Устройство контроля скольжения колесных пар транспортного средства

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ СКОЛЬЖЕНИЯ КОЛЕСНЫХ ПАР ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА, содержащее датчики частоты врсвдения коЛесных пар, представляющие собой однофазные сельаины, роторные обмотки которых подключены к источнику переменного напряжения, а статорные обмотки связаны с блоком сравнения, отличающееся тем, что, с целью повышения точности путем определения относительной величины скольжения, оно снабжено фаэочувствительными выпрямителями, линейными фильтрами, квадратичными преобразователями , сумматорами и блоком выделения максимального сигнала, при этом статорные обмотки каждого сельсина подключены к одним из входов двух соответствующих фаэочувствительных выпрямителей, другие входы которых соединены с источником переменного нашряження, причем выход одного фазочувствительного выпрямителя соединен с одним из входов одного линейного фильтра, а выход другого - с другим входом одного и входом другого линейного фильтра, соединенных выходами с входами квадратичных преобразователей , выходы которых подключе-§ ны к входам соответствующего сумматора , выход каждого из которых соеди- tf нен с одним из входов соответствую- TJJ щего блока сравнения и одним из вхо- CI дов блока выделения максимального сигнала, выход которого подключен к S другим входам блоков сравнения.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„Я0„„1022842

gI5II II 60 Х 3/10

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPbfTHA

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ....:., г

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(Л (е (21) 3403416/24-11 (22) 03 ° 03 ° 82 (46) 15.06.83. Бюл. 9 22 (72) В.С.Росланас и В.П.Тарабицын (71) Ленинградский .ордена Ленина институт инженеров железнодорожного транспорта-им. акад. В.Н.Образцова (53) 621.333(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 541690, кл. В 60 L 3/10, -1975 (прототип) ° (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ

СКОЛЬЖЕНИЯ КОЛЕСНЫХ IIAP ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА, содержащее датчики частоты вращения коЛесных пар, представляющие собой однофазные сельаины, роторные обмотки которых подключены к источнику переменного напряжения, а статорные обмотки связаны с блоком сравнения, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности путем определения относительной величины скольжения, оно снабжено фаэочувствительными выпрямителями, линейными фильтрами, квадратичными преобразователями, сумматорами и блоком выделения максимального сигнала, при этом статорные обмотки каждого сельсина подключены к одним из входов двух соответствующих фазочувствительных выпрямителей, другие входы которых соединены с источником переменного напряжения, причем выход одного фаэочувствительного выпрямителя соединен с одним из входов одного линейного фильтра, а выход другого — с другим входом одного и входом другого линейного фильтра, соединенных выходами с входами квадратичных преобразователей, выходы которых подключе-@

Ф ны к входам соответствующего сумматора, выход каждого из которых соединен с одним иэ вхсщов соответствуюИего блока сравнения и одних ив вхо- и дов блока выцеления максимального сигнала, выход которого подключен к другим входам блоков сравнения.

1022842 где "С, UÑ

Изобретение относится к транспорту, в частности к устройствам для контроля скольжения колесных пар транспортных средств, и может быть использовано на электроподвижном. cocTclве для реализации максимально нозмож- 5 ных по условиям сцепления сил тяги и торможения, а также для защиты от юза и боксонания.

Известно устройство для контроля скольжения колесных пар транспортно- 10 го средства, содержащее датчики частоты вращения колесных пар, представляющие собой однофаэные сельсины, ро.торные обмотки которых подключены к источнику переменного напряжения, а статорные обмотки связаны с блоком сравнения (1).

Недостатком указанного устройства является его значительная погрещность20 н определении величины боксования колесных пар, так как определяется только разность частот вращения двух колесных пар локомотива независимо от скорости движения.

