Устройство сигнализации о перегреве букс подвижного состава

 

СОКИ СОВЕТСКИХ

РЕСПУБЛИН 09) (11) 151) 4 В 61 К 9/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР, ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3603712/27-11 (22) 10.06.83 (46) 23.01.86. Бюл. 9 3 (71) Всесоюзный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский институт железнодорожного транспорта, (72 ) В.А.Лобанов, А. В. Талызин, В.С. Вербицкий и В.Е. Линкевич (53) 625. 032. 37 (088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 929484, кл. В 61 К 9/04, 1979. (54)(57) 1, УСТРОЙСТВО СИГНАЛИЗАЦИИ

О ПЕРЕГРЕВЕ БУКС ПОДВИЖНОГО СОСТАВА, содержащее блок термодатчиков, установленных на корпусах букс колесных пар, первый элемент памяти, первый элемент световой сигнализации и звуковой элементы сигнализации, соединенные с источником)постоянного тока, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности и снижения эксплуатационных затрат, оно снабжено блоком управления индикацией и сигнализацией, распределителем, вторым элементом памяти, блоком контроля изоляции блока термодатчиков, блоком контроля правильного функционирования устройства, диагностическим блоком, генератором низкой частоты и связанным через

LC -фильтр с источником постоянного тока инвертором, который через трансформатор соединен с первым входом блока управления индикацией и сигнализацией и чере трансформатор — с одним входом блока контроля изоляции блока термодатчиков и через трансформатор и ограничитель напря жения — с другим входом блока управе ления индикацией и сигнализацией и блоком термодатчиков а один выход блока управления индикацией и сиг нализацией связан с первым элементом памяти, который соединен через усилитель с вторым световым элементом сигнализации и вторым входом распределителя, непосредственно — с первым входом распределителя и вторым выходом блока управления индикацией и сигнализацией, который одним выходом соединен с вторым элементом памяти, который подключен к элементу звуковой сигнализации и через диод — к первому элементу световой сигнализации, а блок контроля изоляции термодатчиков другим входом через элемент ИЛИ соединен с блоком термо †. датчиков и непосредственно с третьим входом распределителя причем рас пределитель вторым выходом соединей с первым элементом световой сигнализации, а третьим — с генератором низкой частоты, выходом подключенным к пятому входу распределителя, при этом блок контроля правильного функционирования устройства включен между источником постоянного тока и инвертором, а входами соединен с ,диагностическим блоком.

2, Устройство по п.1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что блок управления индикацией и сигнализацией включает в себя спусковую схему, выходами которой образованы выходы блока, и соединенный с ней выходами делитель, на входе которого установлен фильтр, входом которого образован вход блока, 3. Устройство по п.1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что блок контроля изоляции блока термодатчиков включает в себя соединенные последовательно компенсационный стабилизатор, делитель напряжения, транзисторный индикатор потенциала и уси1206158 литель мощности, причем входом компенсационного стабилизатора образован первый вход блока, входом -делителя напряжения -второй вход блока, а выходом усилителя мощности- выход блока.

Изобретение относится к железнодорожному транспорту, в частности к устройствам контроля и сигнализации о перегреве букс ходовых частей подвижного состава, Цель.изобретения — повышение надежности и снижение эксплуатационнъгх затрат.

На фиг. 1 представлена функциональная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 — структурная схема блока управления индикацией и сигнализацией; на фиг. 3 — структурная схема блока контроля изоляции.

Устройство содержит бортовой источник 1 постоянного тока, блок 2 контроля правильного функционирования, 1.С-фильтр 3, инвертор 4, параметрический стабилизатор 5, которые по цепи питания имеют общую точку.

Выход инвертора 4,соединен с входом трансформатора 6, имеющего три выходных обмотки. Первая его выходная обмотка соединена с первым входом блока 7 управления индикацией и сигнализацией. Вторая выходная обмотка соединена с входом ограничителя 8 урбвня напряжения.

