Микропроцессорная система защиты от боксования для электровозов постоянного тока

Авторы патента:

B60L3/10 - указывающие на пробуксовку или юз колес

Владельцы патента RU 2440898:

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный университет путей сообщения" (МИИТ) "Российская открытая академия транспорта" (РОАТ) (RU)

Изобретение относится к железнодорожному транспорту и предназначено для использования в электровозах постоянного тока. Микропроцессорная система защиты от боксования для электровозов постоянного тока содержит первое и второе реле боксования тяговых электродвигателей, соединенных последовательно-параллельно, резисторы, шунтирующие через контакторы тяговые электродвигатели, блок управления контакторами, микропроцессорный блок, датчик позиции контроллера машиниста и шаговый двигатель. Резисторы секционированы контакторами, управляемыми блоком управления контакторами. Вход датчика позиции контроллера машиниста соединен с выходом контроллера машиниста. Выход датчика позиции контроллера машиниста соединен с первым входом микропроцессорного блока, первый выход которого соединен с шаговым двигателем, соединенного с контроллером машиниста. Второй и третий входы микропроцессорного блока соединены с выходами соответственно первого и второго реле боксования. Второй, третий, четвертый и пятый выходы микропроцессорного блока соответственно соединены с первым, вторым, третьим и четвертым входами блока управления контакторами, первый, второй, третий и четвертый выходы которого управляют соответственно первым, вторым, третьим и четвертым контакторами. Изобретение обеспечивает улучшение характеристик системы, а также полную автоматизацию процесса управления в режиме боксования. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к железнодорожному транспорту и предназначено для использования в электровозах постоянного тока, в частности ВЛ10 и ВЛ11, в том числе включенных по системе многих единиц.

Известно устройство для защиты от боксования и юза колесных пар электроподвижного состава [1], содержащее датчики, пороговые элементы, задатчик тока тяговых двигателей, систему автоматического управления электроподвижным составом и блок управления работой песочниц. Недостатком данного устройства является его сложность и негибкий алгоритм работы устройства.

Известен способ [2] регулирования приводного и/или тормозного усилия колес единицы подвижного состава до оптимальной силы сцепления при минимально возможном проскальзывании. Основным недостатком данного способа является постоянное проскальзывание одной или нескольких колесных пар, что приводит к ускоренному износу бандажей колес и самих рельс.

Наиболее близким является устройство защиты от боксования [3], в котором шунтирующие резисторы обмоток ТЭД включены постоянно на сериесном соединении двигателей. Основным недостатком устройства является повышенный расход электроэнергии.

Для улучшения энергетических характеристик, а также полной автоматизации процесса управления в устройство вводятся микропроцессорный блок, датчики температуры тягового электродвигателя (ТЭД), датчик позиции контроллера машиниста, блок управления контакторами, блок управления форсунками песка и шаговый двигатель, соединенный с контроллером машиниста.

Известно [4], что при скорости скольжения, составляющей от 7% до 15% от абсолютной скорости, коэффициент сцепления колес с рельсами увеличивается на 35…50% и может достигать значений до 0,3. При этом, управляя жесткостью характеристик тяговых электродвигателей (ТЭД) за счет шунтирования их обмоток резисторами, можно добиться самопрекращающегося процесса боксования, а следовательно, процесс боксования будет самопрекращаться.

На чертеже показан вариант микропроцессорной системы защиты от боксования.

