Устройство для автоматического управления магистральным электровозом

Ооюа Соеетскик Социалистических РеспубликЗависимое аьт, свидетельства1(л. 201, 23/13 Заявлено 20.111,1964 ( 892941/2 присоединенриоритет ем заявкиЪПК В 61 пУДК 621.337,1-52(088.8 Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР11.Х,1966, Бюллетень20 публиковацо Дата опубликования описания 19.Х 1.19 бб авто Пульер зоорстеция Заявитель ТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ МАГИСТРАЛЬНЫМ ЭЛЕКТРОВОЗОМИзвестные устройства для автоматического управления магистральным электровозом, содержащие блок задания профиля пути, скорости и графика движения, блок, моделирующий движение поезда, служащий для получения упрежденных координат, блок отсчета пройденного пути, подключенный к датчикам колесной пары, блок логического выбора режима тяги, блок автоматического торможения и подтормаживация, систему автопуска и систему автоматической локомотивной сигнализации, сложпы и пе обеспечивают достаточно гысокой точности работы.Упрощение конструкции описываемого устройства для автоматического управления ма гистральным электровозом и повышение точности и надежности его работы достигнуто использованием в блоке, моделирующем движение поезда, тяговой многоэлементной микромодели, выполненной в виде соединенных между собой микродвигателя, подключенного к датчику напряжения контактной сети, редуктора, гистерезисной муфты, асинхронного двигателя, кругового и тахогенераторных датчиков и приемного генератора следящей системы, подключенной к датчику колесной пары, блоку определения модельпого путевого отклонения и программному блоку задания характера профиля пути в функции пути. В качестве счетчика пути использованы круговой и ламельцый потенциометр, соединенный сшаговым переключателем, и следящая система, двигатель которой соединен с корпусомкругового потенциометра и лентопротяжным5 механизмом, Программный блок контроля пути и графика движения выполнен в виде датчика времени, соединенного с логическимиячейками И и ИЛИ и с отьодами ламельногопотецциометра, а блок автоторможеция - в0 виде двух следящевычислительныя систем,подключенных к тахометрическому датчику,потенциометру задания тормозных путей, блоку сравнения, датчику обратной связи, потецциометру фиксации начальной скорости торможения, программному потенциометру и управляющему нуль-органу,Электрокинематическая схема предлагаемого устройства изображена на чертеже,В устройстве использована электромехаци.О ческая тяговая микромодель 1, предназначенная для циклического определения путевогоотклонения ЛЯпоезда и его скорости в копце упрежденного (впереди лежащего) участка заданной длины. Она состоит из мехацц 5 чески соединенных через соответствующиекритериям физического подобия редукторов 2и 3; модельного тягового микродвигателя 4с обмоткой, питаемой от датчика напряженияконтактной сети 5 через блок 6 формированияЗо заданных модельных характеристик тяговогодвцгятеля; управляемой гистерезисной мурты /, используе.Ой в Ормсзнсм режиме в еячсстве ОескснтяктОГО элемента, мсделиру 1 сшего силу ос.ювного сопротивления движению в функции веса состава и скорости движения; асинхронного улравляемого моментцого двигателя 8, моделйру 1 сщего дополнительную сй.ссчрстйвлеция ь функции Веса й прсфйля пути; круговогс датчика 9, фиксирующего ачало и конец модельного (упрежденного) пути 0; тяхоге 11 ерятсрнОГО датчика 10, служа цсГО В кячес".;е приемОГО элемента скоростной следящей системы, ссстаящей также из усилйтел 11 11, мйкрсдв 1 лгягеля 4 й Г 1 редназцячепной для согласо,12;ия скорости вращения мсделй сс скорость;а тяхсге 1 лерятсрцогс дятчйкя калес 1 л 011 яры 12 е. моменту начала кяж,.:,ого цикла модслцрсвацйя, а также в качесгве датчика скорости модели в процессе моделирования движеия поезда на упрежденам ,1 яс 1 ке; наборного, в зависимости от веса состава, комплекта хяхОВЬх дискОВ 13, пссредс 1 ом которых моделируется инерционная С ПЛ 11.