Цель изобретения — повышение точности путем определения относительной величины скольжения.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для контроля скольжения колесных пар транспортного средства, содержащее датчики частоты вращения колесных пар, йредставляющие собой однофазные сельсины, роторные обмотки которых подключены к источнику переменного напряжения, а статорные обмотки связаны с блоком сравнения, снабжено фазочунстнительными выпрямителями, линейными фильтрами, квадратичными преобразователями, сумматорами и блоком выделения максималь- 40 ного сигнала, при этом статорные обмотки каждого сельсина подключены к одним из входов двух соответствующих фазочувстнительных выпрямителей, другие входы которых соединены с источни- 45 ком переменного напряжения, причем выход одного фазочувстнительного выпрямителя соединен с одним из нходон одного линейного фильтра, а выход другого — с другим входом одного и входом другого линейного фильтра, соединенных выходами с входами квадратичных преобразователей, выходы которых подключены к входам соответствующего сумматора, выход каждого из которых соединен с одним из входов соответствующего блока сравнения и одним из входов блока выделения максимального сигнала, выход которого под ключен к другим нходам блоков сравнения. 60

На чертеже представлена блок-схема устройства для контроля скольжения колесных пар транспортного средства на примере его выполнения для четйрехосного транспортного средства. 65

Устройство состоит иэ однофазных сельсинов 1, установленных на колесныя парах транспортного средства. Источник 2 переменного напряжения соединен с роторными обмотками сельсинов 1 и одним из входов фаэочувствительных выпрямителей 3, другие входы которых подключены к статорным обмоткам соответствующих сельсинов 1 ° Выходы выпрямителей 3 подключены к входам линейных фильтров 4, причем выход одного из них соединен с входами фильтров 4. Выходы фильтров 4 соединены с входами соответствующих квад- . ратичных преобразователей 5, выходы которых подключены к входам соответствующих сумматоров 6. Выход каждого сумматора 6 соединен с одним иэ вхо цов соответствующего блока 7 сравнения и с одним из входов блока 8 выделения максимального сигнала. Выход блока 8 подключен к другим входам блоков 7 сравнения.

Устройство работает следующим образом.

Сельсины 1 преобразуют частоту вращения колесных пар транспортного средства н переменное напряжение на его статорных обмотках в соответствии с выражениями

0 =0 coG Я1 соь Я

U „=0m.COS(ut+12O ) СОВЫ, напряжение первой фазы статорной обмотки сельсина напряжение второй фазы статорной обмотки сельсина амплитуда выходного напряжения сельсина, зависимость которой от напряжения питания можно выразить формулой где U — напряжение питания

К вЂ” коэффициент пропорциональ- ности между амплитудой выходного напряжения сельсина и напряжением питанияу угловая скорость колесной пары, которая ранна

ы=А Ч где Ч линейная скорость колесной пары коэффициент пропорциональности, выраженный через радиус колеса R)

A-22i й.Я - круговая частота источника питания сельсина.

Напряжения с выхода сельсина 1 подаются на фазочувствительные выпрямители 3.

1022842

К,Кг где "= где — постоянный коэффициенту

U8 - выходное напряжение сумматора °

l0 Выходные напряжения других сумма» торов б устройства контроля скольжения остальных колесных пар находятся аналогично ки

Ч 8i где

О8 -"з

Фазочувствительные выпрямители 3 преобразуют напряжения с выходов трехФазной обмотки сельсина 1 в синусоидальные напряжения, ампли уды которых прямо пропорциональны соответственно входным напряжениям фаэочувствительных выпрямителей 3, а знак изменяется при изменении фазы входного. напряжения от нуля до 180.

Выходные напряжения фазочувствительных выпрямителей 3 могут быть представлены в «виде

1 2 Цп з п ыС

0 < = U m вю (ыЬИ20О), 15 где 0<, U< - выходные напряжения Фазочувствительных выпря мителей.

Линейный фильтр 4, к которому подключены выходы обоих выпрямителей 3, суммирует напряжения U и U < и производит интегрирование суммы напряжений

04 и 023

1 з 1Б " + "г=" п э У(ы 90 )=Оп,.соз дЪ

04= — ).U d<= e . >

G)t

30 где U4 - выходное напряжение линейиого Фильтра;

T — постоянная времени интегратора. дРугой линейный фильтР интегриру- З5 ет напряжение U с выхода одного Фазочувствительного выпрямителя 3 (05= — 0 Ю=- — toe азу, 1

40 где 0 — напряжение на выходе линейного фильтра.

