DE19832535C2 - Einrichtung zur Regelung und Überwachung von Weichenheizungen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Regelung und Überwachung von Weichenheizungen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Zur Verhinderung des Funktionsausfalles der Weichen bei Frost werden bekannterweise diese Weichen mit elektrischen Heizungen versehen, die das Vereisen der Weichen verhindern. Dazu ist eine hohe elektrische Energie erforderlich. Um den Aufwand an elektrischer Energie möglichst gering zu halten, werden die Außentemperatur und der vorhandene Niederschlag zentral erfasst, ausgewertet und bei Erreichung vorgegebener Grenzwerte die Regelung der Weichenheizungen durchgeführt. Die Erfassung der Temperatur und des Niederschlages erfolgt an einer sogenannten "Führungsweiche", einer vorbestimmten Weiche, an der aufgrund der örtlichen Lagebedingungen der untere Temperatur/Niederschlagsgrenzwert erfahrungsgemäß mit hoher Wahrscheinlichkeit zuerst auftritt.

Die anderen Weichenheizungen werden unabhängig von ihrer tatsächlich vorhandenen Temperatur/Niederschlagsverhältnisse der jeweiligen Weiche aufgrund der an der "Führungsweiche" erfassten Temperatur/Niederschlagswerte gesteuert. Nachteilig ist dabei, dass an den anderen Weichen unnötig elektrische Energie verbraucht wird. Aufgrund der bestehenden großen "Totzeit" des vorhandenen Temperatur-Regelsystems und der damit verbundenen Unsicherheit der Funktion der Weichen, insbesondere bei "Wetterstürzen", ist die erforderliche Verfügbarkeit nicht vorhanden.

Durch die DE 30 29 516 A1 ist eine Einrichtung zur Regelung und Überwachung von Weichenheizungen bekannt. Bei dieser Lösung kommt eine analog arbeitende Elektronikschaltung mit Schwellwertschalter zur Anwendung, die eine Beheizungsanlage selbsttätig in Betrieb setzt. Eine Funktionsüberwachung der Baugruppen ist durch diese Einrichtung nicht möglich.

In der DE 295 17 404 U1 ist eine Steuereinrichtung beschrieben, die mit einer Kontrollschaltung versehen ist, die die Funktion der die Temperatur und/oder wetterbedingte Niederschläge erfassende Sensoren überwacht. Diese Überwachungsfunktion wird mittels analoger Steuereinrichtungen durchgeführt. Für die Überwachung der notwendigen Funktionen, z. B. elektrischer Widerstand der Heizelemente, Fehlströme, Isolationswiderstand, Netzfrequenz usw. sind aufwendige - analoge separate Baugruppen wie Fehlerstrom-Schalter, Stromrelais, Spannungsrelais, Frequenzrelais, Sicherungen, Auswerte- und Anzeigeräte erforderlich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Steuer- und Überwachungseinrichtung zu schaffen, die einen wesentlich geringeren Aufwand an elektrotechnischen Baugruppen für die Überwachungs- Steuer- und Regelfunktionen benötigt.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Erfindungsgemäß werden die Funktionen mittels digitaler Baugruppen durchgeführt. Dazu werden mittels einer Busanbindung alle Messwerterfassungseinrichtungen untereinander und mit einer zentralen Einrichtung, nämlich mit dem Mikrocomputer verbunden. Durch diese Maßnahme wird der technische Aufwand entscheidend gesenkt.

Nachfolgend soll die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden. In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 die schematische Gesamtdarstellung der Einrichtung und

Fig. 2 die schematische Darstellung der Regel- und Überwachungseinheit.

