Устройство для моделирования процессов наполнения и опорожнения тормозной магистрали железнодорожного подвижного состава

 

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства за счет учета дополнительной разрядки тормозной магистрали при выполнении торможения воздухораспределителями . Устройство содержит К последовательно соединенных блоков моделирования процессов наполнения и опорожнения тормозной магистрали вагона, каждый из которых содержит суммирующий усилитель, апериодическое звено, делители напряжения , на которых реализованы параметры: диаметр тормозной магистрали в рукавном соединении, объем тормозной магистрали вагона, величины утечек сжатого воздуха и дополнительной разрядки соответственно. Реализация дополнительной разрядки тормозной магистрали вагона осуществляется с помощью запоминающего узла, первого, второго и третьего исполнительных органов , выполненных в виде реле с замыкающими и размыкающими контактами, первого, второго элементов сравнения и узла задания величины дополнительной разрядки . 1 ил. СО с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 G 06 G 7/57

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) 1345221 (21) 4672696/24 (22) 04.04.89 (46) 15.05.92. Бюл. N 18 (71) Уральский электромеханический институт инженеров железнодорожного транспорта им. Я,М.Свердлова (72) В.Е.Попов, В.И,Чирятьева и А.В.Безверхий (53) 681,333(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N. 1345221, кл. G 06 G 7/57, 1986, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ

ПРОЦЕССОВ НАПОЛНЕНИЯ И ОПОРОЖНЕНИЯ ТОРМОЗНОЙ МАГИСТРАЛИ ЖЕЛ ЕЗНОДОРОЖНОГО ПОДВИЖНОГО

СОСТАВА (57) Изобретение огносится к аналоговой вычислительной технике. Цель изобретения — расширение функциональных воэможностей устройства за счет учета дополнительИзобретение относится к аналоговой вычислительной технике, может быть использовано при исследовании газодинамических процессов, протекающих в тормозной магистрали железнодорожного подвижного состава при торможении, и является усовершенствованием устройства, по авт. св, М 1345221.

Известна устройство для моделирования процессов наполнения и опорожнения тормозной магистрали железнодорожного подвижного состава, которое содержит 2+n блоков моделирования процессов наполнения и опорожнения тормозной магистрали вагона, каждый из которых состоит из суммирующего усилителя, апериодического. Ж „1734107 А2 ной разрядки тормозной магистрали при выполнении торможения воздухораспределителями. Устройство содержит К последовательно соединенных блоков моделирования процессов наполнения и опорожнения тормозной магистрали вагона, каждый из которых содержит суммирующий усилитель, апериодическое звено, делители напряжения, на которых реализованы параметры: диаметр тормозной магистрали в рукавном соединении, объем тормозной магистрали вагона; величины утечек сжатого воздуха и дополнительной разрядки соответственно, Реализация дополнительной разрядки тормозной магистрали вагона осуществляется с помощью запоминающего узла, первого, второго и третьего исполнительных органов, выполненных в виде реле с замыкающими и размыкающими контактами, первого, второго элементов сравнения и узла задания величины дополнительной разрядки. 1 ил. звена, первого и второго делителей, интегра- тора, третьего делителя и инвертора, Суммирующий усилитель содержит 4 масштабных IQ резистора, операционный усилитель и диод.

Апериодическое звено содержит операционный усилитель, диод, конденсатор и 4 масштабных резистора. М

Недостатком этого устройства является

1 невозможность исследования влияния дополнительной разрядки тормозной магистрали, осуществляемой тормозным прибором (воздухораспределителем), на протекающие в ней газодинамические процессы.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей эа счет

1734107

45 реле второго и замыкающий контакт реле третьего исполнительных органов аоединен с третьим входом апериодического звена.

На чертеже показано предлагаемое устройство.

Устройство для моделирования процессов наполнения и опорожнения тормозной магистрали железнодорожного подвижного состава содержит k блоков моделирования процессов наполнения и опорожнения тормозной магистрали (ТМ) вагона, каждый из

55 учета дополнительной разрядки тормозной магистрали при выполнении торможения.

