专利名称：能量供应装置、具有这种能量供应装置的设备和布置以及用于向轨道交通的至少一个线 ...的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种能量供应装置、一种具有这种能量供应装置的设备和布置以及一种用于向轨道交通(spurgebundenes Verkehr)的至少一个线路兀件(StreckeneIement)提供能量的方法。
背景技术：
在轨道交通的范围内，即例如在铁路、磁悬浮铁路或具有橡胶轮胎的轨道引导的车辆中，采用大量线路元件。这种线路元件例如可以是轮式传感器、轴计数器、道岔(Weiche)、信号或钥匙锁(Schlilsselsperre)。尽管线路元件依据其方式以及其各自的应用目的而有所不同，但是对于轨道交通的线路元件通常共同的是，即其需要电能以用于其运行。在实践中这一点导致了，通常每个线路元件借助电导线由关于各自的线路片段的中央能量供应设备来提供电能。但是，相应的导线连接地或依赖于导线地提供为运行线路元件所需的电能具有如下缺陷:其由于在铁轨区域中需要铺设电缆而具有极大的开销和花费。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题是，提供一种用于轨道交通的至少一个线路元件的能量供应装置，该能量供应装置可以相对简单地实现并且同时可以广泛地采用。按照本发明，上述技术问题通过用于轨道交通的至少一个线路元件的能量供应装置来解决，该能量供应装置具有在线路侧的接收装置，该接收装置用于接收通过轨道车辆的发送装置借助电磁感应主动传输的能量；并且该能量供应装置具有在线路侧的能量存储装置，该能量存储装置用于至少部分地存储通过在线路侧的接收装置所接收的能量以及用于与从发送装置向在线路侧的接收装置的能量传输在时间上退耦地向至少一个线路元件提供电能。按照本发明的能量供应装置具有在线路侧的接收装置，该接收装置用于接收通过轨道车辆的发送装置借助电磁感应主动传输的能量。这种借助电磁感应从轨道车辆的发送装置向在线路侧的接收装置主动传输电能提供了如下优点，即其甚至在轨道交通的恶劣的运行条件的情况下试验并证明是可行的。由此例如在应答器中借助电磁感应(即借助从应答器天线发射的磁场)从在车辆侧的应答器天线向应答器传输电能。但是在此所传输的能量仅用于在车辆驶过时激活或读取应答器。在此关于车辆驶过的时间点却不对所传输的能量进行存储。与已知的由应答器和应答器天线组成的系统根本上不同地，按照本发明的能量供应装置具有在线路侧的能量存储装置。该能量存储装置用于至少部分地存储通过在线路侧的接收装置所接收的能量。通过相应的存储优选能够与从发送装置向在线路侧的接收装置的能量传输过程在时间上退耦地向至少一个线路元件提供电能。这一点是具有优势的，因为由此也可以向这种与轨道车辆的驶过无关地需要电能供应的线路元件(例如轮式传感器或轴计数器)提供电能以用于其运行。在此这样理解措辞“在时间上退耦”，即不是仅恰好在轨道车辆通过或驶过期间向至少一个线路元件提供电能。一方面这包括这样的情况，在该情况下持续地向至少一个线路元件提供电能。另一方面也存在如下可能性，即至少一个线路元件仅临时地需要电能，其中相应的时间段可以与轨道车辆的驶过相关联或不关联。由此例如可以考虑，激活线路元件准备用于轨道车辆的驶过并且为此目的由存储装置提供电能。作为对此的替换和附加，依据各自的应用情况也会出现如下情况，即线路元件由驶过的轨道车辆来激活、在车辆驶过之后至少对于一定的时间保持运行以及在该时间期间使用来自于能量存储装置的电能来运行。在此例如可以间接或直接地通过轨道车辆的发送装置激活有关的线路元件。