DE19952445A1

DE19952445A1 - A method for frost protection of transport vehicle rail switch points has a pair of thermally conducting bars electrically heated and in thermal contact attached to the rail.

Info

Publication number: DE19952445A1
Application number: DE1999152445
Authority: DE
Inventors: Michael Konstanzer; Orde Burkhard Am
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1999-10-30
Filing date: 1999-10-30
Publication date: 2001-05-03

Abstract

The main rail (1) has a tapered deflection rail (20) and two electric heating elements (2,3) attached by bolts (12) to form a current path through the critical section of the rail between terminals (4) connected to an electrical supply and thermostatic control system.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Beheizen von Schienen, insbesondere von Eisenbahn- oder Straßenbahnschienen im Bereich von Weichen, wobei die Vorrichtung wenigstens ein elektrisches Widerstands-Heizelement aufweist, das mit einer Stromquelle verbindbar ist und mit dem zu beheizenden Schienenabschnitt in thermischem Kontakt steht.The invention relates to a device for heating Rails, in particular railroad or tram rails in the area of switches, the device at least one has electrical resistance heating element with a Power source is connectable and to be heated Rail section is in thermal contact.

Zum Beheizen von Schienen im Bereich von Weichen bei Eisen- und Straßenbahnen werden bisher an die Schienen montierte elektrische Heizstäbe verwendet. Diese Heizstäbe haben im Inneren eine meist für 230 V bemessene Heizwicklung, welche zur metallischen Hülle des Heizstabes isoliert ist. Je nach Länge des Heizstabes hat dieser eine Heizleistung von 300 bis 2000 Watt. Im Fall von Frostgefahr werden die Heizstäbe einer Weiche, das können 4 bis 8 Stäbe sein, an die Heizspannung gelegt. Ein Temperaturfühler, der an der Schiene befestigt ist, registriert die Schienentemperatur die durch Ein- und Ausschalten der Heizstäbe auf einigen Graden Celsius über Null gehalten wird.For heating rails in the area of points in iron and Trams have so far been electric mounted on the rails Heating rods used. These heating elements usually have one inside for 230 V rated heating winding, which becomes a metallic sheath of the heating element is insulated. Depending on the length of the heating element this has a heating output of 300 to 2000 watts. In case of The heating elements of a turnout are at risk of frost, which can be 4 to Be 8 rods, connected to the heating voltage. A temperature sensor, attached to the rail registers the Rail temperature by switching the heating elements on and off is kept above zero at a few degrees Celsius.

Die Einschaltzeit der Heizstäbe beträgt ca. 2 bis 10 Minuten. Ein häufiges Takten verbietet sich wegen dem Verschleiß der Schaltkontakte. Während dieser Einschalt-Zeit erwärmen sich die Heizstäbe auf über 400 Grad Celsius, weil sie nur punktförmig an der Schiene anliegen und die Heizenergie hauptsächlich per Strahlung an die Schiene abgeben. Das permanente Erwärmen und Abkühlen mit Temperaturdifferenzen von über 400 Grad C, beansprucht besonders die Abdichtung der Strom-Kabeleinführung an dem Heizstabende, so daß diese mit der Zeit undicht wird. Wenn Wasser in das Innere des Heizstabes gelangt, verliert der Heizwendel seine Isolation zur Heizstabhülle und brennt durch die dann stattfindende Korrosion durch oder bekommt innere Kurzschlüsse.The heating elements are switched on for approx. 2 to 10 minutes. On frequent clocking is prohibited due to the wear of the Switch contacts. During this switch-on time, they heat up Heating elements to over 400 degrees Celsius, because they only point at the rail and the heating energy mainly by Deliver radiation to the rail. The permanent heating and Cooling with temperature differences of over 400 degrees C, particularly stresses the sealing of the power cable entry at the end of the heating element so that it will leak over time. If If water gets inside the heating element, it loses Heating coil its insulation to the heating element casing and burns through the then corrosion that occurs or gets internal Shorts.

Die Energieübertragung vom Heizstab auf die zu beheizende Schiene, ist aufgrund der nur punktförmig an der Schiene anliegenden Heizstäbe nur unvollkommen. Die Heizenergie gelangt deshalb zum größten Teil nicht an die Schiene die es zu erwärmen gilt, sondern geht an die Umgebung verloren. Die elektrische Energie muß deshalb in größerer Menge aufgebracht werden, als zur Erwärmung der Schienen im Weichenabschnitt nötig wäre, wenn die Energie ohne nennenswerte Verluste in die Schienen gelangen könnte. Ein Teil der abgestrahlten Heizenergie soll jedoch durchaus den Zwischenraum zwischen Schiene und Weichenzunge und das Verschlußfach eisfrei halten. Die bisher benötigte elektrische Heizleistung für eine Weiche schwankt je nach deren Länge von 3,5 bis 23 Kilowatt.The energy transfer from the heating element to the one to be heated Rail, is only punctiform on the rail due to the adjacent heating rods only imperfectly. The heating energy arrives therefore for the most part not on the rail to heat it applies, but is lost to the environment. The electrical Energy must therefore be applied in a larger amount than for Heating of the rails in the switch section would be necessary if the Energy enters the rails without any significant losses could. However, part of the radiated heating energy is said to be the space between the rail and the switch tongue and keep the locker free of ice. The electrical heating power previously required for a switch varies from 3.5 to 23 kilowatts depending on their length.

