Устройство для управления скоростью подвижного состава

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК Ц 9) (11) А 3151) В 60 Ь 15/20 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ О, 1 ЩЯДИОТс, ф;1Сф ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Московский ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени институт инженеров железнодорожного транспорта(56) 1. Ерофеев Е.В., Головичер Я.М.Система автоведения скоростного пассажирского поезда с электровозомЧС."Труды МИИТ, вып. 550, 1977,с. 78-81 (прототип).(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯСКОРОСТЬЮ ПОДВИЖНОГО СОСТАВА, содержащее регулятор частоты вращения тяговых двигателей, подключенный входами к выходу блока управления торможением, вход которого соединен с выходом блока расчета безопасной скорости начала торможения, и к входу блока управления тягой, один вход которого соединен с выходом блока расчета времени равномерного движения,другой - с одним из выходов блокарасчета длины и времени хода по участкам выбега и торможения, третий -с выходом таймера, а четвертый -с одним из выходов блока задания уклона, длины перегона и времени движения, другие выходы которого соединены с одними из входов блока расчета безопасной скорости начала торможения, блока расчета длины и времени хода по участкам выбега и торможения и блока расчета длины равномерного движения, соединенного другимвходом с другим выходом блока расчета длины и времени хода по участкамвыбега и торможения, а выходомс входом блока расчета времени равномерного движения, и датчик путии скорости, подключенный одним выходом к другим входам блока расчетабезопасной скорости начала торможения и блоха расчета длины равномерного движения, а другим - к другимвходам блока расчета длины и времени хода по участкам выбега и торможения, блока расчета времени равномерного движения и блока управленияторможением, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью повышения зкономичности путем выбора оптимального режима управления, оно снабжено блокомвычисления скорости начала торможения и блоком коррекции скорости начала торможения, выход которого подключен к третьему входу блока расчетадлины и времени хода по участкам выбега и торможения, один вход - к выходу блока расчета длины равномерного движения, а другой - к выходублока вычисления скорости начала тможения, один из входов которого сединен с одним из выходов датчикапути и скорости, а другой - с однимиз выходов блока задания уклона, длины перегона и времени движения.110669 35 Изобретение относится к транспорту, в частности к устройствам управления скоростью подвижного состава и может быть использовано для ведения поездов на магистральных линиях железнодорожного транспорта.о Известно устройство для управления скоростью подвижного состава, содержащее регулятор частоты вращения тяговых двигателей, подключенный входами к выходу блока управления торможением, вход которого соединен с выходом блока расчета безопасной скорости начала торможения, и к входу блока управления тягой, один вход которого соединен с выходом блокарасчета времени равномерного движения, другой - с одним из выходов блока расчета длины и времени хода по20 участкам выбега и торможения, третий - с выходом таймера, а четвертый - с одним из выходов блока задания уклона, длины перегона и времени движения, другие выходы которого соединены с одними из входов блока расчета безопасной скорости начала торможения, блока расчета длйны и времени хода по участкам выбега и торможения и блока расчета длины равномерногоЗО движения, соединенного другим входом с другим выходом блока расчета длины и времени хода по участкам выбега и торможения, а выходом - с входом блока расчета времени равномерного движения, и датчик пути и скорости, подключенный одним выходом к другим входам блока расчета безопасной скорости начала торможения и блока расчета длины равномерного движения,а другим - к другим входам блока рас-фчета длины и времени хода по участкам выбега и торможения. блока расчета времени равномерного движения иблока управления торможением 11 . Недостаток известного устройства заключается в том, что при его применении для заданного графика движения транспортного средства регулирование производится выбором величины требуемой скорости и выбором координаты точки отключения тяги. Призадержке поезда эта координата сдвигается на величину, пропорциональную отклонению по времени от программно 55заданного графика. В этом случае траектория движения поезда уже не будетэнергетически оптимальной. 