ZEISE, Wolfram (Schoene Aussicht 33, Dresden, 01157, DE)
MOHRICH, Jörg (Zwickauer Straße 28, Markkleeberg, 04416, DE)
ZEISE, Wolfram (Schoene Aussicht 33, Dresden, 01157, DE)
| Verfahren zur Regelung für eine Weichenheizung Patentansprüche 1. Verfahren zur Regelung für eine Weichenheizung, bei dem die Wärmeleistung eines an einem Weichenteil, wie Backenschiene oder Zunge, angeordneten Heizelementes der Weichenheizung in Anpassung an unterschiedliche Umfeldbedingungen entsprechend eingestellt wird, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Wärmeleistung von dem Heizelement in das Weichenteil über eine über die Längserstreckung des Heizelementes gleichmäßige Wärmeleitung definiert und reproduzierbar eingebracht wird und dass signifikante Parameter eines sich bei dem Weichenteil, an dem das Heizelement (2) angeordnet ist, einstellenden Temperaturprofils ermittelt werden und mit diesen Parametern die dem Heizelement (2) bereitgestellte Leistung Pmod eingestellt wird. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , dass die Wärmeleistung über ein mit dem Weichenteil wärmeleitend verbundenes Formelement (12) erfolgt . 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , dass die Wärmeleistung aus einem fludidem Heizmedium bereitgestellt wird. 4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , dass die Wärmeleistung aus einer elektrischen Leistung bereitgestellt wird. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , dass die einzubringende Leistung Pmod in Abhängigkeit eines räumlichen und/oder zeitlichen Gradienten der Temperatur von dem Heizelement (2) zu dem Weichenteil (1) aus einer Vielzahl von gespeicherten Witterungs- und Wärmebedarfszuständen, die Werten der Gradienten entsprechen und Parameter für die einzustellende Leistung enthalten, eingestellt wird. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn z ei chnet , dass die einzubringende Leistung Pmod in Abhängigkeit einer Temperaturdifferenz zwischen zwei Punkten in unterschiedlicher Entfernung zu dem Heizelement (2) eingestellt wird. 7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekenn z ei chnet , dass die einzubringende Leistung Pmod in Abhängigkeit der sich nach einer Zeitdifferenz nach einer Änderung in der Einstellung der in das Heizelement (2) eingebrachten Leistung einstellenden Temperaturdifferenz eingestellt wird. 8. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekenn z ei chnet , dass die einzubringende Leistung Pmod zusätzlich in Abhängigkeit von der Temperatur TA der Umgebung des Weichenteils (1) eingestellt wird. 9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekenn z ei chnet , dass eine Temperatur T1 an einem ersten Temperatursensor (6), der sich in einem ersten Abstand (7) zu dem Heizelement (2) befindet, gemessen wird, aus dieser ersten Temperatur Tl und einer Temperatur T11 des Heizelements (2) eine Temperaturdifferenz ΔT ermittelt und die Leistung Pmod des Heizelementes (2) eingestellt wird. 10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass eine Temperatur T1 an einem ersten Temperatursensor (6), der sich in einem ersten Abstand (7) zu dem Heizelement (2) befindet, eine Temperatur T2 an einem zweiten Temperatursensor (8), der sich in einem zweiten Abstand (9) zu dem Heizelement (2) befindet, gemessen wird und mit der daraus resultierenden Temperaturdifferenz ΔT die Leistung Pmod des Heizelementes (2) eingestellt wird. 11. Verfahren nach Anspruch 1 oder 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass eine Berechnung einer zeitlichen Veränderung der mit dem ersten Temperatursensor (6) ermittelten Temperatur T1, nämlich AT1ZAt und/oder eine Berechnung einer zeitlichen Veränderung der mit dem zweiten Temperatursensor (8) ermittelten Temperatur T2, nämlich ΔT2/Δt und/oder einer zeitlichen Veränderung der Temperaturdifferenz ΔT, nämlich ΔT/Δt erfolgt und anhand mindestens einer der Größen ΔT, AT1Mt, ΔT2/Δt oder ΔT/Δt eine Einstellung der bereitgestellten Leistung Pmod betrieben wird. 12. Verfahren nach Anspruch 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass zu diskreten Daten mindestens eines der Parameter ΔT, AT1Mt, ΔT2/Δt oder ΔT/Δt zugehörige initial festgelegte Daten entsprechender Heizleistungsparameter tabellen- oder matrixartig gespeichert sind und dann werteentsprechend abgerufen und eingestellt werden. 13. Verfahren nach Anspruch 8 und 11, dadurch gekennzeichnet , dass zu einem Parameter mehrere Heizleistungsparameter für verschiedene Umgebungstemperaturen TA gespeichert sind und der aktuellen Umgebungstemperatur TA abgerufen werden. 14. Regelung für eine Weichenheizung, die ein mit einem Weichenteil, wie Backenschiene oder Zunge verbundenes Heizelement aufweist, mit einer Temperaturmesseinrichtung an dem Weichenteil und einen die Wärmeleistung des Heizelements steuernden Stelleinrichtung, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Heizelement mit dem Weichenteil mit einer über die Längserstreckung des Heizelementes gleichmäßigen Wärmeleitung verbunden ist, ein erster Temperatursensor (6) in einem ersten Abstand (7) zu dem Heizelement (2) angeordnet ist und der Temperatursensor (6) mit einer Recheneinheit (10) verbunden sind, in der eine Temperatur-Differenzbildung ΔT zu einer zweiten ermittelten oder errechneten Temperatur vorgenommen wird. 15. Regelung für eine Weichenheizung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet , dass das Heizelement aus einem Formelement (12) besteht, das einen Wärmequellenraum (22; 24) aufweist, der eine Wärmequelle aufnimmt und das Formelement (12) mit dem Weichenelement (1 oder 15) unterhalb des Kopfes (4) der Backenschiene (1) oder der Weichenzunge (15) angeordnet und so gestaltet ist, dass der Wärmequellenraum (22; 24) über die gesamte dem Weichenelement (1 oder 15) zugewandte Kontaktfläche (20) wärmeleitend mit dem Weichenelement (1 oder 15) verbunden ist und dass der Wärmequellenraum (22; 24) als längserstreckter Hohlraum ausgebildet ist, dessen Längsachse in Richtung der Längserstreckung des Weichenelementes (1 oder 15) verläuft. 