übertragen werden kann.With regard to energy storage, it is considered advantageous if the electrical energy store is a capacitor, in particular an electrochemical capacitor (preferably a supercapacitor or an ultracapacitor), and the energy transmitted to the trackside device, in particular the energy transmitted by a vehicle, in the Capacitor is stored. This variant of the method uses the fact that certain energy storage devices, such as supercapacitors or ultracapacitors, can be charged very quickly and with very high charging currents, so that even in a very short time, for example, only when passing a vehicle or even with a short vehicle hold very high amount of energy can be transferred to the energy storage.

Als besonders vorteilhaft wird es angesehen, wenn die streckenseitige Einrichtung einen ersten Energiespeicher und einen zweiten Energiespeicher aufweist und die zu der streckenseitigen Einrichtung übertragene Energie, insbesondere die von dem passierenden Fahrzeug übertragene Energie, zunächst in dem ersten elektrischen Energiespeicher abgespeichert wird und von dort in den zweiten Energiespeicher zur nachfolgenden Speicherung überführt wird. Bei dieser Ausgestaltung dient der erste Energiespeicher für die Energieübertragung bzw. die Ladephase, und der zweite Energiespeicher dient für das dauerhafte Speichern der Energie für einen besonders langen Zeitraum.It is considered to be particularly advantageous if the trackside device has a first energy store and a second energy store and the energy transmitted to the trackside device, in particular the energy transmitted by the passing vehicle, is first stored in the first electrical energy store and from there into the first electrical energy store second energy storage is transferred to the subsequent storage. In this embodiment, the first energy storage for energy transfer or the charging phase, and the second energy storage is used for the permanent storage of energy for a particularly long period.

Der erste Energiespeicher ist vorzugsweise derart ausgestaltet, dass er eine größere Energiemenge pro Zeiteinheit aufnehmen kann als der zweite Energiespeicher, und der zweite Energiespeicher ist vorzugsweise derart ausgestaltet, dass er eine größere Speicherzeit für gespeicherte Energie als der erste Energiespeicher aufweist.The first energy store is preferably designed such that it can absorb a larger amount of energy per unit of time than the second energy store, and the second energy store is preferably designed such that it has a greater storage time for stored energy than the first energy store.

Vorteilhaft ist es, wenn der erste Energiespeicher ein Kondensator, insbesondere ein elektrochemischer Kondensator (wie oben bereits erwähnt, z. B. Super- oder Ultrakondensator), ist und der zweite Energiespeicher ein (elektrochemischer) Akkumulator bzw. eine ladbare Batterie ist.It is advantageous if the first energy store is a capacitor, in particular an electrochemical capacitor (as already mentioned above, eg super capacitor or ultracapacitor), and the second energy store is an (electrochemical) accumulator or a chargeable battery.

Bezüglich der Energieübertragung von einem Fahrzeug zur streckenseitigen Einrichtung wird es als vorteilhaft angesehen, wenn das Fahrzeug zumindest eine Energiesendeeinrichtung aufweist, die beim Passieren der streckenseitigen Einrichtung oder bei einem Fahrzeughalt, die Energie elektromagnetisch oder zumindest auch elektromagnetisch überträgt. With regard to the transmission of energy from a vehicle to the trackside device, it is considered advantageous if the vehicle has at least one energy transmission device which transmits the energy electromagnetically or at least also electromagnetically when passing the trackside device or at a vehicle stop.

Bei einer bevorzugten Ausführungsvariante ist vorgesehen, dass die Energiesendeeinrichtung zumindest einen Permanentmagneten aufweist. Ein Permanentmagnet erzeugt dauerhaft ein magnetisches Gleichfeld und ruft eine magnetische Feldänderung innerhalb der Spule oder Spulen der streckenseitigen Einrichtung allein durch die Bewegung des Fahrzeugs relativ zu der oder den Spulen hervor. Die Spannungsinduktion ist also von der Bewegung des Permanentmagnets abhängig. Anschaulich beschrieben arbeiten ein solcher Permanentmagnet und die streckenseitige Spule oder Spulen wie ein Linearantrieb (z. B. wie bei einer Magnetschwebebahn) in entgegengesetzter Umwandlungsrichtung, nämlich in einer Umwandlungsrichtung von mechanischer Energie in elektrische Energie.In a preferred embodiment, it is provided that the energy-emitting device has at least one permanent magnet. A permanent magnet permanently generates a DC magnetic field and causes a magnetic field change within the coil or coils of the trackside device solely by the movement of the vehicle relative to the one or more coils. The voltage induction is thus dependent on the movement of the permanent magnet. Described in descriptive terms, such a permanent magnet and the trackside coil or coils operate like a linear drive (eg, as in a magnetic levitation train) in the opposite direction of conversion, namely in a direction of conversion of mechanical energy into electrical energy.

Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsvariante ist vorgesehen, dass die Energiesendeeinrichtung (alternativ zu einem oder mehreren Permanentmagneten oder zusätzlich zu einem oder mehreren Permanentmagneten) zumindest einen Elektromagneten und/oder zumindest eine elektromagnetische Sendeantenne aufweist.In another preferred embodiment, it is provided that the energy-emitting device (alternatively to one or more permanent magnets or in addition to one or more permanent magnets) has at least one electromagnet and / or at least one electromagnetic transmitting antenna.

