RU2704632C1 - Composite transport parameters meter and method of its operation - Google Patents

Composite transport parameters meter and method of its operation Download PDF

Info

Publication number
RU2704632C1
RU2704632C1 RU2019111347A RU2019111347A RU2704632C1 RU 2704632 C1 RU2704632 C1 RU 2704632C1 RU 2019111347 A RU2019111347 A RU 2019111347A RU 2019111347 A RU2019111347 A RU 2019111347A RU 2704632 C1 RU2704632 C1 RU 2704632C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
channels
gear
frequency
wheelset
signals
Prior art date
Application number
RU2019111347A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Анатольевич Зеленков
Мария Анатольевна Орбелова
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью «Научно-производственное предприятие «САРМАТ»
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью «Научно-производственное предприятие «САРМАТ» filed Critical Общество с ограниченной ответственностью «Научно-производственное предприятие «САРМАТ»
Priority to RU2019111347A priority Critical patent/RU2704632C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2704632C1 publication Critical patent/RU2704632C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)

Abstract

FIELD: measuring equipment.
SUBSTANCE: method consists in the fact, that the gear rotation sensor is installed in the wheel pair reducer casing so that the axis of its inductance coils is located perpendicular to the gear wheel gear tooth line, for gear tooth passing in zone of sensitivity of gear rotation sensor and alternating change of electric parameters of inductance coils, which is converted by means of first and second channels of meter into rectangular pulses, repetition frequency of which is proportional to wheel pair rotation frequency. At that, on the first and the second channels, two sequences of pulses are formed, shifted relative to each other in phase, wherein, using a carrier frequency generator, generating rectangular pulses transmitted through the transformer to the input of voltage dividers, to change the carrier frequency level on the resistors by changing the inductance value of the inductance coils, data amplitude-modulated signals coming through transformers of the first and second channels to inputs of synchronous detectors of the first and second channels, respectively, then at outputs of synchronous detectors, signals of modulating frequency corresponding to gear teeth transmission frequency are selected, and residues of carrier frequency signals, these signals are supplied to inputs of AC amplifiers through low-pass filters, by means of which carrier frequency residues are suppressed, then signals of modulating frequency of both inductance coils are transmitted for amplification to alternating current amplifiers, then they are transmitted to inputs of comparators, where, pre-selecting threshold of comparators, adjust sensitivity of first and second channels, then output signals of comparators of the first and second channels in form of rectangular pulses of positive polarity shifted relative to each other in phase, are transmitted to the controller input.
EFFECT: disclosed composite transport parameters meter.
9 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области измерения угловой скорости, а конкретнее к приборам, выполняющим измерения с помощью электрических или магнитных средств. Заявленный измеритель может применяться для измерения скорости движения вагона электропоезда метро (подвижного состава) по двум независимым каналам методом преобразования частоты амплитудной модуляции входного сигнала при работе с параметрическим индуктивным датчиком вращения шестерни редуктора колёсной пары либо частоты следования входных импульсов при работе с импульсным датчиком вращения колеса колёсной пары. Кроме того, заявленный измеритель может применяться для выдачи измеренного значения скорости в виде цифрового кода по шине CAN на внешние средства отображения и регистрации, а также в виде частотного синусоидального сигнала в аппаратуру автоматического регулирования скорости поезда. Также заявленный измеритель может применяться для измерения линейного ускорения движения вагона электропоезда метро (подвижного состава) по двум независимым каналам методом вычисления по результатам измерения скорости.The invention relates to the field of measuring angular velocity, and more particularly to devices that perform measurements using electrical or magnetic means. The claimed meter can be used to measure the speed of a subway electric carriage (rolling stock) through two independent channels by converting the frequency of the amplitude modulation of the input signal when working with a parametric inductive sensor for rotating the gear wheel of a gear pair or a pulse repetition rate of input pulses when working with a pulse sensor for rotating the wheel couples. In addition, the claimed meter can be used to issue the measured speed value in the form of a digital code via CAN bus to external display and registration means, as well as in the form of a frequency sinusoidal signal in the automatic control system of the speed of the train. Also, the claimed meter can be used to measure the linear acceleration of the carriage of a subway electric train (rolling stock) through two independent channels by calculating the results of speed measurements.

Заявленное техническое решение не имеет аналогов.The claimed technical solution has no analogues.

Задача, которую поставил перед собой разработчик нового измерителя параметров движения и способа его работы, состояла в создании надежного и точного измерителя параметров движения составного транспорта. Технический результат заключается в обеспечении возможности измерения параметров движения составного транспорта, таких как: скорость движения, ускорение движения, направление движения, пройденный путь, с помощью бесконтактного датчика, в котором отсутствуют трущиеся детали. Данный технический результат достигается за счет всей совокупности существенных признаков. The task set by the developer of a new measuring instrument for the parameters of motion and the method of its operation was to create a reliable and accurate measuring instrument for the parameters of motion of a composite vehicle. The technical result consists in providing the ability to measure the motion parameters of a composite vehicle, such as: speed, acceleration, direction of travel, distance traveled, using a proximity sensor, in which there are no rubbing parts. This technical result is achieved due to the totality of the essential features.

