WO2012123252A1 - Leitungsschaltersystem für ein leitungssystem zur elektrischen versorgung eines fahrzeugs - Google Patents

Leitungsschaltersystem für ein leitungssystem zur elektrischen versorgung eines fahrzeugs Download PDF

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WO2012123252A1
WO2012123252A1 PCT/EP2012/053412 EP2012053412W WO2012123252A1 WO 2012123252 A1 WO2012123252 A1 WO 2012123252A1 EP 2012053412 W EP2012053412 W EP 2012053412W WO 2012123252 A1 WO2012123252 A1 WO 2012123252A1
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WO
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switch
line
current loop
catenary
switches
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Application number
PCT/EP2012/053412
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English (en)
French (fr)
Inventor
Thomas Wolpensinger
Original Assignee
Siemens Aktiengesellschaft
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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Priority to ES12708106.5T priority patent/ES2537713T3/es
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H71/00—Details of the protective switches or relays covered by groups H01H73/00 - H01H83/00
    • H01H71/08—Terminals; Connections

Definitions

  • the invention relates to a line switch system for a line system for the electrical supply of a vehicle.
  • the invention further relates to a line switch for a line switch system.
  • the invention further relates to a method for transmitting a signal in a line switch system.
  • a mast separator by means of shift commands and feedback over the multiwire cable can be controlled by means of the corresponding ⁇ control method.
  • a special control electronics (ESN module) in the remote control station and a special circuit in the disconnector drive are required.
  • a disadvantage of the known catenary systems is in particular that for the control and the feedback of the circuit breaker complex control electronics and circuits required are. Due to their complexity, these can be susceptible to interference by interfering signals. Furthermore, due to the separate cables, the telecontrol station must have a corresponding number of cable connections, which leads to considerably complex circuit diagrams.
  • the patent application DE 36 27 971 AI shows an arrangement for the control of catenary disconnectors, wherein control parts are provided for a corresponding control.
  • the control units are connected to a telecontrol substation as a subscriber to a serial bus.
  • the patent application DE 36 03 751 Al shows a Informati ⁇ onsübergabesystem for the transfer of binary information be- see a central unit and modular peripheral modules via a bus system.
  • the bus system is designed as a serial ring shift register. Between the Peripheriebaugrup ⁇ pen and a bus interface unit is viter ⁇ on, the functions a parallel transfer of permitting Einzelbinärinforma-.
  • EP 0340973 A2 shows an electrical ⁇ ULTRASONIC control system for controlling and / or monitoring of a plurality of voltage sources.
  • Patent DE 42 01 468 AI shows a bus system with integrated power supply for participants of the bus system.
  • Patent DE 42 24 266 C1 shows a monitoring device for a plurality of electrical switches in inductive, capacitive, optical or mechanical sensors.
  • the object underlying the invention can also be seen in providing a corresponding line switch for a line switch system for a line system for the electrical supply of a vehicle.
  • a circuit breaker system for a vehicle electrical system power system comprises at least one line switch and a signal generator.
  • the line switch can be connected in series with the signal generator to form a closed electrical current loop.
  • the line switch is formed in such a way to be electrically connected in series with the signal generator
  • a line switch for the line switch system is provided.
  • Such a line switch is particularly adapted to be connected in series with the signal generator to form a closed current loop.
  • a method of communicating a signal in the circuit breaker system is provided.
  • the signal generator is connected in series with the line switch, so that the signal generator with the line scarf ⁇ ter forms a closed electric current loop. The signal can then be transmitted in this closed electrical current loop.
  • the invention thus includes the idea of connecting a line scarf ⁇ ter with a signal generator in series, so that the signal generator and the line switch form a closed electric current loop.
  • a closed current loop is ⁇ insensitive to interference signals, so that the line switch system noise can be used comprising in an advantageous manner even under operating conditions.
  • to form an electric closed current loop only a few and easy to produce so cheap components needed.
  • material can be saved in vorteilhaf ⁇ ter way.
  • such a closed current loop is less complex in terms of circuitry than the known circuits with separate circuits
  • Control cables The electric current loop in particular by means of the signal generator formed of the line switch and electrical ⁇ rule connections between the signal generator and the line switch.
  • An electrical connection may generally include, for example be electrical cable or a current load of a multi-core Ka ⁇ lever.
  • a vehicle may, for example, be a train, a locomotive, a locomotive, a bus, a tram or a subway.
  • the vehicle may, for example, be rail-guided.
  • a conduit according to the present invention may for example be a contact line, for example, be a slide ⁇ ne, in particular a current rail, and / or an overhead line.
  • the line system in the sense of the present invention comprises one or more lines, in particular overhead lines.
  • a catenary line may in particular also comprise a railroad switch, which in the following may also be referred to as a switch.
  • the line system can be, for example, a line system for the electrical supply of the vehicle.
  • the line switch may be formed as a catenary switch.
  • the catenary switch comprises in particular an electrical contacting device of the line system, which can be switched or controlled by means of the transmitted signals.
  • the Kunststoffie- approximately device is particularly formed to a driving circuit ⁇ electrical contact in order to supply them with electric power.
  • the contacting device comprises for example a drive, in particular a nerantrieb Masttren-, and for example, one driven at ⁇ means of the drive contact for contacting the contact line, to supply the contact line with electric power.
  • the catenary switch is preferably arranged on a catenary ⁇ mast on a route of the vehicle.
  • a sol- rather catenary switch on a catenary mast can be referred to in particular as a mast separator.
  • the drive and the contact arm are connected to each other by means of a mechanical linkage.
  • the catenary switch is formed in particular as a high-voltage switch, in particular as a circuit breaker, circuit breaker, load switch, switch disconnector, disconnector, earthing disconnector, short-circuiter or as Schnellerder.
  • a line system comprising a catenary switch can in particular also be referred to as a catenary switch system.
  • the line switch may also be formed as a point heater switch.
  • a point heater switch switches or controls in particular a point heater.
  • Such a point heating switch can preferably be constructed analogously to the catenary switch, wherein in particular a control is provided for controlling an electrical switch heating, wherein the control of the switch heater is preferably carried out in dependence on the current and / or voltage values measured in the current loop.
  • the line switch may also be formed as a short-circuit signaling relay.
  • a plurality of line switches may be formed.
  • the line switches may preferably be the same or different.
  • the sensor is particularly adapted signals in ⁇ play control signals to the line switch to forward ⁇ .
  • the signal generator can also be set up to receive signals from the line switch and in particular also to evaluate them. Such signals may beispiels- as diagnostic signals and / or hold circuit status signals to ⁇ .
  • a circuit state signal comprises, in particular, the information as to whether, in the case of a catenary switch, the catenary switch receives the catenary from an electrical connection. disconnects or electrically contacted with this or whether in the case of a point heating switch, the point ⁇ heating is switched on or off or whether in the case of a short-circuit signaling relay, the line has a short circuit or not.
  • the circuit breaker system comprising a plurality of line switch which can be connected to the signal transmitter in series so that the Lei ⁇ tung switch and the signal generator form a closed electrical current loop.
  • the multiple line switches are so far in series with the signal generator for forming a closed electric current loop.
  • the current loop is preferably formed by means of the signal generator, the meh ⁇ reren line switches and corresponding electrical connections between the line switches and the signal generator.
  • a line system with a large spatial extent can be constructed.
  • the plurality of line switches and the signal generator by means of a common multi-core cable, in particular, by means of a three-wire cable, preferably by means of a four-wire cable connected to each other.
  • the closed current loop is formed here in particular by means of the signal generator, the cable and the line switch. Even in the form of execution with only one line switch such a multi-core cable can be provided for connection between the signal generator and the line switch.
  • the line switches can be the same or different.
  • the line switch has a switch for interrupting the current loop.
  • the loop current ⁇ can be interrupted at this point.
  • the detection of such an interruption can be understood as a signal similar to a Morse signal.
  • the current loop can be interrupted and closed again by means of the switch, so that signals can be transmitted analogous to Morsen.
  • the line switch has a switchable terminating resistor for the current loop.
  • the termination resistor by a switch for connecting the terminating resistor is supplied scarf ⁇ tet.
  • opening the switch causes the terminating resistor to be switched out of the current loop.
  • a sensor for measuring an electrical variable in the current loop is provided for this purpose.
  • the sensor is a voltage sensor and / or a current sensor.
  • a plurality of sensors may be provided which are formed differently or the same.
  • the measured value of the voltage drop is in the termination resistor corresponding än ⁇ countries.
  • a signal is therefore applied to the current loop by means of aistsmodula ⁇ tion, thus leading to ei ⁇ nem modulated voltage drop across the termination resistor, so that thereby the transmitted signal can be detected in the line switch.
  • the signal generator has a signal switch for interrupting the current loop.
  • the signal generator can advantageously interrupt the current loop and in particular close it again, so that signals can be transmitted similarly to the Morse method.
  • a sensor for detecting an electrical variable in the current loop may be formed.
  • the sensor may in particular be a current sensor and / or a voltage sensor.
  • the catenary switch has a control for controlling an electrical contacting device of the piping system.
  • the control controls in particular the contacting device in response to signals transmitted in the current loop.
  • the line switches are switched one after the other into the current loop.
  • the current loop is insofar formed in particular by means of the signal transmitter and the first line switch.
  • the second line switch is then connected in series with the signal generator and the first line switch.
  • the current loop is insofar formed in particular by means of the Signalge ⁇ bers, the first line switch and the second line ⁇ switch.
  • After a further predetermined time then follows the third line switch analog until all line switches are connected in series with the signal generator and form a closed electrical current loop.
  • the line switch is disconnected from the signal generator in the event of a fault.
  • the line switches are disconnected from the signal generator, so that the closed current loop again becomes an open current loop.
  • a fault ⁇ case may be, for example, a malfunction in a line switch and / or in the case of a catenary switch in a contacting device.
  • An error case may be, for example, an interruption of the current loop or an electrical short in the current loop. In the case of the faulty interruption of the current loop or the short circuit, disconnecting the line switches from the signal generator means, in particular, that the switches interrupt of the current loop in the line switches.
  • the line switch comprises a first input terminal for connecting a power cable or a current conductor, also generally referred to as a core.
  • the line switch has a first output terminal for connecting a power cable or ei ⁇ ner current vein.
  • the first input terminal to the second output terminal is electrically connected by means of the sound ⁇ ters. This means in particular that both terminals are electrically connected to each other when the switch is closed. When the switch is open, both terminals are electrically isolated from each other.
  • a sensor is made for measuring an electrical current between the first input terminal and the first output terminal.
  • Such a sensor may in particular be referred to generally as a current sensor. This means, in particular, that the sensor can measure an electric current which flows between the two terminals.
  • the line switch comprises a second input connection for connecting a power cable or a current core or core.
  • the line switch preferably has a second output connection for connecting a power cable or a current conductor.
  • the statements made in connection with the first input terminal and the first output terminal apply analogously.
  • the second input terminal and the second output terminal are electrically connected to each other.
  • a sensor is formed for measuring a voltage which is between a first current path, which is formed between the first input terminal and the first output terminal, and a second current path, which between the second input terminal and the second output terminal forms ge ⁇ , is applied.
  • a sensor can generally be referred to as a voltage sensor.
  • a voltage sensor Preferably, between the first current path and the second
  • a third first formed between the first current path and second current path to the second current path connecting the current path, in which the terminating resistor and a switch connected to the connection of the terminating object, which switch referred to in particular as a further switch can be.
  • the first output connection of a line switch is preferably electrically connected to the first input connection of a further line switch.
  • the second output terminal of the further line switch is electrically connected to the second input terminal of the line switch.
  • Switch and / or the further switch in response to one or more sensor signals are controlled. That means in particular that a switch position, ie, in particular, whether the corresponding switch is open or closed ge ⁇ is controlled in dependence on one or more sensor signals.
  • the sensor signals are specifically provided by the sensor for measuring an electrical quantity.
  • the sensor can be ⁇ example, be the voltage sensor or the current sensor act. If a plurality of sensors are provided, the corresponding controller in particular a function of the dimensional Sensorsig ⁇ the plurality of sensors can be performed.
