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Dokumentenidentifikation DE19915103A1 26.10.2000
Titel Einrichtung zur Erfassung von wetterbedingten Einflüssen auf die Funktion von Weichenheizungen
Anmelder ESA Elektroschaltanlagen Grimma GmbH, 04668 Grimma, DE
Erfinder Fasterding, Oliver, 04249 Leipzig, DE;
Kurt, Michael, 04769 Mügeln, DE
DE-Anmeldedatum 01.04.1999
DE-Aktenzeichen 19915103
Offenlegungstag 26.10.2000
Veröffentlichungstag im Patentblatt 26.10.2000
IPC-Hauptklasse E01B 7/24
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Erfassung von wetterbedingten Einflüssen, insbesondere zur Erfassung von Flugschnee, die sich auf die Funktion von Weichenheizungen auswirken. Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung einer derartigen Einrichtung, die einen geringeren Herstellungsaufwand erfordert, unter den vorhandenen robusten Einsatzbedingungen die Funktionstüchtigkeit gewährleistet und eine präzise Erfassung der an der Weichenheizung vorhandenen wetterbedingten Verhältnisse, insbesondere das Vorhandensein von Flugschnee erfaßt. Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, daß mindestens ein niederschlagserfassender Sensor in einem vorgegebenen Abstand zur Weichenheizung angeordnet ist, daß der niederschlagserfassende Sensor aus einem Heizelement und einem Temperatursensor besteht und diese thermisch miteinander verbunden sind, und daß der niederschlagserfassende Sensor mit einer die kurvenmäßigen Anstiege des Temperaturverlaufes der durch den Temperatursensor erfaßten Temperaturwerte vor, während und nach der Beheizung durch das Heizelement auf das Vorhandensein von Regen, Tau, Schnee und Eis auswertenden Einrichtung verbunden ist.
Durch die Erfassung der kurvenmäßigen Anstiege des Temperaturverlaufes am Temperatursensor vor, während und nach der Beheizung durch das unabhängig von der Weichenheizung gesteuerte Heizelement, können exakte Rückschlüsse auf den wettermäßigen Niederschlagszustand im Weichenbereich gezogen werden.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Erfassung von wetterbedingten Einflüssen, insbesondere zur Erfassung von Flugschnee, die sich auf die Funktion von Weichenheizungen auswirken. Bekannt sind Verfahren und Einrichtungen zur Erkennung von wetterbedingten Einflüssen wie Schnee, Eis, Regen und Tau auf die Funktion außen angebrachter meßtechnischer Anlagen, die für die Anwendung an Weichenheizungen zu empfindlich und sehr aufwendig sind. Im Gleisbereich treten extrem hohe Verschmutzungen und hohe mechanische Belastungen (z. B. Steinschlag) auf. Eine bekannt gewordene Einrichtung zur Erkennung von insbesondere Flugschnee ist mit einer Lichtschranke ausgerüstet. Durch auftretende Verschmutzungen und mechanische Einflüsse weist diese eine hohe Ausfallrate auf. Weiterhin sind Schneewarngeräte bekannt, die aus Luft- und Niederschlagsfühler bestehen. Der Niederschlag wird mittels zweier Elektroden des Meßfühlers auf Widerstandsveränderungen durch Schnee, Eis und Graupel überwacht und die Weichenheizung wird bei niedriger Lufttemperatur eingeschaltet. Nachteilig ist, daß diese Sensoren nicht im gefährdeten Weichenbereich angeordnet sind und Ausfälle durch Verschmutzungen auftreten, da sich die Sensoren durch diese Verschmutzungen in einem ständig leitenden Zustand befinden. Bei den bekannten Lösungen wird das Auftreten von Schneefall von Meß- bzw. Wetterstationen und durch Erfassung der Unterschreitung vorgegebener Temperaturwerte erkannt und die Weichenheizung eingeschaltet. Nach dem Ende des Schneefalles und insbesondere durch danach auftretendem Wind erzeugter Flugschnee werden die Weichen eingeschneit und frieren ein.

