EA043332B1 - METHOD AND DEVICE FOR CONTROL/REGULATION OF A ROTATING DRIVE OF A WORKING UNIT OF A TRACK MACHINE - Google Patents
METHOD AND DEVICE FOR CONTROL/REGULATION OF A ROTATING DRIVE OF A WORKING UNIT OF A TRACK MACHINE Download PDFInfo
- Publication number
- EA043332B1 EA043332B1 EA202100237 EA043332B1 EA 043332 B1 EA043332 B1 EA 043332B1 EA 202100237 EA202100237 EA 202100237 EA 043332 B1 EA043332 B1 EA 043332B1
- Authority
- EA
- Eurasian Patent Office
- Prior art keywords
- measured
- measured values
- computing device
- function
- duration
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 24
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 13
- 238000005314 correlation function Methods 0.000 claims description 11
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 claims description 10
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 9
- 238000005311 autocorrelation function Methods 0.000 claims description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 claims description 6
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 5
- 238000010276 construction Methods 0.000 claims description 5
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims description 5
- 238000013461 design Methods 0.000 claims description 4
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 4
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 claims description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 3
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 claims description 3
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000007781 pre-processing Methods 0.000 claims 2
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 claims 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims 1
- 241001669679 Eleotris Species 0.000 description 14
- 239000004575 stone Substances 0.000 description 9
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 7
- 230000005291 magnetic effect Effects 0.000 description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 description 6
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 4
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 4
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 description 2
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 2
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 238000005056 compaction Methods 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000003302 ferromagnetic material Substances 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000003672 processing method Methods 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 238000012216 screening Methods 0.000 description 1
Description
Область техникиField of technology
Изобретение касается способа управления/регулирования вращающегося привода рабочего агрегата путевой машины, при этом с помощью сенсора регистрируется создаваемый вращением привода измеряемый параметр вместе с почти периодической функцией характеристики, при этом с помощью обрабатывающего устройства определяется частота или продолжительность периода функции характеристики, и при этом частота или продолжительность периода сравнивается с заданным параметром для подачи сигнала управления. Изобретение касается также устройства для выполнения способа.The invention relates to a method for controlling/regulating a rotating drive of a working unit of a track machine, while using a sensor, the measured parameter created by the rotation of the drive is recorded together with an almost periodic characteristic function, while using a processing device, the frequency or duration of the period of the characteristic function is determined, and at the same time the frequency or the duration of the period is compared with a given parameter to generate a control signal. The invention also concerns a device for performing the method.
Уровень техникиState of the art
Из публикации Ауэр Ф. и др.: High - Tech-Stopfaggregate fur nachhaltige Gleislageverbesserung, ElEisenbahningenieur, November 2015, стр. 18-22, известен способ регулирования частоты вращения вращающегося привода шпалоподбивочного агрегата. Приводится эксцентриковый вал для получения вибраций, которые передаются с помощью вспомогательного привода на шпалоподбивочную подбойку.From the publication by Auer F. et al.: High - Tech-Stopfaggregate fur nachhaltige Gleislageverbesserung, ElEisenbahningenieur, November 2015, pp. 18-22, a method for regulating the rotation speed of a rotating drive of a sleeper tamping unit is known. An eccentric shaft is driven to produce vibrations, which are transmitted via an auxiliary drive to the sleeper tamper.
Тем самым существует возможность во время цикла подбивки шпал целенаправленно изменять частоту вибрации. Задаётся высокая частота (42-59 герц) во время процесса погружения шпалоподбивочной подбойки в щебёночную постель. Во время процесса вспомогательного движения шпалоподбивочной подбойки используется оптимальная частота в 35 герц. В состоянии подъёма устанавливается уменьшенная частота холостого хода (примерно 28 герц), при которой агрегат вращается в нерабочем положении.This makes it possible to purposefully change the vibration frequency during the sleeper tamping cycle. A high frequency is set (42-59 hertz) during the process of immersing the tamping sleeper into the crushed stone bed. During the auxiliary movement process of the tamper, the optimal frequency of 35 hertz is used. In the lifting state, a reduced idle speed (approximately 28 hertz) is established, at which the unit rotates in the idle position.
В путевой машине с регулированием частоты вращения используется также стабилизация фаз. При этом во время холостого хода синхронизируется число оборотов всех генераторов вибрации и устанавливается соответствующее смещение фаз вращающихся приводов таким образом, что минимизируются наложения вибраций.In a track machine with speed control, phase stabilization is also used. In this case, during idling, the speed of all vibration generators is synchronized and the corresponding phase shift of the rotating drives is established in such a way that superimposition of vibrations is minimized.