  • the controller preferably controls the electrical contacting device as a function of the sensor signals, that is to say in particular as a function of the voltage present between the first and the second current paths and / or preferably as a function of the current flowing through the first current path and / or through the second current path electric current.
  • each ⁇ the line switch includes such control.
  • FIG. 4 shows a schematic flow diagram of a method for
  • FIG. 5 shows a schematic flow diagram of another encryption proceedings for transmitting a signal in a Lei ⁇ tung switch system
  • FIG. 7 shows an electrical block diagram of a signal generator
  • 8 shows an electrical block diagram of a line scarf ⁇ ters
  • FIG. 1 shows an individual control of four catenary switches 101a, 101b, 101c and 180d.
  • the four catenary switches 101a to 150d are respectively disposed on a catenary mast 103a, 103b, 103c, and 103d.
  • the four catenary switches 101a to 101d each switch via a linkage 104a, 104b, 104c and 104d a contact arm 105a, 105b, 105c and 105d for making electrical contact with a catenary (not shown).
  • the contact arms 105a to 105d are arranged on the corre sponding ⁇ catenary mast 103a to 103d.
  • Each of the catenary switches 101a to 101d is connected to a main control unit 107 by means of its own separate three-wire cable 109a, 109b, 109c and 109d for control and feedback.
  • main control system 107 ⁇ control electronics (not shown) vorgese ⁇ hen.
  • circuit electronics (not shown) is provided in each case, which exchanges signals with the control electronics. Such signals may include, for example, switching commands and feedback.
  • the contact arms 105a to 105d are driven via the linkages 104a, 104b, 104c and 104d by means of a respective drive (not shown) of the catenary switches 101a to lld, the drive being actuated by means of the corresponding
  • Circuit electronics is controlled.
  • the contact arms 105a to 105d can thus approach the contact line in a contacting manner. drive or be driven away by this for the purpose of separation again.
  • FIG. 2 shows a line switch system 201 for a line system (not shown) for the electrical supply of a
  • the line switch system 201 comprises a signal generator 203 and a line switch 205 which can be connected in series with the signal generator 203 to form a closed current loop.
  • the signal transmitter 203 and the line switch 205 are connected in series and form a closed current loop, which is indicated schematically by means of two connecting lines with reference numerals 207a and 207b.
  • the two Ver ⁇ connection lines 207a and 207b may be a multi-core power cables, for example.
  • Veins provided.
  • four wires can be provided.
  • Signals can be transmitted from the signal generator 203 to the line switch 205. But in particular also signals from the line switch 205 to the signal generator 203 can be transmitted or transmitted. Signals may include, for example, control commands or diagnostic signals. By means of control signals, for example, the line switch 205 can be controlled. Diagnostic signals can be transmitted from the line switch 205 to the signal generator 203, so that it is set, for example, via a switching state of the line switch 205 in knowledge.
  • FIG. 3 shows a catenary switch system 301 comprising a signal generator 303 and three catenary switches 305a, 305b and 305c.
  • the three catenary switches 305a are shown to 305c with the signal generator 303 electrically connected in series by means of a multicore cable 307.
  • the multi-core cable 307 is preferably a three-core Ka ⁇ bel or a four-wire cable. However, it is also possible to provide a plurality of separately formed cables with one or more wires.
  • the three catenary switches 305a to 305c, the signal transmitter 303 and the cable 307 constitute a closed electrical current loop by means of which advantageously a transmission of signals between the individual catenary switches 305a to 305c with each other and to the signal generator 303 is possible.
  • the individual catenary switches 305a to 305c can be switched in series with the signal generator 303, it can also be provided that the current loop can be interrupted, for example by means of a non- illustrated switch or a plurality of switches which in the catenary switches 305a is arranged to 305c or are.
  • the line switch system comprises at least one line switch and a signal generator, wherein the line switch with the signal generator for forming a closed current loop is connected in series.
  • the line switch and the signal generator are connected in series, so that in a step 403, a closed electric current ⁇ loop is formed.
  • step 501 the signal generator and the at least one line switch are connected in series, so that in step 503 a closed current loop is formed.
  • step 505 is then an electrical voltage is applied to the current loop, where ⁇ for the transmission of a signal, the current loop interrupted ⁇ chen and closed again after a predetermined time.
  • the interruption and the re-closing can be carried out several times in succession, so that signals or information about the current loop can be transmitted analogously to the Morse method.
  • a voltage drop and / or an electric current flowing in the current loop are measured.
  • the catenary switch system 600 includes four catenary switches 601a, 601b, 601c and 601d.
  • the four catenary switches 601a to 601d are respectively disposed on a catenary mast 603a, 603b, 603c and 603d.
  • the four line breaker 601a to 601d each include a drive (not shown) wel ⁇ cher a contact 605a, 605b, 605c and 605d a Kontak- t istsvortechnisch means of a respective rod 613a may 613b, 613c and 613d move, so that depending on STEU ⁇ Er commands the contact arms 605a to 605d can electrically contact a catenary, not shown, to provide them with electrical energy.
  • a main control unit 607 comprising a signal generator 609 is formed.
  • the main control unit 607 may also be referred to as a telecontrol station.
  • the four catenary switches 601a to 601d and the signal generator 607 are electrically switchable in series, so that these five elements can form a closed electric current loop.
  • a four-core cable 611 is provided for an electrical connection between the signal generator 609 and the four catenary switches 601a to 601d.
  • the cross section of individual wires is formed ⁇ NEN such that even with respect to the signal transmitter 609 farcoresten line breaker, here the contact line Schaler 601d, nor can control. Possible voltage drops on the cable 611 during a
  • the two other wires are used in particular for setting up the current loop and can be designated in particular with DATA + and DATA-.
  • the Fahrlei ⁇ management switches 601a to 601d are then electrically connected in series.
  • FIG. 7 shows an electrical block diagram of the signal generator 609.
  • the two wires DATA + and DATA- are identified by the reference symbols 701a and 701b.
  • the two wires L + and L- are ge ⁇ denotes respectively by the reference numerals 703a and 703b.
  • a signal switch 705 for interrupting the electric wire 701a is formed.
  • a necessary signal switch command or a feedback in the form of a signal switch state signal is indicated schematically by the reference numeral 705a.
  • a sensor 707 is formed in the DATA + line 701a to measure an electric current therein.
  • a correspondingly measured current value is symbolically identified here by reference numeral 707a.
  • a current source 709 for applying an electrical voltage to the two wires 701a and 701b is provided.
  • a direct current source with a relatively high voltage preferably DC 60 V or DC 100 V
  • the current source 709 before ⁇ preferably a current limitation on which particular a Current value limited to a meaningful for the reliability of the reliability of REMtra ⁇ tion value.
  • the current is limited in the order of 100 mA to 1 A. If the current source 709 is operated open, ie without a load, then no current can flow and the nominal voltage of the current source 709 adjusts itself at the output of the current source 709. Once a load is present, for example if one of the driving ⁇ line switch 601 is additionally connected in series to 601d, the load for the intended current requires a lower voltage, reaches the current limit or current control. The electrical voltage decreases so.
  • a sensor 711 for detecting the applied voltage can preferably also be used as an option.
  • the sensor 711 may also be referred to as a voltage sensor.
  • the sensor 707 may also be referred to as a current sensor.
  • a processing unit 713 which is connected to and controls the sensors 707 and 711 and the signal switch 705, and receives the values 707a and 711a, respectively, depending on the values, control is enabled.
  • another current source 715 ⁇ is formed, which can be used in particular for the electrical power supply to the processing unit 713th
  • the further current source 715 provides a DC 110V or DC 24V voltage.
  • FIG. 8 shows an electrical block diagram of a line switch. This may be, for example, one of the
  • Catenary switches 601a to 601d act.
  • a voltage sensor 801 is provided, which can measure a voltage between the wire DATA + 701a and the wire DATA- 701b, which is applied to the input of the line switch.
  • a measured voltage value is indicated schematically here by reference numeral 801a.
  • a current sensor 803 in the DATA + 701a wire is also provided for measuring an electric current in the current loop.
  • a corresponding measured current value is schematically indicated by the reference numeral 803a.
  • Reference numeral 805 designates a switch ⁇ ter, in particular a relay, for connecting an electrical resistor 807, which is connected between the two wires 701a and 701b.
  • the resistor 807 can in this respect for the current loop a terminating resistor bil ⁇ the.
  • a corresponding switch signal for the switch 805 and a switching condition signal is indicated schematically with the reference sign ⁇ 805a.
  • a switch 809 in particular a relay, is provided for interrupting the current loop, in particular the switch 809 is formed in the DATA + 701a wire.
  • a switch command or a switch state signal is indicated schematically by reference numeral 809a.
  • the sensors 801 and 803 and the switches 805 and 809 are connected to a controller 811, wherein for the sake of clarity, no corresponding connecting lines are shown in FIG.
  • the controller 811 processes the particular gene are received, ⁇ measured values 801a and 803a and in particular controls over switching commands 809a and 805a, the respective switches 809 and 805.
  • the controller 811 controls the drive of the contact arm of the contacting device.
  • the controller 811 includes a programmable Steue ⁇ tion (PLC).
  • PLC programmable Steue ⁇ tion
  • the programmable logic controller is a controller of the lowest power class.
  • FIG. 9 shows an electrical block diagram of a power and control part of the line switch from FIG. 8.
  • the electrical resistor 807 thus forms in particular a defined terminating resistor of the current loop.
  • the electrical resistor 807 is particularly necessary here that only the resistor in the farthest line switch is switched on.
  • this terminating resistor even in case of failure of a part of the line switch system and at start-up, so in a A run-up phase to switch automatically for an optimal system configuration will be described below in connection with a catenary switch system (see FIGS 10 to 19).
  • the L-line and the DATA-line can also be performed together, so that advantageously a wire can be saved.
  • FIG. 10 shows a catenary switch system 1000 with an operational current loop for signal transmission.
  • Catenary mast are arranged. Furthermore, a signal generator 1003 is provided, which can be connected in series with the three catenary switches 1001a to 1001c.
  • Each of the catenary switches 1001a, 1001b and 1001c has a voltage sensor 1005a, 1005b and 1005c for measuring an electrical voltage between the two wires 701a and 701b, ie between the two DATA + and DATA- lines.
  • each catenary switch 1001a to 1001c comprises a current sensor 7007a to 7007c, which is connected in the DATA + line 701a, so that a current flowing in the current loop ⁇ the electrical current can be measured.
  • each of the catenary switches 1001a to 1001c has a switch 1009a, 1009b, and 1009c for interrupting the current loop.
  • the switches 1009a to 1009c may also be referred to as an interrupt switch.
  • These switches 1009a to 1009c are in series with the Current sensors 1007a to 1007c connected and after this in the DATA + 701a line.
  • the line breaker 1001a to 1001c each comprise a switch Ulla are connected 1111b and 1111c for connecting an electrical resistor 1113a, 1113b, and 1113c, wel ⁇ cher in parallel between the two wires 701a and 701b.
  • the switches 1009a to 1009c and 1111c are formed prior to Ulla ⁇ preferably as a relay.
  • the line breaker 1001a comprise up 1001c a respective STEU ⁇ augmentation (not shown) for controlling the switch and / or evaluation of the measured current and / or voltage values, wherein the switch is preferably carried out in dependence of the measured current and / or voltage values.
  • the Steue ⁇ tion is so designed, in particular, the switches Ulla, b and c and / or control, the interruption switches 1009a, b and c in dependence of the measured current and / or voltage values.
  • the controller is configured to control an electrical contacting of a conduit system not shown here, wherein the controlling vorzugswei ⁇ se in dependence of the measured current and / or voltage values is performed.
  • the catenary switches 1001a to 1001c each have a first input terminal 1004a, a first output terminal 1004b, a second input terminal 1004c, and a second output terminal 1004d to which the cores 701a and 701b are respectively connected.
  • ⁇ binds the DATA + line corresponding first output terminal 1004b with a corresponding first input terminal 1004a of the line breaker 1001a to 1001c.
  • the DATA line connects a corresponding second output terminal 1004d to a corresponding second input terminal 1004c of the catenary switches 1001a to 1001c.
