Устройство для обнаружения перегретых букс железнодорожного состава

 

Изобретение относится к устройствам автоматического контроля технического состояния ходовых частей подвижного состава при его движении и предназначено для обнаружения аварийных букс. Цель - повышение надежности. Устройство содержит блок считывания, состоящий из считывающей камеры 1, датчиков прохода колесных пар 2-4, подключенных к коммутатору 5, соединенному через корректирующие усилители 6-8 с блоком памяти с элементами 9-11, которые выходами подключены к блоку превышения температуры, состоящему из пороговых элементов 13-15 и источника 12 опорного напряжения, и к блоку определения превышения темпа нарастания температуры, состоящему из дифференциальных усилителей 16-18, подключенных через элементы 19-21 выделения модуля напряжения к входам пороговых элементов 23-25, а выходы пороговых элементов 13-15 и 23-25 подключены соответственно к первому-шестому входам блока 26 формирования сигнала о состоянии букс. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (5>)5 В 61 K 9/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ пО изОБРетениям и ОтнРь1тиям пРи Гннт сссР.(21) 4352570/27-11 (22) 29. 12 ° 87 (46) 15.04.90. Бюл. №- 14 (71) Омский институт инженеров железнодорожного транспорта (72) В,В.Рябцев и Л.M.Êóçüìèíñêèé (53) 629.4.027.117.2 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1437283, кл. В 61 К 9/Об, 05,05.87. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБНАРУЖЕНИЯ ПЕРЕГРЕТЫХ БУКС ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО СОСТАВА (57) Изобретение относится к устройствам автоматического контроля технического состояния ходовых частей подвижного состава при его движении и предназначено для обнаружения аварийных букс. Цель — повышение надежности. Устройство содержит блок считыва„„SU„„3 556983 А 1

2 ния, состоящий из считывающей камеры

1, датчиков прохода колесных пар 2-4, подключенных к коммутатору 5, соединенному через корректирующие усилители 6-8 с блоком памяти с элементами

9-11, которые выходами подключены к . блоку превышения температуры, состоящему из пороговых элементов 13-15 и источника 12 опорного напряжения, и к блоку определения превышения темпа нарастания температуры, состоящему из дифференциальных усилителей 16-18, подключенных через элементы 19-21 выделения модуля напряжения к входам. пороговых элементов 23-25, а выходы пороговых элементов 13-15 и 23-25 й2 подключены соответственно к первому— шестому входам блока 26 формирования сигнала о состоянии букс. 1 з.п.ф-лы, 3 ил. С:

1556983

Изобретение относится к устройствам автоматического. контроля технического состояния ходовых частей подвижного состава при его движении и предназначено для обнаружения аварийных букс.

Цель изобретения — повышение надежности.

На фиг.1 представлено устройство, общий вид; на фиг.2 — то же, блочная схема; на фиг.3 — функциональная схема блока формирования сигнала о сос", тоянии букс.

Устройство содержит считывающую камеру 1, датчики 2-4 прохода колесных пар, коммутатор 5, образующие в сОвокупности блок считывания, корректирующие усилители 6-8, элементы

9-11 памяти, являющиеся блоком па- 2О мяти, источник 12 опорного напряжения, пороговые элементы 13-15, образующие в совокупности блок определения превышения температуры, дифференциальные усилители 16"18, блоки 1921 выделения модуля напряжения, источник 22 опорного напряжения и пороговые элементы 23-25, образующие в совокупности блок определения темпа нарастания температуры, блок 26 формирования сигнала о состоянии букс,. регистратор 27 перегретых букс, линии

28 и 29 задержки, причем выход считывающей камеры 1 и выходы датчиков

2-4 прохода колесных пар подключены к входам коммутатора 5, выходы кото35 рого через корректирующие усилители

6-8 подключены к функциональным входам элементов 9-11 памяти, выходы которых подключены к функциональным входам пороговых элементов 13-15 и к входам дифференциальных усилителей

16-18, причем выход элемента 9 .памяти подключен к неинвертирующему входу дифференциального усилителя 1.6 и инвертирующему входу дифференциального усилителя 18, выход элемента 10 памяти подключен к инвертирующему входу дифференциального усилителя 16 и неинвертирующему входу дифференциального усилителя 17, выход элемента

11 памяти подключен к инвертирующему входу дифференциального усилителя 17. и неинвертирующему входу дифференциального усилителя 18, выходы диффе" ренциальных усилителей 16-18 через

55 блоки 19-21 выделения модуля напряжения подключены соответственно к сигнальным входам пороговых элементов

23-25, опорные входы пороговых элементов 13-15 подключены к выходу источника 12 опорного напряжения, а опорные входы пороговых элементов, 23-25 к выходу источника 22 опорного напряжения, выходы пороговых элементов 13-15 и 23-25 подключены соответственно к первому — шестому входам блока 26, выход которого подключен к входу регистратора перегретых .букс

27, выход датчика 4 прохода колесных пар через линию 28 задержки подключен к управляющим входам элементов 911 памяти и через линию 29 задержки к управляющему входу логического блока 26.