Bei der letztgenannten Ausführungsvariante ist es besonders vorteilhaft, wenn der zumindest eine Elektromagnet und/oder die zumindest eine elektromagnetische Sendeantenne vor Erreichen der streckenseitigen Einrichtung eingeschaltet und nach dem Passieren der streckenseitigen Einrichtung ausgeschaltet werden. Durch das Ausschalten des Magnetfelds bzw. des Energiesendebetriebs außerhalb der streckenseitigen Einrichtung lässt sich vermeiden, dass andere entfernt von der zu speisenden streckenseitigen Einrichtung befindliche streckenseitige Komponenten, wie beispielsweise Balisen oder dergleichen, in ihrem Betrieb unnötig behindert werden.In the latter embodiment, it is particularly advantageous if the at least one electromagnet and / or the at least one electromagnetic transmitting antenna are switched on before reaching the trackside device and switched off after passing the trackside device. By switching off the magnetic field or the energy transmission mode outside of the trackside device, it is possible to prevent other trackside components, such as balises or similar, from being unnecessarily obstructed in their operation away from the trackside device to be fed.

Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn der zumindest eine Elektromagnet oder die zumindest eine Sendeantenne im eingeschalteten Betrieb mit Gleichstrom betrieben wird und ein magnetisches Gleichfeld erzeugt wird und eine magnetische Feldänderung innerhalb der Spule oder Spulen der streckenseitigen Einrichtung allein durch die Bewegung des Fahrzeugs relativ zu der oder den Spulen hervorgerufen wird.Furthermore, it is advantageous if the at least one electromagnet or the at least one transmitting antenna is operated with direct current in the switched-on mode and a DC magnetic field is generated and a magnetic field change within the coil or coils of the trackside device solely by the movement of the vehicle relative to or the coils is caused.

Alternativ oder zusätzlich zu Gleichstrom kann der zumindest eine Elektromagnet oder die zumindest eine Sendeantenne im eingeschalteten Betrieb mit Wechselstrom betrieben werden und es kann ein magnetisches Wechselfeld erzeugt werden; eine magnetische Feldänderung innerhalb der Spule oder Spulen der streckenseitigen Einrichtung wird in diesem Falle zumindest auch durch das Wechselfeld des Elektromagneten bzw. der Sendeantenne hervorgerufen, so dass eine Energieübertragung in vorteilhafter Weise auch bei einem Fahrzeughalt möglich ist.Alternatively or in addition to direct current, the at least one electromagnet or the at least one transmitting antenna can be operated with alternating current in the switched-on mode and an alternating magnetic field can be generated; a magnetic field change within the coil or coils of the trackside device is caused in this case, at least by the alternating field of the electromagnet or the transmitting antenna, so that an energy transfer in an advantageous manner even in a vehicle hold is possible.

Alternativ oder zusätzlich zu einer elektromagnetischen Energieübertragung kann es vorteilhaft sein, wenn die Energieübertragung vom Fahrzeug zur streckenseitigen Einrichtung über einen Ladestrom erfolgt. Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Fahrzeug zumindest ein elektrisches Kontaktelement aufweist, das beim Passieren der streckenseitigen Einrichtung (z. B. über eine Stromschiene der streckenseitigen Einrichtung) oder bei einem Halt des Fahrzeugs im Bereich der streckenseitigen Einrichtung einen elektrischen Kontakt mit einem streckenseitigen Kontaktelement herstellt und über dieses einen Ladestrom für den Energiespeicher einspeist.Alternatively or in addition to an electromagnetic energy transmission, it may be advantageous if the energy transmission from the vehicle to the trackside device via a charging current. It is particularly advantageous if the vehicle has at least one electrical contact element which makes electrical contact with a track-side contact element when passing the trackside device (eg via a busbar of the trackside device) or when the vehicle stops in the region of the trackside device produces and over this a charging current for the energy storage feeds.

Die streckenseitige Einrichtung umfasst vorzugsweise zumindest eine Eisenbahnkomponente, insbesondere eine Achszähleinrichtung, eine Gleisfreimeldeeinrichtung, eine Signaleinrichtung oder einen Weichenantrieb.The track-side device preferably comprises at least one railroad component, in particular an axle counting device, a track-free signaling device, a signal device or a point machine.

Auch kann es vorteilhaft sein, wenn der Energiespeicher mit Ladestrom einer Solaranlage oder einer Windenergieanlage oder zumindest auch mit Ladestrom einer Solaranlage oder einer Windenergieanlage gespeist wird.It may also be advantageous if the energy storage is supplied with charging current of a solar system or a wind turbine or at least with charging current of a solar system or a wind turbine.

Die Erfindung bezieht sich darüber hinaus auf eine streckenseitige Einrichtung, insbesondere eine solche, mit der das oben beschriebene Verfahren durchführbar ist. Bezüglich einer solchen streckenseitigen Einrichtung ist vorgesehen, dass diese einen Energiespeicher aufweist, in dem Energie, insbesondere von einem passierenden Fahrzeug oder von einem im Bereich der streckenseitigen Einrichtung haltenden Fahrzeug in die streckenseitige Einrichtung eingespeiste Energie, für den weiteren Betrieb der streckenseitigen Einrichtung gespeichert wird.The invention also relates to a trackside device, in particular one with which the method described above is feasible. With respect to such a track-side device is provided that it has an energy storage, is stored in the energy, in particular by a passing vehicle or by a holding in the area of the trackside device vehicle in the trackside device energy for further operation of the trackside device.

