Устройство для регулирования скорости рельсового транспортного средства

 

Изобретение относится к транспорту, в частности к устройствам для регулирования скорости рельсовых транспортных средств и направлено на повышение точности. Тяговые асинхронные двигатели призодят во вращение колеса разных бортов транспортного средства. Их питание осуществляется от инверторов, подключенных к источнику питания постоянного тока. Частога и напряжение определяются в сумматорах по сигналам блока задания напряжения и частоты датчиков тока и датчиков скорости. Усредненная частота вычисляется в блоке сложения-частот . Датчик угловых перемещений вводит коррекцию частот при криволинейном движении транспортного средства. Блок коррекции снижает частоту, если скорость транспортного средства превышает допустимую на кривой соответствующего радиуса, определяемого датчиком угловых перемещений. Этим обеспечивается более точное регулирование скорости, что повышает механическую устойчивость и безопасность движения транспортного средства. 3 ил. ел С

СОГОЗ СОНГ!C .VtiIÕ

СО! 1ИДПИС1ИЧЕ(ЖИХ

РЕСПУоЛИК (st)s В 60 1 15/32

I ОсуджстВеиный >:9MNTET

ИО изОьяете! 1иы. vi ОткРьзтия1л

ПРИ ГКНТ СССР

СГ ИСАЙИЕ ИЗОБРЕ ЕНИЯ

K АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4716540/11 (22) 11.07.89 (46) 15.01.92. Бюл, M 2 (71) Ленинградский институт инженеров железнодорожного транспорта им. акад.

В. Н, Образцова (72) К, Ю. Бурак, В. И. Горбатенко и H. П. Лебедева (53) 62 1.333(088.8) (56) Апторское свидетельство СССР

M 1544609, кл. В 60 L 15/32, 1988. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ

СКОРОСТИ P ЕЛ Ь СОВОГО ТРАН СПОРТНОГО СРЕДСТВА (57) Изобретение относится к транспорту, в частности к устройствам для регулирования скорости рельсовых транспортных средств и направлено нэ повышение точности. Тяговые асинхронные двигатели призодят во

Изобретение относится к транспорту, в частности к устрпйст вэм для регулирования скорости рельсовых транспортных средств.

Цель изобретения — повышение точности.

На фиг. 1 представлена структурная схема предлагаемt. ro устройства; нэ фиг, 2—

Функционэль гэя сх- ма узла регулирования скорости двигател одного из бортов транспортного средства нэ примере его конкретного выполнения: нэ фиг. 3 функц . онкольная с.-:t .мл датчика углового перел1ещения, Устройство д регулировэния скорости колес разных боп-ов трэнспортного средстгэ (t л.". тележки) и сэ: илгьх -.о вращения

;.-.èttõðoíttt.ttè,,t it э.гаями 1 и 2 соотве стгенно, сод".р;хи и lt ." 10ptd 3. 4 нэпряжевращение колеса разных бортов транспортного средства. Их питание осуществляется от инверторов, подключенных к источнику питания постоянного тока. Частога и напряжение определяются в сумматорах по сигналам блока задания напряжения lt ч стоты датчиков тока и датчиков скорости. Усредненная частота вычисляется в блоке сложения- частот. Датчик угловых перемещений вводит коррекцию частот при криволинейном движении транспортного средства.

Блок коррекции снижает частоту, если скорость транспортного средства превышает допустимую на кривой соответствующего радиуса, определяемого датчиком угловых перемещений. Этим обеспечивается более точное регулирование скорости, что повышает механическую устойчивость и безопасность движения транспортного средства. 3 ил. ния, выходы которых подключены к статорным обмоткам двигателей 1, 2, силовые входы — к источнику 5 питания постоянного тока, а управляющие входы — к выходам блоков 6, 7 управления. Входы блоков 6, 7 подклю::at tt:t к выходам сумматоров 8. 9 и 1О, 11 соответственно. Первые входы суммэторов 8-11 подключены к первому и второму выходам блока 12 задания напряжения и частоты. Вторые входы сум tBTopoo 8. 9 и 10.

