SU1245452A1 - Устройство дл обнаружени юза колесных пар подвижного состава - Google Patents

Description

f1245452

Изобретение относитс  к железноожному транспорту, а именно к сисам тфотивоюзной защиты подвижно -- состава, и.может быть применено любых железнодорожных транспортных

ск ме бо ко до вн р  т  же

средствах, колесные пары которых оборудованы индивидуальными тормозами с раздельным электрическим управлением .

Известно устройство дл  обнаружени  юза колесных пар подвижного состав а, содержащее на каждую колеснздо пару датчик скорости, состо щий из последовательно соединенных импульсного тахогенератора и формировател  выходного сигнала, и подключенный одним из входов к выходу формировате л  блок сравнени , а также общие дл  всех колесных пар формирователь эталонного замедлени  подвижного состава , сумматор и блоки задержки и выделени  экстремального сигнала, вы- выкод которого соединен с другими входами блоков сравнени  и с одним из входов сумматора, выход которого подключен к входу блока задержки, соединенного выходом с одним из входов блока вьщелени , экстремаль- .ного сигнала, другие входы которого подключены к выходам соответствующих формирователей выходньк сигналов датчиков скорости. Точность работы известного устройства во многом определ етс  характеристиками датчика скоростей вращени  колесной пары. Этот датчик выполнен в виде импульсного тахогенератора с преобразователем частоты в напр жение и характеризуетс  большой точностью, что обусловлено высокой разрешающей способностью (количеством импульсов на один оборот) импульсного тахогенератора П .

Дл  обеспечени  надежной зшдиты колес от повреждений вследствие юза и дл  достижени  кратчайшего тормозного пути обнаружитель юза должен, помимо точности, обладать достаточным быстродействием. При использовании датчика скорости на основе импульсного тахогенератора быстродействие будет ограниченб из-за наличи  преобразовател  частоты в напр жение который вносит большую задержку из- за своей инерционности, обусловленной использованием сглаживающего фильтра с большой посто нной времени Чем вьипе требовани  к статической точности (уровню пульсаций) датчика

5

0

скорости, тем больше посто нна  времени сглаживающего фильтра и тем большую задержку (достигаю1ц то нескольких дес тков и даже сотен периодов импульсной последовательности) вносит преобразователь частоты в напр жение . На средних и низких скорост х движени  указанна  задержка может составл ть 0,5-1,0 сек, а замедление колесной пары.у вход щей в юз, тем больше, чем ниже скорость движени , поэтому недостаточное быстродействие известного устройства может привести к заклиниванию колесной пары . .

Цель изобретени  - повьппение быстродействи  устройства.

Л;л  достижени  указанной цели устройство дл  обнаружени  юза колесных пар подвижного состава, содержащее на каждую колесную пару датчик скорости, состо щий из .последовательно соединенных импульсного тахогенератора и формировател 

5 выходного сигнала, и подключенный одним из входов к выходу формировател  блок сравнени , а также общие Д.ПЯ всех колесных пар формирователь эталонного замедлени  подвижного состава, сумматор и блоки задержки и вьщелени  экстремального сигнала, выход которого соединен с другими входами блоков сравнени  и с одним из входов сумматора, выход которого подключен к входу блока задержки, соединенного выходом с одним из входов блока вьщелени  экстремального сигнала, другие входы которого подключены к выходам- соответствующих формирователей выходных сигналов дат- чиков скорости, снабжено блоками перемножени  и формировани  сигнала, обратно пропорционального квадрату эталонной скорости, вход которого подключен к выходу блока выделени 

экстремального сигнала, а выход - к одному из входов блока перемножени , другой вход которого соединен с выходом (}юрмировател  эталонного замедпени , а выход - с другим вхо- W дом сумматора, причем формирователь выходного сигнала датчика скорости выполнен в виде преобразовател  дли- тельпости периода следовани  им- .пульсов в напр жение.

5 Совокупность всех введенных узлов и их взаимных соединений позвол ет получить в пpe u aгaeмoм устройстве положительный эффект по сравнению с

0

5

известным, выражающийс  в увеличени быстродействи  при сохранении точноти в широком диапазоне скоростей. Предлагаемое устройство как и извесное позвол ет осуществл ть индиви- дуальньш контроль относительного скольжени , в том числе и при одновременном юзе всех колесных пар.

На фиг. 1 показана структурна  схема устройства дл  обнаружени  юз колесных пар подвижного состава; на фиг. 2 - функциональна  схема одного из вариантов выполнени  формировател  эталонного замедлени  повижного состава.

Устройство дл  обнаружени  юза подвижного состава содержит на каждую колесную пару датчик 1 скорости состо щий из импульсного тахогене- ратора 2 с подключенным к его выходу преобразователем 3 периода в напр жение , и блок 4 сравнени . Устройство содержит также общие дл  всех колесных цар блок 5 выделени  минимального напр жени  , блок 6 задержки , формирователь 7 эталонного замедлени  подвижного состава, суммато 8 блок 9 формировани  сигнала, обратно пропорционального эталонной скорости и блок 10 перемножени .

