RU2292277C2 - Method of and device for counteracting skidding of wheelsets of rail vehicle - Google Patents
Method of and device for counteracting skidding of wheelsets of rail vehicle Download PDFInfo
- Publication number
- RU2292277C2 RU2292277C2 RU2002117981/11A RU2002117981A RU2292277C2 RU 2292277 C2 RU2292277 C2 RU 2292277C2 RU 2002117981/11 A RU2002117981/11 A RU 2002117981/11A RU 2002117981 A RU2002117981 A RU 2002117981A RU 2292277 C2 RU2292277 C2 RU 2292277C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- speed
- pressure
- calculating
- car
- braking
- Prior art date
Links
Landscapes
- Regulating Braking Force (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области систем управления торможением транспортных средств, в частности рельсового транспорта.The invention relates to the field of vehicle braking control systems, in particular rail vehicles.
Преимущественное использование предлагаемого изобретения - системы пневматического торможения пассажирского, грузового железнодорожного транспорта, а также трамваев и поездов метрополитена.The predominant use of the proposed invention is a pneumatic braking system for passenger, freight railway transport, as well as trams and subway trains.
Современный этап развития транспортных средств характеризуется все большим внедрением на них автоматизированных и автоматических систем управления, обеспечивающих транспортному средству более высокие эксплуатационные показатели.The current stage of development of vehicles is characterized by the increasing introduction of automated and automatic control systems on them, which provide the vehicle with higher performance indicators.
Одно из направлений этого развития связано с созданием адаптивных систем торможения, позволяющих автоматизировать регулирование проскальзывания колес транспортного средства при торможении. Это дает возможность предотвратить блокировку колес на дорогах (рельсах) с высоким коэффициентом скольжения, достигнуть наилучшего сцепления в различных условиях эксплуатации, а следовательно, реализовать оптимальное замедление транспортного средства и тормозной путь.One of the directions of this development is associated with the creation of adaptive braking systems that automate the regulation of slippage of the wheels of a vehicle during braking. This makes it possible to prevent wheel lock on roads (rails) with a high slip coefficient, to achieve the best grip in various operating conditions, and therefore, to realize optimal vehicle deceleration and braking distance.
Использование таких систем управления, получивших название антиблокировочных систем (АБС), обеспечивает не только эффективность процесса торможения в широком диапазоне изменения коэффициента сцепления, но и повышение безопасности движения за счет исключения заклинивания колеса и юза, т.е. скольжения колеса без вращения, приводящего к появлению на поверхности колеса ползунов и наваров. Последнее обстоятельство имеет исключительно важное значение при построении АБС для железнодорожного транспорта, так как нарушение поверхности катания колеса оказывает вредное разрушающее воздействие как на ходовую часть, так и на железнодорожный путь.The use of such control systems, called anti-lock braking systems (ABS), provides not only the effectiveness of the braking process in a wide range of adhesion coefficient changes, but also increases the safety of traffic by eliminating jamming of the wheel and skid, i.e. wheel slip without rotation, leading to the appearance on the surface of the wheel sliders and fat. The latter circumstance is extremely important in the construction of ABS for railway transport, since violation of the surface of the wheel has a harmful destructive effect on both the chassis and the railway track.
Одним из наиболее важных критериев, определяющих эффективность регулирования проскальзывания колеса в процессе торможения вагона, является выбор критериев (эталонных значений), по которым определяется момент достижения недопустимого проскальзывания, а следовательно, и момент начала сброса давления в тормозных пневмоцилиндрах.One of the most important criteria that determine the effectiveness of wheel slippage control during car braking is the selection of criteria (reference values), which determine the moment when unacceptable slippage is reached, and therefore the moment of the start of pressure release in the brake pneumatic cylinders.
В большинстве современных АБС [3, 4, 5] задача регулирования проскальзывания колеса в процессе торможения решается на основе использования нескольких регулируемых параметров, как правило, это ускорение колеса (ак) и проскальзование колеса (ε), измеряемые значения которых сравниваются с их эталонными значениями.In most modern brakes [3, 4, 5] wheel slip regulation problem during braking is achieved through the use of several adjustable parameters, as a rule, wheel acceleration (a k) and the slippage wheels (ε), measured values which are compared with their reference values.
Применение ускорения колеса ак в качестве регулируемого параметра обусловлено большим быстродействием системы управления, позволяющим при резком торможении вагона (быстром нарастании давления в тормозной системе) обеспечить лучшее качество регулирования.Application to a wheel acceleration as control parameter due to the large speed control system, allowing the sudden braking of the car (rapid pressure rise in the brake system) to ensure the best control quality.
В случае, когда торможение происходит плавно при небольшой скорости нарастания давления в тормозной системе, применение в качестве регулируемого параметра проскальзывания колеса дает значительно лучшие характеристики регулирования, чем при использовании в качестве регулируемого параметра замедления колеса. Это вызвано тем, что в данном случае замедление колеса нарастает более медленно и проскальзование колеса раньше достигает порогового значения.In the case when braking occurs smoothly at a low rate of increase in pressure in the brake system, the use of a wheel slippage as an adjustable parameter gives significantly better control characteristics than when using a wheel deceleration as an adjustable parameter. This is due to the fact that in this case, the deceleration of the wheel increases more slowly and wheel slippage reaches a threshold value earlier.