11 подключены к выходал блоков 13 и 14 коррекции соответственно, входч которых ° соединены с датчиками 15 и 16 тока, Третьи входы сумматоров 8, 9 и 10, 11 подключены к выхгдзм дэт гика 17 угловых t еремещений. Чет-.„.ртые входч сул1л эторов 8 Lt 10 под;лючены к выходу блока 18 сложения частот, входы которого через блоки 19 и 20

1705149 преобразования час1от соединены с датчиками 21 и 22 скорости колесных пар соответствсн но. Дополнительный блок 23 коррс;,.l>,èè подклю., вхсдами к выходам блоков 12, 18 и датч. :B 1?, а выходом — к входу б л о ка 18.

Блоки 13, 14 корр кции BKJllo÷ëют в себя самостоятельные к: н =,.лы 24, 25 и 26, 27 коррекции частоты и напряжения.

Узел регулирования скорости двигателя одного из бортов (напр;:мер левnr о в составе своих блоков (по фиг. 2) включает следующие элементы. Каналы 24, 25 блока 13 коррекции содержат последовательно включенные элементы 28, 29 пропорциональности и аналогово-цифровые преобразователи . 30, 31 (АЦП) . Блок 19 содержит последовательно включенные преобразователь 32,",еления на два и преобразователь ЗЗ частота-код. Блок 18 содержит сумматоры 34 л 35, причем входы сумматора 34 предназначеиы для подключения к блокам 19 и 20, а вход сумматора 35 — к выходу блока 23. Сумматор 9 содержит два элемента 36, 37 сложения. Сумматор 8 содержйт четыре элсмента 38-41 сложения, соединенных последовательно. Блок 12 задания напряжения и частоты содержитэлементы 42-45 пропорциональности, один из которых общий, а другие включены последовательно с соответстгующими АЦП 46 — 48.

Дополнительный благ 23 коррекции содержит цифроаналоговый преобразователь (ЦЛП) 49, масштабный усилитель 50 и АЦП

51, соединенные последовательно и подключенные к входу элемента 52 сложения, другой вход которого является одним из входов блока, а выход — выходом блока. Вторым входом блока является первый вход

ЦАП 49. К его второму входу подключен выход элемента 53 нелинейности, вход которого является третьим входом блока.

Датчик 17 углового перемещения (см. фиг, 3) содержит измеритель 54 углового переме;цения, к выхсду которого подключены последовательно соединенные цепи из масштабногоусилите-.я 55. компаратора 56. инвертора 57 и из масштабного усилителя

58, аналогового сумматора 59, элемента 60 выделения модуля, и;жобразовэтеля 61 напряжение-частота, преобразователя 62 частота-код. Выходы элементов 56, 57 и 62 подкл очсны к входам элементов И 63-66, соединенных выходами с входами элементов ИП1 67. GO.

Устройство раб =. T следующим образом.

Рассмотрим раб -.у предлагаемого техничс.ского решения на пр«мере легого борт3 зкипл а.

В элементах 43-45 пропорциональнос1и блока 12 (см. фиг. 2) до нэ1ала движения выставлены начальные значения сигналов напряжения, 11ропорциональные соответственно начальному значению частоты питания двигатслей f»q, ч., начальному значению ч-.стота скольжения иск.апач. и начальному значению напряжения управления, подаваемого на второй управляющий вход блока 6 управления и инвертора 3, Эти сигналы, будучи преобразованы в АЦП 46—

48 в удобный для дальнейшей отработки цифровой код, поступают на входы первого бортового сумматора 8, на вход элемента 52 в блоке 23 коррекции, на вход второго бортового сумматора 9 и с выхода элемента 52 в сумматор 35 блока 18 сло>:<ения частот.