Устройство работает следующим образом.

При прохождении колесной пары последовательно над датчиками прохода колесных пар 2-4 последние вырабатывают стробирующие импульсы напряжения, которые подаются на управляющие входы коммутатора 5. Коммутатор 5 последовательно подключает считывающую камеру 1 к информационным входам элементов памяти 9-11 через усилители 6-8.

Инфракрасное излучение от перечисленных элементов буксового узла и колесной пары при помощи считывающей камеры 1 преобразуется в электрические сигналы, которые усиливаются корректирующими усилителями 6-8. Коэффициенты передачи корректирующих усилителей 6-8 выбираются такими, чтобы амплитуды сигналов на их выходах были пропорциональны температуре шейки оси (или подшипника). При этом должны выполняться следующие соотношения: и„, =u „к,=кт,„,, (2) Ц к =Б 2

Расположение датчиков 2-4 и считывающей камеры 1 выбрано таким образом, что при прохождении колесной пары над первым датчиком 2 в поле обзора считывающей камеры 1 попадает нижняя часть корпуса буксы, над вторым датчиком 3 — предподступичная часть шейки оси, над третьим датчиком 4 — ступица колеса.

5 1556983 где UÄ<,Укг»U > — амплитуды сигналов на выходе корректирующих усилителей, U Бг, Бз — амплитуды сигналов на выходах коммутатора

К < К г, К3 коэффициенты передачи корректирующих усилителей, ТШ,,Тыг,Т1,<3 — темпеРатУРы шейки оси (или подшипника), определяемые по элементам буксового узла и колесной пары, обладающими различной тепловой инерционностью; 20

К вЂ” коэффициент пропорциональности между амплитудой сигнала на выходе коррекполучим тирующих усилителей и температурой шейки оси.

Из-за тепловой инерционности Т, Ыt»

Т, Тц являются температурами, которые имела шейка оси, соответственно t 1, й,г, Гз минут назад от момента контроля. Промежутки времени 1л» 1;,г и t определяются тепловой инерциоп3 постыл элемента (корпус буксы, предступичная часть шейки оси, ступица колеса), последовательно попадающих в поле обзора считывающей камеры 1 при движении поезда.

Сигналы с выходов корректирующих усипителей 6-8 подаются на информационные входы элементов 9-11 памяти, которые запоминают амплитуды сигналов Бк1» U кг» Бк 3 (пгпалы с выходов элементов 9-11 памяти подаются на входы дифференциальных усилителей и 45 сигнальные входы пороговых элементов

13-15, пороги срабатывания которых определяются уровнем опорного напряжения, подаваемого на их опорные входы с выхода источника 12 опорного на- 5!) жения. пряжения. Сигналы на выходах дифференциальных усилителей 16-18 будут пропорциональны разности сигналов, поданных на их неинвентирующпе и инвертирующие входы: 55

6 (5) где У -, »О !г»0 напряжения на выходах дифференциальных усилителей

16-18; — коэффициенты передачи усилителей

16-18. q> ° г 3

Р

Выбирая

1 (t<-t,) (tz-t 3) (8) 1

93 3 < (9) 25

1 у< К, (Пк< »кг.) КК ч1(Тш< Тыг)» (4) Кз3(®„3,-v "1) К .(93(Ты3 (6) Таким образом сигналы па выходах д1лфферепциальных усилителей 16-18 пропорцйопальны темпам нарастания температуры шейки оси за промежутки времени Ьг<=t<-t h tz=t (-3 5 t>=

-t

Спгналы 0 1, U

23-25, пороги срабатывания которых определяются уровнем опорного напряжения, подаваемого на их управляющие входы от источника 22 опорного напряВсе пороговые элементы работают по следующему алгоритму. Пока напряжение на сигнальном входе порогового элемента ниже опорного напряжения, па выходе порогового элемента будет низкий уровень напряжения, ("Оп). Как только напряжение на сигнальном входе превысит опорное, на выходе поро1556983 гового элемента появится высокий уровень напряжения ("1").

Сигнальг с выходов пороговых элементов 13-15 и 23-24 подаются на со5 ответствующие информационные входы блока 26, на управляющий вход которого через линию 29 задержки подается стробирующий импульс от датчика 4 прохода колесньгх пар При определен- io ных комбинациях "0" и "1" на информационных входах блока 26 и "1" на его управляющем входе (наличие стробирующего импульса) на выходе блока 26 формируется высокий уровень напряжения (сигнал тревоги), который подается на вход регистратора перегретых букс.