16. Regelung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet , dass in dem Formelement (12) ein erster derartiger Wärmequellenraum (22) und in einem quer zur Längserstreckung des Formelements (12) zu messenden Abstand zu dem ersten Wärmequellenraum (22) ein zweiter derartiger Wärmequellenraum (24) angeordnet ist, wobei beide Wärmequellenräume (22; 24) Wärmequellen aufnehmen und wärmeleitend miteinander verbunden sind. 17. Regelung nach Anspruch 16, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Wärmequellenraum (22; 24) ein flüssiges oder ein gasförmiges Medium als Wärmequelle aufnimmt, indem es mit einer Heizquelle für flüssiges oder gasförmiges Medium verbunden ist. 18. Regelung nach Anspruch 16 und 17, dadurch gekennzeichnet , dass der erste Wärmequellenraum (22) mit einem Vorlauf und der zweite Wärmequellenraum (24) mit einem Rücklauf der Heizquelle oder umgekehrt verbunden ist. 19. Regelung nach Anspruch 15 oder 16, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Wärmequellenraum (22; 24) ein elektrisches Heizelement (30), als Wärmequelle aufnimmt . 20. Regelung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet , dass der erste Temperatursensor (6) in dem ersten Abstand (7) zu dem Heizelement (2) und ein zweiter Temperatursensor (8) in einem zweiten Abstand (9) zu dem Heizelement (2) angeordnet ist und die beiden Temperatursensoren (6) und (8) mit der Recheneinheit (10) verbunden sind. 21. Regelung nach Anspruch 14, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass in der Recheneinheit (10) oder einem mit der Recheneinheit (10) verbundenen Speicher eine Datenbank gespeichert ist, die zu den Parametern ΔT, AT1Mt, ΔT2/Δt oder ΔT/Δt initial ermittelte Daten entsprechender Heizleistungsparameter zur Einstellung der entsprechenden Heizleistungsparameter enthält. 22. Regelung nach einem der Ansprüche 14 bis 21, dadurch gekennzeichnet , dass ein die Temperatur TA der Umgebung um das Weichenelement (1) messender Temperatursensor angeordnet und mit der Recheneinheit (10) verbunden ist. |
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung für eine Weichenheizung, bei dem die Leistung eines an einem
Weichenteil, wie Backenschiene oder Zunge, angeordneten Heizelementes der Weichenheizung in Anpassung an unterschiedliche Umfeldbedingungen entsprechend eingestellt wird.
Die Erfindung betrifft auch eine Regelung für eine
Weichenheizung, die ein mit dem Weichenteil verbundenes Heizelement aufweist, mit einer Temperaturmesseinrichtung an einen Weichenteil und einen den Leistungseintrag in das Heizungelement steuernden Stelleinrichtung.
Zur Vermeidung des Einfrierens sind Weichen mit Heizungen versehen. Dabei werden entweder an der Backenschiene der Weiche oder - in selteneren Fällen - an der Zunge elektrische Heizelemente befestigt, die sich in Längsausdehnung der Zunge oder der Backenschiene erstrecken. Es sind aber auch andere Heizungen, z.B. mit Gas, Heißluft oder Warmwasser bekannt.
In der DE 2 215 554 Al wird eine Weichenheizung mit zwei Heizkörpern an der Backenschiene beschrieben, bei der ein Temperaturfühler in der Mitte der beiden Heizkörper an der Backenschiene angeordnet ist, mittels dem ein Stellglied für den Heizstrom gesteuert wird. Hierdurch soll eine Energieeinsparung gegenüber der einfachen Ein-/Aussteuerung erreicht werden. Bei einer derartigen Regelung machen sich jedoch die relativ langen Totzeiten an Schienenheizungen, u.a. bedingt durch die große Wärmekapazität der Schienen, bemerkbar, so dass solcherlei Regelungen sehr stark zum Überschwingen neigen, womit eine überproportionaler Energiezufuhr verbunden ist. Außerdem wird besonderen Witterungsbedingungen, wie starker Schneefall, Flugschnee oder Eisabfall von Zügen durch Wärme- und Energieüberschuss und gegebenenfalls durch zusätzliche Sensoren, die nur digital dies Ereignisse feststellen können, begegnet. Dafür wird in vorhandenen Regelungen mehr Energie eingesetzt, als es für das Abtauen eigentlich nötig wäre.
Mit der DE 198 32 535 C2 und der DE 298 13 001 Ul ist ein Regelungssystem beschrieben, mit dem neben der Weichentemperatur auch Umwelteinflüsse, wie die Lufttemperatur, der Niederschlag, und die Luftfeuchtigkeit, die über entsprechende Sensoren gemessen werden, berücksichtigt werden. Ein Niederschlagssensor ist beispielsweise in der DE 101 50 078 Al beschrieben.
Bei allen Lösungen, die geeignet sind, Umwelteinflüsse zu berücksichtigen, ist festzustellen, dass die Umweltbedingungen einerseits nur in der Nähe einer Weiche ermittelt werden und dann die Auswirkung auf die einzubringende Heizungsenergie durch eine Hochrechnung ermittelt wird. Damit sind derartige Lösungen im Eigentlichen keine Heizungsregelungen sondern eher Heizungssteuerungen, die den echten Energiebedarf der Weiche nicht berücksichtigen. Entweder wird daher eine Energieeffizienz nicht vollständig erreicht.
Bei reinen Ein-Ausschaltregelungen sind sehr lange Einschaltzeiten im Bereich von mehreren Stunden keine Seltenheit, und das bei einer Weichenheizungsleistung in der Größenordnung von 10 KW.
Mit der EP 1 262 597 A2 ist eine Weichenheizung der eingangs genannten Art bekannt, bei der der Wärmeeintrag in die Backenschiene im Gegensatz zu üblichen elektrischen Heizungen über ein flüssiges Heizmedium ermöglicht werden soll .
Dabei weist ein Formelement in einer Ausführungsform zwei Wärmekanäle auf, die im Bereich des Schienenkopfes und im Bereich des Schienenfußes liegen. Der Abstand zwischen beiden Kanälen wird entweder darüber eingehalten, dass sie direkt in diesen Bereichen befestigt, beispielsweise eingeklebt, werden oder dass zwischen ihnen ein Abstandshalter vorgesehen ist, der auch eine Befestigung über die Schienenbolzen ermöglicht.