Во многих существующих в настоящее время АБС в качестве эталонного значения возникновения недопустимого проскальзывания колесных пар используется коэффициент проскальзывания (определяемый в соответствии с выражением Kε=(Vв-ωк*R)/Vв, где Vв - скорость вагона, ωк - угловая скорость колесной пары, R - радиус колеса) постоянный в течение всего процесса торможения поезда. Например, в АБС электропоезда «ЭР-200» этот критерий выбран равным 9% [1]. Использование такого критерия возникновения недопустимого проскальзывания приводит к двум последствиям.In many existing ABS systems, the slip coefficient (determined in accordance with the expression K ε = (V in -ω to * R) / V in , where V in is the speed of the car, ω to - the angular velocity of the wheelset, R is the radius of the wheel) constant during the entire process of braking the train. For example, in the ABS of the ER-200 electric train, this criterion was chosen equal to 9% [1]. The use of such a criterion for the occurrence of unacceptable slippage leads to two consequences.
Во-первых, на больших скоростях движения разрешаемое проскальзывание колес становится недопустимо большим (например, на скорости 200 км/ч допустимое проскальзывание колес составляет 5 м/с), что приводит к значительному износу колесных пар.Firstly, at high speeds, the allowed wheel slippage becomes unacceptably large (for example, at a speed of 200 km / h, the allowed wheel slippage is 5 m / s), which leads to significant wear on the wheelsets.
Во-вторых, на низких скоростях движения допустимое проскальзывание становится недопустимо малым (например, на скорости 20 км/ч допустимое проскальзывание составляет 0,5 м/с), что приводит к необходимости сброса из тормозной магистрали всего давления и торможение заканчивается при отсутствии пневматического торможения. Это, в свою очередь приводит к резкому возрастанию тормозного пути и невозможности «прицельной» остановки поезда. В связи с этим большинство существующих АБС работает до скоростей 10...15 км/ч, хотя именно при небольших скоростях движения наиболее часто возникает недопустимое проскальзывание колесных пар, а следовательно, резко возрастает вероятность значительного износа поверхности колес.Secondly, at low speeds, the allowable slippage becomes unacceptably small (for example, at a speed of 20 km / h the allowable slippage is 0.5 m / s), which leads to the need to release all pressure from the brake line and the braking ends in the absence of pneumatic braking . This, in turn, leads to a sharp increase in the braking distance and the impossibility of an "aimed" stop of the train. In this regard, most existing ABSs operate at speeds of 10 ... 15 km / h, although it is precisely at low speeds that the most unacceptable slippage of wheelsets occurs, and therefore, the likelihood of significant wear on the surface of the wheels increases sharply.
Существуют также АБС, в которых в качестве критериев возникновения недопустимого проскальзывания, используется максимально допустимая скорость проскальзывания и максимально допустимое ускорение колесной пары, значения которых остаются неизменными во время всего времени торможения поезда [4, 5], т.е. при выполнении условия:There are also ABSs in which, as criteria for the occurrence of unacceptable slippage, the maximum allowable slippage speed and the maximum allowable acceleration of the wheelset are used, the values of which remain unchanged during the entire braking time of the train [4, 5], ie when the condition is met:
где Ю1 - оператор наличия недопустимого проскальзывания;where S 1 - the operator of the presence of invalid slippage;
Т - оператор наличия режима торможения;T - the operator of the presence of braking mode;
Vε - текущая скорость проскальзывания;Vε is the current slip rate;
(Vε)доп1 - допустимая скорость проскальзывания;(Vε) add1 - allowable slippage rate;
(ак)доп1 - допустимое ускорение колеса.(a k ) add1 - permissible acceleration of the wheel.
Данный способ позволяет улучшить качество работы АБС на больших и малых скоростях движения поезда, однако это также не обеспечивает выбора оптимального критерия возникновения недопустимого проскальзывания, который зависит не только от конструктивных параметров системы торможения, но и от скорости движения поезда.This method allows you to improve the quality of the ABS at large and low speeds of the train, however, it also does not provide the choice of the optimal criterion for the occurrence of unacceptable slippage, which depends not only on the design parameters of the braking system, but also on the speed of the train.
Важными критериями являются также условия, по которым заканчивается уменьшение давления в тормозных пневмоцилиндрах и оно вновь начинает увеличиваться.Important criteria are also the conditions under which the decrease in pressure in the brake pneumatic cylinders ends and it again begins to increase.
Существуют способы работы АБС, в которых давление в тормозных пневмоцилиндрах начинают поднимать сразу после исчезновения недопустимого проскальзывания [1]. Это, в большинстве случаев, вновь приводит к возникновению недопустимого проскальзывания и циклы работы АБС повторяются непрерывно, что приводит к быстрому исчерпанию ресурса работы клапанов и значительному расходу воздуха в пневмосистеме.There are working methods of ABS, in which the pressure in the brake pneumatic cylinders begins to rise immediately after the disappearance of unacceptable slippage [1]. This, in most cases, again leads to unacceptable slippage and the ABS operation cycles are repeated continuously, which leads to a quick exhaustion of the valve service life and a significant air consumption in the pneumatic system.
В связи с этим, в настоящее время наибольшее распространение получили способы работы АБС, в которых уменьшение давления воздуха в тормозных пневмоцилиндрах и новое увеличение давления производятся при достижении скорости проскальзывания колесной пары (или ускорения торможения) некоторых значений, отличных от (Vε)доп1 и (ак)доп1, т.е. при выполнении следующих условийIn this regard, at present, the ABS methods are most widely used, in which a decrease in air pressure in brake pneumatic cylinders and a new increase in pressure are performed when the wheel pair slip rate (or braking acceleration) reaches some values other than (Vε) add1 and ( a k ) add1 , i.e. under the following conditions
где Ю2 - оператор наличия условия для прекращения сброса давления из тормозного пневмоцилиндра;where Yu 2 - the operator of the presence of conditions for stopping the pressure release from the brake pneumatic cylinder;
Ю3 - оператор наличия условия для начала повышения давления.Yu 3 - the operator of the presence of conditions for the start of pressure increase.