На первый вход микропроцессорного блока 1 поступает сигнал с датчика 8 позиции контроллера машиниста 2, соединенного с шаговым двигателем 11. Ко второму и третьему входам микропроцессорного блока 1 подключены выходы штатных реле боксования 3 и 4. К четвертому и пятому входам подключаются выходы датчика температуры 5 первого ТЭД и датчика температуры 6 второго ТЭД. Первый выход микропроцессорного блока 1 соединен с шаговым двигателем 11. Второй, третий, четвертый и пятый выходы соединены соответственно с первым, вторым, третьим и четвертым входами блока управления контакторами 9. Шестой выход соединен с блоком управления форсунками песка 10. Первый, второй, третий и четвертый выходы блока управления контакторами 9 соединены соответственно с первым контактором 12¹, вторым контактором 12², третьим контактором 12³ и четвертым контактором 12⁴. Первый контактор 12¹, второй контактор 12², первое шунтирующее сопротивление 13¹, второе шунтирующее сопротивление 13² и пятое шунтирующее сопротивление 13⁵составляют шунтирующий контур первого тягового электродвигателя 14¹. Третий контактор 12³, четвертый контактор 12⁴, третье шунтирующее сопротивление 13³, четвертое шунтирующее сопротивление 13⁴ и пятое шунтирующее сопротивление 13⁵ составляют шунтирующий контур второго тягового электродвигателя 14².

Микропроцессорная система работает следующим образом. При возникновении боксования сигналы со штатных реле боксования 3 и 4 поступают на соответственно второй и третий входы микропроцессорного блока 1, где происходит их обработка. Если в случае боксования напряжение, поступающее с реле боксования 3 или реле боксования 4, превышает напряжение уставки U_УСТ1, то происходит опрос датчика 8 позиции контроллера машиниста 2. В зависимости от положения контроллера машиниста 2 микропроцессорная система работает в трех режимах:

1. При сериесном соединении двигателей (позиции контроллера машиниста 11 с 1 по 8) система вырабатывает сигналы управления, поступающие на блок управления контакторами 9, который включает контакторы 12¹ и 12⁴, а через время t₁, если боксование не прекратилось, - контакторы 12² и 12³. После прекращения боксования контакторы 12¹…12⁴ выключаются.

2. При сериесном соединении двигателей (позиции контроллера машиниста 11 с 9 по 16) система вырабатывает сигналы управления, поступающие на блок управления контакторами 9, который включает контакторы 12¹ и 12⁴. После прекращения боксования контакторы 12¹ и 12⁴выключаются.

3. При сериес-параллельном соединении двигателей (позиции контроллера машиниста 11 с 17 по 27) система определяет номера боксующих колесных пар и включает соответствующие контакторы 12¹ или 12⁴. После прекращения боксования контактор 12¹ или 12⁴ выключается.

Если боксование не прекратилось через время t₂(напряжение на обмотке реле боксования превышает напряжение уставки U_УСТ2, то контакторы 12¹…12⁴ остаются включенными и микропроцессорная система вырабатывает сигналы управления, поступающие на блок управления форсунками песка 10. Если в течение заданного интервала времени t₃ боксование не прекратилось, то микропроцессорный блок 1 по первому выходу вырабатывает сигналы управления, поступающие на шаговый двигатель 11, который сбрасывает 1 позицию контроллера машиниста 2, а если через время t₄ боксование не прекратилось, то еще 1.

Контроль температуры двигателей осуществляется непрерывно путем последовательного опроса датчиков температуры ТЭД 5 и 6. Если измеренная температура превысит заданную, то микропроцессорная система вырабатывает управляющие сигналы, поступающие на шаговый двигатель 11, который сбрасывает 2 позиции контроллера машиниста.

Если в течение 15 с процесс боксования не прекратился, то контакторы 12¹…12⁴ выключаются. Выдерживается пауза 20…30 с, проверяется наличие боксования, и если оно отсутствует, то алгоритм работы системы восстанавливается. В противном случае, после трех попыток устранить боксование путем подачи песка система отключается.

Контролер машиниста 2, ТЭД 14¹ и 14², реле боксования 3 и 4, блок управления форсунками песка 10 являются штатными элементами электровозов постоянного тока.

Микропроцессорный блок 1 может быть выполнен в виде стандартного контроллера, имеющего аналого-цифровые преобразователи, например [5].

Шаговый двигатель 11 может быть использован любой имеющий плату управления и возможность интеграции в контроллер машиниста 2, например [6].

