SU914342A1 - Устройство для автоматической записи отклонения контактного провода от оси пути 1 - Google Patents

Description

Изобретение относится к электрифи*цированным железным дорогам и может быть использовано в комплекте измерительных средств при оборудовании лаборатории трамвайной или железнодорожной контактной сети.

Известно устройство для автоматической записи отклонения контактного провода от оси пути в плане, содержащее лыжу пантографа,разделенную на секции,соответственно соединенные с ¹ Учетными входами триггеров реагирую'щего органа, выходы которых соеди'нены с дешифратором, регистрирующим ту секцию лыжи, на которой контактный/провод изменяет направление своего движения, управляющий триггер, включающий две коллекторные цепи, с одной из которых через диоды соединены счетные входы четных триггеров реагирующего органа, а с другой также через диоды - счетные входы нечетных триггеров реагирующего органа[|].

2

Однако это устройство характеризуется сложностью конструкции и низкой надежностью в работе, что обусловлено наличием большого количества триггеров, а так как в устройстве предусмотрена предварительная установка триггеров в одно из устойчивых состояний в зависимости от начального нап·» равления движения контактного провода по пантографу, то случайное срабатывание одного из триггеров приводит :< к ложному срабатыванию и всего устройства в целом. Кроме того, устройство не обеспечивает надежной развязь

ки высоковольтной контактной сети от преобразовательной и измерительной частей устройства, что является небе^ зопасным для обслуживающего персонала при регулировке и настройке устройств ва, а также при проведений ремонтных •и профилактических работ.

Наиболее близким по своей технической сущности к изобретению является устройство для автоматической

3 914342

записи отклонения контактного провода от оси пути, содержащее установлен ные на пантографе рельсового транспортного средства и изолированные друг от друга измерительные лыжи, од- $ на из которых состоит из секционированных ламелей , а другая выполнена сплошной , датчики скорости и колебаний транспортного средства, резисторы, дешифратор, генера- ίο тор импульсов, самописец, соединенный с датчиком скорости, и переключатель, соответственно связанный с самописцем колесной парой транспортного средства [2]. ,5

Однако известное устройство имеет сравнительно невысокую точность записи и низкую надежность в работе, что обусловлено наличием в нем большого количества механических свя- 20 зей и соединений, требующих их- тща- . тельной регулировки и балансировки, что усложняет также техническое обслуживание устройства при эксплуатации. Кроме того, в устройстве не 25 обеспечивается надежная развязка высоковольтной контактной сети от преобразовательной части устройства, что небезопасно при его эксплуатации для обслуживающего персонала. до

Цель изобретения - повышение точности записи и надежности работы устройства.

Эта цель достигается тем, что устройство снабжено соединенными с ламе-35 лями секционированной измерительной лыжи оптронными ключами, число которых равно числу ламелей, элементами И-НЕ, элементом ИЛИ, входы' которого соединены с выходами одних элементов Й-НЕ, одни входы которых подключены к выходам ключей, формирователем импульсов, элементом НЕ, двоичным счетчиком, параллельным регистром, цифро-аналоговым преобразовав⁵ телем, фильтром нижних частот, источником опорного напряжения и операционным усилителем, причем вторые входы одних элементов И-НЕ .подключены к соответствующим выходам де- 50 шифратора, входы которого соединены с соответствующими выходами двоичного счетчика и параллельного регист· ра, выходы которого подключены к соответствующим входам цифро-аналово- 55 го преобразователя, соединенного выходом через фильтр нижних частот с одним входом операционного усилителя, второй вход которого через резисторы подключен к источнику опорного напряжения и датчику колебаний, а выход соединен с одним входом самописца, второй вход которого подключен к датчику скорости, а третий - к первому выходу генератора импульсов, соединенному вторым^выходом с первым входом другого элемента И-НЕ, второй вход которого соединен соответственно с выходом элемента ИЛИ, входом элемента НЕ и входом формирователя импульсов, выход которого подключен к шине "Сброс" двоичного счетчика, выход элемента НЕ соединен с шиной "Разрешение записи" параллельного регистра, а выход друге· го элемента И-НЕ соединен с счетным входом двоичного счетчика.

На фиг. 1 изображена функциональная схема устройства; на фиг. 2 функциональная' схема реагирующего органа устройства; на фиг.З - конструкция блока оптронных ключей в разрезе, на примере выполнения одной оптронной пары; на фиг. 4 - функциональная схема датчика колебаний.