При отсутствии стробирующего импульса ("0") на управляющем входе и любых комбинациях "0" и "1" на информационных входах блока 26 на его выходе сохраняется низкий уровень напряжения.

Необходимость стробирования блока 25

26 обусловлена последовательным считыванием информации камерой 1. Сйгнал с выхода блока 26 подается на вход регистратора 27 после окончания считывания и обработки информации от 30 всех контролируемых элементов буксового узла и колесной пары. Перед приемом информации от следующего буксового узла необходимо "очистить" элементы памяти 9-11. Сброс всех элемен35 тов памяти осуществляется подачей импульса на их управляющие входы от датчика 4 прохода колесных пар через линию 28 задержки, причем время задержки сигнала линией 28:превышает 40 время задержки сигнала линией 29.

Структурная схема блока 26 представлена на фиг.3 °

Блок 26 содержит элементы НЕ 3032, элементы ИСКЛОЧАЮЩЕЕ ИЛИ 33 и 34, 45 элементы И 35-43, причем первый вход логического блока 26 образован соединенными между собой входом элемента

НЕ 30, одним из входов элемента И

35, одним из входов элемента ИСКЛОЧАЮЩЕЕ ИЛИ 33 и одним из входов И 37, второй вход логического элемента 26 образован соединенными между собой входом элемента HE 31, вторьгм входом элемента И 35, первым входом элемен-. та И 38 и вторым входом элемента ИСКЛЮЧА10ЩЕЕ ИЛИ 33, выход которого подключен к одному из входов элемента И

36, третий вход логического блока 26 образован соединенными между собой входом элемента НЕ 32, вторым входом элемента И 36 и одному из входов элемента И 39. Выход элемента НЕ 30 подключен к второму входу элемента И

38, второму входу элемента И 39, одному из входов элемента И 40 и одному из входов элемента И 41. Выход элемента kCE 31 подключен к второму входу логического элемента И 37, третьему входу элемента И 39, второму входу элемента И 40 и второму входу элемента И 41 ° Выход элемента НЕ 32 подключен к третьему входу элемента И

37, третьему входу элемента И 9 и третьим входам элементов И 40 и 41, четвертый вход логического блока 26 образован соединенными между собой четвертыми входами элементов И 39, 40 и одним из входов элемента ИСКЛ10ЧАЮЩЕЕ ИЛИ 34. цятый вход логического блока 26 образован соединенными между собой четвертым входом элемента

И 37, пятым входом элемента И 40 и вторым входом элемента ИСКЛ1ОЧА10ЩЕЕ

ИЛИ 34, выход которого подключен к четвертому входу элемента И 41, шестой вход блока 26 образован соединенными между собой пятым входом элемента И 4 1 и четвертым входом элемента И 38, выходы логических элементов И 35-41 подключены к входам элемента ИЛИ 42, выход которого подключен к входу элемента И 43, выходом которого образован выход логического блока 26, управляющий вход которого образован вторым входом элемента И

43. Элементы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 33 в совокупности с элементами И 35 и 36 представляют собой мажоритарный элемент, один из входов которого образован объединенными между собой первыми входами элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ

ИЛИ 33 и И 35,второй вход — вторыми входами этих элементов, третий — вторым входом элемента И 36, а выход— объединенными элементом ИЛИ 42 выхо-. дами элементов И 35 и 36.

Так как сигналы на входах и выходе логического блока 26 могут принимать только два значения (низкий уровень напряжения — "0", высокий уровень напряжения — ("1"), их можно рассматривать в качестве логических переменных. Обозначим сигналы на первбм, втором, третьем, четвертом, пятом и шестом функциональных входах логического блока 26 х,, х, 1556983

10 х>, х»., х и х соответственно; сигнал на управляющем входе х, а сигнал на выходе — у.

Логические переменные х», х, х характеризуют наличие (х(=1, х =1; х>=1) или отсутствие {x,=0; х =О, х =

=О) аварийных значений температуры шейки оси, определяемой соответственно по корпусу буксы, предподступичной 10 части шейки оси и ступицы колеса.

Логические переменные х, х, х характеризуют наличие (к =1, x -=1, x(=1) mIH отсутствие (к =0; х =0;

Х =О) аварийного темпа возрастания температуры шейки оси, определяемого соответственно по элементам; корпус буксы — предподступичная часть шейки оси, предподступичная часть шейки оси — ступица колеса и корпус буксы—

20 ступица колеса.

