Электрическое противоюзное устройство

 

ОПИС Е (i l) 513610

Союз Советских

Социалистимесних

Ресяубпин

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К IlATEHTV (6l) Дополнительный к патенту— (22) Заявлено 28.03.73 (21) 1897241/24-7 (23) Приоритет - (32) ЗО,ОЭ.72 (31) Р 2215603.2 (33) ФРГ (51) М. Кл.

В 60 L 3/10

Гасударственный камнтет

Саветв Мнннстрав СССР аа делам нзааретеннй н аткрытнй (43) Опубликовано05.05.76.Бюллетень №17 (53) УДК 621.335,11:. 625.2.03 9.37 (088.8 ) (45) Дата опубликования описания 30.06.76

Иностранцы

Вольфганг Эрат, Эрих Фальке, Йэрг Лампрехт, Ханс-Йоахим Ней и Эккарт Заумвебер (ФРГ) (72) Авторы изобретения

Иностранная, фирма Кнорр-Бремзе ГмбХ (ФРГ) (71) Заявитель (54 ) ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ПРОТИВОЮЗНОЕ УСТРОЙСТВО

Изобретение относится к области электрической защиты от юза колес транспортных единиц, например, железнодорожного подвижного состава с приводимым в дейст вие пропорционально числу оборотов затор- 5 маживаемого колеса генератором, посредством которого заряжается конденсатор. Кон-. денсатор разряжается при спадании Йяпряж ния генератора вследствие скольжения колеса и ток разряда регулирует привод тормоза. 10

У такого устройства при нормальной характеристике скорости вращения скользящего колеса, т.е. при относительно быстром уменьшении числа оборотов колеса и соответственно сильном спадании напряжения ге- 15 нератора ниже напряжения конденсатора мож но управлять тормозным приводом носредством кривой разрядки таким образом, что тормоз соответствующего колеса отпускается.

При достижении заторможенным колесом сно - Ж ва определенного числа оборотов тормоз опять может бьгть приведен в действие, - 1

Известно устройство для предупреждения скольжения эатормаживаемых колес средств 25 транспорта, где предусмотрены управляемый замедлением затормаживаемого колеса соле ноид тормозного вентиля и приводимый в действие пропорционально числу оборотов эв тормаживаемого колеса генератор постоянно» го тока. Генератор постоянного тока образу ет напряжение, сравниваемое при замедлении колеса с полученным вследствие зарядки конденсатора .генератором постоянного тока перед фазой замедления опорным иапряжеии ем, Ток разрядки конденсаюра управляет соленоидом тормозного вентиля в направле нии уменьшения тормозного усилия. В целях замедления повторного действия тормоза .после предшествовавшего скольжения у это» ,го устройства перед срабатыванием проти воюзного устройства во время торможения !

:колеса предуслеотрен относительно низкий

1импеданс. цепи разряда конденсатора для пре

;дупреждения отпуска тормоза при нескользя щем состоянии колеса, а после срабатыва ния противоюзного устройства включается

,относительно высокий, предотвращающий

;слишком быстрое новое действие тормоза импеданс цепи разряда коиденса гора.

51363 0

Такое устройство предусматривает резкое уменьшение скорости вращения затормаживаемого колеса при скольжении:так, что напряжение генератора в начале скольжения спадает ниже напряжения разрядки конденсатора. Aps сравнительно медленном уменьшении скорости вращения колеса при проокальзывании напряжение генератора не снижается ниже напряжения на конденсаторе и известное противоюэное устройство не срабатывает, Белью изобретения является усовершенст-: вование противоюэного устройства, срабаты« ваюшего и при сравнительно медленном умень, шенин скорости вращения колеса, а также упрощение устройства.

