Устройство контроля скольжения колесных пар подвижного состава

 

(72) Авторы изобретения

В.С. Росланас, К.Н. Рюхин и Ю.И. С

Ленинградский ордена Ленина инстит железнодорожного транспорта им. ак (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ СКОЛЬЖЕНИЯ КОЛЕСНЫХ

ПАР ПОДВИЖНОГО СОСТАВА

Изобретение относится к железно дорожному транспорту, а именно к системам, противодействующим скольжению колесных пар, и может быть применено на локомотивах, электропоездах и других железнодорожных транспорт- 5 ных средствах.

Известно устройство контроля сколь" жения колесных пар подвижного состава,. содержащее на каждую колесную пару триггер, и последовательно соединенные частотный датчик скорости вращения колесной пары, формирова" тель импульсов и одновибратор, дат" чик эталонной скорости.(1).

Длительность цикла обнаружения

35 проскальзывания колесной пары в уст,ройстве-прототипе зависит от чувствительности (порога срабатывания) устройства, а также от величины ускорения (замедления) скользящей колесной пары, Если выходом устройства: прототипа считать выход второго разряда счетчика (что завышает оценку

2 быстродействия), то наибольшая длительность цикла обнаружения проскаль зывания при чувствительности, равной 103 и отсутствии ускорения будет . составлять 10 периодов следования импульсов от датчика скорости (при чувствительности 53 соответственно "

20 периодов).

Цель изобретения - повышение быст родействия устройства контроля скольжения.

Поставленная цель достигается тем, что устройство снабжено логическими элементами запрета,. выходы которых соединены соответственно с единичным и нулевым входами триггера, выход которого является выходом устройства и соединен с одним из управляющих входов одновибратора, другой управляющий вход которого соединен с выходом датчика эталонной скорости, вы ход одновибратора соединен с разрешающим входом первого элемента запрета и с запрещающим входом второго

969563 элемента запрета, разрешающий вход которого объединен с запрещающим входом первого элемента запрета и подключен к выходу формирователя импульсов. S

На фиг. 1 представлена структурная схема предлагаемого устройства (с целью упрощения показана цепь контроля скольжения только одной колесной пары); на фиг. 2 - временные диа" IO граммы работы устройства; на фиг. 3вариант принципиальной схемы управления одновибратора.

Устройство контроля скольжения содержит частотный датчик 1 скорости IS вращения колесной пары, соединенный к в последовательную цепь с формирователем 2 импульсов и одновибратором 3, один из управляющих входов которого соединен с датчиком 4 эталонной ско- 40 рости, а другой - с выходом триггера входы которого соединены с выходами элементов 6 и 7 запрета, подклю,ченных входами к выходам формирователя 2 импульсов и одновибратора 3. 25

Частотный датчик 1 вырабатывает сигнал переменного тока, частота которого прямо пропорциональна скорости вращения колесной пары, формирователь 30

2 из сигнала датчика 1 формирует прямоугольные импульсы, длительность которых обратно прогорциональна скорости вращения колесной пары. Эти импульсы поступают на соответствующие входы 3 логических элементов 6 и 7 запрета и одновременно своим передним фронтом запускают управляемый одновибратор 3.

Последний вырабатывает прямоугольные импульсы, длительность которых обрат- 40 но пропорциональна величине напряжения на первом управляющем входе одновибратора, связанном с выходом датчика 4 эталонной скорости.

Параметры схемы одновибратора 3 вы-4 браны так, что при вращении контролируемой колесной пары без скольжения длительность Т „ импульсов одновибратора 3 несколько меньше длительности

Тк импульсов на выходе формирователя

, тк-Ъ-

2. Относительная разность " длйТк тельности импульсов соответствует требуемой чувствительности й„ опре" деления проскальзывания т,-т

Тк

В свою очередь, чувствительность „ (порог срабатывания) определяется формулой

Чк ккк (2)

91 где V - окружная скорость вращения контролируемой колесной пары в момент срабатывания устройства;

V „ - эталонная скорость, соответствующая порогу срабатывания.

Исходя из сказанного выше и в соответствии со схемой на фиг. 1, при нормальном вращении колесной пары (без скольжения) на выходе элемента 7 запрета имеется последовательность разностных импульсов, тогда как на выходе элемента 6 запрета такая последовательность отсутствует. Триггер 5 находится в нулевом состоянии и на его выходе отсутствует сигнал скольжения.

Если контролируемая колесная пара начинает проскальзывать (например боксовать), то длительность T импульсов формирователя 2 начинает уменьшаться. В тот момент, когда относительная разность контролируемой и эталонной скоростей станет равной порогу срабатывания (2), будет выполняться равенство.

Т„ = Т (3)

8 следующий цикл меняется соотношение длительностей Тк и Тэ (Тк становится меньше, чем Тз), в результате чего появляется разностный импульс на выходе первого элемента 6 запрета, триггер 5 устанавливается в единичное состояние, соответствующее наличию скольжения (фиг. 2).

Таким образом, с помощью элементов 6 и 7 запрета производится логическое вычитание сигналов формирователя 2 и одновибратора 3, и в зависимости.от соотношения. их длительностей триггер 5 устанавливается ли6о в единичное состояние (наличие скольжения), либо в нулевое состояние (нормальное вращение). При этом контроль скольжения повторяется с приходом каждого импульса от датчика скорости, что повышает быстродействие предлагаемого устройства в сравнении с прототипом.