  • a first current path is formed between the first input terminal 1004a and the first output terminal 1004b via the current sensor 1007a, b, c and the breaker switch 1009a, b, c.
  • a second current path is between the second input terminal 1004c and the second output terminal
  • a third current path is between the two DATA + and DATA lines 701a and 701b via the breaker switch 1009a, 1009b, 1009c, the switch Ulla,
  • a serial data transmission via the current loop formed from DATA + and DATA- is provided.
  • the catenary switch can be referred to as a transmitter, wherein the other Fahrlei ⁇ management switch and the signal generator 1003 can then be referred to as a receiver.
  • this interruption can be detected by detecting that no more current flows.
  • the transmitter can in particular close the current loop again.
  • a specific time- Liehe series of interruptions can so far preferably be interpreted as a serial data message and entspre ⁇ accordingly evaluated.
  • both a telecontrol station with the signal generator 1003 and each individual line breaker 1001a to 1001c advantageously capable of a serial Since ⁇ tentelegramm to send and receive information.
  • a command and a reporting direction can be realized.
  • the signal generator 1003 addresses one catenary switch after the other and waits for a response immediately after this call.
  • collision detection may also be provided.
  • the line breaker 1001a could to 1001c a spontaneous change, for example by an unshown hand crank ⁇ Report manually, without being queried. This is detected by means of appropriate evaluation algorithms, if at this time two catenary switches send their data.
  • a current in the DATA + line is not chosen too low.
  • a slow data transfer can be used to Errei ⁇ chen interference sensitivity advantageously because thus transients due to inductive and ka ⁇ of capacitive effects can be awaited simple. Especially when only a small amount of information is transferred. must be compensated for this effect without disadvantages.
  • FIG 11 shows a basic state of the Fahr effetsschaltersys ⁇ tems 1000. All switches in the signal transmitter 1003 and in the contact line switches 1001a to 1001c are open. The current source 709 in the signal generator 1003 is now turned on. Since it is not loaded by the open current loop, it adjusts itself to its rated voltage. Now the switch 705 is closed and thus sets the first catenary switch 1001a of the current loop under voltage (see FIG 12). This voltage detects the voltage sensor 1005a of the catenary switch 1001a and starts in ⁇ if the same run-up.
  • the voltage on DATA + 701a has dropped, as needed to drive the rated current through resistor 1113a.
  • the following station, i. the catenary switch 1001b thus recognizes at its input by means of the voltage sensor 1005b only a very low voltage, which is not sufficient to trigger their run-up, so in particular to close the switches 1009b and 1111b.
  • the catenary switch 1001b now detects the nominal system voltage at DATA + 701a by means of the voltage sensor 1005b (see FIG. With this voltage signal now also the catenary switch 1001b starts its run-up (see FIG 15).
  • the control of the catenary ⁇ switch 1001a detects that the current loop by a remote station, that is, the line breaker has been 1001b closed and is thus intact.
  • the startup is completed for station 1001a, leaving resistor 1113a open. That is, in particular, that the switch Ulla is not closed again.
  • an interruption of a cable core and thus of the current loop may show that no current is flowing for a longer period of time than is required for a transmission of a serial data telegram.
  • Such an error affects all stations.
  • the signal generator 1003 can recognize this and report the error. Simultaneously, in particular all stations start a new current loop ramp in beneficial ⁇ manner to achieve that now switched to the terminator before the interruption and a residual-current loop can go into operation.
  • a first indication of a short circuit during operation is a further decrease of the voltage in DATA +, because now only one current has to flow through the small short circuit resistance.
  • the signal generator 1003 can detect this in particular by measuring its output voltage.
  • Another indication of a short circuit or an incorrectly turned terminator from the perspective of the signal generator ⁇ 1003 is the fact that NEN distant stationing are no longer able DATA + to interrupt and transmit data.
  • a third In ⁇ diz for a short circuit may be provided: if the current flow is not interrupted by switching off the corresponding terminating resistor, there must be a short circuit in the Lei ⁇ tion to the next station, because this has yes not yet started its own ramp-up and therefore not switched DATA + and ih ⁇ ren corresponding terminating resistor.
  • the signs or indications described here make it possible to operate the remaining system in the event of a short circuit according to the following procedure.
  • the central unit or the signal transmitter 1003 receives from one station or line breaker 1001a to 1001c no answer, although a current flows, it is based on a short circuit, since a keptfal ⁇ lene station would disrupt the loop.
  • the signal transmitter 1003 itself breaks the current loop by means of its switch 705 until all stations 1001a open to 1001C due to the error in the initial state ge ⁇ hen, ie the switch Ulla to 1111c and the switches 1009a to 1009c are.
  • a new ramp can now be ge ⁇ starts.
  • the stations will break off the DATA + lines 701a again on their own if the current also flows when the terminating resistor is switched on. Since the states ⁇ on has only one contact, ie the switch 1009a or 1009b or 1009c, to interrupt the current loop, it would take it out of the loop and the station behind would have to close its terminating resistor.
  • another separate contact (not shown), for example a relay, is installed at the output of the DATA + line 701a in an advantageous manner, which interrupts only the continuation of the line.
  • a device for controlling and monitoring switching devices which are distributed along a high-voltage line, for example a railway overhead line system.
  • a catenary switch can in particular also be replaced by a point heating switch or a short-circuit signaling relay.
  • a point heating switch can preferably be constructed analogously to the catenary switch, wherein in particular a control for controlling an electrical point heater is provided, wherein the control is preferably carried out in dependence on the current and / or voltage values measured in the current loop.
  • catenary switch, point heater switch and / or short-circuit signaling relays can be electrically connected in series in any combination.
  • any other devices can be electrically connected in series in the electric current loop.
  • it should be devices that need to transfer only a re ⁇ tively small amount of information, particularly some bits, or which can be controlled with only a few bits of control commands.

Landscapes

  • Remote Monitoring And Control Of Power-Distribution Networks (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Leitungsschaltersystem 201 für ein Leitungssystem zur elektrischen Versorgung eines Fahrzeugs, mit mehreren Leitungsschaltern 205 und einem Signalgeber 203, wobei der Leitungsschalter 205 mit dem Signalgeber 203 zum Bilden einer geschlossenen Stromschleife 207a; 207b; 203; 205 in Reihe schaltbar sind, wobei die Leitungsschalter 205 jeweils einen Schalter 1009a, 1009b, 1009c zum Unterbrechen der Stromschleife 207a; 207b; 203; 205 und jeweils einen zuschaltbaren Abschlusswiderstand 1113a, 1113b, 1113c für die Stromschleife 207a; 207b; 203; 205 aufweisen. Die Erfindung betrifft ferner einen Leitungsschalter 205 und ein Verfahren zum Übermitteln eines Signals in einem Leitungsschaltersystem 201.

Description

Beschreibung
Leitungsschaltersystem für ein Leitungssystem zur elektrischen Versorgung eines Fahrzeugs
Die Erfindung betrifft ein Leitungsschaltersystem für ein Leitungssystem zur elektrischen Versorgung eines Fahrzeugs. Die Erfindung betrifft ferner einen Leitungsschalter für ein Leitungsschaltersystem. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zum Übermitteln eines Signals in einem Leitungsschaltersystem.
Fahrleitungsanlagen in der Schienenverkehrstechnik sind unter anderem durch ihre große räumliche Ausdehnung und die teil- weise große Anzahl von möglichen Schaltkonfigurationen gekennzeichnet. Diese Schaltmöglichkeiten verlangen in der Regel eine große Anzahl von Trennschaltern bzw. Fahrleitungsschaltern an der Strecke. Diese Trennschalter sind üblicherweise als Masttrenner ausgeführt, also an einem Fahrleitungs- mast an der Strecke montiert. In der Regel werden die Schal¬ ter ferngesteuert. Das bedeutet insbesondere, dass sie über eine mehradrige Kupferleitung mit einer Fernwirkstation bzw. einer Hauptsteuerungsanlage verbunden sind und von dort so¬ wohl eine elektrische Energie für einen Antriebsmotor als auch Steuerbefehle erhalten und die Stellungsmeldungen dorthin übertragen. Hierbei wird für jeden Trennschalter bzw. Fahrleitungsschalter ein separates Kabel von der Fernwirkstation zum Mast verlegt. Somit lässt sich mittels entsprechen¬ der Steuerverfahren ein Masttrenner mittels Schaltbefehlen und Rückmeldungen über das mehradrige Kabel steuern. Hierzu sind allerdings im Fall eines drei- oder vieradrigen Kabels sowohl eine spezielle Ansteuerelektronik (ESN-Modul) in der Fernwirkstation als auch eine spezielle Schaltung im Trennerantrieb erforderlich.
Nachteilig an den bekannten Fahrleitungsanlagen ist insbesondere, dass für die Ansteuerung und die Rückmeldungen der Trennschalter komplexe Ansteuerelektroniken und Schaltungen erforderlich sind. Diese können aufgrund ihrer Komplexität störanfällig gegenüber Störsignalen sein. Des Weiteren muss aufgrund der separaten Kabel die Fernwirkstation eine entsprechende Anzahl an Kabelanschlüssen aufweisen, was zu er- heblich komplexen Schaltplänen führt.
Die Offenlegungsschrift DE 36 27 971 AI zeigt eine Anordnung zur Steuerung von Fahrleitungstrennschaltern, wobei Steuerteile für eine entsprechende Steuerung vorgesehen sind. Die Steuerteile sind mit einer Fernwirkunterstation als Teilnehmer an einen seriellen Bus angeschlossen.
Die Offenlegungsschrift DE 36 03 751 AI zeigt ein Informati¬ onsübergabesystem zur Übergabe von binären Informationen zwi- sehen einem Zentralgerät und modularen Peripheriebaugruppen über ein Bus-System. Das Bus-System ist als serielles Ring- Schiebe-Register ausgebildet. Zwischen den Peripheriebaugrup¬ pen und dem Bus ist eine Schnittstelleneinheit zwischenge¬ schaltet, die eine parallele Übergabe der Einzelbinärinforma- tionen zulässt.
Die Offenlegungsschrift EP 0 340 973 A2 zeigt ein elektri¬ sches Steuersystem zum Steuern und/oder zum Überwachen von mehreren Spannungsquellen.
Die Offenlegungsschrift DE 42 01 468 AI zeigt ein Bus-System mit integrierter Spannungsversorgung für Teilnehmer des Bus- Systems . Die Patentschrift DE 42 24 266 Cl zeigt eine Überwachungsein¬ richtung für mehrere elektrische Schalter in induktiven, kapazitiven, optischen oder mechanischen Sensoren.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe kann daher darin gesehen werden, ein Leitungsschaltersystem für ein Leitungssystem zur elektrischen Versorgung eines Fahrzeugs anzugeben, welches die bekannten Nachteile überwindet und eine einfache und Störsignal-unempfindliche Übermittlung von Signalen er- möglicht, wobei eine Anzahl von Kabelanschlüssen reduziert werden kann.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe kann auch darin gesehen werden, einen entsprechenden Leitungsschalter für ein Leitungsschaltersystem für ein Leitungssystem zur elektrischen Versorgung eines Fahrzeugs anzugeben.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe kann des Weiteren auch darin gesehen werden, ein entsprechendes Verfahren zum
Übermitteln eines Signals in einem Leitungsschaltersystem für ein Leitungssystem zur elektrischen Versorgung eines Fahrzeugs anzugeben. Diese Aufgaben werden mittels des jeweiligen Gegenstands der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von jeweils abhängigen Unteransprüchen . Nach einem Aspekt wird ein Leitungsschaltersystem für ein Leitungssystem zur elektrischen Versorgung eines Fahrzeugs angegeben. Das Leitungsschaltersystem umfasst mindestens einen Leitungsschalter und einen Signalgeber. Der Leitungsschalter ist hierbei mit dem Signalgeber zum Bilden einer ge- schlossenen elektrischen Stromschleife in Reihe schaltbar.