Основная цель достигается тем, что year. ройство снабжено основным переключающим каналом с конденсатором, разряжаемымсравнительно быстро, который при быстром уменьше- нии скорости вращения колеса и уменьшении генераторного напряженна ниже разрядного напряжения конденсатора управляет тормозным приводом с помощью дифференцированного раз рядного напряжения конденсатора, а также дополнительным переключающим каналом с конденсатором, разряжаемым сравнительно медленно, который при относительно медлен.ном уменьшении скорости вращения колеса и уменьшении генераторного напряжения до напряжения между кривыми разрядки обоих Э6 конденсаторов управляет тормозным приводом посредством сравнения напряжений ра рядных напряжений конденсатора, Основной переключающий канал снабжен общеизвестным дифференцирующим звеном для дифферен- ии иирования разрядного конденсаторного напряжения, к которому подключен решающий усилитель с устанавливаемыми порогами выключения и включения. Дополнительный переключающий канал снабжен логическим эле- ® ментом сравнения разрядных конденсаторных напряжений и решающим усилителем с уста иавливаемыми порогами включения и вьпбпо» чеиия.

Пороги включения,и выключения решаюmего усилителя дополнительного переключаюmего каиааа вытюлиены с возможностью изменения в эависимосги m числа оборотов во время работы так, чтобы пороги переклю- чения постоянно изменялись в зависимости (Ю от скорости. Помимо этого пороги включения и выключения решающего усилителя до цолнительно переключающего канала могут быть выполнены с воэможностью взаимной установки при определенном соотношении, Зависимое от числа оборотов изменение порогов включения и выключения достигнуто с помощью цепи" разряда, воспроизводящей скорость вращения затормаживаемого колеса и содержащей конденсатор, заряжае-t. ® мый генераторным напряжением и раэряжаемый через постоянное сопротивление, причем кривая разряда конденсатора управляет порогами включения и выключения усилителя дополнительного переключающего канала, На фиг. 1 изображена принципиальная блок-схема электрического прэтивоюзно;-о устройства; на фиг, 2-5 показаны графики временных зависимостей, характеризующих различные режимы рабигы устройства; на фиг. 6 дана детальная электрическая схема описываемого противоюэного устройства, Амплитуда и частота напряжения генератора 1 переменного тока, связанного с колесом экипажа, пропорциональна скорости вращения колеса. Напряжение генератора выпрямляется выпрямителем 2. К выходу выпрямителя 2 подключены основной переключауяций канал (3, 4, 5) и дополнительный переключающий канал (6, 7, 8 и 9).

Оба переключающих канала своими smxo ми присоединены к логическьму элементу

«ИЛИ 10, который соединен с выходным каскадом 11.

Основной переключающий канал содержит блок быстрого разряда 3, дифференцируюшеу звено 4 и решающий усилитель 5. Дополнкм тельный переключающий канал содержит блок медленного разряда 6, логический эл мент сравнения 8, решающий усилитель 9 и разрядный блок 7 для воспроизведения скорости вращения колеса.

Сигнал генератора 1, соединенного с контролируемым колесом (фиг. 6), выпрямляет ся изображенным схематически днодным мос товым выпрямителем 2 и поступает через диоды 12. к конденсатору 13 блока быстро» го разряда 3, через диод 14 к конденсато-. ру 15 блока медленного разряд 6 и через диод 16 к конденсатору 17 разрядного бло ка 7 для воспроизведения скорости вращения колеса, Параллельно мостовому выпрямите лю 2 включен стабилитрон 18. Конденсаторы 13, 15 и 17 имеют одно подключение к нулевому. полюсу 19 источника питания.

Конденсатор 13 разряжается согласно прямой Кй на фиг ° 2 через транзистор 20, коллектор которого соединен через диод 21 с конденсатором 13 и эмитгер которого подключен через потенциометр 22 и сопр ьтивление 23 к нулевому полюсу 19, Диод

21 используется для разряда конденсатора

13 не ниже напряжения, соответствующего оп зеделенной скорости, например 3 км/час.