Выход каждого преобразовател  3 периода в напр жение соединен с входом а. блока 4 сравнени  и с входами а блока 5 вьщелени  минимального напр жени , выход которого соединен с .входом S каждого блока 4 сравнени  а также с входом л сумматора 8 и со входом блока 9. Выходы блока 9 и формировател  7 соединены с входами блока 10 перемножени , выход которого подключен к входу S сумматора 8. Выход сумматора 8 через блок 6 задержки подключен к входу S блока 5 вьзделени  минимального напр жени . Выходы блоков 2 сравнени   вл ютс  выходами устройства.

Формирователь 7 эталонного замедлени  -может быть выполнен в виде источника посто нного напр жени , датчика линейного замедлени  транспортного средства или функционального преобразовател . В последнем случае (фиг.2) формирователь 7 эталонного замедлени  содержит сумматоры 11 и 12 и узел 13 делени , выход которого  вл етс  выходом формировател  7. Входы а сумматоров 11 и 12 объединены и  вл ютс  входом формировател  7 подключенным к выходу блока 5 выде

лени  минимального напр жени . Входы S сумматоров 11 и 12 также обьедине- ны и подключены к источнику посто нного напр жени  и„. Выходы сумматоров 11 и 12 соединены с входами узла 13 делени .

Устройство дл  обнаружени  юза подвижного состава работает следующим образом,

Импульсньй тахогенератор 2 вырабатывает непрерывную последовательность импульсо в, период Tj следовани  которых обратно пропорционален мгновенному значению Vt скорости вращени  соответствующей колесной пары 2 .1

Kj

V;

(1)

где К, - посто нный коэффициент, оп- редел емьш конструкцией та- хогенератора 2; i - номер колесной пары. Преобразователь 3 периода в напр жение вырабатывает непрерывньй (или ступенчато-непрерывньй) сигнал, напр жение U которого пр мо пропорционально периоду Т следовани  входных импульсов

V т t

К Vi

(2)

где K.J и К эффициенты.

- посто нные ко

При этом быстродействие преобразовател  3 периода в напр жение, обусловленное его конструкцией, значительно превышает быстродействие преобразовател  частоты в напр -- жениез примен емого в известном уст- р эйстве (задержка преобразовани  не превышает двух периодов следовани  входных импульсов).

Напр жени  и„- с выходов преобразователей 3 поступают на соответст- в ующие входы блока 5 выделени  минимального напр жени . На один из входов блока 5 поступает напр жение U с выхода блока б задержки. На выходе блока 5 образуетс  эталонное напр жение Up Ug 5 равное минимальному из всех входных напр жений:

55

Ug Ug. мин(и,

.) (3)

Если по крайней мере одна из колесных пар транспортного средства не

проскальзывает (т.е. имеетс  эталонна  колесна  пара) то

из; 6

(4)

тогда формула (3) примет вид

и Us

мин и,. .

(5)

Напр жение Ug U с выхода блока 5 поступает на вход 5 каждого блока 4 сравнени , на вход а. которого поступает напр жение Ujj от преобразовател  3 соответствующей колесной па- ры. Каждое из сравниваемых напр жений и эталонное напр жение U обратно пропорциональны величинам соответствующих скоростей.

Блок 4 сравнени  выполнен в виде компаратора отношени . Он вырабатывает .управл ющий сигнал на своем выходе в том случае, когда отношение напр жений на его входах превьшает определенное пороговое значение.

Таким образом, устройство производит индивидуальньй контроль скольжени  колесных пар и посылает управл ющий сигнал в тормозную систему той колесной пары, величина относительного скольжени  которой превысит заданный порог срабатывани .

При одновременном юзе резко уменьшаетс  скорость V вращени  всех колесных пар, соответственно увеличиваетс  период Т следовани  импульсов техогенераторов 2 и напр жение и преобразователей 3 периода в напр жение . Б этом случае минимальным из всех входных напр жений блока 5 становитс  напр жение Ug, поступающее с выхода блока 6 задержки, таким образом, в рассматриваемом режиме согласно формуле (3)

мин (Uj. ,

и.)

и

с (6)

Блок 6 задержки осуществл ет задержку входного сигнала на врем Т . 50 Поэтому мгновенное значение напр жени  и (t) будет определ тьс  форму- лой:

U6(t) Ug(t -t),

нап матора 8,

где и., - напр жение на О

В свою очередь

Ug и. и,„(8)

V,,, K,()

U,K(U,/,

где и Ug и - напр жени  на выходах формировател  7 эталонного замедлени , блока 9 и блока i О перемножени  ;

посто нные коэф фициенты.

Использу  формулы (6- 8;), получим

UgCt) U(t -t) + .Ct -Г)u; (t -7)1 .