Третья вьмодная обмотка трансформатора соединена с одним из двух входов блока 9 контроля изоляции блока датчиков относительно корпуса состава. Причем один выход ограничителя 8 через блок 10 термодатчиков соединен с вторым входом блока 7 управления индикацией и сигнализацией, а второй выход ограничителя 8 соединен с третьим входом блока 7 управления индикацией и сигнализацией.

Блок 7 имеет четыре выхода. Два из них используются для питания первого элемента 11 памяти, усилителя 12 мощности, и второго свето5

Распределитель 15 имеет три выхода, Первый из них соединен с входом второго элемента 17 памяти, выход которого соединен со входом элемента 18 звуковой сигнализации и через разделительный диод 19 — с входом первого элемента 20 световой сигнализации. К входу элемента 20 также подключен и второй выход блока 15. Третий выход блока 15 соединен с входом запуска генератора 16.

Цепь питания генератора 16 соединена с выходом стабилизатора 5, а цепи питания элементов 18,20 и 17 соединены с выходом бортового источника 1. K источнику 1 подключена также цепь питания элемента 21 долговременной памяти, который вого элемента 13 сигнализации, а два других — для передачи информационных си гн ало B . Причем третий (импульсный) выход блока 7 управления индикацией и сигнализацией соеди— нен с входом элемента 11 памяти, а четвертый (потенциальный) выход блока 7 соединен с усилителем 12 мощности, Вход и выход блока 10 термодатчиков через элемент ИЛИ 14 соединены с вторым входом блока 9 контроля изоляции. Выходные сигналы от элемента 11 памяти, усилите я 12 мощности и блбка 9 контроля золяции поступают на соответствуюе информационные три входа а1 -а3 распределителя 15. Причем выход усилителя 12 соединен также с входом второго элемента 13 световой сигнализации.

К четвертому и пятому входам блока 15 подсоединены выход стабилизатора 5, а также минусовая цепь питания, которая является общей для блоков 1 — 5. Шестой вход а4 блока 15 соединен с выходом генератора 16 низкой частоты. введен между выходом элемента 17 памяти и входом элемента 18 звуковой сйгнализации. Устройство содержит имеющий общую точкч с корпусом состава диагностический блок 22, у которого имеется четыре управляемых оператором входа и пять пар выходов.

Одна из этих пар соединена с технологическими клеммами блока 2, а три других — с технологическими клеммами цепи 10, Блок.7 управления индикацией и сигнализацией (фиг. 2) состоит из выпрямителя 23, RC -фильтра 24, делителя 25 напряжения, Минусовая цепь питания этих блоков общая. Кроме того, блок 7 содержит компенсационный стабилизатор 26 и спусковую схему 27. Питающие цепи 28 (минусовая) и 29 (плюсовая),, а также импульсный 30 и потенциальный 31 выходы схемы 27 являются выходами блока 7 управления индикацией и сигнализацией. Входами блока 7 управления являются вход компенсационного стабилизатора 26, вход выпрямителя 23, а также плюсовая цепь 29, общая для элементов 23, 24, 26 и 27.

Блок 9 контроля изоляции цепи датчиков относительно корпуса состава (фиг 3) содержит компенсационГ ный стабилизатор 32, делитель 33 нап, ряжения, транзисторный индикатор 34 потенциала, усилитель 35 мощности.

Отрицательная цепь питания для всех элементов блока общая, а плюсовая цепь 36 питания, общая только для элементов 32, 34 и 35 имеет связь с корпусом подвижного состава. Блок 9, имеет два входа и один выход. Первый вход соединен с входом делителя 33, а второй вход — это вход стабилизатора 32. Выходом блока 9 является выход усилителя 35.

Логические функции Г; (1 -номер ситуации), аргументами которых являются сигналы с входов вl, в2и в3 распределителя 15 в зависимости от

Ф сигналов с входов аl, а2, аЗ и а4, несущих информацию от элемента 11 .памяти, усилителя 12, блока 9 и генератора 16, представлены в таблице.