8 1цель изобретения - повышение экономичности путем выбора оптимального режима управления,Поставленная цель достигается тем, что устройство для управления скоростью подвижного состава снабжено блоком вычисления скорости начала торможения и блоком коррекции скорости начала торможения, выход которого подключен к третьему входу блока расчета длины и времени хода по участкам выбега и торможения, один вход - к выходу блока расчета длины равномерного движения, а другой - к выходу блока вычисления скорости начала торможения, один из входов которого соединен с одним из выходов датчика пути и скорости, а другой - с одним из выходов блока задания уклона, длины перегона и времени движения. На чертеже представлена блок-схема предложенного устройства.Устройство содержит датчик 1 пути и скорости транспортного средства, состоящий из датчика 2 частоты вращения колесных пар, узла 3 вычисления фактической скорости движения и узла 4 вычисления пройденного пути, таймер 5 и задатчик 6. уклона, длины перегона и времени движения, К входам блока 7 вычисления скорости начала торможения подключены один из входов датчика 1 и задатчика 6, а его выход соединен с входом блока 8 коррекции скорости начала торможения, выход которого соединен с одним из входов блока 9 расчета длины и времени хода по участкам выбега и торможения, к другим входам которого подключены один из выходов датчика 1 и задатчика 6. Один из выходов бло. ка 9 соединен с одним из входов блока 10 расчета длины равномерного движения, к другим входам которого подключены один из входов датчика 1 и задатчика 6. К выходу блока 10 подключен другой вход блока 8 и один из входов блока 11 расчета времени равномерного движения, другой вход которого подключен к одному из выходов датчика 1, Выход блока 11 соединен с одним из входов блока 12 управления тягой, другие входы которого соединены с выходами таймера 5, задатчика 6 и другим выходом блока 9.Выход блока 12 подключен к одному из входов регулятора 13 частоты вращения тяговых двигателей, к другому1106698входу которого подключен выход блока 14 управления торможением, Входыблока 14 подключены к датчику 1 и.выходу блока 15 расчета безопаснойскорости начала торможения. Входы 5блока 15 соединены с выходами датчика 1 и задатчика 6,Исходя из соображений минимизациирасхода электроэнергии, предполагается что движение по перегону организовано в следующих режимах: разгон,поддержание постоянной скорости, вьгбег, торможение.Для электроподвижного состава безрекуперативного торможения расход 15электроэнергии на тягу(5) а величина ЯЧ однозначно зависит отзначения скорости чЧччая3 " 1 (ч 1+% ч 1- (4)оДля получения энергетически оптимальной траектории движения поезда следует определить условия минимума функции А(ч ч Б ) при Т(чч 8 в) сопя пег(чЧ э чт э Вв) сопвф Из этих условий получено выражение для энергетически оптимальной скорости начала торможенияВремя хода по перегону и его длина фиксированы. Выражение для време ни хода по перегону имеет видЧЧач 5 ВЧт =-+ - +1 (ч-Ж ччЧчЧ45дч .сычи (чу 1Ъ (ч)фч/(ч 1 ф (2) огде Ь - максимальное значение удельной тормозной силы; 50ч - скорость начала движения;я - удельноесопротивление движению поезда на выбеге.Длина перегона также выражается суммой 55чц чтчс 1 чч 3 ч"ибач 4 Ъ,(ча(ч) (3)т гдеРиЕчич -3Я иБ массы локомотива и состава;КПД тяговой установки; коэффициент, учитывающий инерцию вращающихся масс;фактическая и требуемаяскорости движения поезда; максяально допустимое значение удельной силы тяги;удельное основное сопротивление движению поезда; уклон пути;координаты точки начала35стабилизация скорости и точки начала выбега,где ы(ч) - производная по скорости от удельного основного сопротивления движению ю (ч)сто (ч)о ДчУстройство работает следующим образом,В узлах 3 и 4 датчика 1 производят ся вычисления фа.тической скорости и пройденного пути ч и Я на основании сигнала с выхода датчика 1. На выходах задатчика 6 формируются величины программной длины контрольного участка 1., программного времени хода поезда по перегону с учетом отклонения от графика Т и уклона путив конце перегона. В блоке 15 расчета безопасной скорости начала торможения ее величина рассчитывается на основании информации о пройденном пути Б, программном значении длины перегона Еп и уклоне х, поступающих от датчика 1 и задатчика 6В. =ц(1 И .