Устройство для автоматической записи содержит реагирующий орган 1 , включающий в себя расположенные на пантографе транспортного средства измерительные лыжи 2, одна из которых сплошная (лыжа 3), а другая секционированная (лыжа 4) , контактный провод 5, блок 6 светодиодоё, состоящий из соединенных с соответствующими ламелями лыжи 4 светодиодов 7, ^катоды которых объединены между собой и подключены к гасящему резистору 8, соединенному другим своим концом с рельсовым путепроводом через колеса транспортного средства, блок 9 фототранзисторных ключей. Блок 9 содержит по числу ламелей лыжи 4, фототранзисторы 10, резисторы Ϊ1 и 12, включенные соответственно в коллекторную и базовую цепь фототранзистора 10 и обеспечивающие его работу в режиме насыщения при засветке светодиодом 7. Питание фототранзисторных ключей блока 9 осуществляется от автономного источника питания +11_и, полностью развязанного от высоковольтной контактной сети.Сочетание светодиодов 7 С соответствующими фототранзисторами 1.0 образуют блок 13 оптронных ключей, пример конструктивного выполнения которого (для одной оптронной пары)

914342 6

приведен на фиг. 3. Блок 13 состоит из прямоугольного корпуса 14, выполненного из диэлектрического материала, например фторпласта или гетинакса, с просверленными насквозь отверс- 5 тйями, в которые напротив друг друга ί устанавливаются светодиоды 7 и соответствующие им фототранзисторы 10. Светодиоды 7 и фототранзисторы 10 прижимаются к корпусу 14 блока 13 с ,0 помощью прижимных планок 15 и 16, которые также выполнены из диэлектрического материала. Количество ламелей лыжи 4, а следовательно, и количество оптронных ключей в устройстве 15 определяется требуемой точностью определения отклонения контактного провода от оси пути. В исходном состоянии на выходах оптронных ключей (коллекторы фототранзисторов 10) присут- 20 ствуют высокие уровни напряжения источника питания.

Устройство для автоматической записи содержит также по числу ламелей секционированной измерительной 25 лыжи 4 двухвходовые элементы Й-НЕ 17, элемент ИЛИ 18, формирователь 19 импульсов, генератор 20 импульсов, дополнительный двухвходовой элемент 1й-НЕ 21,элемент НЕ 22,двоичный счет- ³⁰ чик 23, дешифратор 24, параллельный регистр 25, цифро-аналоговый преобразователь 26, фильтр 27 нижних частот, операционный усилитель 28, резисторы 29-32, источник 33 опорного 35 напряжения, датчик 34 колебаний, датчик 35 скорости, самописец 36.

Датчик 34 колебаний состоит из коромысла 37, которое через, гибкие нити 38 связано с колесной парой 39 из- 40 мерительного транспортного средства, коромысло 37 демпфировано пружиной 40, и на нем закреплен потенциометр 41.

к

Разрядность счетчика 23, дешифра- _Д5 тора 24, регистра 25 и преобразователя 26 определяется количеством ламелей лыжи 4, увеличение числа которых . повышает точность определения положения провода 5. Частота импульсов генератора 20 в устройстве выбирается из условия Ν· П_мак_С|где N - число ' ламелей лыжи 4, а Π^_αΚ(τ максимально возможная частота изменения положения провода 5 на ламелях лыжи 4 на длине контактного провода в 1 м. Так ⁵⁵ как положение контактного провода 5 на указанных ламелях на длине контактного провода 1 м не может измениться чаще 8—10 раз, то при максимальной скорости движения измерительного транспортного средства,, равной 40-50 м/с, П^ксравна не более 400500 измерении в секунду. Поэтому , например, при N =30 частота импульсов генератора 20 на его втором выходе должна быть порядка 15 кГц, что не накладывает каких-либо ограничений на элементную базу устройства, в качестве которой в устройстве могут быть использованы, например, микросхемы серий 133 или 134. Частота импульсов генератора 20 на его первом выходе равна 1 Гц и используется в самописце 36 для формирования временных меток. В качестве цифроаналогового преобразователя (ПАЛ) 26 в устройстве может быть использован параллельный ЦАП с весовыми резисторами 8-28. Согласование выходов (коллекторы фототранзисторов 10) оптронных ключей с входами соответствующих элементов И-НЕ 17 осуществляется инверторами (не показаны) . Датчик 34 колебаний в устройстве производит' учет возможных колебаний наклонов измерительного транспортного средства при движении. С помощью пружины 40 осуществляется демпфирование колебаний датчика 34 в вертикальной плоскости. На коромысле 37 жестко закреплена ось потенциометра 41, например типа ПТП. Потенциометр 41 запитан двумя разнополярными напряжениями. При наклонах кузова измерительного транспортного средства через гибкие нити 38 коромысло изменяет угол своего наклона, а следовательно, и положение оси потенциометра 41, с выхода которого снимается напряжение , пропорциональное величине наклона, а знак этого напряжения указывает о направлении наклона.