Сущность изобретения состоит в том, что измеритель параметров движения составного транспорта состоит из генератора несущей частоты, выполненного с возможностью формирования прямоугольных импульсов положительной полярности, датчика вращения шестерни, состоящего из по меньшей мере двух катушек индуктивности и установленного в кожухе редуктора колесной пары таким образом, чтобы ось катушек индуктивности располагалась перпендикулярно линии зуба шестерни колесной пары составного транспорта, синхронных детекторов первого и второго каналов, выполненных с возможностью детектирования амплитудно-модулированных сигналов и выделения сигналов модулирующей частоты, соответствующих частоте прохождения зубьев шестерни колесной пары, а также содержащих каждый нормально замкнутый и нормально разомкнутый ключи, фильтров нижних частот первого и второго каналов, усилителей переменного тока первого и второго каналов, компараторов первого и второго каналов, выполненных с возможностью формирования прямоугольных импульсов, частота следования которых равна частоте модулирующего сигнала, контроллера, выполненного с возможностью определения скорости, ускорения, направления движения и пройденного пути на основе прямоугольных импульсов, полученных от компараторов, задатчика параметров и индикатора, причём генератор несущей частоты электрической цепью соединен со входами управления синхронных детекторов первого и второго каналов и через трансформатор с катушками индуктивности датчика вращения шестерни, причём одна катушка индуктивности электрической цепью соединена с резистором первого канала и через трансформатор первого канала с прямым и инверсным входами синхронного детектора первого канала, а другая катушка индуктивности электрической цепью соединена с резистором второго канала и через трансформатор второго канала с прямым и инверсным входами синхронного детектора второго канала, синхронные детекторы первого и второго каналов электрической цепью соединены с трансформаторами первого и второго каналов соответственно, а также через фильтры нижних частот первого и второго каналов электрической цепью соединены со входами усилителей переменного тока первого и второго каналов соответственно, усилители переменного тока первого и второго каналов электрической цепью соединены со входами компараторов первого и второго каналов соответственно, компараторы электрической цепью соединены с контроллером, который электрической цепью соединён с задатчиком параметров и индикатором. Вместе с тем, задатчик параметров выполнен в виде клавиатуры либо набора переключателей. Кроме того, индикатор выполнен в виде жидкокристаллического дисплея. А катушки индуктивности заключены в стальной металлический корпус и залиты компаундом. Вместе с тем контроллер представляет собой микропроцессор. А способ работы измерителя параметров движения составного транспорта заключается в том, что датчик вращения шестерни устанавливают в кожухе редуктора колесной пары так, чтобы ось его катушек индуктивности была расположена перпендикулярно линии зуба шестерни колёсной пары, для прохождения зуба шестерни в зоне чувствительности датчика вращения шестерни и поочередного изменения электрических параметров катушек индуктивности, которое преобразуют при помощи первого и второго каналов измерителя в прямоугольные импульсы, частота следования которых пропорциональна частоте вращения колесной пары, причем по первому и второму каналам формируют две последовательности импульсов, сдвинутых относительно друг друга по фазе, при этом при помощи генератора несущей частоты формируют прямоугольные импульсы, поступающие через трансформатор на вход делителей напряжения, для изменения уровня несущей частоты на резисторах за счёт изменения величины индуктивного сопротивления катушек индуктивности, данные амплитудно-модулированные сигналы поступающие через трансформаторы первого и второго каналов на входы синхронных детекторов соответственно первого и второго каналов, затем на выходах синхронных детекторов выделяют сигналы модулирующей частоты, соответствующие частоте прохождения зубьев шестерни и остатки сигналов несущей частоты, данные сигналы поступают на входы усилителей переменного тока через фильтры нижних частот, с помощью которых производят подавление остатков несущей частоты, далее сигналы модулирующей частоты обоих катушек индуктивности передают для усиления на усилители переменного тока, затем их передают на входы компараторов, где предварительно выбрав порог срабатывания компараторов регулируют чувствительность первого и второго каналов, затем выходные сигналы компараторов первого и второго каналов в виде прямоугольных импульсов положительной полярности, сдвинутых относительно друг друга по фазе передают на вход контролера, где осуществляют определение скорости движения и/или ускорения движения и/или направления движения и/или пройденного пути, затем отображают их на индикаторе. Вместе с тем, измерение скорости движения производят в соответствии со следующей функцией преобразования:The essence of the invention lies in the fact that the measuring parameter of the motion of the composite transport consists of a carrier frequency generator configured to generate rectangular pulses of positive polarity, a gear rotation sensor, consisting of at least two inductance coils and mounted in the casing of the gear wheel pair so that the axis of the inductors was perpendicular to the tooth line of the gears of the wheelset of the composite transport, synchronous detectors of the first and second Ala made with the possibility of detecting amplitude-modulated signals and extracting signals of modulating frequency corresponding to the frequency of passage of the gear teeth of the wheelset, as well as containing each normally closed and normally open keys, low-pass filters of the first and second channels, AC amplifiers of the first and second channels , comparators of the first and second channels, configured to generate rectangular pulses, the repetition rate of which is equal to the frequency of the modulating a signal, a controller, configured to determine speed, acceleration, direction of travel and distance traveled based on rectangular pulses received from comparators, a parameter setter and an indicator, the carrier frequency generator being connected by an electric circuit to the control inputs of synchronous detectors of the first and second channels and through a transformer with inductance coils of the gear rotation sensor, and one inductance coil is connected by an electric circuit to the resistor of the first channel and through the transfer an ormator of the first channel with direct and inverse inputs of a synchronous detector of the first channel, and the other inductor with an electric circuit connected to a resistor of the second channel and through a transformer of the second channel with direct and inverse inputs of a synchronous detector of the second channel, synchronous detectors of the first and second channels are connected by electric circuit to transformers the first and second channels, respectively, as well as through low-pass filters of the first and second channels, are connected by an electric circuit to the inputs of amplifiers alternating current of the first and second channels, respectively, AC amplifiers of the first and second channels are connected by an electric circuit to the inputs of the comparators of the first and second channels, respectively, the comparators are connected by an electric circuit to a controller, which is connected by an electric circuit to the parameter setter and indicator. However, the parameter setter is made in the form of a keyboard or a set of switches. In addition, the indicator is made in the form of a liquid crystal display. BUT Inductors are enclosed in a steel metal case and filled with a compound. However, the controller is a microprocessor. And the way the composite vehicle motion parameters meter works is that the gear rotation sensor is installed in the gear housing of the wheelset so that the axis of its inductors is perpendicular to the gear tooth line of the wheelset to allow the gear tooth to pass in the sensitivity zone of the gear rotation sensor and alternately changes in the electrical parameters of the inductors, which are converted using the first and second channels of the meter into rectangular pulses, the trace frequency whose proportions are proportional to the frequency of rotation of the wheelset, moreover, two sequences of pulses are formed along the first and second channels, phase shifted relative to each other, while using a carrier frequency generator, rectangular pulses are formed that pass through the transformer to the input of the voltage dividers to change the level of the carrier frequency on resistors due to changes in the inductance of the inductors, these amplitude-modulated signals received through the transformers first o and the second channel to the inputs of synchronous detectors, respectively, of the first and second channels, then at the outputs of synchronous detectors emit signals of modulating frequency corresponding to the frequency of transmission of the gear teeth and the remains of the carrier frequency signals, these signals are fed to the inputs of AC amplifiers through low-pass filters, using which suppress residues of the carrier frequency, then the signals of the modulating frequency of both inductors are transmitted for amplification to AC amplifiers, they are transmitted to the inputs of the comparators, where the sensitivity of the first and second channels is controlled by first selecting the response threshold of the comparators, then the output signals of the comparators of the first and second channels in the form of rectangular pulses of positive polarity shifted relative to each other in phase are transmitted to the controller input, where the speed is determined movement and / or acceleration of movement and / or direction of movement and / or distance traveled, then display them on the indicator. However, the measurement of the speed of movement is carried out in accordance with the following conversion function:

VИЗМ = int (VД ×10)/10,V ISM = int (V D × 10) / 10,

где  Where

VИЗМ – скорость движения;V ISM - speed;

int − функция выделения целой части числа по правилам округления;int - function to select the integer part of a number according to rounding rules;

VД −действительное значение скорости, км/ч, вычисляется по формуле V D - the actual value of speed, km / h, calculated by the formula

VД = (3,6×10-3× π×fвх×D)/Z ,V D = (3.6 × 10 −3 × π × f in × D) / Z,

где Where

π = 3,1415926, константа;π = 3.1415926, constant;

fвх − частота амплитудной модуляции входного сигнала от датчика вращения шестерни 2, которая равна частоте прохождения зубьев шестерни редуктора колёсной пары в рабочей зоне датчика вращения шестерни 2, Гц;f I - the frequency of the amplitude modulation of the input signal from the gear rotation sensor 2, which is equal to the frequency of the gear teeth of the gear reducer of the wheelset in the working area of the gear rotation sensor 2, Hz;

D − диаметр колеса колёсной пары, мм;D is the diameter of the wheelset wheels, mm;

Z – количество зубьев шестерни редуктора колёсной пары.Z is the number of teeth of the gear wheel of the gearbox wheelset.

В то же время, измерение ускорения движения осуществляют в соответствии со следующей функцией преобразованияAt the same time, the measurement of the acceleration of movement is carried out in accordance with the following conversion function

аизм = int (ад ×100)/100,and ism = int (a d × 100) / 100,

где Where

аизм – ускорения движения;and ism - acceleration of movement;

ад − действительное значение ускорения, м/с2, вычисляемое по формуле and d is the actual value of acceleration, m / s2, calculated by the formula

ад = (10-3× π × D × ΔFвх/Δt)/ Z,and d = (10 -3 × π × D × ΔF in / Δt) / Z,

где Where

ΔfВХ/Δt − скорость изменения частоты прямоугольных импульсов, поступающих на вход контроллера 11, Гц/с.Δf ВХ / Δt is the rate of change of the frequency of rectangular pulses arriving at the input of the controller 11, Hz / s.

А диаметр колеса колёсной пары и количество зубьев шестерни редуктора колёсной пары вводят в контроллер с помощью задатчика параметров.And the diameter of the wheel of the wheelset and the number of teeth of the gears of the gearbox of the wheelset are introduced into the controller using the parameter setter.

Изобретение поясняется графически, где:The invention is illustrated graphically, where:

на фиг. 1 – структурная схема измерителя параметров движения. in FIG. 1 is a structural diagram of a motion parameter meter.

