ES2255479T3 - Dispositivo de control de la adherencia de un convoy ferroviario electrico. - Google Patents
Dispositivo de control de la adherencia de un convoy ferroviario electrico.Info
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Abstract
Dispositivo de control de la adherencia de una locomotora de un convoy ferroviario eléctrico, que comprende una etapa (18) de regulación de la alimentación del motor (12) de la locomotora, una etapa (22) de control de adherencia, propiamente dicha, que entrega a la etapa de regulación una señal de consigna (Cons) elaborada a partir de por lo menos una primera característica (gamma) de funcionamiento del motor (12), para dominar el deslizamiento de las ruedas de la locomotora, constando además, la etapa de control de adherencia (22), de medios de elaboración de una señal de activación (C-corr) del dispositivo de control y de medios (27) para inyectar la señal de activación en la señal de consigna (Cons) para conseguir que entregue una señal de consigna modificada, constando dichos medios de elaboración de la señal de activación, de medios de medición de una segunda característica (Cm) de funcionamiento del motor (12) y de medios para descubrir el sentido de variación de dicha segunda característica (Cm) entre dos activaciones precedentes sucesivas para determinar el signo de la señal de activación inyectada en la señal de consigna (Cons) durante la excitación subsiguiente, caracterizado por el hecho de que la señal de consigna es una señal de consigna de par motor, la primera característica se elabora a partir de una medición de la aceleración (gamma) del motor, y la segunda característica (Cm) se elabora a partir de una medición del par motor.
Description
Dispositivo de control de la adherencia de un
convoy ferroviario eléctrico.
La presente invención se refiere a un dispositivo
de control de la adherencia de una locomotora de un convoy
ferroviario eléctrico, y se refiere también a un sistema de
alimentación de una locomotora del tipo mencionado que incorpora
dicho dispositivo de control de adherencia.
En el estado de la técnica, con el fin de
transmitir a las ruedas motrices del vehículo ferroviario una
energía motriz compatible con su adherencia, la locomotora del
vehículo está dotada generalmente de un dispositivo de control de
adherencia.
En el documento
DE-C-4402452, uno de dichos
dispositivos consta típicamente de una etapa de regulación de la
alimentación del motor de la locomotora y de una etapa de control de
adherencia que entrega a la etapa de regulación una señal de
consigna elaborada a partir de por lo menos una característica de
funcionamiento del motor, para dominar, es decir reducir, incluso
eliminar, el patinaje de las ruedas de la locomotora.
Un dispositivo de este tipo permite reducir,
incluso eliminar, todo inicio de patinaje de las ruedas, en
particular durante la puesta en marcha del vehículo.
Sin embargo, el mismo presenta un cierto número
de inconvenientes, especialmente debido al hecho de que es
susceptible de permitir un deslizamiento demasiado importante de las
ruedas sobre el raíl y de generar una pérdida momentánea de
adherencia.
La finalidad de la invención consiste en paliar
este inconveniente.
La misma tiene como objetivo un dispositivo de
control de la adherencia de una locomotora de un convoy ferroviario
eléctrico según la reivindicación 1, que comprende una etapa de
regulación de la alimentación del motor de la locomotora, una etapa
de control de adherencia, propiamente dicha, que entrega a la etapa
de regulación una señal de consigna elaborada a partir de por lo
menos una característica de funcionamiento del motor, para dominar
el deslizamiento de las ruedas de la locomotora, y que consta además
de medios de elaboración de una señal de activación del dispositivo
de control y de medios para inyectar la señal de activación en la
señal de consigna para conseguir que entregue una señal de consigna
modificada, constando, los medios de elaboración de la señal de
activación, de medios de medición de una segunda característica de
funcionamiento del motor y de medios para descubrir el sentido de
variación de dicha segunda característica entre dos activaciones
precedentes sucesivas para determinar el signo de la señal de
activación inyectada en la señal de consigna durante una excitación
subsiguiente. Además, la señal de consigna es una señal de consigna
de par motor; la primera característica se elabora a partir de una
medición de la aceleración del motor y la segunda característica se
elabora a partir de una medición del par motor.