Bezüglich der Vorteile der erfindungsgemäßen streckenseitigen Einrichtung sei auf die obigen Ausführungen im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren verwiesen.With regard to the advantages of the track-side device according to the invention, reference is made to the above statements in connection with the method according to the invention.

Die Erfindung bezieht sich darüber hinaus auf ein Fahrzeug, insbesondere Schienenfahrzeug, das zur Durchführung des oben beschriebenen Verfahrens geeignet ist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Fahrzeug eine Energiesendeeinrichtung aufweist, die dazu ausgebildet ist, beim Passieren einer streckenseitigen Einrichtung oder beim Halten im Bereich der streckenseitigen Einrichtung, Energie in einen Energiespeicher der streckenseitigen Einrichtung einzuspeisen.The invention further relates to a vehicle, in particular rail vehicle, which is suitable for carrying out the method described above. According to the invention provided that the vehicle has an energy-emitting device which is designed to feed energy into an energy store of the track-side device when passing through a track-side device or while being held in the region of the track-side device.

Bezüglich der Vorteile des erfindungsgemäßen Fahrzeugs sei auf die obigen Ausführungen im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren verwiesen.With regard to the advantages of the vehicle according to the invention, reference is made to the above statements in connection with the method according to the invention.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert; dabei zeigen beispielhaft

  • 1 ein Ausführungsbeispiel für eine Eisenbahngleisanlage, bei der eine streckenseitige Einrichtung fahrzeugseitig auf elektromagnetischem Wege mit Energie versorgt wird,
  • 2 eine Ausführungsvariante der Eisenbahngleisanlage gemäß 1, bei der eine Streckeneinrichtung zusätzlich mit einer Solaranlage und einer Windenergieanlage ausgestattet ist,
  • 3 ein Ausführungsbeispiel für eine Eisenbahngleisanlage, bei der eine streckenseitige Einrichtung fahrzeugseitig über elektrische Kontakte mit einem Ladestrom versorgt wird,
  • 4 eine Ausführungsvariante der Eisenbahngleisanlage gemäß 3, bei der zusätzlich eine Energieeinspeisung durch eine Solaranlage und eine Windenergieanlage erfolgt,
  • 5 ein Ausführungsbeispiel für ein Schienenfahrzeug mit Dauermagnet für die Eisenbahngleisanlage gemäß den 1 und 2,
  • 6 ein Ausführungsbeispiel für ein Schienenfahrzeug mit Elektromagnet für die Eisenbahngleisanlage gemäß den 1 und 2 und
  • 7 ein Ausführungsbeispiel für ein Schienenfahrzeug mit Sendeantenne für die Eisenbahngleisanlage gemäß den 1 und 2.
The invention will be explained in more detail with reference to embodiments; thereby show by way of example
  • 1 An exemplary embodiment of a railway track system in which a track-side device is supplied on the vehicle side by electromagnetic means with energy,
  • 2 an embodiment of the railway track system according to 1 in which a track facility is additionally equipped with a solar system and a wind turbine,
  • 3 An exemplary embodiment of a railway track system in which a trackside device is supplied on the vehicle side via electrical contacts with a charging current,
  • 4 an embodiment of the railway track system according to 3 in which energy is additionally supplied by a solar system and a wind turbine,
  • 5 an embodiment of a rail vehicle with a permanent magnet for the railway track system according to the 1 and 2 .
  • 6 an embodiment of a rail vehicle with electromagnet for the railway track system according to the 1 and 2 and
  • 7 an embodiment of a rail vehicle with transmitting antenna for the railway track system according to the 1 and 2 ,

In den Figuren werden der Übersicht halber für identische oder vergleichbare Komponenten stets dieselben Bezugszeichen verwendet.For the sake of clarity, the same reference numbers are always used in the figures for identical or comparable components.

Die 1 zeigt einen Abschnitt einer Eisenbahngleisanlage 10, die mit einer streckenseitigen Einrichtung 20 ausgestattet ist. Die streckenseitige Einrichtung 20 umfasst eine Energieempfangseinrichtung 30, die im Gleis der Eisenbahngleisanlage 10 angeordnete Spulen 31 umfasst. Die Spulen 31 bilden im Bereich der streckenseitigen Einrichtung 20 eine dritte Schiene 11 der Eisenbahngleisanlage 10.The 1 shows a section of a railroad track 10 equipped with a trackside facility 20 Is provided. The trackside facility 20 includes a power receiving device 30 in the railway track track 10 arranged coils 31 includes. The spools 31 form part of the trackside facility 20 a third rail 11 the railway track 10 ,

Die streckenseitige Einrichtung 20 weist darüber hinaus eine Steuereinrichtung 40 mit einem integrierten Spannungswandler 41 auf, der eingangsseitig mit der Energieempfangseinrichtung 30 bzw. deren Spulen 31 verbunden ist.The trackside facility 20 moreover has a control device 40 with an integrated voltage converter 41 on, the input side with the energy receiving device 30 or their coils 31 connected is.

