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

Авторы патента:

B60L3/10 - указывающие на пробуксовку или юз колес

Владельцы патента RU 2443577:

Открытое акционерное общество Научно-исследовательский и конструкторско-технологический институт подвижного состава (ОАО "ВНИКТИ") (RU)

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. Предложенное устройство содержит датчики текущих значений рабочих параметров колесно-моторных блоков, включая исполнительные элементы автоматики, соединенные с тяговыми электродвигателями и форсунками для подачи песка колесно-моторных блоков, счетно-решающий блок, соединенный своими входами с выходами датчиков параметров, а выходами - с входами исполнительных элементов автоматики. Счетно-решающий блок снабжен блоками вычисления частоты вращения каждого колесно-моторного блока, блоком формирования опорной частоты вращения и блоками сравнения, первые входы которых соединены с выходом блока формирования опорной частоты вращения, вторые входы блоков сравнения соединены с выходами блоков вычисления частоты вращения каждого колесно-моторного блока. Входы блока формирования опорной частоты вращения соединены с выходами блоков вычисления частоты вращения каждого колесно-моторного блока, а выходы блоков сравнения соединены с входами исполнительных элементов автоматики. Технический результат заключается в повышении быстродействия устройства и безопасности движения подвижного состава. 1 ил.

Изобретение относится к железнодорожному транспорту, в частности к устройствам для автоматической защиты колесно-моторных блоков электровозов, электропоездов и тепловозов от боксования их колесных пар при тяге или от юза при электрическом торможении.

Известно устройство для автоматической ликвидации юза колесно-моторных блоков электроподвижного состава, содержащее датчики текущих значений токов тяговых электродвигателей, причем выходы этих датчиков подключены к элементам для выделения максимального MAX и минимального MIN из указанных текущих значений токов, а также исполнительные элементы автоматики для воздействия на колесно-моторные блоки (RU, патент на изобретение №2072669 C1, кл. B60L 3/10, опубл. 1997).

Недостатком устройства является снижение эффективности защиты в связи с невозможностью определения инерционным устройством опорного уровня для однозначной идентификации процессов боксования или юза конкретной колесной пары в процессе развития и ликвидации боксования или юза колесно-моторных блоков при последовательном соединении тяговых электродвигателей.

Известно устройство для автоматической ликвидации боксования и юза колесно-моторных блоков электроподвижного состава, принятое за прототип, содержащее датчики текущих значений рабочих параметров колесно-моторных блоков, включая электрические параметры тяговых электродвигателей, причем выходы этих датчиков подключены к элементам для выделения максимального MAX и минимального MIN из указанных текущих значений рабочих параметров, а также исполнительные элементы автоматики для воздействия на колесно-моторные блоки, причем дополнительно предусмотрены логический элемент ИЛИ, своими входами подключенный к выходам элементов MAX и MIN, предназначенный для обеспечения необходимого алгоритма ликвидации боксования или юза как при параллельном, так и при последовательном соединении тяговых электродвигателей, а также счетно-решающий блок, соединенный своими входами с выходами датчиков текущих значений рабочих параметров и предназначенный для вычисления среднего текущего значения указанных параметров, а выходы логического элемента ИЛИ и счетно-решающего блока подсоединены к входам элемента сравнения с линейным усилителем, выход которого подключен к входам исполнительных элементов автоматики (RU, патент на изобретение №2364525 C2, кл. B60L 3/10, опубл. 2009 г.).

Недостатки устройства состоят в том, что в случае одновременного боксования или юза всех колесных пар снижается его быстродействие и не обеспечивается эффективная защита и безопасность движения тягового подвижного состава.

Техническим результатом изобретения является повышение эффективности и быстродействия устройства для автоматической ликвидации боксования и юза колесно-моторных блоков тягового подвижного состава при любом соединении тяговых двигателей, в том числе при одновременном боксовании или юзе всех колесных пар тягового подвижного состава, повышение безопасности движения железнодорожного транспорта.

Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве для автоматической ликвидации боксования и юза колесно-моторных блоков тягового подвижного состава, содержащем датчики текущих значений рабочих параметров колесно-моторных блоков, включая электрические параметры тяговых электродвигателей, исполнительные элементы автоматики, соединенные с тяговыми электродвигателями и форсунками для подачи песка колесно-моторных блоков, счетно-решающий блок, соединенный своими входами с выходами датчиков текущих значений рабочих параметров, а своими выходами - с входами исполнительных элементов автоматики, счетно-решающий блок снабжен блоками вычисления частоты вращения каждого колесно-моторного блока, входы которых соединены с выходами датчиков текущих значений рабочих параметров, блоком формирования опорной частоты вращения и блоками сравнения, первые входы которых соединены с выходом блока формирования опорной частоты вращения, вторые входы блоков сравнения соединены с выходами блоков вычисления частоты вращения каждого колесно-моторного блока, входы блока формирования опорной частоты вращения соединены с выходами блоков вычисления частоты вращения каждого колесно-моторного блока, а выходы блоков сравнения, являющиеся выходами счетно-решающего блока, соединены с входами исполнительных элементов автоматики.

На чертеже представлена блок-схема устройства для автоматической ликвидации боксования и юза колесно-моторных блоков тягового подвижного состава.

Устройство содержит датчики 1 текущих значений рабочих параметров колесно-моторных блоков 2 (соответственно числу ведущих осей локомотива), включая электрические параметры тяговых электродвигателей 3, исполнительные элементы автоматики 4 и 5 для воздействия на колесно-моторные блоки 2, счетно-решающий блок 6, соединенный своими входами с выходами датчиков 1 текущих значений рабочих параметров, а своими выходами - с входами исполнительных элементов автоматики 4 и 5, причем счетно-решающий блок 6 снабжен блоками 7 вычисления частоты вращения каждого колесно-моторного блока 2, входы которых соединены с выходами датчиков 1 текущих значений рабочих параметров, блоком 8 формирования опорной частоты вращения и блоками 9 сравнения, первые входы которых соединены с выходом блока 8 формирования опорной частоты вращения, вторые входы блоков 9 сравнения соединены с выходами блоков 7 вычисления частоты вращения каждого колесно-моторного блока 2, входы блока 8 формирования опорной частоты вращения соединены с выходами блоков 7 вычисления частоты вращения каждого колесно-моторного блока 2, а выходы блоков 9 сравнения, являющиеся выходами счетно-решающего блока 6, соединены с входами исполнительных элементов автоматики 4 и 5.

Исполнительные элементы автоматики 4 и 5 предназначены соответственно для воздействия на электромагнитные параметры тяговых электродвигателей 3 и для включения устройств импульсной пескоподачи. Первые выходы исполнительных элементов автоматики 4 и 5 соединены с тяговыми электродвигателями 3 для воздействия на их электромагнитные параметры, другие выходы исполнительных элементов автоматики 4 и 5 соединены с форсунками 10 для подачи песка, обеспечивающими импульсную подачу песка под колесные пары 1. Колесно-моторные блоки 2 содержат тяговые электродвигатели 3 и колесные пары 11 с тяговыми редукторами и промежуточными компонентами (на чертеже не показаны).

Предложенное устройство работает следующим образом.

В качестве измеряемых параметров колесно-моторных блоков 2 принимаются токовые нагрузки тяговых электродвигателей 3 (токи якорей и обмоток возбуждения) и напряжения на тяговых электродвигателях 3.

В режимах электрической тяги или электрического торможения по измеренным значениям токовых нагрузок тяговых электродвигателей 3 в блоках 7 вычисления частоты вращения вычисляются текущие значения частот вращения колесно-моторных блоков 2 в соответствии со следующим выражением:

где: n_i, U_i, I_i, R_i, СФ_i - соответственно частота вращения, напряжение якорной цепи, ток якоря, сопротивление якорной цепи и магнитный поток i-го тягового электродвигателя.