此外，按照本发明的能量供应装置具有如下优点，即多个轨道车辆，特别是铁轨车辆，已经装备了合适的发送装置，特别是以应答器天线或欧洲应答器天线(Eurobalisenantenne)的形式。因此，在许多情况下可以仅在线路侧实现按照本发明的能量供应装置，从而如果可能的话可以避免在车辆侧的改变。要指出的是，在线路侧的接收装置不仅可以构造为点状的(例如以天线的形式)，此外还可以构造为线状或面状。相应的实施方式具有如下优点，即其由于在车辆侧的发送装置和线路侧的接收装置之间的较长的耦合时间或较大的退耦面而允许传输较大的能量数量。此外还可以考虑，在线路侧的接收装置包括多个天线或天线元件，其必要时也可以空间上彼此分开地布置，例如在不同的铁轨上或铁轨中。优选地，这样扩展按照本发明的能量供应装置，使得能量供应装置被构造为用于不依赖于导线地自主地向至少一个线路元件提供电能。在此，概念“独立于导线”和“自主”被理解为，不需要借助电导线将至少一个线路元件电连接到中央能量供应设备。取而代之，为运行至少一个线路元件所需的能量优选仅由能量供应装置分布式地提供。由此，结合向轨道交通的线路元件提供电能的规划、实现和维护得出关于开销和花费的极大的优点。原则上，可以以任意的对其公知的方式实施在线路侧的能量存储装置。在此重要的仅在于，关于较长的时间段能够完全或至少部分地存储通过线路侧的接收装置在轨道车辆一次或多次经过或驶过期间所接收的电能，从而能够与接收驶过车辆的能量的过程在时间上退耦地向至少一个线路元件提供电能。按照本发明的能量供应装置的另一种特别优选的实施方式，在线路侧的能量存储装置包括至少一个蓄电池和/或至少一个双层电容器。这是具有优势的，因为蓄电池是用于能量存储的广泛使用并可靠的部件。此外，双层电容器，其也被称为超电容器，尤其是由于其大的能量密度而逐渐被广泛使用。在此，相应的双层电容器的特征通常还在于高的可靠性和大数量的可能的充电循环。在线路侧的接收装置和在线路侧的能量存储装置可以被构造为分别独立的组件以及被构造为共同的组件。按照本发明的能量供应装置的另一种特别优选的实施方式，线路侧的接收装置和/或线路侧的能量存储装置被构造为线路元件或线路元件之一的组成部分。这提供了如下优点，即可以获得特别紧凑的结构形式。然而对于线路侧的接收装置被构造为线路元件或线路元件之一的组成部分的情况，这一点的前提条件是，有关的线路元件这样布置在线路上，即例如布置在铁轨上或铁轨中，使得线路侧的接收装置能够接收从轨道车辆的发送装置方面主动借助电磁感应传输的电能。因为该前提条件在许多情况下不能给出，通常必要或合适的是，至少线路侧的接收装置被构造为与线路元件相分离的组件。但在此优选地，紧靠至少一个待供电的线路元件地(即例如相距几米)布置能量供应装置，从而如果可能的话避免了在线路侧的能量存储装置和至少一个线路元件之间铺设较长的电缆。原则上可以考虑，为运行线路元件所需的电能仅以由发送装置传输的或发射的并且通过线路侧的接收装置接收的能量的形式来提供。为了在特殊情况下也确保能量供应装置的可靠性，例如在较长的线路封锁的情况下，在该情况下不能从驶过的轨道车辆接收能量，合适的可以是，在能量供应装置方面可以使用另一个能量源。按照另一种特别优选的实施方式，按照本发明的能量供应装置附加地具有至少一个原电池。这提供了如下优点，即特别是在干扰或较长的运行中断的情况下可以确保线路元件的继续运行。优选地，能量供应装置在此具有控制装置，如果需要的话该控制装置能够依据能量存储装置的充电状态将能量供应切换到至少一个原电池。优选地，能量供应装置在这种情况下能够向中央控制计算机传输维护或报警消息。在此，相应的消息或信息的发送优选实现为无线的，即例如借助无线电模块，该无线电模块可以是能量供应装置的组成部分或者与该能量供应装置通信技术地相连。