EP3016830A1

EP3016830A1 - Device and method for operating functional units arranged in a decentralized manner

Info

Publication number: EP3016830A1
Application number: EP14747307.8A
Authority: EP
Inventors: Anton Reichlin
Original assignee: Siemens Schweiz AG
Current assignee: Siemens Mobility AG
Priority date: 2013-07-02
Filing date: 2014-06-25
Publication date: 2016-05-11
Also published as: CN105358403B; EP2821313A3; CN105358403A; US20160167686A1; AU2014286412A1; WO2015000757A1; CA2917091A1; US10407086B2; EP2821313A2; AU2014286412B2; CA2917091C

Abstract

The invention relates to a device (E) and a method for operating decentralized functional units (DFE, EC) arranged in an industrial system, comprising: a) a higher-level control system (30) which exchanges information with the decentralized functional units (DFE) by means of data telegrams (DT), b) a data transport network (TN) with a number or network access points (2 to 16), said higher-level control system (30) being coupled to the data transport network (TN) via at least one network access point (2, 4); c) communication units (18 to 28) which are connected to a network access point (6 to 16) and provide the decentralized functional units with access to the data transport network (TN); d) an energy transport network to which the decentralized functional units (DFE) are connected and which supplies electric energy to the decentralized functional units (DFE); e) a number of intelligent energy stores which are connected to the energy transport network (ETN) and which consume energy and/or output energy in accordance with the higher-level control system and/or with at least one of the remaining energy stores, said energy transport network (ETN) having energy supply points (IEK) which are distributed along a bus structure of the energy transport network, wherein selectively one of at least two independent energy backbones can supply corresponding electric power to the supply points.

Description

Einrichtung und Verfahren zum Betreiben von dezentral angeordneten Funktionseinheiten Device and method for operating decentralized functional units

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine The present invention relates to a

Einrichtung und ein Verfahren zum Betreiben von in einer industriellen Anlage angeordneten dezentralen Device and method for operating distributed in an industrial plant decentralized

Funktionseinheiten gemäss dem Oberbegriff der Functional units according to the preamble of

Patentansprüche 1 bzw. 8. Derartige dezentrale Funktionseinheiten werden im Claims 1 and 8. Such decentralized functional units are in

Besonderen in Schienenverkehrsnetzwerken z.B wie die Eisenbahn eingesetzt, wo diese genutzt werden, um Particular in rail networks, for example, used as the railway where they are used to

Fahrzeug beeinflussende und/oder Fahrzeug überwachende Einheiten zu steuern und bezüglich der Funktionalität zu überwachen und um Prozessdaten aufzunehmen und zurück an eine zentrale Steuerungs- und/oder Überwachungszentrale, wie zum Beispiel eine Leitstelle oder ein Stellwerk zu melden. Als zugbeeinflussende Einheiten, die also To control vehicle influencing and / or vehicle monitoring units and to monitor the functionality and to record process data and report back to a central control and / or monitoring center, such as a control center or a signal box. As train-influencing units, that is

Anweisungen an den Fahrzeugführer geben oder sogar direkt Eingriffe in der Fahrzeugsteuerung vornehmen oder direkt einen sicheren Fahrweg einstellen, können beispielsweise Signale, Weichen, Balisen, Linienleiter, Gleismagnete und dergleichen sowie auch Sensoren zum Erfassen von Give instructions to the driver or even make direct intervention in the vehicle control or directly set a safe track, for example, signals, switches, balises, line conductors, track magnets and the like, as well as sensors for detecting

Prozessgrössen des fahrenden Zuges, wie Process variables of the moving train, such as

Leistungsaufnahme, Geschwindigkeit und dergleichen, betrachtet werden. Als Zug- und Gleisabschnitt Power consumption, speed and the like can be considered. As a train and track section

überwachende Einheiten können ebenfalls Balisen und Monitoring units can also use balises and

Linienleiter, aber auch Achszähler und Gleisstromkreise und andere Gleisfreimeldesysteme genannt werden. Line conductors, but also axle counters and track circuits and other train detection systems are called.

Grundsätzlich betrifft die vorliegende Erfindung aber alle industriellen Anlagen, in denen funktionale Basically, however, the present invention relates to all industrial installations in which functional

Einheiten über grössere Strecken verteilt sind und dennoch zentral gesteuert werden müssen. Die zentrale Steuerung kann dabei von einer ortsfesten Leitstelle, aber auch durch eine nicht-ortsfeste virtuelle Leitstelle wahrgenommen werden. Im Eisenbahnverkehr ist es üblicherweise so, dass diese dezentralen Funktionseinheiten von einem Stellwerk oder einem abgesetzten Stellwerkrechner gesteuert werden. Für den Datentransfer zwischen dem Stellwerk und den Units are distributed over longer distances and still need to be controlled centrally. The central controller can be perceived by a stationary control center, but also by a non-stationary virtual control center. In railway traffic, it is usually the case that these decentralized functional units are controlled by an interlocking or a remote interlocking computer. For the data transfer between the signal box and the

Funktionseinheiten im Gleisbereich sind heute in derFunction units in the track area are today in the

Regel standardisierte Kupferkabel vorgesehen, für deren klassische Stelldistanzlängen wegen der physikalischen Übertragungsparameter, den Kabelbelägen (RLC) , bei 10 km in der Praxis die obere Grenze liegt. Bei gewissen Typen von Funktionseinheiten kann diese obere Limite jedoch auch nur bei maximal 6,5 km liegen. Usually standardized copper cables are provided for whose classical travel distances due to the physical transmission parameters, the cable coverings (RLC), at 10 km in practice is the upper limit. For certain types of functional units, however, this upper limit can only be at a maximum of 6.5 km.

Heutzutage stehen jedoch auch schon Datennetzwerke bei Eisenbahnen im Einsatz, welche dazu verwendet werden z.B. Daten unter benachbarten Stellwerken oder der Stellwerken und Leittechnik auszutauschen. Sie werden jedoch nicht in der Weise eingesetzt, um zugbeeinflussende und/oder zugüberwachende Funktionseinheiten zu steuern und zu überwachen, wodurch eine Überbrückung von fast beliebigen Stelldistanzen zu ermöglichen wäre. Diese Netzwerke sind vielmehr vom Typ eines Datentransportnetzwerkes (DTN) , z.B. ein optisches Transportnetzwerkes, ausgestaltet und werden für die Übermittlung von Daten für die Today, however, data networks are already being used by railways, which are used e.g. To exchange data under adjacent signal boxes or interlockings and control technology. However, they are not used to control and monitor train-influencing and / or train-monitoring functional units, which would allow for bridging almost any distance. Rather, these networks are of the data transport network (DTN) type, e.g. an optical transport network, designed and used for the transmission of data for the

operationelle Betriebsebene und dergleichen eingesetzt. operational operational level and the like used.

Derartige Datennetzwerke erlauben eine sehr viel höhere Anzahl von Freiheitsgraden hinsichtlich Such data networks allow a much higher number of degrees of freedom

• der Festlegung der Position der Kopplungspunkte für den Anschluss von Stellwerk- und Leittechnikanlagen oder Teilen davon und somit dessen Aufstellungsorte, • determining the position of the coupling points for the connection of interlocking and control systems or parts thereof and thus its sites,

• der angewandten Übertragungs-Verfahren und der • the applied transmission method and the

Distanzen der Kommunikation unter verschiedenen Anlagenteilen . Distances of the communication under different plant parts.

Diese Datennetzwerke ermöglichen so mitunter eine These data networks allow so sometimes

wesentliche Verbesserung beim Preis/Leistungsverhältnis und dennoch ein hoch zuverlässiger und entsprechend sicherer Datenaustausch der Eisenbahnsicherungseinrichtungen entlang von Gleisanlagen . Significant improvement in the price / performance ratio and yet a highly reliable and correspondingly secure data exchange of Railway safety installations along railway tracks.

Anschauliche Anwendungsbeispiele für derartige Illustrative examples of such applications

Datennetzwerke sind Nebenstrecken oder Strecken mit ETCS Level 2 oder lange Tunnelstrecken, für die heute immer noch wegen der Limite bei den Stelldistanzlängen mit herkömmlichen Stellwerkkabeln eine Anordnung von Data networks are branch lines or routes with ETCS Level 2 or long tunnels, for which still today an arrangement of .4 is due to the limits of the travel distances with conventional interlocking cables

Stellwerkrechnern innerhalb von Tunnels erforderlich macht. Die dort herrschenden rauen Einsatzbedingungen erfordern, dass die Stellwerkrechner in Kavernen oder Containern gekapselt und klimatisiert betrieben werden. Der Unterhalt ist in diesen Fällen entsprechend Requires interlocking computers within tunnels. The harsh operating conditions prevailing there require the interlocking computers to be encapsulated in caverns or containers and to be air-conditioned. Maintenance is appropriate in these cases

aufwendig. Die ganze Problematik besteht also darin, dass bedingt durch die limitierten Stelldistanzen Stellwerk und Aussenanlageteile nicht beliebig weit auseinander liegen können. consuming. The whole problem is therefore that due to the limited Stelldistanzen signal box and outdoor equipment parts can not be arbitrarily far apart.