База транзистора 20 соединена с потеицио-: метром, находящимся между положительйым

-полюсом 24 источника питания и нулевым полюссм 19 и состоящим из последователь ного включения сопротивлений 25, 26 и ди ода 27

5j 3610

Приклвдь«ваемое к транзистору 20 разрядное напряжение дифференцируется с помощью дифференш«рук щего звена 4, состоящего из конденсатора 28 и сопротивления

29. Конденсатор 28 соеди «e««с конденсатором 13 и подключен через сопротивление

29 к опорному напряжению, кроме гого он соединен с инвертируюшим входом компвратора 30. Другой вход в компврвтор 30 подключен через сопротивление 31 к опорному напряжению и через сопротивление 32 и потенциометр 3 к нулевому полюсу 19. При спадании дифференцированного напряжения конденсатора 13 ниже устанавливаемого потенциометром ЗЗ порогового значения срабатывает усилитель; при этом через диод

34, потенциометр 35 и сопротивление 36 образуется положительная обратная связь, величину которой можно регулировать потенциометром 35, С помощью этой обратной связи также определяется -очка переключения компараторв 30. Выход компвратора 30 помимо этого соединен через конденсатор

37 с другим входом, еше один вход соединен с чоложительным полюсом 24, и еше один - с нулевым полюсом 19 исто ц«ика питания.

Переключение выхода компаратора 30 удваивает через транзистор 38 ток разряда конденсатора 13. Транзистор 38 подключен коллектором к положительному полюсу 24 источника питания, в базой — к выходу компврвтова 30, в эмигтером, через сопротив ление 39 —. к базе транзистора 20. Кроме того, выход компвратэра 30 подключен че рез сопротивление 40 к положительному пол«осу 24 источника питания.

Выходной сигнал компарвторв 30 поступает через логический элемент "ИЛИ 10 к выходному каскаду 11, Элемент "ИЛИ со40 стоит из двух диодов 41 и 42, из которых один относится к основному переключающему каналу, в другой — к дополнительному переключающему каналу. 45

Как в основном переключающем канале,,так и в дополнительном заряженный генератором 1 конденсатор 15 разряжается через транзистор 43, база которого соединена с потенциометром, подключенным к источнику ,.питания. Потенциометр состоит из последовательно включенных сопротивления 44, диода 45 и сопротивления 46, Эмиттер транзистора 43 соединен с ««оте««циометром 47, с помощью которого можно устанавливать разрядный ток конденсатора 15, Коллектор .транзистора 43 соединен с конденсатором

15 и с эмиттер««««л1 сопротивлением 48 транзистора 49, база которого соеди««е««в с конденсатором 13. Коллектор транзистора 49

1 одключен через сопротивлени» 50, погеици» юметр.47 и сопротивление 51 к нулевому ;полюсу 19, а также к базе транзистора 52, коллектор которого подключен также к нуле,вому полюсу 19, в его эл««««тер, через со1 противление 53 к положитель««ол1 полюсу

24 источника питания, С эл««ггтером транзис

«тора 52 соединена база транзистора 54, коллектор которого подключен к одному co-» противлению и эмиттер которого подключен через другое сопротивление к нулевому по1 ! люсу 19 источника питании.

Логический элемент сравнения 8, содер жащий транзисторы 49, 52, 54, рвботавт таким образом, что ток, проходяи«ий иэ-эв рвз««ости напряжения между конде««сатореми

13 и 15 через сопротивление 48, уменья«а ет эмиттерный ток транзистора 43. Образу

;юшаяся нв сопротивлении 50 потенциометра

47 и сопротивлении 51 разность потенциа лов пропорциональна разности напряжений на конденсаторах 13 и 15. Транзисторы 52 и

54 служат в качестве усилительного и со- . гласующего каскадов, Решающий усилитель 9 содержит компа,рвтор 55. Входной сигнал компвратора 55 подается непосредственно с коллектора тран зистора, соединенного с инвертирующим вхо дом компвратора 55. К другому входу подключено сопротивление 56. Вь«ход компара«тора 55 соединен через конде««свтос 57 с входом кроме того, от выхода идет цегь об ратной связи через диод 58 и сопротивление

59. Кроме того, один из входов соединен через сопротивление 60 и ««отенциометр 61 с нулевым полюсом 19 источника питания.

