Способ определения параметров движения поезда

 

Использование: в системах автоматического управления движением транспортного средства. Сущность изобретения: способ заключается в том, что определяют скорость движения поезда, изменение скорости, его длину и время проследования в зоне контроля по количеству тактовых импульсов, формируемых с фиксированной частотой. 3 ил.

Изобретение относится к измерительной технике на транспорте, в частности к способам автоматического контроля параметров движения, и может быть использовано в системах автоматического контроля и управления движением транспортных средств.

Известен способ определения параметров движения поезда, заключающийся в том, что фиксируют момент начала въезда поезда в зону контроля фиксированной длины и определяют скорость движения поезда по числу сформированных тактовых импульсов.

Задачей изобретения является повышение точности определения параметров движения поезда.

Это достигается тем, что в способе определения параметров движения поезда, заключающемся в том, что фиксируют момент начала въезда поезда в зону контроля фиксированной длины и определяют скорость движения поезда по числу сформированных тактовых импульсов, дополнительно определяют изменение скорости движения, длину поезда и время его проследования по зоне контроля, определяют интервал времени по количеству тактовых импульсов, формируемых с фиксированной частотой от момента начала въезда в зону контроля до окончания его въезда в дополнительную зону контроля фиксированной длины, расположенную за первой зоной контроля, определяют по количеству тактовых импульсов интервал времени от начала въезда поезда в первую зону контроля до начала выезда из дополнительной зоны контроля, и интервал времени по количеству тактовых импульсов между началом выезда поезда из первой зоны контроля и окончанием выезда из дополнительной зоны тем, что дополнительно определяют изменение скорости движения, длину поезда и время его проследования по зоне контроля, определяют интервал времени по количеству тактовых импульсов, формируемых с фиксированной частотой от момента начала въезда поезда в зону контроля до окончания его въезда в дополнительную зону контроля фиксированной длины, расположенную за первой зоной контроля, определяют по количеству тактовых импульсов интервал времени от начала въезда поезда в первую зону контроля до начала выезда из дополнительной зоны контроля, и интервал времени по количеству тактовых импульсов между началом выезда поезда из первой зоны контроля и окончанием выезда из дополнительной зоны контроля, причем скорость движения при въезде поезда в первую зону контроля определяют по формуле V₁= где l₁ длина первой зоны контроля; l₂ длина второй зоны контроля; f_o частота тактовых импульсов; N₁ количество тактовых импульсов в интервале времени от момента начала въезда поезда в первую зону контроля до окончания его въезда в дополнительную зону контроля; при выезде из дополнительной зоны по формуле V₂= где N₂ количество тактовых импульсов между началом выезда поезда из первой зоны контроля и окончанием выезда из дополнительной зоны контроля; среднюю скорость определяют по формуле V_cp= время пpоследования поезда по зонам контроля определяют по формуле t_n T_oN₃ где N₃ количество тактовых импульсов в интервале времени между началом въезда поезда в первую зону контроля и началом выезда из нее, при этом длину поезда определяют по формуле l_n= а изменение скорости движения определяют сравнением количества тактовых импульсов N₁ с количеством тактовых импульсов N₂ и при N₁ < N₂ фиксируют увеличение скорости, при N₁ N₂ движение с постоянной скоростью и при N₁ > N₂ уменьшение скорости.

На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства, реализующего предлагаемый способ; на фиг. 2 упрощенный график прохождения поездом фиксированной зоны контроля; на фиг. 3 временные эпюры, поясняющие взаимодействие сигналов во времени.

Устройство содержит емкостный датчик 1 перемещений, дифференциальный мост 2 переменного тока, фазовый дискриминатор 3, элемент И 4, триггер 5 со счетным входом, ключевые элементы 6-8, триггер 9 фиксирования направления движения, генератор 10 импульсов, счетчики 11-13 импульсов; канал 14 связи и арифметический блок 15.

С_l1 и C_l2 емкости плеч дифференциального моста между его элементами l₁ и l₂ и землей; U_i условные напряжения на элементах схемы фиг. 1;
N₁, N₃ и N₂ количества импульсов, фиксируемых элементами 11, 12 и 13.