Для формисования токов управления гйстерезисцой муфты 7 и асинхронного моментнаго дшцателя д предсмотрен блок, собранный по схеме каскадого сседйения трех секциошых потенцйомстрав 4, 15, 1 о. Пстенциометр 14 является общим, Он Выполняет функции задатчика веса поезда и секционирован в соответствии с возможнь 1 м округленным значегп 1- ем веса составсь, потец Исметр 15, в цепь которого включена обмотка гистерезисной муфты 7, секционироьац по известной функции изменения силы основного сопротивления от скорости поезда; потепциометр 1 б секциоцировац в соотгетствий с заданными зцачецпямй элементов профиля пути и является фазсреверсивным.Подключение обмотки управления двигателя 8 к нужной секции этого потенциометра в функции пройденного пути 5 осуществляет программный коммутаторный блок 17, выполненный в форме перфолентопротяжцого механизма, содержащего в фотоэлектрическом варианте неподвижный источник света 18, рефлектор 19, жестко закреплеййый на Оси модели непрозрачный стакан 20 с расположенными по его окружцостю диафрггмирующими щелевыми отверстиями, против которых установлены фотссопротивления 21 таким образом, что при вращений стакана лучи из диафрагмирующих отверстий циклически пробегают по кодовым дорожкам перфоленты 22 и управляют в соответствии с кодовыми отверстиями перфоленты подкл 1 очением нужных фото- сопротивлений, коммутирующих блок задания профиля пути в функции пройденного пути локомотива и упрежденного пути модели, Движение перфоленты, пропорциональное пройденному пути локомотива, достигается за счет передачи через соответствующий масштабный редуктор (не показан) вращения колесной пары с периодической поправкой, вводимой по 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 бО 65 средством трансформаторной дистанционной передачи, приемный сельсин которой своим статором 23 закреплен ца входной оси 24, а ротором 25 на оси лентопротяжной шестерни 2 б, получающей вращение от двигателя 27 следящей системы, управляемой от сигнальной обмотки приемного сельсина, работающего как в режиме сельсица, так и следящего трансформатора, чем обеспечивается автоматическое суммирование вводимого перемещения с перемещением поправки, поступающсй от сельсина-датчика 28, соединенного с выходной осью двигателя 29 следящей системы коррекции отсчета пройденного пути, входящей в электромеханический блок 30 отсчета пройденного пути.Блок 30 состоит из двухотсчетной системы, содершацей кругоьай цотецциометр 31 непрерывного отсчета пути в диапазоне одного контрольного участка. Движок этого потенциометра получает вращение от колесной пары.Второй круговой потенциометр 32 выполнен ламельным соответственно с шагом дискретности, пропорциональным величине одного контрольного участка. Движок 33 ламельнога потенциометра связан с шаговым двигателем 34, осуществляющим его поворот на одну ламель при поступлении импульса от напольного датчика, состоящего из пассивного элемента 35 и расположенного ца локомотиве приемного индикатора 3 б и блока 37 формирования импульса,Следящая система коррекции отсчета пути(двигатель 29, усилитель 38) включается на конце каждого контрольного участка для исключения накопленной погрешности в отсчете пути по данным от колесной пары за время движения локомотива в пределах одного контрольного участка. В этой системе управляемый двигатель 29 кийематически связан с поворотным каркасом кругового потенциометра непрерывного отсчета пути, что и ооеспечивяет ввод поправки, Посредством управляемого ключа, це показанного на чертеже, в следящую сСтему коррекции вводится рассогласование, источником которого служит напряжение на круговом потенциометре, если последний не будет находиться в нулевом состояни в момент переключения ламельного движка потенциометра 32 на последующую ламель. Импульс, отпирающий управляемый ключ, поступает от блока 37, а запирающий импульс поступает при окончании коррекции, что фиксируется нулевым напряжением на выходе усилителя 38.