При этом значения (Vε)доп2, (Vε)доп3, (ак)доп2 и (ак)доп3 выбираются исходя из условия (Vε)доп1>(Vε)доп2>(Vε)доп3 и (ак)доп1<(ак)доп2<(ак)доп3 и остаются неизменными в течение всего процесса торможения [4].The values (Vε) dop2, (Vε) dop3 (a k) dop2 and (a k) dop3 selected based on the condition (Vε) dop1> (Vε) dop2> (Vε) dop3 and (a k) dop1 <( and k ) dop2 <(a k ) dop3 and remain unchanged during the entire braking process [4].
Однако, в связи с тем, что коэффициент сцепления колес с рельсами (а следовательно, и степень износа поверхности катания колесных пар) зависит от скорости движения поезда, сохранение значений (Vε)доп1, (Vε)доп2 и (Vε)доп3 неизменными в течение всего времени торможения (на любой скорости движения поезда) приводит к неоптимальным режимам торможения, связанным либо с увеличением тормозного пути (при уменьшенных значениях допустимых скоростей проскальзывания), либо с повышенным износом колесных пар (при увеличенных значениях допустимых скоростей проскальзывания).However, due to the fact that the coefficient of adhesion of wheels to rails (and, consequently, the degree of wear of the rolling surface of the wheelsets) depends on the speed of the train, keeping the values of (Vε) add1 , (Vε) add2 and (Vε) add3 unchanged for of the entire braking time (at any speed of the train) leads to non-optimal braking conditions associated either with an increase in braking distance (with reduced values of permissible slipping speeds), or with increased wear of wheel sets (with increased values of permissible speeds second slip).
Другим недостатком известных алгоритмов работы АБС является отсутствие алгоритма управления, обеспечивающего подбор давления, при котором обеспечивается наиболее эффективное, для данных условий движения, торможение.Another disadvantage of the known ABS operation algorithms is the lack of a control algorithm that provides pressure selection, which ensures the most effective braking for the given driving conditions.
Существуют алгоритмы работы АБС, в которых между окончанием сброса давления и началом его подъема проходит некоторый, наперед заданный промежуток времени [2]. Это позволяет несколько увеличить ресурс работы клапанов и уменьшить расход воздуха, однако не обеспечивает подбора оптимального, по условиям данного торможения, тормозного усилия на все время торможения и приводит к лишним срабатываниям клапанов.There are algorithms for the operation of the ABS, in which between the end of the pressure relief and the beginning of its rise a certain, predetermined period of time passes [2]. This allows you to slightly increase the service life of the valves and reduce air consumption, however, it does not provide the selection of the optimal, under the conditions of this braking, braking force for the entire braking time and leads to unnecessary valve operations.
Применяются также способы работы АБС, в которых для уменьшения вероятности немедленного повторного возникновения недопустимого проскальзывания после начала повышения давления в тормозных пневмоцилиндрах давление в них поднимают не сразу, а ступенчато (например, по 0,3 атм. [4]) через время Тп. Недостатком данного способа увеличения давления в тормозном пневмоцилиндре является то, что величина ступеньки постоянна, не зависит от разницы между давлениями, при которых возникло и исчезло недопустимое проскальзывание колесных пар. Это приводит либо к увеличению времени подбора давления (при выборе небольшой ступени), а следовательно, и к увеличению тормозного пути, либо к большой вероятности нового возникновения недопустимого проскальзования (при использовании большой ступени).ABS methods are also used, in which, to reduce the likelihood of immediate re-occurrence of unacceptable slippage after the start of pressure increase in the brake pneumatic cylinders, the pressure in them is raised not immediately, but stepwise (for example, by 0.3 atm. [4]) after a time T p . The disadvantage of this method of increasing the pressure in the brake pneumatic cylinder is that the step size is constant, it does not depend on the difference between the pressures at which the inadmissible slippage of the wheel pairs occurred and disappeared. This leads either to an increase in the time of pressure selection (when choosing a small step), and therefore to an increase in the braking distance, or to a high probability of a new occurrence of unacceptable slippage (when using a large step).
Одной из важнейших задач оптимизации процесса торможения является необходимость точного измерения скорости вагона Vв. Это связано с тем, что оптимизация процесса торможения предполагает поддержание проскальзования колеса вблизи точки εкрит кривой φ=f(ε), характеризующей зависимость коэффициента сцепления (от проскальзования ε, так как при этом продольная реакция Rx будет достигать максимального значения, а потому и замедление вагона будет также максимальным. Результаты экспериментальных исследований свидетельствуют, что при различных состояниях поверхности рельса значение критического проскальзывания εкрит, соответствующее максимальному значению коэффициента сцепления в режиме торможения, не превышает 3%. Столь малый диапазон изменения относительного проскальзования в процессе регулирования тормозного момента при движении поезда требует наряду с вышеуказанными причинами изыскания более высокоточных методов определения скорости Vв.One of the most important tasks of optimizing the braking process is the need for accurate measurement of the car speed V c . This is due to the fact that the optimization of the braking process involves maintaining the wheel slip near the point ε crit curve φ = f (ε), characterizing the dependence of the coefficient of adhesion (on slip ε, since in this case the longitudinal reaction Rx will reach its maximum value, and therefore the deceleration The results of experimental studies indicate that for various conditions of the rail surface, the critical slip value ε crit , corresponding to the maximum value the coefficient of adhesion in braking mode does not exceed 3%. Such a small range of changes in relative slippage during the regulation of braking torque during train movement requires, along with the above reasons, finding more high-precision methods for determining the speed V c .