Zum einen ist offenbart, dass die Anordnung der Wärmekanäle auf der Innenseite der Backenschienen, also der Seite, die der jeweiligen Weichenzunge zugewandt ist, erfolgt. Das erscheint praktisch nicht durchführbar, da hier einerseits die Montagemöglichkeiten beschränkt sind und andererseits auch der Zwischenraum zwischen der Weichenzunge und der Backenschiene eingeschränkt ist.
Zum anderen erfolgt ein Wärmeeintrag in die Schiene nur im Bereich der Wärmekanäle. Der Abstandshalter, wenn von dieser Lösung in der EP 1 262 597 A2 ausgegangen wird, weist keine oder nur vernachlässigbare Wärmeleiteigenschaften auf. Er ist auch nicht zur Wärmeleitung konzipiert. Um nun die erforderliche Leistung, die pro Weiche einige kW betragen kann, auf diese Weise in die Backenschiene einzubringen, bedarf es einer hohen Vorlauftemperatur des flüssigen Wärmemediums dies steht im Widerspruch zum geothermischen Einsatz, wo das Bestreben nach möglichst niedriger
Vorlauftemperatur besteht. Diese Heizung ist für den Einsatz von Geothermie vorgesehen. Es ist dabei davon auszugehen, dass Geothermieanlagen bis zu einer Vorlauftemperatur von 4O 0 C effizient arbeiten, d.h. dass bis zu dieser Temperatur der Elektroenergieeinsatz deutlich geringer ist, als die gewonnene Wärmeenergie. Darüber hinausgehende Vorlauftemperaturen verschlechtern die Energieeffizienz exponentiell .
Auch wird mit dem Abstandshalter in der offenbarten Form nur unzureichend eine Spannkraft auf die Verbindung der Wärmekanäle zu der Backenschiene erreicht, die den Wärmeübergangswiderstand dazwischen vergrößern, was auch gegen den Einsatz einer niedrigen Vorlauftemperatur spricht. Jedenfalls erfolgt die Wärmeübertragung nicht so definiert und reproduzierbar, dass damit eine Optimierung der Heizleistung erfolgen kann. Durch die bei der geothermischen Wärmeerzeugungseinrichtung hohe erforderliche Vorlauftemperatur kann nur eine geringe Energieeffizienz erreicht werden. Der Vorteil der Wärmeenergiegewinnung aus der Erdwärme geht durch die für den Energieeintrag erforderliche hohe Vorlauftemperatur zumindest teilweise wieder verloren. Auch erhöht sich der infolge von Wärmestrahlung auftretende Anteil des Wärmeverlustes bei höheren Vorlauftemperaturen .
Die Aufgabe der Erfindung besteht nun darin, die die Energieeffizienz von Weichenheizungen zumindest unter Beibehaltung der Funktionssicherheit zu verbessern.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß verfahrensseitig dadurch gelöst, dass die Wärmeleistung von dem Heizelement in das Weichenteil über eine über die Längserstreckung des Heizelementes gleichmäßige Wärmeleitung definiert und reproduzierbar eingebracht wird und dass signifikante Parameter eines sich bei dem Weichenteil, an dem das Heizelement angeordnet ist, einstellenden Temperaturprofils ermittelt werden. Mit diesen Parametern wird die dem Heizelement bereitgestellte Leistung P mod eingestellt.
Da das Temperaturprofil genau die Einflüsse der Umgebungsfaktoren auf die Weiche wiedergibt, kann mit den so ermittelten Parameter exakt der für die Funktionstüchtigkeit der Heizung erforderliche Wärmebedarf ermittelt werden. Eine Bedingung für die Durchführung des Verfahrens ist es dabei, dass ein definierter und reproduzierbarer Wärmeübergang zwischen dem Heizelement und dem Weichenteil hergestellt ist. Die Bereitstellung der erforderlichen Heizleistung geschieht dann mit den ganz konkreten Parametern, wodurch eine hohe Genauigkeit der Regelung erreicht wird.
Das definierte und reproduzierbare Einbringen der Wärmeleistung kann insbesondere dadurch realisiert werden, dass die Wärmeleistung über ein mit dem Weichenteil wärmeleitend verbundenes Formelement erfolgt. Da dadurch der Wärmeübergang vollflächig und sicher erfolgt, kann eine an sich redundante Erhöhung der Heizleistung, die bisher zum sicheren Beheizen erforderlich ist, entfallen, wodurch einerseits bereits eine Verringerung der Heizleistung bewirkt und andererseits damit die erfindungsgemäße Regelung ermöglicht wird.
Die Regelung kann sowohl wirksam werden, wenn die Wärmeleistung aus einem fludidem Heizmedium als auch aus einer elektrischen Leistung bereitgestellt wird.
In einer Form des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass die einzubringende Leistung P mod in
Abhängigkeit eines räumlichen und/oder zeitlichen Gradienten der Temperatur von dem Heizelement zu dem Weichenteil aus einer Vielzahl von gespeicherten Witterungs- und Wärmebedarfszuständen, die Werten der Gradienten entsprechen und Parameter für die einzustellende Leistung enthalten, eingestellt wird. Als Parameter für die Darstellung des Temperaturprofils werden also die Gradienten eingesetzt.
Insbesondere ein räumlicher Gradient kann dadurch ermittelt werden, dass die einzubringende Leistung P mod in Abhängigkeit einer Temperaturdifferenz zwischen zwei Punkten in unterschiedlicher Entfernung zu dem Heizelement eingestellt wird.
Dieser räumliche Abstand erlaubt die Ermittlung eines räumlichen Gradienten. Selbstverständlich ist es hier aber auch möglich, den Zeitverlauf der Temperatur an dem Sensor festzustellen, um somit einen zeitlichen Gradienten berechnen zu können.
Ein Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass die einzubringende Leistung P mod in Abhängigkeit der sich nach einer Zeitdifferenz nach einer Änderung in der
Einstellung der in das Heizelement eingebrachten Leistung einstellenden Temperaturdifferenz eingestellt wird. Durch die Einhaltung der Zeitdifferenz oder des genauen Meßzeitpunktes wird die Temperaturdifferenz in sehr einfacher Art und Weise zu einem Ausdruck für das Temperaturprofil. Als Zeitpunkt kann hier beispielsweise ein Punkt im eingeschwungenen Zustand, d.h. dem Zustand geringster zeitlicher Veränderungen, gewählt werden.
Die Genauigkeit der Leistungseinstellung kann dadurch erhöht werden, dass die einzubringende Leistung P mod zusätzlich in Abhängigkeit von der Temperatur T A der Umgebung des Weichenteils eingestellt wird.