优选地，按照本发明的能量供应装置还可以这样扩展，使得能量供应装置具有至少一个用于从能量供应装置的周围产生电能的换能器。这提供了如下优点，即借助至少一个换能器可以附加或替换地向至少一个线路元件提供电能。优选地，至少一个换能器在此连接到能量存储装置上，该能量存储装置在该情况下由此用于存储借助电磁感应从轨道车辆的发送装置所接收的能量以及用于存储通过换能器产生的电能。换能器的设置还提供了如下优点，即通过相应冗余地提供电能提高了能量供应装置的稳健性和可靠性。这一点尤其对于轨道交通的线路元件的供电是具有重要意义的，因为相应的线路元件通常处理安全关系重大的功能并且由此必须可靠地防止故障。原则上可以以任意的对其公知的方式构造用于从能量供应装置的周围或周围能量中产生电能的换能器。在此，从周围相应地产生能量通常也称为“能量收集(energyharvesting)，，优选地可以这样构造按照本发明的能量供应装置，使得至少一个换能器被构造为用于从机械振荡、光、热或风中产生电能。这提供了如下优点，即相应的换能器可以相对便宜地在市场中买到。由此，换能器例如可以从机械振荡中产生电能，该机械振荡通过驶过的轨道车辆产生。与之相比，从光或热中产生电能提供了如下优点，即相应的换能器独立于轨道车辆的驶过。原则上同样适合于如下情况，即换能器被构造为用于从风中产生电能，其中相应的风也可以是由驶过的轨道车辆引起的行驶风。本发明还包括如下设备，该设备具有按照本发明的能量供应装置或按照前面举出的按照本发明的能量供应装置的优选扩展中任一个所述的能量供应装置，以及具有轨道车辆的发送装置，该发送装置用于借助电磁感应主动地向线路侧的接收装置传输能量。根据按照本发明的设备的特别优选的扩展，发送装置是应答器天线。将发送装置构造为应答器天线，特别是构造为欧洲应答器天线，这提供了如下优点，即以有轨机动车形式的轨道车辆通常已经具有相应的应答器天线，从而能量供应装置优选地独立于驶过线路的轨道车辆的改变或扩展以用于其功能或其运行。
此外，本发明包括如下布置，该布置具有按照本发明的能量供应装置或按照前面举出的按照本发明的能量供应装置的优选扩展中任一个所述的能量供应装置，以及具有至少一个线路元件。优选地，这样扩展按照本发明的布置，使得至少一个线路元件是轮式传感器、轴计数器、道岔、信号或钥匙锁。关于方法，本发明要解决的技术问题是，提供一种用于向轨道交通的至少一个线路元件供电的方法，该方法可以相对简单地实现并且同时可以广泛地采用。按照本发明，上述技术问题通过用于向轨道交通的至少一个线路元件供电的方法来解决，其中借助电磁感应主动从轨道车辆的发送装置向线路侧的接收装置传输能量，通过线路侧的接收装置接收的能量至少部分地存储在线路侧的能量存储装置中，并且与从发送装置向线路侧的接收装置的能量传输在时间上退耦地由线路侧的能量存储装置向至少一个线路元件提供电能。按照本发明的方法的优点基本上相应于已经结合按照本发明的能量供应装置所提到的优点，从而与此相关地参见相应上述实施。
下面借助实施例对本发明作进一步说明。附图中:图1以示意图示出了具有按照本发明的能量供应装置的实施例的布置。
具体实施例方式在附图中可以看到具有有轨机动车的形式的轨道车辆200，该轨道车辆驶过线路或铁轨300。沿着线路布置线路元件100和110，这些线路元件可以分别例如是轮式传感器、轴计数器、道岔、信号或钥匙锁。为了向线路元件100、110提供电能，在线路侧设置了能量供应装置10。该能量供应装置包括在线路侧的接收装置20，该接收装置用于接收通过轨道车辆200的发送装置210借助电磁感应主动传输的能量。相应的能量传输在此在附图中借助利用附图标记70标出的箭头来表示。