Die neuartigen Datennetzwerke haben jedoch einen Nachteil dahingehend, dass im Grunde jede zentrale und dezentrale Funktionseinheit in geeigneter Weise über einen However, the novel data networks have a disadvantage in that basically every central and decentralized functional unit is suitably connected via a

Zugangspunkt und aus Gründen der Verfügbarkeit in Access point and for reasons of availability in

redundanter Weise an ein solches Datennetzwerk redundant way to such a data network

angekoppelt werden muss. Damit ist momentan an einem einzelnen Netzwerkknoten für einen Anschluss einer must be coupled. This is currently at a single network node for a port a

Funktionseinheit ein vergleichsweise hoher Aufwand für die Kopplung mit dem Datennetzwerk erforderlich bei gleichzeitig nur vergleichsweise geringer Function unit a comparatively high effort for the coupling with the data network required at the same time only comparatively low

Datentransferrate in Relation zur Netzwerkkapazität. Data transfer rate in relation to the network capacity.

Während heutige Glasfasernetze beispielsweise For example, while today's fiber optic networks

Übertragungsraten von GigaBit bis hin zu TeraBit Transfer rates from GigaBit to TeraBit

Transferleistung zulassen, werden diesen Transfer performance will allow this

Übertragungsraten bei diesen sicherungstechnischen Transmission rates for these fuse-technical

Anwendungen jedoch nur sehr marginal genutzt. Applications, however, used only very marginally.

Zugleich ist darüber hinaus durchaus ein wirtschaftliches Interesse seitens der Bahninfrastruktur-Betreiber At the same time, it is certainly an economic interest on the part of the railway infrastructure operators

erkennbar, die bestehenden sogenannten langlebigen Stellwerkkabel (an die Schienenwege angepasste Kupferkabel) , welche heute für den Betrieb der recognizable, the existing so-called long-lived Interlocking cable (adapted to the railways copper cable), which today for the operation of the

Funktionseinheiten durch die Stellwerke eingesetzt werden, weiterhin für die Ansteuerung der Aussenanlagen zu nutzen. Function units are used by the interlockings, continue to use for the control of the outdoor facilities.

Zur Lösung dieser Aufgabe sind aus der europäischen To solve this task are from the European

Patentanmeldung EP 2 301 202 AI eine Einrichtung und ein Verfahren zur Steuerung und/oder Überwachung von entlang eines Verkehrsnetzwerks angeordneten dezentralen Patent Application EP 2 301 202 A1 discloses a device and a method for controlling and / or monitoring decentralized ones arranged along a traffic network

Funktionseinheiten bekannt, welche folgenden Kernpunkte umfassen : Functional units are known which comprise the following key points:

a) ein übergeordnetes Steuerungssystem, das mit den dezentralen Funktionseinheiten mittels Datentelegrammen Informationen austauscht, a) a higher-level control system which exchanges information with the decentralized functional units by means of data telegrams,

b) ein Datentransportnetzwerk mit einer Anzahl von b) a data transport network with a number of

Netzzugangspunkten, wobei das übergeordnete Network access points, where the parent

Steuerungssystem über mindestens einen Netzzugangspunkt an dem Datentransportnetzwerk angekoppelt ist; Control system is coupled via at least one network access point on the data transport network;

c) Kommunikationseinheiten, die jeweils an einem c) communication units, each at a

Netzzugangspunkt angeschlossen sind, wobei: Network access point are connected, wherein:

d) die dezentralen Funktionseinheiten zu Untergruppen mit jeweils eigenem Subnetzwerk zusammengefasst sind; und wobei d) the decentralized functional units are combined into subgroups, each with its own subnetwork; and where

e) das Subnetzwerk jeder der Untergruppen an jedem seiner beiden Ende jeweils über eine Kommunikationseinheit und über einem Netzzugangspunkt an dem Datentransportnetzwerk angekoppelt ist. Auf diese Weise kann für die Ankopplung der dezentralen Funktionseinheiten ein digitales Transportnetzwerk genutzt werden, welches in jeder Weise robust gegen ein einfaches Fehlerereignis ist, dennoch eine sehr e) the subnetwork of each of the subgroups at each of its two ends is coupled to the data transport network via a communication unit and via a network access point. In this way, a digital transport network can be used for the coupling of the decentralized functional units, which is robust in each case against a simple error event, yet a very

geschickte Verwendung von sehr breit in der Bahntechnik eingesetzten Cu-Kabeln, zum Beispiel bisher vorhandenen Stellwerkskabeln, erlaubt und schliesslich auch nur eine vergleichsweise geringe Zahl von Netzzugangspunkten benötigt . Eine derartige Einrichtung ist dabei in besonders skillful use of very widely used in railway engineering copper cables, for example, previously available interlocking cables, and finally requires only a relatively small number of network access points. Such a device is in particular

vorteilhafter Weise für ein Schienennetz für den advantageous for a rail network for the

Eisenbahnverkehr einsetzbar. Folglich ist dann in einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung zweckmässig, mittels den dezentralen Funktionseinheiten verkehrsüberwachende und verkehrssteuernde Funktionseinheiten, wie Railway traffic can be used. Consequently, in a further advantageous refinement, it is then expedient to use the decentralized functional units to monitor traffic-controlling and traffic-controlling functional units, such as

insbesondere Signale, Weichen, Achszähler, especially signals, switches, axle counters,

Gleisstromkreise, punkt- und linienförmige Track circuits, point and line

Zugbeeinflussungselemente, an das Datentransportnetzwerk anzukoppeln . Train control elements to couple to the data transport network.

Der Aufbau von technischen Anlagen, besonders auch in der Bahninfrastruktur, ist aufgrund der über 100 jährigen Geschichte des Industrieanlagenbaus und des The construction of technical facilities, especially in the railway infrastructure, is due to the more than 100 years of history of industrial plant construction and the

Eisenbahnwesens auf Robustheit und Zuverlässigkeit ausgelegt. In der damaligen Konzeption wurden besonders die Aussenelemente der Bahnsicherungsanlagen über relativ kräftige Kabeladern angeschlossen, um die Schaltzustände über die definierten Distanzen sicher detektieren zu können, d.h. die Auslegung erfolgt entsprechend der Railway system designed for robustness and reliability. In the former conception, the outer elements of the railway safety systems were connected in particular via relatively strong cable cores in order to be able to reliably detect the switching states over the defined distances, ie. the design is carried out according to the

Spitzenbelastungen mit ausreichender Reserve. Mit dem Schaltvorgang der Aussenelemente wird über die Peak loads with sufficient reserve. With the switching operation of the outer elements is on the

Energiezuführung auch die Information übermittelt. Daraus folgt aber in naheliegender Weise auch, dass die Energy supply also transmitted the information. It follows, however, in an obvious way, that the

möglichen Distanzen durch den detektierbaren Energiefluss begrenzt sind. Unter heutigen Flexibilitäts- , Kosten- und Ressourcenpolitischen -Aspekten sind diese etablierten Konzepte neben der durch die EP 2 301 202 AI offenbarte Kommunikationsstruktur dringend auch im Bereich der possible distances are limited by the detectable energy flow. In today's flexibility, cost and resource policy aspects, these established concepts are urgently needed in addition to the communication structure disclosed by EP 2 301 202 A1

Energiezuführung zu innovieren. Im Zuge der hiermit eingeleiteten Modernisierung wird die Siemens To innovate energy supply. In the course of the hereby initiated modernization becomes the Siemens

Aktiengesellschaft, Division Mobility, in den kommenden Jahren grundlegende Innovationen in Bezug auf seine Corporation, Division Mobility, in the coming years fundamental innovations in terms of its

Stellwerksarchitekturen durchführen, wobei der Lösung zur Dezentralisierung der Steuer- und Meldesysteme in den Anlagen voll Rechnung getragen wird. Dies bedeutet, dass im Endausbau alle zu steuernden und überwachenden Elemente (Signale, Weichen, Zugsicherungssysteme, Interlocking architectures taking full account of the decentralization solution for the control and reporting systems in the plants. This means that in the end, all to be controlled and monitoring Elements (signals, switches, train protection systems,

Gleisfreimeldesysteme wie z.B. Achszählpunkte, Train detection systems, such as axle counting points,

Bahnübergänge) vor Ort am Gleis ein Steuer- bzw. eine Meldegerät - im folgenden Element Controller EC oder dezentrale Funktionseinheit DFE genannt - erhalten. Level crossings) on-site at the track a control or a signaling device - in the following element called controller EC or decentralized functional unit DFE - received.