Die einfachste Form der Realisierung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist darin zu sehen, dass eine Temperatur T 1 an einem ersten Temperatursensor (6), der sich in einem ersten Abstand (7) zu dem Heizelement (2) befindet, gemessen wird, aus dieser ersten Temperatur Tl und einer Temperatur T 11 des Heizelements (2) eine Temperaturdifferenz ΔT ermittelt und die Leistung P mod des Heizelementes (2) eingestellt wird. Da die eingestellte Leistung an dem Heizelement (2) bekannt ist, ist auch dessen Temperatur T 11 bekannt.
Damit ist nur ein Temperatursensor erforderlich. Hier geht man davon aus, dass sich bei einer bestimmten Größe einer bereitgestellten Leistung an dem Heizelement eine bestimmte Temperatur T 11 einstellt. Diese kann bei der Berechnung der Temperaturdifferenz dadurch berücksichtigt werden, dass die entsprechenden Temperaturwerte abgespeichert sind.
In einer Version des Verfahrens zur Regelung für eine Weichenheizung ist vorgesehen, dass eine Veränderung der Profilform des Temperaturprofils durch die Messung der Temperatur T 1 an einem ersten Temperatursensor, der sich in einem ersten Abstand zu dem Heizelement befindet, und der Temperatur T 2 an einem zweiten Temperatursensor, der sich in einem zweiten Abstand zu dem Heizelement befindet, bestimmt wird. Mit der daraus resultierenden Temperaturdifferenz ΔT wird die Leistung P mod des Heizelementes eingestellt. Mit dieser Variante werden signifikante Parameter des Temperaturprofils in einfacher aber wirkungsvoller Art und Weise ermittelt und eingesetzt.
Eine weitere Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, dass eine Berechnung einer zeitlichen Veränderung der mit dem ersten Temperatursensor ermittelten Temperatur T 1 , nämlich ΔTl/Δt und/oder eine Berechnung einer zeitlichen Veränderung der mit dem zweiten Temperatursensor ermittelten Temperatur T 2 , nämlich ΔT 2 /Δt und/oder einer zeitlichen Veränderung der Temperaturdifferenz ΔT, nämlich ΔT/Δt erfolgt und anhand mindestens einer der Größen ΔT, AT 1 Mt, ΔT 2 /Δt oder ΔT/Δt eine Einstellung der Heizleistung P vorgenommen wird und das Heizelement mit einer so ermittelten Leistung P mod betrieben wird. Damit wird es möglich, dass auch dynamische Veränderungen in die Leistungseinstellung mit einbezogen werden, wodurch sich deren Genauigkeit und Treffsicherheit erhöht. Außerdem verringert sich die Regelabweichung und die Regeldifferenz .
Die Regelung erfolgt über einen Softwareregler. In der Software hinterlegt sind Tabellen oder Datenbanken. Es ist zweckmäßig, dass zu diskreten Daten mindestens eines der
Parameter ΔT, AT 1 Mt, ΔT 2 /Δt oder ΔT/Δt zugehörige initial festgelegte Daten entsprechender Heizleistungsparameter tabellen- oder matrixartig gespeichert werden. Bei der Messung von aktuellen Werten AT 1 Mt, ΔT 2 /Δt oder ΔT/Δt werden dann Heizleistungsparameter werteentsprechend abgerufen und eingestellt .
Soll die Umgebungstemperatur T A um das Weichenelement herum mit in die Ermittlung der Leistung P mod einbezogen werden, ist vorgesehen, dass zu einem Parameter mehrere Heizleistungsparameter für verschiedene
Umgebungstemperaturen T A gespeichert sind und der aktuellen Umgebungstemperatur T A abgerufen werden. Die Aufgabe wird anordnungsseitig durch eine Regelung für eine Weichenheizung gelöst, bei der das Heizelement mit dem Weichenelement mit einer über die Längserstreckung des Heizelementes gleichmäßigen Wärmeleitung verbunden ist und ein erster Temperatursensor in einem ersten Abstand zu dem Heizelement angeordnet ist und der Temperatursensor mit einer Recheneinheit verbunden ist, in der eine Temperatur- Differenzbildung ΔT zu einer zweiten ermittelten oder errechneten Temperatur vorgenommen wird. Dabei ist es möglich, die zu der Differenzbildung erforderliche zweite Temperatur entweder zu messen, wie dies in der der nachfolgend beschriebenen Ausführungsform vorgesehen ist, oder zu berechnen, etwa aus der infolge des Energieeintrages bekannten Temperatur des Heizelementes selbst.
Durch die Erfindung wird es möglich, den Wärmebedarf einer Weiche, d.h. die Wärmemenge, den einer Weiche zur Gewährleistung einer vollständigen Funktionssicherheit zuzuführen ist, mit einem geringen technischen Aufwand zu ermitteln. Insbesondere erübrigen sich dadurch Sensoren, wie sie beim Stand der Technik erforderlich sind. Beispielsweise ist ein Einflussfaktor für den Wärmebedarf der Niederschlag, dem die Weiche ausgesetzt sein kann. Weitere Einflussfaktoren sind Eisbefall oder Wind. Insbesondere Niederschlagssensoren zeigen einen hohen technischen Aufwand, da gerade sie vor den äußeren harten Bedingungen des Bahnbetriebes zu schützen sind. So sind diese beispielsweise mit aufwändigen robusten Gehäusen und stabilen Befestigungsmitteln sowie mit Vogelschutzgittern versehen. Die Erfindung vermeidet nun den Einsatz derartiger sekundärer Sensoren, da die Anordnung und das Regelverfahren diese Witterungseinflüssen bereits berücksichtigt, ohne dass hierfür besondere Sensoren benötigt werden.
In einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass das Heizelement aus einem Formelement besteht, das einen Wärmequellenraum aufweist, der eine Wärmequelle aufnimmt. Das Formelement ist mit dem Weichenelement unterhalb des Kopfes der Backenschiene oder der Weichenzunge angeordnet. Dabei ist es so gestaltet, dass der Wärmequellenraum über die gesamte dem Weichenelement zugewandte Kontaktfläche wärmeleitend mit dem Weichenelement verbunden ist. Der Wärmequellenraum ist als längserstreckter Hohlraum ausgebildet ist, dessen Längsachse in Richtung der Längserstreckung des Weichenelementes verläuft.
Mit diesem Formelement kann einerseits die Wärmeleitung zu dem Weichenelement verbessert werden. Andererseits wird dadurch auch eine gleichmäßige Wärmeverteilung über das
Schienenelement erreicht, so dass insgesamt die Wärmeleitung definiert und reproduzierbar gestaltet werden kann.