Die Aufgabe der Erfindung besteht deshalb in der Schaffung einer Einrichtung zur Erfassung von wetterbedingten Einflüssen an der Weiche, die sich auf die Funktion der Weichenheizungen auswirken. Derart, daß sie einen geringeren Herstellungsaufwand erfordert, unter den vorhandenen robusten Einsatzbedingungen die Funktionstüchtigkeit gewährleistet und eine ~ präzise Erfassung der an der Weichenheizung vorhandenen wetterbedingten Verhältnisse, insbesondere das Vorhandensein von Flugschnee erfaßt. Gelöst wird die Aufgabe durch den kennzeichnenden Teil des Anspruches 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Einrichtung werden durch die Ansprüche 2 bis 7 beschrieben. Durch die Erfassung der kurvenmäßigen Anstiege des Temperaturverlaufes am Temperatursensor vor, während und nach der Beheizung durch das unabhängig von der Weichenheizung gesteuerte Heizelement, können exakte Rückschlüsse auf den wettermäßigen Niederschlagszustand im Weichenbereich gezogen werden. Einfrieren der Weichen an den Stellen des Weichenbereiches, die für die Funktion der Weichen erforderlich sind, werden verhindert, da bei dem Auftreten von Schnee und Eis an der Weiche die Weichenheizung sicher eingeschaltet wird. Eine mit einem geringen Herstellungsaufwand verbundene und robuste Ausführungsform des niederschlagserfassenden Sensors ergibt sich, wenn die thermische Verbindung innerhalb des Sensors als ein metallischer Streifen ausgebildet ist. Die Anordnung des Heizelementes und des Temperatursensors erfolgt auf diesem metallischen Streifen. Nachfolgend soll die Einrichtung anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 den schematischen Aufbau der Sensoreinrichtung,

Fig. 2 die schematische Anordnung der Sensoranordnung an der Schiene,

Fig. 3 den Temperaturverlauf am Temperatursensor in der Schnee- oder Eisphase und

Fig. 4 den Temperaturverlauf am Temperatursensor in der Nässephase.

In der Fig. 1 ist der schematische Aufbau der Sensoreinrichtung dargestellt. Der niederschlagserfassende Sensor besteht bei dieser Ausführungsform aus einem metallischen Streifen 1, der mit der Verbindungsfläche 2 neben der Weichenheizung 8 am Fuß der Schiene angeklemmt ist. Auf dem metallischen Streifen 1 ist ein Heizelement 3 und in einem vorgegebenen Abstand ein Temperatursensor 4 angeordnet. Als optimaler Abstand hat sich ein Abstand zwischen ein und fünf Zentimeter erwiesen. Ebenso kann der niederschlagserfassende Sensor auch in den Weichengraben gelegt werden. Ab einer vorgegebenen Temperatur wird in bestimmten Zeitabständen das Heizelement 3 von einem Mikrorechner 5 angesteuert und dadurch der metallische Streifen 1 beheizt. Der Wärmestrom 6 gelangt über den metallischen Streifen 1 zum Temperatursensor 4. Der Temperatursensor 4 leitet die erfaßten Temperaturmeßwerte an den Mikrorechner 5, der die Auswertung dieser Meßwerte hinsichtlich der auf dem metallischen Streifen 1 vorhandener Niederschläge vornimmt.

In der Fig. 2 ist eine Befestigungsmöglichkeit des niederschlagserfassenden Sensors dargestellt. Dabei ist der metallische Streifen 1 in einem vorgegebenen Abstand zum Heizstab der Weichenheizung 8 am Fuß der Schiene angebracht.

Die Fig. 3 und 4 geben die Temperatur/Zeit-Verläufe bei unterschiedlichen Niederschlagsarten wieder. Bei diesen Darstellungen sind Zeitbereiche vorgegeben, die die unterschiedlichen Temperaturverläufe charakteristisch aufzeigen. Der Temperatur/ Zeitverlauf der Fig. 3 stellt das Verhalten am trockenen niederschlagserfassenden Sensor im Vergleich zum Verhalten bei Schnee und Eis dar. Sobald der Mikrorechner 5 das Heizelement 3 ansteuert, heizt sich der metallische Streifen 1 auf, wie im Zeitbereich A wiedergegeben. Im Zeitbereich der Abkühlung B ist der Ablauf der Abkühlphase abgebildet. Dieser Zustand des Heizens und Abkühlens tritt ein, wenn der Sensor trocken ist. Der Temperaturverlauf während des Zeitbereiches der Heizung durch das Heizelement 3 bei Schnee und Eis ist im Zeitbereich C abgebildet. Er zeigt einen relativ mit dem Temperaturverlauf des trockenen Sensors verglichen geringen Anstieg der Temperatur während dieses Zeitbereiches. Die Abkühlung innerhalb des Zeitbereiches D ist dementsprechend flach. Bei dem in der Fig. 4 dargestellten Temperatur/Zeit-Verlauf ist im Vergleich zum Zeitbereich A der Heizung des trockenen Sensors und des Zeitbereiches B der Abkühlung des trockenen Sensors der Temperaturanstieg bei der Heizung des nassen Sensors im Zeitbereich E wesentlich größer. Diese unterschiedlichen Temperaturanstiege werden vom Mikrocomputer 5 ausgewertet und bei einer erkannten Vereisung der Weiche über dem Mikrocomputer 5 oder einen anderen dezentral angeordneten Rechner die Weichenheizung angeschaltet. Innerhalb des Zeitbereiches F wird in Fig. 4 die zugehörige Abkühlungskurve des nassen. Sensors dargestellt. Durch die Unterscheidungsmöglichkeit mittels der unterschiedlichen Temperaturanstiege entsprechend des jeweilig vorhandenen Niederschlages ist es möglich, eine Vereisung der Weiche bzw. Flugschnee zu erkennen und durch Einschaltung der Weichenheizung 8 zu beseitigen. Der robuste Aufbau des Sensors durch den metallischen Streifen 1 und einer mit diesem vergossenen Ausführung des Heizelementes 3 und des Temperatursensors 4 ermöglicht den Einsatz im Weichenbereich. Bei einer dezentralen Anordnung des Mikrorechners 5 direkt im niederschlagserfassenden Sensor, wird dieser in die vergossene Form mit diesem integriert. Die erfindungsgemäße Einrichtung wird dabei in einer busfähigen Ausführung gestaltet. Ebenfalls sind bei der Einrichtung normierte Anschlüsse vorgesehen, die eine einfache und universelle Auswechselung der Baugruppen und eine einfache Reparatur ermöglichen. Bezugszeichen 1 metallischer Streifen