Dazu wird eine Anzahl zwischen 2 und 16 Heizstäben benötigt. Zur Erwärmung der Schienen sind auch Gasbrenner bekannt die an den Schienen neben der Weiche angebracht werden.A number of between 2 and 16 heating elements is required for this. Gas burners are also known for heating the rails the rails next to the switch.

Es gibt auch zahlreiche Varianten von elektrischen Heizstäben und Befestigungsklammern für die Heizstäbe an den Schienen.There are also numerous variants of electric heating elements and Fastening clips for the heating rods on the rails.

Die Heizwendel können auch scheibenförmig sein und seitlich von außen an den Schienen angebracht sein.The heating coil can also be disc-shaped and laterally from be attached to the outside of the rails.

Immer ist jedoch die Beheizung indirekt, das heißt im Innern des meist metallischen Heizstabes befindet sich ein Heizwiderstand der durch elektrischen Strom erwärmt wird.However, the heating is always indirect, i.e. inside the mostly metallic heating element there is a heating resistor which is heated by electric current.

Es ist auch eine Beheizung der Schienen mit dünnen wasserführenden Rohren bekannt. There is also heating of the rails with thin ones known water-carrying pipes.

Zur Fehlererkennung ob Heizstäbe undicht werden und damit ihre Isolation gegen Erde verlieren und bald korrodieren, dient ein Isolationswächter, welcher die Heizstäbe einer Weiche überwacht und Signal gibt wenn ein Heizstab defekt geht. Der Isolationswächter sitzt bei den Schaltrelais im Steuerschaltschrank. Wünschenswert wäre die Erkennung des Fehlers von jedem einzelnen Heizstab, was aber aus Kostengründen nicht realisiert wird.For fault detection whether heating elements are leaking and therefore yours Losing isolation from earth and soon corroding serves a purpose Insulation monitor, which monitors the heating elements of a switch and gives a signal when a heating element breaks. The The insulation monitor is located in the switching relay Control cabinet. The detection of the error would be desirable of each individual heating element, but not for cost reasons is realized.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung zu schaffen, die es gestattet die Heizenergie bei geringen Abstrahl-Verlusten in den zu beheizenden Schienenabschnitt einzubringen und die eine wesentlich größere Lebensdauer als die bisherigen Heizvorrichtungen hat und unter allen Bedingungen zuverlässig arbeitet.The object of the present invention is to provide a device create that allows the heating energy at low Radiation losses in the rail section to be heated bring and which have a much longer life than that has previous heaters and under all conditions works reliably.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird vorgeschlagen, dass das Widerstands-Heizelement als heizender, die Schiene thermisch kontaktierender, gegen die Schiene elektrisch isolierter Stromleiter ausgebildet ist und an einem Endbereich mit der Stromquelle und mit dem anderen Endbereich mit der als Stromrückführung zur Stromquelle dienenden Schiene elektrisch verbunden ist.To solve this task, it is proposed that the Resistance heating element as heating, the rail thermally contacting, electrically insulated from the rail Current conductor is formed and at an end region with the Power source and with the other end portion with the as Current return to the power source rail electrical connected is.

Der zum Heizen der Schienen benötigte Strom wird hierbei direkt in die Schienen eingebracht, diese wird damit erwärmt und die Zuleitungen beziehungsweise Ableitungen für den Heizstrom können in einem durch die Gestaltung ihres Querschnitts wählbaren Umfang selbst als Heizeinrichtung benutzt werden. Die Heizelemente sind direkt an den Schienen angebracht. Sie befinden sich an der selben Stelle der Schienen wo bisher die Heizstäbe montiert waren. Auch eine Weichenzunge kann auf die gleiche Weise mit Stromfluß durch sie hindurch beheizt werden. Die dort bisher verwendeten Heizstäbe werden durch die vorne und hinten an die Zunge angeschlossenen Heizelemente ersetzt. The electricity required to heat the rails becomes direct introduced into the rails, this is heated and the Supply lines or discharge lines for the heating current can to an extent that can be selected through the design of its cross-section even be used as a heater. The heating elements are attached directly to the rails. You are on the the same place on the rails where the heating elements were previously installed were. A switch tongue can also be used in the same way Current flow through them are heated. So far there The heating elements used are replaced by the front and rear of the Tongue-connected heating elements replaced.