Die Steuereinrichtung 40 steht darüber hinaus mit einem ersten Speicher in Form eines elektrochemischen Kondensators 50 und einem zweiten Speicher in Form eines Akkumulators 60 in Verbindung.The control device 40 is also available with a first memory in the form of an electrochemical capacitor 50 and a second memory in the form of a rechargeable battery 60 in connection.

Als Energieverbraucher sind an die Steuereinrichtung 40 zwei Eisenbahnkomponenten angeschlossen, und zwar eine Signaleinrichtung 80 und ein Achszähler 90.As energy consumers are to the controller 40 connected two railway components, namely a signaling device 80 and an axle counter 90 ,

Die streckenseitige Einrichtung 20 wird zum Aufladen des elektrochemischen Kondensators 50 und des Akkumulators 60 vorzugsweise wie folgt betrieben:The trackside facility 20 is used to charge the electrochemical capacitor 50 and the accumulator 60 preferably operated as follows:

Empfängt die Energieempfangseinrichtung 30 über die Spulen 31 durch magnetische Induktion Energie, so speichert die Steuereinrichtung 40 die Energie zunächst in dem elektrochemischen Kondensator 50 ab, da dieser bauartbedingt eine besonders große Energieaufnahmerate aufweist und somit in kurzer Zeit eine sehr hohe Energiemenge aufnehmen kann.Receives the power receiving device 30 over the coils 31 by magnetic induction energy, so the controller stores 40 the energy first in the electrochemical capacitor 50 from, because of its design has a particularly high energy absorption rate and thus can absorb a very large amount of energy in a short time.

Die in dem elektrochemischen Kondensator 50 gespeicherte Energie wird nachfolgend über die Steuereinrichtung 40 und den Spannungswandler 41 in dem Akkumulator 60 dauerhaft gespeichert. Der Akkumulator 60 weist bauartbedingt eine größere Speicherzeit auf, so dass er die über die Energieempfangseinrichtung 30 empfangene Energie länger als der elektrochemische Kondensator 50 speichern kann.The in the electrochemical capacitor 50 stored energy is subsequently transmitted via the control device 40 and the voltage converter 41 in the accumulator 60 permanently saved. The accumulator 60 has a design due to a larger storage time, so that he over the energy receiving device 30 received energy longer than the electrochemical capacitor 50 can save.

Das Einspeisen von Energie über die Energieempfangseinrichtung 30 kann beispielsweise mittels eines Schienenfahrzeugs 100 erfolgen, wie es beispielhaft in der 5 gezeigt ist.The feeding of energy via the energy receiving device 30 For example, by means of a rail vehicle 100 as exemplified in the 5 is shown.

Das Schienenfahrzeug 100 gemäß 5 weist im Bereich des Fahrzeugbodens zumindest eine Energiesendeeinrichtung 105 in Form eines Dauermagneten 110 auf, dessen Magnetfeld beim Überfahren der dritten Schiene 11 bzw. der Spulen 31 eine elektrische Spannung in den Spulen 31 induziert. Die Induktion basiert auf der Änderung des magnetischen Flusses in den Spulen 31, wenn diese von dem Dauermagneten 110 überfahren werden; die Energieübertragung beruht also auf der mechanischen Bewegung des Dauermagneten 110 über der dritten Schiene 11. Die durch die Induktion übertragene Energie gelangt zur Steuereinrichtung 40, die diese zunächst im elektrochemischen Kondensator 50 abspeichert und erst nachfolgend von dem Kondensator 50 in den Akkumulator 60 überträgt, wie dies oben bereits erläutert worden ist. Anschaulich beschrieben arbeiten der Dauermagnet 110 und die Spulen wie ein Linearantrieb in entgegengesetzter Betriebsrichtung: Würde man in die Spulen 31 ein wanderndes Magnetfeld einspeisen (wie bei einer Magnetschwebebahn), würde das wandernde Magnetfeld das Schienenfahrzeug 100 antreiben und elektrische Energie der Spulen in Bewegungsenergie für das Schienenfahrzeug umwandeln; hier ist die Energiewandlung invers, weil Bewegungsenergie des Schienenfahrzeugs 100 in elektrische Energie für die streckenseitige Einrichtung umgewandelt wird.The rail vehicle 100 according to 5 has at least one energy-emitting device in the region of the vehicle floor 105 in the form of a permanent magnet 110 whose magnetic field when crossing the third rail 11 or the coils 31 an electrical voltage in the coils 31 induced. The induction is based on the change of the magnetic flux in the coils 31 if this from the permanent magnet 110 to be run over; The energy transfer is thus based on the mechanical movement of the permanent magnet 110 over the third rail 11 , The energy transmitted by the induction reaches the control device 40 that first in the electrochemical capacitor 50 stores and only subsequently from the capacitor 50 in the accumulator 60 transmits, as has already been explained above. Described descriptively work the permanent magnet 110 and the coils like a linear drive in the opposite direction of operation: Would you in the coils 31 feed a traveling magnetic field (as in a maglev train), the migrating magnetic field would be the rail vehicle 100 drive and convert electrical energy of the coils into kinetic energy for the rail vehicle; Here the energy conversion is inverse, because kinetic energy of the rail vehicle 100 is converted into electrical energy for the trackside facility.