Вращающиеся вибрационные приводы используются также в других рабочих агрегатах путевых машин. Например, описан в публикации WO 2008/009314 А1, так называемый, стабилизатор рельсового пути, в котором стабилизирующие агрегаты с вращающимися балансирами подвергаются вибрации. При этом приводятся два синхронизированных стабилизирующих агрегата с регулируемой частотой вибрации.Rotating vibration drives are also used in other working units of track machines. For example, WO 2008/009314 A1 describes a so-called track stabilizer, in which stabilizing units with rotating balancers are subjected to vibration. In this case, two synchronized stabilizing units with an adjustable vibration frequency are driven.
Из публикации Hauke R. et. Al: Bettungsreinigungsmaschinen - ein ϋberblick, El-Spezial Gleisbaumaschinen und - gerate, Май 2016, стр. 30-35 известны машины для очистки щебёночной постели с различными просеивающими установками. При этом также используются вращающиеся приводы с регулируемой частотой вибрации.From Hauke R. et. Al: Bettungsreinigungsmaschinen - ein ϋberblick, El-Spezial Gleisbaumaschinen und - gerate, May 2016, pp. 30-35 machines for cleaning crushed stone beds with various screening systems are known. This also uses rotary drives with adjustable vibration frequency.
Краткое описание изобретенияBrief description of the invention
В основе заявленного изобретения стоит задача - улучшить способ указанного выше типа, чтобы можно было выполнять точное определение частоты или продолжительности периода при быстрой регистрации изменений. Далее задачей заявленного изобретения является предложение соответствующего устройства для выполнения улучшенного способа.The basis of the claimed invention is to improve a method of the type indicated above so that it is possible to perform an accurate determination of the frequency or duration of a period when changes are quickly recorded. It is further an object of the claimed invention to propose a suitable device for carrying out the improved method.
В соответствии с заявленным изобретением эти задачи решаются благодаря признакам независимых пунктов 1 и 11 формулы изобретения. Предпочтительные варианты выполнения изобретения описаны в зависимых пунктах формулы.In accordance with the claimed invention, these problems are solved thanks to the features of independent claims 1 and 11 of the claims. Preferred embodiments of the invention are described in the dependent claims.
При этом образуется для измеряемого параметра ряд дискретных по времени измеряемых величин и с помощью вычислительного устройства выполняется автокорреляция этих измеряемых величин для определения частоты или продолжительности периода. По сравнению с известным методом прохождения регистрации через ноль представляется возможной, тем самым, точная регистрация изменений частоты между двумя прохождениями через ноль. С зарегистрированными дискретными по времени измеряемыми величинами могут определяться в любое время величины функции автокорреляции. Результатом соответствующего расчёта функции являются величины функции на оси времени. На оси времени получается интервал времени между нулём и проявляющимся первым максимумом продолжительности периода функции характеристики измеряемого параметра. Тем самым, может выполняться при каждой новой зарегистрированной измеряемой величине сразу же новое определение частоты.In this case, a series of time-discrete measured values is formed for the measured parameter, and with the help of a computing device, autocorrelation of these measured values is performed to determine the frequency or duration of the period. Compared to the known zero-crossing method, it is therefore possible to accurately record frequency changes between two zero-crossings. With recorded time-discrete measured values, the values of the autocorrelation function can be determined at any time. The result of the corresponding calculation of the function is the magnitude of the function on the time axis. On the time axis, the time interval between zero and the first maximum of the duration of the period of the function of the characteristic of the measured parameter is obtained. In this way, a new frequency determination can be carried out immediately with each new measured value recorded.
В другом варианте выполнения изобретения регистрируется с помощью другого сенсора другой измеряемый параметр, получаемый в результате вращения другого привода, с примерно периодической функцией характеристики, при этом для другого измеряемого параметра образуется другой ряд дискретных по времени измеряемых величин, и при этом с помощью вычислительного устройства выполняется взаимная корреляция измеряемых величин обоих измеряемых параметров для определения смещения фаз. В результате выполняемой в любое время взаимной корреляции можно сразу же определять заданные смещения фаз. Тем самым, обеспечивается точная синхронизация нескольких вращающихся приводов (стабилизация фаз).In another embodiment of the invention, another measured parameter is recorded using another sensor, resulting from the rotation of another drive, with an approximately periodic characteristic function, while for another measured parameter another series of time-discrete measured values is formed, and at the same time, using a computing device, cross-correlation of the measured values of both measured parameters to determine the phase displacement. As a result of the cross-correlation carried out at any time, the specified phase shifts can be determined immediately. This ensures precise synchronization of multiple rotating drives (phase stabilization).