Durch diese Maßnahme wird insbesondere erreicht, daß einerseits die Heiz-Energieverluste an die Umgebung verringert werden und daß trotzdem auch das neben den Schienen liegende Eis zuverlässig entfernt wird, ohne daß dazu ein separater Heizstab benötigt wird. Außerdem beträgt die Lebensdauer dieser Heizeinrichtung ein vielfaches der bisher verwendeten Heizstäbe, weil die Leiterquerschnitte mehrere Quadratzentimeter groß und aus massivem Metall sind und damit gegen mechanische Beschädigungen robust sind und weil die Heizelement-Temperatur mit wenigen Dezi-Graden C über 0 Grad C so niedrig ist, daß auch unter Anwesenheit von Wasser und Chemikalien keine Korrosion der Heizelemente und der Anschlüsse entstehen kann. Selbst wenn die Isolation zwischen Schiene und Heizelement teilweise beschädigt ist, entstehen dadurch nur geringen Nebenschlüsse, die gegenüber dem Hauptstromfluss durch das Heizelement selber vernachlässigbar sind.This measure in particular ensures that, on the one hand the heating energy losses to the environment are reduced and that the ice next to the rails is still reliable is removed without the need for a separate heating element becomes. In addition, the life of this heater is one multiple of the heating elements used so far, because the Conductor cross-sections several square centimeters in size and out are solid metal and thus against mechanical damage are robust and because the heating element temperature with few Deci degrees C above 0 degrees C is so low that even below Presence of water and chemicals no corrosion of the Heating elements and the connections can arise. Even if that Insulation between rail and heating element partially damaged is, this creates only minor shunts that opposite the main current flow through the heating element itself is negligible are.

Zweckmäßigerweise ist das Widerstands-Heizelement als niederohmiger Leiterstab ausgebildet, der parallel an dem zu beheizenden Schienenabschnitt angebracht ist und wobei er vorzugsweise als Mehrkantstab ausgebildet und in seiner Querschnittsform an den thermisch kontaktierten Schienenbereich angepaßt ist.The resistance heating element is expediently used as low-resistance conductor rod, which is parallel to the heated rail section is attached and where it preferably designed as a polygonal rod and in its Cross-sectional shape on the thermally contacted rail area is adjusted.

Eine bevorzugte Ausführungsform sieht dabei vor, dass das als niederohmiger Leiterstab ausgebildete Widerstands-Heizelement durch einen vorzugsweise durch ein Strangpressprofil gebildeten Aluminiumstab mit einer Eloxalschicht als Isolator gebildet ist. Ein solches Heizelement läßt sich besonders einfach herstellen und bezüglich der jeweils benötigten Länge praktisch beliebig unter Berücksichtigung des Innenwiderstandes variieren.A preferred embodiment provides that the as low-resistance conductor rod trained resistance heating element by a preferably formed by an extruded profile Aluminum rod is formed with an anodized layer as an insulator. Such a heating element is particularly easy to manufacture and practically arbitrary with regard to the length required vary taking into account the internal resistance.

Damit das Schienenstück von üblicherweise weniger als 20 Meter Länge als Heizwiderstand wirken kann und die elektrische Heiz-Energie ohne große Verluste in die Schienen eingebracht werden kann, muß der elektrische Innen-Widerstand der elektrischen Heiz-Stromquelle deutlich geringer sein als der elektrische Widerstand des Schienenstückes selbst. Die elektrische Spannung der Heizstromquelle hat deshalb nur wenige Volt bei Heiz-Strömen von einigen tausend Ampere. Das wird mit einem Transformator erreicht, der die Netzspannung von 230 bis 460 V bei 50 oder 16 Herz auf die Heizspannung von wenigen Volt heruntertransformiert und dabei Ströme auf der Sekundärseite von einigen tausend Ampere abgibt.So that the rail section of usually less than 20 meters Length can act as a heating resistor and the electrical Heating energy introduced into the rails without major losses the internal electrical resistance of the electric heating power source to be significantly less than that electrical resistance of the rail piece itself The electrical voltage of the heating current source therefore has only a few Volts with heating currents of a few thousand amperes. That will be with a transformer that reaches the mains voltage from 230 to 460 V at 50 or 16 hearts on the heating voltage of a few volts transformed down and thereby currents on the secondary side of a few thousand amps.

Die Heizleistung kann nur noch die Hälfte der bisher benötigten betragen, so daß elektrische Energie gespart werden kann.The heating output can only be half of that previously required amount, so that electrical energy can be saved.

Die Aufheizzeiten sind trotzdem geringer als bisher, weil während dem Heizvorgang vom Heizelement weniger Energie an die Umgebung abgestrahlt wird als es bisher beim Heizstab der Fall war. Es ist auch denkbar die Schienen nur vor dem Umstellen der Weiche und nicht mehr permanent zu beheizen, weil die Aufheizzeiten wesentlich geringer sein können, weil die in die Schienen einbringbare Heizleistung wesentlich größer sein kann als bei den bisher nur punktförmig anliegenden Heizstäben.The heating-up times are still shorter than before, because during the heating process from the heating element less energy to the environment is emitted than was previously the case with the heating element. It is the rails are also conceivable only before the switch and can no longer be heated because of the heating times can be much less because of that in the rails insertable heating power can be much greater than that of the So far only point-like heating elements.