Известны АБС, в которых в качестве скорости вагона используется скорость колесной пары, имеющей в настоящий момент наибольшую скорость вращения [2]. Однако, поскольку все колесные пары всегда находятся в условиях действия на них тормозного усилия, использование данного способа не позволяет с необходимой степенью точности измерить реальную скорость вагона.ABS are known in which the speed of a wheel pair, which currently has the highest rotation speed, is used as the speed of a car [2]. However, since all wheel sets are always under conditions of braking force, the use of this method does not allow to measure the actual speed of the car with the necessary degree of accuracy.
Поэтому в современных АБС наибольшее распространение получил косвенный метод вычисления скорости Vв [4,5], в соответствии с выражением:Therefore, in modern ABS, the indirect method of calculating the speed V in [4,5] is most widely used, in accordance with the expression:
где 
[aк(t)]i - ускорение i-ой колесной пары;[a to (t)] i is the acceleration of the i-th wheel pair;
(Vокр)max - окружная скорость колеса, соответствующая максимальной из окружных скоростей колесных пар в момент начала торможения;(V okr ) max is the peripheral speed of the wheel corresponding to the maximum of the peripheral speeds of the wheelsets at the time of braking;
tн - момент начала торможения;t n - the moment of the beginning of braking;
t - время торможения.t is the braking time.
Нетрудно видеть, что данный метод дает заниженное значение скорости Vтс, так как в режиме торможения |ак(t)|>|aв(t)|, где aв(t) - ускорение вагона. Это приводит к дополнительной ошибке в определении скорости проскальзования колеса, а следовательно, к увеличению его износа, что имеет для железнодорожного транспорта большое значение.It is easy to see that this method gives an underestimated value of the speed V tf , since in the braking mode | a k (t) |> | a in (t) |, where a in (t) is the acceleration of the car. This leads to an additional error in determining the wheel slip rate and, consequently, to an increase in its wear, which is of great importance for railway transport.
Задачей данного изобретения является исключение указанных выше недостатков существующих в настоящее время способов парирования юзования колесных пар рельсового транспортного средства.The objective of the invention is to eliminate the above disadvantages of the currently existing methods of parrying the use of wheelsets of a rail vehicle.
Отличительной особенностью предлагаемого способа является то, что в нем допустимую скорость проскальзывания (Vε)доп1, являющуюся функцией скорости движения транспортного средства, определяют исходя из выражения:A distinctive feature of the proposed method is that in it the allowable slippage speed (Vε) add1 , which is a function of the vehicle speed, is determined based on the expression:
где Vв - скорость вагона; Vm - постоянная величина, равная скорости вагона, соответствующая точке перегиба зависимости коэффициента сцепления колесных пар от скорости движения поезда; K1...K4 - масштабные коэффициенты. Значения постоянных коэффициентов в выражении (4) зависят от конструктивных особенностей системы торможения (например, нагрузка на ось, тип тормоза и т.д.).where V in - the speed of the car; V m is a constant value equal to the speed of the car, corresponding to the inflection point of the dependence of the coefficient of adhesion of the wheelsets on the speed of the train; K 1 ... K 4 - scale factors. The values of the constant coefficients in expression (4) depend on the design features of the braking system (for example, axle load, type of brake, etc.).
Значения допустимых скоростей проскальзывания для расчета моментов прекращения сброса давления из тормозного пневмоцилиндра и начала повышения давления в предлагаемом способе вычисляют в соответствии со следующими выражениями:Valid slippage rates for calculating the moments of termination of the pressure release from the brake pneumatic cylinder and the beginning of the pressure increase in the proposed method are calculated in accordance with the following expressions:
где К5...К7 - масштабные коэффициенты.where K 5 ... K 7 are scale factors.
Для обеспечения достаточно быстрого выбора максимально допустимого, по условиям данного торможения, давления без риска повторного возникновения недопустимого проскальзывания в заявляемом способе предлагается поднимать давление в тормозных пневмоцилиндрах не сразу до заданного значения (Рз), а ступенчато, с перерывами на время Тп. Причем величину каждой ступеньки предлагается определять в соответствии с выражением:To ensure a sufficiently quick choice of the maximum allowable pressure, under the conditions of this braking, without the risk of the repeated occurrence of unacceptable slippage, the proposed method proposes to increase the pressure in the brake pneumatic cylinders not immediately to a predetermined value (P s ), but stepwise, with interruptions for a time T p Moreover, the value of each step is proposed to be determined in accordance with the expression:
где Рт - давление, до которого происходит очередное повышение давления;where R t - pressure to which there is another increase in pressure;
P1 - давление, при котором возникло недопустимое проскальзывание колесной пары;P 1 - pressure at which there was an unacceptable slippage of the wheelset;
P2 - давление, при котором закончился предыдущий цикл увеличения давления (для первого цикла - давление, при котором возникло недопустимое проскальзывание колесной пары);P 2 is the pressure at which the previous pressure increase cycle ended (for the first cycle, the pressure at which an unacceptable wheel pair slippage occurred);
K8 - масштабный коэффициент (для АБС поезда «Сокол-250» K8=2).K 8 - scale factor (for the ABS of the Sokol-250 train, K 8 = 2).