Alternativ zu einem Dauermagneten 110 oder zusätzlich zu diesem kann das Schienenfahrzeug 100 bzw. dessen Energiesendeeinrichtung 105 auch mit einem Elektromagneten 120 ausgestattet sein. Eine solche Ausführungsform zeigt die 6.Alternatively to a permanent magnet 110 or in addition to this, the rail vehicle 100 or its energy end device 105 also with an electromagnet 120 be equipped. Such an embodiment shows the 6 ,

Der Elektromagnet 120 kann beispielsweise mit einem Gleichstrom betrieben werden und somit ein Gleichmagnetfeld hervorrufen, das - analog zu dem Dauermagneten 110 gemäß 5 - beim Überfahren der Spulen 31 in diesen bewegungsbedingt eine Spannung induziert, also durch die mechanische Bewegung des Elektromagneten 120 über der dritten Schiene 11. Der Elektromagnet 120 wird vorzugsweise abgeschaltet, wenn das Schienenfahrzeug 100 den Bereich der streckenseitigen Einrichtung 20 bzw. die dritte Schiene 11 verlassen hat.The electromagnet 120 can for example be operated with a direct current and thus cause a DC magnetic field, which - analogous to the permanent magnet 110 according to 5 - When driving over the coils 31 induced in this movement due to a voltage, ie by the mechanical movement of the electromagnet 120 over the third rail 11 , The electromagnet 120 is preferably turned off when the rail vehicle 100 the area of the trackside facility 20 or the third rail 11 has left.

Alternativ zu dem Dauermagneten 110 gemäß 5 oder dem Elektromagneten 120 gemäß 6 oder zusätzlich zu diesen kann das Schienenfahrzeug 100 bzw. dessen Energiesendeeinrichtung 105 auch mit einer Sendeantenne 130 ausgestattet sein, wie sie in der 7 dargestellt ist. Die Sendeantenne 130 kann durch eine oder mehrere Leiterschleifen gebildet sein. Wird die Sendeantenne 130 mit einem Gleichstrom betrieben, so erzeugt sie ein Gleichmagnetfeld, das während der Bewegung der Sendeantenne 130 über der dritten Schiene 11 in den Spulen eine Spannung induziert, wie dies der Dauermagnet 110 gemäß 5 durchführt.Alternative to the permanent magnet 110 according to 5 or the electromagnet 120 according to 6 or in addition to these, the rail vehicle 100 or its energy end device 105 also with a transmitting antenna 130 be equipped as they are in the 7 is shown. The transmitting antenna 130 may be formed by one or more conductor loops. Will the transmitting antenna 130 operated with a direct current, it generates a DC magnetic field during the movement of the transmitting antenna 130 over the third rail 11 induces a voltage in the coils, as does the permanent magnet 110 according to 5 performs.

Bei den Ausführungsbeispielen gemäß 6 und 7 kann der Elektromagnet 120 bzw. die Sendeantenne 130 auch mit einem Wechselstrom beaufschlagt werden, so dass eine Energieübertragung vom Schienenfahrzeug 100 in Richtung zur streckenseitigen Einrichtung 20 auch dann erfolgen kann, wenn das Fahrzeug im Bereich der streckenseitigen Einrichtung 20 steht, also nicht fährt und somit keine Magnetfeldänderung durch die Bewegung des Fahrzeugs in den Spulen 31 hervorgerufen werden kann.In the embodiments according to 6 and 7 can the electromagnet 120 or the transmitting antenna 130 be subjected to an alternating current, so that an energy transfer from the rail vehicle 100 towards the trackside facility 20 can also take place when the vehicle in the area of the trackside facility 20 stands, so does not drive and thus no magnetic field change by the movement of the vehicle in the coils 31 can be caused.

Zum Betrieb der Energiesendeeinrichtung 105, also z. B. zum Betrieb des Dauermagneten 110, des Elektromagneten 120 und/oder der Sendeantenne 130, kann das Schienenfahrzeug 100 elektrische Energie aus einem eigenen Generator (z. B. Dieselgenerator) oder aus einem in den Figuren nicht dargestellten Fahrdraht (z. B. Oberleitung, Stromschiene) entnehmen, der das Schienenfahrzeug 100 mit elektrischer Energie, insbesondere Fahrstrom, versorgt.For operation of the energy end device 105 , ie z. B. for the operation of the permanent magnet 110 , the electromagnet 120 and / or the transmitting antenna 130 , the rail vehicle can 100 electrical energy from its own generator (eg, diesel generator) or from a contact wire, not shown in the figures (eg, overhead line, busbar) remove the rail vehicle 100 supplied with electrical energy, in particular traction current.

Die 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine streckenseitige Einrichtung 20, die bei einer Eisenbahngleisanlage 10 eingesetzt werden kann. Die streckenseitige Einrichtung 20 gemäß 2 weist wie bereits im Zusammenhang mit der 1 erläuterte Komponenten, nämlich die Energieempfangseinrichtung 30, die Steuereinrichtung 40, den elektrochemischen Kondensator 50, den Akkumulator 60 und als Eisenbahnkomponente den Achszähler 90 auf.The 2 shows a further embodiment of a trackside device 20 at a railroad track 10 can be used. The trackside facility 20 according to 2 As already mentioned in connection with the 1 explained components, namely the energy receiving device 30 , the control device 40 , the electrochemical capacitor 50 , the accumulator 60 and as a railway component the axle counter 90 on.