Порог переключения, т,е. величина нвпря жения, ниже которого появляется нвпряж ние у инвертируюшего входа компврвторв 55, определяется амплитудой напряжения генератора 1 и зарядом конденсатора 17 через .диод 62.

Таким образом ток базы и ток эмиттерв

Г ранзисторв 63, база которого соединена с через сопротивление 64 с конденсатором 13, зависит от напряжения нв конденсаторе !

1, в также от положения движка.потенцио,метра 65; база транзистора 63 подключена через потенциометр 65 и диод 62 к ««улевс му полюсу 19. Эл«иттер транзистора 65 под,ключен через двв сопротивления 66 «67 к нулевому полюсу 19, его коллектор соединен с сопротивлением 60 и 59. Другой транзистор 68 соединен своим эми«-терял«с точ«кой соединения сопротивлений 66 и 67 и подключен своим коллекторол«к нулевому полюсу 19, в базой — через соп«ютнвление

69 — к положительному полк су 24 источни K& питания. Коллектор другого транзистора

513610

70 соединен с базой транзистора 68; его разряда можно считать линейным. Прямая эмиттер подключен к нулевому полюсу 19; К изоб1ажает уменьшение скорости заторего база подключена через сопротивление 7l. меживаемого экипажа, Прямые К> и К> можк нулевому полюсу 19 и через сопротивле- но рассматривать как воспроизведенные кри

we 72 к выходу компаратора 55 v«входу < алые числа оборотов или скорости. Кривая К> логического элемента ИЛИ" 10. изображает типичную характеристику числа

При нахождении омца)Угора 85 в сос оборотов или скорости эатормаживаемого . тоянии покоя транзистор 68 проводиг ток проскальзывающего колеса и показывает, так что сопротивление эмиттерной цепи что скорость вращения колеса уменьшаегся

1 транзистора,3 равно только сопротивлению по сравнению со скоростью движения экипа !

66, Благодаря чгому цооти ается независи жа, что приводит K юзу, поскольку передача мость порога переключения компаратора при энергии между колесом и, например, pensповышенных скоростях, который Мо Но Уста- сом становится все меньше. Поскольку факиавливать с помощью потенциометра 61„В .тически не сушествует возможности опредеслучае опрокидывания выхода компаратора .пения скольжения колеса путем сравнения

155 через транзистор 70 блокируется тран- скорости экипажа со скоростью вращения !

Ь зистор 68, вследствие чего удваивается со- колеса, то измеряют за; едление вращения цротивление эмиттерной цепи транзистора 63 колеса, Иэ за этого, а также иэ за проходящего че- На фиг. 3 кривые К и К изображают рез сопротивление 59 тока образуется поло- первыепроизводныекривой К и К„пофиг. 2

Ж жте ля Обр ная свяэ Точку обрцтно и тем мым характеризуют медление включения компаратора можно, например ус",врашения эатормаживаемого колеса илчрактанавливать на пол вину значения включения. теристику движения, воспроизведенную пряВеличину зависимости от скорости можно мой К . Дифференцирование кривой К в

) зтанавливать потенциометром 61. основном переключающем канале осушествВыходные си -калы решающих усилителей

М ляют с помощью дифференцируюшего звена 4, 5 и 9 управляют через логический элеменг 1 Взаимиоерасположениепряк ойК ккривой, ИЛИ" 10 выходным KacKallý 4 11e сойер К, определяетдвамоментавремени,когдапроиит три транзистора 73, 74, 75. База тивоюзное устройство nor кно срабатывать с транзистора 73 соединена с вы:одом эле- помощь.эосновногоцереключаюшегоканала,a мента "ИЛИ" 10 и подключена через оопро Э9 именно в момент времени Т (точка касания1 тивление 76 к нулевому полюсу 18. Коллек- прямой Кй и кривой K ) и в момент времетор транзистора 73 подключен к положитель- ни Тя (точка пересечения kg и К, ). В моному полюсу 24, его эмиттер соединен че- . мент времени Т1 начинается скольжение1 реэ сопротивление 77 с базой транзистора затормаживаемого колеса. До этого момен»