Поставленная цель достигается тем, что каждый (-й (i = 1...k) блок моделирования процессов наполнения и опорожнения тормозной магистрали вагона дополнительно содержит четвертый делитель, запоминающий узел, узел задания величины дополнительной разрядки, первый и второй элементы сравнения, первый, второй и третий исполнительные органы, выполненные в виде реле с контактами, в каждом блоке моделирования процессов наполнения и опорожнения тормозной магистрали вагона выход интегратора подключен к информационномуу входу запоминающего узла, к входу инвертора и первому входу первого элемента сравнения, второй вход которого подключен к выходу запоминающего узла, а выход первого элемента сравнения соединен с обмоткой реле первого исполнительного органа во всех i-x блоках (кроме Н) моделирования процессов наполнения и опорожнения тормозной магистрали вагона и первым входом второго элемента сравнения, второй вход которого подключен к выходу узла задания величины дополнительной разрядки, выход второго элемента сравнения соединен с обмоткой реле второго исполнительного органа, выход ин вертора соединен с входом четвертого делителя, выходом третьего делителя непосредственно, а выход четвертого делителя через последовательно соединенные размыкающий контакт реле второго и замыкающий контакт реле первого исполнительных органов в каждом блоке моделирования процессов наполнения и опорожнения тормозной магистрали вагона (кроме первого) подключены к третьему входу апериодического звена, выход суммирующего усилителя первого блока мо-делирования процессов наполнения и опорожнения тормозной магистрали вагона подключен к обмотке реле третьего исполнительного органа, выход четвертого делителя в первом блоке моделирования процессов наполнения и опорожнения тормозной магистрали вагона через последовательно соединенные размыкающий контакт которых состоит из суммирующего усилителя 1, апериодического звена 2, первого— четвертого делителей 3 — 6, инвертора 7, интегратора 8, запоминающего узла (ЗУ) 9, узла 10 задания величины дополнительной разрядки, первого и второго элементов сравнения 11 и 12 соответственно, реле первого исполнительного органа 13, реле второго исполнительного органа 14, замыкающего контакта 13 реле первого исполнительного органа (кроме первого), размыкающего контакта 14 реле второго исполнительного ор1 гана (кроме первого), Суммирующий усилитель 1 содержит масштабные резисторы 15 — 18, операционный усилитель 19, диод 20. Апериодическое звено 2 содержит операционный усилитель 21, диод 22, конденсатор 23. и масштабные резисторы 24—

28. ЗУ 9 содержит масштабные резисторы

29 и 30, операционный усилитель 31, конденсатор 32 и размыкающий контакт реле первого исполнительного органа 13 (кроме первого). Дополнительно первый блок моделирования процессов наполнения и опорожнения ТМ вагона содержит реле 33 третьего исполнительного органа, замыкающий контакт 33 реле третьего исполни1 тельного органа и размыкающий контакт

33 реле третьего исполнительного органа (в блоке 9), При этом в первом блоке моделирования отсутствуют контакты 13 и 13" первого исполнительного органа 13, à s r1oследнем i-k блоке моделирования отсутствует первый исполнительный орган 13, Устройство работает следующим образом.

ТМ железнодорожного подвижного состава состоит из последовательно соединенных тормозных магистралей вагонов, поэтому и устройство для моделирования процессов наполнения и опорожнения тормозной магистрали железнодорожного подвижного состава реализовано по такому же принципу, Оно представляет машинную модель, которая реализует математическое описание, полученное на основании методов идентификации. Применяя системный подход и методы идентификации к реальным установившимся газодинамическим процессам, протекающим в тормозной системе железнодорожного подвижного состава, можно построить машинную модель.

Процесс наполнения и опорожнения тормозной магистрали вагона аппроксимируется звеном второго порядка, операторным изображением которого является передаточная функция, W(S)—

Т1 Тг S2 + (Т1 + Тг) S + 1

1734107 где Т1, T2 — постоянные времени системы;

S — оператор дифференцирования.

Постоянные времени Т1о и Т2о для процесса опорожнения выражаются формулами

1 7)p У

T1O = : Т20= — — 2, К4 где K4 — постоянный коэффициент, учитывающий сопротивление ТМ;

Кз — постоянная, не зависящая от кона структивных параметров системы, коэффициент передачи первого операционного усилителя при опорожнении;

K2 — коэффициент передачи, определяемый по формуле

K2= К2 d, где К2 - обобщенный параметр;

d — диаметр ТМ в рукавном соединении;

К1 — коэффициент передачи, определяемый по формуле 20

К1 = K1

V где К1 — обобщенный параметр;

V — объем ТМ одного вагона;

Т2о — обобщенный параметр, 1

Величина К2др оеализуется по формуле

К2„ = К2„, С1ДР, где К2др — обобщенный параметр;

1 бдр — эквивалентный диаметр отверстия в воздухораспределителе, через которое осуществляется дополнительная разрядка тормозной магистрали.

