Устройство для обнаружения юза и боксования колес транспортного средства

 

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБНАРУЖЕНИЯ ЮЗА И БОКСОВАНИЯ КОЛЕС ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА, содержащее частотный датчик скорости вращения колесной пары, выход которого соединен с входом триггера, с прямым и инверсным выходами которого связаны одни входы элементов совпадения, другие входы которых соединены с выходом генератора импульсов, а выходы - с вычитающим и суммирующим входами реверсивного счетчика, и цифроаналоговый преобразователь, выход которого является выходом устройства, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, оно снабжено блоком памяти и подключенной к выходу частотного датчика скорости вращения колесной пары цепью из последовательно соединенных формирователя импульсов, сглаживающего фильтра и функционального преобразователя, выход которого соединен с входом выполненного управляемым генератора импульсов, при этом информационные входы блока памяти соединены с выходами счетчика, выходы - с входами цифро-аналогового преобразователя , а управляющий вход совместно со с сбросовым входом счетчика - с прямым выхо- ® (Л дом триггера. 2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что сглаживающий фильтр снабжен вторым входом, соединенным с выхоДом цифроаналогового преобразователя.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) В 60 1 3/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬПИЙ (21) 3666847/24-11 (22) 28.11.83 (46) 30.12.84. Бюл. N 48 (72) В. С. Росланас и К. Н. Рюхин (71) Ленинградский ордена Ленина. институт инженеров железнодорожного транспорта им. акад. В. Н. Образцова (53) 625.032.37 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

N 725918, кл. В 60 L 3/10, 07.04.80 (прототип). (54) (57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБНАРУЖЕ—

НИЯ ЮЗА И БОКСОВАНИЯ КОЛЕС ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА, содержащее частотный датчик скорости вращения колесной пары, выход которого соединен с входом триггера, с прямым и инверсным выходами которого связаны одни входы элементов совпадения, друтие входы которых соединены с выходом генератора импульсов, а выходы — с вычитающим и суммирующим входами реверсивного

„„Я0„„1131691 А счетчика, и цифроаналоговый преобразователь, выход которого является выходом устройства, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, оно снабжено блоком памяти и подключенной к выходу частотного датчика скорости вращения колесной пары цепью из последовательно соединенных формирователя импульсов, сглаживающего фильтра и функционального преобразователя, выход которого соединен с входом выполненного управляемым генератора импульсов, при этом информационные входы блока памяти соединены с выходами счетчика, выходы — с входами цифро-аналогового преобразователя, а управляющий вход совместно со сбросовым входом счетчика — с прямым выходом триггера.

2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ющ е е с я тем, что сглаживающий фильтр снабжен вторым входом, соединенным с выхо 1ом цифроаналогового преобразователя. где а—

1 113169

Изобретение относится к железнодорожному транспорту, а именно к устройствам защиты подвижного состава от юза и боксования.

Известно устройство для обнаружения юза и боксования колес транспортного средства, содержащее частотный датчик скорости вращения колесной пары, выход которого соединен с входом триггера, с прямым и инверсным выходами которого связаны одни входы элементов совпадения, другие входы которых 10 соединены с выходом генератора импульсов, а выходы — с вычитающим и суммирующим входами реверсивного счетчика, и цифроаналоговый преобразователь, выход которого является выходом устройства (1).

В известном устройстве выходной параметр прямо пропорционален величине h N цифрового кода, записанного в реверсивном счетчике в конце каждого цикла измерения, причем длительность цикла измерения составляет два периода следования импульсов от частотного датчика скорости вращения колесной пары.

Величина выходного параметра определяется выражением: 25

2 Й

hN S „уз измеряемая величина ускорения колесной пары; среднее значение скорости вращения

30 колесной пары за цикл измерения; отрезок пути, проходимый точкой на ободе колеса за один период следования импульсов датчика скорости вращения; частота следования импульсов гене- 35 ратора.

Поскольку параметры S u f г постоянны, то из формулы (1) следует, что цифровой код, записанный в конце каждого цикла измерения в реверсивном счетчике (а следовательно, и выходной сигнал устройства) зависит не столько от измеряемого параметра (ускорения), сколько от значения скорости вращения колесной пары. Так, нап45 ример, если скорость изменилась в 2 раза, то при одном и том же значении ускорения содержимое реверсивного счетчика и выходной з сигнал устройства изменяется в (2.,=8) раз.