Da die strategische Basis für die Zukunft aus den zwei nachfolgend aufgeführten Architekturänderungen bei den elektronischen Stellwerken von Siemens dazuführen wird, dass die bisherige Kopplung von Information und Energie aufgelöst wird, ist es neben dem Einführen eines Since the strategic basis for the future from the two architectural changes listed below for the electronic interlockings from Siemens will be that the previous coupling of information and energy will be dissolved, it is next to the introduction of a

echtzeitfähigen und hochverfügbaren Wide-Area- Kommunikationssystems zwischen dem Stellwerkrechner Real-time capable and high-availability wide-area communication system between the interlocking computer

(zentrale Steuerungseinheit) und den Stell- und (central control unit) and the control and

Überwachungsgeräten (Element Controllern EC) entlang dem Gleis erforderlich die Zuführung der Energie vom Monitoring devices (element controllers EC) along the track required the supply of power from the

Stellwerk zu den Element Controllern am Gleis komplett neu zu konzipieren, wofür in der internationalen Stellwerk to the element controllers on the track completely new design, for what in the international

Patentanmeldung WO 2013/013908 AI eine Lösung offenbart wird. Patent application WO 2013/013908 AI discloses a solution.

Diese Lösung sieht eine Einrichtung und ein Verfahren zum Betreiben von in einer industriellen Anlage angeordneten dezentralen Funktionseinheiten vor, umfassend: This solution provides a device and a method for operating decentralized functional units arranged in an industrial plant, comprising:

c) Kommunikationseinheiten, die an einem Netzzugangspunkt angeschlossen sind und den dezentralen Funktionseinheiten den Zugang zu dem Datentransportnetzwerk bereitstellen, d) ein Energietransportnetz, an das die dezentralen (c) communication units connected to a network access point providing access to the data transport network to the remote functional units, d) an energy transport network to which the decentralized ones have access

Funktionseinheiten angeschlossen sind und das die Function units are connected and that the

dezentralen Funktionseinheiten mit elektrischer Energie versorgt; und e) einer Anzahl von intelligenten an dem decentralized functional units supplied with electrical energy; and e) a number of intelligent ones on the

Energietransportnetz angeschlossenen Energiespeichern, die eine Energieaufnahme und/oder -abgäbe, ggfs. in Energy storage connected energy storage, the energy intake and / or -abgäbe, if necessary. In

Abstimmung mit dem übergeordneten Steuerungssystem, mit mindestens einem der übrigen Energiespeicher ausführen. Coordinate with the higher-level control system to run with at least one of the remaining energy storage.

Auf diese Weise ist nun auch das Energietransportnetz vollkommen von einem Stellwerk entkoppelt und kann dank der vorgesehenen Energiespeicher nun hinsichtlich der Verkabelung und der Übertragungskapazität auf eine gewisse vorbestimmbare Grundlast ausgelegt werden, wobei Lastspitzen der elektrischen Leistungsaufnahme, In this way, the energy transport network is now completely decoupled from a signal box and can now be designed thanks to the envisaged energy storage in terms of cabling and transmission capacity to a certain predeterminable base load, with peak loads of electrical power consumption,

beispielsweise beim Ändern der Lage einer Weiche, for example, when changing the position of a switch,

Schliessen und Öffnen eines Bahnübergangs, durch die intelligenten Energiespeicher geglättet wird. Die Closing and opening a railroad crossing, which smoothes intelligent energy storage. The

Energiespeicher werden als intelligent bezeichnet, weil sie sich für die Leistungsaufnahme und/oder die Energy storage devices are called intelligent because they support power consumption and / or energy consumption

Leistungsabgabe mit dem übergeordneten Steuerungssystem und/oder mindestens einem der übrigen Energiespeicher dahingehend abstimmen, dass das Aufladen und/oder das Entladen in einer gesteuerten, kontrollierten Weise erfolgen kann. Adjust power output with the parent control system and / or at least one of the remaining energy storage to the effect that charging and / or discharging can be done in a controlled, controlled manner.

Ausgehend von der heutigen Stellwerkarchitektur mit dezentralen Stationen, aber Punkt-zu-Punkt-Based on today's interlocking architecture with decentralized stations, but point-to-point

Energiezuführung, wird hiermit ein neuer, innovativer Ansatz beschritten. Die heutigen kabel- und Energy supply, this is a new, innovative approach taken. Today's cable and

arbeitsintensiven Punkt- zu Punkt-Verbindungen für die Stromversorgung bzw. die Energieversorgung der peripheren Elemente entlang dem Gleis (Element Controller oder auch dezentrale Funktionseinheit genannt) werden ersetzt durch adernsparende und einfach zu montierende Bus- oder Labor-intensive point-to-point connections for the power supply or power supply of the peripheral elements along the track (element controller or also referred to as decentralized functional unit) are replaced by wire-saving and easy-to-install bus or

Ringleitungen. Der Einsatz von intelligenten, dezentralen Energiespeichern ermöglicht eine einfache Ring lines. The use of intelligent, decentralized energy storage enables a simple

Energieversorgung der Element Controller entlang desPower supply to the element controller along the

Gleises auch über grosse Distanzen mit Zuleitungen von kleinem Aderquerschnitt. Kurzeitige Spitzenlasten, wie der Umlauf einer Weiche oder das Öffnen der Schranke eines Bahnübergangs, werden durch die auch als Kurzzeitenergie-speicher ausführbaren Energiespeicher vor Ort abgedeckt. Die Anlagen müssen damit nicht mehr auf den „Worst Case"-Energieverbrauch dimensioniert werden, sondern es genügt eine Auslegung auf den mittleren Tracks also over long distances with leads of small core cross section. Short-term peak loads, such as the circulation of a switch or the opening of the barrier a railroad crossing, are covered by the on-site energy storage also executable as a short-term energy storage. The systems no longer have to be dimensioned for the "worst case" energy consumption, but a design in the middle is sufficient

Energieverbrauch . Power consumption .

Unterstützend kann ein übergeordnetes intelligentes Supporting can be a superior intelligent

Energiemanagement über die gesamte Anlage für die Energy management over the entire plant for the

bedarfsgerechte Zuteilung der Energie bei den einzelnen Verbrauchern wirken. Das intelligente Energiemanagement berücksichtigt einerseits die für eine bestimmte Anlage geforderte Verfügbarkeit in Abhängigkeit der needs-based allocation of energy among the individual consumers. On the one hand, the intelligent energy management takes into account the availability required for a specific installation as a function of the energy consumption

Streckenkategorie sowie auch das aktuelle Route category as well as the current one

Verkehrsaufkommen im Bahnbetrieb. Als Energiespeicher können die neuesten Speichertechnologien, z.B. SuperCaps (z.B. Kurzzeitenergiespeicher dezentral) oder Traffic in railway operations. As energy storage, the latest storage technologies, e.g. SuperCaps (for example, short-term energy storage decentralized) or

Schwungradspeicher mit Verbundwerkstoffen als Flywheel accumulator with composite materials as

Systemkomponente zum Einsatz kommen. Damit gelingt es mit diesem Ansatz auch, die heutigen batteriegestützten USV- Systeme (Blei-Accumulatoren) wo immer möglich durch günstigere und ökologisch bessere Speicherkomponenten zu ersetzen. Eine weitere Innovation stellt dabei auch die Eigenintelligenz des einzelnen Energiespeichers im System component are used. With this approach, it is possible to replace today's battery-backed UPS systems (lead accumulators) wherever possible with cheaper and ecologically better storage components. Another innovation is the intrinsic intelligence of the individual energy storage unit

Gesamtsystem dar. Overall system dar.

Je nach Anordnung des Speichers in der Netz-Topologie soll nicht nur Energie bedarfsgerecht für einen direkt zugeordneten Verbraucher zur Verfügung gestellt werden, sondern es soll ebenfalls möglich sein, Energie in das Gesamtsystem zurück zu speisen. Dadurch wird die Depending on the arrangement of the memory in the network topology, not only should energy be made available on demand for a directly assigned consumer, but it should also be possible to feed energy back into the overall system. This will be the

Redundanz der Energiebereitstellung erhöht und es kann so die Verfügbarkeit der Stellwerksanlage gesichert, bzw. gegenüber der heutigen Architektur sogar erhöht werden. Daneben ergeben sich aus der Verwendung intelligenter Energiespeicher sehr weitgehende Möglichkeiten der flexiblen Gestaltung der Stellwerksinfrastruktur bzw. allgemein von Energienetzen. Smart Grids könnten z.B. auf der Basis der hier beschriebenen intelligenten Speicher relativ einfach möglich werden, ohne dass wesentliche Teile eines bestehenden Energieverteilungsnetzes komplett umgestellt werden müssen. Redundancy of the energy supply increases and it can thus ensured the availability of the interlocking system, or even be increased compared to today's architecture. In addition, the use of intelligent energy storage systems offers very extensive possibilities for the flexible design of the interlocking infrastructure or energy networks in general. Smart Grids could eg on The basis of the intelligent memory described here are relatively easily possible without essential parts of an existing power distribution network must be completely changed.