De este modo es posible transmitir
permanentemente un par máximo a las ruedas motrices.
El dispositivo de control según la invención
puede constar además de una o varias de las características
siguientes:
- elaborándose la señal de consigna a partir de
una tercera magnitud característica del funcionamiento del motor,
la etapa de la señal de activación consta de medios de comparación
entre el valor de dicha tercera característica y un valor de umbral
predeterminado, provocando los medios de elaboración de la señal de
activación una variación consecutiva de la amplitud de la señal de
activación en función del resultado de dicha comparación;
- la tercera característica se elabora a partir
de una medición de la aceleración del motor.
La invención tiene también como objetivo un
sistema de mando de la alimentación de un motor de una locomotora
de un convoy ferroviario eléctrico, que comprende un circuito de
alimentación del motor de energía eléctrica, caracterizado por el
hecho de que consta de un dispositivo de control de la adherencia de
la locomotora según se ha definido anteriormente.
Se pondrán de manifiesto otras características y
ventajas a partir de la descripción siguiente, proporcionada
únicamente a título de ejemplo, y realizada en referencia a los
dibujos adjuntos en los cuales:
- la figura 1 es un esquema sinóptico que muestra
la estructura de un sistema de mando de la alimentación de una
locomotora, según la invención;
- la figura 2 es un esquema sinóptico que muestra
esquemáticamente la estructura de un dispositivo de control de
adherencia según la invención.
- la figura 3 es una curva que muestra la
variación de la fuerza transmitida a las ruedas motrices en función
del deslizamiento;
- la figura 4 ilustra curvas que muestran la
variación, en función del tiempo, de la señal de consigna inyectada
en la etapa de regulación, de la aceleración del motor y del
deslizamiento de las ruedas.
En la figura 1, se ha representado la estructura
general de un sistema 10 de mando de la alimentación de un motor 12
de una locomotora de un convoy ferroviario eléctrico.
El motor 12 está alimentado por energía eléctrica
por medio de una fuente de alimentación 14 bajo el control de una
etapa 18 de regulación de la alimentación del motor 12.
Se observará que la etapa de regulación 18 está
constituida a partir de elementos adecuados para la utilización
considerada, de tipo clásico, es decir, adecuados para regular el
par del motor 12 en torno a un valor al cual está autorizado a
funcionar el motor, a partir de una señal de consigna Cmanip. Por lo
tanto la misma no se describirá de forma detallada a
continuación.
Según la invención, el sistema está dotado de un
dispositivo de control de adherencia 20.
Este dispositivo, el cual incorpora la etapa de
regulación 18, consta además de una etapa 22 de control de
adherencia, propiamente dicha, que entrega a la etapa de regulación
18 una señal de consigna que permite transmitir un par máximo a las
ruedas motrices.
Tal como se ve en la figura 1, la etapa de
control de adherencia 22 recibe, en la entrada, unas señales
correspondientes a las características representativas del
funcionamiento del motor 12 entregadas por una etapa de procesado
24 a partir de una señal V de medición de la velocidad de rotación
del motor 12 entregada por un sensor 26 adecuado.
Más particularmente, la unidad de procesado 24
entrega a la etapa de control de adherencia 22 una señal gamma
correspondiente a la aceleración del motor 12 y una señal Dgamma
correspondiente a la derivada, con respecto al tiempo, de la
aceleración del motor 12, utilizándose dicha señal Dgamma para
aumentar la capacidad de reacción del dispositivo.
La unidad de control de adherencia 22 recibe
también la señal de mensaje V de la velocidad de rotación del motor
y una señal Cm correspondiente al valor del par electromagnético
estimado del motor 12 proporcionado por la etapa de regulación 18,
la cual recibe, en la entrada, las señales IS1 e IS2 de medición de
la corriente de alimentación del motor 12 en el caso de que el
motor sea trifásico, siendo suficiente una sola medición de la
corriente en el caso de un motor de corriente continua, así como la
señal V de medición de la velocidad de rotación del motor,
proporcionada por el sensor 26.
