Procedimiento y sistema de aprovisionamiento de potencia eléctrica a los elementos de campo descentralizados de una red ferroviaria.

Procedimiento de aprovisionamiento de potencia eléctrica a los elementos de campo descentralizados (AZ1 a AZ6,

BÜ, B1 a B6, S1 a S6, W1 a W4) de una red ferroviaria, en la que se realizan los siguientes pasos:

a) asignar el consumo de potencia de los elementos de campo descentralizados (AZ1 a AZ6, BÜ, B1 a B6, S1 a S6, W1 a W4) a las clases de consumo predeterminados (EK1, EK2);

b) sumar los elementos de campo descentralizados (AZ1 a AZ6, BÜ, B1 a B6, S1 a S6, W1 a W4) dispuestos sobre un tramo de vía (2) de la red ferroviaria, en función de su consumo de potencia asociada a la clase de consumo, para establecer un primer itinerario conforme al horario, en el que un conjunto de itinerarios de base se usan como base,

c) repetir la etapa b) para un número de itinerarios conforme al horario (F1 a F4) para un intervalo de tiempo predefinido, en el que el itinerario establecido previamente (n-1) ésimo se usa como itinerario de base para el itinerario n-ésimo;

d) determinar un perfil de consumo resuelto en el espacio y en el tiempo para el intervalo de tiempo considerado;

e) de acuerdo con el perfil de consumo resuelto en el espacio y en el tiempo la elección de una potencia de base en una red de suministro de energía (EB) asignada a un tramo de vía (2), así como la elección de la disposición de los elementos de almacenamiento recargables (ES1, ES2), en el que la potencia de base y la potencia de los elementos de almacenamiento (ES1, ES2) están adaptadas para proporcionar al menos una necesidad de potencia del perfil de consumo resuelto en el espacio y en el tiempo en la granularidad temporal y/o espacial requerida.

Procedimiento y sistema de aprovisionamiento de potencia eléctrica a los elementos de campo descentralizados de una red ferroviaria.

La presente invención se refiere a un procedimiento y un sistema de aprovisionamiento de potencia eléctrica a los elementos de campo descentralizados de una red ferroviaria.

Tales elementos de campo descentralizados se utilizan en las redes de transporte ferroviario para el control de las unidades que influyen en el tráfico ferroviario y/o las unidades de vigilancia del tráfico ferroviario y en relación con la vigilancia de la funcionalidad y para grabar los datos del proceso e informar. Como unidades de influencia en el tren, que dan instrucciones al conductor del tren o incluso realizan ingerencias directas en el manejo del vehículo o establecen directamente un camino seguro, se consideran, por ejemplo, las señales, las agujas, las balizas, la línea de vía, los imanes de vía y similares, así como los sensores para obtener los parámetros del proceso del tren en movimiento, como el consumo de potencia, la velocidad y similares. Como unidades de vigilancia de secciones del tren y de tramos de vía se pueden mencionar no solo las balizas y las líneas piloto, sino también los contadores de ejes y los circuitos de vía.

En el transporte ferroviario, por lo general, sucede que estos elementos de campo descentralizados son controlados en un enclavamiento o en un ordenador remoto. Para la transferencia de datos entre el puesto de enclavamiento y los elementos de campo en el área de las vías, hoy en día se utilizan generalmente cables de cobre estandarizados, cuyo límite superior de longitud de distancia de colocación clásica, debido a los parámetros de transmisión física y a los revestimientos de cable (RLC) , en la práctica es de 10 Km. En ciertos tipos de elementos de campo, sin embargo, este límite superior puede también estar sólo en un máximo de 6, 5 kilómetros.