Предпочтительно задаётся для образования дискретных по времени измеряемых величин продолжительность такта, при этом продолжительность такта определяет период обработки. Таким образом, с каждой новой зарегистрированной измеряемой величиной выполняется обработка частоты или продолжительность периода и в данном случае смещения фаз. Точность способа повышается при этом при уменьшаемой продолжительности такта.Preferably, the duration of the cycle is set to form discrete measured values, wherein the duration of the cycle determines the processing period. Thus, with each new recorded measured value, the frequency or period duration and in this case the phase displacement are processed. The accuracy of the method increases with a reduced cycle time.
- 1 043332- 1 043332
В случае другого улучшенного варианта выполнения изобретения предусматривается, что с каждой новой измеряемой величиной следует повторное вычисление величины функции корреляции благодаря образованию суммы сохраняющегося количества произведений измеряемых величин. Тем самым, ограничивается количество вычислительных операций и создаётся возможность для последующих упрощений.In another improved embodiment of the invention, it is provided that with each new measured value the value of the correlation function is recalculated by forming a sum of a conserved number of products of the measured values. Thus, the number of computational operations is limited and the opportunity for subsequent simplifications is created.
При этом оказывается особенно целесообразным для актуального вычисления величины функции вычитать из суммы произведений измеряемых величин предшествующего вычисления произведение измеряемых величин с самой старой измеряемой величиной и складывать новое произведение измеряемых величин с действительной измеренной величиной. Таким образом, оказываются необходимыми только незначительные вычислительные операции, чтобы актуализировать величины функции корреляции. Благодаря незначительным требованиям к объёму вычислений могут выполняться вычисления с помощью экономически выгодного и небольшого вычислительного устройства почти в режиме реального времени.In this case, it turns out to be especially appropriate for the actual calculation of the value of the function to subtract from the sum of the products of the measured values of the previous calculation the product of the measured values with the oldest measured value and add the new product of the measured values with the actual measured value. Thus, only minor computational operations are necessary to update the values of the correlation function. Thanks to the low computational requirements, calculations can be carried out almost in real time using a cost-effective and small computing device.
В другом улучшенном варианте выполнения изобретения предусмотрено, что определяются перед вычислением величины функции корреляции интерполированные измеряемые величины. Благодаря интерполяции дополнительных измеряемых величин между заданными повторными величинами может более точно определяться положение максимума функции корреляции. Таким образом, может выполняться более точное определение частоты или же продолжительности периода.In another improved embodiment of the invention, it is provided that interpolated measured values are determined before calculating the value of the correlation function. By interpolating additional measured values between specified repeat values, the position of the maximum of the correlation function can be more accurately determined. In this way, a more precise determination of the frequency or duration of the period can be made.
Качество определения частоты повышается при этом тогда, когда измеряемые величины фильтруются перед вычислением величины функции корреляции. Например, осуществляется подготовка сигнала измерения с помощью, так называемого, ответного фильтра определённого импульса (IIR-пропускной полосный фильтр 4-го порядка). При этом ограничивает фильтр высоких частот постоянную составляющую сигнала, в то время как фильтр нижних частот глушит и удаляет высокочастотные помехи в сигнале. IIR-фильтр имеет, кроме того, то преимущество, что он в противоположность другим цифровым типам фильтров (например, FIR - фильтр) имеет существенно меньше вычислительных операций. Это свойство фильтра является в данном случае очень полезным, потому что требования к объёму вычислительных работ вычислительного устройства остаются ограниченными.The quality of frequency determination is improved when the measured values are filtered before calculating the value of the correlation function. For example, the measurement signal is prepared using a so-called pulse response filter (4th order IIR bandpass filter). In this case, the high-pass filter limits the DC component of the signal, while the low-pass filter dampens and removes high-frequency noise in the signal. The IIR filter also has the advantage that, in contrast to other digital types of filters (for example, the FIR filter), it has significantly fewer computational operations. This property of the filter is very useful in this case, because the requirements for the amount of computational work of the computing device remain limited.
Улучшение способа достигается также благодаря тому, что перед определением максимума функции корреляции определяются интерполированные величины функции. Более целесообразно выполнять интерполирование только в зоне экстремальных величин, чтобы иметь возможность более точно определить положение экстремальных величин. Повышенная точность может достигаться в результате этого с меньшими затратами на вычислительные работы.An improvement of the method is also achieved due to the fact that before determining the maximum of the correlation function, the interpolated values of the function are determined. It is more appropriate to interpolate only in the area of extreme values in order to be able to more accurately determine the position of extreme values. Increased accuracy can be achieved as a result with less computational effort.