При этом если при очередном цикле увеличения давления скорость проскальзывания колесной пары или ее ускорение удовлетворяют условию:Moreover, if during the next cycle of increasing pressure, the slipping speed of the wheelset or its acceleration satisfy the condition:
где Ю4 - оператор прекращения ступенчатого повышения давления, то подбор давления в тормозных пневмоцилиндрах прекращается и торможение продолжается при выбранном давлении Рт пока выполняются условия Ю4=1 и Рт<Рз, если же при очередном цикле увеличения давления в тормозных пневмоцилиндрах разница между заданным и текущим давлением становится меньше величины Pmin (т.е. Рз-Рт<Рmin), то подбор давления прекращают и торможение транспортного средства продолжается при заданном давлении Рз. Использование данного способа увеличения давления в тормозных пневмоцилиндрах обеспечивает подбор максимально допустимого (при данных условиях торможения) тормозного усилия Рт, а следовательно, и минимизацию времени торможения и тормозного пути.where U 4 is the operator of stopping the stepped increase in pressure, then the pressure selection in the brake pneumatic cylinders is stopped and braking continues at the selected pressure P t until the conditions S 4 = 1 and P t <P s are fulfilled, if, with the next cycle of increasing pressure in the brake pneumatic cylinders between the set and the current pressure becomes less than the value of P min (ie, P s -P t <P min ), then the selection of pressure is stopped and the vehicle braking continues at a given pressure P s . Using this method of increasing the pressure in the brake pneumatic cylinders provides the selection of the maximum allowable (under the given braking conditions) braking force P t and, therefore, minimizing the braking time and braking distance.
Для обеспечения точного измерения скорости проскальзывания колесных пар в заявляемом способе предлагается непосредственно измерять ускорение вагона и вычислять скорость проскальзывания колесных пар в соответствии со следующими выражениями:To ensure accurate measurement of the speed of slippage of the wheelsets in the inventive method, it is proposed to directly measure the acceleration of the car and calculate the slippage speed of the wheelsets in accordance with the following expressions:
(Vв)о=(Vк)max;(V c ) o = (V c ) max ;
Vк=ωк*R,V k = ω k * R,
где Vв - скорость вагона;where V in - the speed of the car;
ав - ускорение вагона;and in - the acceleration of the car;
ωк - угловая скорость колесной пары;ω to - the angular velocity of the wheelset;
R - радиус колеса;R is the radius of the wheel;
Vк - линейная скорость колесной пары;V to - the linear speed of the wheelset;
(Vв)о - скорость вагона в момент начала торможения;(V in ) about - the speed of the car at the time of the start of braking;
(Vк)max - максимальная из линейных скоростей колесных пар вагона;(V to ) max - the maximum of the linear speeds of the wheelsets of the car;
tн - время начала торможения;t n - time to start braking;
τ3 - время запаздывания устройств управления давлением (время между моментом выработки команды на сброс давления из тормозных пневмоцилиндров и моментом начала уменьшения давления в них).τ 3 is the delay time of the pressure control devices (the time between the moment the command to release pressure from the brake pneumatic cylinders is generated and the moment the pressure begins to decrease in them).
Устройство, в котором реализован предлагаемый способ парирования юзования колесных пар рельсового транспортного средства, приведен на чертеже.A device that implements the proposed method of parrying the use of wheelsets of a rail vehicle is shown in the drawing.
Устройство включает четыре датчика угловой скорости колесных пар 1...4, выходы которых соединены с соответствующими входами четырех дифференциаторов 5...8, блок вычисления ускорения вагона 9, блок выбора максимальной угловой скорости колесных пар 10, четыре входа которого соединены с соответствующими выходами датчиков угловой скорости 1...4, четыре датчика давления воздуха в тормозных пневмоцилиндрах 11...14, четыре впускных 15...18 и четыре сбрасывающих 19...22 электропневмоклапана, блок формирования сигнала режима движения 23, четыре блока вычисления скорости проскальзывания колесных пар 24...27, первые и вторые входы которых связаны с выходами соответствующих датчиков угловой скорости 1...4 и дифференциаторов 5...8, а их третьи входы соединены с выходом блока вычисления замедления вагона 9.The device includes four sensors of the angular velocity of the wheel pairs 1 ... 4, the outputs of which are connected to the corresponding inputs of the four differentiators 5 ... 8, a unit for calculating the acceleration of the car 9, a unit for selecting the maximum angular velocity of the wheel pairs 10, the four inputs of which are connected to the corresponding outputs angular velocity sensors 1 ... 4, four air pressure sensors in the brake pneumatic cylinders 11 ... 14, four inlet 15 ... 18 and four resetting 19 ... 22 electro-pneumatic valves, signal conditioning unit 23, four calculation units slip rate of wheel pairs 24, 27 ..., the first and second inputs are connected to respective outputs of the angular velocity sensor 1 ... 4 and differentiators 5 ... 8, and their inputs are connected to the third output of the calculating deceleration carriage 9.