Por medio de la solicitud de patente europea EP 2 301 202 A1 se conoce, para hacer frente a esta limitación, un dispositivo y un procedimiento para el control y/o vigilancia del tráfico en los elementos de campo descentralizados dispuestos a lo largo de una red de transporte, que contiene los siguientes puntos esenciales:

a) un sistema de control superior, que intercambia información con los elementos de campo descentralizados por medio de mensajes de datos, b) una red de transporte de datos con un numero de puntos de acceso a la red, en el que el sistema de control superior está acoplado a la red de transporte de datos a través de al menos un punto de acceso a la red;

c) unidades de comunicación que están cada una conectada a un punto de acceso a la red, en el que:

d) los elementos de campo descentralizados están agrupados en subgrupos con respectivamente su propia subred; y en donde e) la subred de cada uno de los subgrupos se acopla a la red de transporte de datos en cada uno de sus dos extremos, respectivamente sobre una unidad de comunicación y sobre un punto de acceso a la red.

De esta manera, se puede utilizar una red de transporte digital para la conexión de los elementos de campo descentralizados, que en cada caso es robusta frente a un error simple, sin embargo, permite un uso muy hábil de los cables de cobre utilizados ampliamente en tecnología ferroviaria, por ejemplo, los cables de enclavamiento hasta ahora disponibles y finalmente también requiere sólo un número comparativamente pequeño de puntos de acceso a la red. Esta solución se distribuye, por ejemplo bajo el nombre SiNet (R) de Siemens Suiza SA.

En el marco del desarrollo de este proyecto, el aumento del suministro de potencia eléctrica a los elementos de campo descentralizados ahora no debe producirse más en el enclavamiento, sino que debe solucionarse con ayuda del uso de una red de suministro de potencia completamente independiente del enclavamiento.

A este respecto, conforme a la solicitud de la patente europea 11 189 530.6, también se han propuesto en la red de suministro de potencia elementos de almacenamiento descentralizados, que se deben usar en particular para el aplanamiento de picos de carga en la red. La solución propuesta en la solicitud de la patente europea 11 189 530.6 incluye la funcionalidad de SiNet (R) conforme a la solicitud de la patente europea EP 2 301 202 A1 en lo que respecta a la situación prevista de técnica de tratamiento de datos con un nuevo concepto de suministro de energía. Todo elemento regulador de los elementos de campo descentralizados está ahora conectado a una red de transmisión de energía común. La alimentación de energía eléctrica ya no se realiza ahora exclusivamente desde el puesto de enclavamiento central, sino que también se lleva a cabo a través de suministros de potencia externos, que por lo demás no tienen ninguna relación más con el tratamiento de datos técnicos del elemento regulador. En las posiciones adecuadas de la red de transmisión de energía están ahora conectados acumuladores de energía

inteligente IES1 hasta IES4 a la red de transmisión de energía y a la red de transmisión de datos, de modo que éstos acumuladores de energía inteligente pueden comunicar técnicas de datos sobre la red de transmisión de datos con el puesto de enclavamiento central y por lo tanto se puede controlar adecuadamente el consumo de potencia y/o la potencia suministrada por medio de un manager de energía implementado en la lógica del puesto de enclavamiento central. El acumulador de energía inteligente dispone, al mismo tiempo, al lado de un cargador con convertidor y del acumulador de energía real en un módulo lógico local, de una regulación del flujo de energía así como de un módulo de comunicación.

De acuerdo con este nuevo concepto, a un ordenador del puesto de enclavamiento, para los mismos elementos de campo descentralizados, le salen sólo cuatro conductores de cable para la energía eléctrica y hasta cuatro cables para la comunicación. A la vez, el ordenador del puesto de enclavamiento a través de un punto de acceso a la red, también está conectado a la red de transporte de datos.