Величина дополнительной разрядки на машинной модели осуществляется с помощью делителей напряжения 61 — 6».

С учетом утечек сжатого воздуха на модели выполняется условие расхода сжатого воздуха (аналог-напряжение);

Q(S) = Q1(S) + Q1 (S) + Q2(S) + Ог (S) + „, + Qk(S)+ Ок (S), 40 где Q(S) — расход, идущий на опорожнение тормозной магистрали железнодорожного подвижного состава;

01(Я)...0к($) — расходы, идущие на.опорожнение тормозной магистрали первого — 45

k-го вагонов соответственно при наличии утечек сжатого воздуха;

Q1 "(S)„,Qk" (S) — расходы, идущие на дополнительную разрядку тормозной магистрали каждого вагона через отверстие диаметром бдр воздухораспределителя, Вход устройства подключен к первому входу суммирующего усилителя 11 первого блока моделирования процессов наполнения и опорожнения ТМ вагона. Нарастание выходного сигнала на интеграторе 81 происходит до тех пор, пока на выходе операционного усилителя 191 электрический сигнал не станет равным нулю. При отработке блоками процесса наполнения тормозной магистрали железнодорожного подвижного состава электрический сигнал на выходах операционных усилителей 191 и 211 имеет полярность, при которой диоды 201 и 221 заперты. При этом дополнительные обратные связи операционных усилителей 191 и

211 отключены, т.е. посредством масштабного резистора 181 основной обратной связи операционного усилителя 191 реализуется коэффициент Кз", а включенным резистором 271 и конденсатором 231 реализуется постоянная времени Т2<, учи-. тывающая сопротивление ТМ одного вагона при наполнении, С выхода интегратора 81 выходной сигнал через инвертор 71 поступает на третий делитель 51, т,е. на блок задания параметров утечек сжатого воздуха из

TM вагона, чем реализуется коэффициент

K2Zт. ПрИ ОтрабатКЕ ПрсцЕССа НаПОЛрЕНИя

ТМ вагона четвертый делитель 61, инвертор

71, замыкающий контакт 331 и размыкаю1 щий контакт 141 (цепь дополнительной разрядки первого блока моделирования) не участвуют в работе, т.к. полярность напряжения на выходе операционного усилителя

191 противоположна полярности напряжения, при которой происходит срабатывание реле третьего исполнительного органа 331.

На четвертых делителях 6 в блоках моделирования процессов наполнения и опорожнения ТМ вагона реализуется коэффициент

К2др. Инверторы 7 служат для согласования электрических сигналов с выходов интеграторов 8 и операционных усилителей 21, При реализации процесса опорожнения (для простоты пояснения рассмотрим на примере работы первого блока моделирования процессов наполнения и опорожнения

ТМ вагона) с уменьшением управляющего сигнала на выходах операционных усилителей 191 и 211 появляются электрические сигналы, полярность которых обратна указанным ранее. Диоды 201 и 221 открываются, подключая к операционным усилителям 191 и 211 цепи дополнительных обратных связей, которые совместно с основными обратными связями реализуют на операционном усилителе 191 коэффициент

Кз, а на операционном усилителе 211 — Т2о, О учитывающий сопротивление ТМ при опорожнении. Выходной сигнал с операционного усилителя 191 поступает на делитель

31, т.е, на блок задания параметров сечения

ТМ одного вагона в рукавном соединении, на котором реализована требуемая площадь сечения. Далее электрический сигнал с делителя 31 поступает на первый вход операционного усилителя 211 апериодического звена 21, на второй вход поступает выходной сигнал с делителя 31; а на третий

1734107

10 вход поступает выходной сигнал с цепи дополнительной разрядки и цепи утечки сжатого воздуха, чем реализуется уравнение расходов. С выхода операционного усилителя 211 электрический сигнал поступает на делитель 41, т.е. на блок задания параметров объема ТМ одного вагона, где реализуются параметры величины объема исследуемой ТМ вагона, выход его подключЕн к интЕгратОру 81. При умЕньШЕнии управляющего сигнала (опорожнение ТМ вагона) срабатывает третий исполнительный орган 331, размыкает контакт 331 (раз11, мыкающий контакт реле третьего исполнительного органа 331 в ЗУ91) и замыкает контакт 331 в цепи дополнительной разрядки. При этом ЗУ 91 запоминает величину выходного напряжения с интегратора

81, а цепь дополнительной разрядки подключается параллельно апериодическому звену 21, второму и третьему делителям 41 и

51 соответственно и интегратору 81. На первый элемент сравнения 111 подаются два сигнала: с ЗУ 91 и с выхода интегратора 81.