Mit diesem Ansatz wird nicht nur die bisherige Punkt-zu^¬ Punkt-Leitungsführung für die Energieversorgung entlang dem Gleis auf eine neue Basis gestellt, sondern ebenfalls die dadurch bedingte räumlich begrenzte Ausdehnung von Stellwerksanlagen (0 bis 6,5 km) aufgelöst. Dies With this approach, the previous point-to-point ^¬ wiring for the power supply along the track is not only placed on a new basis, but also dissolved the consequent spatially limited expansion of interlocking systems (0 to 6.5 km). This

ermöglicht in Zukunft die Implementierung von will enable the implementation of

elektronischen Stellwerksarchitekturen, die sowohl den Anforderungen nach Funktionalität, Zuverlässigkeit und maximaler Verfügbarkeit Rechnung tragen, als auch electronic interlocking architectures that meet the requirements for functionality, reliability and maximum availability, as well as

Aspekten der Schonung von Ressourcen, Nachhaltigkeit, Energieeffizienz und ökologischer und ökonomischer Aspects of conservation of resources, sustainability, energy efficiency and ecological and economic

Gestaltung der Bahninfrastrukturen genügen. Designing the railway infrastructure suffice.

Die in der WO 2013/013908 AI offenbarte Lösung beschränkt sich aber längst nicht nur auf den beschriebenen However, the solution disclosed in WO 2013/013908 A1 is by no means limited to the one described above

Anwendungsfall der Stellwerksarchitektur von Bahnanlagen, sondern geht weit darüber hinaus. Als zukünftige Application of the interlocking architecture of railway facilities, but goes far beyond. As future

Beispiele werden das Energiemanagement für Gebäude oder für Grossanlagen in der produzierenden oder Examples are the energy management for buildings or for large plants in the producing or

verarbeitenden Industrie auf der Basis dezentraler manufacturing industry based on decentralized

Energiespeicher gesehen. Energy storage seen.

Grundsätzlich zeigt dieser Ansatz die Machbarkeit einer vollkommen vom Stellwerk entkoppelten Energieversorgung für die dezentral angeordneten Element Controller sowie die von ihnen gesteuerten Funktionseinheiten, die weit draussen in der Peripherie beispielsweise bei einer Basically, this approach shows the feasibility of a completely decoupled from the interlocking power supply for the decentralized element controller and their controlled functional units that far out in the periphery, for example, in a

Eisenbahninfrastruktur angeordnet sind. Bisher noch nicht so stark untersucht wurde die Versorgungssicherheit des für diese Versorgung vorgesehenen Energiebusses. Eine naheliegende Massnahme wäre hier die redundante Railway infrastructure are arranged. The security of supply of the energy bus intended for this supply has not been investigated so far. An obvious measure here would be the redundant

Ausgestaltung des Energiebusses, was aber wieder einen zusätzlichen Verkabelungs- und Installationsaufwand mit sich bringen würde. Design of the energy bus, but again one additional wiring and installation costs would bring.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein System und ein Verfahren zur The present invention is therefore based on the object, a system and a method for

ausfallsicheren Energieversorgung von dezentralen Element Controllern und den von ihnen gesteuerten Fail-safe power supply of decentralized element controllers and controlled by them

Funktionseinheiten anzugeben, die sich durch einen geringen Investitions- und Installationsaufwand und eine hohe Versorgungssicherheit auszeichnen. Specify functional units that are characterized by low investment and installation costs and a high security of supply.

Diese Aufgabe wird bezüglich der Einrichtung This task is related to the facility

erfindungsgemäss durch eine Einrichtung zum Betreiben von in einer industriellen Anlage angeordneten dezentralen Funktionseinheiten gelöst, umfassend: According to the invention, solved by a device for operating decentralized functional units arranged in an industrial plant, comprising:

c) Kommunikationseinheiten, die an einem Netzzugangspunkt angeschlossen sind und den dezentralen Funktionseinheiten den Zugang zu dem Datentransportnetzwerk bereitstellen; und c) communication units connected to a network access point providing access to the data transport network to the remote functional units; and

d) ein Energietransportnetz, an das die dezentralen d) an energy transport network to which the decentralized

dezentralen Funktionseinheiten mit elektrischer Energie versorgt, wobei das Energietransportnetz decentralized functional units supplied with electrical energy, wherein the energy transport network

Energieeinspeisepunkte aufweist, die entlang einer Energieeinspeisepunkte, along a

Busstruktur des Energietransportnetzes verteilt Bus structure of the energy transport network distributed

angeordnet sind, wobei die Einspeisepunkte wahlweise durch einen von mindestens zwei unabhängigen are arranged, wherein the feed-in points optionally by one of at least two independent

Energiebackbones mit entsprechender elektrischer Leistung versorgbar sind. Bezüglich des Verfahrens wird diese Aufgabe erfindungsgemäss durch ein Verfahren zum Betreiben von in einer industriellen Anlage angeordneten dezentralen Energiebackbones can be supplied with appropriate electrical power. With regard to the method, this object is achieved according to the invention by a method for operating distributed in an industrial plant decentralized

Funktionseinheiten gelöst, umfassend: Function units solved, comprising:

c) Kommunikationseinheiten, die an einem Netzzugangspunkt angeschlossen sind und den dezentralen Funktionseinheiten den Zugang zu dem Datentransportnetzwerk bereitstellen; und, c) communication units connected to a network access point providing access to the data transport network to the remote functional units; and,

Energiebackbones mit entsprechender elektrischer Leistung versorgt werden. Energiebackbones be supplied with appropriate electrical power.

Auf diese Weise ist es möglich, das Energietransportnetz jederzeit mit der erforderlichen elektrischen Leistung zu versorgen, wobei die Unabhängigkeit der beiden In this way it is possible to provide the energy transport network at any time with the required electrical power, with the independence of the two

Energiebackbones eine Garantie dafür ist, dass zumindest bei dem Ausfall eines Energiebackbones immer der jeweils andere Energiebackbone weiterhin intakt ist. Als ein Energiebackbone kommt beispielsweise das öffentliche Versorgungsnetz (in der Schweiz beispielsweise mit der Swissgrid AG als Operator) in Frage. Ein anderer Energiebackbones is a guarantee that, at least in the case of a failure of a Energiebackbones always the other Energiebackbone is still intact. For example, the public utility grid (in Switzerland, for example, with Swissgrid AG as operator) is considered an energy pack. Another

Energiebackbone kann das proprietäre Bahnstromsystem der Eisenbahninfrastrukturbetreiber sein, welche Energiebackbone may be the proprietary railway power system of railway infrastructure operators, which

beispielsweise mit den Schweizerischen Bundesbahnen in der Schweiz eigene Kraftwerke zur Erzeugung der für das Bahnstromsystem erforderlichen Energie unterhalten und somit unabhängig vom öffentlichen Versorgungsnetz For example, with the Swiss Federal Railways in Switzerland own power plants to generate the required for the traction current system energy and thus independent of the public grid

operieren können. Zu dem proprietären Bahnstromsystem gehört auch der Fahrdraht (Oberleitung) , der in der Regel eine hohe geographische Ausdehnung hat. In der Schweiz beispielsweise beträgt die Abdeckung der wichtigsten Haupt- und Nebenstrecken mit einem Fahrdraht nahezu 100%. Typischerweise sind mittels den dezentralen can operate. The proprietary traction current system also includes the contact wire (overhead line), which usually has a high geographical extent. In Switzerland, for example, the coverage of the main main and secondary lines with a contact wire is almost 100%. Typically, by means of the decentralized

Funktionseinheiten verkehrsüberwachende und Function units traffic monitoring and

verkehrssteuernde Einheiten, wie insbesondere Signale, Weichen, Achszähler, Gleisfreimeldesysteme, traffic-controlling units, in particular signals, switches, axle counters, train detection systems,

Gleisstromkreise, punkt- und linienförmige Track circuits, point and line

Zugbeeinflussungselemente, aber auch Train controls, as well

Bahnschrankenanlagen, an das Energietransportnetz Railway barrier systems, to the energy transport network

ankoppelbar . can be coupled.

Um bei einem Ausfall eines Einspeisepunkte (z.B. In case of failure of a feed-in point (e.g.

systemischer Ausfall des zugrundeliegenden systemic failure of the underlying

Energiebackbones ) nicht allzu grosse Streckenlängen bis zum nächstliegenden, noch intakten Einspeisepunktes hinnehmen zu müssen, kann es in einer vorteilhaften Energiebackbones) not too long distances to the nearest, still intact feeder point to have to accept, it can be in an advantageous

Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass die Einspeisepunkte jeweils alternierend an einen der Embodiment of the invention be provided that the feed points each alternately to one of

mindestens zwei unabhängigen Energiebackbones at least two independent energy bones

angeschlossen sind. are connected.