Кроме того, в него введены блок расчета скорости движения вагона 28, входы которого соединены с выходами блока вычисления замедления вагона 9, блока выбора максимальной угловой скорости 10 и блока формирования режима движения 23, а его выход - с четвертыми входами блоков вычисления проскальзывания колесных пар 24...27, блок вычисления максимально допустимой скорости проскальзывания 29, вход которого связан с выходом блока расчета скорости движения вагона 28, два блока вычисления поправок к максимально допустимой скорости проскальзывания 30, 31 и вычислительно-управляющее устройство 32.In addition, a block for calculating the speed of movement of a car 28 is introduced into it, the inputs of which are connected to the outputs of the block for calculating the deceleration of a car 9, a block for selecting the maximum angular velocity 10 and a block for generating a driving mode 23, and its output is connected to the fourth inputs of the blocks for calculating the slippage of wheelsets 24 ... 27, the unit for calculating the maximum allowable slip rate 29, the input of which is connected to the output of the unit for calculating the speed of the car 28, two units for calculating the amendments to the maximum allowable slip rate 30, 31 and Numerals-control device 32.
При этом вход первого блока вычисления поправок 30 соединен с выходом блока вычисления максимально допустимой скорости проскальзывания 29, входы второго блока вычисления поправок 31 связаны с выходами блока расчета скорости движения вагона 28 и блока вычисления максимально допустимой скорости проскальзывания 29. Входы вычислительно-управляющего устройства 32 соединены с выходами дифференциаторов 5...8, блоков вычисления скорости проскальзывания колесных пар 24...27, блока вычисления максимально допустимой скорости проскальзывания 29, блоков вычисления поправок 30 и 31, датчиков давления воздуха в тормозных пневмоцилиндрах 11...14 и блока формирования сигнала режима движения 23, а выходы вычислительно-управляющего устройства 32 соединены с входами электропневмоклапанов 15...22.The input of the first amendment calculation unit 30 is connected to the output of the maximum allowable slip rate calculation unit 29, the inputs of the second amendment calculation unit 31 are connected to the outputs of the wagon speed calculation unit 28 and the maximum allowable slip rate calculation unit 29. The inputs of the computing and control device 32 are connected with outputs of differentiators 5 ... 8, blocks for calculating the slippage rate of wheel sets 24 ... 27, blocks for calculating the maximum allowable slippage rate 29, blocks in computing the corrections 30 and 31, the air pressure sensor in the brake pneumatic cylinders 11 ... 14 and the forming unit 23, the driving mode signal, and outputs the evaluating and control device 32 are connected with the inputs of solenoid 15 ... 22.
Работа устройства парирования юзования колесных пар происходит следующим образом.The operation of the device to parry the use of wheelsets is as follows.
С момента начала движения измеряются угловые скорости каждой колесной пары (с помощью датчиков 1...4) и ускорение вагона (с помощью датчика 9), а также вычисляются ускорения каждой колесной пары (с помощью дифференциаторов 5...8). При этом в блоке 10, куда поступают сигналы с датчиков 1...4, осуществляется выбор максимальной (из всех 4-х) угловой скорости колесной пары.From the moment the movement starts, the angular velocities of each wheelset (using sensors 1 ... 4) and the acceleration of the car (using sensors 9) are measured, and the accelerations of each wheelset (using differentiators 5 ... 8) are also calculated. At the same time, in block 10, where signals from sensors 1 ... 4 are received, the maximum (out of all 4) angular velocity of the wheelset is selected.
С момента начала торможения, который определяется блоком формирования режима движения 23 (например, ручкой машиниста):From the moment the braking starts, which is determined by the block forming the driving mode 23 (for example, by the handle of the driver):
- на выходе блока 28 формируется сигнал скорости движения вагона Vв, которая рассчитывается в соответствии с выражением (10). При этом в качестве начальных условий расчета Vв принимается максимальная линейная скорость колесных пар, вычисляемая в соответствии с выражением (Vв)o=(ωк)max*R, где (ωк)max - максимальная угловая скорость колесной пары, формируемая на выходе блока 10;- at the output of block 28 is formed V car speed signal V, which is calculated in accordance with expression (10). Moreover, as the initial conditions for calculating V in , the maximum linear speed of the wheelsets is calculated, calculated in accordance with the expression (V in ) o = (ω to ) max * R, where (ω to ) max is the maximum angular velocity of the wheelset formed on block 10 output;
- на выходе блоков 24...27 формируются сигналы скоростей проскальзывания колесных пар Vε(t), которые вычисляются в соответствии с выражением (9);- at the output of blocks 24 ... 27, the signals of the slipping speed of the wheel pairs Vε (t) are generated, which are calculated in accordance with expression (9);
- на выходе блока 29 формируется сигнал, соответствующий значению максимально допустимой скорости проскальзывания (Vε)доп1, которая рассчитывается в соответствии с выражением (4);- at the output of block 29, a signal is generated corresponding to the value of the maximum allowable slipping speed (Vε) add1 , which is calculated in accordance with expression (4);
- на выходе блоков 30 и 31 формируются сигналы, соответствующие допустимым скоростям проскальзывания (Vε)доп2 и (Vε)доп3, которые соответственно рассчитываются по формулам (5) и (6).- at the output of blocks 30 and 31, signals are generated corresponding to the allowable slippage velocities (Vε) add2 and (Vε) add3 , which are respectively calculated by formulas (5) and (6).
Все перечисленные выше сигналы поступают на входы вычислительно-управляющего устройства 32, которое начинает непрерывный контроль проскальзывания колесных пар в соответствии с выражением (1). В случае возникновения недопустимо большого проскальзывания колесной пары (Ю1=1), устройство 32 вырабатывает управляющие сигналы на открытие сбрасывающего и закрытие впускного клапанов соответствующей оси. При этом также происходит запоминание величины давления воздуха (P1) в соответствующем тормозном пневмоцилиндре, значения которых поступают в устройство 32 с выходов датчиков 11...14.All of the above signals are fed to the inputs of the computing and control device 32, which starts the continuous monitoring of slippage of the wheel pairs in accordance with expression (1). In the event of an unacceptably large slippage of the wheelset (S 1 = 1), the device 32 generates control signals to open the reset and close the intake valves of the corresponding axis. In this case, the air pressure value (P 1 ) is also memorized in the corresponding brake pneumatic cylinder, the values of which enter the device 32 from the outputs of the sensors 11 ... 14.