В:функциональных квадратичных преобразователях 5 реализуется воз-, ведение в квадрат выходных напряжений соответствующих линейных фильтpos 4. Результат работы функциональных квадратичных преобразователей 5 можно описать следующим образом

1» г0е g=Kgu =

К 0

1 у-Кг0 =,„ .8 п Я1, Кд щ

55 Р

К - передаточный коэффициент функционального квадратичного преобразователя)

U<, U> - выходные напряжения со- 60 ответствуюарас Функциональных квадратичных преобразователей.

Далее аналоговый сумматор 6 складывае.:. напряжения Ug u Uy и на его 65 в де получа " напряжение 08:

<, Кг0 К„К,ц „ц г

08=0, 07

Ч г г г рг gгA ä — где i — индекс, соответствукв ий 1-ой колесной паре.

Введение новых элемеитов позволяет на выходе сумматоров б получать напряжение, свободное от оборотных пульсаций датчика скорости вращения, .содержащее незначительные пульсации несущей частоты сельсина 1, так как онн подавляются интеграторами, постоянная времени Т которых ничем не or" раничена.

В случае контроля скольжения при бокоовании, эталонной скоростью колесной пары считается наименьшая скорость из скоростей имеющихся колесных пар

Мэ-пнп (V 1, Так как квадраты линейных скоростей колесных пар Ч„ обратно пропорциональны выходным напряжениям 08, то для определения эталонного напряжения, напряжения U8 подаются на входы блока 8 выделения максимального сигнала, выполненного на диодах, общего для всех колесных пар. На выхо" де блока 8 выделения максимального сигнала получаем эталонное напряжение 0З: э= о 08 8г 08и) где 08, 08, 08„- выходные напряжения сумматоров, соответствукщие первой, второй и т.д. колесным парам.

Выходное напряжение 08.и эталонное напряжение подаются на,входы блока 7 сравнения.

Рассмотрим алгоритм работы блока

7 сравнения, представлякщего собой компаратор. Выходное напряжение его

:соответствует логической единице, если выполняется неравенство

1022842 где а(- постоянный коэффициент, и равно нулю, если. укаэанное неравенство не выполняется.

Подставим в неравенство выражение (+)

kU

«(— 1 Уэ

Ъосле сокращения получаем

V; (а с — (+ +)

1 )

Э

Представим а в виде

I а; =(14 $) (a +) 1О

Ч - Yg или — > (,SÌ >, 20

v„. — > )Мэ где — пороговое значение скольжения;

3 Ч вЂ” относительное скольжение контролируемой колесной пары

Sv э, 73

Таким образом, блок 7 своим выхо» дом воздействует на исполнительный орган в том случае, когда относительное скольжение 8 V превышает пороговое значение скольжения ; .

Подставим выражение (4+<) в (++) и получим

Применение новых элементов в предлагаемом устройстве для контроля скольжения колесных пар позволяет устранить недостатки известного устройства.

Известное устройство для контроля скольжения при разных диаметрах колес колесных пар воздействует на исполнительный орган, даже если отсутствует скольжение колес колесных пар.

Этот недостаток, который приводит к увеличению погрешности, устраняется в предлагаемом устройстве путем перехода к новому алгоритму контроля.

В известном устройстве контролируется только абсолютное скольжение, т.е. по разности скоростей двух колесных rrap определяется величина воздействия на исполнительный орган. B предлагаемом устройстве контролируется относительное скольжение колесных пар, что значительно уменьшает влияние изменения диаметров колес на работу блока контроля и его точность.

Технико-экономическая эффективность от использования предлагаемого устройства по сравнению-с известным (за базовый объект принимается противоюзное устройство ПАКО-PE 1, изобретенное в ЧССР), заключается в повышении точности, снижении эксплуатационных затрат на подвижной состав, повышении скорости и безопасности движения.

1022Â42

Составитель Н.Висяков

Редактор И.Касарда Техред М.Коштура Корректор Г.Решетннк

Заказ 4127/9 Тираж 675 Корректор

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий.

113О35, Москва, Ж-35, Рауюская наб., д. 4/5

»» «»

Филиал ППП Патент, г.ужгород, ул.Проектная, 4