Der oder die Heiz-Transformatoren werden zweckmäßigerweise neben der zu beheizenden Schiene und in der Mitte des zu beheizenden Schienenstückes angebracht. Die beiden Heizstromleitungen verlaufen dann vom Trafo aus in entgegengesetzte Richtungen bis zum Ende des zu beheizenden Schienenabschnitts und sind dort mit den Schienen gut leitend elektrisch verbunden.The heating transformer or transformers are conveniently next to the rail to be heated and in the middle of the one to be heated Rail piece attached. The two heating power lines then run in opposite directions from the transformer to the end of the rail section to be heated and are there with the rails are electrically connected.

Die Transformatoren für die Heizströme können aber auch unterhalb des Verschlußfaches eingebaute sein. Damit trägt ihre Verlustenergie zum Beheizen dieses. Faches bei und dieses braucht nicht mehr extra beheizt zu werden. Die Stromzuleitung an die beiden feststehenden Schienen geschieht über kurze flexible Kabel direkt innerhalb des Verschlußfachbereichs. Die Stromzuführung an die beiden Zungenheizer geschieht über starre Stromleiter die unterhalb der Zungen im Boden liegen und diese sind im starren Zungenteil an diese angeschlossen.The transformers for the heating currents can also below of the locker be installed. With that yours Loss energy to heat this. Specialist in and this needs no longer to be heated. The power supply to the Both fixed rails are done via short flexible cables directly inside the lock compartment. The power supply to the two tongue heaters happens via rigid current conductors lie below the tongues in the floor and these are rigid Tongue part connected to this.

Die Verbindungen der Stromanschlußkabel an die Schienen sind ähnlich den Fahrstromanschlüssen an den. Schienen ausgeführt oder können auch durch Klemm- oder Schraubverbindungen hergestellt werden. Im Bereich der Weichenzunge verläuft das Heizelement an der Schiene bis an die Zungenspitze und ist dann mit geeigneten Klemm- oder Schraubvorrichtungen an die Zunge kontaktiert. Weil die Stromzuführung am hinteren starren Zungenteil stattfindet, ist die freie Beweglichkeit der Zunge nicht beeinträchtigt. Die Beheizung des Zwischenraumes zwischen Schiene und Zunge erfolgt von unten durch das dort verlaufende Heizelemente.The connections of the power cables to the rails are similar to the traction current connections on the. Running rails or can also be produced by clamping or screw connections become. The heating element runs in the area of the switch tongue the rail to the tip of the tongue and is then with suitable Clamping or screwing devices contacted on the tongue. Because the power supply takes place on the rear rigid tongue part, free movement of the tongue is not impaired. The The space between the rail and tongue is heated from below through the heating elements running there.

Zweckmäßigerweise sind die Heizelemente, die an den Schienen angebracht werden, mit einem solchen Querschnitt und Material ausgeführt, daß sie sich zwar um einige 10 Grad C stärker erwärmen als die Schiene selbst, jedoch nicht so heiß werden, daß eine mögliche zusätzliche Isolation der Heizelemente aus Kunststoff beschädigt würde. Die Heizelemente sind entweder mit ähnlichen wie bisher für die Heizstäbe verwendeten Klammern und an den selben Stellen wie diese an den Schienen fixiert oder mit speziellen Haltebacken an die Schienen angeklemmt.The heating elements on the rails are expedient be attached with such a cross section and material stated that they are some 10 degrees C stronger heat up than the rail itself, but do not become so hot that possible additional insulation of the heating elements Plastic would be damaged. The heating elements are either with Similar to previously used brackets and for the heating rods fixed to the rails in the same places as this or with special holding jaws clamped to the rails.

Dort wo die Heizelemente in der Mitte des zu beheizenden Schienenabschnitts an den Trafo angeschlossen werden können, sind die Enden der Heizelemente in einer den Strom isolierenden Halterung an den Schienen befestigt. Die Heizelemente tragen dort an deren Ende einen robusten Stromanschlußbolzen. An diesen zwei Bolzen werden die flexiblen Stromanschlußkabel vom Transformator her kommend befestigt.Where the heating elements in the middle of the to be heated Rail section can be connected to the transformer the ends of the heating elements in a current insulating Bracket attached to the rails. The heating elements wear there at the end a robust power connection bolt. On these two The flexible power cables from the transformer become bolts coming from here attached.

Ein zweiter Transformator ist neben dem gegenüberliegenden Schienenstück in gleicher Weise angeordnet. Dieses Schienenstück kann auch zu den Schienenfortsetzungen zum Zweck der Gleisbelegterkennungssignalgabe isoliert sein.A second transformer is next to the one opposite Rail piece arranged in the same way. This piece of rail can also go to the rail extensions for the purpose of Track occupancy detection signaling must be isolated.

Die Sekundärwicklung des Heiz-Transformators, welche an dieses isolierte Schienenstück angeschlossen ist, steht dann in keiner elektrischen Verbindung mit der Betriebserde oder dem speisenden Fahrstrom- oder Heizstromnetz. Aus diesem Grund kann die Signalerkennung der Gleisbelegtmeldung in keiner Weise beeinflußt werden, egal ob der Heiztrafo auf der Primärseite ein- oder ausgeschaltet ist.The secondary winding of the heating transformer, which is connected to this insulated rail section is then not in any electrical connection with the operating earth or the feeding Traction current or heating current network. For this reason, the Signal detection of the track occupancy message is in no way affected no matter whether the heating transformer on or on the primary side is switched off.