В предпочтительном варианте выполнения изобретения регистрируется в качестве измеряемого параметра расстояние чувствительного элемента сенсора до эксцентрикового вала, приводимого приводом. На основании допускаемой погрешности при определении частоты с помощью функции корреляции не существует при этом необходимости в том, чтобы выполнять точный монтаж сенсора или процедуру калибровки. Если привод приводит эксцентриковый вал, выполненный из ферро магнитного материала, то оказывается полезным индуктивный сенсор расстояния без дополнительной подгонки вращающихся элементов.In a preferred embodiment of the invention, the distance of the sensing element of the sensor to the eccentric shaft driven by the drive is recorded as a measured parameter. Due to the margin of error in frequency determination using the correlation function, there is no need to perform precise sensor mounting or calibration procedures. If the drive is driven by an eccentric shaft made of ferromagnetic material, then an inductive distance sensor is useful without additional adjustment of the rotating elements.
В альтернативном варианте выполнения изобретения предусматривается, что в качестве замеряемого параметра регистрируется воздействующая на сенсор сила магнитного поля, перемещающегося во время вращения привода. При этом намагничивается приводимый вал или добавляется магнит, чтобы производить вращающееся магнитное поле. Потребность в дополнительной площади при размещении магнита оказывается незначительной. С помощью соответствующего сенсора, размещённого вблизи от вала, регистрируется во время вращения вала изменяющаяся сила магнитного поля.In an alternative embodiment of the invention, it is provided that the force of the magnetic field acting on the sensor, moving during the rotation of the drive, is recorded as a measured parameter. This magnetizes the drive shaft or adds a magnet to produce a rotating magnetic field. The need for additional space when placing a magnet turns out to be insignificant. Using an appropriate sensor located close to the shaft, the changing strength of the magnetic field is recorded as the shaft rotates.
В случае заявленного устройства для выполнения описанного способа включает в себя это устройство сенсор для регистрации возникающий при вращении привода измеряемый параметр с приблизительно периодической функцией характеристики, обрабатывающее устройство для определения частоты или продолжительности периода функции характеристики и конструктивную группу для регулируемого включения привода. При этом в вычислительное устройство направляются дискретные по времени измеряемые величины измеряемых параметров, при этом в вычислительном устройстве устанавливается алгоритм для выполнения автокорреляции этих измеряемых величин для определения частоты или продолжительности периода. Тем самым, при каждой новой зарегистрированной измеряемой величине может сразу же выполняться точное определение частоты.In the case of the claimed device for performing the described method, this device includes a sensor for recording a measured parameter occurring during rotation of the drive with an approximately periodic characteristic function, a processing device for determining the frequency or duration of the period of the characteristic function, and a design group for controlled activation of the drive. In this case, time-discrete measured values of the measured parameters are sent to the computing device, and an algorithm is installed in the computing device to perform autocorrelation of these measured values to determine the frequency or duration of the period. Thus, with each new measured value recorded, an accurate frequency determination can be carried out immediately.
В улучшенном варианте выполнения устройства установлен другой сенсор для регистрации другого измеряемого параметра, возникающего в результате вращения другого привода, при этом в вычислительное устройство направляются дискретные по времени измеряемые величины других измеряемых параметров, и при этом в вычислительном устройстве устанавливается алгоритм для выполнения взаимной корреляции измеряемых величин обоих измеряемых параметров для определения смещения фаз. Тем самым, получается простая конструкция для стабилизации фаз.In an improved embodiment of the device, another sensor is installed to register another measured parameter resulting from the rotation of another drive, while discrete time measured values of other measured parameters are sent to the computing device, and at the same time an algorithm is installed in the computing device to perform cross-correlation of the measured values both measured parameters to determine the phase displacement. This results in a simple design for phase stabilization.
Для реализации устройства с меньшим количеством и при этом компактных компонентов оказывается целесообразным, если вычислительное устройство представляет собой микропроцессор. При этомTo implement a device with fewer and more compact components, it is advisable if the computing device is a microprocessor. Wherein
- 2 043332 применяются оптимальные алгоритмы и эффективный способ обработки сигнала, чтобы согласовывать объём вычислений со свойствами микропроцессора вместе с ограниченным рабочим накопителем.- 2 043332 optimal algorithms and an efficient signal processing method are used to match the volume of calculations with the properties of the microprocessor along with the limited working storage.
Выгодным образом располагается вычислительное устройство с интерфейсом связи в первой конструктивной группе, которая включает в себя силовую электронику, регулирующий блок и интерфейс связи, который соединён с первой конструктивной группой. Указанные группы позволяют выполнить линейное изменение устройства. Таким образом, может применяться вычислительное устройство для определения частоты и продолжительности периода нескольких приводов.The computing device with a communication interface is advantageously located in a first structure group, which includes power electronics, a control unit and a communication interface that is connected to the first structure group. These groups allow you to linearly change the device. Thus, a computing device can be used to determine the frequency and period duration of multiple drives.