Как только на первом элементе сравнения

111 появляется сигнал рассогласования этих двух сигналов (сигнал с выхода интегратора 81 уменьшается при уменьшении входного сигнала системы, что является имитацией процесса опорожнения ТМ через кран машиниста), срабатывает первый исполнительный орган 131, замыкая контакт i31 и размыкая контакт 131 во втором .1 11 блоке моделирования процессов наполнения и опорожнения ТМ состава (второй вагон).

При этом во втором блоке моделирования подключается цепь дополнительной разрядки и т,д. до i-k вагона. При подключении цепи дополнительной разрядки в первом блоке моделирования. сигнала на выходе интегратора 81 начинает еще быстрее уменьшаться. Сигнал с выхода первого элемента сравнения 111 подается на первый вход второго элемента сравнения 121, на второй вход которого поступает сигнал с узла задания величины дополнительной разрядки 101 (источник регулируемого напряжения), величина которого соответствует в реальной тормозной сети глубине дополнительной разрядки магистрали на 0,04 — 0,06 МПа. Как только сигнал рассогласования с выхода первого элемента сравнения 111 превысит величину напряжения с узла задания величины дополнительной разрядки 101, включается второй исполнительный орган 141, который разомкнет контакт 141 в цепи до1 полнительной разрядки первого блока моделирования.

В последующих блоках моделирования процессов наполнения и опорожнения ТМ

55 вагона цепь дополнительной разрядки магистрали работает аналогично, Такое построение схемы позволяет расширить функциональные возможности устройства для моделирования процессов наполнения и опорожнения тормозной магистрали железнодорожного подвижного состава за счет учета дополнительной разрядки магистрали при выполнении торможения.

Формула изобретения

Устройство для моделирования процессов наполнения и опорожнения тормозной магистрали железнодорожного подвижного состава по авт. св. N 1345221, о т л и ч а ющ,е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет учета дополнительной разрядки при торможении, каждый i-й (i = 1,. „k) блок моделирования процессов наполнения и опорожнения тормозной магистрали вагона дополнительно содержит четвертый делитель, запоминающий узел, узел задания величины дополнительной разрядки, первый и второй элементы сравнения, первый, второй и третий исполнительные органы, выполненные в виде реле с контактами, в каждом блоке моделирования процессов наполнения и опорожнения тормозной магистрали вагона выход интегратора подключен к информационному входу запоминающего узла, к входу инвертора и первому входу первого элемента сравнения, второй вход которого подключен к выходу запоминающего узла, а выход первого элемента сравнения соединен с обмоткой реле первого исполнительного органа во всех i-x блоках (кроме i = k) моделирования процессов наполнения и опорожнения тормозной магистрали вагона и первым входом второго элемента сравнения, второй вход которого подключен к выходу узла задания величины дополнительной разрядки, выход второго элемента сравнения соединен с обмоткой реле второго исполнительного органа, выход инвертора соединен с входом четвертого делителя, входом третьего делителя непосредственно, выход четвертого делителя через последовательно соединенные размыкающий контакт реле второго и замыкающий контакт реле первого исполнительных органов в каждом блоке моделирования процессов наполнения и опорожнения тормозной магистрали вагона, кроме первого, подключены к третьему входу апериодического звена, выход суммирующего усилителя первого блока моделирования процессов наполнения и опорожнения тормозной магистрали вагона подключен к обмотке реле третьего исполнительного органа, выход

1734107

L-- K

50

Составитель В,Чирятьева

Редактор М,Циткина Техред М.Моргентал Корректор Н,Король

Заказ 1671 Тираж Подписное

ВНИИПИ 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 четвертого делителя в первом блоке моделирования процессов наполнения и опорожнения тормозной магистрали вагона через последовательно соединенные размыкающий контакт реле второго и замыкающий контакт реле третьего исполнительных органов соединен с третьим входом апериодического звена, 5