Устройство для управления скоростью подвижного состава

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ СКОРОСТЬЮ ПОДВИЖНОГО СОСТАВА, содержащее регулятор частоты вращения тяговых двигателей, подключенный входами к выходу блока управления торможением , вход которого соединен с выходом блока расчета безопасной скорости начала торможения,и к входу блока управления тягой, один вход которого соединен с выходом блока расчета времени равномерного движения, другой - с одним из выходов блока расчета длины и времени хода по участкам выбега и торможения, третий с выходом таймера, а четвертый с одним из выходов блока задания уклона , длины перегона и времени движения , другие выходы которого соединены с одними из входов блока расчета безопасной скорости начала торможения , блока расчета длины и времени хода по участкам выбега и торможения и блока расчета длины равномерного движения, соединенного другим входом с другим выходом блока расчета длины и времени хода по участкам выбега и торможения, а выходом с входом блока расчета времени равномерного движения, и датчик пути и скорости, подключенный одним вы- . ходом к другим входам блока расчета безопасной скорости начала торможения и блока расчета длины равномерного движения, а другим - к другим входам блока расчета длины и времени хода по участкам выбега и торможения , блока расчета времени равно (Л мерного движения и блока управления торможением, отличающееся тем, что, с целью повышения экономичности путем выбора оптимального режима управления, оно снабжено блоком вычисления скорости начала торможения и блоком коррекции скорости начала торможения, выход которого подключен к третьему входу блока расчета длины и времени хода по участкам выбега и торможения, один вход - к вы05 05 ходу блока расчета длины равномерного движения, а другой - к выходу со блока вычисления скорости начала тор00 можения, один из входов которого соединен с одним из выходов датчика пути и скорости, а другой - с одним из выходов блока задания уклона, длины перегона и времени движения.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

Ц9) (11) З15ц В 60 L 15/20 фф Г )1д ъ, с !

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

13 О 1!

ЩЯ 1ИОТ-.=, ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3600668/24-11 (22) 11.03.83 (46) 07.08.84. Бкл. М! 29 (?2) Л.А. Баранов, Я.М. Головичер и А.Н. Мухин (71) Московский ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени институт инженеров железнодорожного транспорта (53) 621.337(088.8) (56) 1. Ерофеев Е.Б., Головичер Я.М.

Система автоведения скоростного пассажирского поезда с электровозом

ЧС-200.- Труды МИИТ, вып. 550, 1977, с. 78-81 (прототип). (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ

СКОРОСТЬЮ ПОДВИЖНОГО СОСТАВА, содержащее регулятор частоты вращения тяговых двигателей, подключенный входами к выходу блока управления торможением, вход которого соединен с выходом блока расчета безопасной скорости начала торможения, и к входу блока управления тягой, один вход которого соединен с выходом блока расчета времени равномерного движения, другой — с одним из выходов блока расчета длины и времени хода по участкам выбега и торможения, третий— с выходом таймера, а четвертый— с одним из выходов блока задания уклона, длины перегона и времени движения, другие выходы которого соединены с одними из входов блока расчета безопасной скорости начала торможения, блока расчета длины и времени хода-по участкам выбега и торможения и блока расчета длины равномерного движения, соединенного другим входом с другим выходом блока расчета длины и времени хода по участкам выбега и торможения, а выходомс входом блока расчета времени равномерного движения, и датчик пути и скорости, подключенный одним выходом к другим входам блока расчета безопасной скорости начала торможения и блоха расчета длины равномерного движения, а другим — к другим входам блока расчета длины и времени хода по участкам выбега и тормоО жения, блока расчета времени равномерного движения и блока управления торможением, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения экономичности путем выбора оптимального ре- а жима управления, оно снабжено блоком вычисления скорости начала торможения и блоком коррекции скорости начала торможения, выход которого подклю- чен к третьему входу блока расчета в4 длины и времени хода по участкам вы- (© бега и торможения, один вход — к вы- Я ходу блока расчета длины равномерного движения, а другой — к выходу блока вычисления скорости начала тор- можения, один из входов которого соединен с одним из выходов датчика пути и скорости, а другой — с одним ф из выходов блока задания уклона, дли- ны перегона и времени движения.

110669

45

Изобретение относится к транспорту, в частности к устройствам управления скоростью подвижного состава и может быть использовано для ведения поездов на магистральных линиях железнодорожного транспорта. о

Известно устройство для управления скоростью подвижного состава, содержащее регулятор частоты вращения тяговых двигателей, подключенный входами к выходу блока управления торможением, вход которого соединен с выходом блока расчета безопасной скорости начала торможения, и к входу блока управления тягой, один вход которого соединен с выходом блока расчета времени равномерного движения, другой — с одним из выходов блока расчета длины и времени хода по

20 участкам выбега и торможения, третий— с выходом таймера, а четвертый— с одним из выходов блока задания уклона, длины перегона и времени движения, другие выходы которого соединены с одними из входов блока расчета безопасной скорости начала торможения, блока расчета длины и времени хода по участкам выбега и торможения и блока расчета длины равномерного

30 движения, соединенного другим входом с другим выходом блока расчета длины и времени хода по участкам выбега и торможения, а выходом — с входом блока расчета времени равномерного движения, и датчик пути и скорости, подключенный одним выходом к другим входам блока расчета безопасной скорости начала торможения и блока расчета длины равномерного движения, а другим — к другим входам блока рас-" чета длины и времени хода по участкам выбега и торможения. блока расчета времени равномерного движения и блока управления торможением (1) .