Блок 30 электромеханического счетчика пути предназначен также для определения величины путевого отклонения локомотива Ь 5, в конце каждого контрольного участка, т. е. определения разницы между фактическим положенем лсксмстйВя и тем, которое дслжйо быть согласно графику. Для этой цели на круговом ламельном потенциометре 32 имеются отводы с контактами; в нужные моменты времени подключают эти отводы к общей кругавой шине 89 посредством соответствую 1 цих этим контакта. релейных элементов, находя- шихся в козг таторпом блоке 40, управляемых от ячеек ИЛИ 41 блока 42 сдддн 1 я гра. фика. Моменты времени, соответствующие графику движения, реализуются посредством часового механизма СО стрелками, снабкснными индуктивными или индукционными датчиками, вклОченньи г, схему дешифратора, состоящего из ячеек И 43, подключенных входными зажимдмп к регистрам часов 44, минут 45, секунд 46 в соответствии с заданным графиком движения. Для фиксации конца текущего контрольного участка ,т. е, его порядкового номера) применен дешифратор, состоящий из двоичного счетчика 47 и ячеек И 48. В соответствии с графиком движения ячеики И 48 и 48 дешифратора пути и времени соединены с ячейками ИЛИ 4 соединенными в свою очередь с релейным элементом блока 40, посредством которого подключается нужный лдмельный контакт на шину 39, потенциометр 32, при появлении сигнала от датчика пути или времени. При замыкании каждого контакта ламельпого потенциометра с органа сравнения 49 снимается разность на- пряжений где У, - напрякение между ламелями;У, - напряжение на круговом потецциометре в момент подключения ламельного контакта.При поступлении импульса из ячейки ИЛИ 41 в результате импульса только от путевой ячейки И 48 напряжение Л У определит ошибку счетчика, которая компенсируется следящей системой коррекции пути (двигатель 29), при поступлении импульса из ячейки 41 только в результдтс импульса от временной ячейки И 43 напряжение Л У определит путевое отклонение локомотива в конце контрольного участка, т. е, в этом случае Ь 5 =К Ь У, где К - коэффициент пропорциональности.Величина Ь 1 передается в блок 50 запоминания путем открытия ключа 51, при этом величлна удерживается в форме напряжения до конца даного контрольного участка. Блок 50 может быть выполнен как в форме запоминающей емкости, так и в форме следящей системы с отслеживанием и запоминанием величины Л 5., на потепциометре. Для выбора режима тяги и момента переключения на него служит блок 52, в который с выхода блока 53 сравнения циклически поступает разность путевых отклонении: 65=Л 5 - Л 5, б 5 определяется блоком 54, а Л 5 - путевое отклонение модели за один цикл работы, равное5 = ф( - ) й,где- программная скорость на упреж.денном участке, получаемая в форме напряжения от программного потенциометра 55, выполненного в форме ламельного потенциометра,секционированного в соответствии с заданными зндчешгями программной скорости Ъ(5) н ее ограничекиями, с контактами, подключаю.5шими к общей шине нужную яамель в соответствии с программной командой от блока 37 илн перфоленты 22;К - текущая скорость модели, получае 1 Омая в форме напряжения от тахогенераторного датчика 10.Моменты времени 1, и 1, соответствующиеначалу и концу движения модели в пределах упрежденного участка заданной длины 5,в Орме импульсов поступают от датчика модельного пути так, что импульс 1 посредством вентиля 56 открывает, а : закрывает поступление в блок 54 функции К, - У). Блок 52 реагирует на знак разкости б 5.При О 5 =0 режим тяги не меняется, при65)0, что регистрирует ячейка блока 52, модель переключается на следующую старую характеристику, что фиксируется также в ячейке 57 памяти.2 При дальнейшем движении поезда в моментдостижения Ь 5=0, что регистрируется нуль- органом 58, при работе модели на новой тяге выдается команда на переключение тягового двигателя на новый режим тяги путем отклюЗО чения запрета в ячейке 59, пропускающей вэтом положении импульс с ячейки 57 памяти.Если 65(0, модель переключается на выбег или более слабую тягу одновременно с аналогичным переключением тягового двигаЗ 5 теля через блок 60 контроллера.Для решения задачи автоторможения и автоподтормаживания предусмотрена система,61состоящая из двух блоков, из которых блок 6 предназначен для решения задачи подторма живания и предварительного торможения приподходе к станции, а другой, включаемый От путевого датчика, фиксирующего начало второго тормозного пути до полной остановки поезда, производит торможение до полной 45 остановки в заданной точке.