Besonders geringe Übertragungsverluste und eine Particularly low transmission losses and one

hinreichend grosse Leistung können in vorteilhafter Sufficiently large power can be used in an advantageous manner

Weiterbildung der Erfindung erzielt werden, indem das Energietransportnetz zumindest teilweise als Development of the invention can be achieved by the energy transport network at least partially as

Gleichstrombus angelegt ist, der vorzugsweise eine DC bus is created, preferably a

Spannung von mindestens 400 VDC aufweist. Typischerweise weisen derartige Gleichstrombusse eine Spannung von 750 oder 800 VDC auf. Eine systemisch besonders ausfallsichere Versorgung eines Energiebackbones lässt sich bereitstellen, wenn einer der mindestens zwei Energiebackbones zur Energieerzeugung auf mindestens ein Wasserkraftwerk, insbesondere ein Voltage of at least 400 VDC. Typically, such DC buses have a voltage of 750 or 800 VDC. A systemically particularly fail-safe supply of an energy buff can be provided if one of the at least two energy baks for generating energy on at least one hydroelectric power plant, in particular a

Flusskraftwerk und/oder ein Speicherseekraftwerk, zurückgreift. Die mit diesen Quellen erzeugbare Energie garantiert eine hohe Verfügbarkeit und damit die River power station and / or a storage lake power plant, accesses. The energy that can be generated with these sources guarantees a high level of availability and thus the

gefordert hohe Versorgungssicherheit. Weiter ist es vorteilhaft, wenn hierbei zusätzlich auf mindestens ein Windkraftwerk und/oder mindestens ein demanded high security of supply. Further, it is advantageous if in addition to at least one wind power plant and / or at least one

Photovoltaikkraftwerk zugegriffen werden kann. In den Zeiten, in denen die witterungsabhängigen Energiequellen Sonne und Wind viel oder nur wenig Energie zur Verfügung stellen können, kann dann das Wasserkraft entsprechend nur wenig bzw. entsprechend mehr elektrische Energie erzeugen. Etwaige Überschussenergie aus Wind und Sonne kann sogar genutzt werden, um Wasser in einen Speichersee oder sonstiges Reservoir hoch zu pumpen und somit Energie für wind- und/oder sonnenärmere Tage bedarfsweise zur Verfügung stellen zu können. Photovoltaic power plant can be accessed. In the times in which the weather-dependent energy sources sun and wind can provide much or little energy, then the hydropower can generate correspondingly little or correspondingly more electrical energy. Any surplus energy from wind and sun can even be used to pump water into a storage lake or other reservoir and thus to be able to provide energy for wind- and / or solar-poor days as needed.

Eine besonders bedarfsgerechte und die last A particularly needs-based and the last

ausbalancierende Lösung ergibt sich, wenn eine Anzahl von intelligenten an dem Energietransportnetz angeschlossenen Energiespeichern vorgesehen sind, die eine Balancing solution results when a number of intelligent energy storage connected to the energy transport network are provided, the one

Energieaufnahme und/oder -abgäbe in Abstimmung mit dem übergeordneten Steuerungssystem und/oder mit mindestens einem der übrigen Energiespeicher ausführen. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der vorliegenden Energy intake and / or -abgäbe in coordination with the parent control system and / or run with at least one of the remaining energy storage. Further advantageous embodiments of the present invention

Erfindung sind den übrigen Unteransprüchen zu entnehmen. Invention can be found in the remaining subclaims.

Vorteilhafte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Advantageous embodiments of the present invention

Erfindung werden anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen: Invention will be explained in more detail with reference to the drawing. Showing:

Figur 1 in schematischer Ansicht den Aufbau einer Figure 1 is a schematic view of the structure of a

Einrichtung E zur Steuerung und/oder Überwachung von entlang eines Device E for control and / or Monitoring along a

Eisenbahnnetzwerkes angeordneten dezentralen Funktionseinheiten gemäss EP 2 302 202 AI; Figur 2 in schematischer Ansicht eine erste Railway network arranged decentralized functional units according to EP 2 302 202 AI; Figure 2 is a schematic view of a first

Ausgestaltung für ein Energietransportnetz mit den Varianten a) und b) ; Embodiment for an energy transport network with variants a) and b);

Figur 3 in schematischer Ansicht eine zweite Figure 3 is a schematic view of a second

Figur 4 in schematischer Ansicht eine dritte Figure 4 is a schematic view of a third

Ausgestaltung für ein Energietransportnetz mit den Varianten a) und b) ; und Embodiment for an energy transport network with variants a) and b); and

Figur 5 in schematischer Ansicht den Aufbau eines Figure 5 is a schematic view of the structure of a

intelligenten Energiespeichers. Figur 1 zeigt in schematischer Ansicht den Aufbau einer Einrichtung E zur Steuerung und/oder Überwachung von entlang eines Eisenbahnnetzwerkes (hier nicht weiter dargestellt) angeordneten dezentralen Funktionseinheiten DFE1A bis DFEnA, DFE1B bis DFEnB usw. (im Nachfolgenden auch Element Controller EC genannt) . Sollte nicht eine bestimmte Funktionseinheit gemeint sein, werden die dezentralen Funktionseinheiten nachfolgend mit DFE oder EC bezeichnet. Derartige dezentrale Funktionseinheiten DFE werden genutzt, um zugbeeinflussenden und/oder zugüberwachende Einheiten zu steuern und zu überwachen. Als zugbeeinflussende Einheiten können beispielsweise Signale, Weichen, Balisen, Linienleiter, Gleismagnete und dergleichen genannt werden. Als zugüberwachende Einheiten können ebenfalls Balisen und Linienleiter, aber auch Achszähler und Gleisstromkreise genannt werden. intelligent energy storage. Figure 1 shows a schematic view of the structure of a device E for controlling and / or monitoring along a railway network (not shown here) arranged decentralized functional units DFE1A to DFEnA, DFE1B to DFEnB, etc. (hereinafter also called element controller EC). Should not be meant a particular functional unit, the decentralized functional units are hereinafter referred to as DFE or EC. Such decentralized functional units DFE are used to control and monitor train-influencing and / or train monitoring units. As zugbeeinflussende units, for example, signals, switches, balises, line conductors, track magnets and the like may be mentioned. Train monitoring units can also include balises and line conductors, as well as axle counters and track circuits.

Beispielhaft wird durch die dezentrale Funktionseinheit DFE1C ein Signal S gesteuert und überwacht. Die By way of example, a signal S is controlled and monitored by the decentralized functional unit DFE1C. The

dezentrale Funktionseinheit DFE IC steuert dabei die Anzeige der Signalbegriffe und führt respektive decentralized functional unit DFE IC controls the Display of the signal terms and leads respectively

assistiert bei Überwachungsfunktionen, wie beispielsweise der Überwachung des Lampenstroms im Signalstromkreis. Jede dezentrale Funktionseinheit DFE respektive die von gesteuerte/überwachte Einheit verfügt im gesamten assists in monitoring functions, such as monitoring the lamp current in the signal circuit. Each decentralized functional unit DFE or the controlled / monitored unit has throughout

Netzwerk über eine eindeutige Adresse, beispielsweise eine IP-Adresse oder eine MAC-Adresse. Die Einrichtung E umfasst weiter ein Network via a unique address, such as an IP address or a MAC address. The device E further includes a

Datentransportnetzwerk TN mit einer Anzahl von Data transport network TN with a number of

Netzzugangspunkten 2 bis 16. An einem Teil dieser Network access points 2 to 16. At a part of this

Netzzugangspunkte 6 bis 16 sind Kommunikationseinheiten 18 bis 28 angeschlossen. Das Datentransportnetzwerk TN ist hierbei als hochverfügbares Netzwerk ausgestaltet.Network access points 6 to 16 are connected to communication units 18 to 28. The data transport network TN is designed here as a highly available network.

Solche hochverfügbaren Strukturen können sich einerseits durch eine redundante Ausführung des Netzes selbst und/oder andererseits durch eine geschickte Re^¬ organisation des Netzes beim Ausfall eines Such highly available structures can the one hand by a redundant design of the network itself and / or on the other hand by a clever re ^¬ organization of the network in case of failure of a

Verbindungsstückes ergeben. Connector result.

Ausserdem umfasst die Einrichtung E ein übergeordnetes Steuerungssystem 30, das neben anderen hier nicht weiter aufgeführten Komponenten eine Leitstelle LT, einen In addition, the device E comprises a higher-level control system 30, which in addition to other components not further listed here a control center LT, a

Stellwerkrechner STW, einen Achszählerrechner AZ und eine Service/Diagnose-Einheit SD umfasst, die über die Stellwerkrechner STW, an axle counting computer AZ and a service / diagnostic unit SD includes, over the

Netzzugangspunkte 2 und 4 mittels Ethernet-Verbindungen an das Datentransportnetzwerk TN angeschlossen sind. Wie in der Figur 1 gezeigt, müssen die dezentralen Network access points 2 and 4 are connected by means of Ethernet connections to the data transport network TN. As shown in Figure 1, the decentralized

Funktionseinheiten DFE über eine der Function units DFE via one of

Kommunikationsgruppen 18 bis 28 und den entsprechende Netzwerkknoten 6 bis 16 an dem Transportnetzwerk TN angekoppelt sein und können so über dieses Communication groups 18 to 28 and the corresponding network nodes 6 to 16 may be coupled to the transport network TN and so on this

Datentelegramme erhalten oder austauschen. Die Receive or exchange data telegrams. The

dezentralen Funktionseinheiten DFE sind dabei zu decentralized functional units DFE are to

Untergruppen A, B, C, D und E mit jeweils eigenem Subgroups A, B, C, D and E, each with its own

Subnetzwerk NA, NB, NC, ND und NE zusammengefasst . Die Untergruppe A wird beispielsweise aus den dezentralen Funktionseinheiten DFE1A, DFE2A, DFE3A bis DFEnA Subnetwork NA, NB, NC, ND and NE combined. The Subgroup A becomes, for example, the decentralized functional units DFE1A, DFE2A, DFE3A to DFEnA

gebildet. Dabei sind die Untergruppen A bis E immer an ihren beiden Enden mit je einer der Kommunikationsgruppen 18 bis 28 und einem Netzzugangspunkten 6 bis 16 educated. The subgroups A to E are always at their two ends with one of the communication groups 18 to 28 and a network access points 6 to 16

verbunden. Jeder dezentralen Funktionseinheit DFE ist zudem ein Vermittlungsrechner SU oder SCU, der alternativ auch direkt in die dezentrale Funktionseinheit DFE integriert sein kann, vorgeschaltet, welcher für die dezentralen Funktionseinheiten DFE den Anschluss an das Subnetzwerk bereitstellt, damit jede dezentrale connected. Each decentralized functional unit DFE is also a switching computer SU or SCU, which may alternatively be integrated directly into the decentralized functional unit DFE, upstream, which provides the connection to the subnetwork for the decentralized functional units DFE, so that each decentralized

Funktionseinheit DFE beim Ausfall einer Function unit DFE in case of failure of one

Kommunikationsgruppe noch von einer zweiten redundanten Kommunikationsgruppe 18 bis 28 angesprochen werden kann. Communication group can still be addressed by a second redundant communication group 18 to 28.