Аналогичные процессы одновременно происходят в аналогичных блоках правого борта экипажа.При подаче питающего напряжения от источника 5 питания на силовые входы инверторов 3 и 4 на асинхронных двигателях 1 и 2 появляется вращающий момент, в результате чего экипаж приходит в движение. На выходах датчиков 21, 22 скорости появляются сигналы

U21=VAD1=fAD1 и 0гг=ЧАм=fAD2. В блоках

19, 20 преобразования частот эти сигналы делятся пополам, преобразуются в цифровой код и поступают в сумматор 34 блока 18 сложения частот. В результате на выходе сумматора 34 появляется сигнал Узы, пропорциональный среднему значению частот вращения ротора обоих двигателей 1 и 2, т.е.

U34 = 2СР

Аналогично происходит формирование основных сигналов управления, сигналов коррекции по току и напряжению, а также сигналов коррекции по углу поворота экипажа а, перегрузках и недогрузках двигателей, вызванных профилем пути. Допустим теперь, что экипаж резко вписывается в кривую малого радиуса (R<>«50 м), а скорость его движения при этом такова, что превышает предельно допустимое ее значение для данного значения радиуса кривой, в результате чего экипаж из-за действия центробежных сил может опрокинуться, т.е. будет нарушена механическая его устойчивость.

Поэтому, чтобы предупредить такую ситуацию, предусмотрена отрицательная обратная связь, обеспечивающая снижение скорости движения экипажа в зависимости от величины угла поворота тележки относительно продольной оси. Допустим. что этот угол а превысил некоторое ми .1имаз ьное знзчен 1е, ко орое не оказывает существенного влияния на механичсскую устойчивость экипа;-:<а. Тогда сигнал напряжения

17пг>149

Ural, пропорциональный величине угла v., измеряемого из.лерителем 54 угловolo перемещения в датчике 17 угла, т.е. О;О= и поступает в элемент 53 нелинейности бло а

23 коррекции. На выходе элемента 53 полн- 5 ляется сигнал напряжения 05з. еырабатынаемый элементом 53 нелинейности по определеннс му. наперед зэда11ному 33KoI<у.

Этот сигнал 0;з является опооным для ЦАП

49, на вход которого из блока 18 сложенпч 1Е! частот поступает сигнал, пропорциональный средней частоте вращения роторов, т.е.

Оз4 12ср В ЦАП 49 осуществляется перемножение опорного сигнала Оно и кодового сигнала 034, причем опорный сигнал явл-;- 15 ется переменным. Ь результате на выхо,ц::

ЦАП 49 формируется сигнал

034

U4g = Оказ —; где n — разрядность ЦАП 49.

1л

9Д

Далее сигнал 04g претерпевает преобразо- вания в масштабном усилителе 50, в резул ьтате чего на выходе последнего появляе1ся кодовый сигнал, пропорциональный отклонению частоты ротора от среднего ее знэче25 ния в зависимости. От угла поворота: и тележки относительно ее продольной оси, т.е. 05о-=Л fm . В АЦП 51 этот сигнал преобразуется в цифровой код и подается на второй вход элемента 52, на выходе которого после сложения с сигналом 042 появляет° ся сигнал 052=051-104т. что соответствует

РЕаЛЬНЫМ ВЕЛИЧИНЭМ Л 12а cr.=Л 1га -1- fcr.h в сумматоре 35 происходит сложение сигналов Оз4 и U52, в результате чего на его инверсном выходе r,оявляется сигнал

Оз5 =-(034 052). что соответствует сумм 1 >акт.= (Иср.+ Л f2 + fcr.). ДаЛЕЕ СИП1аЛ

035 =11ôçêò ПОСтУПаЕт На ВХОДЫ ПЕРВЫХ бОРтовых сумматоров 8, 10.

ДОпустим, что при резком no8opoTG экипажа, например вправо, скорость движения превысиладляданногорадиуса кривой предельно допустимое значение. Сигнал Оно, пропорциональный углу поворота и, пре- 4 образуется элементом 53 нелинейности по закону

05з=С+КОбо, где C=corIst и onределяет зону нечувствительности элемента 53;

К кОЗф;ьлциент пропорциональности.

