Устройство для защиты от боксования и юза колес транспортного средства
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗЩИТЫ ОТ БОКСОВАНИЯ И ЮЗА КОЛЕС ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА, содержащее датчики угловой скорости колесньпс пар, связанные с блоком сравнения, к выходу которог подключен преобразователь скорости вращения в частоту импульсов, последовательно с которьм включены интегратор и блок памяти, а также исполнительный блок, генератор импульсов, выход которого связан с уПравляюпшми входами интегратора и блока памяти, и задатчик режима движения транспорт ного средства, отличающе е-с я тем, что, с целью повышения точности, оно снабжено сумматорами, ключом, блоком умножения и дополнительным блоком памяти, информационный вход которого совместно с суммирующим входом первого сумматора подключен к выходу первого блока памяти, а управляющий вход и выход соответственно соединены с выходом задатчика режима движения транспортного средства и вычитающим входом первого сумььчтора, соединенным с одним из входов блока умножения, выход которого подключен к вычитающему входу второго сумматора, суммируиций вход которого соединен с выходом первого сумматора, к которому подключен другой вход блока умножения, а к выходу второго сумматора подключен информационный вход ключа, управляюп(ий вход которого соединен с выходом генератора импульсов, а выход - с исполнительным блоком.
CQIO3 СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИН (19) (11) 4(51) В 60 L 3/10
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР
fl0 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМ .Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ
dual (21) 3663059/27-11 (22) 18. 11.83 (46.) 15 ..02.85. Бюп. )1 6 (72) В.С.Росланас и К.Н.Рюхин (71) Ленинградский ордена Ленина институт инженеров. железнодорожного транспорта им. акад. В.Н.Образцова (53) 62 1. 337. 4 (088. 8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР
Р 541690, кл. В 60 1. 3/10, 22.03.77. (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАШИТ11 ОТ
БОКСОВАНИЯ И ЮЗА КОЛЕС ТРАНСПОРТНОГО
СРЕДСТВА, содержащее датчики углбвой скорости колесных пар, связанные с блоком сравнения,,к выходу которого .подключен преобразователь скорости вращения в частоту импульсов, последовательно с которым включены интегратор и блок памяти, а также испол-. нительный блок, генератор импульсов, выход которого связан с управляющими входами интегратора и блока памяти, и задатчик режима движения транспортного средства, о т л и ч а ю щ е е-с я тем, что, с целью повышения точности, оно снабжено сумматорами, ключом, блоком умножения и дополнительным блоком памяти, информационный вход которого совместно с суммирующим входом первого сумматора подключен к выходу первого блока памяти, а управляющий вход и выход соответственно соединены с выходом задатчика режима движения транспортного средства и вычнтающим входом первого сумматора, соединенным с одним из входов блока умножения, выход которого подключен к вычитающему входу второго сумматора, суммирунюций вход которого соединен с выходом первого сумматора, к которому подключен другой вход блока умножения, а к выходу второго сумматора подключен информационный вход ключа, управляющий вход которого соединен с выходом генератора импульсов, а выход — с исполнительным блоком.
1 1139653 т
Изобретение относится к железнодорожному транспорту, а именно к сис.темам протинобоксовочной и противоюзной защиты подвижного состава, и может быть применено на локомотивах, электропоездах и других видах железнодорожного подвижного состава.
Известно устройство для защиты от боксования и юза колес транспортного средства, содержащее датчики 10
"угловой скорости колесных пар, связанные с блоком сравнения, к выходу которого подключен преобразователь скорости вращения в частоту импульсов, последовательно с которым включены интегратор и блок памяти, а также исполнительный блок, генератор импульсов, выход которого связан с управляющими входами интегратора и блока памяти, и эадатчик режи- 20 ма движения транспортного средст— ва (11.
Однако в известном устройстве (если диаметры защищаемых коЛесных пар не равны между собой) при измерении абсолютного скольжения возникает погрешность.
Целью изобретения является повышение точности.