Jedes Subnetzwerk (NA bis NE) ist somit aus einer Anzahl von Punkt-zu-Punkt-Verbindungen von logisch benachbarten dezentralen Funktionseinheiten (DFE) aufgebaut. Dabei ist eine Punkt-zu-Punkt-Verbindung als autonome Each subnetwork (NA to NE) is thus made up of a number of point-to-point connections of logically adjacent distributed functional units (DFE). Here is a point-to-point connection as autonomous

Übertragungsstrecke innerhalb des Subnetzwerks Transmission link within the subnetwork

ausgebildet, zum Beispiel als ISDN-Übertragungsstrecke oder als xDSL-Übertragungsstrecke oder LWL- Übertragungsstrecke . Somit kann ein einzelnes Subnetzwerk sozusagen aus einzelnen Übertragungszellen aufgebaut werden, die ihrerseits jeweils immer nur die Übertragung von Punkt zu Punkt beherrschen müssen. Mit anderen Worten gesprochen können so beispielsweise aus einfachen, eher kurzreichweitigen Übertragungstechniken auch ein viel längeres und komplexeres Subnetzwerk zusammengesetzt werden. Aus diesem Grund ist es zweckmässig, die Punkt- zu-Punkt-Verbindung an jedem Ende mit einem formed, for example, as an ISDN transmission line or as an xDSL transmission path or fiber optic transmission path. Thus, a single subnetwork can be constructed, so to speak, of individual transmission cells, which in turn always only have to master the transmission from point to point. In other words, for example, from simple, rather short-range transmission techniques, a much longer and more complex subnetwork can be put together. For this reason, it is convenient to have the point-to-point connection at each end

Vermittlungsmodul (SU) zu terminieren, wodurch sich sogar die Chance ergibt, die Punkt-zu-Punkt-Übertragungstechnik von Zelle zu Zelle zu ändern und so die jeweils Scheduling module (SU), which even gives the chance to change the point-to-point transmission technology from cell to cell and so the respective

geeigneteste Übertragungstechnik auswählen zu können. Ein geeignetes Vermittlungsmodul (SU) kann hierzu so to select the most suitable transmission technology. A suitable switching module (SU) can do so in this way

ausgestaltet sein, dass es eine Anzahl von Punkt-zu^¬ Punkt-Übertragungstechniken bereitstellt und in Abhängigkeit von der Beschaltung selbstorganisierend die durch die Beschaltung bestimmte Punkt-zu-Punkt- Übertragungstechnik bereitstellt . Weiter sind die Untergruppen A bis E jeweils auf eine erste Anschlussart oder eine zweite Anschlussart an die zwei Kommunikationsgruppen 18 bis 28 angeschlossen. In der ersten Anschlussart, wie beispielsweise für die be designed such that it provides a number of point-to-point transmission techniques ^¬ and Depending on the wiring self-organizing the point-to-point transmission technique determined by the wiring. Furthermore, the subgroups A to E are each connected to a first connection type or a second connection type to the two communication groups 18 to 28. In the first connection, such as for the

Untergruppen A, C und E gezeigt, wird das zugehörige Subnetzwerk NA, NC und NE in zwei geographisch dicht beieinanderliegenden Kommunikationsgruppen 18 und 20 bzw. 22 und 24 bzw. 26 und 28 terminiert, was in der Figur 1 durch die unmittelbare Nachbarschaft der Subgroups A, C and E shown, the associated subnetwork NA, NC and NE in two geographically close communication groups 18 and 20 or 22 and 24 or 26 and 28 terminated, which in the figure 1 by the immediate vicinity of the

Kommunikationsgruppenpaare 18, 20 und 22, 24 und 26, 28 gezeigt sein soll. In der zweiten Anschlussart, wie für die Untergruppen B und D gezeigt, wird das jeweilige Communication group pairs 18, 20 and 22, 24 and 26, 28 should be shown. In the second connection, as shown for subgroups B and D, the respective

Subnetzwerk NB bzw. ND mit den räumlich weiter Subnetwork NB or ND with the spatially further

auseinanderliegenden Kommunikationsgruppen 20, 22 bzw.apart communication groups 20, 22 or

24, 26 terminiert. Auch hier ist dann jede Untergruppe B und D beim Ausfall einer der beiden zugehörigen 24, 26 terminates. Again, then each subgroup B and D in case of failure of one of the two associated

Kommunikationsgruppen immer noch an einer weiteren Communication groups still at another

Kommunikationsgruppe angeschlossen . Communication group connected.

Nimmt man nun einmal an, dass die Netzzugangspunkte 6, 8 und 10, 12 und 14, 16 jeweils an Stationen des Assuming now that the network access points 6, 8 and 10, 12 and 14, 16 respectively at stations of

Eisenbahnnetzwerkes angeordnet sind, dann stellen die Untergruppen A, C und E eher die im Stationsbereich angeordneten dezentralen Funktionseinheiten DFE dar. Die Untergruppen B und D repräsentieren eher solche Railway networks are arranged, then represent the subgroups A, C and E rather arranged in the station area decentralized functional units DFE. The subgroups B and D represent more such

dezentrale Funktionseinheiten DFE, die im Bereich decentralized functional units DFE operating in the

zwischen zwei Stationen auf freier Strecke angeordnet sind. Dabei können für die Ankopplung dieser dezentralen Funktionseinheiten DFE möglicherweise die zu weiten are arranged between two stations on a free route. It may be possible to expand the coupling of these decentralized functional units DFE

Teilen bestehenden Cu-Kabel adernsparend genutzt werden, was am Beispiel der Untergruppe B erläutert wird. Vormals sind beispielsweise die dezentralen Funktionseinheiten DFE1B, DFE2B und DFE3B aus der Station am Parts of existing copper cable can be used to save energy, which is explained using the example of subgroup B. Previously, for example, the decentralized functional units DFE1B, DFE2B and DFE3B from the station on

Netzzugangspunkt 8 angesteuert worden. Entsprechend wurden die übrigen dezentralen Netzzugangspunkte DFEnB aus der Station am Netzzugangspunkt 10 angesteuert. Somit genügte die Herstellung einer Verbindung nur zwischen den dezentralen Funktionseinheiten DFE3B und DFEnB, um die Untergruppe B im Subnetzwerk NB zusammen zu schalten. Network access point 8 has been activated. Corresponding the remaining decentralized network access points DFEnB were controlled from the station at the network access point 10. Thus, the establishment of a connection sufficed only between the decentralized functional units DFE3B and DFEnB in order to interconnect the subgroup B in the subnetwork NB.

Die Systemgrenzen der Einrichtung E können dabei wie folgt beschrieben werden: The system limits of the device E can be described as follows:

- die Anzahl der Netzzugangspunkte 2 bis 16 an dem the number of network access points 2 to 16 on the

Transportnetzwerk OTN ist nur durch die Systemperformance (Stellwerkrechner STW, Transportnetzwerk OTN) begrenzt;Transport network OTN is limited only by the system performance (interlocking computer STW, transport network OTN);

- die Anzahl der DFE's an einem Subnetzwerk A bis E beträgt im Minimum eine DFE : Die maximale Anzahl der anschliessbaren DFE's ist durch die Systemperformance begrenzt (erwünscht sein können z.B. mind. 8 DFE's) the number of DFEs connected to a subnetwork A to E is at least one DFE: the maximum number of connectable DFEs is limited by the system performance (for example, at least 8 DFEs may be desired)

- die Anzahl der Kommunikationseinheiten 18 bis 28 an einem Netzzugangspunkt 6 bis 16 ist im wesentlichen durch die max . Anzahl der Ethernet-Schnittstellen der gewählten Netzzugangspunkte 6 bis 16 begrenzt; - The number of communication units 18 to 28 at a network access point 6 to 16 is essentially determined by the max. Number of Ethernet interfaces of the selected network access points 6 to 16 limited;

- die max. Anzahl der anschliessbaren Subnetzwerke A bis E an einer Kommunikationseinheit 18 bis 28 kann im gewählten Ausführungsbeispiel vier Subnetzwerke betragen;- the max. Number of connectable subnetworks A to E at a communication unit 18 to 28 can be four subnetworks in the selected embodiment;

- zur Sicherung der hohen Verfügbarkeit kann festgestellt werden, dass ein Subnetzwerk A bis E an zwei - To ensure high availability can be found that a subnetwork A to E to two

Kommunikationseinheiten 18 bis 28 angeschlossen sein muss ; Communication units 18 to 28 must be connected;

- die zu einem Subnetzwerk A bis E gehörenden - belonging to a subnetwork A to E.

