INSV- Elektrisch

Inleiding

Specifiek voor het besturen en monitoren van haar INSV elektrische wisselverwarmingsinstallaties ontwikkelde PINTSCH ABEN het modulair opgebouwde PA Line besturings- en monitoringsysteem. Naast de PA Line besturingscomponenten in de (langs het spoor opgestelde) INSV stuurkasten, omvat het PA Line systeem ook het in eigen huis ontwikkelde PA Line computerprogramma. PA Line is de standaard wisselverwarmingsbesturingssoftware van de Duitse DBAG.

Belangrijkste onderdelen van de INSV installaties zijn de INSV stuur-/trafokasten. Een INSV stuur-/trafokast verzorgt de stroomvoorziening voor alle elementen die zijn gemonteerd op een aantal wissels, gelegen in een gebied van ca. Ø500 meter. Een INSV installatie kan 24 INSV stuur-/trafokasten omvatten die elk met datakabels worden doorgelust. De maximale totale lengte van de datakabel bedraagt 20 km.

Elke INSV installatie kan op afstand worden bestuurd en gemonitord met een GSM-R modem dat in een van de INSV stuur-/trafokasten wordt gemonteerd.

PA LINE Besturings- en Monitoringssoftware

PINTSCH ABEN ontwikkelde het PA Line computerprogramma specifiek voor het op afstand besturen en monitoren van wisselverwarmingsinstallaties. Het programma biedt een groot aantal schermvisualisaties waaronder een Emplacementen Keuzemenu, Diagnose Hoofdmenu met procesdiagram, overzicht Meldingen en  Storingen, Elementengroepen, Schakelpunten en Database Meldingen en Waarden. Met het optionele PA Graph programma kunt u grafieken genereren van alle in de database opgeslagen meetwaarden.

Het Diagnose Hoofdmenu informeert u over de ingestelde temperaturen waarbij het systeem wordt in-/uitgeschakeld en de actueel gemeten omgevings- en railtemperatuur. Icoonsymbolen in een procesdiagram laten de actuele schakeltoestand van hoofdvoeding, verwarming en vocht-detectie zien. Schakelpunten voor natte en droge vorstcondities worden aan de lokale weersomstandigheden aangepast. Het PA Line programma voorkomt het door plotselinge sneeuwval bij lage omgevingstemperaturen veroorzaakte vastvriezen van wissels. Het schakelt de verwarming eerder in, bij hogere railtemperaturen. Wereldwijd opgedane ervaring stelde PINTSCH ABEN in staat deze speciale functie toe te voegen.

Het scherm  Meldingen/Storingen meldt de actuele bedrijfs-toestand van de belangrijkste systeemcomponenten. De bedrijfsstatus van o.m. hoofd- en elementvoeding, handbe-diening/proefbranden en een lijst met gesignaleerde storingen (communicatiefouten, defecte zekeringen of trafo’s) worden weergegeven. U kunt het aantal weer te geven meldingen en storingen zelf configureren. PA Line slaat alle storings-alarmeringen op in databases. Over een bepaalde periode kan hiervan een lijst uitgeprint worden waarop het type storing en de tijdstippen van storingsmeldingen en storingsbeves-tigingen staan.

PA Line laat voor elke elementengroep het actuele stroomverbruik en de circuitweerstand zien. Het programma signaleert weerstandstoename van de elementen. Dit wordt  veroorzaakt door veroudering of corrosie na langdurig gebruik en heeft capaciteitsverlies tot gevolg. Monitoren op deze wijze leidt tot een in hoge mate betrouwbare installatie: u kunt nauwkeurig het beste moment bepalen om elementen te vervangen. In standaardinstelling  alarmeert PA Line u als de weerstandstoename meer dan 10% wordt. De toelaatbare weerstandstoename kan echter naar eigen voorkeur worden ingesteld.

Het geavanceerde, optionele PA Graph programma biedt uitgebreide mogelijkheden om grafieken te selecteren uit de opgeslagen meetwaarden. U kunt over een dag, week of maand de gemeten omgevings- en railtemperatuur, vochtdetectie, stroomverbruik, weerstand per elementen-groep etc. in grafiekvorm bekijken. Het is eenvoudig om trends in de grafieken te ontdekken. U krijgt hiermee een beter inzicht in de proceskarakteristiek van de installatie en in de lokale klimatologische omstandigheden.