D.h. insbesondere, dass der Leitungsschalter derart gebildet ist, mit dem Signalgeber elektrisch in Reihe geschaltet zu
werden, sodass der Signalgeber mit dem Leitungsschalter eine geschlossene elektrische Stromschleife bildet.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Leitungsschalter für das Leitungsschaltersystem bereitgestellt. Ein solcher Leitungsschalter ist insbesondere eingerichtet, mit dem Signalgeber zum Bilden einer geschlossenen Stromschleife in Reihe geschaltet zu werden. Nach einem anderen Aspekt wird ein Verfahren zum Übermitteln eines Signals in dem Leitungsschaltersystem bereitgestellt. Hierbei wird der Signalgeber mit dem Leitungsschalter in Reihe geschaltet, sodass der Signalgeber mit dem Leitungsschal¬ ter eine geschlossene elektrische Stromschleife bildet. In dieser geschlossenen elektrischen Stromschleife kann dann das Signal übertragen werden.
Die Erfindung umfasst also den Gedanken, einen Leitungsschal¬ ter mit einem Signalgeber in Reihe zu schalten, sodass der Signalgeber und der Leitungsschalter eine geschlossene elektrische Stromschleife bilden. Eine solche geschlossene Strom¬ schleife ist unempfindlich gegenüber Störsignalen, sodass das Leitungsschaltersystem in vorteilhafter Weise auch unter Betriebsbedingungen aufweisend Störsignale verwendet werden kann. Ferner werden zum Bilden einer elektrischen geschlossenen Stromschleife nur wenige und einfach herzustellende also auch billige Komponenten benötigt. Somit kann in vorteilhaf¬ ter Weise Material eingespart werden. Ferner ist ein eine solche geschlossene Stromschleife schaltungstechnisch gesehen weniger komplex als die bekannten Schaltungen mit separaten
Steuerkabeln. Die elektrische Stromschleife wird insbesondere mittels des Signalgebers, des Leitungsschalters und elektri¬ schen Verbindungen zwischen dem Signalgeber und dem Leitungsschalter gebildet. Das heißt also, dass beispielsweise von dem Signalgeber eine elektrische Verbindung zu dem Leitungsschalter hinführt und eine weitere elektrische Verbindung von dem Leitungsschalter zu dem Signalgeber zurückführt. Eine elektrische Verbindung kann allgemein beispielsweise ein elektrisches Kabel bzw. eine Stromader eines mehradrigen Ka¬ bels sein.
Bei einem Fahrzeug im Sinne der vorliegenden Erfindung kann es sich beispielsweise um einen Zug, eine Lokomotive, ein Triebfahrzeug, einen Bus, eine Straßenbahn oder eine U-Bahn handeln. Das Fahrzeug kann beispielsweise schienengeführt sein . Eine Leitung im Sinne der vorliegenden Erfindung kann beispielsweise eine Fahrleitung sein, beispielsweise eine Schie¬ ne, insbesondere ein Stromschiene, und/oder eine Oberleitung sein. Das Leitungssystem im Sinne der vorliegenden Erfindung umfasst eine oder mehrere Leitungen, insbesondere Fahrleitun- gen. Eine Fahrleitung kann insbesondere auch eine Eisenbahnweiche umfassen, welche im Folgenden auch als Weiche bezeichnet werden kann. Das Leitungssystem kann beispielsweise ein Leitungssystem zur elektrischen Versorgung des Fahrzeugs sein .
Nach einer Aus führungs form kann der Leitungsschalter als ein Fahrleitungsschalter gebildet sein. Der Fahrleitungsschalter umfasst insbesondere eine elektrische Kontaktierungsvorrich- tung des Leitungssystems, welche mittels der übermittelten Signale geschaltet bzw. gesteuert werden kann. Die Kontaktie- rungsvorrichtung ist insbesondere derart gebildet, eine Fahr¬ leitung elektrisch zu kontaktieren, um diese mit elektrischer Energie zu versorgen. Die Kontaktierungsvorrichtung umfasst beispielsweise einen Antrieb, insbesondere einen Masttren- nerantrieb, und beispielsweise einen mittels des Antriebs an¬ getriebenen Kontaktarm zum Kontaktieren der Fahrleitung, um die Fahrleitung mit elektrischer Energie zu versorgen. Der Fahrleitungsschalter ist vorzugsweise an einem Fahrleitungs¬ mast an einer Fahrstrecke des Fahrzeugs angeordnet. Ein sol- eher Fahrleitungsschalter an einem Fahrleitungsmast kann insbesondere auch als ein Masttrenner bezeichnet werden. Vorzugsweise sind der Antrieb und der Kontaktarm mittels eines mechanischen Gestänges miteinander verbunden. Der Fahrleitungsschalter ist insbesondere als ein Hochspannungsschalter, insbesondere als ein Leistungsschalter, Leistungstrennschalter, Lastschalter, Lasttrennschalter, Trenner, Erdungstrennschalter, Kurzschließer oder als Schnellerder gebildet .
Ein Leitungssystem umfassend einen Fahrleitungsschalter kann insbesondere auch als ein Fahrleitungsschaltersystem bezeich- net werden.
Nach einer Aus führungs form kann der Leitungsschalter auch als ein Weichenheizungsschalter gebildet sein. Ein solcher Weichenheizungsschalter schaltet bzw. steuert insbesondere eine Weichenheizung. Ein solcher Weichenheizungsschalter kann vorzugsweise analog zu dem Fahrleitungsschalter aufgebaut sein, wobei insbesondere eine Steuerung zum Steuern einer elektrischen Weichenheizung vorgesehen ist, wobei das Steuern der Weichenheizung vorzugsweise in Abhängigkeit von den in der Stromschleife gemessenen Strom- und/oder Spannungswerten durchgeführt wird.
In einer weiteren Aus führungs form kann der Leitungsschalter auch als ein Kurzschlussmelderelais gebildet sein.
Nach einer anderen Aus führungs form können mehrere Leitungsschalter gebildet sein. Die Leitungsschalter können vorzugsweise gleich oder unterschiedlich gebildet sein. Der Signalgeber ist insbesondere eingerichtet, Signale, bei¬ spielsweise Steuersignale, zu dem Leitungsschalter zu über¬ mitteln. Insbesondere kann der Signalgeber auch eingerichtet sein, Signale von dem Leitungsschalter zu empfangen und insbesondere auch auszuwerten. Solche Signale können beispiels- weise Diagnosesignale und/oder Schaltungszustandssignale um¬ fassen. Ein Schaltungszustandssignal umfasst insbesondere die Information, ob im Fall eines Fahrleitungsschalters der Fahr¬ leitungsschalter die Fahrleitung von einem elektrischen Ver- sorgungsnetz trennt oder mit diesem elektrisch kontaktiert oder ob im Fall eines Weichenheizungsschalters die Weichen¬ heizung an- oder ausgeschaltet ist oder ob im Fall eines Kurzschlussmelderelais die Leitung einen Kurzschluss oder nicht aufweist.
Nach einer bevorzugten Aus führungs form umfasst das Leitungsschaltersystem mehrere Leitungsschalter, welche mit dem Signalgeber in Reihe geschaltet werden können, sodass die Lei¬ tungsschalter und der Signalgeber eine geschlossene elektrische Stromschleife bilden. Die mehreren Leitungsschalter sind insofern mit dem Signalgeber zum Bilden einer geschlossenen elektrischen Stromschleife in Reihe schaltbar. Die Stromschleife wird vorzugsweise mittels des Signalgebers, den meh¬ reren Leitungsschaltern und entsprechenden elektrischen Verbindungen zwischen den Leitungsschaltern und dem Signalgeber gebildet. Somit kann in vorteilhafter Weise auch ein Leitungssystem mit einer großen räumlichen Ausdehnung aufgebaut werden. Insbesondere sind die mehreren Leitungsschalter und der Signalgeber mittels eines gemeinsamen mehradrigen Kabels, insbesondere, mittels eines dreiadrigen Kabels, vorzugsweise mittels eines vieradrigen Kabels, miteinander verbunden. Die geschlossene Stromschleife wird hier insbesondere mittels des Signalgebers, des Kabels und der Leitungsschalter gebildet. Auch in der Aus führungs form mit nur einem Leitungsschalter kann solch ein mehradriges Kabel zur Verbindung zwischen dem Signalgeber und dem Leitungsschalter vorgesehen sein. Die Leitungsschalter können gleich oder unterschiedlich gebildet sein .
In einer anderen Aus führungs form weist der Leitungsschalter einen Schalter zum Unterbrechen der Stromschleife auf. Dadurch ist es also insbesondere ermöglicht, dass die Strom¬ schleife an dieser Stelle unterbrochen werden kann. Die De- tektion einer solchen Unterbrechung kann als ein Signal verstanden werden ähnlich einem Morsesignal. Vorzugsweise kann die Stromschleife unterbrochen und wieder geschlossen werden mittels des Schalters, sodass hier analog zum Morsen Signale übertragen werden können.
In einer anderen Aus führungs form weist der Leitungsschalter einen zuschaltbaren Abschlusswiderstand für die Stromschleife auf. Vorzugsweise wird der Abschlusswiderstand mittels eines Schalters zum Zuschalten des Abschlusswiderstands zugeschal¬ tet. Ein Öffnen des Schalters bewirkt insbesondere, dass der Abschlusswiderstand aus der Stromschleife herausgeschaltet wird. Wenn eine elektrische Spannung an die Stromschleife ge¬ legt wird, kann ein Spannungsabfall an dem Abschlusswiderstand gemessen werden. Vorzugsweise ist hierfür ein Sensor zum Messen einer elektrischen Größe in der Stromschleife vorgesehen. Insbesondere ist der Sensor ein Spannungssensor und/oder ein Stromsensor. Insbesondere können auch mehrere Sensoren vorgesehen sein, welche unterschiedlich oder gleich gebildet sind. Abhängig von der angelegten elektrischen Spannung an der Stromschleife wird sich der gemessene Wert des Spannungsabfalls in dem Abschlusswiderstand entsprechen än¬ dern. Ein Signal, welches also mittels einer Spannungsmodula¬ tion auf die Stromschleife beaufschlagt wird, führt so zu ei¬ nem modulierten Spannungsabfall an dem Abschlusswiderstand, sodass dadurch das übertragene Signal in dem Leitungsschalter erfasst werden kann.
In einer weiteren Aus führungs form weist der Signalgeber einen Signalschalter zum Unterbrechen der Stromschleife auf. Somit kann der Signalgeber in vorteilhafter Weise die Stromschleife unterbrechen und insbesondere auch wieder schließen, sodass ähnlich zum Morseverfahren Signale übertragen werden können. Auch in dem Signalgeber kann ein Sensor zum Erfassen einer elektrischen Größe in der Stromschleife gebildet sein. Der Sensor kann insbesondere ein Stromsensor und/oder ein Spannungssensor sein.
Nach einer anderen Aus führungs form weist der Fahrleitungs- schalter eine Steuerung zum Steuern einer elektrischen Kon- taktierungsvorrichtung des Leitungssystems auf. Die Steuerung steuert insbesondere die Kontaktierungsvorrichtung in Abhängigkeit von in der Stromschleife übermittelten Signalen. Somit ist es in vorteilhafter Weise ermöglicht, einzelne be¬ stimmte Abschnitte der Fahrleitung mit elektrischer Energie zu versorgen oder auch nicht.
In einer weiteren Aus führungs form werden die Leitungsschalter nacheinander in die Stromschleife geschaltet. Das heißt ins¬ besondere, dass zunächst der erste Leitungsschalter mit dem Signalgeber in Reihe geschaltet wird. Die Stromschleife ist insofern insbesondere mittels des Signalgebers und des ersten Leitungsschalters gebildet. Nach einer vorbestimmten Zeit wird dann der zweite Leitungsschalter in Reihe mit dem Signalgeber und dem ersten Leitungsschalter geschaltet. Die Stromschleife ist insofern insbesondere mittels des Signalge¬ bers, des ersten Leitungsschalters und des zweiten Leitungs¬ schalters gebildet. Nach einer weiteren vorbestimmten Zeit folgt dann der dritte Leitungsschalter analog bis sämtliche Leitungsschalter mit dem Signalgeber in Reihe geschaltet sind und eine geschlossene elektrische Stromschleife bilden. Somit kann in vorteilhafter Weise eine korrekte Verbindung zwischen dem Signalgeber und dem gerade zugeschalteten Leitungsschalter überprüft werden, was eine Fehlerdiagnose erheblich er¬ leichtert .