Das Formelement kann dadurch fortgebildet werden, dass darin ein erster derartiger Wärmequellenraum und in einem quer zur Längserstreckung des Formelements zu messenden Abstand zu dem ersten Wärmequellenraum ein zweiter derartiger Wärmequellenraum angeordnet ist, wobei beide Wärmequellenräume Wärmequellen aufnehmen und wärmeleitend miteinander verbunden sind.
Durch eine Gestaltung zweier solcher Wärmequellenräume wird es zum einen möglich, mehrere Wärmequellen einzubringen oder einen Vor- und Rücklauf in dem Formelement zu realisieren, wie es nachfolgend dargestellt wird.
So ist es auch möglich, dass der Wärmequellenraum ein flüssiges oder ein gasförmiges Medium als Wärmequelle aufnimmt, indem es mit einer Heizquelle für flüssiges oder gasförmiges Medium verbunden ist.
Insbesondere beim Einsatz strömender Medien als Wärmequelle ist es vorteilhaft, dass der erste Wärmequellenraum mit einem Vorlauf und der zweite Wärmequellenraum mit einem Rücklauf der Heizquelle oder umgekehrt verbunden ist.
Es ist aber auch möglich, dass der Wärmequellenraum ein elektrisches Heizelement als Wärmequelle aufnimmt. Dabei kann der Wärmeübergang von dem elektrischen Heizelement auf das Formelement optimal gestaltet werden. Da der Wärmeübergang von dem Formelement auf das Weichenelement optimal gestaltet ist, wird somit im Unterschied zum Stand der Technik, wo ein Rohrheizkörper an das Weichenelement geklemmt ist, gewährleistet, dass die Wärmeleistung definiert und reproduzierbar eingebracht wird.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist ein zweiter Temperatursensor in einem zweiten Abstand zu dem Heizelement vorgesehen. Die beiden Temperatursensoren sind mit der Recheneinheit verbunden, in der eine Temperatur- Differenzbildung zu ΔT vorgenommen wird. Durch diese anordnungsseitige Lösung wird es möglich, in einfacher Art und Weise signifikante Parameter des Profils zu ermitteln und damit das erfindungsgemäße Verfahren auszuführen. Auf die nach dem Stand der Technik bekannten Sensoren für Wetter, wie Niederschlags-, Wind- oder Eissensoren kann verzichtet werden.
Zur konkreten Umsetzung der ermittelten Parameter ist weiterhin vorgesehen, dass in der Recheneinheit oder einem mit der Recheneinheit verbundenen Speicher eine Datenbank gespeichert ist, die zu den Parametern ΔT, AT 1 Mt, ΔT 2 /Δt oder ΔT/Δt initial ermittelte Daten entsprechender Heizleistungsparameter zur Einstellung der entsprechenden Heizleistungsparameter enthält.
Die Genauigkeit der Leistungseinstellung kann durch die Einbeziehung der Umgebungstemperatur erhöht werden. Dazu ist vorgesehen, dass ein die Temperatur der Umgebung um das Weichenelement messender Temperatursensor angeordnet und mit der Recheneinheit verbunden ist.
Die Erfindung soll nun anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden. In den zugehörigen Zeichnungen zeigt
Fig. 1 eine Backenschiene einer Weiche und das mit dem Betrieb einer Weichenheizung entstehende Temperaturprofil und
Fig. 2 die Backenschiene mit Heizelement und Temperatursensoren .
Fig. 3 eine stirnseitige Vorderansicht eines Formelementes zur Verbesserung der Wärmeleitung,
Fig. 4 eine perspektivische Ansicht eines Formelementes,
Fig. 5 einen Querschnitt durch eine Weiche im Bereich einer
Backenschiene einer Anordnung zur Beheizung von Schienenweichen,
Fig. 6 einen Querschnitt durch eine Backenschiene mit einem Formelement mit zwei Wärmequellenräumen,
Fig. 7 einen Querschnitt durch eine Backenschiene mit einem
Formelement mit zwei Wärmequellenräumen und einer zusätzlichen Isolierschicht,
Fig. 8 einen Querschnitt durch eine Backenschiene mit einem Formelement mit einem elektrischen Rohrheizkörper in einem Wärmequellenraum,
Fig. 9 einen Querschnitt durch eine Weichenzunge mit einem erfindungsgemäßen Formelement mit zwei Wärmequellen ¬ räumen,
Fig. 10 einen Querschnitt durch eine Weichenzunge mit einem Formelement mit einem elektrischen Rohrheizkörper in einem Wärmequellenraum,
Fig. 11 einen Querschnitt durch eine Backenschiene mit einem erfindungsgemäßen Formelement mit zwei Wärmequellen ¬ räumen mit einer einstückigen Federhalterung und
Fig. 12 einen Querschnitt durch eine Backenschiene mit einem
Formelement mit zwei Wärmequellenräumen mit einer Spanneinrichtung. Die Erfindung ist hier am Beispiel des Einsatzes an einer Backenschiene beschrieben. Das gleiche Prinzip, lässt sich selbstverständlich an anderen Weichenteilen, wie der Weichenzunge anwenden, wenn dort ein Heizelement der Weichenheizung angebracht ist, oder bei anderen Heizungen, die allgemein der Überwindung von Frosteinflüssen auf die Funktionssicherheit dienen. Diese anderen
Einsatzmöglichkeiten sollen mit diesem Ausführungsbeispiel mitgelesen werden.
Wie in Fig. 1 dargestellt, stellt sich bei einer
Backenschiene 1 bei dem Betrieb eines Heizelementes 2 ein Temperaturprofil ein. Dieses dargestellte Profil stellt den stabilen Zustand nach einer geraumen Zeit eines Betriebes des Heizelementes 2 dar. Wie ersichtlich, zeichnen sich in dem Profil Zonen 3 mit einem höheren Wärmeverlust ab, die hier durch die unter der Backenschiene 1 liegenden nicht näher dargestellten Schwellen hervorgerufen werden. Daraus wird deutlich, dass das Profil von äußeren Bedingungen, die an der Backenschiene 1 anliegen, beeinflusst wird.