В результате на выходе элемента 53 пояаляется сигнал 05з>0сэ. Следовательно, на выходе усилителя 50 появляется сигнал Оа:=

:- Л тг и,больш1 й, Ie«предыдугцее его зна <ение. В результате увеличиBBIQTc$l и сип1элы

ОЗ"=fzcp.+ Ь ги h fcr. И ОЫ =11 акт.=(12ср.+

+Л 12а +1ск.).

Далее гигнэл Оз5 (-114.кт.) поступает на вход элемента 38 (н бор1овом сумматоре

8), rile алгебрэически склэдынэетсл с сигналом 0 5: 11»л.. R результате чего пэ выход» элемента 38 появляется сигнал Озн--04г 1-03.,—

hf1---f1»iI,— 11ф к, Таким образом. с у» еличеHIhelh угла поворота тележки (уменьшением радиуса «риной) уменьшается величина фэктичег кого значения частоты питэнил стэтора двигателя I от заданного значенил, В результате на выходе элемента 39 поянллется сигнал 03g=-Озв+04н = f1=f1»l1. 1-Л f1 меньший, чем предыдущее его значение. А далее сигнал 03g н зависимости от условий дгиженил претерпевает в элементах 40,41 те же преобразования, что и в про1отипе. Б результате на вход блока 6 упрэнления инвертором 3 поступает скорректированный сигнал Ое. учитывающий наряду с прочими (no протот.1пу) коррекциями и коррекцию мгновенпоо значения скорости движения по углу nor,орота тележки. И таким образо1л, cKnpocTI движения экипажа будет снижена за счет снижения величины частоты питанил двигэте1л 1(0зл), а значит Ua при увеличении

Осеиу. еньшаютсл). Аналогичны . явления происходят при повороте экип- э влево.

При уменьшении yrna поворо1э тележки (увеличении радиуса кривой) скорость движения экипажа увеличивается за счет угаличения величины сигнала . U,1= Л fz и.

Все сказанное в равной степени относится и к правому борту экипажа.

Технико-зкономические преимущества предлагаемого технического решения заKl зчэются в ТОМ, что оно позволяет более точно регулировать мгновенное знэче1гие скорости движения экипажа в зависимости от радиуса кривой, в которую вписывается экипаж, обеспечивая таким образом его механичeñêóþ устойчивость, а значит и безопасность движения.

Формула изобретенил

Устройство для регулирования скорости рельсового транспортного средства, содержащее сочлененные с колесами разных бортов транспортного средства асинхронные двигатели, статорные обмотки которых подключены к выходам инверторон напряжения, силовыми входами подключенных к источнику питания, а упранляющ11ми входами — к входам блоков управленил, первый и второй входы которых подключены соответственно к выходам первых и вторых сумматоров, одни из входов которых соединены с первым и вторым выходами блекз задания напряжения и частоты, второе нходы — с выходами датчика угловых пером;н1ений; 3 третьи входы — с соотнетстнующп,.1 входами блоков коррекции, noi;KiIIoченных входэ1705149

О ми к датчикал токов двигателей, блок сложения частот, входы которого подключены к датчикам скорости колес через блоки прсобраэования частот, а выход — к четвертым входам вторых суиматоров, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения точности, оно снабжено дополнительным блоком коррекции, а датчик углового перемещения выполнен с дополнительным выходом, который подключен к первому входу дополнительного блока коррекции, второй вход которого соединен с третьим выходом

5 блока задания напряжения и частоты, третий вход — с выходол блока сложения частоты, а выход — с третьим входом блока сложения частот.

1705149

Я щщ (дпсрЯ4 Я 1f

Исцммапту а 89

Pl/Г 3

Составитель Н.Кецарис

Редактор В. Фельдман Техрод M.Mîðãåíòàë Корректор Т. Малец

Заказ 1б1 Тираж Подписное

БНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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