In einer weiteren Aus führungs form wird in einem Fehlerfall der Leitungsschalter von dem Signalgeber getrennt. Vorzugsweise werden in einem Fehlerfall die Leitungsschalter von dem Signalgeber getrennt, so dass aus der geschlossenen Strom- schleife wieder eine offene Stromschleife wird. Ein Fehler¬ fall kann beispielsweise eine Funktionsstörung in einem Leitungsschalter und/oder im Fall eines Fahrleitungsschalters in einer Kontaktierungsvorrichtung sein. Ein Fehlerfall kann beispielsweise auch eine Unterbrechung der Stromschleife oder ein elektrischer Kurzschluss in der Stromschleife sein. Bei der fehlerhaften Unterbrechung der Stromschleife oder dem Kurzschluss bedeutet das Trennen der Leitungsschalter von dem Signalgeber insbesondere, dass die Schalter zum Unterbrechen der Stromschleife in den Leitungsschaltern öffnen. Das weist insbesondere den Vorteil auf, dass nach Beheben der fehler¬ haften Unterbrechung bzw. des Kurzschlusses das System nicht unmittelbar unter elektrischer Spannung steht, was eine Gefährdung von Betriebspersonal zur Folge haben könnte. Insbe¬ sondere kann vorgesehen sein, dass nach dem Trennen, was insbesondere auch automatisch durchgeführt werden kann, das Sys¬ tem automatisch wieder hochfährt, indem die Leitungsschalter nacheinander mit dem Signalgeber in Reihe geschaltet werden.
Nach einer Aus führungs form umfasst der Leitungsschalter einen ersten Eingangsanschluss zum Anschließen eines Stromkabels bzw. einer Stromader, allgemein auch als Ader bezeichnet, auf. Vorzugsweise weist der Leitungsschalter einen ersten Ausgangsanschluss zum Anschließen eines Stromkabels bzw. ei¬ ner Stromader auf. Vorzugsweise ist der erste Eingangsanschluss mit dem zweiten Ausgangsanschluss mittels des Schal¬ ters elektrisch verbindbar. Das heißt also insbesondere, dass beide Anschlüsse miteinander elektrisch verbunden sind, wenn der Schalter geschlossen ist. Wenn der Schalter offen ist, so sind beide Anschlüsse elektrisch voneinander getrennt. Vor¬ zugsweise ist zwischen dem ersten Eingangsanschluss und dem ersten Ausgangsanschluss ein Sensor zum Messen eines elektrischen Stromes gebildet. Ein solcher Sensor kann insbesondere allgemein als ein Stromsensor bezeichnet werden. Das heißt also insbesondere, dass der Sensor einen elektrischen Strom messen kann, welcher zwischen den beiden Anschlüssen fließt.
In einer weiteren Aus führungs form umfasst der Leitungsschalter einen zweiten Eingangsanschluss zum Anschließen eines Stromkabels bzw. einer Stromader bzw. Ader auf. Vorzugsweise weist der Leitungsschalter einen zweiten Ausgangsanschluss zum Anschließen eines Stromkabels bzw. einer Stromader auf. Die im Zusammenhang mit dem ersten Eingangsanschluss und dem ersten Ausgangsanschluss gemachten Ausführungen gelten analog. Vorzugsweise sind der zweite Eingangsanschluss und der zweite Ausgangsanschluss miteinander elektrisch verbunden. Nach einer anderen Aus führungs form kann vorgesehen sein, dass ein Sensor zum Messen einer Spannung gebildet ist, welcher zwischen einem ersten Strompfad, welcher zwischen dem ersten Eingangsanschluss und dem ersten Ausgangsanschluss gebildet ist, und einem zweiten Strompfad, welcher zwischen dem zweiten Eingangsanschluss und dem zweiten Ausgangsanschluss ge¬ bildet ist, anliegt. Ein solcher Sensor kann insbesondere allgemein als ein Spannungssensor bezeichnet werden. Vorzugsweise ist zwischen dem ersten Strompfad und dem zweiten
Strompfad der zuschaltbare Abschlusswiderstand gebildet. Ins¬ besondere ist zwischen dem ersten Strompfad und dem zweiten Strompfad ein dritter den ersten mit dem zweiten Strompfad verbindender Strompfad gebildet, in welchem der Abschlusswiderstand und ein Schalter zum Zuschalten des Abschlusswider- Stands geschaltet sind, wobei dieser Schalter insbesondere auch als ein weiterer Schalter bezeichnet werden kann.
In einer weiteren Aus führungs form ist vorzugsweise der erste Ausgangsanschluss eines Leitungsschalters mit dem ersten Ein- gangsanschluss eines weiteren Leitungsschalters elektrisch verbunden. Vorzugsweise ist der zweite Ausgangsanschluss des weiteren Leitungsschalters mit dem zweiten Eingangsanschluss des Leitungsschalters elektrisch verbunden. Mittels der ersten und zweiten Eingangsanschlüsse respektive Ausgangsanschlüsse ist es in vorteilhafter Weise ermöglicht, Stromkabel bzw. Stromader bzw. Adern an die Leitungsschalter anzuschließen, um diese miteinander elektrisch zu verbinden, so dass in Kombination mit dem ersten Strompfad und dem zwei- ten Strompfad eine Stromschleife gebildet werden kann.
In einer Aus führungs form kann vorgesehen sein, dass der
Schalter und/oder der weitere Schalter in Abhängigkeit von einem oder mehreren Sensorsignalen gesteuert werden. Das heißt also insbesondere, dass eine Schalterstellung, also insbesondere, ob der entsprechende Schalter offen oder ge¬ schlossen ist, in Abhängigkeit von einem oder mehreren Sensorsignalen gesteuert wird. Die Sensorsignale werden insbe- sondere von dem Sensor zum Messen einer elektrischen Größe bereitgestellt. Bei dem Sensor kann es sich also beispiels¬ weise um den Spannungssensor oder dem Stromsensor handeln. Sofern mehrere Sensoren vorgesehen sind, so kann die entspre- chende Steuerung insbesondere in Abhängigkeit der Sensorsig¬ nale der mehreren Sensoren durchgeführt werden.
Gemäß einer Aus führungs form kann vorgesehen sein, dass die Steuerung zum Steuern einer elektrischen Kontaktierungsvor- richtung den Sensor oder die Sensoren, insbesondere den Spannungssensor und/oder den Stromsensor, auswertet, also insbesondere die entsprechenden Sensorsignale erhält, wobei insbe¬ sondere abhängig davon die Steuerung den Schalter und/oder den weiteren Schalter steuert. Vorzugsweise steuert die Steu- erung die elektrische Kontaktierungsvorrichtung in Abhängigkeit von den Sensorsignalen, also insbesondere in Abhängigkeit der zwischen dem ersten und dem zweiten Strompfad anliegenden Spannung und/oder vorzugsweise in Abhängigkeit des durch den ersten Strompfad und/oder durch den zweiten Strom- pfad fließenden elektrischen Stroms. Vorzugsweise umfasst je¬ der Leitungsschalter eine solche Steuerung.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf Figuren näher erläu- tert. Hierbei zeigen
FIG 1 eine bekannte Einzelsteuerung von mehreren Fahrleitungsschaltern,
FIG 2 ein Leitungsschaltersystem,
FIG 3 ein Fahrleitungsschaltersystem,
FIG 4 ein schematisches Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum
Übermitteln eines Signals in einem Leitungsschaltersystem,
FIG 5 ein schematisches Ablaufdiagramm eines weiteren Ver- fahrens zum Übermitteln eines Signals in einem Lei¬ tungsschaltersystem,
FIG 6 ein anderes Fahrleitungsschaltersystem,
FIG 7 ein elektrisches Blockschaltbild eines Signalgebers, FIG 8 ein elektrisches Blockschaltbild eines Leitungsschal¬ ters,
FIG 9 ein elektrisches Blockschaltbild eines Leistungs- und eines Steuerteils eines Leitungsschalters,
FIG 10 ein Fahrleitungsschaltersystem mit einer betriebsbe¬ reiten Stromschleife zur Signalübertragung und
FIG 11 bis 19 jeweils einen Schaltzustand des Fahrleitungs¬ schaltersystems aus FIG 10 in einer Hochlaufphase. Im Folgenden werden für gleiche Merkmale gleiche Bezugszei¬ chen verwendet.
FIG 1 zeit eine Einzelsteuerung von vier Fahrleitungsschalter 101a, 101b, 101c und lOld. Die vier Fahrleitungsschalter 101a bis lOld sind jeweils an einem Fahrleitungsmast 103a, 103b, 103c und 103d angeordnet. Die vier Fahrleitungsschalter 101a bis lOld schalten jeweils über ein Gestänge 104a, 104b, 104c und 104d einen Kontaktarm 105a, 105b, 105c und 105d zur elektrischen Kontaktierung einer Fahrleitung (nicht gezeigt) . Hierbei sind die Kontaktarme 105a bis 105d an dem entspre¬ chenden Fahrleitungsmast 103a bis 103d angeordnet.
Jeder der Fahrleitungsschalter 101a bis lOld ist mit einer Hauptsteuerungsanlage 107 mittels eines eigenen separaten dreiadrigen Kabels 109a, 109b, 109c und 109d zwecks Steuerung und Rückmeldung verbunden. Hierzu ist in der Hauptsteuerungs¬ anlage 107 eine Ansteuerelektronik (nicht gezeigt) vorgese¬ hen. In den einzelnen Fahrleitungsschaltern 101a bis lOld ist jeweils eine Schaltungselektronik (nicht gezeigt) vorgesehen, welche mit der Ansteuerelektronik Signale austauscht. Solche Signale können beispielsweise Schaltbefehle und Rückmeldungen umfassen. Die Kontaktarme 105a bis 105d werden mittels eines jeweiligen Antriebs (nicht gezeigt) der Fahrleitungsschalter 101a bis lOld über die Gestänge 104a, 104b, 104c und 104d an- getrieben, wobei der Antrieb mittels der entsprechenden
Schaltungselektronik gesteuert wird. Die Kontaktarme 105a bis 105d können somit an die Fahrleitung kontaktierend herange- fahren werden bzw. von dieser zwecks Trennung wieder weggefahren werden.
FIG 2 zeigt ein Leitungsschaltersystem 201 für ein Leitungs- system (nicht gezeigt) zur elektrischen Versorgung eines
Fahrzeugs (nicht gezeigt) . Das Leitungsschaltersystem 201 um- fasst einen Signalgeber 203 und einen Leitungsschalter 205, welcher mit dem Signalgeber 203 zum Bilden einer geschlossenen Stromschleife in Reihe schaltbar ist. In FIG 2 sind der Signalgeber 203 und der Leitungsschalter 205 in Reihe geschaltet und bilden eine geschlossene Stromschleife, was schematisch mittels zweier Verbindungslinien mit dem Bezugszeichen 207a und 207b gekennzeichnet ist. Bei den beiden Ver¬ bindungslinien 207a und 207b kann es sich beispielsweise um ein mehradriges Stromkabel handeln. Vorzugsweise sind drei
Adern vorgesehen. Insbesondere können auch vier Adern vorgesehen sein. Es können aber auch beispielsweise mehrere voneinander getrennt gebildete Stromkabel mit nur einer Ader vorgesehen sein.
Über die geschlossene Stromschleife ist es in vorteilhafter Weise ermöglicht in besonders einfacher und robuster Weise Signale zu übermitteln bzw. zu übertragen, wobei die Signal¬ übertragung unempfindlich gegen Störsignale ist. Es können Signale von dem Signalgeber 203 zum Leitungsschalter 205 übertragen werden. Es können aber insbesondere auch Signale von dem Leitungsschalter 205 an den Signalgeber 203 übertragen bzw. übermittelt werden. Signale können beispielsweise Steuerbefehle oder Diagnosesignale umfassen. Mittels Steuer- Signalen kann beispielsweise der Leitungsschalter 205 gesteuert werden. Diagnosesignale können von dem Leitungsschalter 205 an den Signalgeber 203 übermittelt werden, sodass dieser beispielsweise über einen Schaltzustand des Leitungsschalters 205 in Kenntnis gesetzt wird.