Блок 26 реализует логическую функцию: у=(х,xx+x1(х, x1+x,х )+x,х1х1х1+ 25

+х (х хзх +х (х х »х +х(х х »х х5+

+X (XxI X g (Х,» Х +Х 1(х ) ) Х (°

Дополнительное логическое умножение выражения в квадратных скобках на х дает стробирование блока 26, механизм которого описан выше. .Приведенная логическая функция позволяет существенно повысить обоснованность показаний устройства за счет использования информации с нескольких контролируемых элементов, учета динамики нагрева букс (введение переменных х,„, х, хб ), а также исключения ложных остановок поездов от попадания в оптику считывающей камеры прямых или отраженных солнечных лучей.

При считывании информации с поверхностей различных контролируемых элементов одного буксового узла при неизменном (за время контроля данного буксового узла) положении солнца, в приемную оптику считывающей. камеры могут попасть прямые или отраженные солнечные лучи при "осмотре" только одного из контролируемых элементов.

Это обусловлено геометрической фор55 мой контролируемых элементов и ориентацией считывающей камеры. Поэтому решение об остановке поезда в пред- ( лагаемом устройстве принимается при наличии двух и более признаков, ука — зывающих на аварийное состояние буксового узла °

Наличие одного ложного признака (любого иэ х,, х, х ) приводит к ложным значениям двух переменных из хб. Например, IIpH ложном х, ложными будут х и х . Поэтому решение об аварийности буксового узла принимается по значению сигнала х .

j1

Если температуры шейки оси, определяемые по корпусу буксы, предподступичной части шейки оси и ступице колеса превышают аварийное значение, то логические переменные х », х, хз принимают единичные значения. Одно из значений указанных переменных может быть ложным (за счет попадания солнечного излучения). Однако истинность двух других переменных указывает на аварийное состояние буксового узла при любых комбинациях значений переменных х, х, хб.

Пусть любые две переменные из х,, х, хз принимают единичные значения.

Одно из этих значений может быть ложным. В этом случае истинность второго сигнала указывает на аварийное состояние буксового узла при любых комбинациях значений переменных (х, X6) .

Пусть только одна из переменных х,, х, х> принимает единичное значение. Если это значение ложное, то значения двух из переменных х(., х>, хб также будут ложными. В этом случае оценка состояния буксового узла-производится по значению независимой переменной из х,, х ., хб °

Когда все переменные х(, х, х> принимают нулевые значения, то решение об аварийности буксового узла принимается при наличии двух или более единичных значений переменных х, х х-.

Формула изобретения

1. Устройство для обнаружения перегретых букс железнодорожного состава, содержащее блок считывания температуры, подключенный через корректирующие усилители к информационным входам блока памяти, вход управления которого связан с управляющим входом блока считывания температуры, а выход — с блоком определения превышения темпа нарастания температуры

1556983 букс, и регистратор, о т л и ч а ю— щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности, оно снабжено блохом определения превышения температуры букс,.связанным входами с выходами блока памяти, элементами задержки, один из которых включен между входом управления блока памяти и управляющим выходом блока считывания, соеди- 10 ненным с входом второго элемента задержки, блоком формирования сигнала о состоянии букс, подключенным. выхо" дом к регистратору, первым, вторым, третьим информационными входами — к выходу блока определения превышения температуры букс, четвертым, пятым, шестым — к выходам блока определения темпа нарастания температуры букс,,а входом управления - к выходу вто- 2р рого элемента задержки.

2. Устройство по п.1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что блок формирования сигнала о состоянии букс содержит элементы И, ИЛИ, ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, 25 мажоритарный элемент и элементы НЕ, один из которых соединен выходом С одними из входов первого, второго,, третьего и четвертого элементов И,другой - с одним из входов пятого и 30 вторыми входами второго, третьего и . четвертого элементов И, третий — с

/ вторыми входами первого, пятого и третьими входами третьего и четвертого элементов И, четвертый вход последнего из которых соединен с выходом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, а выходы второго, первого, третьего, четвертого и пятого элементов И и мажоритарного элемента соединены через элемент ИЛИ с одним из входов шестого элемента И, выходом которого и вторым входом образованы соответственно выход и вход управления блока, первый информационный вход которого образован одним из входов мажоритарного элемента, третьим входом пятого элемента И и входом первого элемента

НЕ,.второй — вторым входом мажоритарного элемента, входом второго элемента НЕ и третьим входом первого элемента И, третий †.третьим входом мажоритарного элемента, входом третье-. го элемента НЕ и третьим входом второго элемента И, четвертый — четвертыми входами второго и третьего элементов И и одним.из входов элемента

ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, пятый — четвертым входом пятого, пятым входом третьего элементов И и .:вторым входом элемента

ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЙИ, шестой — четвертым входом первого и пятым входом четвертого элементов И.

1556983

PcIP. 3

Составитель Э.Кондратенко

Техред Л.Олийнык Корректор Т.Малец

Редактор Т.Лазоренко

Заказ б89 Тираж 393 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГЕНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101