(9)

; -При достаточно малой величине задержки 1: получим

.lA..,),, (,о,

Разделив переменные и проинтегрировав имеем

-uilt) u,(t)dt.c. (lU

где t - текущее, значение времени, отсчитываемое от момента срыва сцеплени  последней ко- лесной пары; С - посто нна  интегрировани .

Параметры Kg. и К можно подобрать таким образом, чтобы выполн лось условие

45

3 0 -Г,

(12)

а посто нную С интегрировани  определим из условий:

тогда формула (.11) с учетом (2) и

(14) будет иметь вид

t

V,v(t) V,. - ij U(t) dt,(i3 где Уз (t) ° и 7ГТ - условна  эталонна  скорость.

Из формулы (15) следует, что при одновременном юзе всех колесных пар условна  эталонна  скорость V измен етс  во времени в соответствии с текущим значением напр жени  U формировател  эталонного замедлени  Следовательно, выбира  соответствую- 1цие параметры и схему формировател  7, можно придать условной эталонной скорости любой желаемый вид.

Если транспортное средство оборудовано тормозами колодочного типа, то расчетное замедление В, при торможении функционально св зано со скоростью движени  следующей приближенной формулой:

B.V

В

90 i + cV

где В

30

- замедление транспортного средства при нулевой скорости (т.е. в момент остановки);

а и с - посто нные коэффициенты определ емые характеристиками тормозной системы транспортного средства. Дл  такого транспортного средства формирователь 7 эталонного за- медлени  может быть выполнен в виде функционального преобразовател , схема которого приведена на фиг.2. На его вход поступает напр жение 8х э которое подаетс  на вхо- ды а сумматоров 11 и 12, а на входы В посто нное напр жение Выходные напр жени  U и U сумматоров равны

Uc Ue, oi и +-U

(13)

eгде o - посто нный коэффициент.

Напр жени  U, и U, поступают на узел 13 делени , выходное напр жение и которого пр мо пропорционально частному от делени  его входных напОЯЖР .НИЙ

% -к, . 06)

17

6Х

где Kjj - посто нный коэффициент.

Параметры U , о(. и К формировател  7 выбираютс  исход  из следующих соотношений:

и Tf iJ

с;

(17)

К

о

Т В

0

i

20

где а, с и В, - параметры, вход щие в формулу (14).

Тогда, учитыва , что И 11,, - , из (16) и (17) получаем выраV .

эч

жение дл  выходного сигнала формировател  7

- Г В

§ i biitl

90 а + с V, (t)

(18)

Сопоставл   формулы (18) и (14) видим, что выходное напр жение формировател  7 эталонного замедлени  пр мо пропорционально в каждый мо мент времени расчетному замедлению Б,, транспортного средства при данной скорости его движени .

Значение условной эталонной скорости в этом случае, рассчитанное по формулам (13) и (18) , будет, составл ть

t

V,v ()

So

в .( oJa+ cV-.. (t) 35

40

(19)

Таким образом, сравнение скорости каждой колесной пары С условной эталонной скоростью производитс  с такой же точностью, как и в известном устройстве 6 При :этом обеспечиваютс  лучшие динамические показатели устройства в целом. Это относитс  как к случаю одновременного юза всех колесных пар, так и к случаю, когда по крайней мере одна из колесных пар не проскальзывает.

Редактор А.Сабо

Составитель Я.Гаврилов Техред Н.Бонкало

3949/10

Тираж 647 . Подписное ВНИИШ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д.4/5

Производственно-полиграфическое предпри тие, г.Ужгород, ул.Проектна ,4

Корректор М.Шароши

Claims (1)

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБНАРУЖЕНИЯ ЮЗА КОЛЕСНЫХ ПАР ПОДВИЖНОГО СОСТАВА, содержащее на каждую колесную пару датчик скорости, состоящий из последовательно соединенных импульсного тахогенератора и формирователя выходного сигнала, и подключенный бдним из входов к выходу формирователя, блок сравнения, а также общие для всех колесных пар формирователь эталонного замедления подвижного состава, сумматор и блоки задержки и выделения экстремального сигнала, выход которого соединен с другими входами блоков сравнения и с одним из входов сумматора, выход которого подключен к входу блока задержки, соединенного выходом с одним из входов блока выделения экстремального сигнала, другие входы которого подключены к выходам соответствующих формирователей выходных сигналов датчиков скорости, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия, оно снабжено блоками перемножения и формирования сигнала, обратно пропорционального квадрату эталонной скорости, вход которого подключен к выходу блока выделения экстремального сигнала, а выход - к одному из входов блока перемножения, другой вход которого соединен с выходом формирователя эталонного замедления, а выход - с другим входом сумматора, причем форми'рователь выходного сигнала датчика скорости выполнен в виде преобразователя длительности периода следования импуль сов в напряжение.

   SU „„1245452

   Фиг.1 ί 12