Следовательно, измерение ускорения колесной

50 пары с достаточно высокой степенью точности возможно только при постоянном, заранее заданном значении скорости или в очень узком диапазоне скоростей. 3а границами этого диапазона погрешность измерения, 55 обусловленная кубическои зависимостью выходного сигнала от скорости, выходит за пределы допустимых значений.

Цель изобретения — повышение точности.

Указанная цель достигается тем, что устройство для обнаружения юза и боксования колес транспортного средства, содержащее частотный датчик скорости вращения колесной пары, выход которого соединен с входом триггера, с прямым и инверсным выходами которого связаны одни входы элементов совпадения, другие входы которых соединены с выходом генератора импульсов, а выходы— с вычитающим и суммирующим входами реверсивного счетчика, и цифроаналоговый преобразователь, выход которого является выходом устройства, снабжено блоком памяти и подключенной к выходу частотного датчика скорости вращения колесной пары цепью из последовательно соединенных формирователя импульсов, сглаживающего фильтра и функционального преобразователя, выход которого соединен с входом выполненного управляемым генератора импульсов, при этом информационные входы блока памяти соединены с выходами счетчика, выходы — с входами цифроаналогового преобразователя, а управляющий вход совместно со сбросовым входом счетчика— с прямым выходом триггера.

Кроме того, сглаживающий фильтр снабжен вторым входом, соединенным с выходом цифроаналогового преобразователя.

На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства для обнаружения юза и боксования колес транспортного средства; на фиг. 2 — принципиальная схема сглаживающего фильтра с двумя входами.

Устройство (фиг.1 ) содержит частотный датчик 1 скорости вращения колесной пары, триггер 2 со счетным входом, элементы 3 и 4 совпадения, реверсивный счетчик 5, блок 6 памяти, цифроаналоговый преобразователь 7, формирователь 8 импульсов постоянной площади, сглаживающий фильтр 9, функциональный преобразователь 10 и управляемый генератор 11. Выход частотного датчика 1 скорости вращения колесной пары соединен со счетным входом триггера 2 и с входом формирователя 8 импульсов постоянной площади, прямой выход а триггера 2 соединен с входом с1, элемента 3 совпадения, а также с управляющим входом блока 6 памяти и со сбросовым входом счетчика 5. Инверсный выход Х триггера 2 соединен со входом г элемента 4 совпадения. Входы О элементов 3 и 4 совпадения соединены с выходом управляемого генератора 11. Выходы элементов 3 и 4 совпадения соединены соответственно с вычитающим а. и суммирующим 5 входами реверсивного счетчика 5, выходы которого соединены с информационными входами блока 6 памяти. Вы1131691 ход последнего соединен с входом цифро-аналогового преобразователя 7, выход которого является выходом устройства. Выход формирователя 8 импульсов постоянной площади соединен с входом а. сглаживающего фильтра

9, вход б которого соединен с выходом циф- роаналогового преобразователя 7. Выход сглаживающего фильтра 9 через функциональный преобразователь 10 связан с входом управляемого генератора 11. Сглаживающий 10 фильтр 9 (фиг. 2) содержит операционный усилитель 12 с регистрами 13 и 14, образующими входы фильтра, резистором 15 и конденсатором 16 в цепи обратной связи.

Устройство для обнаружения юза и бок- 15 сования колес транспортного средства работает следующим образом.

Частотный датчик 1, находящийся на оси колесной пары, вырабатывает непрерывную последовательность импульсов, частота следова- 20 ния которых прямо пропорциональна, а период обратно пропорционален скорости Ч вращения колесной пары.

Импульсы с выхода датчика 1 поступают на счетный вход триггера 2, на выходах а и 25 .0 которого происходит чередование единичного (высокого) и нулевого (низкого) потенциалов. При этом длительность импульсов на выходах триггера 2 равна периоду следования импульсов частотного датчика 1. 30

Импульсы с выходов триггера 2 поступают на входы элементов 3 и 4 совпадения.