Измеритель параметров движения состоит из генератора несущей частоты 1, датчика вращения шестерни 2, синхронных детекторов первого 3 и второго 4 каналов, фильтров нижних частот первого 5 и второго 6 каналов, усилителей переменного тока первого 7 и второго 8 каналов, компараторов первого 9 и второго 10 каналов, контроллера 11, задатчика параметров 12 и индикатора 13. Генератор несущей частоты 1 представляет собой генератор прямоугольных импульсов положительной полярности. Генератор несущей частоты 1 предназначен для формирования прямоугольных импульсов частота следования, которых значительно больше частоты вращения колесной пары, например, 40000 Гц. Генератор несущей частоты 1 соединен с входами управления синхронных детекторов первого 3 и второго 4 каналов и через трансформатор 14 с катушками индуктивности 15 и 16 датчика вращения шестерни 2. Датчик вращения шестерни 2 представляет собой бесконтактный датчик, содержащий две катушки индуктивности 15, 16 предназначенные регистрации прохождения зуба шестерни колесной пары. Датчик вращения шестерни 2 установлен в кожухе редуктора колесной пары. Датчик вращения шестерни 2 установлен таким образом, чтобы ось катушек индуктивности 15, 16 была перпендикулярна линии зуба шестерни (на фиг. не показано). Катушки индуктивности 15, 16 заключены в стальной металлический корпус и залиты компаундом. Катушка индуктивности 15 соединена с резистором 17 первого канала и через трансформатор 19 с прямым и инверсным входами синхронного детектора первого 3 канала. Катушка индуктивности 16 соединена с резистором 18 второго канала и через трансформатор 20 с прямым и инверсным входами синхронного детектора второго 4 канала. Синхронные детекторы первого 3 и второго 4 каналов предназначены для детектирования амплитудно-модулированных сигналов, частота следования которых пропорциональна частоте вращения колесной пары. Каждый синхронный детектор первого 3 и второго 4 каналов содержит нормально замкнутые ключи 21 и 22 и нормально разомкнутые ключи 23 и 24 соответственно. Ключи 21 и 22 управляется положительными импульсами генератора 1, а ключи 23 и 24 – инверсными. На выходах синхронных детекторов первого 3 и второго 4 каналов выделяются сигналы модулирующей частоты, соответствующие частоте прохождения зубьев шестерни, и остатки сигналов несущей частоты. Синхронные детекторы первого 3 и второго 4 каналов соединены с трансформаторами 19, 20 первого и второго каналов соответственно. Также синхронные детекторы первого 3 и второго 4 каналов через фильтры нижних частот первого 5 и второго 6 каналов соединены с входами усилителей переменного тока первого 7 и второго 8 каналов. Фильтры нижних частот первого 5 и второго 6 каналов предназначены для подавления остатков несущей частоты. Фильтры нижних частот первого 5 и второго 6 каналов соединены соответственно с синхронными детекторами первого 3 и второго 4 каналов электрической цепью. Фильтры нижних частот первого 5 и второго 6 каналов также соединены соответственно с усилителями переменного тока первого 7 и второго 8 каналов электрической цепью. Усилители переменного тока первого 7 и второго 8 каналов предназначены для усиления сигналов модулирующей частоты обоих катушек индуктивности 15 и 16. Усилители переменного тока первого 7 и второго 8 каналов соединены со входами компараторов первого 9 и второго 10 каналов электрической цепью. Компараторы первого 9 и второго 10 каналов предназначены для формирования прямоугольных импульсов, частота следования которых равна частоте модулирующего сигнала. Компараторы первого 9 и второго 10 каналов соединены с контроллером 11 электрической цепью. Контроллер 11 предназначен для определения следующих параметров движения поезда: скорости движения; ускорения движения; направления движения с возможностью коррекции из-за возможности установки датчика ДВШ в различных положениях, влияющих на определение направления; пройденного пути, используя параметры (частота и фаза) прямоугольных импульсов, полученных от компараторов первого 9 и второго 10 каналов. Контроллер 11 представляет собой микропроцессор. Контроллер 11 соединён с задатчиком параметров 12 и индикатором 13 электрической цепью. Задатчик параметров 12 представляет собой устройство ввода данных, необходимых для правильной работы контроллера 11, например, клавиатуру или набор переключателей. Задатчик параметров 12 предназначен для ввода в контроллер 11 значений параметров D (диаметр колеса колёсной пары) и Z (количество зубьев шестерни редуктора колёсной пары), необходимых при вычислении параметров движения. Индикатор 13 предназначен для отображения параметров движения, поступивших от контроллера 11. Индикатор 13 представляет собой, например, жидкокристаллический дисплей, на котором отображаются значения параметров движения. The motion parameter meter consists of a carrier frequency generator 1, a gear rotation sensor 2, synchronous detectors of the first 3 and second 4 channels, low-pass filters of the first 5 and second 6 channels, AC amplifiers of the first 7 and second 8 channels, comparators of the first 9 and second 10 channels, controller 11, parameter setter 12 and indicator 13. The carrier frequency generator 1 is a rectangular pulse generator of positive polarity. The carrier frequency generator 1 is intended for the formation of rectangular pulses of a repetition rate, which are much higher than the frequency of rotation of the wheelset, for example, 40,000 Hz. The carrier frequency generator 1 is connected to the control inputs of synchronous detectors of the first 3 and second 4 channels and through a transformer 14 with inductors 15 and 16 of the gear rotation sensor 2. The gear rotation sensor 2 is a non-contact sensor containing two inductors 15, 16 designed to record passage tooth gear wheelset. The gear rotation sensor 2 is installed in the casing of the gear wheel pair. The gear rotation sensor 2 is mounted so that the axis of the inductors 15, 16 is perpendicular to the gear tooth line (not shown in FIG.). Inductors 15, 16 are enclosed in a steel metal case and filled with a compound. The inductor 15 is connected to a resistor 17 of the first channel and through a transformer 19 with direct and inverse inputs of a synchronous detector of the first 3 channels. The inductor 16 is connected to the resistor 18 of the second channel and through a transformer 20 with direct and inverse inputs of the synchronous detector of the second 4 channels. Synchronous detectors of the first 3 and second 4 channels are designed to detect amplitude-modulated signals whose repetition rate is proportional to the frequency of rotation of the wheelset. Each synchronous detector of the first 3 and second 4 channels contains normally closed keys 21 and 22 and normally open keys 23 and 24, respectively. Keys 21 and 22 are controlled by positive pulses of generator 1, and keys 23 and 24 are inverted. At the outputs of synchronous detectors of the first 3 and second 4 channels, modulating frequency signals corresponding to the frequency of transmission of the gear teeth and the residues of the carrier frequency signals are allocated. Synchronous detectors of the first 3 and second 4 channels are connected to transformers 19, 20 of the first and second channels, respectively. Also, synchronous detectors of the first 3 and second 4 channels through low-pass filters of the first 5 and second 6 channels are connected to the inputs of the AC amplifiers of the first 7 and second 8 channels. Low-pass filters of the first 5 and second 6 channels are designed to suppress residual carrier frequencies. The low-pass filters of the first 5 and second 6 channels are connected respectively to synchronous detectors of the first 3 and second 4 channels by an electric circuit. The low-pass filters of the first 5 and second 6 channels are also connected respectively to the AC amplifiers of the first 7 and second 8 channels by an electric circuit. AC amplifiers of the first 7 and second 8 channels are designed to amplify the signals of the modulating frequency of both inductors 15 and 16. AC amplifiers of the first 7 and second 8 channels are connected to the comparator inputs of the first 9 and second 10 channels by an electric circuit. The comparators of the first 9 and second 10 channels are designed to form rectangular pulses, the repetition rate of which is equal to the frequency of the modulating signal. The comparators of the first 9 and second 10 channels are connected to the controller 11 by an electric circuit. The controller 11 is designed to determine the following parameters of the movement of the train: speed; acceleration of movement; directions of movement with the possibility of correction due to the possibility of installing the DVS sensor in various positions that affect the determination of direction; the distance traveled using the parameters (frequency and phase) of rectangular pulses received from the comparators of the first 9 and second 10 channels. The controller 11 is a microprocessor. The controller 11 is connected to the parameter setter 12 and the indicator 13 by an electrical circuit. The parameter setter 12 is a data input device necessary for the correct operation of the controller 11, for example, a keyboard or a set of switches. The parameter adjuster 12 is intended for input into the controller 11 the values of the parameters D (the diameter of the wheel of the wheelset) and Z (the number of teeth of the gear wheel of the gearbox of the wheelset), necessary when calculating the parameters of movement. The indicator 13 is designed to display the motion parameters received from the controller 11. The indicator 13 is, for example, a liquid crystal display on which the values of the motion parameters are displayed.