15 вЗ = a3 Li а2. (2) Сигнал с выхода вl повторяет сигнал с входа al, а сигнал с входа в3 согласно соотношений (1) и (2) соответствует сигналу с входа а4, т.е, вl = al (3) (4) вЗ = а4

Сигнал с выхода в2 принимает зна-, 25 чения, зависящие от al а2 и аЗ, связанных логической функцией пересечения И и инверсии HE согласно следующему выражению: в2 - аl П а2 0 аЗ.(5) 30

В соотношениях (1) — (5) и в таблице приняты следующие обозначения:

al, а2 — инверсия входных сигналов а1 и а2 соответственно;

U — символ функции алгебры логики «объединение символ функции алгебры логики пересечение"; символ присвоения некоторому сигналу значения

«0« «1«

«1",«0«- символы двоичного кода, означающие наличие или отсутствие сигнала;

0 1 в условное обозначение чередования сигналов с частотой задающего генератора 16; символ соответствия.

40

50

206158 4 правность«) состояния объекта контроля.

Сигналы с входов аl — а3 независимы друг от друга и могут принимать одно из двух (О HJIH 1) состояний, а сигнал а4 этим свойством не обладает, так как определяется через логическую функцию объединения ИЛИ и инверсии НЕ

10 а4 = а2 U a3. (1)

Сигнал с выхода вЗ зависит от сигналов с входов а3 и а2 и определяется через логическую функцию объединения и инверсии

Из таблицы следует, что индикация устройства, организованная на двух световых и одном звуковом элементах, однозначно определяет как температурное («Перегрев«), так и. все другие («Норма", "Утечка", "НеисРаспределитель 15 может быть реализован на практике с помощью дешифратора, имеющего три входа и

55 четыре информационных выхода, который содержит стандартные элементы инверсии НЕ, объединения ИЛИ, пересечения И, усиления. Причем входные

5 12061 и выходные сигналы не должны иметь гальванической связи между собой, Это требование можно выполнить, если в трактах между входами и выходами дешифратора использовать контакты электромагнитных реле либо оптронные элементы.

Устройство работает следующим образом.

При рабочих температурах букс, 10 исправном состоянии устройства, а также отсутствии большого тока утеч-. ки в блоке 10 термодатчиков на корпус выходное напряжение инвертора 4 подается на вход трансформатора 6. 15

Это напряжение, трансформируясь с- двух вторичных обмоток этого .трансформатора, подается на первый вход блока 7 управления индикацией 20 и сигнализацией (т.е. на вход компенсационного стабилизатора 26), через ограничитель 8 и блок )О термодатчиков — на второй вход блока 7 управ- .ления индикацией и сигнализацией 25 (которым является вход выпрямителя 23( и на третий вход блока 7,который является плюсовой цепью питания элементов

23, 24, 26 и 27 блока 7.При этом благо- - даря стабилизатору 26 обеспечивается питание спусковой схемы 27, элемента 11 памяти, усилителя 12 мощности и элемента 13 световой сигнализации. С помощью выпрямителя 23, фильтра 24 .и делителя 25 вырабатывается потенциал, который поступая на вход схемы 27, формирует на еепотенциальном выходе 31 сигнал управления. Последний, воздействуя на усилитель 12, вырабатывает выходной 4 сигнал, который включает элемент 13 световой сигнализации, и переводит входной сигнал распределителя 15 (а2) в состояние 1. Таким образом, набор входных независимых сигналов по вхо- 4 дам al — а3 образуют код, который,,как видно из таблицы, имеет вид 0,1,0, Сигнал а4, согласно выражению ()), находится s состоянии О. В этом случае выходные сигналы в! — в3 блока 15 логики, согласно соотношениям (3) †(5), образуют параллельный код типа 0,0,0.

Такой код на выходе распределителя 15 соответствует режиму "Норма". Элементы 17, 18, 20 и 21, питаемые от бортового источника 1, в такой ситуации 55 не включаются, как не запускается и генератор 16, питаемый от параметри, ческого стабилизатора 5. Описанная

58 Ь ситуация в таблице соответствует строке, для которой 1 =1.