In der Fig. 1 ist die schematische Darstellung der Einrichtung abgebildet. Die Funktionen Messen, Auswerten und Regeln wird durch eine dezentrale Regel- und Überwachungseinheit 1 vorgenommen. Diese Regel- und Überwachungseinheit I ist entweder in einem Schaltschrank oder direkt an der Weichenheizung 4 angebracht. Der Austausch der Regel- und Überwachungssignale erfolgt über ein Bussystem oder einer Funkverbindung 2. Dabei sind alle Regel- und Steuergeräte, die Leitzentrale 3 und die Messwerterfassungseinrichtungen an ein Feldbussystem angeschlossen. An jeder Weiche wird ein Temperaturfühler 5 (ST) installiert. Durch die Erfassung der jeweiligen Weichentemperatur kann die Temperatur genau geregelt werden. Über weitere Messfühler werden die Lufttemperatur (LT), der Niederschlag (NI) und die Luftfeuchtigkeit (LF) gemessen. Diese Messwerte werden durch nachgeschaltete Mikrocontroller (MCU) digitalisiert und über das Bussystem 2 den Regel- und Überwachungseinheiten I zugeleitet. Über die Leitzentrale 3 werden Fehlersignale (defekte Baugruppen) ausgewertet und angezeigt. Möglich ist auch die direkte Signalisierung von fehlerhaften Funktionen an den Regel- und Überwachungseinheiten 1.

In der Fig. 2 ist die schematische Darstellung der dezentral angeordneten Regel- und Überwachungseinheit I abgebildet. Die Funktionen der bisher für Überwachung, Auswertung und Regelung der Weichenheizungen 4 aufwendigen Baugruppen, Schalt- und Messgeräte werden von einem Mikrocomputer 8 durchgeführt, der über einen Analog/Digital-Wandler 6 mit Messwerterfassungseinrichtungen verbunden ist. Über Strom- und Spannungsmessungen wird die Impedanz der Weichenheizungen ermittelt, die Isolations- und Kurzschlussüberwachung durch parametrierbarer Warn- und Abschaltwerte durchgeführt und die Weichentemperatur über die Ansteuerung der mit den Weichenheizungen 4 verbundenen Thyristorschaltung geregelt. Über den BUS-Koppler 7 und dem Bussystem 2 gelangen Fehlermeldungen und Daten zur Leitzentrale 3 und/oder zu den anderen dezentralen Regel- und Überwachungseinheiten 1. Um den Energiebedarf für die Beheizungen der Weichen zu verringern, werden diese nur entsprechend des Bedarfes nach Fahrplan ein- und ausgeschaltet. Die Zuschaltung der Weichenheizungen 4 erfolgt in Abhängigkeit von den Änderungen der Außentemperatur. Als regelungstechnische Kenngröße wird die Erwärmungszeit jeder Weiche bei entsprechender Außentemperatur erfasst und im jeweiligen Mikrocomputer 8 abgespeichert. Dadurch kann eine optimale Auftauzeit realisiert werden. Liegen die Werte der Widerstandsberechnung, des Isolationsschutzes oder des Differenzstromes in vorgegebenen kritischen Bereichen, so wird ein Warnsignal abgegeben. Die Anlage wird jedoch nicht abgeschaltet. Auf diese Art kann einem späteren Anlagenausfall vorgebeugt werden. Eine weitere Überwachungsfunktion wird vor dem Dauerbetrieb der Thyristorsteuerung durchgebührt, indem ein kurzer Stromimpuls ausgelöst wird und damit ein eventueller Kurzschluss oder Erdschluss festgestellt wird.

Claims (2)

1. Einrichtung zur Regelung und Überwachung von Weichenheizungen, mit der die Außentemperatur und die wetterbedingten Niederschläge erfasst werden, die Regelung der Weichentemperatur vorgenommen wird sowie eine Funktionsüberwachung der Baugruppen mittels den den Weichenheizungen zugeordneten Steuereinrichtungen erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass digitale dezentrale Regel- und Überwachungseinheiten (1) zur Störungsmeldung, zur Ermittlung vorhandener Impedanzwerte und Auswertung mittels Vergleich mit parametrierter Warn- und Abschaltwerte der zugeordneten Weichenheizungen (4), zur Isolations-, Fehlstrom- und Kurzschlussüberwachung sowie zur Regelung der Weichentemperatur angeordnet sind, über eine Busleitung und/oder Funkverbindung untereinander und/oder mit den Sensoren und/oder Bedieneinheiten verbunden sind sowie jeweils einen mit den Messwerterfassungseinrichtungen verbundenen Mikrocomputer (8) aufweisen.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils einer Gruppe von Weichenheizungen (4) eine dezentrale Regel- und Überwachungseinheit (1) zugeordnet ist.