Для эффективной регистрации измеряемых параметров оказывается предпочтительным, если сенсор включает в себя чувствительный элемент для ёмкостной или индуктивной или магнитной регистрации измеряемых параметров. Для монтажа сенсора не существует никаких особых требований, потому что ни смещение, ни точное значение амплитуды сенсорного сигнала не являются значимыми для дальнейшей обработки.For effective recording of the measured parameters, it is preferable if the sensor includes a sensing element for capacitive or inductive or magnetic recording of the measured parameters. There are no special requirements for mounting the sensor, because neither the offset nor the exact amplitude of the sensor signal is significant for further processing.
Краткое описание чертежейBrief description of drawings
Заявленное изобретение поясняется ниже более подробно на примерах его выполнения со ссылкой на приложенные фигуры. На фигурах схематически изображено:The claimed invention is explained below in more detail using examples of its implementation with reference to the attached figures. The figures schematically depict:
на фиг. 1 показана путевая машина со шпалоподбивочным агрегатом;in fig. 1 shows a track machine with a sleeper tamping unit;
на фиг. 2 показана путевая машина со стабилизирующим агрегатом;in fig. 2 shows a track machine with a stabilizing unit;
на фиг. 3 показан шпалоподбивочный агрегат в боковой проекции;in fig. Figure 3 shows a sleeper tamping unit in a side view;
на фиг. 4 показано поперечное сечение по рельсовому пути с путевой машиной;in fig. 4 shows a cross section along a rail track with a track machine;
на фиг. 5 показан сенсор с измерением расстояния;in fig. 5 shows a sensor with distance measurement;
на фиг. 6 показан сенсор с измерением силы поля;in fig. 6 shows a sensor with field strength measurement;
на фиг. 7 показаны измеряемые величины;in fig. 7 shows the measured values;
на фиг. 8 показана функция корреляции;in fig. 8 shows the correlation function;
на фиг. 9 показано образование функциональных терминов;in fig. Figure 9 shows the formation of functional terms;
на фиг. 10 показана система;in fig. 10 shows the system;
на фиг. 11 изображена система с конструктивными группами;in fig. 11 shows a system with structural groups;
на фиг. 12 показана схема обработки сигала.in fig. Figure 12 shows a signal processing diagram.
Описание вариантов выполнения изобретенияDescription of embodiments of the invention
На фиг. 1 изображена путевая машина 1, которая представляет собой шпалоподбивочную машину и включает в себя машинную раму 3, перемещающуюся на рельсовых ходовых механизмах 2. На машинной раме 3 расположен в качестве рабочего агрегата 4 шпалоподбивочный агрегат. Шпалоподбивочная машина предназначена для обработки рельсового пути 5, у которого закреплённые на шпалах 6 рельсы 7 расположены на щебёночной постели 8. Во время процесса подбивки поднимается с помощью подъёмнорихтовочного агрегата 9 и измерительной системы 10 железнодорожная решётка, образованная шпалами 6 и рельсами 7, в заданное положение и в данном случае перемещается в сторону. Для фиксирования этого положения погружают вибрирующие шпалоподбивочные инструменты 11 рабочего агрегата 4 в щебёночную постель 8. Погруженные шпалоподбивочные инструменты 11 перемещаются навстречу друг другу и при этом уплотняют щебень под поднятыми шпалами 6.In fig. 1 shows a track machine 1, which is a sleeper tamping machine and includes a machine frame 3 moving on rail running gears 2. On the machine frame 3 a sleeper tamping unit 4 is located as a working unit. The sleeper tamping machine is designed for processing a rail track 5, in which rails 7 fixed to sleepers 6 are located on a crushed stone bed 8. During the tamping process, the railway grid formed by sleepers 6 and rails 7 is raised to a given position using a lifting unit 9 and a measuring system 10 and in this case it moves to the side. To fix this position, vibrating sleeper tamping tools 11 of the working unit 4 are immersed in the crushed stone bed 8. The immersed sleeper tamping tools 11 move towards each other and at the same time compact the crushed stone under the raised sleepers 6.
Для создания вибраций шпалоподбивочные инструменты 11 соединены с генератором вибраций 12. Генератор вибраций 12 включает в себя вращающийся привод 13, который приводит эксцентриковый вал 14. На эксцентриковом валу 14 расположены вспомогательные приводы 15. При вращающемся эксцентриковом вале 14 производятся благодаря их эксцентричности желаемые амплитуды вибрации.To create vibrations, the tamping tools 11 are connected to a vibration generator 12. The vibration generator 12 includes a rotating drive 13, which drives an eccentric shaft 14. Auxiliary drives 15 are located on the eccentric shaft 14. When the eccentric shaft 14 rotates, the desired vibration amplitudes are produced due to their eccentricity.