La etapa de control de adherencia 22 elabora, a
partir de la aceleración del motor gamma, de la derivada Dgamma de
la aceleración y del valor Cm del par estimado del motor I2, una
señal de activación C_corr del dispositivo de control de adherencia
para conseguir que el mismo entregue una señal de consigna
modificada.
Esta señal de activación C_corr está constituida
por una señal proporcionada en la entrada de un restador 27 para
restarla a la señal de consigna Cmanip, para elaborar la señal de
consigna Cons presentada en la entrada de la etapa de regulación
18.
Tal como es sabido, la señal de activación
C_Corr, genera una desviación en la señal de consigna Cons con
respecto a la consigna resultante del manipulador.
A continuación se realizará la descripción
detallada de un ejemplo de realización de la etapa de control de
adherencia 22 en referencia a la figura 2.
Esta etapa consta, por un lado, de una primera
parte 22a adaptada para conformar la señal de activación C_Corr, y
en particular para calcular la amplitud de esta señal y de una
segunda parte 22b que permite la determinación del signo de dicha
señal C_corr. Tal como se ve en dicha figura 2, la primera parte 22a
consta de medios de memorización 28 que garantizan una memorización
del valor absoluto del valor máximo de la aceleración gamma entre
dos activaciones consecutivas.
Estos medios de memorización 28 están conectados,
en la salida, a un comparador 30 que garantiza una comparación
entre el valor memorizado y un valor máximo de umbral
gamma_{max}.
La salida de este comparador se suministra a la
entrada de un circuito de conformación 32 adaptado para aumentar la
amplitud de la señal de activación C_corr con respecto a la
correspondiente a la señal de activación precedente en el caso de
que el valor memorizado en los medios de memorización sea inferior a
este valor de umbral gamma_{max} y para disminuir dicha amplitud
en el caso contrario.
La segunda parte 22b de la etapa de control de
adherencia 22 recibe en la entrada, referida a ella misma, la señal
Cm correspondiente al valor estimado del par electromagnético del
motor 12 y detecta el sentido de variación de este par
electromagnético entre dos excitaciones sucesivas.
Para conseguir esto, dicha segunda parte 22b
consta de medios de memorización 34 que garantizan el almacenamiento
del par electromagnético Cm(n-1)
correspondiente a la activación precedente y un comparador 36 que
garantiza la comparación entre los pares electromagnéticos
Cm(n) y Cm(n-1) de dos activaciones
consecutivas precedentes.
La salida del comparador 36 está conectada a un
filtro 38 que garantiza una conformación de la salida de dicho
comparador 36 que permite controlar una puerta biestable 40 para
cambiar el signo de la señal de activación en el caso de que se
haya detectado una disminución del par electromagnético y para
mantener invariable el signo de la señal de activación en el caso
contrario.
Tal como se ve en dicha figura 2, la salida de la
primera y la segunda partes 22a y 22b está conectada a un circuito
multiplicador 42, el cual entrega, en la salida, la señal de
activación C_corr inyectada en la señal de consigna por medio del
sumador 27.
Una tercera etapa 22c de estabilización entrega,
a partir de las señales gamma, Dgamma y V, una señal de
estabilización Stab que permite estabilizar el sistema en un punto
de equilibrio en el cual el par motor es igual al par transmitido
al raíl, inyectándose dicha señal Stab en la señal C_corr por medio
de un sumador 43.
El sumador 43 está conectado a un circuito de
filtrado 44 de limitación de la señal elaborada de esta manera con
el fin de evitar que la misma supere el valor de la señal de
consigna Cmanip.
A continuación se ilustrará el funcionamiento del
dispositivo de control que se acaba de describir, haciendo
referencia a las figuras 3 y 4 en las cuales se ha representado,
respectivamente, la variación, en función del deslizamiento G, por
una parte, del par motor Cm (curva 1) y, por otra parte, de la
fuerza transmitida a la llanta Ct (curva 2), y la variación, en
función del tiempo t, de la señal de consigna Cons, de la
aceleración del motor gamma, y del deslizamiento G.