Es wurde nun festgestellt, dass das Profil in seinem stabilen Zustand bei verschiedenen Witterungseinflüssen verschiedene Gestaltungen annimmt. So zeigt das Profil bei gleicher Umgebungstemperatur bei ruhigem kaltem und trockenem Wetter, einen anderen Temperaturgradienten als bei einer feuchten oder nasskalten Witterung. Bei ruhigem kaltem Wetter ist es beispielsweise oberhalb einer Lufttemperatur von -1O 0 C nur erforderlich, die Weichenheizung mit einer geringen Energiezufuhr zu betreiben, insbesondere dann, wenn die Backenschiene noch sonnenbeschienen ist, wohingegen ab 3 0 C und feuchter Witterung eine höhere Heizungleistung erforderlich ist. Die Einstellung der Heizleistung wird erfindungsgemäß über die Feststellung ermöglicht, dass bei feuchter kalter Witterung von der Backenschiene 1 durch das bessere Wärmeleitvermögen verbunden mit der Wärmekapazität der Umgebungsluft leichter Wärme von der Backenschiene 1 abgeführt und der Temperaturgradient von dem Heizelement weg steiler wird.
Mit anderen Worten ist die Form des Temperaturprofils oder der räumliche Temperaturgradient ein Ausdruck des Energiebedarfes der Backenschiene in Abhängigkeit von den augenblicklichen Umgebungsverhältnissen.
Aber auch eine zeitliche Veränderung des Temperaturprofils oder der zeitliche Temperaturgradient gibt Aussagen über die Verhältnisse, denen die Backenschiene 1 ausgesetzt ist. Wird durch einen überfahrenden Zug beispielsweise Eis oder Schnee auf die Weiche geschleudert, bewirkt das bei eingeschaltetem Heizelement 2 eine sofortige zeitliche Veränderung der Profilform. Aber auch wenn das Heizelement 2 ausgeschaltet ist und erst eingeschaltet wird, zeigt sich eine deutliche Veränderung des zeitlichen Verhalten beim Aufbau des Profils zum letzten Schaltvorgang und die Profilform ist eine andere .
Gemäß der Erfindung werden diese Erscheinungen nunmehr genutzt, um direkte Rückschlüsse auf die
Umgebungsverhältnisse zu ziehen oder besser den direkten Energiebedarf der Backenschiene zu bestimmen und damit die dem Heizelement 2 der Backenschiene 1 zugeführte Leistung zu steuern .
In dem Ausführungsbeispiel wird eine Veränderung der Profilform des Temperaturprofils in einfacher Art und Weise bestimmt, nämlich durch die Messung der Temperatur an einem ersten Temperatursensor 6, der sich in einem ersten Abstand 7 zu dem Heizelement 2 befindet und einem zweiten Temperatursensor 8, der sich in einem zweiten Abstand 9 zu dem Heizelement 2 befindet. Mit der daraus resultierenden Temperaturdifferenz ΔT wird sodann die Leistung des Heizelementes 2 eingestellt.
Hierzu sind die beiden Temperatursensoren 6 und 8 mit einer Recheneinheit 10 verbunden, die auf initital ermittelte und gespeicherte Witterungs- und Wärmebedarfszustände zugreifen kann. Diese voreingestellten Witterungs- und Wärmebedarfszustände garantieren optimale Wärmeprofile. Selbstverständlich muss zur Sicherstellung der Funktion die notwendige Energie zur Verfügung stehen. Dann wird aber nie mehr Energie zugeführt, als tatsächlich notwendig.
In der Recheneinheit 10 wird die Differenzbildung zu ΔT vorgenommen. Hier kann auch eine Berechnung einer zeitlichen Veränderung der mit dem ersten Temperatursensor 6 ermittelten Temperatur T 1 , nämlich AT 1 ZAt und/oder eine Berechnung einer zeitlichen Veränderung der mit dem zweiten Temperatursensor 8 ermittelten Temperatur T 2 , nämlich ΔT 2 /Δt und/oder einer zeitlichen Veränderung der
Temperaturdifferenz ΔT, nämlich ΔT/Δt erfolgen. Mittels der Software in der Recheneinheit 10 werden Wärmebedarfszustände ausgewählt, nach der die Heizleistung P gesteuert wird. Die Recheneinheit 10 nimmt dabei anhand mindestens einer der Größen ΔT, AT 1 Mt, ΔT 2 /Δt oder ΔT/Δt über eine Leistungsstelleinrichtung 11 eine Einstellung der Heizleistung P vor. Damit wird das Heizelement 2 stets mit einer Leistung P mod betrieben, die dem tatsächlichen
Energiebedarf der Backenschiene 1 entspricht. Damit kann eine Überhitzung, ein Überschwingen oder zumindest ein unnötiger Energieeinsatz minimiert werden.
Dies kann u. a. dadurch realisiert werden, dass zu jedem Datenfeld eines dieser Parameter ΔT, AT 1 Mt, ΔT 2 /Δt oder ΔT/Δt initial ermittelte Daten entsprechender Heizleistungsparameter beispielsweise in einer Datenbank matrixartig gespeichert sind und dann werteentsprechend abgerufen und eingestellt werden.
In einer sehr einfachen Realisierung ist auch nur ein
Temperatursensor 6 erforderlich. Hier geht man davon aus, dass sich bei einer bestimmten Größe einer bereitgestellten Leistung an dem Heizelement 2 eine bestimmte Temperatur T 11 einstellt. Damit wird dann die Differenz ΔT oder eine zeitliche Ableitung davon aus der über den Temperatursensor 6 ermittelten Temperatur und der Temperatur T 11 , die der dem Heizelement 2 zugeführten Leistung entspricht, ermittelt.
Im Gegensatz zu dieser beschriebenen einfachen Realisierung ist es auch möglich, neben den beiden beschriebenen Temperatursensoren 6 und 8 auch weitere Temperatursensoren anzuordnen und die gespeicherten Witterungs- und Energiebedarfszustände um die Parameter der mit diesen Temperatursensoren ermittelten Gradienten zu erweitern. Dies erhöht die Genauigkeit der erfindungsgemäßen Regelung.
Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens und zum richtigen Einsatz der Regelung ist ein definierter und reproduzierbarer Eintrag der Wärmeleistung erforderlich. Dies wird in dem Ausführungsbeispiel mittels eines Heizelementes 2 realisiert, das als Formelement 12 ausgebildet ist, wie es nachfolgend geschildert wird.