С помощью формирователя 18 импульсов производится формирование импульса из логического перепада выходного сигнала элемента ИЛИ 18 с дли- * тельностью, равной половине периода импульсов генератора 20, и задержка этого импульса е целью разнесения во времени моментов записи информа—, ции в регистр 25 и сброса двоичного счетчика в исходное (нулевое) состояние .

В исходных состояниях на выходах всех элементов И-НЕ 17, на выходах элемента ИЛИ 18 и формирователя 19

7

'914342

8

импульсов присутствуют высокие у роб”· ни напряжения (уровень логической"1").

Устройство для автоматической линии записи отклонения контактного провода работает следующим образом.

При дамыкании проводом 5 изолированных секций лыжи 4 напряжение контактной сети поступает на соответствующую положению провода 5 относительно лыжи 4 ламель и далее на анод соответствующего светодиода, который загорается и своим светом вызывает открывание соответствующего фототранзистора 10, при этом фототранзистор/, 10 насыщается, и на его ц коллекторе напряжение падает до нуля. Низкий выходной уровень (уро- _; вень логического "0") оптронного ключа перебрасывает соответствующий "0"

инвертор из положения

1(,11

в положение Ί" (не показаны), высокий уровень которого поступает на первый вход соответствующего элемента И-НЕ I7. Поскольку иа выходе формирователя 19 присутствует высокий разрешающий уровень напряжения, то счетные импульсы с второго выхода генератора 20 через дополнительный двухвходовый элемент И-НЕ 21 начинают поступать на счетный вход счетчика 23, на выходе которого начинается формирование двоичных кодов. В соответствии с кодами счетчика 23 на выходах дешифратора -24 поочередно появляются высокие уровни напряжения, которые поступают на вторые входы соответствующих элементов И-НЕ I7,

При совпадении на входах сортветству20

25

30

35

мцего элемента И-НЕ 17 Высоких, уровней напряжения оптронного ключа и де-датчика 34 колебаний, шифратора 24 элемент И-НЕ 17 перебII 1 II

расывается из положения Пли

1" в положение Ό" и вызывает аналогичный переброс состояния элемента ИЛИ 18. Низким выходным уровнем элемента ИЛИ 18 по второму входу дополнительного элемента И-НЕ 21 блокируется поступле,ние импульсов генератора 20 на счетный вход счетчика 23.Одновременно с этим элемент НЕ 22 перебрасывается из положения "0" в положение "1" и разре шает запись информации о состоянии счетчика 23 в параллельный регистр 25, В параллельном регистре 25 записанная информация Сохраняется до окончания следующего цикла измерений. С выходов регистра 25 двоичный код поступает на входы преобразователя 26, в котором производится преобразование его

55

в соответствующую аналоговую величину. С помощью фильтра 17 нижних частот ’’ производится сглаживание и выделение постоянной составляющей преобразованного преобразователем 26 сигнала. Постоянная времени фильтра 27 выбирается при этом из условия — , где

N - число ламелей лыжи 4 (или емкость счетчика 23), а ί - частота генератора 20. С выхода фильтра 27 нижних частот однополярный аналоговый сигнал поступает на первый вход усилителя 28, коэффициент передачи котог рого определяется отношением резисторов 32 и 31. Так как на первый вход усилителя 28 поступает только однополярное напряжение, пропорциональное отклонению провода 5 относительно крайней ламели лыжи 4, то для определения положения провода 5 относительно оси пути на второй вход усилителя 28 через резистор 29 подается с источника 33 опорное напряжение, величина которого равна половине максимально возможного напряжения с фильтра 27, соответствующего положению контактного провода на другой крайней ламеле лыжи 4.С помощью усилителя 28 производится алгебраическое суммирование изменяющего (в зависимости от положения провода 5) по амплитуде напряжения с выхода фильтра 27 нижних частот с противоположным по знаку, но постоянным по амплитуде, напряжением источника 33, а также учет наклонов измерительного транспортного средства в виде напряжения компенсации, поступающего через резистор 30 на второй вход усилителя 28 с выхода