На другие входы этих элементов поступают импульсы от управляемого генератора 11 с частотой 1тт,зависящей от скорости Ч враще35 ния колесной пары в соответствии с выражением fr = Kr Ч, где Kr — коэффициент

5 пропорциональности.

Управление работой генератора 11 с целью получения указанной зависимости осуществля- 4 ется с помощью формирователя 8, сглаживающего фильтра 9 и функционального преобразователя 10 следующим образом.

Импульсы с выхода датчика 1 скорости вращения колесной пары поступают на формирователь 8 импульсов постоянной площади.

С выхода формирователя 8 импульсы .постоянной амплитуды и длительности с периодом

Т1 следования поступают на вход а сглаживающего фильтра 9, который выделяет среднее значение импульсного сигнала формирователя

8, пропорциональное скорости Ч. На выходе функционального преобразователя 10 с кубической характеристикой преобразования имеется напряжение Ugo, пропорциональное

ЧЗ

Напряжение Ою поступает на вход управляемого генератора 11, выходной сигнал которого представляет собой непрерывную последовательность коротких импульсов с частотой

f, равной и = Кя. 11е, где Кя — коэффициент пропорциональности (коэффициент преобразования напряжения в частоту).

Частотный сигнал управляемого генератора

11 и выходное напряжение триггера 2 поступают на элементы 3 и 4 совпадения; кроме того, импульс с прямого выхода а триггера 2 поступает на сбросовый вход реверсивного счетчика 5, который сбрасывается в нулевое состояние передним фронтом указанного импульса. Этот момент является началом каждого цикла измерения ускорения.

Таким образом, длительность цикла измерения равна сумме длительностей импульсов на выходах а, и триггера, или длительности двух соседних периодов следования импульсов от датчика 1.

В результате совместного действия частотного сигнала генератора 11 и выходного напряжения триггера 2 на реверсивный счетчик 5 поступают серии коротких импульсов с частотой f g вначале на вычитающий вход счетчика, а затем на суммирующий. Счетчик 5 выполняет операцию вычитания, т. е. в нем будет записано число Ь Ns, равное разности количества импульсов, поступивших по суммирующему и по вычитающему входам.

При вращении колесной пары в пределах одного цикла измерения равноускоренно цифровой код, записанный в счетчике 5 в конце каждого цикла измерения, прямо пропорционален ускорению и не зависит от скорости. Передним фронтом импульса с выхода триггера 2 этот код передается в блок 6 памяти, где хранится до начала следующего цикла. Цифроаналоговый преобразователь 7 преобразует этот код в напряжение.

Таким образом, на выходе устройства имеется непрерывно-ступенчатый сигнал, значение которого в каждом цикле измерения прямо пропорционально ускорению колесной пары в предыдущем цикле.

Для обеспечения требуемого качества функционирования устройства необходимо, чтобы динамическая погрешность отдельных узлов была по вдзможности меньшей. В устройстве динамическая погрешность обусловлена в основном двумя факторами: погрешностью из-за дискретизации (наличия цифровых узлов) и инерционностью аналоговых узлов.

Первая составляющая погрешности не превышает двух периодов следования импульсов от частотного датчика скорости (т.е. дли1131691 ства.

Риг.2

Составитель Я. Гаврилов

Техред Э. Фечо

Корректор С. Шекмар

Подписное

Редактор М. Циткина

Тираж 656

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 9699/11

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 тельности цикла измерения). Что касается второй составляющей погрешности, то можно пренебречь инерционностью всех аналоговых узлов, за исключением сглаживающего фильтра 9, который вносит существенную задержку. Это обьясняется тем, что при высоких требованиях к статической точности сглаживающего фильтра (т. е. при малой величине пульсаций выходного сигнала) постоянная времени фильтра 9 должна быть довольно большой, а 10 это, в свою очередь, приводит к болыцой динамической погрешности, характеризуемой величиной задержки выходного сигнала фильтра. для еньшения времени задержки ФинbTp

9 снабжен входом Г, соединенным с выходом цифроаналогового преобразователя 7.

При-этом суммарный входной сигнал фильтра определяется не только значением скорости V в данный момент времени, но и значением ускорения а. В этом случае задержка выходного сигнала, обусловленная инерционностью фильтра, устраняется.

Благодаря высокой точности работы устройства имеется возможность повысить скорость и безопасность движения транспортного сред