Das Formelement 12 ist in verschiedenen Formen in Fig. 3 und Fig. 12 dargestellt ist. Wie in Fig. 3 bis Fig. 8, Fig. 11 und Fig. 12 dargestellt, ist dieses Formelement 12 zur Montage an der Außenseite 13 einer Backenschiene 1 vorgesehen. Diese Außenseite 13 stellt die einer Weichenzunge 15 abgewandte Seite der Backenschiene 1 dar. Hier ist das Formelement 12 in der Laschenkammer 14 angeordnet.
Das Formelement 12 weist eine Durchgangsbohrung 16 auf, die mit Durchgangsbohrungen 16 in der Backenschiene 1 korrespondieren und durch die ein Bolzen 17 hindurch gesteckt werden kann, wie dies in Fig. 3 dargestellt ist, der sodann mit einer Mutter 18 verschraubt werden kann. Damit ist das Formelement 12 in Längsrichtung der Backenschiene 1 fixiert und wird an dieser Stelle an die Oberfläche des Schienensteges 19 der Backenschiene 1 angepresst .
Um einen bestmöglichen Wärmekontakt zwischen dem Formelement 12 und der Backenschiene 1 zu ermöglichen, ist einerseits ein hoher Kraftschluss erforderlich, der an dieser Stelle durch den Bolzen 17 und die Mutter 18 aufgebracht wird. Über die Länge des Formelementes 12 ist es allerdings nicht möglich, dieses zu verschrauben, da dies zu thermischen Spannungen führen würde. Hier sind andere
Befestigungsmöglichkeiten vorgesehen, die in Fig. 11 und Fig. 12 darstellt sind und untenstehend näher beschrieben werden .
Neben dem Kraftschluss ist ein guter Formschluss erforder ¬ lich. Dieser Formschluss wird dadurch erreicht, dass die zu der Backenschiene 1 weisende Kontaktfläche 20 des Formelementes 12 eine zu der Form der Außenseite 13 inverse (komplementäre) Form aufweist.
Das Formelement 12 ist als derjenige Teil der Anordnung zur Beheizung von Schienenweichen vorgesehen, der Wärme in die Backenschiene 1 einleitet. Hierzu sind innerhalb des Form ¬ elementes 12 Wärmequellen vorgesehen. Das Formelement 12 selbst ist so gestaltet, dass die Wärme der Wärmequellen über die gesamte Kontaktfläche 20 an die Backenschiene 1 geleitet wird.
In dem Beispiel nach Fig. 3 bis Fig. 12 sind die Wärmequellen dadurch gestaltet, dass eine zu dem Schienenkopf 4 weisende obere Wulst 21 vorgesehen ist, die mit einem ersten Wärmequellenraum 22 versehen ist. Weiterhin ist eine zu dem Schienenfuß 5 weisende untere Wulst 23 vorgesehen, die mit einem zweiten Wärmequellenraum 24 versehen ist. Beide Wärmequellenräume 22 und 24 können Wärmequellen aufnehmen, die unterschiedlichster Art gestaltet sein können. So ist es möglich, durch die
Wärmequellenräume ein flüssiges oder ein gasförmiges Medium zu leiten. Es ist auch möglich, in diese Wärmequellenräume 22 und 24 elektrische Heizelemente entsprechend elektrisch isoliert einzubringen.
Zwischen der oberen 21 und der unteren Wulst 23 ist ein wärmeleitender Verbindungssteg 25 vorgesehen. Die Wärme ¬ leiteigenschaften dieses Verbindungssteges 25 werden zum einen durch die Materialwahl realisiert. Der Verbindungssteg 25 besteht, wie das gesamte Formelement 12, aus einem gut (wärme-) leitfähigen Material, wie beispielsweise Aluminium oder Kupfer. Zum anderen weist dieser Verbindungssteg 25 eine Dicke 26 auf, die eine Wärmeleitung von den Wärme ¬ quellenräumen 22 und 24 derart vorsieht, dass ein Wärmeeintrag in den Schienensteg 19 der Backenschiene 1 vollflächig über die Kontaktfläche 20 erfolgt. Bei der Verwendung von
Kupfer oder Aluminium empfiehlt sich hier eine Dicke 26 von vorzugsweise 7 mm bis 26 mm, vorzugsweise von 10 mm. Diese Dicke 26 bewirkt auch eine hohe mechanische Festigkeit, so dass die Spannkräfte vollständig von dem Formelement 12 auf die Backenschiene 1 übertragen werden können.
Unterstützt werden kann des Wärmeleitvermögen am Übergang von Kontaktfläche 20 zu Außenseite 13, wenn dazwischen bei der Montage des Formelementes 12 an die Backenschiene 1 eine Wärmeleitpaste eingebracht wird. Damit können auch kleinste wärmeisolierende Hohlräume dazwischen vermieden werden.
Eine noch stärkere Ausprägung des Verbindungssteges 25 erfährt dieser in den Ausgestaltungen, wie sie in Fig. 6 bis Fig. 12 dargestellt sind. Hier ist das Formelement 12 relativ massiv ausgebildet, so dass ein bestmöglicher Eintrag der Wärmeenergie ermöglicht wird.
In der Ausführungsform nach Fig. 6 ist das Formelement 12 aus Strangpressprofil gefertigt, wie dies auch in den anderen Ausführungen geschehen kann. Es sind ebenfalls der erste Wärmequellenraum 22 unterhalb des Schienenkopfes 4 und der zweite Wärmequellenraum 24 oberhalb des Schienenfußes 5 angeordnet, und beide sind durch den Verbindungssteg 25 mit ¬ einander verbunden. Zum Zwecke der Verringerung des Wärmeverlustes über die der Kontaktfläche 20 abgewandte Außen ¬ fläche 27 sind unter der Außenfläche 27 des Formelementes 12 zwei wärmeisolierende Hohlkammern 28 zwischen dem jeweiligen Wärmequellenraum 22 oder 24 und der Außenfläche 27 ange- ordnet .
Die Isolierwirkung kann verstärkt werden, wenn eine weitere Isolierschicht 29, wie sie in Fig. 7 dargestellt ist, auf die Außenfläche 27 aufgebracht wird. Die Gestaltung dieser Isolierschicht 29 bietet darüber hinaus den Vorteil, dass damit eine glatte Außenfläche zu gestalten ist.
Wie in Fig. 8 dargestellt, sind in der Richtung von der Kontaktfläche 20 zur Außenfläche 27 hintereinander liegend jeweils zwei Hohlkammern 28 angeordnet, wodurch weiterhin die Isolierwirkung erhöht wird.