Die Steuerung und Dosierung der Heizenergie geschieht zweckmäßigerweise durch die Dauer des Ein- und Ausschaltens des Transformators auf der Primärseite.The control and metering of the heating energy happens expediently by the duration of the switching on and off of the Transformer on the primary side.

Eine sekundärseitige Absicherung des Trafos ist nicht nötig, weil der Trafo ohne Einschaltstromstoß geschaltet wird und deshalb auf der Primärseite vollkommen ausreichend abgesichert werden kann. Erdschlüsse der Heizelemente durch Feuchtigkeit oder Schmutz, die in die Isolierung des Heizelementes eindringen können, sind wegen ihrem wesentlichen größeren Widerstand gegen Erde, gegenüber dem Widerstand des Heizkreises ohne Bedeutung, selbst wenn die Erdschlüsse durch Berührung zwischen Heizleiter und Schiene an jedem Heizelement in großer Zahl bestehen.A secondary protection of the transformer is not necessary because the transformer is switched without inrush current and therefore on the primary side can be completely adequately secured. Earth faults in the heating elements due to moisture or dirt can penetrate into the insulation of the heating element are due their much greater resistance to Earth, to that Resistance of the heating circuit irrelevant, even if the Earth faults due to contact between the heating conductor and the rail each heating element exist in large numbers.

Alle Heiz-Trafos können im Schaltschrank unmittelbar vor der Trafoabsicherung und dem Stromsensor für den einzelnen Trafo primärseitig parallelgeschaltet werden und von einem Trafoschaltrelais zusammen eingeschaltet werden. Genauso kann jeder einzelne Trafo mit einem eigenen Trafoschaltrelais eingeschaltet werden.All heating transformers can be in the control cabinet immediately in front of the Transformer fuse and the current sensor for the individual transformer be connected in parallel on the primary side and by one Transformer switching relays can be switched on together. Just as can each individual transformer with its own transformer switching relay be switched on.

Die Trafos sind entweder in einem gemeinsamen oder in getrennten Gehäusen neben den Schienen eingegraben.The transformers are either in a common or in separate Housing buried next to the rails.

Es kann auch ein Transformator mit zwei getrennten Sekundärwicklungen verwendet werden.It can also be a transformer with two separate ones Secondary windings are used.

Ein Stromsensor auf der Primärseite der jeweiligen Trafos erlaubt es den Ausfall oder die beginnende Schwäche der Heizung auf einfache Weise durch Fernüberwachung festzustellen.A current sensor on the primary side of the respective transformer allows it indicates the failure or the beginning weakness of the heating easy to determine by remote monitoring.

Das Trafoschaltrelais, die Absicherung und der Stromsensor können weit entfernt vom Heiztransformator in einem Schaltschrank in der Schaltwarte sitzen.The transformer switching relay, the fuse and the current sensor can far away from the heating transformer in a control cabinet in the Control room sit.

Über den Verlauf des durch Strommessung auf der Trafoprimärseite und durch Spannungsmessung am Trafoausgang ermittelbaren elektrischen Widerstandes des Heizkreises, kann bei bekanntem Temperaturkoeffizient der Schiene und des Heizelementes die mittlere Temperatur an der Schiene ermittelt werden. Ein Temperaturfühler an der Schiene kann dann entfallen, bzw. dient zur redundanten Überwachung und muß nicht zur Temperaturregelung dienen. Die Anlagensicherheit wird damit weiter erhöht.About the course of the current measurement on the primary transformer side and can be determined by measuring the voltage at the transformer output electrical resistance of the heating circuit, can be known Temperature coefficient of the rail and the heating element average temperature can be determined on the rail. On Temperature sensors on the rail can then be omitted or used for redundant monitoring and not for temperature control serve. This further increases plant security.

Die Spannungsmessung kann über eine Fühlerleitung an jedem einzelnen Heizkreis geschehen. Damit ist dann eine ausreichend genaue Heizkreis-Widerstandsbestimmung möglich.The voltage measurement can be made on each sensor line single heating circuit happen. That is enough exact heating circuit resistance determination possible.

Im Verlauf der Weichenheizanlage sind wesentlich weniger einzelne Kabel und Klemmen und Verteilerkästen installiert, was die Anlagensicherheit erhöht. Die Querschnitte der elektrischen Anschlußmittel und Kabel sind so groß, daß eine Beschädigung im laufenden Betrieb praktisch nicht auftreten kann.There are far fewer individuals in the course of the point heating system Cables and terminals and distribution boxes installed what the Plant safety increased. The cross sections of the electrical Connection means and cables are so large that damage in the running operations can practically not occur.

Durch die Niedertemperaturheizung ohne die heißen Heizstäbe verdampft das Schmierfett auf den Weichen-Zungengleitstühlen weniger schnell.Due to the low temperature heating without the hot heating elements evaporates the grease on the switch tongue sliding chairs less quickly.