Недостаток известного устройства заключается в том, что при его применении для заданного графика движения транспортного средства регули4 рование производится выбором величины требуемой скорости и выбором координаты точки отключения тяги. При задержке поезда эта координата сдвигается на величину, пропорциональную отклонению по времени от программно Б5 заданного графика. В этом случае траектория движения поезда уже не будет энергетически оптимальной.

8 2 цель изобретения — повышение экономичности путем выбора оптимального режима управления.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для управления скоростью подвижного состава снабжено блоком вычисления скорости начала торможения и блоком коррекции скорости начала торможения, выход которого подключен к третьему входу блока расчета длины и времени хода по участкам выбега и торможения, один вход— к выходу блока расчета длины равномерного движения, а другой — к выходу блока вычисления скорости начала торможения, один из входов которого соединен с одним из выходов датчика пути и скорости, а другой — с одним из выходов блока задания уклона, длины перегона и времени движения.

На чертеже представлена блок-схема предложенного устройства.

Устройство содержит датчик 1 пути и скорости транспортного средства, состоящий из датчика 2 частоты вращения колесных пар, узла 3 вычисления фактической скорости движения и узла 4 вычисления пройденного пути, таймер 5 и задатчик 6. уклона, длины перегона и времени движения. К входам блока 7 вычисления скорости начала торможения подключены один из входов датчика 1 и задатчика 6, а

его выход соединен с входом блока 8 коррекции скорости начала торможения, выход которого соединен с одним из входов блока 9 расчета длины и времени хода по участкам выбега и торможейия, к другим входам которого подключены один из выходов датчика 1 и задатчика 6. Один из выходов бло. ка 9 соединен с одним из входов блока 10 расчета длины равномерного движения, к другим входам которого подключены один из входов датчика 1 и задатчика 6. К выходу блока 10 подключен другой вход блока 8 и один из входов блока 11 расчета времени равномерного движения, другой вход которого подключен к одному из выходов датчика 1- Выход блока 11 соединен с одним из входов блока 12 управления тягой, другие входы которого соединены с выходами таймера 5, задатчика 6 и другим выходом блока 9.

Выход блока 12 подключен к одному из входов регулятора 13 частоты вращения тяговых двигателей, к другому

1106698 входу которого подключен выход блока 14 управления торможением. Входы блока 14 подключены к датчику 1 и. выходу блока 15 расчета безопасной скорости начала торможения. Входы блока 15 соединены с выходами датчика 1 и задатчика 6.

Исходя из соображений минимизации расхода электроэнергии, предполагается что движение по перегону организовано в следующих режимах: разгон, поддержание постоянной скорости, вьг бег, торможение.

Для электроподвижного состава без рекуперативного торможения расход электроэнергии на тягу а величина БЧ однозначно зависит от значения скорости v> ч ч4ч

J $ (ч1+ м (ч1- i (4) о опт "ч

) о(Ч1т <

1<

Ч, .W (Ч1 (5) Для получения энергетически оптимальной траектории движения поезда следует определить условия минимума функции A(v>, v, Бв) при T<(v» чг

S>) = const nL>(v> v» ВВ)

Из этих условий получено выражение для энергетически оптимальной скорости начала торможения

Время хода по перегону и его длина фиксированы. Выражение для време- 40 ни хода по перегону имеет вид чЧ ИЧ ч в q т =-

+ — +

n qL J f (ч -Ж(ч -1

v vz

Jv

„ „„ 1ь > wò < о к" 0 ьз где Ь вЂ” максимальное значение удельЩ ной тормозной силы; 50

v — скорость начала движения;

w удельное сопротивление движению поезда на выбеге.

Длина перегона также выражается суммой 55 чЧ чт

vdv (чЬ

n, б J Й (м + "Ър (ч tW (vs i (3) т гдеРиЯчич—

wo

8 иS массы локомотива и состава;

КПД тяговой установки; коэффициент, учитывающий инерцию вращающихся масс; фактическая и требуемая скорости движения поезда; макся ально допустимое значение удельной силы тяги; удельное основное сопротивление движению поезда; уклон пути; координаты точки начала

35 стабилизации скорости и точки начала выбега. где wo(v) — пРоизводная по скорости от удельного основного сопротивления движению w (v)

dw (v)

О ач

Устройство работает следующим образом.