Если на выходе устройства имеется сигнал наличия скольжения, то отме на этого сигнала должна, как правило, :производиться при величине относи969563 тельной разности скоростей меньшей, чем величина, при которой был выра- . ботан сигнал скольжения. Иначе гово ря порог K срабатывания устройства должен быть Голыше, чем порог отмены сигнала скольжения, т.е. устройство KQHTpoJlR должно обладать гис терезисной характеристикой вход-выход.

Для обеспечения этого условия управляемый одновибратор 3, входящий в состав устройства, содержит второй управляющий вход, соединенный с выходом триггера 5. Если триггер 5 устанавливается в единичное состояние (наличие скольжения), появляется сигнал на втором управляющем входе одновибратора, который перестраивается на другую длительность Тз вырабатываемого импульса. При этом, установка триггера 5 в нулевое состояние будет произведена при другом значении относительной разности скоростей равном Е, причем Т э< т Т < и Е (Е„, Таким образом, обеспечивается гистерезисная характеристика срабатывания устройства контроля скольжения. Уп.равляемый одновибратор 3 может быть выполнен по схеме, представленной на фиг. 3. Он содержит последовательно соединенные интегратор и компаратор напряжений. Интегратор состоит из операционного усилителя 8, конденсатора 9, резисторов 10 и 11 и ключевого элемента 12. Компаратор состоит из операционного усилителя

13, ключевого элемента 14, источников U è U постоянного напряжения.

Кроме того, одновибратор содержит дифференцирующий элемент 15. Вход 16 одновибратора является входом запуска, входы 17 и 18 — управляющими входами. Выходом управляемого одновибратора является выход усилителя 13.

В исходном состоянии на выходе усилителя 8 имеется напряжение, образованное в результате интегрирования напряжения датчика 4 эталонной скорости. Это напряжение по величине превышает напряжение каждого из источников U и 0 . При поступлении на вход 16 переднего фронта импульса от формирователя 2 дифференцирующий элемент 13 формирует короткий им" пульс, который приводит к замыканию ключа 12 на непродолжительное время, достаточное для разряда конденсатора 9. Цепь быстрого разряда конденсатора 9 образована резистором 11 и ключом 12. Разряд конденсатора приводит к снижению до нулевого уровня напряжения на выходе усилителя 8 и соответственно к скачкообразному изменению уровня выходного сигнала компаратора 13. Таким образом, формируется передний фронт выходного импульса одновибратора 3. Одновременно, с размыканием ключа 12, начинается процесс интегрирования напряжения, поступающего на вход l одновибратора от датчика 4 эталонной скорости.

Напряжение на выходе усилителя 8 возрастает, причем скорость нарастания прямо пропорциональна величине, напряжения датчика 4 эталонной скорости. В этот момент, когда напряже" ние на выходе усилителя 8 достигнет определенного значения(определяемого, 29 в зависимости от положения ключа 14, величиной напряжения U „ или U>)„ происходит обратное скачкообразное изменение уровня напряжения на выходе усилителя 13, т.е. возвращение компаратора в исходное состояние.

Таким образом, длительность выходного импульса одновибратора 3, вырабатываемого в ответ на каждый импульс формирователя 2, обратно пропорциональна эталонной скорости.

Гистерезисная характеристика устройства обеспечивается наличием в одновибраторе 3 двух источников постоянного напряжения (О„ и U ) Ц„ ) и ключевого элемента 14, управляемого сигналом с выхода триггера 5. При срабатывании переключателя 14 увеличивается длительность выходного импульса одновибратора 3, что, как было показано выше, приводит к уменьшению порога срабатывания устройства при отмене сигнала скольжения.

Длительность цикла контроля скольжения в предлагаемом устройстве в отличие от прототипа составляет один период следования сигналов от датчика скорости колесной пары и не зависит от выбранного порога срабатывания. Последний может быть изменен путем изменения величины напряжения источников U, и 0 . Предлагаемое устройство в описанном выше варианте предназначено для контроля боксования колесных пар. Оно может с незначительными дополнениями быть использовано и для контроля юза.

Предлагаемое устройство контроля скольжения, снабженное управляемым одновибратороми двумя логическими

t5

Формула изобретения

7 9695 элементами запрета, позволяет повысить скорость обнаружения проскальзы. вания колесных пар. Это дает возможность повысить эффективность защиты от скольжения при низких скоростях вращения колесных пар и (или) снизить .требования к наиболее ответственному узлу защиты - частотному датчику скорости в отношении его разрешающей способности, т.е. числа Ю импульсоа выходного напряжения, вырабатываемых за один оборот колесной пары.

Устройство контроля скольжения колесных пар подвижного состава, содержащее м4 каждую колесную пару триг- зф гер и последовательно соединенные частотный датчик скорости вращения колесной пары, формирователь импульсов иодновибратор, а также датчик эталонной скорости, о т л и ч а ю1 щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия, оно снабжено логическими элементами запрета, выходы которых соединены соответственно с единичным и нулевым входами триггера, выход которого является выходом устройства и соединен с одним из управляющих входов одновибратора, другой управляющий вход которого соединен с выходом датчика эталонной скорости, выход одновибратора соединен с разрешающим входом первого элемента запрета и с запрещаю,щим входом второго элемента запрета, разрешающий вход которого объединен с запрещающим входом первого элемента запрета и подключен к выходу формирователя импульсов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР и 578205, кл. В 60 L 3/10, 1976. фиг.8

969563 ид.

Тираж 718 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета. СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 8292/20

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель Л. Резникова

Редактор Ю. Середа Техред И; Гайду Корректор В. Бут га