Bei Schäden an der Fahrleitung mit anschließendem Herunterfallen auf die Schienen kam es in der Vergangenheit zu Zerstörungen an den Heizstäben und deren Schaltrelais, hervorgerufen durch die dann hohe Differenzspannung zwischen den Schienen einerseits und der Bezugserde in der Schaltwarte andererseits.In the event of damage to the contact line with subsequent falling In the past, the rails were destroyed the heating elements and their switching relays, caused by the then high differential voltage between the rails on the one hand and the reference earth in the control room on the other.

Die Trafosekundärwicklung kann auf einfache Art und Weise durch geeignete Materialien und genügend Abstand zum Trafokern und der Primärspule so gut isoliert werden, daß sie mehrere tausend Volt gegen Erde oder gegen die Primärspule ohne Schäden am Trafo und am primärseitigen Schaltrelais durch diesen Fahrdrahtunfall oder durch Blitzeinschläge in die Schienen angehoben werden kann.The transformer secondary winding can be carried out in a simple manner suitable materials and sufficient distance to the transformer core and the Primary coil are insulated so well that they are several thousand volts against earth or against the primary coil without damage to the transformer and on the primary-side switching relay due to this contact wire accident or can be lifted by lightning strikes in the rails.

Zusätzliche Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Unteransprüchen aufgeführt. Nachstehend ist die Erfindung mit ihren wesentlichen Einzelheiten anhand der Zeichnungen noch näher erläutert.Additional embodiments of the invention are in the others Subclaims listed. Below is the invention with their essential details with reference to the drawings explained.

Es zeigt:It shows:

Fig. 1 eine Seitenansicht eines beheizten Schienenabschnittes, Fig. 1 is a side view of a heated rail section,

Fig. 2 eine Querschnittsansicht des in Fig. 1 gezeigten Schienenabschnittes, im Bereich der Berührung von Zungenspitze und Schiene, Fig. 2 is a cross sectional view of the rail portion shown in Fig. 1, in the area of contact between the tip of the tongue and the rail,

Fig. 3 eine schematische Darstellung zweier an einen Transformator und die zu beheizende Schiene angeschlossenen Widerstands-Heizelemente, Fig. 3 is a schematic representation of two connected to a transformer and the rail to be heated resistance heating elements,

Fig. 4 eine Querschnittsansicht etwa wie Fig. 2, hier jedoch mit einer möglichen Befestigung des Widerstands-Heiz elementes, an der zu beheizenden Schiene, Fig. 4 is a cross-sectional view somewhat like FIG. 2, but here element with a possible attachment of the resistance heating, at the rail to be heated,

Fig. 5 eine Querschnittsansicht etwa wie Fig. 4, hier jedoch mit einer anderen möglichen Befestigung des Widerstands-Heizelementes, an der zu beheizenden Schiene, Fig. 5 is a cross-sectional view somewhat like FIG. 4, but here with another possible attachment of the resistance heating element to be heated of the rail,

Fig. 6 eine Ansicht eines einseitigen, einschenkeligen Widerstands-Heizelementes, Fig. 6 is a view of a one-sided, einschenkeligen resistive heating element,

Fig. 7 bis 10 mit den Fig. 1 bis 4 etwa vergleichbare Ansichten, hier jedoch mit anderen Widerstands-Heizelementen und Befestigungen, Fig. 7 to 10 with Figs. 1 to 4 as similar views, but here with other resistance heating elements and fasteners

Fig. 11 bis 16 im Bereich eines Schienenabschnittes beziehungsweise einer Weichenzunge angebrachte, unterschiedliche Widerstands-Heizelemente, und Figs. 11 to 16 in the area attached to a rail section or of a switch tongue, different resistance heating elements, and

Fig. 17 an Schienenstücken und Zungenstücken unterhalb eines Verschlußfaches angeordnete Transformatoren mit den elektrischen Verbindungen. Fig. 17 on rails and tongue pieces below a locker arranged transformers with the electrical connections.

Eine in den Fig. 1-6 gezeigte Vorrichtung 1 dient zum direkten Beheizen einer Schiene 1 für Eisen oder Straßenbahnen. Die Zuführung des Heizstromes vom Transformator geschieht mit den Heizelementen 2 und 3 an den Kontaktstellen 4 und 5 an den Bohrungen in den Laschen 4. Die Heizelemente sind mit Backen 13 und 14 über die Bolzen 15 und 16 an die Schienen fixiert. Die Backen 13 und 14 sind aus den Strom nichtleitendem Material hergestellt.A device 1 shown in FIGS. 1-6 is used for direct heating of a rail 1 for iron or trams. The supply of the heating current from the transformer takes place with the heating elements 2 and 3 at the contact points 4 and 5 at the holes in the tabs 4 . The heating elements are fixed to the rails with jaws 13 and 14 via bolts 15 and 16 . The jaws 13 and 14 are made of the current non-conductive material.