INSV Installatie

Een INSV elektrische wisselverwarmingsinstallatie omvat een of meer langs het spoor opgestelde INSV stuur-/trafokasten. Deze laagspanningsverdeelkasten verzorgen de stroomvoorziening van de elementen die zijn gemonteerd op een aantal wissels, gelegen in een gebied van ca. Ø500 meter. Wanneer extra zware voedingskabels worden gebruikt zijn grotere gebieden mogelijk. De INSV stuur-/trafokasten zijn standaard uitgevoerd in kunststof. Kasten worden specifiek voor ieder project aangemaakt en worden bevestigd op een ingegraven -DIN norm- betonfundatie. De in de INSV stuur-/trafokast gemonteerde PA Line besturingscomponenten worden op bladzijde 4 beschreven.

Om maximale veiligheid te kunnen garanderen past PINTSCH ABEN galvanische scheiding toe tussen de elementen die op de linker- en de rechterrail zijn gemonteerd. Galvanische scheiding wordt verkregen door voor elke elementengroep een scheidingstransformator in de INSV stuur-/trafokast te monteren. Deze transformatoren hebben 2 gelijke secundaire wikkelingen; een voor de elementen gemonteerd op de rechter rail, de andere voor de elementen gemonteerd op het linker railprofiel. Galvanische scheiding garandeert maximale veiligheid: treinsignaleringssystemen kunnen op geen enkele manier door de INSV installatie worden beïnvloed.

Een of meer extra trafokasten (zoals op de afbeelding boven is aangegeven) worden (bij)geplaatst wanneer vermogens boven 48 kVA vereist zijn. In Europa worden INSV stuur-/trafokasten meestal aangesloten op een 400 Volt AC – 50 Hz voeding. Met aangepaste scheidingstransformatoren is echter elke andere AC voedingsspanning mogelijk.

PA Line Besturingscomponenten in de INSV Stuur-/Trafokast

De programmeerbare besturingscomputer PCU (Process Control Unit) is het hart van elke INSV stuur-/trafokast. De processor van de PCU is geprogrammeerd met besturings-software die via een 4-regelig menuvenster met bijbeho-rend bedieningstableau wordt bediend. Belangrijke functies hebben eveneens commandoknoppen. Het besturingsmenu geeft informatie over de schakelpunten voor droge en natte vorstcondities. U kunt alle gemeten stroom- en temperatuur-waarden, storingen en meldingen uitlezen. LED’s op het PCU front informeren u over de bedrijfsstatus van de INSV installatie. Op de PCU worden een weerstation, rail- en omgevingstemperatuursensors aangesloten. Met behulp van deze inputsignalen schakelt de PCU de verwarming automatisch in en uit. U kunt lokaal een laptop inpluggen om de installatie te diagnosticeren. Op een PCU kan een GSM-R modem worden aangesloten t.b.v. afstandsbesturing. Bij grotere installaties met meerdere stuur-/trafokasten wordt het modem aangesloten op een IBK interface-unit in de “master” stuurkast.

Met het monteren van INSV systeemmodules wordt een zeer hoge functionaliteit bereikt. De SW module bewaakt het niveau van de voedingsspanning. De NFS module maakt te allen tijde handbediening mogelijk bij uitval van de besturing. ERM modules geven u de mogelijkheid de installatie uit te breiden tot max. 144 groepen. Een SAM module met hieraan gekoppeld SEM moduledeel meet de stroom van 4 elementengroepen.

Overige Componenten in de INSV Stuur-/Trafokast

In elk secundair secundaire circuit wordt een motorbevei-ligingsschakelaar gemonteerd. Dit veiligheidsonderdeel beveiligt het systeem tegen kortsluiting. Motorbeveiligings-schakelaars worden ingesteld op een maximaal toelaatbare stroomsterkte. Als de stroomsterkte over de schakelaar continu boven de ingestelde grenswaarde ligt, zal deze het circuit onderbreken.