Kommunikationseinheiten 18 bis 28 an zwei Communication units 18 to 28 to two

Netzzugangspunkten angeschlossen sein müssen; dabei können die zwei Netzzugangspunkte 2 bis 16 am gleichenNetwork access points must be connected; while the two network access points 2 to 16 at the same

Transportnetzwerk OTN oder an zwei Netzzugangspunkten von zwei unterschiedlichen Transportnetzwerken angeschlossen sein (dieser Fall mit einem zweiten Transportnetzwerk OTN ist hier nicht dargestellt worden, aber technisch ohne weiteres realisierbar) . Transport network OTN or be connected to two network access points of two different transport networks (this case with a second transport network OTN has not been shown here, but technically readily feasible).

Um den Performance-Anforderungen zu genügen und mit einfachen Übertragungsmitteln, wie z.B. ISDN, xDSL, SHDSL, arbeiten zu können, können die Telegramme To meet the performance requirements and with simple means of transmission, such as ISDN, xDSL, SHDSL, to be able to work, can send the telegrams

innerhalb der Subnetzwerke A bis E unterschieden werden in Realtime und Nichtrealtime-Telegramme : within the subnetworks A to E are distinguished in realtime and non-realtime telegrams:

- Realtime Telegramme: Nutzdatentelegramme vom Stellwerk zu den DFE's als spezielle TCP/IP-Telegramme, spezieller - Realtime telegrams: user data telegrams from the signal box to the DFEs as special TCP / IP telegrams, more specific

Ethernet-Frametyp; Ethernet frame type;

- Nicht-Realtime Telegramme: normale TCP/IP-Telegramme, keine Nutzdatentelegramme. Die Telegrammtypen haben feste Timeslots zugeordnet. Die Zuordnung kann während dem Betrieb fix und offline parametrierbar sein, beispielsweise im Verhältnis von mindestens 1 zu 10. Figur 2 zeigt nun in schematischer Darstellung die gemäss Figur 1 nur noch datentechnisch gültige Situation mit dem erfindungsgemässen Energieversorgungskonzept. Alle - Non-realtime telegrams: normal TCP / IP telegrams, no user data telegrams. The telegram types have assigned fixed timeslots. The assignment can be fixed during operation and can be parameterized offline, for example in the ratio of at least 1 to 10. FIG. 2 shows a schematic representation of the situation according to FIG. 1 which is valid only in terms of data technology with the energy supply concept according to the invention. All

Element-Controller DFE, EC sind nun an demselben Element controllers DFE, EC are now on the same

Energietransportnetz ETN angeschlossen. Die Einspeisung von elektrischer Energie erfolgt nun nicht mehr aus dem zentralen Stellwerk, sondern erfolgt über intelligente Einspeiseknoten IEK, die keinerlei Bezug zur Energy transport network ETN connected. The supply of electrical energy is now no longer from the central signal box, but via intelligent feed-in node IEK, which has no relation to

datentechnischen Behandlung der Element-Controller EC haben. An geeigneten Positionen des have data processing treatment of the element controller EC. At suitable positions of the

Energietransportnetzes ETN sind nun intelligente Energy transport network ETN are now intelligent

Energiespeicher IES1 bis IES5 an dem Energietransportnetz ETN und dem hier nicht weiter dargestellten Energy storage IES1 to IES5 on the energy transport network ETN and the not shown here

Datentransportnetz TN angeschlossen, so dass diese intelligenten Energiespeicher IES1 bis IES5 Data transport network TN connected, so that these intelligent energy storage IES1 to IES5

datentechnisch über das Datentransportnetz TN mit dem zentralen Stellwerk STW kommunizieren können und somit eine Leistungsaufnahme und/oder -abgäbe von einem in der Logik des zentralen Stellwerks STW implementierten data technically can communicate with the central signal box STW via the data transport network TN and thus implemented a power consumption and / or -abgäbe of one in the logic of the central signal box STW

Energiemanager IEM kontrolliert erfolgen kann (aber nicht muss) . Energy Manager IEM can be controlled (but not necessarily).

Die im Energietransportnetz ETN benötigte Energie wird dabei an den beiden hier gezeigten Einspeiseknoten IEK durch zwei von einander unabhängige Energiebackbones EBl und EB2 bereitgestellt. Dabei ist hier vorliegend der Energiebackbone 1 das öffentliche unterbrechungsfreie Stromversorgungsnetzwerk (Ortsnetz) . Der Energiebackbone EB2 wird aus dem Fahrdraht des Eisenbahnnetzwerkes versorgt, wobei die Stromversorgung für den Fahrdraht ein proprietärer Aufbau des Bahnbetreibers ist, der hierzu eigene von dem öffentlichen Stromversorgungsnetzwerk unabhängige Kraftwerke aufweist. In der in Figur 2 gezeigten Variante a) werden die Element Controller EC jeweils in Gruppen zusammengefasst von einem The energy required in the energy transport network ETN is thereby applied to the two feed nodes IEK shown here provided by two independent Energiebackbones EBl and EB2. In this case, here is the Energiebackbone 1, the public uninterruptible power supply network (local area network). The energy bag EB2 is supplied from the contact wire of the railway network, the power supply for the contact wire is a proprietary structure of the railway operator, which has its own independent of the public power network power plants. In the variant a) shown in FIG. 2, the element controllers EC are each combined into groups of one

intelligenten Energiespeicher IES1 bis IES5 versorgt. In der gezeigten Variante b) bildet das Energietransportnetz ETN einen von dem einen Einspeicheknoten zu dem anderen Einspeiseknoten IEK reichenden Energiebus, an dem die Element Controller EC und die intelligenten intelligent energy storage IES1 supplied to IES5. In the variant b) shown, the energy transport network ETN forms an energy bus reaching from the one infeed node to the other infeed node IEK, at which point the element controller EC and the intelligent one

Energiespeicher IES jeder für sich ankoppeln. Energy storage IES each couple for themselves.

Die Figur 3 zeigt nun eine zweite Variante für ein FIG. 3 now shows a second variant for a

Energietransportnetzwerk ETN, bei dem zwei redundant ausgestaltete Energiebackbones EBl und EB2 vorgesehen sind. Dabei ist das Energietransportnetzwerk ETN zwischen zwei Einspeiseknoten IEK busartig gestaltet, wobei ein Einspeiseknoten von dem ersten Energiebackbone EBl und der andere Einspeiseknoten von dem zweiten Energy transport network ETN, in which two redundantly configured Energiebackbones EBL and EB2 are provided. In this case, the energy transport network ETN is bus-shaped between two feed-in nodes IEK, wherein one feed-in node from the first energy-stacking EB1 and the other feed-in node from the second

Energiebackbone EB2 vorsorgt wird. Teil a) zeigt wieder die in Gruppen an einem intelligenten Energiespeicher IES ankoppelnden Element Controller EC. Teil b) umfasst wieder die individuelle Anschaltung der Element Energiebackbone EB2 is taken care of. Part a) again shows the element controller EC coupling in groups to an intelligent energy store IES. Part b) again includes the individual connection of the element

Controller EC und der intelligenten Energiespeicher an das Energietransportnetzwerk ETN. Letztendlich hängt die Beschaltung der Einspeiseknoten IEK von dem hierarchisch vorgesehenen Aufbau der Energiebackbone ab. Fallen beispielsweise bei einem Blackout des Ortsnetzes zwei benachbarte Station aus, so ist es sinnvoll an einem der beiden Stationen den jeweils anderen Energiebackbone anzuschliessen. Figur 4 zeigt eine gegenüber die Figur 2 leicht Controller EC and the intelligent energy storage to the energy transport network ETN. Finally, the wiring of the feed-in node IEK depends on the hierarchically planned structure of the energy bag. For example, if two neighboring stations fail when the local network blacks out, it makes sense to connect the other energy bus at one of the two stations. Figure 4 shows a comparison with Figure 2 easily

modifizierte Variante, bei der nur die intelligenten Einspeiseknoten IEK jeweils an beiden Energiebackbones EB1 und EB2 hängen. modified variant in which only the intelligent feed-in node IEK in each case depend on both Energiebackbones EB1 and EB2.