Для режима электрической тяги в выражении для расчета берется знак «минус», для режима электрического торможения - знак «плюс».

В блоке 8 формирования опорной частоты вращения по полученным значениям частот вращения каждого колесно-моторного блока 2 определяется минимальное значение частоты вращения n_min для режима электрической тяги и максимальное значение n_max для режима электрического торможения. По заданным заранее параметрам задается величина максимально допустимого ускорения/замедления тягового подвижного состава в режимах электрической тяги и электрического торможения соответственно.

Далее в блоке 8 вычисляется величина опорной частоты вращения n_оп в соответствии со следующим алгоритмом:

1) для режима электрической тяги

n_оп=n_оп-a_maxdt при n_оп>n_min

n_оп=n_оп+a_maxdt при n_оп<n_min

2) для режима электрического торможения

n_оп=n_оп-a_maxdt при n_оп>n_max

n_оп=n_оп+a_maxdt при n_оп<n_max

Полученное значение опорной частоты вращения n_оп с выхода блока 8 подается на входы блоков 9 сравнения, где сравнивается с текущими значениями частот вращения каждого колесно-моторного блока 2, вычисленными в блоках 7.

При отсутствии боксования или юза выходные сигналы блока 8 и блоков 7 равны между собой, в результате чего сигналы на выходе блоков 9 сравнения отсутствуют и соответственно блоки 4 и 5 не срабатывают.

Если в режиме электрической тяги или электрического торможения начинается боксование или юз хотя бы одного из колесно-моторных блоков 2, то появляется разница между выходными сигналами блока 8 и блоков 7, которую определяют соответствующие блоки 9, сигналы с выходов которых поступает на соответствующие исполнительные элементы автоматики 4 и 5, обеспечивая снижение силы тяги или торможения тяговых электродвигателей, потерявших сцепление, с одновременной импульсной подачей песка соответствующими форсунками 10, что позволяет ускорить восстановление сцепления, повысить эффективность и быстродействие устройства для автоматической ликвидации боксования и юза колесно-моторных блоков 2 тягового подвижного состава при любом соединении тяговых электродвигателей 3, в том числе при одновременном боксовании или юзе всех колесных пар 11 тягового подвижного состава, повышение безопасности движения железнодорожного транспорта.

Предлагаемое устройство испытано с применением микропроцессорной системы управления на маневровом тепловозе и показало положительные результаты.

Устройство для автоматической ликвидации боксования и юза колесно-моторных блоков тягового подвижного состава, содержащее датчики текущих значений рабочих параметров колесно-моторных блоков, включая электрические параметры тяговых электродвигателей, исполнительные элементы автоматики, соединенные с тяговыми электродвигателями и форсунками для подачи песка колесно-моторных блоков, счетно-решающий блок, соединенный своими входами с выходами датчиков текущих значений рабочих параметров, а своими выходами - с входами исполнительных элементов автоматики, отличающееся тем, что счетно-решающий блок снабжен блоками вычисления частоты вращения каждого колесно-моторного блока, входы которых соединены с выходами датчиков текущих значений рабочих параметров, блоком формирования опорной частоты вращения и блоками сравнения, первые входы которых соединены с выходом блока формирования опорной частоты вращения, вторые входы блоков сравнения соединены с выходами блоков вычисления частоты вращения каждого колесно-моторного блока, входы блока формирования опорной частоты вращения соединены с выходами блоков вычисления частоты вращения каждого колесно-моторного блока, а выходы блоков сравнения, являющиеся выходами счетно-решающего блока, соединены с входами исполнительных элементов автоматики.

Изобретение относится к железнодорожному транспорту и предназначено для использования в электровозах постоянного тока. .

Способ управления асинхронными тяговыми двигателями, подключенными параллельно к одному инвертору // 2428326

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.

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.