74, который тоже подключен к нулевому по- ® та напряжение на конденсаторе разрядного люсу 19 через.сопротивление 78, через со- блока 3 для быстрого разряда следовало за противление 79 с нулевым полюсом 19 и, генераторным напряжением, Теперь же, как кроме того, с базой транзистора 75, эмиъ- показывает кривая К, скорость затормажитер которого непосредственно подключен к: ваемого колеса сильно спадает и, конденсанулевому полюсу 19 источника питания. Кол-, тор разрядного блока 3 разряжается по пря,46 лекторы транзисторов 74 и 75 образуют мой К, выход выходного каскада 11, Параллельно переходу коллектор-эмиттер транзистора 75 Замедление колеса в момент времени Т включен бтабилитрон 80. на фиг, 3 обозначено бп (номинальное заУстройство работает следующим образом, паздывание срабатывания). Теоретически

Разрядные блоки 3, 6 и 7 содержат каж- эта величина появляется и при дифференци дый своЯ конденсатор, заряжаемый выпрями- ровании конденсаторного напряжения, т,е, телем 2 напряжением, пропорциональным ско- кривой К<, поскольку кривая Кя касается рости вращения колеса, к которому присое- кривой К, в момент времени Т . Однако динен генератор 1. Ilpn резком уменьшении 64 вследствие инерционного запаздывания при скорости вращения колеса из-за проскальзы- дифференцировании процесса кривая Кя goвания выпрямленное напряжение генерато- стигает значения б„в более поздний мора становится меньше, чем на копденсато- мент времени. Поэтому применяют замедлерах разрядных блоков 3, 6 и 7, и конден- ние 6ef f (эффекгивное замедление срабатысаторы разряжаются. 11роцесс уменьшения 45 вания); появляющееся позже момента време» ьипряжения на конденсаторах показан на ни Т «и Г, в целях приведенчя в действие фиг, 2 и 4 прлмылш К для разрядного решающего усилителя 5 главного переклюблока 3 К для разрядного блока 6 и К, д чающего канала в момент времени Т + 1 для разрядного блока 7, 11а1амец ы блоков Порог переключения lp решающего уси3 и 6 выбращ,I каким об1 «:.ол, что процесс1 ® лителя не создает трудностей в том случае„

51Ç610 ва вступаег в действие. Для порога пере ключения 5> коммугационного усилителя целессобраэно выбирать отрицательное значение так, чтобы обеспечигь переключение и при низком положительном замедлении в ммент времени Т .

Id

Описанный режим предполагает ход числа оборотов затормаживаемого и скользящего колеса согласно кривой К на фиг. 2, Такой процесс хотя и типичен, как показала практика, однако, скорость )ращения колеса может также следовать кривой 3 на фиг. 4.

И этом случае выпрямленное напряжение генератора 1 уже не спадает ниже напряжения конденсатора разрядного блока Э быстрого разряда. Вследствие этого конденсаторное

:напряжение следуег за напряжением генератора, так что необходимая для приведения в действие решающего усилителя 5 величина

Staff не достигается и основной переключающий канал ve срабатываег, 39

Поэтому скорость вращения колеса постоянно контролируется посредством дополнительного переключающего канала 6, 8 и

9. Блок медленного разряда 6 также содержит конденсатор, кривая разряда которого 33

К изображена на фиг. 2 и 4. Если скоросгь вращения колеса изменяется соответственно кривой К, выпрямленное напряжение генератора уменьшаегся существенно ниже напряжения конденсатора разрядного блока 43 ,6, причем последний разряжаегся согласно

:прямой К3. Напряжение разряда разрячногЬ блока 6 сравниваегся в логическом элемен,те сравнения 8 с напряжением разрядного

1 блока 3. Разность о()бих напряжений изоб- ф5

:ражена на фиг. 5 кривой hQ Кривая К, изображает изменение генераторного напря жения и скоросги вращения колеса. Как толь ,ко разность напряжений и компаратоое достигает определенного значения, приводится. 33

s действие решающий усилитель 9..