Цель достигается тем, что устройство для защиты от боксования и юэа колес транспортного средства, содержащее датчики угловой скорости колесных пар, связанные с блоком сравнения, к выходу которого подключен преобразователь скорости вращения в частоту импульсов, последовательно с которым включены интегратор и блок памяти, а также исполнительный блок, генератор импульсов, выход которого
40 связан с управляющими входами интегратора и блока памяти, и эадатчик режима движения транспортного средства, снабжено сумматорами, ключом, блоком умножения и дополнительным блоком памяти, информационный вход
45 которого совместно с суммирующим входом первого сумматора подключен к выходу первого блока памяти, а управляющий вход и выход соответственно соединены с выходом эадатчика режима движения транспортного средства и вычитающим входом первого сумматора, соединенным с одним иэ входов блока умножения, выход которого подключен к вычитающему входу второ- 55 го сумматора, суммирующий вход которого соединен с выходом первого сум— матора, к которому подключен другой вход блока умножения, а к выходу второго сумматора подключен информационный вход ключа, управляющий вход которого соединен с выходом генератора импульсов, а выход — с исполнительным блоком.
На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства для защиты от боксования и юза колес транспортного средства; на фиг. 2 — принципиальная схема преобразователя скорости вращения в частоту импульсов.
Устройство для защиты от боксования и юза колес транспортного средства содержит датчики 1 и 2 угловой скорости колесных пар, в качестве которых используются сельсины, электрически связанные с блоком 3 сравнения, в качестве которого используется дифференциальный сельсин, преобразователь 4 скорости вращения в частоту импульсов, состоящий из фотоимпульсного генератора 5, связанного с валом дифференциального сельсина, и формирователя 6 разнополярных импульсов, к выходу которого подключены соединенные посгедовательно интегратор 7 и блок 8 памяти.
К вь:ходу последнего подключены информационный вход блока 9 памяти и суммирующий вход а сумматора 10, к выходу которого подключены суммирующий вход о сумматора 11 и вход g блока 12 умножения, вход Е которого совместно с вычитающим входом 5 сумматора 10 соединен с выходом блока 9 памяти, а выход — с вычитающим входом 6 сумматора 11. К выходу последнего подключен информационным входом ключ 13, управляющий вход которого совместно с управляющими входами интегратора. 7 и блока 8 памяти соединен с выходом генератора 14 импульсов, а выход — с исполнительным блоком 15, включающим сглаживающий фильтр. Управляющий вход блока 9 памяти соединен с выходом задатчика 16 режима движения транспортного средства.
Фотоимпульсный генератор 5 состоит из малоинерционного диска 17 (фиг. 2) с прорезями, связанного с валом дифференциального сельсина, осветителей 18 и 19 и фотодиодов 20 и 21. Осветитель 18 с фотодиодом 20 образуют одну оптическую пару, а осветитель 19 с фотодиодом 21 — другую, причем оптические оси этих пар
11396 смещены друг относительно друга на расстояние, не кратное половине шаг, зубчатого диска (например, равное четверти шага). Выходы фотодиодов 20 и 21, являющиеся выходами фотоимпульсного генератора, подключены соответственно к входам а и 6. Аормирователя 6 разнополярных импульсов, который содержит ждущий мультивибратор 22, логический инвертор 23, элементы 24 и 25 совпадения, неинвертирующий усилитель 26 и инвертирующий усилитель 27, выход которого соединен с выходом усилителя 26 и является выходом формирователя 6 разнополярных импульсов. Вход ждущего мультивибратора 22 является входом а Аормирователя 6, а вход логического инвертора 23 соединен с входом м элемента 25 совпадения и является входом S формирователя 6. Выход ждущего мультивибратора 22 соединен с входом а элемента 24 совпадения и входом 5 элемента 25 совпадения, выход которого соединен с входом инвертирующего .усилителя 27. Выход логического инвертора 23 соединен с входом 6 элемента 24 совпадения, к выходу которого подключен входом неинвертирующий усилитель 26.
Предлагаемое устройство работает следующим образом.