De este modo, resulta una situación escalable en el área de la vía, con respecto a los elementos de campo descentralizados usados y al acumulador de energía inteligente. Con esto también se pueden utilizar modelos de conducción escalables y acumuladores de energía escalables. Se pueden utilizar también, como acumuladores de energía, el almacenamiento de energía del volante de inercia y los supercondensadores. Por lo tanto, esta solución muestra también la utilidad de este concepto de acumulador de energía descentralizado en la red de transmisión de energía, de modo que el trazado de la red de transmisión de energía puede utilizar en este sentido el aporte del acumulador de energía, de tal manera que el conducto de línea de la red debe de ser diseñado sólo para una potencia de base predeterminada.

Como resulta comprensible de esta solución, los motores de agujas y los motores de barreras en un plazo relativamente corto necesitan potencias particularmente altas, cuya preparación se debe obtener con la ayuda del elemento de almacenamiento, que la potencia facilitada por la red facilite de forma duradera una cierta carga de base que es suficiente para poder cargar los elementos de almacenamiento periódicamente de nuevo para la preparación de la carga máxima. El diseño de la capacidad de los elementos de almacenamiento, así como la capacidad de la red proporcionada por la carga de base son sin embargo bastante complejos, porque en la actualidad para hacer esto no existe ninguna base fiable para la planificación.

El problema mencionado antes no ha sido resuelto hasta ahora, porque el concepto de la red de suministro de potencia desacoplada del puesto de enclavamiento hasta ahora aún no se ha puesto en funcionamiento en el sector ferroviario y representa un verdadero cambio de paradigma, ya que muchos elementos de campo descentralizados ya no pueden controlarse más mediante la vigilancia directa del consumo de energía eléctrica desde el puesto de enclavamiento.

Por consiguiente, un objetivo de la presente invención es mostrar un sistema y un procedimiento de aprovisionamiento de potencia eléctrica a los elementos de campo descentralizados de una red ferroviaria, lo que significa que se puede cubrir una carga de base de un abastecimiento principal y se pueden cargar los elementos de almacenamiento de modo que estos, en caso de necesidad, puedan facilitar la carga máxima requerida.

Con referencia al procedimiento, este objetivo se resuelve según la invención, por medio de un procedimiento de aprovisionamiento de potencia eléctrica a los elementos de campo descentralizados de una... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento de aprovisionamiento de potencia eléctrica a los elementos de campo descentralizados (AZ1 a AZ6, BÃ?, B1 a B6, S1 a S6, W1 a W4) de una red ferroviaria, en la que se realizan los siguientes pasos:

a) asignar el consumo de potencia de los elementos de campo descentralizados (AZ1 a AZ6, BÃ?, B1 a B6, S1 a S6, W1 a W4) a las clases de consumo predeterminados (EK1, EK2) ;

b) sumar los elementos de campo descentralizados (AZ1 a AZ6, BÃ?, B1 a B6, S1 a S6, W1 a W4) dispuestos sobre un tramo de vía (2) de la red ferroviaria, en función de su consumo de potencia asociada a la clase de consumo, para establecer un primer itinerario conforme al horario, en el que un conjunto de itinerarios de base se usan como base, c) repetir la etapa b) para un número de itinerarios conforme al horario (F1 a F4) para un intervalo de tiempo predefinido, en el que el itinerario establecido previamente (n-1) ésimo se usa como itinerario de base para el itinerario n-ésimo;

d) determinar un perfil de consumo resuelto en el espacio y en el tiempo para el intervalo de tiempo considerado;

e) de acuerdo con el perfil de consumo resuelto en el espacio y en el tiempo la elección de una potencia de base en una red de suministro de energía (EB) asignada a un tramo de vía (2) , así como la elección de la disposición de los elementos de almacenamiento recargables (ES1, ES2) , en el que la potencia de base y la potencia de los elementos de almacenamiento (ES1, ES2) están adaptadas para proporcionar al menos una necesidad de potencia del perfil de consumo resuelto en el espacio y en el tiempo en la granularidad temporal y/o espacial requerida.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque, al menos están definidas dos clases de consumo (EK1, EK2) , en el que la primera clase de consumo (EK1) representa los elementos de campo descentralizados (AZ1 a AZ6, B1 a B6, S1 a S6) con una demanda de energía baja y mas permanente y la segunda clase de consumo (EK2) representa elementos de campo descentralizados (BÃ?, W1 a W4) con demanda de potencia comparativamente elevada pero de corta duración.