将线路侧的能量存储装置30电连接到线路侧的接收装置20上，该能量存储装置用于至少部分地存储通过线路侧的接收装置20接收的能量以及用于由通过接收装置20接收的能量在时间上退耦地向至少一个线路元件100、110提供电能。由此，线路侧的能量存储装置10能够向线路元件100和110关于如下时间提供电能，即在该时间没有轨道车辆200驶过线路侧的接收装置10并且由此不从轨道车辆200向线路侧的接收装置20或向线路侧的能量存储装置30进行能量传输。这一点是具有优势的，因为由此也可以对这样的线路元件100、110提供电能，对于这些线路元件来说需要连续的或者至少与轨道车辆200的驶过无关的运行。能量供应装置10优选被构造为用于独立于导线地自主地向线路元件100、110提供电能。这意味着，优选不需要附加地导线或电缆连接地输送电能到线路元件100、110。取而代之，仅通过能量供应装置10向线路元件100、110提供电能。例如可以这样构造线路侧的能量存储装置30，使得其包括至少一个蓄电池或至少一个双层电容器。由此能够可靠且持续地存储能量。在所描述的实施例的范围内，能量供应装置10附加地具有原电池40或相应于原电池的布置。在此对于如下情况使用原电池40作为返回层(RUckfallebene)，即线路侧的能量存储装置30不能够为线路元件100和110提供足够的电能。如果由于较长的线路封锁而没有车辆200驶过线路300并且由此在线路侧的接收装置20方面在相应的时间段内不能从驶过的车辆200的发送装置210接收能量，则例如会出现相应的情况。为了在这种情况下也确保线路元件100、110继续运行，借助开关50能够将线路元件100、110的能量供应从通过线路侧的能量存储装置30进行馈电切换到通过原电池40提供能量。在此例如可以依据线路侧的能量存储装置30的充电状态通过控制装置发起相应的切换过程，该控制装置在附图中为清楚起见没有示出。作为对原电池10的附加或替换，能量供应装置10也可以具有换能器60以用于从能量供应装置10的周围或周围能量中产生电能。在此，换能器60例如可以从机械振荡、光、热或风中产生电能并且馈入线路侧的能量存储装置30。由此通过相应的换能器60也可以进一步提高能量供应装置10的可靠性。轨道车辆200的发送装置210优选可以是例如以欧洲应答器天线(Eurobalisenantenne)形式的应答器天线。这提供了如下优点，即在以有轨机动车形式的轨道车辆200上已经有规律地存在相应的天线。迄今为止应答器天线仅用于读取在铁轨中布置的应答器以及用于提供为读取所需的能量，而能量供应装置10优选能够按时间从能量的传输以及存储中退耦以电能的形式向线路元件100和110提供能量，该线路元件可以是任意种类的线路元件。要指出的是，线路元件100、110优选不仅关于能量供应独立于到中央能量供应设备的电缆铺设，而且此外优选还构造为与中央控制装置进行无线通信，所述中央控制装置例如具有信号楼的控制计算机或主计算机的形式。这提供了如下优点，即不仅关于能量供应，而且此外也关于数据或通信导线可以弃用线路元件100、110到中央供能或控制组件的电缆连接或导线连接。相应于上述实施，所描述的能量供应装置10尤其提供如下优点，即其能够对于任意种类的线路元件100、110弃用到与各个线路元件100、110的位置远离地布置的中央能量供应设备的电缆铺设。为此在实践中对于轨道交通的装置的规划和运行得出针对在提供线路元件时的灵活性以及关于在此相应的开销和花费的极大的优点。
权利要求