Способ работы измерителя параметров движения заключается в следующем. Датчик вращения шестерни 2 устанавливают в кожухе редуктора колесной пары таким образом, чтобы ось катушек индуктивности 15 и 16 была перпендикулярна линии зуба шестерни. При прохождении зуба шестерни в зоне чувствительности датчик вращения шестерни 2 происходит поочередное изменение электрических параметров катушек индуктивности 15 и 16. Данное изменение преобразуют при помощи первого и второго каналов устройства в прямоугольные импульсы. Причём частота следования прямоугольных импульсов пропорциональна частоте вращения колесной пары. Причем по первому и второму каналам формируют две последовательности импульсов, сдвинутых относительно друг друга по фазе. Это дает возможность определять направление движения поезда. Генератор несущей частоты 1 формирует прямоугольные импульсы, которые через трансформатор 14 поступают на вход делителей напряжения, состоящих из катушек индуктивности 15 и 16 датчика вращения шестерни 2 и резисторов 17 первого и 18 второго каналов соответственно. При изменении величины индуктивного сопротивления катушек индуктивности 15 и 16 происходит изменение уровня несущей частоты на резисторах 17 и 18. Эти амплитудно-модулированные сигналы поступают через трансформаторы 19 и 20 на входы синхронных детекторов первого 3 и второго 4 каналов. Затем на выходах синхронных детекторов 3 и 4 выделяют сигналы модулирующей частоты, соответствующие частоте прохождения зубьев шестерни, и остатки сигналов несущей частоты. Эти сигналы поступают на входы усилителей переменного тока 7 и 8 через фильтры нижних частот 5 и 6, с помощью которых производят подавление остатков несущей частоты. Сигналы модулирующей частоты обоих катушек индуктивности 15 и 16 после усиления передают на входы компараторов 9 и 10. За счёт выбора порогов срабатывания компараторов 9 и 10 обеспечивают высокую чувствительность первого и второго каналов. Выходные сигналы компараторов 9 перового и 10 второго каналов в виде прямоугольных импульсов положительной полярности, сдвинутых относительно друг друга по фазе, передают на вход контролера 11. При помощи контроллера 11 осуществляют определение следующих параметров движения поезда: скорости движения; ускорения движения; направления движения с возможностью коррекции из-за возможности установки датчика вращения шестерни 2 в различных положениях, влияющих на определение направления; пройденного пути. Причём измерение скорости движения поезда VИЗМ, км/ч, производят в соответствии со следующей функцией преобразованияThe method of operation of the motion parameter meter is as follows. The rotation sensor of the gear 2 is installed in the casing of the gear wheel pair so that the axis of the inductors 15 and 16 is perpendicular to the line of the gear tooth. When the gear tooth passes in the sensitivity zone, the gear rotation sensor 2 alternately changes the electrical parameters of the inductors 15 and 16. This change is converted using the first and second channels of the device into rectangular pulses. Moreover, the repetition rate of rectangular pulses is proportional to the frequency of rotation of the wheelset. Moreover, the first and second channels form two sequences of pulses, shifted relative to each other in phase. This makes it possible to determine the direction of train movement. The carrier frequency generator 1 generates rectangular pulses, which through a transformer 14 are fed to the input of voltage dividers, consisting of inductors 15 and 16 of the gear rotation sensor 2 and resistors 17 of the first and 18 second channels, respectively. When the magnitude of the inductance of the inductors 15 and 16 is changed, the level of the carrier frequency at the resistors 17 and 18 changes. These amplitude-modulated signals are transmitted through transformers 19 and 20 to the inputs of synchronous detectors of the first 3 and second 4 channels. Then, at the outputs of synchronous detectors 3 and 4, the signals of the modulating frequency corresponding to the frequency of passage of the teeth of the gear, and the remains of the signals of the carrier frequency. These signals are fed to the inputs of AC amplifiers 7 and 8 through low-pass filters 5 and 6, with the help of which suppression of the residual carrier frequency is performed. The signals of the modulating frequency of both inductors 15 and 16 after amplification are transmitted to the inputs of the comparators 9 and 10. Due to the choice of thresholds for the operation of the comparators 9 and 10, they provide high sensitivity of the first and second channels. The output signals of the comparators 9 of the first and 10 second channels in the form of rectangular pulses of positive polarity, shifted relative to each other in phase, are transmitted to the input of the controller 11. Using the controller 11, the following parameters of the train are determined: speed of movement; acceleration of movement; direction of movement with the possibility of correction due to the possibility of installing the sensor of rotation of the gear 2 in various positions that affect the determination of direction; distance traveled. Moreover, the measurement of the speed of the train V ISM , km / h, is carried out in accordance with the following conversion function