Датчик температуры ТЭД 5 и 6 могут быть стандартными, например [7].

Источники информации

1. Патент РФ №2025310.

2. Патент РФ №2124445.

3. А.с. 407757.

4. Самме Г.В. Фрикционное взаимодействие колесных пар локомотива с рельсами. - М.: Маршрут, 2005. - 80 с.

5. http://www.indautomation.ru/.

6. http://electroprivod.ru/.

7. http://www.zamer.ru/catalog/14.

1. Микропроцессорная система защиты от боксования для электровозов постоянного тока, состоящая из первого и второго реле боксования, тяговых электродвигателей, соединенных последовательно-параллельно, и содержащая резисторы, шунтирующие через контакторы тяговые электродвигатели, и при этом указанные резисторы секционированы контакторами, управляемыми блоком управления контакторами, отличающаяся тем, что в систему вводятся микропроцессорный блок, датчик позиции контроллера машиниста и шаговый двигатель, при этом вход датчика позиции контроллера машиниста соединен с выходом контроллера машиниста, а выход датчика позиции контроллера машиниста соединен с первым входом микропроцессорного блока, первый выход которого соединен с шаговым двигателем, соединенного с контроллером машиниста, второй и третий входы микропроцессорного блока соединены с выходами соответственно первого и второго реле боксования, а второй, третий, четвертый и пятый выходы микропроцессорного блока соответственно соединены с первым, вторым, третьим и четвертым входами блока управления контакторами, первый, второй, третий и четвертый выходы которого управляют соответственно первым, вторым, третьим и четвертым контакторами.

2. Микропроцессорная система защиты от боксования по п.1, отличающаяся тем, что в систему введены первый и второй датчики температуры тягового электродвигателя, выходы которых подключены соответственно к четвертому и пятому входам микропроцессорного блока и при повышении температуры одного или более тяговых двигателей, микропроцессорный блок автоматически вырабатывает управляющий сигнал, поступающий на шаговый двигатель, который сбрасывает две позиции контроллера машиниста.

3. Микропроцессорная система защиты от боксования по п.1, отличающаяся тем, что в систему введен блок управления форсунками песка, вход которого соединен с шестым выходом микропроцессорного блока.

4. Микропроцессорная система защиты от боксования по п.1, отличающаяся тем, что если в течение 15 с процесс боксования не прекратился, то управляющие контакторы выключаются, выдерживается пауза 20…30 с, при этом проверяется наличие боксования и если оно отсутствует, то алгоритм работы системы восстанавливается, иначе после трех попыток устранить боксование путем подачи песка система отключается.

Изобретение относится к рельсовому транспорту и может быть использовано на подвижном составе с асинхронными тяговыми двигателями. .

Определение скорости локомотива // 2426659

Способ защиты от боксования и юза колесных пар электроподвижного состава с вентильно-индукторным электроприводом // 2382707

Изобретение относится к области электроподвижного состава железных дорог и предназначено для автоматизации управления электроприводом локомотивов и моторных вагонов с индукторными двигателями.

Устройство для автоматической ликвидации боксования и юза колесно-моторных блоков электроподвижного состава // 2364525

Изобретение относится к электроподвижному составу железных дорог. .

Устройство для измерения скорости и обнаружения боксования и юза транспортного средства // 2360805

Изобретение относится к области железнодорожной автоматики, телемеханики и связи и может быть использовано на локомотивах, моторвагонных подвижных составах с целью повышения безопасности и регулирования движения поездов.

Противобоксовочное устройство локомотивов // 2350486

Изобретение относится к области железнодорожного транспорта и направлено на совершенствование противобоксовочных свойств локомотивов. .

Противобоксовочное устройство // 2342259

Изобретение относится к области железнодорожного транспорта и направлено на совершенствование противобоксовочного устройства локомотивов. .