Валы сельсннов 1 и 2 вращаются со скоростями ч> и ш1 соответствующих
1 колесных пар, диаметры которых соот- 35
/ветственно равны D и П2. Вал дифференциального ссльсина 3 вращается со скоростью дю, равной
ДЫ Ы1 4)2 ° (1) 40
С такой же скоростью вращается диск фотоимпульсного преобразователя 4, на выходе которого формируется непрерывная. последовательность импульсов, полярность которых зависит 45 от направления вращения диска (т.е. от знака ди>), а частота f„ этих импульсов равна
=К4 (<11 - 1>2), . (2) где Е4 — коэффициент пропорциональ- 50 ности °
Данная последовательность импульсов поступает на инАормационный вхог интегратора 7, который интегрирует во времени входной импульсный сигнал 55 в промежутке между поступлениями на управляющий вход сигнала от генератора 14, а при поступлении указан53 4 ных сигналов на управляющий вход осуществляется сброс интегратора в нулевое положение. В конце каждого цикла интегрирования напряжение U на выходе интегратора 7 равно
П. =, Т 14 (3) где 1 — коэффициент пропорциональности;
Т вЂ” период следования импульсов
14 генератора 14.
Управляющие импульсы, вырабатываемые генератором 14, во всем диапазоне частот их следования имеют достаточно большую скважность, т.е.
Т14 и (4)
И 14 где t — длительность импульса геи 1, нератора 14.
Период Т1 следования импульсов генератора 14 равен периоду Т сигнала датчика 2, так как этим сигналом осуществляется запуск генератора 14.
Период Т обратно-пропорционален
2 угловой скорости ы2 вращения второй колесной пары: (5) ! где К2 — коэффициент пропорциональности.
С учетом (2), (3), (5) и того, что д= — (дч+гпч„), 2
2 где dV=V V — абсолютное скольжение;
V и V — окружные скорости ко1 2 лесных пар;
dÞ вЂ” относительная разность диаметров колесных пар, напряжение на выходе интегратора .равно
U=KKK -. (6) 2 4 т V
Когда транспортное средство движется в режиме выбега, V =V, поэтому напряжение U в режиме выбега равно
Цз -K К KãÝ. ()
Это напряжение с выхода интегратора 7 поступает на информационный вход блока 8 памяти, на управляющий вход которого, как и на управляющий вход интегратора 7, поступают сигналы от генератора 14. По сигналу последнего блока 0 памяти передает на свой выход то значение входного напряжения, которое имелось в момент поступления управляющего сигнала.
Для того,-чтобы одним и тем же сигна11396!
Ч М1
О =К К К " ( Выходное напряжение Б сумматов ра 10 и U запоминающего узла 9 перемножаются перемножителем 12, выходное напряжение U которого равно 45 ув-К К К к 1 " 2 (1+<уП)д.) ) ((о) 1 (О > (21 2 4 I/ Ч z где К„ — коэффициент пропорциональности. Значение коэффициента К устанавлвается исходя из следующего условия: К 12 К К К Напряжения U H U 2 поступают соответственно на суммирующий и вычи5 лом от генератора 14 произвести передачу выходного напряжения интегратора 7 через блок 8 памяти и сброс . интегратора 7 в нулевое состояние, на управляющем входе интегратора 7 предусмотрен элемент задержки. С выхода блока 8 памяти сигнал поступает на информационный вход блока 9 памяти и на суммирующий вход сумматора 10. На управляющий вход блока 9 памяти поступает в режимах тяги и торможения непрерывный сигнал от задатчика 16 режима движения. При этом блок 9 памяти передает на свой выход то значение входного напряжения,1$ которое было в момент начала поступления управляющего сигнала. При отсутствии управляющего сигнала (т.е, в режиме выбега) блок 9 памяти передает на выход текущее значение 20 входного напряжения. Выходное напряжение блока 9 памяти поступает на вычитающий вход сумматора 10, Таким образом, в режимах тяги или торможения (т.е. в тех режимах, когда воз- 25 можно проскальзывание колесных пар) напряжение U на выходе сумматора 10 равно разности двух напряжений .