Давление в тормозном пневмоцилиндре начинает уменьшаться, тормозной момент уменьшается и колесная пара начинает выходить из режима недопустимого проскальзования (режима юзования).The pressure in the brake pneumatic cylinder begins to decrease, the braking torque decreases and the wheelset begins to exit the mode of unacceptable slippage (mode of use).
В момент вхождения колесной парой в зону допустимого проскальзывания, который определяется в устройстве 32 в соответствии с выражением (2а), т.е. при Ю2=1, устройство 32 снимает управляющий сигнал со сбрасывающего клапана и падение давления в тормозном пневмоцилиндре прекращается. При этом также производится запоминание величины текущего давления в пневмоцилиндре (P2).At the moment the pair of wheels enters the zone of permissible slippage, which is determined in the device 32 in accordance with the expression (2a), i.e. when S 2 = 1, the device 32 removes the control signal from the relief valve and the pressure drop in the brake pneumatic cylinder stops. At the same time, the current pressure in the pneumatic cylinder is stored (P 2 ).
Поскольку скольжение колесной пары при выбранном давлении P2 продолжает уменьшаться, наступит момент, когда выполнится условие (26), определяющее разрешение на увеличение давления в тормозном пневмоцилиндре данной оси. При выполнении этого условия устройство 32 вырабатывает сигнал на открытие соответствующего впускного клапана.Since the sliding of the wheelset at the selected pressure P 2 continues to decrease, there will come a moment when condition (26) is fulfilled, which determines the resolution to increase the pressure in the brake pneumatic cylinder of this axis. When this condition is met, the device 32 generates a signal to open the corresponding intake valve.
Однако для обеспечения достаточно быстрого выбора максимально допустимого, по условиям данного торможения, давления без риска повторного возникновения недопустимого проскальзывания, давление в тормозном пневмоцилиндре поднимают не сразу до максимального (заданного на входе АБС) давления, а ступеньками. При этом давление, до которого необходимо поднимать давление в тормозном пневмоцилиндре на каждой ступеньке, вычисляется устройством 32 в соответствии с выражение (7). При достижении давления величины Рт устройство 32 закрывает впускной клапан, сохраняя в течение времени Тп (равного 0,8...1,2 с) постоянное давление в тормозном пневмоцилиндре. По истечении времени Тп цикл подъема давления повторяется.However, to ensure a sufficiently quick selection of the maximum allowable pressure, under the conditions of this braking, without the risk of the repeated occurrence of unacceptable slippage, the pressure in the brake pneumatic cylinder does not immediately rise to the maximum pressure (set at the ABS input), but rather by steps. In this case, the pressure to which it is necessary to increase the pressure in the brake pneumatic cylinder at each step is calculated by the device 32 in accordance with expression (7). When a pressure of P t is reached , device 32 closes the inlet valve, while maintaining a constant pressure in the brake pneumatic cylinder for a time T p (equal to 0.8 ... 1.2 s). After the time T p the cycle of pressure rise is repeated.
Если же в течение времени выдержки давления Тп скорость проскальзывания колесной пары или ее ускорение удовлетворяют условию (8), т.е. при Ю4=1, что может быть только при давлении, близком к максимально допустимому (по условиям данного торможения), то цикл подъема давления прекращается и торможение продолжается на выбранном давлении Рт до тех пор, пока выполняются условия Ю4=1, Т=1 и Рт<P1. Это обеспечивает максимально эффективное торможение, а следовательно, и минимизацию времени торможения и тормозного пути.If, during the pressure holding time T p, the slipping speed of the wheelset or its acceleration satisfy condition (8), i.e. when S 4 = 1, which can only be at a pressure close to the maximum allowable (under the conditions of this braking), the pressure rise cycle stops and braking continues at the selected pressure P t until the conditions S 4 = 1, T are satisfied = 1 and P t <P 1 . This provides the most effective braking, and therefore minimizing the braking time and braking distance.
Если же при очередном цикле увеличения давления в тормозных пневмоцилиндрах разница между заданным и текущим давлениями становится меньше величины Pmin (например, при Рз-Рт<0,2 атм. - как это сделано в АБС поезда «Сокол-250»), то подбор давления прекращается, устройство 32 вырабатывает управляющий сигнал на открытие впускного клапана и торможение продолжается при заданном давлении Рз.If, during the next cycle of increasing pressure in the brake pneumatic cylinders, the difference between the set and the current pressures becomes less than P min (for example, when P s -P t <0.2 atm. - as is done in the ABS of the Sokol-250 train), then the selection of pressure is stopped, the device 32 generates a control signal to open the intake valve and braking continues at a given pressure P s .
Предлагаемое устройство в настоящее время внедрено на опытном высокоскоростном электропоезде «Сокол-250» и его испытания подтвердили эффективность заложенных в него решений.The proposed device is currently implemented on the Sokol-250 experimental high-speed electric train and its tests have confirmed the effectiveness of the solutions incorporated into it.
Источники информацииInformation sources
1. Л.В. Гуткин, Ю.Н. Дымант, А.И. Иванов. «Электропоезд ЭР 200» - Москва, Транспорт, 1981, 192 с.1. L.V. Gutkin, Yu.N. Dymant, A.I. Ivanov. "Electric train ER 200" - Moscow, Transport, 1981, 192 p.