Устройство для контроля скорости скольжения колесных пар // 2337839

Изобретение относится к области железнодорожного транспорта и может быть применено на транспортных средствах с двигателями постоянного тока. .

Тяговый привод подвижного состава // 2337017

Изобретение относится к области транспорта и может быть использовано на локомотивах, моторных вагонах электропоездов, вагонах метрополитенов и городского электротранспорта, оборудованных тяговыми электродвигателями постоянного тока с последовательным возбуждением.

Устройство для контроля скорости скольжения колесных пар // 2337016

Устройство для автоматической ликвидации боксования и юза колесно-моторных блоков тягового подвижного состава // 2443577

Изобретение относится к железнодорожному транспорту, в частности к устройствам для автоматической защиты колесно-моторных блоков танспортных средств от боксования их колесных пар при тяге или от юза при электрическом торможении

Способ управления тяговым электроприводом локомотива на пределе по сцеплению колес с рельсами // 2446063

Изобретение относится к рельсовому транспорту и может быть использовано на подвижном составе с асинхронными тяговыми двигателями, питаемыми от полупроводниковых статических преобразователей

Способ управления тяговым электроприводом многоколесного транспортного средства и устройство для его осуществления // 2483950

Изобретение относится к области транспортного машиностроения и может быть использовано в тяговых электроприводах автономных пневмоколесных транспортных средств, в том числе и внедорожных, например колесных тракторов и автопоездов повышенной проходимости

Система управления положением // 2532305

Изобретение относится к системам управления положением. Способ управления транспортным средством (ТС), колеса которого расположены на постоянной трассе, включает в себя определение фактической скорости ТС и сравнение фактической скорости с командой управления скоростью ТС. Результат сравнения используют для определения наличия буксования колес. Затем уменьшают скорость ТС относительно команды управления скоростью ТС при возникновении буксования колес. Система управления движением для управления множеством транспортных средств на трассе содержит процессор трассы, множество процессоров ТС, множество модулей коррекции управления положением и множество систем привода и торможения ТС. Способ определения буксования колеса ТС включает в себя определение фактической скорости ТС, сравнение фактической скорости ТС с ожидаемой скоростью, определение буксования колеса ТС на основе сравнения фактической скорости и ожидаемой скорости и уменьшение скорости для выравнивания фактической скорости ТС при определении буксования колеса. Изобретение направлено на возможность корректировки скорости ТС с учетом буксования колес и корректировки расстояния между ТС. 5 н. и 13 з.п. ф-лы, 6 ил.

Автоматизированное устройство для защиты от боксования колесных пар электроподвижного состава // 2540223

Изобретение относится к электрооборудованию электроподвижного состава. Устройство содержит систему управления электроподвижным составом (ЭПС), датчики частоты колесной пары (КП), подсоединенные к блоку частоты вращения КП, тяговые электродвигатели (ТЭД), по два на каждую из двух тележек, блок управления устройством подачи песка, регулятор напряжения обмоток тягового электродвигателя, выполненный с четырьмя уровнями регулирования напряжения, выпрямительно-инверторный преобразователь (ВИП) установлен на каждой тележке для двух ее тяговых электродвигателей, каждый из которых снабжен двумя контакторами. Система управления ЭПС выполнена из микропроцессорного блока (МБ), блока управления контакторами, блока управления устройством подачи песка, причем выход блока частоты вращения КП соединен с первым входом микропроцессорного блока, вход-выход которого соединен с входом-выходом блока управления контакторами, первый выход МБ соединен с входами ВИП каждой из тележек, а второй выход МБ - с входом блока управления устройством подачи песка, третий выход соединен с входом регулятора напряжения обмоток ТЭД. ВИП подсоединен двумя цепями, соответственно, к обмоткам первого и второго тягового электродвигателя тележки. Выходы ВИП двух тележек соединены со вторым входом МБ, блок управления контакторами имеет четыре пары выходов, каждая из которых предназначена для замыкания или размыкания первого и второго контакторов ТЭД. Технический результат заключается в снижении расхода песка и экономии электрической энергии, питающей тяговые электродвигатели. 1 ил.