При изменении состояния элемента ИЛИ 18 формирователь 19 производит формирование импульса отрицательной полярности ‘и длительностью, равной половине- периода счетных импульсов "генератора 20, которым производится сброс счетчика 23 в нулевое состояние. При появлении на выходах двоичного счетчика 23 низких уровней напряжения на всех выходах дешифратора 24 также’ появляются низкие уровни напряжения, которыми блокируются .все элементы И-НЕ 17 (в том числе и тот, на первом входе которого присутствует' высокий уровень напряжения с оптронного ключа) , а элемент ИЛИ 18 вновь возвращается в единичное состояние и по второму входу по9 914342

полнительного элемента И-НЕ 21 вновь разрешает поступление импульсов с генератора 20 на счетный вход счетчика 23. Аналогично описанному начинается новый, цикл определения отклонения провода 5 от оси пути. После каждого гикла измерений на выходе усилителя 28 формируется напряжение, величина которого пропорциональна отклонению провода 5 от оси пути, а знак определяет направление этого отклонения. ·

С помощью самописца 36 в устройстве обеспечивается автоматическая запись положения проТвода 5 относительно оси пути с учетом наклонов измерительного транспортного средства при следовании с произвольной скоростью V, поступающей на третий (вход самописца 36 с выхода датчика 35 скорости синхронно с скоростью ₍ транспортного средства и без снятия высоковольтного напряжения с контактной сети.

Использование в предлагаемом устройстве оптоэлектронных элементов сопряжения обеспечивает.надежную работу этого устройства в услови- 30 ях электрических помех и при наличии высоковольтного напряжения контактной сети, а также высокую помехозащищенность этого устройства за счет использования в нем цифрового ме-35 тода обработки измеряемого параметра. Устройство позволяет в значительной мере упростить производство записи отклонения провода и исключить из .ι его состава целый ряд механических узлов, что обеспечивает высокую точность определения отклонения измеряемого параметра и зависит только от числа ламелей секционированной измерительной лыжи.

В устройстве обеспечивается надежная развязка измерительной части от высоковольтной контактной сети, что особенно важно для условий эксплуатаций'. Применение предлагаемого устройства позволяет в значительной мере ⁵⁵ сократить затраты времени на осмотр контактной сети и измерение ее основных параметров.

10

Claims (1)

1. Формула изобретения Устройство для автоматической записи отклонения контактного провода от оси пути, содержащее установленные на пантографе рельсового транспортного средства и изолированные друг от друга измерительные лыжи, одна из которых состоит иэ секционированных ламелей, а другая выпол (О нена сплошной, датчики скорости и колебаний транспортного средства, резисторы, дешифратор, генератор импульсов, самописец, соединенный с датчиком скорости, и переключатель, свя15 занный с самописцем и колесной парой транспортного средства, отличающееся тем, что, с целью повышения точности записи и надежное^ ти работы, оно снабжено соединенны20 ми с ламелями секционированной измерительной лыжи оптронными ключами, число которых равно числу ламелей, элементами И-НЕ, элементом ИЛИ, входы которого соединены с выходами од25 них элементов И-НЕ, одни входы которых подключены к выходам клюйей , формирователем импульсов, элементом НЕ, двоичным счетчиком, параллель ным регистром, цифро-аналоговым преобразователем,фильтром нижних частот, источником опорного напряжения и операционным усилителем, причем вторые входы одних элементов И-НЕ подключены к соответствующим выходам дешифратора, входы которого соединены с соответствующими выходами двоичного счетчика и параллельного регистра, выходы которого подключены к соответствующим входам цифро-аналогового преобразователя, соединенного выходом через фильтр низких частот с одним входом операционного усилителя, второй вход которого через ре- ' . зисторы подключен к источнику опорного напряжения и датчику колебаний, а выход соединен с одним входом самописца, второй вход которого подключен к датчику скорости, а третийк первому выходу генератора импульсов, соединенному вторым выходом с первым входом другого элемента И-НЕ^ второй вход которого соединен соответ ственно с выходом элемента ИЛИ, входом элемента НЕ и входом формирователя импульсов, выход которого подключен к шине "Сброс" двоичного счетчика, выход элемента НЕ соединен с шиной "Разрешение записи" йараллельного регистра, а выход другого элеп 914342

   мента И-НЕ соединен ,с< счетным входом двоичного счетчика.