2. Авторское свидетельство. №1772022, СССР.2. Copyright certificate. No. 1772022, USSR.
3. Фрумкин А.К., Попов А.И., Алышев И.И. Современные антиблокировочные и противобуксовочные системы грузовых автомобилей, автобусов, прицепов. - М.: ЦНИИТЭИавтопром, 1990.3. Frumkin A.K., Popov A.I., Alyshev I.I. Modern anti-lock braking and traction control systems for trucks, buses, trailers. - M.: TSNIITEIavtoprom, 1990.
4. Техническое описание антиблокировочной системы фирмы SAB WABCO - High Performances New Generation, SWS2000 Wheel Slide Protection Equipment, 1996 - прототип.4. Technical description of the anti-lock braking system of SAB WABCO company - High Performances New Generation, SWS2000 Wheel Slide Protection Equipment, 1996 - prototype.
5. ABS/ASR «D» - Антиблокировочная система для грузовых автомобилей и автобусов, WABCO Fahrzeugbremsen, 1999 г. (Copyright WABCO, 1998).5. ABS / ASR “D” - Anti-lock braking system for trucks and buses, WABCO Fahrzeugbremsen, 1999 (Copyright WABCO, 1998).
6. Розенфельд В.Е., Исаев И. П., Сидоров Н.Н., Озеров М.И. Теория электрической тяги. - М.: Транспорт, 1995. 295 с.6. Rosenfeld V.E., Isaev I.P., Sidorov N.N., Ozerov M.I. Theory of electric traction. - M.: Transport, 1995.295 s.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2002117981/11A RU2292277C2 (en) | 2002-07-04 | 2002-07-04 | Method of and device for counteracting skidding of wheelsets of rail vehicle |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2002117981/11A RU2292277C2 (en) | 2002-07-04 | 2002-07-04 | Method of and device for counteracting skidding of wheelsets of rail vehicle |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2002117981A RU2002117981A (en) | 2004-02-20 |
| RU2292277C2 true RU2292277C2 (en) | 2007-01-27 |
Family
ID=36294678
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2002117981/11A RU2292277C2 (en) | 2002-07-04 | 2002-07-04 | Method of and device for counteracting skidding of wheelsets of rail vehicle |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2292277C2 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2480359C2 (en) * | 2008-10-14 | 2013-04-27 | Тойота Дзидося Кабусики Кайся | Automotive brake neutralising excess sliding of braked wheel |
| RU2573191C2 (en) * | 2010-12-08 | 2016-01-20 | Кнорр-Бремзе Зюстеме Фюр Шиненфарцойге Гмбх | Control over railway vehicle friction brake with adjustable antiskid protection |
-
2002
- 2002-07-04 RU RU2002117981/11A patent/RU2292277C2/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| "Техническое описание антиблокировочной системы фирмы SAB WABCO". - High Performances New Generation, SWS2000 Wheel Slide Protection Equipment, 1996. * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2480359C2 (en) * | 2008-10-14 | 2013-04-27 | Тойота Дзидося Кабусики Кайся | Automotive brake neutralising excess sliding of braked wheel |
| RU2573191C2 (en) * | 2010-12-08 | 2016-01-20 | Кнорр-Бремзе Зюстеме Фюр Шиненфарцойге Гмбх | Control over railway vehicle friction brake with adjustable antiskid protection |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2002117981A (en) | 2004-02-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN109229082B (en) | A kind of rail vehicle braking system anti-skid control method | |
| US10780904B2 (en) | Method for controlling and possibly recovering the adhesion of the wheels of a controlled axle of a railway vehicle | |
| JP3158038B2 (en) | Tire pressure drop detector | |
| JP3532918B2 (en) | Braking force distribution system for multi-axle vehicles considering braking sources other than the basic brake | |
| WO2019119491A1 (en) | Train brake cylinder pressure control system and rail train | |
| CN105392680B (en) | For controlling the method, system and equipment of motor vehicle braking system | |
| US5428538A (en) | Sanding control system for railway vehicles | |
| CN103029693B (en) | Vehicle brake fluid pressure control apparatus | |
| JPH106968A (en) | Operation device of brake | |
| CN108349398A (en) | Train controller | |
| CZ283797B6 (en) | Method of determining a motor vehicle speed with anti-slip wheel control | |
| US4486839A (en) | Synchronous wheel-slip protection system | |
| JP2000211487A (en) | Skid control device for rolling stock | |
| US11529982B2 (en) | Vehicle control system | |
| RU2292277C2 (en) | Method of and device for counteracting skidding of wheelsets of rail vehicle | |
| CN109070916A (en) | Method for calculating the forward speed of rail vehicle | |
| US7996136B2 (en) | Brake performance monitoring system and method | |
| CN110525441B (en) | Gradient detection method and system and vehicle | |
| US11834083B2 (en) | System and method for calculating advance speed of a vehicle | |
| JP4843198B2 (en) | Anti-lock brake system for railway vehicles and braking control method for railway vehicles | |
| Nakazawa | Development of a new wheel slide protection system using a new detection algorithm | |
| US9764750B1 (en) | Apparatus and method of reducing slip/slide of railcar | |
| JP2011219010A (en) | Braking force control device | |
| RU2293671C2 (en) | Methods of and device for determining speed of rail vehicle | |
| US20080154449A1 (en) | System, Method, and Computer-Readable Media For Monitoring Motion of Railcars In A Railroad Yard |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20070705 |