1. Электрическое противоюэное устрой)ство для колес транспортных единиц преиму

:щественно железнодорожного подвижного со(става, содержащее генератор, механически

Iсвязанный с затормаживаемым колесом и элек(трически соединенный с конденсатором, соединенным с блоком быстрого разрила конденсато,ра и выходным каскадом, полключеиным к приводу тормоза, о т л и . а ю щ е е с я тем, что, r: це-! .лью расширения диапазона работь(при меллен( ном уменьшении скорости вращения зат,рмажи"ваемого колеса, оно снаб кено пифференцирую щим звеном, решающим усилигелем и логи,ческим элеменгом ИЛИ, включенными меж1 ,ду указанными блоком быстрого разряда и

)выходным каскадом, и блоком меллеииого разряда конденсаюра, логическим элемен том сравнения и другим ()е)ланлиим усилите (лем, включенными поспелова гел),ио между выг, кодом указанного геиераго()а и одним из ходов логического элемеига И1И(", а так ке разрядным блоком для вооп() )и.ии.л;иия скорости вра)пения колеса, вкл) )лепны>и между выходом указаииого (еиераг0(» и уKA.ìíным другим решагощим у<-илиг )л .м, и(нч м (:ко входу логического зле) и)и г» ср:)иги)ии» подключен также выход б)пока б)ыст(и)) i) раз(ряда конде пса гора.

)9 (если кругизну прямой К выбрать такой, 1 что она пересекает кривую К» в диапазоне, где в большинстве случаев снова происходит положительное ускорение, выражающееся в виде скачка напряжения на входе дифферен цирующего звена 4, вследствие чего решающий усилитель 5 мгновенно переключается

:обратно, регулируя привод тормоза через логический элеменг "ИЛИ 10 и выходной

;каскад 11 таким образом, что тормоз снэПороги включения и выключения решающего (усилителя 9 можно регулировать в зависимости от числа оборотов. Цли эгого в разрядном 33 блоке 7 образуюг согласно кривой К /К напряжение, пропорциональное скоросги врашения колеса, регчли()уюшее пороги включе ния реша ошего асили) еля 9 в целях обеспе( чения надежного в).л)< гелия решающего уси- 43, 10 лителя и при низких скоросгих„т.е. при на- больших разностях напряжений. Таким образом получается изображенная н» фиг. 5 характеристика порогов переключения ЬМ включено и а ц - выклк)чено. При. скорости, равной нулю, пороги переключения остаются на неизменно включенном значении. Моменты времени Т и Т, при когорых решающий усилитель 9 включен/выключен, определяют» (ся точками пересечения кривой Q с по га ро (ми включения и выключения U -включено и гйф- выключено. Пороги включения и вы» ключения можно регулировать относительно

;друг друга таким образом, что ФЦ - выклю»

:чено вдвое меньше ЙО - включено.

Вследствие зависимой от числа оборотов

;изменяемости порогов переключения решаю,ше1о усилителя 9 достигнутый с помощью ! дополнительного переключающего канала ков(троль числа оборотов становится более чув) (ствительным с понижением скорости враще ния затормаживаемого колеса, чго повыша)ет надежность защиты от юза.

Как и главный переключающий канал 3, 4, 5, так и вспомогательный переключаюШий канал 6, 8, 9 работают через логический элемент ИЛИ 10 на выходной каскад

11, управляющий приводом гормоза.

Формула изобретения

513610

2, Устройство ".о и. 1, о т л. и ч а ющ в е с я тем, что укаэанные решающие усилители выполнены с регули,чуемыми порогами включения и выключения.

3. Устройство по пп,.1,- и 2, о т л иЬ ч а ю ш е в с я тем, что указанный блок медленного разряда конденсатора выполнен в виде транз .стора, коллектор которого соединен с конденсатором и с эмиттерным сопротивлением транзистора указанного логического элемента сравнения, база которого соединена с конденсатором блока быстрого разряда конденсатора,