(1) VИЗМ = int (VД ×10)/10, (1) V ISM = int (V D × 10) / 10,

где  Where

int − функция выделения целой части числа по правилам округления;int - function to select the integer part of a number according to rounding rules;

VД −действительное значение скорости, км/ч, вычисляется по формуле V D - the actual value of speed, km / h, calculated by the formula

(2) VД = (3,6×10-3× π×fвх×D)/Z ,(2) V D = (3.6 × 10 −3 × π × f in × D) / Z,

где Where

π = 3,1415926, константа;π = 3.1415926, constant;

fвх − частота амплитудной модуляции входного сигнала от датчика вращения шестерни 2, которая равна частоте прохождения зубьев шестерни редуктора колёсной пары в рабочей зоне датчика вращения шестерни 2, Гц;f I - the frequency of the amplitude modulation of the input signal from the gear rotation sensor 2, which is equal to the frequency of the gear teeth of the gear reducer of the wheelset in the working area of the gear rotation sensor 2, Hz;

D − диаметр колеса колёсной пары, мм;D is the diameter of the wheelset wheels, mm;

Z – количество зубьев шестерни редуктора колёсной пары.Z is the number of teeth of the gear wheel of the gearbox wheelset.

Параметры D и Z вводятся в контроллер с помощью задатчика параметров 12.Parameters D and Z are entered into the controller using parameter setter 12.

А измерение ускорения движения поезда аизм, м/с2, осуществляют в соответствии со следующей функцией преобразованияAnd the measurement of the acceleration of the train and ism , m / s 2 , is carried out in accordance with the following conversion function

(3) аизм = int (ад ×100)/100, (3) a meas = int (a d × 100) / 100,

где       Where

аД − действительное значение ускорения, м/с2, вычисляемое по формуле and D is the actual value of acceleration, m / s 2 , calculated by the formula

(4) аД = (10-3× π × D × ΔFвх/Δt)/ Z, (4) a D = (10 -3 × π × D × ΔF in / Δt) / Z,

где Where

ΔfВХ/Δt − скорость изменения частоты прямоугольных импульсов, поступающих на вход контроллера 11, Гц/с. Далее определяемые с помощью контроллера 11 параметры движения поезда отображают на индикаторе 13.Δf ВХ / Δt is the rate of change of the frequency of rectangular pulses arriving at the input of the controller 11, Hz / s. Next, determined using the controller 11, the train motion parameters are displayed on the indicator 13.

Claims (27)