3. Procedimiento según la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque, la potencia proporcionada incluye una potencia de reserva, que se eleva aproximadamente del 20 al 60 por ciento de la demanda de potencia del perfil de consumo resuelto en el espacio y/o en el tiempo.

4. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque, los acumuladores de energía utilizables (ES1, ES2) son asignados a clases de potencia con respecto a la cantidad de energía que son capaces de proporcionar.

5. Procedimiento según la reivindicación 4, caracterizado porque, está prevista una lista de concordancia que equipara los acumuladores de energía (ES1, ES2) de las clases de potencia adecuadas que corresponden con las clases de consumo.

6. Sistema de aprovisionamiento de potencia eléctrica a los elementos de campo descentralizados (AZ1 a AZ6, BÃ?, B1 a B6, S1 a S6, W1 a W4) de una red ferroviaria, que consta de los siguientes componentes:

a) medios para asignar el consumo de potencia de los elementos de campo descentralizados (AZ1 a AZ6, BÃ?, B1 a B6, S1 a S6, W1 a W4) a las clases de consumo predeterminadas (EK1, EK2) ;

b) medios para sumar los elementos de campo descentralizados (AZ1 a AZ6, BÃ?, B1 a B6, S1 a S6, W1 a W4) dispuestos en un tramo de vía (2) de la red ferroviaria con respecto a su consumo de potencia asignado a las clases de consumo (EK1, EK2) para establecer un primer itinerario conforme al horario, en el que se utiliza como base un itinerario de base determinado, c) medios para repetir la etapa b) para un número de itinerarios (F1 a F4) conforme al horario para un intervalo de tiempo predeterminado, en el que el itinerario (n-1) -ésimo previamente establecido se usa como itinerario de base para el itinerario n-ésimo;

d) medios para determinar un perfil de consumo resuelto en el espacio y/o en el tiempo para el intervalo de tiempo considerado;

e) una red de suministro de energía (EB) asignada al tramo de vía (2) , en la que la elección de una potencia de base así como la elección de los elementos de almacenamiento recargables (ES1, ES2) se efectúa conforme al perfil de consumo resuelto en el espacio y/o en el tiempo, de tal modo que la potencia de base y la potencia de los elementos de almacenamiento (ES1, ES2) están diseñados conjuntamente, para proporcionar al menos la demanda de potencia del perfil de consumo resuelto en el espacio y/o en el tiempo en la granularidad temporal y espacial requerida.

7. Sistema según la reivindicación 6, caracterizado porque, al menos se definen dos clases de consumo (EK1, EK2) , en el que la primera clase de consumo (EK1) representa a los elementos de campo descentralizados (AZ1 a AZ6, B1 a B6, S1 a S6) con demanda de potencia baja y más permanente y la segunda clase de consumo representa a los elementos de campo descentralizados (BÃ?, W1 a W4) con demanda de potencia comparativamente alta pero de corta duración.

8. Sistema según la reivindicación 6 o 7, caracterizado porque, la potencia proporcionada incluye una potencia de reserva, que asciende aproximadamente del 20 al 60 por ciento de la demanda de potencia del perfil de consumo resuelto en el espacio y/o en el tiempo.

9. Sistema según una de las reivindicaciones 6 a 8, caracterizado porque, los acumuladores de energía utilizables (ES1, ES2) se asignan a las clases de potencia con respecto a la cantidad de energía que pueden proporcionar.

10. Sistema según la reivindicación 9, caracterizado porque, está prevista una lista de concordancia, que compara las clases de consumo que corresponden con los acumuladores de energía de las clases de potencia adecuadas.