FIG 3 zeigt ein Fahrleitungsschaltersystem 301 umfassend einen Signalgeber 303 und drei Fahrleitungsschalter 305a, 305b und 305c. In FIG 3 sind die drei Fahrleitungsschalter 305a bis 305c mit dem Signalgeber 303 elektrisch in Reihe geschaltet mittels eines mehradrigen Kabels 307. Bei dem mehradrigen Kabel 307 handelt es sich vorzugsweise um ein dreiadriges Ka¬ bel oder ein vieradriges Kabel. Es können aber auch mehrere voneinander getrennt gebildete Kabel mit einer oder mehreren Adern vorgesehen sein. Die drei Fahrleitungsschalter 305a bis 305c, der Signalgeber 303 und das Kabel 307 bilden insofern eine geschlossene elektrische Stromschleife mittels welcher in vorteilhafter Weise eine Übertragung von Signalen zwischen den einzelnen Fahrleitungsschaltern 305a bis 305c untereinander und zum Signalgeber 303 ermöglicht ist.
Da erfindungsgemäß die einzelnen Fahrleitungsschalter 305a bis 305c mit dem Signalgeber 303 in Reihe schaltbar sind, kann es auch vorgesehen sein, dass die Stromschleife unterbrochen werden kann, beispielsweise mittels eines nicht ge¬ zeigten Schalters oder mehrere Schalter, welcher bzw. welche in den Fahrleitungsschaltern 305a bis 305c angeordnet ist bzw. sind.
FIG 4 zeigt ein schematisches Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Übermitteln eines Signals in einem Leitungsschaltersystem zur elektrischen Versorgung eines Fahrzeugs. Hierbei umfasst das Leitungsschaltersystem mindestens einen Leitungsschalter und einen Signalgeber, wobei der Leitungsschalter mit dem Signalgeber zum Bilden einer geschlossenen Stromschleife in Reihe schaltbar ist. In einem Schritt 401 werden der Leitungsschalter und der Signalgeber in Reihe geschaltet, sodass in einem Schritt 403 eine geschlossene elektrische Strom¬ schleife gebildet wird.
FIG 5 zeigt ein schematisches Ablaufdiagramm eines weiteren Verfahrens zum Übermitteln eines Signals in einem Leitungs¬ schaltersystem für ein Leitungssystem zur elektrischen Ver- sorgung eines Fahrzeugs. In einem Schritt 501 werden der Signalgeber und der mindestens eine Leitungsschalter in Reihe geschaltet, sodass in einem Schritt 503 eine geschlossene Stromschleife gebildet wird. In einem Schritt 505 wird dann eine elektrische Spannung an die Stromschleife angelegt, wo¬ bei zur Übertragung eines Signals die Stromschleife unterbro¬ chen und nach einer vorbestimmten Zeit wieder geschlossen wird. Insbesondere kann das Unterbrechen und das Wieder- schließen mehrmals hintereinander ausgeführt werden, sodass analog zum Morseverfahren Signale bzw. Informationen über die Stromschleife übermittelt werden können. Zur Detektion des Signals kann vorgesehen sein, dass in dem Leitungsschalter und/oder in dem Signalgeber ein Spannungsabfall und/oder ein elektrischer Strom, welcher in der Stromschleife fließt, gemessen werden.
FIG 6 zeigt ein Fahrleitungsschaltersystem 600. Das Fahrleitungsschaltersystem 600 umfasst vier Fahrleitungsschalter 601a, 601b, 601c und 601d. Die vier Fahrleitungsschalter 601a bis 601d sind jeweils an einem Fahrleitungsmast 603a, 603b, 603c und 603d angeordnet. Die vier Fahrleitungsschalter 601a bis 601d umfassen jeweils einen Antrieb (nicht gezeigt), wel¬ cher einen Kontaktarm 605a, 605b, 605c und 605d einer Kontak- tierungsvorrichtung mittels eines jeweiligen Gestänges 613a, 613b, 613c und 613d verlagern kann, sodass abhängig von Steu¬ erbefehlen die Kontaktarme 605a bis 605d eine nicht gezeigte Fahrleitung elektrisch kontaktieren können, um diese mit elektrischer Energie zu versorgen.
Ferner ist eine Hauptsteuerungsanlage 607 umfassend einen Signalgeber 609 gebildet. Die Hauptsteuerungsanlage 607 kann auch als eine Fernwirkstation bezeichnet werden. Die vier Fahrleitungsschalter 601a bis 601d und der Signalgeber 607 sind elektrisch in Reihe schaltbar, sodass diese fünf Elemente eine geschlossene elektrische Stromschleife bilden können.
Für eine elektrische Verbindung zwischen dem Signalgeber 609 und den vier Fahrleitungsschaltern 601a bis 601d ist ein vieradriges Kabel 611 vorgesehen. Der Querschnitt der einzel¬ nen Adern ist derart gebildet, dass auch noch der bezüglich zu dem Signalgeber 609 weit entferntesten Fahrleitungsschalter, hier der Fahrleitungsschaler 601d, noch steuern kann. Eventuelle Spannungsabfälle am Kabel 611 während eines
Schaltvorgangs werden dabei zu Gunsten eines geringeren Querschnitts toleriert. Zwei der vier Adern dienen der Energieversorgung der Antriebe und sind insofern mit diesen verbunden. An diesen beiden Adern werden insbesondere die Antriebe der Kontaktierungsvor- richtung für die Kontaktarme 605a bis 605d parallel geschal¬ tet bzw. angeschlossen, sodass sämtlichen Antrieben die volle anliegende Spannung zur Verfügung steht. Diese beiden Adern können insbesondere mit L+ und L- bezeichnet werden.
Die beiden anderen Adern dienen insbesondere zum Aufbau der Stromschleife und können insbesondere mit DATA+ und DATA- be- zeichnet werden. In dieser Schleife werden dann die Fahrlei¬ tungsschalter 601a bis 601d elektrisch in Reihe geschaltet.
FIG 7 zeigt ein elektrisches Blockschaltbild des Signalgebers 609. Die beiden Adern DATA+ und DATA- werden mit den Bezugs- zeichen 701a und 701b gekennzeichnet. Die beiden Adern L+ und L- werden respektive mit den Bezugszeichen 703a und 703b ge¬ kennzeichnet. Ferner ist ein Signalschalter 705 zum unterbrechen der elektrischen Leitung 701a gebildet. Ein hierfür notwendiger Signalschalterbefehl oder eine Rückmeldung in Form eines Signalschalterzustandssignals ist schematisch mit den Bezugszeichen 705a gekennzeichnet.
Des Weiteren ist ein Sensor 707 in der DATA+-Leitung 701a gebildet, um in dieser einen elektrischen Strom zu messen. Ein entsprechend gemessener Stromwert ist hier symbolisch mit den Bezugszeichen 707a gekennzeichnet.
Es ist weiterhin eine Stromquelle 709 zum Anlegen einer elektrischen Spannung an die beiden Adern 701a und 701b vorgese- hen. Als Stromquelle wird insbesondere eine Gleichstromquelle mit einer relativ hohen Spannung, vorzugsweise DC 60 V oder DC 100 V, verwendet. Ferner weist die Stromquelle 709 vor¬ zugsweise eine Strombegrenzung auf, welche insbesondere einen Stromwert auf einen für die Zuverlässigkeit der Datenübertra¬ gung sinnvollen Wert begrenzt. Beispielsweise wird der Strom in der Größenordnung von 100 mA bis 1 A begrenzt. Wird die Stromquelle 709 offen betrieben, also ohne Last, so kann kein Strom fließen und es stellt sich an dem Ausgang der Stromquelle 709 die Nennspannung der Stromquelle 709 ein. Sobald eine Last vorhanden ist, beispielsweise wenn einer der Fahr¬ leitungsschalter 601a bis 601d in Reihe dazugeschaltet wird, wobei die Last für den vorgesehenen Strom eine niedrigerer Spannung benötigt, greift die Strombegrenzung bzw. Stromregelung. Die elektrische Spannung sinkt also ab.
Für eine erweiterte Diagnosemöglichkeit der Stromschleife kann vorzugsweise auch optional ein Sensor 711 zur Detektion der anliegenden Spannung verwendet werden. Der Sensor 711 kann auch als ein Spannungssensor bezeichnet werden. Der Sensor 707 kann auch als ein Stromsensor bezeichnet werden.
Es ist ferner eine Verarbeitungseinheit bzw. Steuereinheit 713 gebildet, welche mit den Sensoren 707 und 711 und mit dem Signalschalter 705 verbunden ist und diese steuert bzw. die Werte 707a und 711a empfängt, wobei abhängig von den Werten eine Steuerung ermöglicht ist. Ferner ist eine weitere Strom¬ quelle 715 gebildet, welche insbesondere zur elektrischen Spannungsversorgung der Verarbeitungseinheit 713 verwendet werden kann. Vorzugsweise stellt die weitere Stromquelle 715 eine Spannung DC 110 V oder DC 24 V bereit.
FIG 8 zeigt ein elektrisches Blockschaltbild eines Leitungs- Schalters. Es kann sich hierbei beispielsweise um einen der
Fahrleitungsschalter 601a bis 601d handeln. Auch hier ist ein Spannungssensor 801 vorgesehen, welcher eine Spannung zwischen der Ader DATA+ 701a und der Ader DATA- 701b, welche an dem Eingang des Leitungsschalters anliegt, messen kann. Ein gemessener Spannungswert wird hier schematisch mit dem Bezugszeichen 801a gekennzeichnet. Ferner ist auch ein Stromsensor 803 in der DATA+ 701a Ader vorgesehen zum Messen eines elektrischen Stroms in der Stromschleife. Ein entsprechend gemessener Stromwert wird schematisch mit dem Bezugszeichen 803a gekennzeichnet. Mit dem Bezugszeichen 805 ist ein Schal¬ ter, insbesondere ein Relais, zum Zuschalten eines elektrischen Widerstands 807 bezeichnet, welcher zwischen den beiden Adern 701a und 701b geschaltet ist. Der Widerstand 807 kann insofern für die Stromschleife einen Abschlusswiderstand bil¬ den. Ein entsprechender Schaltbefehl für den Schalter 805 bzw. ein Schaltzustandssignal ist schematisch mit dem Bezugs¬ zeichen 805a gekennzeichnet.
Des Weiteren ist ein Schalter 809, insbesondere ein Relais, zum Unterbrechen der Stromschleife vorgesehen, insbesondere ist der Schalter 809 in der DATA+ 701a Ader gebildet. Ein Schalterbefehl bzw. ein Schalterzustandssignal ist schema- tisch mit dem Bezugszeichen 809a gekennzeichnet.
Die Sensoren 801 und 803 sowie die Schalter 805 und 809 sind mit einer Steuerung 811 verbunden, wobei der Übersicht halber in FIG 8 keine entsprechenden Verbindungslinien eingezeichnet sind. Die Steuerung 811 verarbeitet insbesondere die empfan¬ gen Messwerte 801a und 803a und steuert insbesondere über Schaltbefehle 809a und 805a die entsprechenden Schalter 809 und 805. Insbesondere steuert die Steuerung 811 den Antrieb des Kontaktarms der Kontaktierungsvorrichtung . Vorzugsweise umfasst die Steuerung 811 eine speicherprogrammierbare Steue¬ rung (SPS) . Insbesondere ist die speicherprogrammierbare Steuerung eine Steuerung der untersten Leistungsklasse.
FIG 9 zeigt ein elektrisches Blockschaltbild eines Leistungs- und Steuerteils des Leitungsschalters aus FIG 8.
Der elektrische Widerstand 807 bildet also insbesondere einen definierten Abschlusswiderstand der Stromschleife. Für eine ordnungsgemäße Funktion des Leitungsschaltersystems ist es hier insbesondere erforderlich, dass nur der Widerstand in dem entferntesten Leitungsschalter zugeschaltet ist. Eine Möglichkeit diesen Abschlusswiderstand auch bei Ausfall eines Teils des Leitungsschaltersystems und im Anlauf, also in ei- ner Hochlaufphase, automatisch für eine optimale Anlagenkonfiguration zu schalten, wird weiter unten im Zusammenhang mit einem Fahrleitungsschaltersystem noch beschrieben werden (vgl. FIG 10 bis 19) .