й,где чВ - безопасная скорость началаторможения;а - ускорение поезда в функции от профиля пути 3В блоке 14 управления торможением значение чр , найденное в блоке 15, сравнивается с фактической скоростью движения поезда ч, которая подается на второй вход блока 14. При превьппении безопасного уровня скорости начала торможения с выхода бпока 14 в регулятор 13 поступает сигнал на включение торможения.1106698. 25 Ч 4+8,1 1 2ч-Ч, ч,Вт 2 а (1 Я а 01ч-Мг чгТб = - .В ав (1 от(1 В блоке 7 вычисления скорости начала торможения, на вход которого поданы величины фактической скорости движения поезда ч и профиль пути 1 с выходов датчика 1 и задатчика 6, 5очаг определяется значение скорости ч по формуле (5).Величина энергетически оптимальной скорости начала торможения поступает в блок 8 коррекции скорости начала торможения, на другой вход которого подана длина участка равномерного движения Ь с выхода блока 10 расчета длины равномерногб движения. Если в результате вычисления в блоке 10 15 оказывается, что ЬО, это означает, что участка равномерного движения уже нет на оптимальной траектории и она может содержать лищь участки выбега и торможения. При этом скорость 20оптначала торможения ч,.чт . Уровень скорости начала торможения увеличивается на 8 , в этом случае где ч - нескорректированное значение чт,8 - приращение. 30 Скорость ч в результате вычислений, выполняемых в блоках 8-10, возрастает до тех пор пока Ь на выходе блока 10 расчета длины равномерного35 движения не станет равным нулю. Скорректированное в зависимости от Ь значение чт подается на вход блока 9 расчета длины и времени хода по участкам выбега и торможения, В последнем на основании фактической скорости ч и профиля определяются Ь . и Та . Для приближенного вычисления этих величин может быть использована гипотеза о равноускоренном движении Значение Ьвт подается на один из входов блока 1 О расчета дюжины равномерного движения, на другие входы которого поданы программная длина перегона Ь с выхода задатчика 6 и текущее значение пройденного пути Я с выхода датчика 1. В блоке 10 вычисляется длина участка равномерного движения Ь = Ь - Б - Ь которая при Ь ) 0 поступает на вход блока 11 расчета времени равномерного движения. В блоке 11, на другой вход которого подается величина фактической скорости движения поезда ч, вычисляется время равномерного движенияЬТ = в , которое поступает на вход 11 Фблока 12 управления тягой. На другие входы этого блока поданы величина времени хода по участкам выбега и торможения Тз , программное время хода по перегону Т, а также фактические время Тс выхода таймера 5.Управление тягой осуществляется на основании расчета величины 3 Т(Т- Т) - (Т+ Т). Величина 3 Т является разностью между фактически оставшимся временем хода до конца перегона Т - Т и расчетным временем хода по оптимальной траектории, включающей участки движения с постоянной скоростью ч, выбега и торможения. В,начале перегона при ВТ ( О, когда Т - ТТе + Т, в регулятор 13 посылается сигнал включения максимальной тяги и поезд разгоняется до тех пор пока Тп - Т не станет равным Т + Т и наступит фаза подцержания постоянной скорости ч . В кон 9це перегона, когда Ь- Б мало, оптимальная траектория уже не содержит участка движения с постоянной скоростью, т.е. Ь 1О, При этом блок 8 коррекции скорости начала торможения увеличивает расчетное значение ч до тех пор, пока Ь не станет равным нулю. После этого в блоке 9 расчета длины и времени хода по участкам выбега и торможения по оставшемуся до конца перегона пути Ь - Я вычисляется время хода на выбеге и торможении Тв . Когда это время станет меньше оставшегося Тп Т, то из блока 12 управления тягой в регулятор 13 посылается сигнал отключения тяги.Таким образом, формируемая предложенным устройством последовательность режимов управлений поездом является энергетически оптимальной при любых отклонениях от графика. Тяговые расчеть показывают, чтоприменение предложенного устройства1106698 для управления движением поезда по ездов перегону позволяет снизить знергети- нению ческие затраты для пассажирских по- ми. Лысяко Составитель Н ктор О. Юрковецкая Техред А,БабиКорректор С,Черн Заказ аж 657 Подписи митета СССРткрытий 4/ ая на Филиал ППП Патент",жгород, ул. Проектн 10/13ВНИИЛИ Гпо дела113035, Мос сударственногом изобретений иква, Ж, Рауш 8в среднем на 3 Х по сравс извес тными устройства. -