In Fig. 1 und 6 ist zu sehen wie das Heizelement an seinem Ende über die Lasche 11 mittels der Schraube 12 an die Schiene 1 kontaktiert ist. Der Heizstrom fließt durch die Schiene 1 zum Anschluß 12 auf der anderen Seite des Heizelements.In Figs. 1 and 6 can be seen the heating element is contacted at its end on the plate 11 by the screw 12 to the rail 1. The heating current flows through the rail 1 to the connection 12 on the other side of the heating element.

Fig. 2 zeigt die an die Schiene 1 fast anliegende Weichenzunge 20. Die Zunge gleitet auf der Platte 21, welche zusammen mit der Schiene auf der Verbindungsplatte 22 befestigt ist. Die Bezugszahl 19 kennzeichnet das Zungenende. Die Platzverhältnisse bei älteren Weichen erlauben nur ein profiliertes Heizelement 2 und 3 im unteren Schienenfußbereich. Fig. 2 shows the almost adjacent to the rail 1 switch tongue 20. The tongue slides on the plate 21 , which is fastened together with the rail on the connecting plate 22 . The reference number 19 denotes the end of the tongue. The space available with older switches only allows a profiled heating element 2 and 3 in the lower rail foot area.

Das eine Heizelement 2 oder 3 kann auch jeweils so lang wie die ganze zu beheizende Länge sein und das andere Heizelement 3 oder 2 kann dann ganz kurz sein oder durch einen Stromanschluß ersetzt sein.One heating element 2 or 3 can also be as long as the entire length to be heated and the other heating element 3 or 2 can then be very short or replaced by a power connection.

Zwischen die Heizelementen 2 und 3 und die Schiene kann eine dünne Folie 17 gelegt werden damit Stromnebenschlüsse zwischen Heizelement und Schiene vermieden werden. Die Heizelemente können zu diesem Zweck auch eloxiert sein. In Kombination mit der immer rostigen Schienenoberfläche wird dadurch eine ausreichende Isolation gegen elektrische Nebenschlüsse längs des Heizleiters zur Schiene verhindert.A thin film 17 can be placed between the heating elements 2 and 3 and the rail so that current shunts between the heating element and the rail are avoided. The heating elements can also be anodized for this purpose. In combination with the always rusty rail surface, this prevents sufficient insulation against electrical shunts along the heating conductor to the rail.

Über die Stromzuleitung 8 wird der Transformator 7 primärseitig gespeist. Die flexiblen Kabel 6 vom Sekundärkreis des Transformators, sind an den Kontaktstellen 4 und 5 an die Heizelement angeschlossen.The transformer 7 is fed on the primary side via the power supply line 8 . The flexible cables 6 from the secondary circuit of the transformer are connected to the heating element at the contact points 4 and 5 .

In den Fig. 7 bis 10 ist eine andere Befestigungsart, Anbringung und Form des Heizelements gezeigt. Bei manchen Weichen ist zwischen angelegter Zunge und Schiene mehr Platz für den Heizleiter vorhanden, sodass der Heizleiter nicht nur im Schienenfussbereich liegen muß.In Figs. 7 to 10 a different type of fastening, mounting and shape is shown the heating element. With some switches there is more space for the heating conductor between the tongue and the rail, so that the heating conductor does not only have to lie in the rail foot area.

Die Heizelemente 2 und 3 sind von innen an den Punkten 12 an die Schiene kontaktiert. Mit dem Bolzen 18 und der Mutter 10 ist das Heizelement über die Isolierplatte 28 und das Isolierrohr 28 an der Schiene befestigt. Die Spannungsabgriffspunkte 26 am Heizelement 2 und 3 dienen zur Übertragung der Heizelementespannung mittels eines separaten Kabels zu der Heizungssteuerung und Überwachung der Heizkreise. Die Spannungsabgriffspunkte 26 können auch nahe den Anschlußstellen 4 oder am Ausgang des Transformators 7 plaziert sein, damit die gesamte Spannung, die an der Schiene und den Widerstandsheizelementen anliegt, gemessen werden kann.The heating elements 2 and 3 are contacted from the inside at points 12 on the rail. With the bolt 18 and the nut 10 , the heating element is attached to the rail via the insulating plate 28 and the insulating tube 28 . The voltage tapping points 26 on the heating element 2 and 3 serve to transmit the heating element voltage by means of a separate cable for the heating control and monitoring of the heating circuits. The voltage tapping points 26 can also be placed near the connection points 4 or at the output of the transformer 7 , so that the total voltage which is present on the rail and the resistance heating elements can be measured.

Die Fig. 11, 12 und 15 zeigen ein außen an der Schiene befestigtes Heizelement. Dieses ist an den Punkten 9 und 12 an die Schiene kontaktiert. Mit dem Bolzen 10 über die Isolation 17 wird der Heizelement an der Schiene befestigt. Figs. 11, 12 and 15 show an externally attached to the rail heating element. This is contacted at points 9 and 12 on the rail. With the bolt 10 over the insulation 17 , the heating element is attached to the rail.