Im Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 fehlt die zweite Eisenbahnkomponente bzw. die Signaleinrichtung 80; statt dessen ist die streckenseitige Einrichtung 20 gemäß 2 mit einer Solaranlage 200 und einer Windenergieanlage 300 ausgestattet, die Solarstrom bzw. durch Wind erzeugten Strom zur Speicherung in die Steuereinrichtung 40 und nachfolgend in den elektrochemischen Kondensator 50 einspeisen können.In contrast to the embodiment according to 1 lacks the second railway component or signaling device 80 ; instead, the trackside facility 20 according to 2 with a solar system 200 and a wind turbine 300 equipped, the solar power or electricity generated by wind for storage in the control device 40 and subsequently into the electrochemical capacitor 50 can feed.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 2 erfolgt eine Energieeinspeisung zur Speicherung im elektrochemischen Kondensator 50 und zur nachfolgenden weiteren Speicherung im Akkumulator 60 also sowohl fahrzeugseitig über die Energieempfangseinrichtung 30 als auch zusätzlich über die Solaranlage 200 und die Windenergieanlage 300.In the embodiment according to 2 an energy supply takes place for storage in the electrochemical capacitor 50 and for subsequent further storage in the accumulator 60 So both on the vehicle side via the energy receiving device 30 as well as in addition to the solar system 200 and the wind turbine 300 ,

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 2 können zusätzlich oder alternativ zu dem gezeigten Achszähler 90 andere bzw. weitere Eisenbahnkomponenten an die Steuereinrichtung 40 angeschlossen werden.In the embodiment according to 2 may additionally or alternatively to the axle counter shown 90 other or further railway components to the control device 40 be connected.

Die 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel für eine Eisenbahngleisanlage 10, bei der eine fahrzeugseitige Energieübertragung in Richtung der streckenseitigen Einrichtung 20 durch einen Ladestrom Ia erfolgt, der über einen ausfahrbaren Kontaktarm 140 einer Energiesendeeinrichtung 105 des Schienenfahrzeugs 100 in die Energieempfangseinrichtung 30 der streckenseitigen Einrichtung 20 eingespeist wird. Die Energieempfangseinrichtung 30 umfasst für den Empfang des Ladestroms Ia ein streckenseitiges Kontaktelement 32 und eine Zuleitung 33, die das streckenseitige Kontaktelement 32 mit der Steuereinrichtung 40 verbindet.The 3 shows an embodiment of a railway track system 10 in which a vehicle-side power transmission in the direction of the trackside device 20 by a charging current Ia, which via an extendable contact arm 140 an energy transmission device 105 of the rail vehicle 100 in the power receiving device 30 the trackside facility 20 is fed. The energy receiving device 30 comprises for the reception of the charging current Ia a track-side contact element 32 and a supply line 33 that the trackside contact element 32 with the control device 40 combines.

Der von dem Schienenfahrzeug 100 übertragene Ladestrom Ia wird zunächst im elektrochemischen Kondensator 50 abgespeichert und erst nachfolgend von diesem über die Steuereinrichtung 40 in den Akkumulator 60 zur dauerhaften Abspeicherung übertragen.The one of the rail vehicle 100 transferred charge current Ia is first in the electrochemical capacitor 50 stored and only subsequently from this via the control device 40 in the accumulator 60 transferred for permanent storage.

Die streckenseitige Einrichtung 20 gemäß 3 weist nur eine einzige Eisenbahnkomponente, nämlich einen Achszähler 90 auf. Alternativ oder zusätzlich zu dieser können auch andere Eisenbahnkomponenten, wie beispielsweise Gleisfreimeldeeinrichtungen, Signaleinrichtungen oder Weichenantriebe, an die Steuereinrichtung 40 angeschlossen sein.The trackside facility 20 according to 3 has only one railway component, namely an axle counter 90 on. Alternatively or in addition to this, other railway components, such as track free reporting devices, signaling devices or point machines, to the control device 40 be connected.

Die 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine Eisenbahngleisanlage 10, die mit einer Energieempfangseinrichtung 30 ausgestattet ist. Bei der Energieempfangseinrichtung 30 gemäß 4 erfolgt eine Speicherung elektrischer Energie im elektrochemischen Kondensator 50 und nachfolgend im Akkumulator 60 über einen Ladestrom Ia eines Schienenfahrzeugs 100 sowie alternativ oder zusätzlich durch eine Solaranlage 200 und eine Windenergieanlage 300. Bezüglich der Energieeinspeisung durch eine Solaranlage 200 und eine Windenergieanlage 300 sei auf die obigen Ausführungen im Zusammenhang mit der 2 verwiesen, die hier entsprechend gelten.The 4 shows a further embodiment of a railway track system 10 equipped with an energy receiving device 30 Is provided. At the energy receiving device 30 according to 4 There is a storage of electrical energy in the electrochemical capacitor 50 and subsequently in the accumulator 60 via a charging current Ia of a rail vehicle 100 as well as alternatively or additionally by a solar system 200 and a wind turbine 300 , Regarding the energy supply by a solar system 200 and a wind turbine 300 be on the above statements in connection with the 2 referred, which apply here accordingly.