Если происходит перегрев буксы (1 =2, таблица), то из-за значительного изменения сопротивления блока 10 датчиков на выходе делителя 25, который связан с импульсным входом спусковой схемы 27, при участии выпрямителя 23 и делителя 25 вырабатывается сигнал с крутым передним фронтом, Это приводит к тому, что сигнал на выходе 30 схемы 27 переводит элемент 11 памяти из состоя— ния О в новое устойчивое состояние 1.

Вслед за этим сигнал на входе al блока 15 из состояния О переходит в состояние 1. Таким образом код на входах al — а4 распределителя 15 становится 1, 1, О, О, а код на входах вl — в3 — 1, О, О, При таком выходном коде срабатывает элемент 17 памяти, а от него и элементы 18, 20 и 21, .В результате этого элементы 13, 20 и 18 световой и звуковой сигнализации непрерывными сигналами информируют о том, что возник режим "Перегрев" и что достоверность этой информации достаточно высока, так как элемент 13 подтверждает исправность устройства.

Выходной сигнал элемента 17, информирующий о возникновении аварийной ситуации при необходимости по поездной магистрали может быть передан на пульт машиниста, ведущего состав.Если при рабочих температурах букс и отсутствии неисправности в устройстве в пути следования состава происходит ухудшение сопротивления изоляции и появляется ток утечки (i =3, таблица), то на одном из входов элемента 14 появляется токовый сигнал. При этом йа входе и выходе делителя 33 блока 9 потенциал становится отличным от нуля.

Тогда индикатор 34 потенциала вырабатывает сигнал, который, благодаря усилителю 35 мощности, сигнал а3 на входе блока 15 переводит аз состояния О в состояние ). В таком случае код на входах al — а4 распределителя 15 приобретает вид 0,1,1,0+ 1.

Сигнал а4 изменяет свое состояние с О на 1 и обратно с частотой генератора 16. В этом случае код на выходах вl — в3 распределителя 15 имеет вид 0,0 - 1,1. В результате этого элемент )3 сигнализи1206158

1О

7 рует о исправности устройства, а посредством мигания светового элемента 20 получают информацию о снижении изоляции в одной из точек цепи датчиков ниже заданного уровня.

При этом устройство не теряет своей работоспособности, т.е., если происходит перегрев букс, сигнал "Ileperрев в устройстве все равно формируется. Появление же предупредительного сигнала "Утечка" говорит о том, что необходимо принять меры по восстановлению сопротивления изоляции, носящие профилактический характер, 15

Наконец, возможен случай (строI ка i =4 в таблице), когда в устройстЗ ве при отсутствии перегрева и при хорошем (высоком) сопротивлении изоляции в блоке 10 датчиков возникает 20 неисправность, т.е. из — за отказа какой-либо радиодетали происходит нарушение работоспособности элемента или блока устройства, участвующего в формировании сигнала al, 25 поступающего в распределитель 15.

К таким элементам, в частности, относятся фильр 3, инвертор 4,параметрический стабилизатор 5, трансформатор 6, ограничитель 8 уровня напряжения, элементы 23 — 27 блока 7.

Отказ одного или нескольких из перечисленных элементов приводит к тому, что благодаря блоку 2 контроля правильного функционирования выходной сигнал 31, поступающий из

35 блока 7 на усилитель 12 либо напря— жение в цепи питания этого усилителя становится равным нулю. В обоих случаях, во-первых, отключае тся элемент 13 световой сигнализации, во-вторых, сигнал а2 на входе распределителя 15 переходит из состояния 1 в состояние О. Код на входе блока 15 становится равным 0,0,0,0 1,45 а на выходе 0,0 1,1. При этом световой и звуковой элементы 20 и 18 прерывистыми сигналами с частотой, задаваемой генератором 16, сигнализируют о режиме "Неисправность".

Возникновение этого режима является достаточным для выполнения операций, направленных на оперативное восстановление функции контроля и. сигнализации о перегреве букс. Для этого надо заменить предохранители в блоке 2 контроля правильного функционирования или электронную часть устройства.