Предлагаемый способ реализуем при проследовании поезда относительно неподвижно находящегося датчика перемещения, чувствительным элементом которого является дифференциальный мост переменного тока с двумя плечами, образуемыми емкостями двух проводов относительно земли, последовательно изменяющие свои величины при проследовании поезда. При этом имеется возможность определять следующие параметры:
направление движения поезда;
скорость при выезде поезда в зону датчика V₁;
скорость при выезде поезда из зоны датчика V₂;
время проследования поездом зоны датчика t _n;
длину поезда независимо от его скорости l_n;
среднюю скорость поезда при проследовании зоны датчика V_ср;
характер движения поезда при проследовании зоны датчика.

Для определения перечисленных параметров необходимо и достаточно зафиксировать моменты начала и конца въезда и начало и конец выезда поезда в зону и из зоны датчика, что равнозначно его въезду и выезду на участок и выезду с участка пути фиксированной длины, и из зафиксированных моментов сформировать три временных интервала: интервал въезда, интервал проследования и интервал выезда поезда. Предполагается, что зона действия датчика перемещения однозначно определена фиксированной длиной l_o двух проводов l₁ и l₂, емкости которых относительно земли С_l1 и C_l2 являются двумя плечами дифференциального моста переменного тока. При этом состояние моста фиксируется дискретно по значению фазы выходного напряжения ( ϕ₊, ϕ_o, ϕ_-). Также предполагается, что l₁ l₂ и l₁ + l₁ l_o.

При движении поезд последовательно проследует зоны расположения элементов l₁ и l₂: емкости которых С_l1 и C_l2 относительно земли при наличии поезда будут изменять свои величины. При этом при вступлении (въезде) поезда в зону расположения l₁ и ее проследовании емкость C_l1 будет увеличиваться, вызывая разбаланс моста 2, что зафиксируется фазовым дискриминатором 5 (см. фиг. 3, эпюры U₁ и U₃), на первом выходе которого напряжение сразу же дискретно изменится с нулевого значения до нормируемого плюсового (момент t₄ фиг. 2 и фиг. 3). Этим же напряжением в момент t₁ произведется установка триггера 9 в положение с плюсовым единичным выходом, что будет являться признаком движения поезда слева направо (относительно С_l1 и C_l2). В этом состоянии триггер будет находиться до тех пор, пока не произведется его сброс, который может осуществиться только по третьему входу от арифметического устройства 15 (срабатывание от второго выхода дискриминатора 3 будет заблокировано). Одновременно выходным сигналом формирователя 4, срабатывающего как от плюсового (по первому входу), так и от минусового (по второму входу) напряжений фазового дискриминатора 3, произведется установка триггера 5 со счетным входом в единичное состояние, в результате чего на первых входах ключевых схем 6 и 7 появятся разрешающие сигналы для прохождения через них на счетчики 11 и 12 сигналов от генератора 10 счетных импульсов. Далее осуществится передача через канал связи 14 сигнала триггера фиксирования направления движения поезда 10, а счетчики 11 и 12 одновременно начнут фиксировать поступающие с генератора 10 счетные импульсы. При движении поезда в зонах l₁ и l₂ срабатывание датчика 1, несмотря на начальное изменение емкости C_l2, произойдет только в момент при новом балансе моста, когда C_l1 будет равно C_l2, где С_l1 и C_l2 величины емкостей, обусловленные присутствием поезда в зонах расположения l₁ и l₂. Баланс моста обусловит пропадание сигнала с первого выхода дискриминатора, срабатывание на закрытие ключевой схемы 6, остановку счетчика 11 и передачу кода зафиксированного числа N₁ через канал связи 14 на арифметическое устройство 15. Пропадание сигнала с первого выхода дискриминатора 3 не вызовет изменения состояния триггера 5, поэтому ключевая схема 7 будет пропускать, а счетчик 12 суммировать поступающие от генератора 10 счетные импульсы. Таким образом при полном проследовании поездом зоны датчика (т.е. за все время нахождения поезда одновременно в зонах (l₁ и l₂) счетчик 12 будет суммировать счетные импульсы от генератора 10.

Далее в момент t начала выезда поезда из зоны l₁ произойдет новый разбаланс моста (по фазе противоположного знака относительно первого его разбаланса, см. фиг. 3, эпюра U₃, момент t₃). При этом произойдет срабатывание элемента 4 и триггера 5, в результате чего ключевой элемент 7 закроется и счетчик 12 зафиксирует число импульсов в N₂, соответствующее времени полного проследования поезда зоны датчика 1, а ключевой элемент 8 начнет пропускать на вход счетчика 13 импульсы генератора 10. Одновременно с этим число N₃ из счетчика 12 по каналу связи поступит на арифметический блок 15.