После процесса подбивки рельсовый путь 5, как правило, стабилизируется, чтобы устранить проседания. Для этого служит изображённая на фиг. 2 путевая машина 1. При этом речь идёт о динамическом стабилизаторе рельсового пути (DGS) с двумя стабилизирующими агрегатами в качестве рабочих агрегатов. Каждый стабилизирующий агрегат включает в себя генератор вибраций 12 с вращающимися дисбалансами, которые приводятся с помощью вращающегося привода 13. Активный генератор вибраций 12 подвергает вибрациям стабилизирующий агрегат в поперечном направлении относительно продольного направления рельсового пути. При этом охватывает стабилизирующий агрегат роликовыми захватами 16 рельсы 7 рельсового пути 5, в результате чего вибрации передаются на железнодорожную решётку. Это вызывает погружение железнодорожной решётки в щебёночную постель 8.After the tamping process, the rail track 5 is generally stabilized to eliminate subsidence. For this purpose, the one shown in Fig. 2nd track machine 1. This is a dynamic track stabilizer (DGS) with two stabilizing units as working units. Each stabilizing unit includes a vibration generator 12 with rotating imbalances, which are driven by a rotating drive 13. The active vibration generator 12 vibrates the stabilizing unit in a transverse direction relative to the longitudinal direction of the rail track. At the same time, the stabilizing unit is covered by roller grips 16 on rails 7 of the rail track 5, as a result of which vibrations are transmitted to the railway grid. This causes the railway grid to sink into the crushed stone bed 8.
Как во время подбивки, так и во время стабилизации, а также при последующих применениях генераторов вибраций 12 на проводимых строительных работах на рельсовом пути должна создаваемая вибрация соответствовать заданным характеристикам. Например, для оптимального процесса уплотнения щебня задаётся частота вибрации 35 герц. Для процесса погружения шпалоподбивочных инструментов 11 желательна более высокая частота f, примерно, 45 герц, чтобы понизить сопротивление погружению. За пределами щебёночной постели 8 должна быть частота f ниже, чтобы уменьшить шумовую нагрузку.Both during tamping and during stabilization, as well as during subsequent applications of vibration generators 12 during construction work on the rail track, the vibration generated must correspond to the specified characteristics. For example, for the optimal process of crushed stone compaction, the vibration frequency is set to 35 hertz. For the driving process of the tamping tools 11, a higher frequency f, approximately 45 hertz, is desirable in order to reduce the driving resistance. Outside the crushed stone bed 8 the frequency f should be lower to reduce the noise load.
Другие условия относительно рабочего агрегата 4 поясняются со ссылкой на фиг. 3 и 4. Рабочий агрегат 4 включает в себя четыре шпалоподбивочных блока 17, которые опускаются отдельно друг от друга в щебёночную постель 8 с помощью переставляемого по высоте привода. В каждом шпалоподбивочном блоке 17 расположенные напротив друг друга шпалоподбивочные инструменты 11 соединяются через вспомогательные приводы 15 с собственным генератором вибраций 12. С помощью общего управ- 3 043332 ляющего устройства 18 управляются генераторы вибраций 12. Для производимых вибраций задаются наряду с частотой f происходящие между собой смещения фаз φ. Желательной является, как правило, одинаковая синхронизация шпалоподбивочных блоков, чтобы уменьшить воздействующую на путевую машину 1 обратную реакцию вибраций, а также шумовую нагрузку.Other conditions regarding the work unit 4 are explained with reference to FIG. 3 and 4. The working unit 4 includes four sleeper tamping blocks 17, which are lowered separately from each other into the crushed stone bed 8 using a height-adjustable drive. In each sleeper tamping block 17, the sleeper tamping tools 11 located opposite each other are connected through auxiliary drives 15 with their own vibration generator 12. Vibration generators 12 are controlled using a common control device 18. For the vibrations produced, the displacements occurring among themselves are set along with the frequency f phases φ. As a rule, it is desirable to have the same synchronization of the tamping blocks in order to reduce the backlash of vibrations affecting the track machine 1, as well as the noise load.
Для управления/регулирования вращающегося привода 13 в генераторе вибраций 12 оказывается необходимым постоянно регистрировать частоту f или продолжительность периода Т. При этом при проведении строительных работ на рельсовом пути существуют высокие требования к надёжности конструкции сенсорного устройства. Известна обработка при прохождении нулевых точек с тем недостатком, что тем самым опознаются изменения частоты с задержкой. Поэтому в соответствии с заявленным изобретением предусмотрено, чтобы определять частоту f или же продолжительность периода Т с помощью автокорреляции. Основу для этого создаёт измеряемый параметр X, который представляет собой почти периодическую функцию характеристики производимой вибрации.To control/regulate the rotating drive 13 in the vibration generator 12, it turns out to be necessary to constantly record the frequency f or the duration of the period T. Moreover, when carrying out construction work on a rail track, there are high requirements for the reliability of the design of the sensor device. Processing when passing zero points is known, with the disadvantage that frequency changes are thereby detected with a delay. Therefore, according to the claimed invention, it is possible to determine the frequency f or the duration of the period T using autocorrelation. The basis for this is created by the measured parameter X, which is an almost periodic function of the characteristic of the vibration produced.