In einem nicht gezeigten Ausführungsbeispiel können die L- Leitung und die DATA- Leitung auch gemeinsam geführt werden, sodass in vorteilhafter Weise eine Ader eingespart werden kann. Die Aus führungs form mit vier Adern, also für die L-, L+, DATA-, DATA+ Leitung jeweils eine eigene Ader, bietet insbesondere den Vorteil, dass so bei einem Schalten des Lei¬ tungsschalters kein Spannungsabfall in der L- Leitung auf¬ tritt. Ferner können so trotz der für die Datenverbindung erforderlichen Linienstruktur für die Energieversorgung der An- triebe bei Bedarf Sternstrukturen aufgebaut werden.
FIG 10 zeigt ein Fahrleitungsschaltersystem 1000 mit einer betriebsbereiten Stromschleife zur Signalübertragung. Es sind drei Fahrleitungsschalter 1001a, 1001b und 1001c gebildet, welche beispielsweise an einem jeweiligen nicht gezeigten
Fahrleitungsmast angeordnet sind. Ferner ist ein Signalgeber 1003 vorgesehen, welcher mit den drei Fahrleitungsschaltern 1001a bis 1001c in Reihe geschaltet werden kann. Jeder der Fahrleitungsschalter 1001a, 1001b und 1001c weist einen Span- nungssensor 1005a, 1005b und 1005c auf zum Messen einer elektrischen Spannung zwischen den beiden Adern 701a und 701b, also zwischen den beiden DATA+ und DATA- Leitungen. Ferner umfasst jeder Fahrleitungsschalter 1001a bis 1001c einen Stromsensor 7007a bis 7007c, welcher in der DATA+ Leitung 701a geschaltet ist, sodass ein in der Stromschleife fließen¬ der elektrischer Strom gemessen werden kann.
Des Weiteren weist jeder der Fahrleitungsschalter 1001a bis 1001c einen Schalter 1009a, 1009b und 1009c zum Unterbrechen der Stromschleife auf. Die Schalter 1009a bis 1009c können insofern auch als ein Unterbrechungsschalter bezeichnet werden. Diese Schalter 1009a bis 1009c sind in Reihe mit den Stromsensoren 1007a bis 1007c geschaltet und nach diesem in der DATA+ 701a Leitung.
Ferner umfassen die Fahrleitungsschalter 1001a bis 1001c je- weils einen Schalter Ulla, 1111b und 1111c zum Zuschalten eines elektrischen Widerstands 1113a, 1113b und 1113c, wel¬ cher jeweils parallel zwischen den beiden Adern 701a und 701b geschaltet sind. Wenn also einer der Schalter Ulla bis 1111c geschlossen wird, so bildet der entsprechende Widerstand ei- nen definierten Abschlusswiderstand für die Stromschleife. Die Schalter 1009a bis 1009c und Ulla bis 1111c sind vor¬ zugsweise als ein Relais ausgebildet. Insbesondere umfassen die Fahrleitungsschalter 1001a bis 1001c eine jeweilige Steu¬ erung (nicht gezeigt) zur Steuerung der Schalter und/oder Auswertung der gemessenen Strom- und/oder Spannungswerte, wobei die Schalter vorzugsweise in Abhängigkeit der gemessenen Strom- und/oder Spannungswerte durchgeführt wird. Die Steue¬ rung ist also insbesondere ausgebildet, die Schalter Ulla, b und c und/oder die Unterbrechungsschalter 1009a, b und c in Abhängigkeit der gemessenen Strom- und/oder Spannungswerte zu steuern. Vorzugsweise ist die Steuerung ausgebildet, eine hier nicht gezeigte elektrische Kontaktierungsvorrichtung eines Leitungssystems zu steuern, wobei das Steuern vorzugswei¬ se in Abhängigkeit der gemessenen Strom- und/oder Spannungs- werte durchgeführt wird.
Die Fahrleitungsschalter 1001a bis 1001c weisen jeweils einen ersten Eingangsanschluss 1004a, einen ersten Ausgangsan- schluss 1004b, einen zweiten Eingangsanschluss 1004c und ei- nen zweiten Ausgangsanschluss 1004d auf, an welchen die Adern 701a und 701b entsprechend angeschlossen sind. Hierbei ver¬ bindet die DATA+ -Leitung einen entsprechenden ersten Ausgangsanschluss 1004b mit einem entsprechenden ersten Eingangsanschluss 1004a der Fahrleitungsschalter 1001a bis 1001c. Die DATA- -Leitung verbindet einen entsprechenden zweiten Ausgangsanschluss 1004d mit einem entsprechenden zweiten Eingangsanschluss 1004c der Fahrleitungsschalter 1001a bis 1001c. Hierbei sind keine entsprechenden Adern an dem ersten Ausgangsanschluss 1004b und an dem zweiten Ein- gangsanschluss 1004c des Fahrleitungsschalters 1001c ange¬ schlossen, da es sich bei dem Fahrleitungsschalter 1001c um den letzten Fahrleitungsschalter der Stromschleife handelt.
Ein erster Strompfad ist zwischen dem ersten Eingangsan- schluss 1004a und dem ersten Ausgangsanschluss 1004b über den Stromsensor 1007a, b, c und den Unterbrechungsschalter 1009a, b, c gebildet. Ein zweiter Strompfad ist zwischen dem zweiten Eingangsanschluss 1004c und dem zweiten Ausgangsanschluss
1004d gebildet. Ein dritter Strompfad ist zwischen den beiden DATA+ -und DATA- -Leitungen 701a und 701b über den Unterbrechungsschalter 1009a, 1009b, 1009c, den Schalter Ulla,
1111b, 1111c und dem Abschlusswiderstand 1113a, 1113b, 1113c gebildet, so dass der dritte Strompfad den ersten mit dem zweiten Strompfad bei entsprechender Schalterstellung des Schalters Ulla, 1111b und 1111c verbinden kann.
In einer nicht gezeigten Aus führungs form können mehr oder we- niger als drei Fahrleitungsschalter vorgesehen sein. Die obigen und nachfolgenden Ausführungen gelten analog.
Im Folgenden wird exemplarisch eine mögliche Datenübertragung in der so gebildeten Stromschleife gemäß FIG 10 beschrieben, wobei hier der Übersicht halber die Bezugszeichen für die Anschlüsse 1004a bis 1004d nicht eingezeichnet sind.
Vorzugsweise wird eine serielle Datenübertragung über die aus DATA+ und DATA- gebildeten Stromschleife vorgesehen. Insbe- sondere kann der jeweilige Fahrleitungsschalter 1001a bis
1001c mit seinem Schalter 1009a bis 1009c die Stromschleife unterbrechen. In diesem Fall kann der Fahrleitungsschalter als ein Sender bezeichnet werden, wobei die anderen Fahrlei¬ tungsschalter und der Signalgeber 1003 dann als ein Empfänger bezeichnet werden können. Insbesondere mittels der Stromsen¬ soren kann diese Unterbrechung erkannt werden, indem erfasst wird, dass kein Strom mehr fließt. Der Sender kann die Stromschleife insbesondere wieder schließen. Eine bestimmte zeit- liehe Folge von Unterbrechungen kann insofern vorzugsweise als ein serielles Datentelegramm interpretiert und entspre¬ chend ausgewertet werden. Somit sind sowohl eine Fernwirkstation mit dem Signalgeber 1003 als auch jeder einzelne Fahrleitungsschalter 1001a bis 1001c in vorteilhafter Weise in der Lage, ein serielles Da¬ tentelegramm zu versenden und zu empfangen. Es können also eine Befehls- und eine Melderichtung realisiert werden.
Hierbei sind verschieden Verfahren zur Koordinierung der Kommunikation denkbar. Insbesondere ist aber bei den Datenübertragungsverfahren vorgesehen, dass zu einem Zeitpunkt nur eine einzige Station, d.h. der Signalgeber 1003 oder einer der Fahrleitungsschalter 1001a bis 1001c, die Stromschleife unterbricht, was in vorteilhafter Weise einen fehlerfreien Datenverkehr ermöglicht.
In einer besonders einfachen Aus führungs form adressiert der Signalgeber 1003 als Master einen Fahrleitungsschalter nach dem anderen und wartet jeweils unmittelbar nach diesem Anruf auf eine Antwort. In weiteren Aus führungs formen kann auch eine Kollisionserkennung vorgesehen sein. Beispielsweise könnten die Fahrleitungsschalter 1001a bis 1001c eine spontane Änderung, beispielsweise mittels einer nicht gezeigten Hand¬ kurbel manuell melden, ohne abgefragt zu werden. Hierbei wird mittels entsprechender Auswertealgorithmen detektiert, wenn zu diesem Zeitpunkt zwei Fahrleitungsschalter ihre Daten senden .
Um eine besonders zuverlässige elektrische Datenübertragung auch über große Distanzen zu erzielen, wird ein Strom in der DATA+ Leitung nicht zu niedrig gewählt. Auch kann vorzugsweise eine langsame Datenübertragung verwendet werden, um in vorteilhafter Weise eine Störungsempfindlichkeit zu errei¬ chen, da somit Einschwingvorgänge aufgrund induktiver und ka¬ pazitiver Effekte einfach abgewartet werden können. Insbesondere wenn nur eine geringe Anzahl von Informationen übertra- gen werden müssen, wird dieser Effekt ohne Nachteile kompensiert .
Insbesondere wenn nur die Schalterstellung alleine übertragen werden muss, sind beispielsweise lediglich zwei Bit in Be¬ fehls- und Melderichtung nötig. Bei einem 8 Bit langem Tele¬ gramm verbleiben also noch 6 Bit für die Adressierung. Damit ließen sich beispielsweise 64 Fahrleitungsschalter an einem Bus adressieren. Selbst wenn noch 2 Bit zusätzlich übertragen werden müssten, beispielsweise für Störinformationen, verbleiben immer noch 4 Bit für eine Adressierung von 16 Fahrleitungsschaltern .
In den Figuren 11 bis 19 werden einzelne Schaltzustände in einer Hochlaufphase des Fahrleitungsschaltersystems 1000 be¬ schrieben .
FIG 11 zeigt einen Grundzustand des Fahrleitungsschaltersys¬ tems 1000. Alle Schalter in dem Signalgeber 1003 und in den Fahrleitungsschaltern 1001a bis 1001c sind offen. Die Stromquelle 709 in dem Signalgeber 1003 wird nun eingeschaltet. Da sie über die offene Stromschleife nicht belastet wird, stellt sie sich auf ihre Nennspannung ein. Nun wird der Schalter 705 geschlossen und setzt somit den ersten Fahrleitungsschalter 1001a der Stromschleife unter Spannung (vgl. FIG 12) . Diese Spannung erkennt der Spannungssensor 1005a des Fahrleitungsschalters 1001a und startet in¬ sofern den Hochlauf desselben. Das heißt insbesondere, dass nach einer vorbestimmten Wartezeit sowohl der Schalter 1009a als auch der Schalter Ulla zugeschaltet werden, sodass der elektrische Widerstand 1113a einen Abschlusswiderstand der Stromschleife bildet (vgl. FIG 13) . Die Stromschleife ist nun temporär geschlossen. Dies signali¬ siert sowohl der anlaufenden als auch der rückliegenden Station, in diesem Fall dem Signalgeber 1003, dass die Anlage bzw. das Fahrleitungsschaltersystem 1000 bis zur eben ange- laufenen Station, d.h. dem Fahrleitungsschalter 1001a, in Ordnung ist und ordnungsgemäß funktioniert.
Allerdings ist durch das Zuschalten des Abschlusswiderstands 1113a die Spannung auf DATA+ 701a gesunken, wie sie benötigt wird, um den Nennstrom durch den Widerstand 1113a zu treiben. Die folgende Station, d.h. der Fahrleitungsschalter 1001b, erkennt also an ihrem Eingang mittels des Spannungssensor 1005b nur eine sehr geringe Spannung, die nicht ausreicht, um ihren Hochlauf auszulösen, also insbesondere um die Schalter 1009b und 1111b zu schließen.