При полном выезде поезда из зоны датчика в момент t₄ мост 2 дискретно перейдет из состояния разбаланса в нулевое, т.е. начальное состояние. При этом ключевая схема 8 окажется закрытой, а счетчик 13 зафиксирует количество счетных импульсов N₃, код которого, аналогично предыдущим, будет передан на арифметическое устройство 15. После окончания приема кода N₃ с арифметического блока 15 на триггер 19 и счетчики 11, 12 и 13 поступит сигнал сброса, в результате чего устройство вновь будет готово для работы. Для вычисления параметров движения поезда кроме чисел N₁, N₂ и N₃ в арифметическое устройство записывают значения l_o (l_o l₁ + l₂ длина проводов датчика) и Т_о (Т_о 1/f_o где f_o частота следования импульсов генератора 10).

В арифметическом устройстве реализуются следующие операции по определению параметров движения:
вычисляют скорость V₁ поезда при въезде в зону датчика по формуле
V₁= где N₁ зафиксированное количество тактовых импульсов счетчиком 11;
l₁ и l₂ длина первой и второй зон контроля, соответственно;
f_o частота тактовых импульсов генератора 10;
вычисляют время t_n проследования поездом зоны датчика
t_n N₂ ˙T_o, где N₂ количество тактовых импульсов, зафиксированных счетчиком 12;
вычисляют скорость V₂ выезда поезда из зоны датчика
V₂= где N₃ количество тактовых импульсов, зафиксированное счетчиком 13;
вычисляют среднюю скорость V_ср поезда
V_cp=
вычисляют длину l_n поезда
l_n=
изменение скорости движения определяют сравнением количества тактовых импульсов N₁ с количеством тактовых импульсов N₃ и при N₁ < N₂ фиксируют увеличение скорости; при N₁ N₃ движение поезда с постоянной скоростью и при N₁ > N₃ уменьшение скорости;
направление движения фиксируют по минусовому или плюсовому выходным сигналам триггера 9 перед вычислением перечисленных параметров.

Формула изобретения

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ДВИЖЕНИЯ ПОЕЗДА, заключающийся в том, что фиксируют момент начала въезда поезда в зону контроля фиксированной длины и определяют скорость движения поезда по числу сформированных тактовых импульсов, отличающийся тем, что дополнительно определяют изменение скорости движения, длину поезда и время его проследования по зоне контроля, определяют интервал времени по количеству тактовых импульсов, формируемых с фиксированной частотой от момента начала въезда поезда в зону контроля до окончания его въезда в дополнительную зону контроля фиксированной длины, расположенную за первой зоной контроля, определяют по количеству тактовых импульсов интервал времени от начала въезда поезда в первую зону контроля до начала выезда из дополнительной зоны контроля и интервал времени по количеству тактовых импульсов между началом выезда поезда из первой зоны контроля и окончанием выезда из дополнительной зоны контроля, причем скорость v₁ движения при въезде поезда в первую зону контроля определяют по формуле

где l₁ длина первой зоны контроля;
l₂ длина второй зоны контроля;
f_o частота тактовых импульсов;
N₁ количество тактовых импульсов в интервале времени от момента начала въезда поезда в первую зону контроля до окончания его въезда в дополнительную зону контроля;
скорость v₂ при выезде из дополнительной зоны по формуле

где N₂ количество тактовых импульсов между началом выезда поезда из первой зоны контроля и окончанием выезда из дополнительной зоны контроля;
среднюю скорость v_ср определяют по формуле

время t_п проследования поезда по зонам контроля определяют по формуле
t_п N₃/f_о,
где N₃ количество тактовых импульсов в интервале времени между началом въезда поезда в первую зону контроля и началом выезда из нее,
при этом длину l_п поезда определяют по формуле

а изменение скорости определяют сравнением количества тактовых импульсов N₁ с количеством тактовых импульсов N₂ и при N₁ < N₂ фиксируют увеличение скорости при N₁ N₂ движение с постоянной скоростью и при N₁ > N₃ уменьшение скорости.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3