Haciendo referencia de la figura 3, se
considerará que el dispositivo está estabilizado en el punto A,
siendo nulo el valor de la aceleración gamma del motor.
En dicho estado estable, la etapa de control de
adherencia 22 provoca una excitación del dispositivo provocando una
variación de la señal de consigna Cons para conseguir que el par
motor Cm sea superior al par transmitido (punto A').
Esta modificación provoca un aumento del
deslizamiento y convierte la aceleración del motor en gamma
positiva.
En respuesta a esta excitación, la etapa de
estabilización 22C provoca una corrección correspondiente del valor
de la consigna Cons de par motor para conseguir que la aceleración
gamma sea nula y estabilizar de este modo el dispositivo (punto
B).
Para proceder con las excitaciones siguientes, la
etapa de control de adherencia 22 efectúa una monitorización del
sentido de variación del par motor Cm entre las excitaciones
sucesivas para determinar el signo de la señal de activación
C_corr.
Tal como se ve en la figura 3, para las
activaciones correspondientes a los puntos B', C' y D', el signo de
la señal de activación permanece invariable.
Por el contrario, durante la activación siguiente
correspondiente al punto E', la diferencia de los pares cambia de
signo, lo cual provoca un cambio del signo de la señal de activación
C_corr, y genera una disminución correspondiente del deslizamiento
G y un cambio de signo de la aceleración gamma del motor 12. En
respuesta, la etapa de estabilización 22c provoca un aumento de la
consigna de par Cons para estabilizar nuevamente el dispositivo de
control (punto F).
Así pues se sabe que la acción de la etapa de
activación 22 permite mantener el par motor dentro de una gama de
valores óptimos y transmitir a las ruedas motrices un par máximo
permitido por la adherencia disponible.
Claims (4)
1. Dispositivo de control de la adherencia de una
locomotora de un convoy ferroviario eléctrico, que comprende una
etapa (18) de regulación de la alimentación del motor (12) de la
locomotora, una etapa (22) de control de adherencia, propiamente
dicha, que entrega a la etapa de regulación una señal de consigna
(Cons) elaborada a partir de por lo menos una primera
característica (gamma) de funcionamiento del motor (12), para
dominar el deslizamiento de las ruedas de la locomotora, constando
además, la etapa de control de adherencia (22), de medios de
elaboración de una señal de activación (C_corr) del dispositivo de
control y de medios (27) para inyectar la señal de activación en la
señal de consigna (Cons) para conseguir que entregue una señal de
consigna modificada, constando dichos medios de elaboración de la
señal de activación, de medios de medición de una segunda
característica (Cm) de funcionamiento del motor (12) y de medios
para descubrir el sentido de variación de dicha segunda
característica (Cm) entre dos activaciones precedentes sucesivas
para determinar el signo de la señal de activación inyectada en la
señal de consigna (Cons) durante la excitación subsiguiente,
caracterizado por el hecho de que la señal de consigna es
una señal de consigna de par motor, la primera característica se
elabora a partir de una medición de la aceleración (gamma) del
motor, y la segunda característica (Cm) se elabora a partir de una
medición del par motor.
2. Dispositivo según la reivindicación 1,
caracterizado por el hecho de que, elaborándose la señal de
consigna a partir de una tercera característica del funcionamiento
del motor (12), la etapa de la señal de activación consta de medios
de comparación entre el valor de dicha tercera característica y un
valor de umbral (gamma_{max}) predeterminado, provocando dichos
medios de elaboración de la señal de activación una variación
consecutiva de la amplitud de la señal de activación en función del
resultado de dicha comparación.
3. Dispositivo según la reivindicación 2,
caracterizado por el hecho de que la tercera característica
se elabora a partir de una medición de la aceleración (gamma) del
motor.
4. Sistema de mando de la alimentación de un
motor de una locomotora de un convoy ferroviario eléctrico, que
comprende un circuito (14) de alimentación del motor (12) de energía
eléctrica, caracterizado por el hecho de que consta además
de un dispositivo de control de la adherencia de la locomotora según
una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3.
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