Для этого располагают сенсор 19, который соединён с генератором вибраций 12 магнитным, индуктивным или ёмкостным способом. Например, включает в себя изображённый на фиг. 5 сенсор расстояния 19 чувствительный элемент, который измеряет благодаря индуктивному сцеплению расстояние до эксцентрической поверхности тела эксцентрикового вала 14. Это изменяющееся при вращающемся эксцентриковом вале 14 расстояние представляет собой параметр X и его примерно периодическая характеристика обрабатывается в последующем.To do this, a sensor 19 is placed, which is connected to the vibration generator 12 magnetically, inductively or capacitively. For example, includes the one shown in FIG. 5 distance sensor 19 is a sensitive element which, thanks to inductive coupling, measures the distance to the eccentric surface of the body of the eccentric shaft 14. This distance, which changes when the eccentric shaft 14 rotates, represents the parameter X and its approximately periodic characteristic is processed subsequently.
Альтернативно этому, согласно фиг. 6, устанавливается магнитный компонент 20 генератора вибраций 12, который вращается с помощью вращающегося привода 13. При этом возникает вращающееся магнитное поле, которое регистрируется с помощью неподвижного сенсора 19. При таком варианте регистрируется изменяющееся во время вращения сила поля в качестве измеряемого параметра X и обрабатывается.Alternatively, according to FIG. 6, a magnetic component 20 of the vibration generator 12 is installed, which rotates using a rotating drive 13. This creates a rotating magnetic field, which is recorded using a stationary sensor 19. With this option, the field strength changing during rotation is recorded as a measured parameter X and processed .
На фиг. 7 показана в качестве примера обработка измеряемого параметра X (например У для другого генератора вибраций 12). На верхней диаграмме показана кривая характеристики измеряемого параметра в течение времени t. При этом речь идёт примерно о периодической функции характеристики, причём вследствие внешнего воздействия могут возникать помехи. Целью последующего этапа способа является определение продолжительности периода Т или же частоты f = 1/Т. Для измеряемого параметра X регистрируются на второй диаграмме измеряемые величины xi (или же yi для другого генератора вибраций 12), при этом задаётся временной интервал между измеряемыми величинами xi через длительность такта. Для этой цели следует или в соответствии с тактом запрос сенсора 19 или на основании аналогового сигнала сенсора образуется с помощью аналого-цифрового преобразователя дискретный по времени ряд измеряемых величин xi (величины ряда с индексом i).In fig. 7 shows, as an example, the processing of the measured parameter X (for example, Y for another vibration generator 12). The top diagram shows the characteristic curve of the measured parameter over time t. In this case, we are talking about an approximately periodic function of the characteristic, and interference may occur due to external influences. The purpose of the subsequent stage of the method is to determine the duration of the period T or the frequency f = 1/T. For the measured parameter X, the measured values xi (or yi for another vibration generator 12) are recorded on the second diagram, and the time interval between the measured values x i is set through the duration of the cycle. For this purpose, either in accordance with the clock cycle, the request of the sensor 19 or, based on the analog signal of the sensor, a discrete time series of measured values xi (series values with index i) is formed using an analog-to-digital converter.
Предпочтительно опознаются с помощью цифрового фильтра ошибочные измеряемые величины xi и удаляются. При этом оказывается целесообразным, улучшать сигнал сенсора с помощью фильтра - IIR, например, четвёртого порядка. При этом удаляет фильтр высоких частот второго порядка постоянные составляющие и фильтр низких частот второго порядка заглушает высокочастотные помехи сигнала.Preferably, erroneous measured values xi are identified using a digital filter and removed. In this case, it turns out to be advisable to improve the sensor signal using a filter - IIR, for example, of the fourth order. In this case, the second-order high-pass filter removes DC components and the second-order low-pass filter dampens high-frequency signal noise.
На следующем этапе выполняется интерполяция характеристик измеряемых величин, чтобы получить улучшенную базу данных для образования функции автокорреляции ψxx(i). Например, между каждой зарегистрированной измеряемой величиной xi интерполируется дополнительная величина (третья диаграмма на фиг. 7).In the next step, the characteristics of the measured quantities are interpolated to obtain an improved database for the formation of the autocorrelation function ψ xx (i). For example, between each recorded measured value xi an additional value is interpolated (third diagram in Fig. 7).