Obwohl die Erfindung im Detail durch bevorzugte Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.While the invention has been further illustrated and described in detail by way of preferred embodiments, the invention is not limited by the disclosed examples, and other variations can be derived therefrom by those skilled in the art without departing from the scope of the invention.

Claims (15)

Verfahren zur Versorgung einer streckenseitigen Einrichtung (20) mit Energie, dadurch gekennzeichnet, dass - die streckenseitige Einrichtung (20) einen Energiespeicher (50) umfasst und - zu der streckenseitigen Einrichtung (20) übertragene Energie zunächst in dem Energiespeicher (50) gespeichert wird.Method for supplying power to a trackside device (20), characterized in that - the trackside device (20) comprises an energy store (50) and - energy transmitted to the trackside device (20) is first stored in the energy store (50). Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Energie fahrzeugseitig von einem die streckenseitige Einrichtung (20) passierenden oder in deren Bereich haltenden Fahrzeug, insbesondere Schienenfahrzeug (100), zu der streckenseitigen Einrichtung (20) übertragen und in dem Energiespeicher (50) für den weiteren Betrieb der streckenseitigen Einrichtung (20) gespeichert wird.Method according to Claim 1 , characterized in that the energy on the vehicle side of the trackside device (20) passing or holding in the field vehicle, in particular rail vehicle (100), transmitted to the trackside device (20) and in the energy store (50) for the further operation of trackside device (20) is stored. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass - der elektrische Energiespeicher (50) ein elektrochemischer Kondensator, insbesondere ein Superkondensator oder ein Ultrakondensator ist, und - die zu der streckenseitigen Einrichtung (20) übertragene Energie, insbesondere die von dem Fahrzeug übertragene Energie, in dem elektrochemischen Kondensator gespeichert wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that - the electrical energy store (50) is an electrochemical capacitor, in particular a supercapacitor or an ultracapacitor, and - the energy transmitted to the trackside device (20), in particular the energy transmitted by the vehicle , in which electrochemical capacitor is stored. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass - die streckenseitige Einrichtung (20) einen ersten Energiespeicher (50) und einen zweiten Energiespeicher (60) aufweist und - die zu der streckenseitigen Einrichtung (20) übertragene Energie, insbesondere die von dem passierenden Fahrzeug übertragene Energie, zunächst in dem ersten elektrischen Energiespeicher (50) abgespeichert wird und von dort nachfolgend in den zweiten Energiespeicher (60) zur nachfolgenden Speicherung überführt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that - the track-side device (20) has a first energy store (50) and a second energy store (60) and - the energy transmitted to the trackside device (20), in particular that of the passing one Vehicle transmitted energy, first in the first electrical energy storage (50) is stored and is subsequently transferred from there into the second energy storage (60) for subsequent storage. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass - der erste Energiespeicher (50) eine größere Energiemenge pro Zeiteinheit aufnehmen kann als der zweite Energiespeicher (60) und - der zweite Energiespeicher (60) eine größere Speicherzeit für gespeicherte Energie als der erste Energiespeicher (50) aufweist.Method according to Claim 4 , characterized in that - the first energy store (50) can absorb a larger amount of energy per unit time than the second energy store (60) and - the second energy store (60) has a greater storage time for stored energy than the first energy store (50). Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche 4 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass - der erste Energiespeicher (50) ein Kondensator, insbesondere ein elektrochemischer Kondensator, ist und - der zweite Energiespeicher (60) ein Akkumulator ist.Method according to one of the preceding Claims 4 to 5 , characterized in that - the first energy store (50) is a capacitor, in particular an electrochemical capacitor, and - the second energy store (60) is an accumulator. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug zumindest eine Energiesendeeinrichtung (105) aufweist, die beim Passieren der streckenseitigen Einrichtung (20) oder bei einem Fahrzeughalt, die Energie elektromagnetisch oder zumindest auch elektromagnetisch überträgt.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the vehicle has at least one energy-emitting device (105) which transmits the energy electromagnetically or at least also electromagnetically when passing the track-side device (20) or at a vehicle stop. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Energiesendeeinrichtung (105) zumindest einen Permanentmagneten (110) aufweist.Method according to Claim 7 , characterized in that the energy-emitting device (105) has at least one permanent magnet (110). Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche 7 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass - die Energiesendeeinrichtung (105) zumindest einen Elektromagneten (120) und/oder zumindest eine elektromagnetische Sendeantenne (130) aufweist, - der zumindest eine Elektromagnet (120) oder die zumindest eine Sendeantenne (130) im eingeschalteten Betrieb mit Gleichstrom betrieben wird und ein magnetisches Gleichfeld erzeugt und - eine magnetische Feldänderung innerhalb der Spule (31) oder Spulen (31) der streckenseitigen Einrichtung (20) allein durch die Bewegung des Fahrzeugs relativ zu der oder den Spulen (31) hervorgerufen wird.Method according to one of the preceding Claims 7 to 8th , characterized in that - the energy-emitting device (105) has at least one electromagnet (120) and / or at least one electromagnetic transmitting antenna (130), - the at least one electromagnet (120) or the at least one transmitting antenna (130) in the switched-on mode with direct current is operated and generates a DC magnetic field and - a magnetic field change within the coil (31) or coils (31) of the trackside device (20) solely by the movement of the vehicle is caused relative to the one or more coils (31). Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass - die Energiesendeeinrichtung (105) zumindest einen Elektromagneten (120) und/oder zumindest eine elektromagnetische Sendeantenne (130) aufweist, - der zumindest eine Elektromagnet (120) oder die zumindest eine Sendeantenne (130) im eingeschalteten Betrieb mit Wechselstrom betrieben wird und ein magnetisches Wechselfeld erzeugt wird und - eine magnetische Feldänderung innerhalb der Spule (31) oder Spulen (31) der streckenseitigen Einrichtung (20) zumindest auch durch das Wechselfeld des Elektromagneten (120) bzw. der Sendeantenne (130) hervorgerufen wird.Method according to one of the preceding Claims 7 to 9 , characterized in that - the energy-emitting device (105) has at least one electromagnet (120) and / or at least one electromagnetic transmitting antenna (130), - the at least one electromagnet (120) or the at least one transmitting antenna (130) in the switched-on mode with alternating current is operated and an alternating magnetic field is generated and - a magnetic field change within the coil (31) or coils (31) of the trackside device (20) is caused at least by the alternating field of the electromagnet (120) and the transmitting antenna (130). Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass - die Energiesendeeinrichtung (105) zumindest einen Elektromagneten (120) und/oder zumindest eine elektromagnetische Sendeantenne (130) aufweist, - wobei der zumindest eine Elektromagnet (120) und/oder die zumindest eine elektromagnetische Sendeantenne (130) erst vor dem Erreichen der streckenseitigen Einrichtung (20) eingeschaltet und nach dem Passieren der streckenseitigen Einrichtung (20) wieder ausgeschaltet werden.Method according to one of the preceding Claims 7 to 10 , characterized in that - the energy-emitting device (105) has at least one electromagnet (120) and / or at least one electromagnetic transmitting antenna (130), - wherein the at least one electromagnet (120) and / or the at least one electromagnetic transmitting antenna (130) switched on before reaching the trackside device (20) and after the passage of the trackside device (20) are turned off again. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug zumindest ein elektrisches Kontaktelement aufweist, das beim Passieren der streckenseitigen Einrichtung (20) oder bei einem Halt des Fahrzeugs im Bereich der streckenseitigen Einrichtung (20) einen elektrischen Kontakt mit einem streckenseitigen Kontaktelement (32) herstellt und über dieses einen Ladestrom (Ia) für den Energiespeicher (50) einspeist.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the vehicle has at least one electrical contact element which, when passing the trackside device (20) or at a stop of the vehicle in the region of the trackside device (20) makes electrical contact with a trackside contact element (20). 32) and via this a charging current (Ia) for the energy storage (50) feeds. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass - die streckenseitige Einrichtung (20) zumindest eine Eisenbahnkomponente, insbesondere eine Achszähleinrichtung (90), eine Gleisfreimeldeeinrichtung, eine Signaleinrichtung (80) oder einen Weichenantrieb, umfasst und/oder - der Energiespeicher (50) mit Ladestrom einer Solaranlage (200) oder einer Windenergieanlage (300) oder zumindest auch mit Ladestrom einer Solaranlage (200) oder einer Windenergieanlage (300) gespeist wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that - the trackside device (20) comprises at least one railway component, in particular an axle counting device (90), a track free reporting device, a signaling device (80) or a point machine, and / or - the energy store (50 ) with charging current of a solar system (200) or a wind turbine (300) or at least with a charging current of a solar system (200) or a wind turbine (300) is fed. Streckenseitige Einrichtung (20), dadurch gekennzeichnet, dass die streckenseitige Einrichtung (20) einen Energiespeicher (50) aufweist, in dem Energie, insbesondere von einem passierenden Fahrzeug oder einem im Bereich der streckenseitigen Einrichtung (20) haltenden Fahrzeug in die streckenseitige Einrichtung (20) eingespeiste Energie, für den weiteren Betrieb der streckenseitigen Einrichtung (20) gespeichert wird.Trackside device (20), characterized in that the trackside device (20) has an energy store (50) in which energy, in particular of a passing vehicle or in the range of the trackside device (20) holding vehicle in the trackside device (20 ) is stored energy, for the further operation of the trackside device (20) is stored. Fahrzeug, insbesondere Schienenfahrzeug (100), dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug eine Energiesendeeinrichtung (105) aufweist, die dazu ausgebildet ist, beim Passieren einer streckenseitigen Einrichtung (20) oder beim Halten im Bereich der streckenseitigen Einrichtung (20) Energie in einen Energiespeicher (50) der streckenseitigen Einrichtung (20) einzuspeisen.Vehicle, in particular a rail vehicle (100), characterized in that the vehicle has an energy-emitting device (105) which is designed to transmit energy into an energy store when passing a track-side device (20) or while being held in the region of the track-side device (20). 50) of the trackside device (20) feed.
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