Um dies zu erreichen, schaltet die soeben angelaufene Stati¬ on, d.h. der Fahrleitungsschalter 1001a, ihren Abschlusswi- derstand 1113a nach einer vorbestimmten Zeit wieder ab, d.h. der Schalter Ulla öffnet sich, und startet erneut eine War¬ tezeit.
Damit ist die Stromschleife wieder unterbrochen und die fol- gende Station, d.h. der Fahrleitungsschalter 1001b, erkennt nun die Systemnennspannung an DATA+ 701a mittels des Spannungssensors 1005b (vgl. FIG 14) . Mit diesem Spannungssignal startet nun auch der Fahrleitungsschalter 1001b seinen Hochlauf (vgl. FIG 15) .
Zu diesem Zeitpunkt erkennt die Steuerung des Fahrleitungs¬ schalters 1001a, dass die Stromschleife durch eine entfernt liegende Station, d.h. dem Fahrleitungsschalter 1001b, geschlossen worden ist und insofern intakt ist. Damit ist der Hochlauf beendet für die Station 1001a, sodass der Widerstand 1113a offen bleibt. D.h. insbesondere, dass der Schalter Ulla nicht wieder geschlossen wird.
Nach einer weiteren vorbestimmten Zeit schaltet nun auch der Fahrleitungsschalter 1001b seinen Widerstand 1113b wieder ab, um die Nennspannung auf DATA+ zu legen und die Initialisie¬ rung an den Fahrleitungsschalter 1001c weiter zu leiten (vgl. FIG 16) . Der oben beschriebene Ablauf wiederholt sich jetzt in der dritten Station, d.h. dem Fahrleitungsschalter 1001c (vgl. FIG 17) . Auch diese Station schaltet im Rahmen der Hochlauf- sequenz den Widerstand 1113c wieder aus und legt damit DATA+ wiederum an die Nennspannung (vgl. FIG 18) . Da aber nun keine weitere Station, also kein weiterer Fahrleitungsschalter, mehr folgt, die daraufhin ihren Hochlauf beginnen könnte, wird jetzt kein Strom mehr fließen und die in der dritten Station gestartete Wartezeit für den Hochlauf der nächsten Station läuft ab. Der Ablauf dieser Wartezeit ist für die dritte Station das Signal, den Widerstand 1113c wieder einzu¬ schalten, also den Schalte 1111c zu schließen, sodass der Widerstand 1113c einen definierten Abschlusswiderstand für die Stromschleife bildet, sodass in vorteilhafter Weise die
Stromschleife in einen Betriebszustand zur Datenübertragung gebracht wird (vgl. 19) .
Nun können über die Stromschleife insbesondere durch kurzei- tige Unterbrechungen und Wiederschließen serielle Daten übertragen werden.
Hierbei können insbesondere verschiedene Diagnosemöglichkei¬ ten vorgesehen sein. Beispielsweise kann sich eine Unterbre- chung einer Kabelader und damit der Stromschleife daran zeigen, dass für einen längeren Zeitraum kein Strom mehr fließt, als für eine Übertragung eines seriellen Datentelegramms be¬ nötigt wird. Von einem solchen Fehler sind alle Stationen betroffen. Auch der Signalgeber 1003 kann dies erkennen und den Fehler weitermelden. Gleichzeitig starten insbesondere alle Stationen einen neuen Stromschleifenhochlauf um in vorteil¬ hafter Weise zu erreichen, dass nun der Abschlusswiderstand vor der Unterbrechung eingeschaltet und eine verbleibende Rest-Stromschleife wieder in Betrieb gehen kann.
Im Folgenden wird beschrieben, wie ein Kurzschluss zwischen der DATA+ und der DATA- Leitung erkannt werden kann. Ein erstes Indiz für einen Kurzschluss im laufenden Betrieb ist ein weiteres Absinken der Spannung in DATA+, da nun nur noch ein Strom durch den kleinen Kurzschlusswiderstand fließen muss. Der Signalgeber 1003 kann dies insbesondere durch Messung seiner Ausgangsspannung entdecken.
Ein weiteres Indiz für einen Kurzschluss oder einen fehlerhaft eingeschalten Abschlusswiderstand aus Sicht des Signal¬ gebers 1003 ist die Tatsache, dass entfernt liegende Statio- nen nicht mehr in der Lage sind, DATA+ zu unterbrechen und damit Daten zu übertragen.
Im Anlauf bzw. in der Hochlaufphase kann noch ein drittes In¬ diz für einen Kurzschluss vorgesehen sein: wenn der Strom- fluss durch Abschalten des entsprechenden Abschlusswiderstandes nicht unterbrochen wird, muss ein Kurzschluss in der Lei¬ tung zur nächsten Station vorliegen, denn diese hat ja ihren eigenen Hochlauf noch nicht gestartet und somit DATA+ und ih¬ ren entsprechenden Abschlusswiderstand nicht eingeschaltet.
Die hier geschilderten Anzeichen bzw. Indizien ermöglichen auch bei einem Kurzschluss den Betrieb der verbleibenden Anlage nach folgendem Verfahren. Sobald die Zentrale bzw. der Signalgeber 1003 von einer Station bzw. Fahrleitungsschalter 1001a bis 1001c keine Antwort mehr bekommt, obwohl ein Strom fließt, geht sie von einem Kurzschluss aus, da eine ausgefal¬ lene Station die Schleife unterbrechen würde. In diesem Fall unterbricht der Signalgeber 1003 selbst die Stromschleife mittels seines Schalters 705 solange, bis alle Stationen 1001a bis 1001c aufgrund des Fehlers in den Grundzustand ge¬ hen, d.h. die Schalter Ulla bis 1111c und die Schalter 1009a bis 1009c werden geöffnet. Nun kann ein neuer Hochlauf ge¬ startet werden. Für diesen Hochlauf werden die Stationen bei sich selbst die DATA+ Leitungen 701a wieder unterbrechen, wenn der Strom auch bei eingeschaltetem Abschlusswiderstand fließt. Da die Stati¬ on nur einen Kontakt hat, d.h. den Schalter 1009a bzw. 1009b bzw. 1009c, um die Stromschleife zu unterbrechen würde sie sich damit aber selbst wieder aus der Schleife herausnehmen und die rückliegende Station müsste ihren Abschlusswiderstand schließen. Vorzugsweise wird daher in vorteilhafter Weise am Ausgang der DATA+ Leitung 701a zur nächsten Station noch ein weiterer separater Kontakt (nicht gezeigt) , beispielsweise ein Relais, eingebaut, welcher nur die weiterführende Leitung unterbricht .
Mittels des erfindungsgemäßen Fahrleitungsschaltersystems und den obigen beschriebenen Hochlaufschritten, kann in vorteilhafter Weise eine hohe Verfügbarkeit auch bei einem Ausfall eines Teils des Systems für den verbleibenden Teil der Anlage erreicht werden.
Der hier beschriebenen Aufbau und die beschriebenen Verfahren ermöglichen insbesondere in vorteilhafter Weise eine Steue¬ rung und Überwachung von Fahrleitungsschaltern insbesondere entlang einer Eisenbahnlinie mit erheblich weniger Verdrahtungsaufwand als bisher bei gleichzeitig erweiterter Funktio¬ nalität hinsichtlich der Anzahl der zu überwachenden und übermittelnden Signale.
In einer anderen Aus führungs form kann statt oder zusätzlich zu einer festen Verdrahtung der Ein- und Ausgänge der Fernwirkstation zu den einzelnen Antriebs- und Rückmelderelais durch den Einsatz von kleinen Rechnern bzw. Steuerungen in den Fahrleitungsschaltern und in der seriellen Datenschnittstelle ohne zusätzliche Verdrahtung zwischen Fernwirkstation und Mast einfach weitere Informationen, z.B. zur Diagnose, hinzugefügt werden.
Mittels der Erfindung wird also insbesondere eine Vorrichtung zur Steuerung und Überwachung von entlang einer Hochspannungsleitung, beispielsweise einer Eisenbahnoberleitungsanla¬ ge, verteilt aufgebauten Schaltvorrichtungen bereitgestellt. Wenn die Erfindung in den vorherigen beschriebenen Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf Fahrleitungsschalter beschrieben wurde, so soll dies nicht als einschränkend be¬ trachtet werden. In den Ausführungsbeispielen kann ein Fahr- leitungsschalter insbesondere auch durch ein Weichenheizungsschalter oder ein Kurzschlussmelderelais ersetzt werden. Ein solcher Weichenheizungsschalter kann vorzugsweise analog zum Fahrleitungsschalter aufgebaut sein, wobei insbesondere eine Steuerung zum Steuern einer elektrischen Weichenheizung vor- gesehen ist, wobei das Steuern vorzugsweise in Abhängigkeit von den in der Stromschleife gemessenen Strom- und/oder Spannungswerten durchgeführt wird. In eine elektrische Strom¬ schleife der vorliegenden Erfindung können auch Fahrleitungsschalter, Weichenheizungsschalter und/oder Kurzschlussmelde- relais in beliebiger Kombination elektrisch in Reihe geschaltet werden. Allgemein können in die elektrische Stromschleife auch weitere beliebige Geräte elektrisch in Reihe geschaltet werden. Vorzugsweise sollten es Geräte sein, die nur eine re¬ lativ geringe Informationsmenge, insbesondere einige Bits, übertragen müssen bzw. die sich mit nur einigen Bits an Steuerbefehlen steuern lassen.

Claims

Patentansprüche
1. Leitungsschaltersystem (201) für ein Leitungssystem eines Fahrzeugs, mit mehreren Leitungsschaltern (205) und einem Signalgeber (203), dadurch gekennzeichnet, dass die Leitungs¬ schalter (205) mit dem Signalgeber (203) zum Bilden einer geschlossenen Stromschleife (207a; 207b; 203; 205) in Reihe schaltbar sind, wobei die Leitungsschalter (205) jeweils einen Schalter (1009a, 1009b, 1009c) zum Unterbrechen der
Stromschleife (207a; 207b; 203; 205) und jeweils einen zu¬ schaltbaren Abschlusswiderstand (1113a, 1113b, 1113c) für die Stromschleife (207a; 207b; 203; 205 ) aufweisen .
2. Leitungsschaltersystem (201) nach Anspruch 1, wobei die Leitungsschalter (205) jeweils als ein Fahrleitungsschalter
(1001a, 1001b, 1001c) gebildet sind.
3. Leitungsschaltersystem (201) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Leitungsschalter (205) jeweils einen
Sensor (1007a, 1007b, 1007c) zum Messen einer elektrischen Größe in der Stromschleife (207a; 207b; 203; 205) aufweisen.
4. Leitungsschaltersystem (201) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Signalgeber (203) einen Signalschalter
(705) zum Unterbrechen der Stromschleife (207a; 207b; 203; 205) aufweist.
5. Leitungsschalter (205) für ein Leitungsschaltersystem (201) nach einem der Ansprüche 1 bis 4.
6. Verfahren zum Übermitteln eines Signals in einem Leitungsschaltersystem (201) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei zum Bilden einer geschlossenen Stromschleife (207a; 207b; 203; 205) der Signalgeber (203) mit den Leitungsschaltern (205) in Reihe geschaltet wird, um das Signal in der Stromschleife (207a; 207b; 203; 205) zu übertragen, wobei die Leitungsschalter (205) nacheinander in die Stromschleife geschaltet werden.
7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei mittels des Signals der Leitungsschalter (205) gesteuert wird.
8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 8, wobei eine elektrische Spannung an die Stromschleife (207a; 207b; 203; 205) angelegt wird und das Signal gebildet wird, indem die Stromschleife (207a; 207b; 203; 205) unterbrochen und nach einer vorbestimmten Zeit wieder geschlossen wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei das Signal in den Leitungsschaltern (205) erfasst wird, indem eine Messung eines Spannungsabfalls an dem jeweiligen Abschlusswiderstand
(1113a, 1113b und 1113c) der Leitungsschalter (205) durchge¬ führt wird.
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