Примерная кривая характеристики величин функции ψi функции автокорреляции ψxx(i) показана на фиг. 8. Величины ψi функции автокорреляции ψxx(i) получаются при этом как вытекающие из образованной суммы произведений измеряемых величинAn exemplary characteristic curve of the magnitudes of the function ψ i of the autocorrelation function ψ xx (i) is shown in FIG. 8. The values ψ i of the autocorrelation function ψ xx (i) are obtained as arising from the resulting sum of products of the measured quantities
Хпх Хп-1:HP x HP-1:
Ψχχ(ΐ) = ΣηΧηχΧη-1Ψ χχ (ΐ) = Σ η Χ η χΧη-1
Для заявленного изобретения оказывается целесообразным, если для каждой величины функции ψi суммируется остающееся одинаковым количество произведений измеряемых величин.For the claimed invention, it turns out to be appropriate if for each value of the function ψ i the remaining equal number of products of the measured values is summed up.
Выгодным образом выполняется при каждом времени такта, заданного длительностью такта, обработка частоты f или продолжительности периода Т путём нового вычисления функции автокорреляции ψxx(i). При этом при актуальном вычислении величины функции вычитается из суммы произведения измеряемых величин предыдущего вычисления произведение измеряемых величин с самой старой измеряемой величиной и прибавляется новое произведение измеряемых величина актуальной измеряемой величиной:Advantageously, at each clock time defined by the clock duration, the processing of the frequency f or period duration T is carried out by a new calculation of the autocorrelation function ψ xx (i). In this case, during the current calculation of the value of the function, the product of the measured values with the oldest measured value is subtracted from the sum of the product of the measured values of the previous calculation and the new product of the measured values with the current measured value is added:
Σ (i, t + 1) - Σ (i, t) - X (2n - i, t) XX (2n,t) + X (0,t) xX(i,x)Σ (i, t + 1) - Σ (i, t ) - X (2n - i, t) X X (2n,t) + X (0,t) x X(i,x)
Получаемая соответствующая сумма показана на фиг. 9. Благодаря простому итеративному образу действия может выполняться непрерывное вычисление функции автокорреляции ψxx(i) с ограниченным объёмом вычисления почти в режиме реального времени.The resulting corresponding amount is shown in FIG. 9. Thanks to a simple iterative procedure, continuous computation of the autocorrelation function ψ xx (i) can be performed with a limited amount of computation in almost real time.
На основании показанных на верхней диаграмме, изображённой на фиг. 8, характеристик величинBased on those shown in the top diagram in FIG. 8, characteristics of quantities
--
Claims (4)
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
ATA193/2019 | 2019-05-23 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
EA043332B1 true EA043332B1 (en) | 2023-05-15 |
Family
ID=
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Gao et al. | Reconstruction of diesel engine cylinder pressure using a time domain smoothing technique | |
SU1609459A3 (en) | Method of determining the completion of compacting of soil base by vibrating organ | |
DE10111974B4 (en) | Device and method for vibration measurement | |
US6147486A (en) | Device for analyzing an alternating voltage or current including a variable D.C. component | |
WO2011029079A1 (en) | Control systems and methods for machining operations | |
JPH05240295A (en) | Device for damping periodic vibration of mechanical structure | |
JP7485699B2 (en) | Method and device for open-loop/closed-loop control of the rotary drive of a working unit of a track construction machine | |
EA043332B1 (en) | METHOD AND DEVICE FOR CONTROL/REGULATION OF A ROTATING DRIVE OF A WORKING UNIT OF A TRACK MACHINE | |
US10774758B2 (en) | Method for producing a combustion space signal data stream with interference suppression | |
CN108333917B (en) | Frequency division detector for feedback control of low-frequency electromagnetic vibration table system | |
DE102012011932B4 (en) | Method for operating a resonance measuring system and related resonance measuring system | |
CN109855788A (en) | The method being averaging for the measurement parameters to pulsed | |
JP5741887B2 (en) | Frequency measurement system, frequency measurement method, and electronic apparatus including frequency measurement system | |
EP3865879B1 (en) | Inductive sensor device and method of detecting movement of an object | |
DE19713182A1 (en) | Method of determining engine revs. of motor vehicle for engine testing esp. exhaust gas testing | |
US12000760B2 (en) | Resonant frequency vibrational test | |
DE19713181A1 (en) | Method of determining engine revs of motor vehicle for engine testing, esp. exhaust gas testing | |
CN109167550A (en) | A kind of non-linear voice coil motor motion control method based on frequency-domain index | |
SU798185A1 (en) | Method and device for control of structure vibrotreatment | |
SU800672A1 (en) | Method of vibration diagnosis of machine tools | |
SU1613500A1 (en) | Method of stabilizing component dimensions by vibration | |
SU1679233A1 (en) | Method for determining damping factor and device for effecting the same | |
Moczulski | The digital synchronous filtering technique | |
SU1548688A1 (en) | Method of diagnosis of mechanism | |
SU1283642A1 (en) | Electromagnetic structure inspection instrument |