Maximale veiligheid wordt verkregen met de optioneel uit te voeren montage van een aardlekschakelaar in elk secundair (elementengroep)circuit. De aardlekschakelaar wordt dan in plaats van een motorbeveiligingsschakelaar in de INSV stuur-/trafokast gemonteerd. Aardlekschakelaars hebben een drievoudige functie: ze werken als schakelaar, als thermische veiligheid en zorgen voor persoonlijke bescherming omdat ze onmiddellijk de stroomtoevoer onderbreken wanneer iemand de elektrische bedrading aanraakt.

Voor het op afstand besturen en monitoren van wisselverwarmingsinstallaties maakt ProRail sinds 2005 gebruik van een speciaal GSM netwerk met een zodanig  hoge gegarandeerde beschikbaarheid dat publieke netwerken hieraan niet kunnen voldoen. De naam van dit netwerk is GSM-R (GSM for Railways).

Om de installatie via GSM-R te kunnen besturen en monitoren wordt in één van de INSV stuur-/trafokasten een GSM-R modem gemonteerd dat wordt aangesloten op de IBK interface-unit. Bij kleine installaties met slechts 1 INSV stuur-/trafokast wordt het modem rechtstreeks op de PCU aangesloten.

PINTSCH ABEN past standaard het Siemens MC45T modem toe in combinatie met een industriële 12 VDC voeding. De breedbandantenne wordt in de kunststof buitenkast geplaatst om vandalisme te voorkomen.

METEOSCAN Weerstation

Op elke INSV stuur-/trafokast wordt een METEOSCAN weerstation aangesloten. Dit instrument meet o.a. sneeuwval, regen, luchtvochtigheid, omgevings- en dauwpuntstemperatuur. In combinatie met de aangesloten koude en warme railsensors schakelt het station de verwarming automatisch in en uit.

Specifiek voor spoorwegtoepassingen ontwikkelde PINTSCH ABEN een RVS instrument met 4 vochtsensoren. De sensoren worden continu elektrisch verwarmd om naast vocht ook sneeuw te kunnen detecteren. De schuine plaatsing maakt optimale detectie van stuifsneeuw mogelijk. In de zuilvormige, afsluitbare behuizing zijn een omgevingstemperatuursensor en een sensor voor het meten van de relatieve luchtvochtigheid ondergebracht. De besturingselektronica is gemonteerd in een IP65 aansluitkast en voorziet in 5 inschakelscenario’s volgens de functionele ProRail ontwerpspecificaties. Zo wordt via de omgevings-temperatuur en de relatieve luchtvochtigheid de dauwpunts-temperatuur bepaald. Bij een hoge dauwpunttemperatuur in combinatie met een railtemperatuur onder het vriespunt kan de tong door rijpvorming vastvriezen. In dat geval stuurt de METEOSCAN toch de verwarming aan zonder dat sneeuw- of regenval is gedetecteerd.

Verwarmingselementen

De door PINTSCH ABEN toegepaste 230 Volt AC stripelementen zijn van de hoogst beschikbare kwaliteit en hebben een capaciteit van 300 Watt/m. In de meeste gevallen worden in ons land 4750 mm./1200 kVA en 6000 mm./1500 kVA typen toegepast. De elementen hebben standaard aangegoten aansluitkabels van 8 meter. Afhankelijk van lokale condities kunnen de elementen tot 10 jaar gegarandeerd worden.

De te verwarmen lengte en het hieruit volgende benodigde type en aantal elementen hangt af van het wisseltype. In ons land worden standaard 2 elementen boven elkaar geplaatst. De elementen zijn met sterke, trillingsbestendige RVS of aluminium klembeugels vastgezet die tevens dienst doen als houder van de kabelconnectors. RVS klemplaten h.o.h. 600mm. drukken de elementen stevig op de rail zonder hierbij hun thermische uitzetting te belemmeren. Alle benodigde polyurethaan aansluitkabels 2×1,5 mm. naar de  aansluitkasten, neopreen beschermingsslangen en RVS bevestigingsmaterialen zijn inbegrepen.

PINTSCH ABEN‘s solide gele kunststof aansluitkasten zijn verkrijgbaar in 2 typen; een type om 1-4 en een ander type om 5-8 elementen van een groep aan te sluiten. De aansluitkast wordt op een gietijzeren profielpoot ca. 500 mm. boven het spoorbed geplaatst.

De kwaliteit van de aansluitkasten heeft zich inmiddels op diverse emplacementen in Rusland ruimschoots bewezen.