In der Ausführung nach Fig. 8 ist in den Wärmequellenraum 22 ein elektrisches Heizelement 30 in Form eines Rohrheiz ¬ körpers formschlüssig eingebracht. Durch die Gestaltung des Formelementes 12, insbesondere durch die Breite des Verbin- dungssteges 25, wird eine gute Wärmeverteilung auf die gesamte Kontaktfläche 20 ermöglicht. Zum Einbringen des Heizelementes 30 ist vorgesehen, dass der Wärmequellenraum 22 als zu der Kontaktfläche 20 hin offene Nut 31 ausgeführt ist, in die von der Seite der Kontaktfläche 20 das Heizelement eingelegt ist.
Dabei besteht die Möglichkeit, das Heizelement 30 zusätzlich in der Nut 31 zu vergießen und auch die offene Seite der Nut 31 durch ein Versiegelungsmittel zu verschließen.
In Fig. 9 und Fig. 10 ist dargestellt, dass das Formelement 12 an der Weichenzunge 15 angeordnet ist, und zwar auf der Oberseite 32 eines Fußes 33 an der Außenseite 34 der Weichenzunge 15, die der der Weichenzunge 15 zugehörigen Backenschiene 1 abgewandt ist. Damit wird unter anderem auch erreicht, dass eine unter dem Fuß 33 befindliche, nicht näher dargestellte Kontaktfläche zum Gleitstuhl mit beheizt wird.
Zweckmäßigerweise wird je ein Formelement 12 sowohl an der Backenschiene 1 als auch an der Weichenzunge 15 in der dargestellten Art und Weise angeordnet.
In Fig. 11 und Fig. 12 ist dargestellt, dass das Formelement 12 mittels eines Spannelementes 35 mit der Backenschiene 1 kraftschlüssig verbunden ist. Eine gleiche Befestigungs- möglichkeit ist für ein Formelement 12 auf dem Fuß 33 der Weichenzunge 15 möglich, auch wenn dies hier nicht näher dargestellt ist.
Das Spannelement 35 weist einen ersten Spannteil 36, der mit dem Schienenfuß 5 verbunden ist, und einen zweiten Spannteil 37 mit einer das Formelement 12 gegen den Schienensteg 19 drückenden Spanneinheit 38 auf. Mittels einer Spannschraube 39, die in eine senkrecht zum Schienensteg 19 liegende Gewindebohrung 40 einschraubbar ist und die auf ein Druckstück 41 drückt, kann das Formelement 12 am Schienensteg 19 befestigt werden. Zur Aufnahme des
Druckstückes 41 weist die Außenfläche 27 des Formelementes 12 eine Vertiefung 42 auf, so dass der erste Spannteil 36 einen Formschluss zu dem Formelement 12 zeigt.
Der erste Spannteil 36 hat eine erste Spannzange 43, die an eine Seite des Schienenfußes 5 angreift, und eine zweite
Spannzange 44 für die andere Seite des Schienenfußes 5, die beide durch eine Zugschraube 45 den Schienenfuß 5 klemmen. Die Verbindung 46 zwischen dem ersten 36 und dem zweiten Spannteil 37 ist elastisch, so dass das Formelement 12 durch einen elastischen Kraftschluss gegen den Schienensteg 19 gedrückt wird.
Die Ausführung nach Fig. 12 sieht ein Spannelement 35 vor, dessen erster Spannteil 36 und zweiter Spannteil 37 einstückig miteinander verbunden sind. Das Spannelement 35 ist als Federelement aus Federmetall ausgebildet. Hier greift der zweite Spannteil 37 unter den Schienenfuß 5, und der erste Spannteil 36 drückt federnd das Formelement 12 gegen den Schienensteg 19.
Die Wärmequellenräume 22 und 24 in Fig. 6, Fig. 7, Fig. 9, Fig. 11 und Fig. 12 sind dafür vorgesehen, ein flüssiges oder ein gasförmiges Medium als Wärmequelle aufzunehmen, indem jeweils der eine Wärmequellenraum, 22 oder 24, mit einem Vorlauf und der andere Wärmequellenraum, 24 oder 22, mit einem Rücklauf einer nicht näher dargestellten
Heizquelle oder besser Warmwasserheizung verbunden ist.
Die Leistung kann an einer Weiche bei konventioneller elektrischer Beheizung 10 kW und mehr betragen, um die Forderung einiger Bahninfrastrukturbetreiber, wonach bei - 2O 0 C Außentemperatur durch Beheizung die Schienentemperatur auf +3 0 C gehalten werden muss, zu erfüllen. Durch die Gestaltung des Formelementes 12 und dessen Montageart an der Backenschiene 1, an der Weichenzunge 15 oder im bevorzugten Falle an beiden Weichenelementen 1 und 15 wird es ermöglicht, diese hohe Leistung mit einer geringen
Temperaturdifferenz zwischen den Wärmequellen und der Schienenweiche einzubringen. Dadurch wird es insbesondere möglich, beispielsweise mit geringen Vorlauftemperaturen bei flüssigen oder gasförmigen Medien zu arbeiten. Dies ermöglicht unter anderem auch den Einsatz einer geothermischen Wärmeerzeugung. Auch wird es dadurch möglich, Wärmeverluste infolge von Wärmestrahlung zu minimieren.
Verfahren zur Regelung für eine Weichenheizung
Bezugszeichenliste
1 Backenschiene
2 Heizelement
3 Zone höheren Wärmeverlustes
4 Schienenkopf 5 Schienenfuß
6 erster Temperatursensor
7 erster Abstand
8 zweiter Temperatursensor
9 zweiter Abstand 10 Recheneinheit
11 Leistungsstelleinrichtung
12 Formelement
13 Außenseite der Backenschiene
14 Laschenkammer 15 Weichenzunge
16 Durchgangsbohrung
17 Bolzen
18 Mutter
19 Schienensteg 20 Kontaktfläche
21 obere Wulst
22 erster Wärmequellenraum
23 untere Wulst
24 zweiter Wärmequellenraum 25 Verbindungssteg
26 Dicke des Verbindungsstegs
27 Außenflache
28 Hohlkammer
29 Isolierschicht
30 Heizelement
31 Nut
32 Oberseite
33 Fuß der Weichenzunge 34 Außenseite der Weichenzunge
35 Spannelement
36 erster Spannteil
37 zweiter Spannteil 38 Spanneinheit
39 Spannschraube
40 Gewindebohrung
41 Druckstück
42 Vertiefung 43 erste Spannzange
44 zweite Spannzange
45 Zugschraube 46 Verbindung
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