1. Измеритель параметров движения составного транспорта, состоящий из генератора несущей частоты, выполненного с возможностью формирования прямоугольных импульсов положительной полярности, датчика вращения шестерни, состоящего из по меньшей мере двух катушек индуктивности и установленного в кожухе редуктора колесной пары таким образом, чтобы ось катушек индуктивности располагалась перпендикулярно линии зуба шестерни колесной пары составного транспорта, синхронных детекторов первого и второго каналов, выполненных с возможностью детектирования амплитудно-модулированных сигналов и выделения сигналов модулирующей частоты, соответствующих частоте прохождения зубьев шестерни колесной пары, а также содержащих каждый нормально замкнутый и нормально разомкнутый ключи, фильтров нижних частот первого и второго каналов, усилителей переменного тока первого и второго каналов, компараторов первого и второго каналов, выполненных с возможностью формирования прямоугольных импульсов, частота следования которых равна частоте модулирующего сигнала, контроллера, выполненного с возможностью определения скорости, ускорения, направления движения и пройденного пути на основе прямоугольных импульсов, полученных от компараторов, задатчика параметров и индикатора, причём генератор несущей частоты электрической цепью соединен с входами управления синхронных детекторов первого и второго каналов и через трансформатор с катушками индуктивности датчика вращения шестерни, причём одна катушка индуктивности электрической цепью соединена с резистором первого канала и через трансформатор первого канала с прямым и инверсным входами синхронного детектора первого канала, а другая катушка индуктивности электрической цепью соединена с резистором второго канала и через трансформатор второго канала с прямым и инверсным входами синхронного детектора второго канала, синхронные детекторы первого и второго каналов электрической цепью соединены с трансформаторами первого и второго каналов соответственно, а также через фильтры нижних частот первого и второго каналов электрической цепью соединены с входами усилителей переменного тока первого и второго каналов соответственно, усилители переменного тока первого и второго каналов электрической цепью соединены с входами компараторов первого и второго каналов соответственно, компараторы электрической цепью соединены с контроллером, который электрической цепью соединён с задатчиком параметров и индикатором.1. The meter of the parameters of the movement of the composite transport, consisting of a carrier frequency generator, configured to generate rectangular pulses of positive polarity, a gear rotation sensor, consisting of at least two inductors and installed in the gear case of the wheelset so that the axis of the inductors is located perpendicular to the tooth line of the gear wheelset of a composite vehicle, synchronous detectors of the first and second channels, made with the possibility of de designing amplitude-modulated signals and isolating the signals of the modulating frequency corresponding to the frequency of passage of the teeth of the gears of the wheelset, as well as containing each normally closed and normally open keys, low-pass filters of the first and second channels, AC amplifiers of the first and second channels, comparators of the first and second channels made with the possibility of forming rectangular pulses, the repetition rate of which is equal to the frequency of the modulating signal, controller, made with the ability to determine speed, acceleration, direction of movement and the distance traveled based on rectangular pulses received from comparators, a parameter setter and an indicator, the carrier frequency generator being connected by an electric circuit to the control inputs of synchronous detectors of the first and second channels and through a transformer with inductance coils of a rotation sensor gears, and one inductance coil is connected by an electric circuit to the resistor of the first channel and through the transformer of the first channel with direct and the second inputs of the synchronous detector of the first channel, and the other inductor is connected by an electric circuit to the resistor of the second channel and through the transformer of the second channel with direct and inverse inputs of the synchronous detector of the second channel, the synchronous detectors of the first and second channels are connected by electric circuit to the transformers of the first and second channels, respectively, as well as through low-pass filters of the first and second channels, are connected by an electric circuit to the inputs of the AC amplifiers of the first and second channels fishing respectively AC amplifiers of the first and second channels an electric circuit connected to inputs of comparators of the first and second channels, respectively, the comparators are connected to an electric circuit controller which is connected to an electrical circuit and an indicator setter parameters. 2. Измеритель по п. 1, отличающийся тем, что задатчик параметров выполнен в виде клавиатуры либо набора переключателей. 2. The meter according to claim 1, characterized in that the parameter setter is made in the form of a keyboard or a set of switches. 3. Измеритель по п. 1, отличающийся тем, что индикатор выполнен в виде жидкокристаллического дисплея. 3. The meter according to claim 1, characterized in that the indicator is made in the form of a liquid crystal display. 4. Измеритель по п. 1, отличающийся тем, что катушки индуктивности заключены в стальной металлический корпус и залиты компаундом.4. The meter according to claim 1, characterized in that the inductance coils are enclosed in a steel metal case and filled with a compound. 5. Измеритель по п. 1, отличающийся тем, что контроллер представляет собой микропроцессор.5. The meter according to claim 1, characterized in that the controller is a microprocessor. 6. Способ работы измерителя параметров движения составного транспорта, заключающийся в том, что датчик вращения шестерни устанавливают в кожухе редуктора колесной пары так, чтобы ось его катушек индуктивности была расположена перпендикулярно линии зуба шестерни колёсной пары, для прохождения зуба шестерни в зоне чувствительности датчика вращения шестерни и поочередного изменения электрических параметров катушек индуктивности, которое преобразуют при помощи первого и второго каналов измерителя в прямоугольные импульсы, частота следования которых пропорциональна частоте вращения колесной пары, причем по первому и второму каналам формируют две последовательности импульсов, сдвинутых относительно друг друга по фазе, при этом при помощи генератора несущей частоты формируют прямоугольные импульсы, поступающие через трансформатор на вход делителей напряжения, для изменения уровня несущей частоты на резисторах за счёт изменения величины индуктивного сопротивления катушек индуктивности, данные амплитудно-модулированные сигналы, поступающие через трансформаторы первого и второго каналов на входы синхронных детекторов соответственно первого и второго каналов, затем на выходах синхронных детекторов выделяют сигналы модулирующей частоты, соответствующие частоте прохождения зубьев шестерни, и остатки сигналов несущей частоты, данные сигналы поступают на входы усилителей переменного тока через фильтры нижних частот, с помощью которых производят подавление остатков несущей частоты, далее сигналы модулирующей частоты обеих катушек индуктивности передают для усиления на усилители переменного тока, затем их передают на входы компараторов, где, предварительно выбрав порог срабатывания компараторов, регулируют чувствительность первого и второго каналов, затем выходные сигналы компараторов первого и второго каналов в виде прямоугольных импульсов положительной полярности, сдвинутых относительно друг друга по фазе, передают на вход контролера, где осуществляют определение скорости движения, и/или ускорения движения, и/или направления движения и/или пройденного пути, затем отображают их на индикаторе.6. The method of operation of the composite vehicle motion parameters meter, namely, that the gear rotation sensor is installed in the gear housing of the wheelset so that the axis of its inductance coils is perpendicular to the gear tooth line of the wheelset to allow the gear tooth to pass in the sensitivity zone of the gear rotation sensor and alternately changing the electrical parameters of the inductors, which are converted using the first and second channels of the meter into rectangular pulses, the frequency of the trace which are proportional to the frequency of rotation of the wheelset, and the first and second channels form two sequences of pulses that are phase shifted relative to each other, while using a carrier frequency generator, rectangular pulses are formed that pass through the transformer to the input of the voltage dividers to change the level of the carrier frequency on resistors due to changes in the inductance of the inductors, these amplitude-modulated signals received through transformers ne of the first and second channels to the inputs of synchronous detectors of the first and second channels, respectively, then at the outputs of synchronous detectors they emit modulating frequency signals corresponding to the frequency of transmission of the gear teeth, and the remains of the carrier frequency signals, these signals are fed to the inputs of AC amplifiers through low-pass filters, s with the help of which suppression of residues of the carrier frequency is carried out, then the signals of the modulating frequency of both inductors are transmitted for amplification to AC amplifiers, then they are transmitted to the inputs of the comparators, where, having previously selected the threshold for the operation of the comparators, the sensitivity of the first and second channels is controlled, then the output signals of the comparators of the first and second channels in the form of rectangular pulses of positive polarity shifted relative to each other in phase are transmitted to the input of the controller, where they determine the speed of movement, and / or acceleration of movement, and / or the direction of movement and / or the distance traveled, then display them on the indicator. 7. Способ работы измерителя параметров движения составного транспорта по п. 6, отличающийся тем, что измерение скорости движения производят в соответствии со следующей функцией преобразования:7. The method of operation of the meter of the motion parameters of the composite transport according to claim 6, characterized in that the measurement of the speed of movement is carried out in accordance with the following conversion function: Vизм = int(Vд × 10)/10,V ISM = int (V d × 10) / 10, где Where Vизм – скорость движения;V ISM - speed; int − функция выделения целой части числа по правилам округления;int - function to select the integer part of a number according to rounding rules; Vд − действительное значение скорости, км/ч, вычисляется по формулеV d - the actual value of speed, km / h, calculated by the formula Vд = (3,6 × 10-3 × π × fвх × D)/Z,V d = (3.6 × 10 −3 × π × f in × D) / Z, где Where π = 3,1415926, константа;π = 3.1415926, constant; fвх − частота амплитудной модуляции входного сигнала от датчика вращения шестерни, которая равна частоте прохождения зубьев шестерни редуктора колёсной пары в рабочей зоне датчика вращения шестерни, Гц;f I - the frequency of the amplitude modulation of the input signal from the gear rotation sensor, which is equal to the frequency of the gear teeth of the gear reducer of the wheelset in the working area of the gear rotation sensor, Hz; D − диаметр колеса колёсной пары, мм;D is the diameter of the wheelset wheels, mm; Z – количество зубьев шестерни редуктора колёсной пары.Z is the number of teeth of the gear wheel of the gearbox wheelset. 8. Способ работы измерителя параметров движения составного транспорта по п. 6, отличающийся тем, что измерение ускорения движения осуществляют в соответствии со следующей функцией преобразования:8. The method of operation of the measuring device for the motion parameters of the composite transport according to claim 6, characterized in that the measurement of acceleration of movement is carried out in accordance with the following conversion function: аизм = int (ад × 100)/100,and ism = int (a d × 100) / 100, гдеWhere аизм – ускорения движения;and ism - acceleration of movement; ад − действительное значение ускорения, м/с2, вычисляемое по формуле and d is the actual value of acceleration, m / s 2 , calculated by the formula ад = (10-3 × π × D × ∆fвх/∆t)/Z,and d = (10 -3 × π × D × Δf in / Δt) / Z, где Where ∆fвх/∆t − скорость изменения частоты прямоугольных импульсов, поступающих на вход контроллера, Гц/с.∆f I / ∆t is the rate of change of the frequency of rectangular pulses arriving at the controller input, Hz / s. 9. Способ работы измерителя параметров движения составного транспорта по п. 7 или 8, отличающийся тем, что диаметр колеса колёсной пары и количество зубьев шестерни редуктора колёсной пары вводят в контроллер с помощью задатчика параметров.9. The method of operation of the composite vehicle motion parameters meter according to claim 7 or 8, characterized in that the diameter of the wheel of the wheelset and the number of teeth of the gear wheel of the gearbox of the wheelset are introduced into the controller using the parameter setter.
RU2019111347A 2019-04-16 2019-04-16 Composite transport parameters meter and method of its operation RU2704632C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019111347A RU2704632C1 (en) 2019-04-16 2019-04-16 Composite transport parameters meter and method of its operation