Все рассмотренные ситуации (i = 1,2,3,4) являются для устройства основными, поскольку в них (см. таблицу! нет совпадения событий

"Переrpев" (а! = 1), "Неисправность" (а2=0), "Утечка" (a3=1). Во всех остальных возможных ситуациях (i =5,6,7,8) как минимум два из трех контролируемых событий сов- падают. Их анализ в таблице показывает, что в двух таких ситуациях (i =6,8 ) однозначность выходной информации сохраняется, а в двух других (i =5,7) этого не происходит. Объясняется это тем, что событие "Утечка" (при котором а3: 11)I не является доминирующим и по приоритету уступает событиям "Перегрев" и "Неисправность". Поэтому сигнал

a3=l не составляет конкуренции сигналам а! и а2 при соответствующих первостепенных событиях "Перегрев" и Неисправность". Однако, в ситуациях < =5 и 1 =7, когда события "Перегрев" и "Неисправность", отображаемые в устройстве сигналами al--1 и а2=0, совпадают, выходная информация зависит от того, какое из этих событий наступило раньше, т. е. элементами 13,18 и 20 индикации в этих ситуациях формируется и фиксируется (сохраняется) информация по тому сигналу, который первым изменил

I свое значение. Поэтому ситуация 1 5 и =7 в таблице представлены двумя

/ fi строками каждая (5 и 5, а также 7 и 7"), отражающими зависимость выходной информации от приоритетов событий и очередности их появлений.

Если в рейсе сопротивление изоляции блока 10 термодатчиков относительно корпуса состава снизится ниже допустимой величины, то на одном из входов элемента ИЛИ 14 появляется токовый сигнал. Далее он передается на первый вход блока 9 контроля изоляции, которым является вход делителя 33 напряжения. При этом с помощью компенсационного стабилизатора 32, питаемого от третьей вторичной обмотки трансформатора 6, и вь|ходного сигнала делителя 33, поступающего на вход индикатора 34 потенциала, вырабатывается предварительно усиленный усилителем 35 сигнал а3=1". В ситуации(1-3 таблица), когда al = 0 и а2 1, распределитель 15 сигналов в3 эапус" кает генератор 16, выходной низко206158 10 таких нежелательных явлений появляется, если токовая утечка происходит одновременно в двух точках блока 10 термодатчиков. Исключить такую возможность и не допустить шунтированйе датчиков токами утечек можно, если во время эксплуатации устройства после каждого факта появления

„утечки в одной точке при техничес1О;ком обслуживании выявлять место повреждения цепи и заблаговремен но востанавливать сопротивление изоляции относительно корпу са, .

Выходная риме ч ание информация

Выходы

Индик ация .

1 элементов

Входы

a) а2 а3 а4

13 20 18 (сс,) (cc,) (sc) вl в2 в3

1 О 1 .. 0 0

О О О 1

О О Норма

2 1 1 О 0 1 О О 1

1 1 Перегрев

0 1 О Утечка ° 0-1 —, их чередованию

4 0 О 0 01 О ) 1 О 01

O I Неисправность

5 1 0 О 0 ) ) О 1 0 О+1 э

5 l 0 О 01 1

О 1 0 1

0 ) l 0 O I О 1 Неисправность

6 О О 1 О+1 О

7 1 0 1 l 1

7 I 0 1 O l 1

1 1 О OH 0 ) То же Сначала а2:=0, затем аl:=1

1 1 О 1 1 Перегрев Сначала а):=1,:. затем а2:=0

8 ) 1 1 ) 1 1 1 .1 1 (!

9 1 частотный сигнал которого через распределитель )5 подается на световой элемент 20 сигнализации, т.е, вырабатывается световой периодический (мигающий) сигнал, предупреждающий об утечке тока через блок 10 термодатчиков. Возникновение тока утечки в любой as точек цепи 10 термодатчиков не может нарушить работоспособности устройства, т.е. помешать обнаружить и сформировать информацию о событии "Перегрев" или

"Неисправность" или дать ложную информацию "Перегрев". Но вероятность

3 О 1 1 о ) О О 1 ) О ) То же Сначала а2: О, затем a):=1

1 Перегрев Сначала а); ) затем а2:=О

1206158

Фиг 2

ОНИИПИ Заказ Яб28/19 Тираж Подписное

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