Die Fig. 11, 13, 14 und 16 zeigen ein Weichenzungen- Heizelement 30 wie es im Bereich der Koppelstangenverbindung 33, 34 an der Zunge 20, das Koppelstangenende 33 über die Umlenkung 34 umgeht und im Punkt 31 an der Spitze 19 der Zunge 20 kontaktiert ist. Der Stromleiter 40 ist im Punkt 39 am hinteren und feststehenden Ende der Zunge 20 an diese kontaktiert. Der Stromleiter 38 ist an der Anschlußzunge 37 mit dem Heizelement 30 verbunden. Die Fixierklammern für das Heizelement 30 an der Zunge 20 sind nicht dargestellt. Figs. 11, 13, 14 and 16 show a Weichenzungen- heating element 30 as in the region of the coupling rod connection 33, 34, 33 bypasses to the tongue 20, the tie rod end over the guide bar 34 and contacted at the tip 19 of the tongue 20 at the point 31 is. The current conductor 40 is contacted at point 39 at the rear and fixed end of the tongue 20 . The current conductor 38 is connected to the heating element 30 on the connecting tongue 37 . The fixing clips for the heating element 30 on the tongue 20 are not shown.

Fig. 17 zeigt, wie vier Trafos 7, jeder für einen Heizkreis, an den beiden Schienenstücken 1 und den Zungenstücken 20, unterhalb des Verschlußfaches 24 zu dessen Zusatzbeheizung angeordnet sind. Alle Trafos 7 haben eine separate Netzzuleitung 8. Damit können in der Schaltwarte die Ströme von jedem Heizkreis überwacht werden. Fig. 17 shows how four transformers 7 , each for a heating circuit, are arranged on the two rail pieces 1 and the tongue pieces 20 , below the closure compartment 24 for its additional heating. All transformers 7 have a separate power supply line 8 . This means that the currents from each heating circuit can be monitored in the control room.

Die Schienen-Heizelemente 2 sind über kurze Zuleitungen 5 und 6 mit den Trafos 7 an den Punkten 4 und 12 verbunden.The rail heating elements 2 are connected to the transformers 7 at points 4 and 12 via short supply lines 5 and 6 .

Die Zungen-Heizelemente 30 sind über die Kabel 38 und 40 mit den Trafos 7 an den Punkten 37 und 39 verbunden. Die Leiter 38 und 40 liegen unter den Zungen und sind somit vor den Gleisstopferwerkzeugen geschützt. Diese Werkzeuge gelangen ebenfalls nicht in den Bereich des Verschlußfaches 24 wo die Trafos sitzen.The tongue heating elements 30 are connected via cables 38 and 40 to the transformers 7 at points 37 and 39 . The conductors 38 and 40 are located under the tongues and are therefore protected from the track tamper tools. These tools also do not reach the area of the lock compartment 24 where the transformers are located.

Claims

1. Device for heating rails, in particular railway or tram rails in the area of switches, the device having at least one electrical resistance heating element which can be connected to a power source and is in thermal contact with the rail section to be heated, characterized in that that the resistance heating element (2, 3, 30) as-heating, the rail (1) is thermally contacted, is formed against the rail (1) of electrically insulated conductors, and at one end portion to the power source and at the other end region with a current feedback to the power source serving rail ( 1 ) is electrically connected.

2. Device according to claim 1, characterized in that the resistance heating element ( 2 , 3 , 30 ) is designed as a low-resistance conductor bar, which is attached in parallel to the rail section to be heated and that it is preferably designed as a polygonal rod and in its cross-sectional shape to the thermally contacted rail area is adapted.

3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that the resistance heating element ( 2 , 3 , 30 ) designed as a low-resistance conductor bar is formed by an aluminum bar, preferably formed by an extruded profile, with an anodized layer as the insulator ( 17 ).

4. The device according to claim 1 or 2, characterized in that between the resistance heating element ( 2 , 3 , 30 ) and the thermally contacted rail ( 1 ), an electrically insulating film ( 17 ) is preferably provided made of plastic.

5. Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the rod-shaped resistance heating element ( 2 , 3 , 30 ) is arranged approximately in the transition region between the rail foot and the rail web adjoining upwards.

6. Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the resistance heating element ( 2 , 3 , 30 ) is connected to a transformer ( 7 ) which is dimensioned on the secondary side for an output voltage of a few volts.

7. The device according to claim 6, characterized in that the transformer ( 7 ) is arranged directly next to or below the rail section to be heated and near the feed point in the resistance heating element ( 2 , 3 , 30 ) or the rail section.

8. The device according to claim 6 or 7, characterized in that the transformer or the transformers ( 7 ) are installed within a locker of a switch mechanism.

9. Device according to one of claims 6 to 8, characterized in that the transformer ( 7 ) is connected on the primary side to a soft-start device.

10. Device according to one of claims 6 to 9, characterized in that a current sensor is installed in the primary-side power supply of the transformer ( 7 ).

11. The device according to claim 10, characterized in that the primary-side current sensor in conjunction with the voltage measured on the resistance heating element ( 2 , 3 , 30 ) and the rail section serving as feedback, and the known temperature coefficient of this rail section and the resistance heating element for Temperature measurement and / or for monitoring the heating is provided.