В узлах 3 и 4 датчика 1 производят. ся вычисления фа.<тической скорости и пройденного пути v u S на основании сигнала с выхода датчика 1. На выходах задатчика 6 формируются величины программной длины контрольного участка Lz, программного времени хода поезда по перегону с учетом отклонения с т графика Т и уклона пути i в конце перегона. В блоке 15 расчета безопасной скорости начала торможения ее величина рассчитывается на основании информации о пройденноМ пути

S, программном значении длины перегона Еп и уклоне i, поступающих от датчика 1 и задатчика 6

КВ, = 2 (l >(L„-q), где чВ„ — безопасная скорость начала торможения;

a(i) — ускорение поезда в функпрофиля nyTH i.

В блоке 14 управления торможением значение чр, найденное в блоке 15, сравнивается с фактической скоростью движения поезда ч, которая подается на второй вход блока 14. При превьппении безопасного уровня скорости начала торможения с выхода бпока 14 в регулятор 13 поступает сигнал на включение торможения.

1106698.

2 2 2 ч-Чт Ч, ) Br 2ав(i1 Яат01

v- vr vi

ТВт Й вЂ” Ф вЂ”.

Ьт os <,.1

В блоке 7 вычисления скорости начала торможения, на вход которого поданы величины фактической скорости движения поезда v и профиль пути i с выходов датчика 1 и задатчика 6, 5

onr определяется значение скорости ч по формуле (5).

Величина энергетически оптимальной скорости начала торможения поступает в блок 8 коррекции скорости начала торможения, на .другой вход которого подана длина участка равномерного движения L с выхода блока 10 расче3 та длины равномерногб движения. Если в результате вычисления в блоке 10 оказывается, что 1. < О, это означает, что участка равномерного движения уже нет на оптимальной траектории и она может содержать лишь участки выбега и торможения. При этом скорость 20 опт начала торможения vr. > Vr . Уровень скорости начала торможения увеличивается на о, в этом случае где vr — нескорректированное значение чт, 8 — приращение.

Скорость v в результате вычислений, выполняемых в блоках 8-10, возрастает до тех пор пока L> на выходе блока 10 расчета длины равномерного

35 движения не станет равным нулю.

Скорректированное в зависимости от

Ь значение vy подается на вход блока 9 расчета длины и времени хода по участкам выбега и торможения, В последнем на основании фактической скорости v и профиля определяются Е .„ и Т . Для приближенного вычисления этих величин может быть использована гипотеза о равноускоренном движении

Значение Ьзт подается на один из входов блока 10 расчета дз ины равномерного движения, на другие входы которого поданы программная длина пере-5 гона Ь„ с выхода задатчика 6 и текущее значение пройденного пути S с выхода датчика 1. В блоке 10 вычисляется длина участка равномерного двиLq S 1вт

L > О поступает на вход блока 11 расчета времени равномерного движения. В блоке 1 l, на другой вход которого подается величина фактической скорости движения поезда v вычисляется время равномерного движения

Lq

Т = вЂ, которое поступает на вход

lf Ф блока 12 управления тягой. На другие входы этого блока поданы величина времени хода по участкам выбега и торможения Т т, программное время хода по перегону Т, а также фактические время Тс выхода таймера 5.

Управление тягой осуществляется на основании расчета величины 3 Т (Т„- Т) — (Т„+ Т ) .

Величина 3 Т является разностью между фактически оставшимся временем хода до конца перегона Т„ — Т и расчетным временем хода по оптимальной траектории, включающей участки движения с постоянной скоростью V>, выбега и торможения.

В .начале перегона при ВТ < О, когда Т,т — Т Т + Тц, в регулятор

13 посьытается сигнал включения максимальной тяги и поезд разгоняется до тех пор пока Т - Т не станет равным Т + Т и наступит фаза подцержания постоянной скорости v . В конЧ це перегона, когда L „.— S мало, оптимальная траектория уже не содержит участка движения с постоянной скоростью, т.е. L О. При этом блок 8 коррекции скорости начала торможения увеличивает расчетное значение v„ до тех пор, пока Ь не ставет равным нулю. После этого в блоке 9 расчета длины и времени хода по участкам выбега и торможения по оставшемуся до конца перегона пути Ь вЂ” S вычисляется время хода на выбеге и торможении Т . Когда это время станет меньше оставшегося Тп Т, то из блока 12 управления тягой в регулятор 13 посылается сигнал отключения тяги.

Таким образом, формируемая предложенным устройством последовательность режимов управления поездом является энергетически оптимальной при любых отклонениях от графика.

Тяговые расчеты показывают, что применение предложенного устройства

Составитель Н. Лысяков

Редактор О. Юрковецкая Техред А.Бабинец

Корректор С.Черни

Заказ 5710/13 Тираж 657

BHHHIIH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Филиал IHlII "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

7 1106698 для управления движением поезда по ездов перегону позволяет снизить знергети- нению ческие затраты для пассажирских по- ми.

8 в среднем на 3Х по сравс извес тными ус тройс тва