2 Verbindungsfläche

3 Heizelement

4 Temperatursensor

5 Mikrorechner

6 Wärmestrom

7 Wärmestrom

8 Weichenheizung

A Zeitbereich der Heizung bei trockenem Sensor

B Zeitbereich der Abkühlung .

C Zeitbereich der Heizung bei Schnee und Eis

D Zeitbereich der Abkühlung

E Zeitbereich der Heizung bei nassem Sensor

F Zeitbereich der Abkühlung


Anspruch[de]
  1. 1. Einrichtung zur Erfassung von wetterbedingten Einflüssen auf die Funktion von Weichenheizungen, insbesondere von Flugschnee, mit einer nachgeordneten, die erfaßten Werte auswertende sowie die Weichenheizung steuernden Einrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein niederschlagserfassender Sensor in einem vorgegebenen Abstand zur Weichenheizung (8) angeordnet ist, daß der niederschlagserfassende Sensor aus einem Heizelement (3) und einem Temperatursensor (4) besteht und diese thermisch miteinander verbunden sind, und daß der niederschlagserfassende Sensor mit einer die kurvenmäßigen Anstiege des Temperaturverlaufes der durch den Temperatursensor (4) erfassten Temperaturwerte vor, während und nach der Beheizung durch das Heizelement (3) auf das Vorhandensein von Regen, Tau, Schnee und Eis auswertenden Einrichtung verbunden ist.
  2. 2. Einrichtung zur Erfassung von wetterbedingten Einflüssen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die auf das Vorhandensein von Regen, Tau, Schnee und Eis auswertende Einrichtung aus einem Mikrorechner (5) besteht.
  3. 3. Einrichtung zur Erfassung von wetterbedingten Einflüssen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die auf das Vorhandensein von Regen, Tau, Schnee und Eis auswertende Einrichtung aus die einzelnen Zeitbereiche (A bis F) vorgebende Zeitrelais und den aktuellen Temperaturwert auswertende Komparatoren besteht.
  4. 4. Einrichtung zur Erfassung von wetterbedingten Einflüssen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der niederschlagserfassende Sensor als ein die thermische Verbindung herstellender metallischer Streifen (1) ausgebildet ist, auf dem das Heizelement (3) und der Temperatursensor (4) angebracht sind.
  5. 5. Einrichtung zur Erfassung von wetterbedingten Einflüssen nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Mikrorechner (5) innerhalb des niederschlagserfassenden Sensors angeordnet ist.
  6. 6. Einrichtung zur Erfassung von wetterbedingten Einflüssen nach Anspruch 1, 4 und 5 dadurch gekennzeichnet, daß der niederschlagserfassende Sensor an den Stellen des Weichenbereiches, die bei Eis und/ oder Schnee die Funktion der Weiche beeinträchtigen, angeordnet ist.
  7. 7. Einrichtung zur Erfassung von wetterbedingten Einflüssen nach Anspruch 1 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß der niederschlagserfassende Sensor wahlweise in den Bereichen der Gleitstühle (Backenbereiche), der Verschlußfächer oder der Schienenzunge angeordnet ist.






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