1.一种用于轨道交通的至少一个线路元件(100，110)的能量供应装置(10)，具有 -线路侧的接收装置(20 )，该接收装置用于接收通过轨道车辆(200 )的发送装置(210 )借助电磁感应而主动传输的能量，以及具有 -线路侧的能量存储装置(30)，该能量存储装置 -用于至少部分地存储通过所述线路侧的接收装置(20)所接收的能量以及 -用于与从所述发送装置(210)向所述线路侧的接收装置(20)的能量传输在时间上退耦地向至少一个线路元件(100，110)提供电能。
2.根据权利要求1所述的能量供应装置，其特征在于，所述能量供应装置(10)被构造为用于独立于导线地自主地向所述至少一个线路元件(100，110)提供电能。
3.根据权利要求1或2所述的能量供应装置，其特征在于，所述线路侧的能量存储装置(20)包括至少一个蓄电池和/或至少一个双层电容器。
4.根据上述权利要求中任一项所述的能量供应装置，其特征在于，所述线路侧的接收装置(20)和/或所述线路侧的能量存储装置(30)被构造为线路元件(100，110)或线路元件(100，110)之一的组成部分。
5.根据上述权利要求中任一项所述的能量供应装置，其特征在于，所述能量供应装置(10)附加地具有至少一个原电池(40)。
6.根据上述权利要求中任一项所述的能量供应装置，其特征在于，所述能量供应装置(10)具有至少一个换能器(60)，其用于从所述能量供应装置(10)的周围产生电能。
7.根据权利要求6所述的能量供应装置，其特征在于，所述至少一个换能器(60)被构造为用于从机械振荡、光、热或风中产生电能。
8.一种设备，具有根据上述权利要求中任一项所述的能量供应装置(10)，以及具有轨道车辆的发送装置(210)，该发送装置用于借助电磁感应主动地向线路侧的接收装置(20)传输能量。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述发送装置(210)是应答器天线。
10.一种布置，具有根据权利要求1至7中任一项所述的能量供应装置(10)以及具有至少一个线路元件(100，110)。
11.根据权利要求10所述的布置，其特征在于，所述至少一个线路元件(100，110)是轮式传感器、轴计数器、道岔、信号或钥匙锁。
12.一种用于向轨道交通的至少一个线路元件(100，110)供电的方法，其中 -借助电磁感应主动从轨道车辆(200 )的发送装置(210 )向线路侧的接收装置(20 )传输能量， -通过所述线路侧的接收装置(20)所接收的能量至少部分地存储在线路侧的能量存储装置(30)中，并且 -与从所述发送装置(210)向所述线路侧的接收装置(20)的能量传输在时间上退耦地由所述线路侧的能量存储装置(30)向至少一个线路元件(100，110)提供电能。
全文摘要
能量供应装置、具有这种能量供应装置的设备和布置以及用于向轨道交通的至少一个线路元件提供能量的方法。本发明涉及一种用于轨道交通的至少一个线路元件(100，110)的能量供应装置(10)，其具有线路侧的接收装置(20)，该接收装置用于接收通过轨道车辆(200)的发送装置(210)借助电磁感应主动传输的能量；并且所述能量供应装置具有线路侧的能量存储装置(30)，该能量存储装置用于至少部分地存储通过线路侧的接收装置(20)接收的能量以及用于与从发送装置(210)向线路侧的接收装置(20)的能量传输在时间上退耦地向至少一个线路元件(100，110)提供电能。此外，本发明包括具有能量供应装置(10)的设备和布置以及用于向轨道交通的至少一个线路元件(100，110)提供能量的方法。
文档编号B60M3/00GK103097180SQ201180043150
公开日2013年5月8日 申请日期2011年8月30日 优先权日2010年9月9日
发明者T.比格, J-P.布劳纳, H.厄恩斯特, P.齐格勒 申请人:西门子公司