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019111347A RU2704632C1 (en) 2019-04-16 2019-04-16 Composite transport parameters meter and method of its operation

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2704632C1 true RU2704632C1 (en) 2019-10-30

Family

ID=68500945

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019111347A RU2704632C1 (en) 2019-04-16 2019-04-16 Composite transport parameters meter and method of its operation

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2704632C1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3823373A (en) * 1970-03-20 1974-07-09 Westinghouse Brake & Signal Proving circuits for vehicle wheel spin or slide correction apparatus
SU1375498A1 (en) * 1986-05-30 1988-02-23 Всесоюзный Научно-Исследовательский Институт Железнодорожного Транспорта Apparatus for monitoring train speed
SU1768430A1 (en) * 1989-06-14 1992-10-15 Pk B Gl U Lokomotivnogo Khoz Device for determining train movement parameters
RU2041100C1 (en) * 1992-01-22 1995-08-09 Проектно-конструкторское бюро Главного управления локомотивного хозяйства МПС Device for recording train movement parameters
US5825177A (en) * 1994-07-04 1998-10-20 Abb Daimler-Benz Transportation Signal Ab Device for measuring the speed of a rail-mounted vehicle

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3823373A (en) * 1970-03-20 1974-07-09 Westinghouse Brake & Signal Proving circuits for vehicle wheel spin or slide correction apparatus
SU1375498A1 (en) * 1986-05-30 1988-02-23 Всесоюзный Научно-Исследовательский Институт Железнодорожного Транспорта Apparatus for monitoring train speed
SU1768430A1 (en) * 1989-06-14 1992-10-15 Pk B Gl U Lokomotivnogo Khoz Device for determining train movement parameters
RU2041100C1 (en) * 1992-01-22 1995-08-09 Проектно-конструкторское бюро Главного управления локомотивного хозяйства МПС Device for recording train movement parameters
US5825177A (en) * 1994-07-04 1998-10-20 Abb Daimler-Benz Transportation Signal Ab Device for measuring the speed of a rail-mounted vehicle

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101041255B1 (en) Apparatus for measuring position and velocity of magnetic levitation train and Method thereof
US9469318B2 (en) Dynamic wheel diameter determination system and method
CN104914268B (en) For detecting the device of motor speed
US9207212B2 (en) Method for operating a resonant measurement system
US20230213367A1 (en) Method of operating a magnetically-inductive flowmeter
RU2704632C1 (en) Composite transport parameters meter and method of its operation
JP2793178B2 (en) Electromagnetic flow meter
CN104006731A (en) Centering sensing device and displacement detection method thereof
RU2564553C2 (en) Method to record travel of rolling stock wheelsets and device for its realisation
CN101113886A (en) Device used for measuring distance between moving object and its railway
US6601011B1 (en) Apparatus for measuring angular velocity variation rate of rotary axle
JP2018527577A (en) How to determine the speed of a rail vehicle
RU2526500C1 (en) Device to control serviceability of dc motor
SU737904A1 (en) Three-frequency measuring device for electric geosurvey
RU2660750C1 (en) Method for diagnostics of railway embankment, its base and device for its implementation
RU48172U1 (en) INDUCTIVE SENSOR FOR FIXING FACT OF WHEEL PASS
JP7391908B2 (en) How to detect common mode and other interfering magnetic fields
SU854141A1 (en) Radioisotope device
SU1024545A1 (en) Apparatus for measuring saging of road pavement under traffic
SU956966A1 (en) Displacement measuring device
RU2016146069A (en) The method of remote control of elevators and a device for its implementation
SU750382A1 (en) Digital meter of phase difference
SU875423A1 (en) Displacement-to-code converter
RU2081422C1 (en) Apparatus for measurement of triangular form periodical signal double amplitude
JPS6319831B2 (en)