Figur 5 zeigt nun schematisch die daten- und Figure 5 shows schematically the data and

energieversorungstechnische Anschaltung eines Element Controllers EC an das Datentransportnetz OTN bzw. das Energietransportnetz ETN. Ein derartiger Anschaltpunkt umfasst eine Kommunikationseinheit SCU zum Datenaustausch über beiden Ästen des Datentransportnetzes OTN. Energy supply connection of an element controller EC to the data transport network OTN or the energy transport network ETN. Such an attachment point comprises a communication unit SCU for data exchange over both branches of the data transport network OTN.

Energieseitig ist eine Netzknoteneinheit SND vorgesehen, die an beiden Ästen des Energietransportnetzes ETN ankoppelt. Die Netzknoteneinheit SND steuert und On the energy side, a network node unit SND is provided, which couples to both branches of the energy transport network ETN. The network node unit SND controls and

überwacht den Energiebus, detektiert monitors the power bus, detected

Stromüberschreitungen innerhalb des Busses und beim angeschlossenen Verbraucher (SPU mit EC).Sie versorgt auch die Kommunikationseinheit SCU mit Spannung und kann mit dieser auch über eine Ethernet-Verbindung Daten austauschen und ist damit ins Sinet-Netzwerk Current overshoots within the bus and at the connected consumer (SPU with EC). It also supplies the communication unit SCU with voltage and can also exchange data with it via an Ethernet connection and is thus in the Sinet network

eingebunden ( z . B . Aktivieren des Handbetriebs des SND über Fernzugriff und Betätigen der Energieschalter, Abgabe von Diagnosedaten an ein übergeordnetes Service- und (For example, enabling manual operation of the SND remotely and pressing the power switches, delivering diagnostic data to a higher-level service and service provider

Diagnosesytem, Abfrage der aktuellen Spannungen, Ströme, Energie- und Leistungswerte, Parametrierung des SND, Daten für Aufladung eines Energiespeichers oder die Anmeldung eines zukünftigen Leistungsbedarfs) . An der Diagnoseytem, query the current voltages, currents, energy and power values, parameterization of the SND, data for charging an energy storage or the registration of a future power requirement). At the

Netzknoteneinheit SND koppelt eine Versorgungseinheit SPU an, die die Spannung des Transportnetzwerkes auf die für den EC erforderliche Eingangsspannung konvertiert. Zudem ist eine Datenverbindung zwischen der Netzknoteneinheit SND und der Versorgungseinheit SPU, z.B. in Form einer serielle RS 422, vorgesehen. Energietechnisch typisch ist hier zum Beispiel eine dreiphasige Verbindung mit 400 VAC . Der Element Controller EC steuert und versorgt in Figur 5 vorliegend die Weiche W. Dabei empfängt der Network node unit SND couples to a supply unit SPU, which converts the voltage of the transport network to the input voltage required for the EC. In addition, a data connection between the network node unit SND and the supply unit SPU, e.g. in the form of a serial RS 422, provided. Energy-technically typical here is, for example, a three-phase connection with 400 VAC. In the present case, the element controller EC controls and supplies the switch W in FIG. 5

Element Controller EC Datentelegramme vom übergeordneten Stellwerksrechner via einer Ethernet-Verbindung von der Kommunikationseinheit SCU und gibt über diese SCU die Rückmeldungen an den Stellwerksrechner. Element Controller EC Data telegrams from the higher-level interlocking computer via an Ethernet connection from the Communication unit SCU and gives via this SCU the feedback to the interlocking computer.

Auf die vorstehend gezeigte Weise ist es möglich, das Energietransportnetz ETN jederzeit mit der erforderlichen elektrischen Leistung zu versorgen, wobei die In the manner shown above, it is possible to supply the energy transport network ETN at any time with the required electrical power, the

Unabhängigkeit der beiden Energiebackbones EB1, EB2 eine Garantie dafür ist, dass zumindest bei dem Ausfall eines Energiebackbones zumindest der andere Energiebackbone weiterhin intakt ist, was eine Vorsorgungssicherheit von nahezu 100% garantiert. Als ein Energiebackbone kommt beispielsweise das öffentliche Versorgungsnetz (in der Schweiz beispielsweise mit der Swissgrid AG als Operator) in Frage. Ein anderer Energiebackbone kann das Independence of the two Energiebackbones EB1, EB2 is a guarantee that at least in the case of failure of a Energiebackbones at least the other Energiebackbone is still intact, which guarantees a supply security of almost 100%. For example, the public utility grid (in Switzerland, for example, with Swissgrid AG as operator) is considered an energy pack. Another Energiebackbone can do that

proprietäre Bahnstromsystem (Fahrdraht/Oberleitung) der Eisenbahninfrastrukturbetreiber sein, welche proprietary traction current system (trolley wire / catenary) of railway infrastructure operators, which

beispielsweise mit den Schweizerischen Bundesbahnen in der Schweiz eigene Kraftwerke zur Erzeugung der für das Bahnstromsystem erforderlichen Energie unterhalten und somit unabhängig vom öffentlichen Versorgungsnetz For example, with the Swiss Federal Railways in Switzerland own power plants to generate the required for the traction current system energy and thus independent of the public supply network

operieren können. can operate.

Claims

claims

1. Device (E) for operating in one

industrial plant arranged decentralized

Functional units (DFE, EC), comprising:

a) a higher-level control system (30) with the decentralized functional units (DFE, EC) by means of

Data telegrams (DT) exchanges information

b) a data transport network (TN) with a number of network access points (2 to 16), wherein the higher-level control system (30) via at least one

Network access point (2, 4) is coupled to the data transport network (TN);

c) communication units (18 to 28) connected to a network access point (6 to 16) and providing access to the data transport network (TN) to the remote functional units (DFE, EC), and d) an energy transport network (ETN) to which the decentralized functional units (DFE, EC) are connected and that the decentralized functional units (DFE, EC) with

supplied electrical energy, the

Energy Transport Network (ETN) has Energy Injection Points (IEK), which are located along a bus structure of the

Energy transport network (ETN) are arranged distributed, wherein the energy supply points (IEK) are selectively supplied by one of at least two independent Energiebackbones (EB1, EB2) with corresponding electrical power.

2. Device according to claim 1,

characterized in that

the industrial plant a rail network for the

Rail traffic is.

3. Device according to claim 1 or 2,

characterized in that

traffic-monitoring and traffic-controlling units, in particular signals (S), switches, axle counters, by means of the decentralized functional units (DFE, EC), Track circuits, point and line

Train control elements, to which the energy transport network (ETN) can be coupled.

4. Device according to one of claims 1 to 3,

characterized in that

the feed-in points (IEK) are alternately connected to one of the at least two independent energy bones (EB1, EB2) along the bus structure.

5. Device according to one of claims 1 to 4,

characterized in that

the energy transport network (ETN) is at least partially created as a DC bus, preferably a

Voltage of at least 400 VDC.

6. Device according to one of claims 1 to 5,

characterized in that

An energy bbb (EB1, EB2) uses at least one hydroelectric power plant to generate energy.

7. Device according to claim 6,

characterized in that

in addition to at least one wind power plant and / or at least one photovoltaic power plant is accessible.

8. Device according to one of the preceding claims, characterized in that

a number of intelligent energy stores (IES, IES1 bis. connected to the energy transport network (ETN))

IES5) are provided, which an energy intake and / or -abgäbe in coordination with the parent

Control system and / or run with at least one of the remaining energy storage (IES).

9. A method of operating decentralized functional units (DFE, EC) located in an industrial plant, comprising: a) a higher-level control system (30) with the decentralized functional units (DFE, EC) by means of

Data telegrams (DT) exchanges information

b) a data transport network (TN) with a number of network access points (2 to 16), wherein the parent

Control system (30) via at least one

Network access point (2, 4) is coupled to the data transport network (TN);

c) communication units (18 to 28, SU) connected to a network access point (6 to 16) and providing access to the data transport network (TN) to the remote functional units (DFE, EC), and d) an energy transport network (ETN), to which the decentralized functional units (DFE, EC) are connected and which the decentralized functional units (DFE, EC) with

supplied electrical energy, the

Energy supply network (ETN) are arranged distributed, wherein the feed points (IEK) are optionally supplied by one of at least two independent Energiebackbones (EB1, EB2) with appropriate electrical power.

10. The method according to claim 9,

characterized in that

the industrial plant as a railway network for

Railway traffic is carried out.

11. The method according to claim 9 or 10,

characterized in that

traffic-monitoring and traffic-controlling by means of the decentralized functional units (DFE, EC)

Functional units, in particular signals (S),

Turnouts, axle counters, track circuits, points and

linear traction elements to which

Energy Transport Network (ETN) are coupled.

12. The method according to any one of claims 9 to 11, characterized in that

the feed-in points (IEK) are each connected alternately to one of the at least two independent energy baks (EB1, EB2).

13. The method according to any one of claims 9 to 12,

characterized in that

Voltage of at least 400 VDC.

14. The method according to any one of claims 9 to 13,

characterized in that

15. The method according to claim 14,

characterized in that

16. The method according to any one of claims 9 to 15,

characterized in that

a number of intelligent energy storage devices (IES) connected to the energy transport network (ETN) are provided, which supply and / or dispense energy

Carry out coordination with the higher-level control system and / or with at least one of the remaining energy storage.