Способ управления тяговым приводом транспортного средства // 2548832

Изобретение относится к способу управления тяговым приводом транспортного средства. Способ заключается в том, что задают величины регулируемых параметров тягового привода, вычисляют требуемые суммарные тяговые усилия на движителях левого и правого бортов транспортного средства, вычисляют приведенную частоту вращения каждого движителя. Если режим движения тяговый, то из приведенных частот выделяют минимальную, а если режим движения тормозной, то выделяют максимальную частоту, определяют соответствующий выделенной частоте номер движителя, вычисляют значения абсолютного проскальзывания движителя, вычисляют оценку абсолютного проскальзывания каждого движителя, приведенную к месту установки выделенного движителя. Определяют расчетные величины регулируемых параметров каждого движителя и вычисляют максимальные достижимые суммарные тяговые усилия левого и правого бортов. Если тяговый привод транспортного средства может реализовать суммарные требуемые тяговые усилия на движителях обоих бортов, то реализуют их, а если суммарные требуемые тяговые усилия хотя бы одного борта больше максимального достижимого суммарного тягового усилия этого борта, то осуществляют управление в одном из трех режимов. Технический результат заключается в повышении курсовой устойчивости транспортного средства, максимально возможной реализации требуемых тяговых усилий, при наиболее широких возможностях применения способа управления. 5 з.п. ф-лы, 3 ил.

Энергоэффективный способ управления асинхронными тяговыми двигателями, подключенными параллельно к одному инвертору // 2586944

Изобретение относится к способам для управления тяговой системой транспортных средств с электротягой. Способ управления асинхронными тяговыми двигателями включает вычисление текущих значений электромагнитного момента и потокосцепления статора в блоке DTC (Direct Torque Control) по двигателю первой оси тележки. При этом вычисление задания на момент, подаваемого в блок DTC, ведется регулятором скорости с использованием сигналов максимальной или минимальной скорости вращения параллельно включенных асинхронных двигателей. В режиме тяги управление ведется по максимальной, а в режиме торможения - по минимальной скорости вращения. Задание на потокосцепление статора , подаваемое в блок DTC, определяется по заданной зависимости потокосцепления от задания на электромагнитный момент двигателя , предварительно рассчитанной из условия минимума тока статора с учетом насыщения двигателя. При включении двигателей под напряжение в первые моменты времени задание на потокосцепление определяется в зависимости от времени. Технический результат заключается в обеспечении высокодинамичного регулирования момента тяговых двигателей и предупреждения буксования и юза. 1 ил.

Устройство регулирования торможения рельсового транспортного средства, тормозная система рельсового транспортного средства, рельсовое транспортное средство и способ регулирования тормозной системы рельсового транспортного средства // 2622506

Группа изобретений относится к тормозным системам рельсового транспорта. Устройство регулирования торможения рельсового транспорта имеет возможность соединения для управления первым и вторым тормозными устройствами, регулирования тормозных устройств независимо друг от друга, определения и/или регистрации фактического юза колес, регулирования колеса в заданных диапазонах заданных значений юза. Устройство регулирования торможения управляет тормозными устройствами в общем диапазоне, обеспечивающем наиболее эффективное торможение. Тормозная система рельсового транспортного средства содержит устройство регулирования торможения. Способ регулирования тормозной системы, при котором регистрируют и/или определяют фактический юз первого и второго колес; управляют первым и вторым тормозным устройствами для регулирования колеса в первом и во втором диапазонах заданных значений юза; определяют наиболее эффективное торможение и управляют тормозными устройствами для регулирования колес в общем диапазоне заданных значений юза. Достигается улучшение торможения за счет улучшенного коэффициента сцепления колес с рельсами. 4 н. и 3 з.п. ф-лы, 2 ил.