напряжения U, обусловленного наличием скольжения колесной пары в данный момент времени, и напряжения U 7 В которое было зафиксировано запоминающим узлом 9 в режиме выбега и обусловлено разницей диаметров колесных пар U« =U, -U, . (8) Используя формулы (6) и (7),лов лучаем 53 тающий входы второго сумматора 11, напряжение U на выходе которого с учетом (16), (17) и (18) равно u =u -u =к к к (1" (ФВ} ) . (u} Напряжение U поступает на информационный вход ключа 13, управляемого импульсами генератора 14. Выходное напряжение ключа равно входному напряжению во время действия управляющего импульса и равно. нулю во время паузы. Среднее значение Оз выходного напряжения ключа 13 эа период следования управляющих импульсов "и 14 14 С учетом формул (11) и (19) олучаем Ч-V 0К--К,К,+„° (1 (к}}} ) (.,+} 2Ч2 Поскольку м = — — (4) то из (14) 2 D получаем 2 где К=2 — коэффициент пропорциональности Среднее значение U выходного напряжения ключа 13 выделяется с помощью сглаживающего фильтра в блоке 15. Следовательно, напряжение Ц на выходе фильтра (в блоке !5) равно 0,=0, = — D дЧ-дЧ(У 13 Ъ,, ((ь) I где К вЂ” коэффициент пропорциональности. Выходной сигнал устройства пропорционален сумме двух величин: измеряемой величины — абсолютного скольжения ЬЧ и некоторой погрешности которая равна DV(d D) . Приняв 88=2X, что соответствует предельно допустимому расхождения диаметров колесных пар в условиях эксплуатации, получаем величину погрешности ЬЧ((Ю) = 0,0004ЬЧ, т.е. ошибка измерения во всем диапазоне скоростей постоянна и составляет 0,0004 измеряемой величины, что значительно меньше, чем в известном устройстве, где погрешность линейно зависит от d D. Для получения на входе интегратора 7 последовательности импульсов, 1139653Составитель Я. Гаврилов Редактор Т.Митейко Техред Л.Мартяшова Корректор M.Ìàêñèìèøèíåö Заказ 287/14 Тираж 650 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, R-35, Раушская наб,, д. 4/5 Филиал ППП "Патент", r.Óæãoðîä, ул.Проектная, 4 частота которых прямо пропорциональна разности угловых скоростей колесных пар, а полярность зависит от знаisa этой разницы, служит преобразователь 4 скорости вращения в частоту импульсов, который работает следующим образом.. Фотоимпульсный генератор 5 преобразует угловую скорость вращения вала сельсина 3, пропорциональную 10 разности угловых скоростей колесных пар, в пропорциональную ей частоту следования импульсов на каждом иэ своих двух выходов, причем благодаря описанной конструкции этого узла им- t5 пульсы на выходах генератора 5 сдвинуты по фазе на 1/4 периода. В зависимости от направления вращения диска 17 (т.е. от знака разности угловых скоростей колесных пар) импульсы 20 на выходе одного из фотодиодов или опережают по фазе, или отстают от импульсов на выходе другого фотодиода. Импульсы фотодиода 20 своим передним фронтам запускают ждущий муль- 25 тивибратор 22, который вырабатывает импульс постоянной длительности, меньшей чем 1/4 периода следования ,импульсов фотодиода. Импульсы мультиI вибратора 22 поступают на входы и Е элементов 24 и 25 совпадения соответственно. На входы с и и элементов 24 и 25 совпадения соответственно поступают инверсный и прямой импульсный сигнал фотодиода 21. В зависимости от знака разности фаз импульсов фотодиодов 20 и 21 появляется импульс на выходе элемента 24 или 25. В первом случае этот импульс, равный по длительности импульсу мультивибратора 22, проходит через неинвертирующий усилитель 26, во втором — через инвертирующий усилитель 27. Таким образом, на выходе преобразователя 4 сковости впашения в частоту импульсов обоазчется непвепывная последовательность постоянных по длительности импульсов, частота следования которых прямо пропорциональна разности угловых скоростей и „и ш2, а полярность зависит от знака этой разности, т.е. преобразователь 4 является реверсивным. Использование предлагаемого устройства позволит уменьшить повреждаемость колесных пар, повысить скорость и безопасность движения поездов.