Блок 61 выполнен в виде двух последовательно действующих систем. Одна из них - следящая система - состоит из органа сравнения 62, усилителя 68, двигателя 64, веду щего слежение через муфту 65 за текущейскоростью У. локомотива на потенциометре 66 и дублирующем потенцнометре 67, что производится непрерывно до начала торможения или подтормаживания. Начало торможения 55 п и подходе к станции фиксируется первымнапольным датчиком (не показан). При подтормаживании или торможении, обусловленных временными или постоянными ограничениями скорости, начало тормозного пути фик сируется программными устройствами с помо щью блока 40, если оно совпадает с колбом контрольного участка или перфолентыограничении скорости сигналами автоблоки.р овки начало торможения или подтормаживаб 5 ния фиксируется от приемных локомотивных7устройств сигналов автоблокировки (блок 58)или сигналов телеуправления (блок б 9), исходящих от диспетчерского пункта. При поступлении сигнала на торможение или подтормаживание происходит переключение муфтс 65на 70 контактом 71, чем достигается запоминание начальной скорости Уо торможения, Далее торможение происходит в соответствии сзаконом снижения скорости, пропорциональным пройденному тормозному пути, который 10фиксируется датчиком 72, приводимым в действие посредством электромагнитной муфты78. При этом движение поезда приближеннобудет соответствовать следующему уравнению;(Ь - ) о) Зк -- (Ъо - Ъг) Я,где Ъ - текуш,ая скорость локомотива натормозном участке, получаемая оттахогеператорного датчика колесной пары 12;20Ъ - конечная скорость, задаваемаяпрограммным потенциометром 55;5,. - фиксированная длина тормозногоучастка, задаваемая потенциометром, с фиксированным отводом 75, 25пропорциональным 5При поступлении команды на подключениенужной скорости от блока б 8 одновременноподается запрет через элемент 74 на поступление команд в потенциометр 55 от блока 40 З 0или перфоленты 22.Реализация торможения по указанному соотношению производится посредством следящей системы сравнения левой и правой частиуравнения так, что правая часть формируется 35каскадным соединением потенциометрическогодатчика 72 и последовательным и встречнымсоединением дублирующего потенциометра 67запоминания и программного потенциометра55. Аналогично левая часть формируется каскадным соединением органа сравнения 62 ипотенцио метрического датчика тормозногоучастка 5 конец которого соответствует конечной скоростиВоздействие на тормозную систему производится с выхода усилителя 11, выдающего сигнал рассогласования скорости поезда и модели, которая тормозитсяпод воздействием тормозного тока в тормозной обмотке гистерезисной муфты. Величинатока устанавливается движком 7 б переменно 50го сопротивления, связанного с выходным валом управляемого двигателя б 4, в результатечего скорость вращения вала модели будетуменьшаться согласно указанному выше закону. В цепи передачи сигналов управления в 55тормозную систему включены максимальноереле 77 на выбег при достижении положительного рассогласования скоростей поезда и модели более допустимого и реле 78 включениятормозной системы при отрицательном рассогласовании более допустимого, при этом даьление в тормозных цилиндрах устанавливаегся пропорциональным рассогласоьанию.Второй этап торможения производит блок79 содержащий две работающие параллельно 65 во времени системы, из которых первая (усилитель 80, двигатель 81) предназначена для запоминания на следящем потенциометре 82 начальной скорости второго этапа торможения, начало которого фиксируется сигналом от второго напольного тормозного датчика и этим же сигналом останавливается первая следящая система, обеспечивая контактом потенциометра 82 запоминание начальной скорости второго этапа. Вторая следящая система (усилитель 83, двигатель 84) продолжает слежение за текущей скоростью на том же потенциометре 82 посредством второго движка 85. В результате этого слежения на заданном интервале действия тормозной системы Л 5 конец которого фиксируется остановкой следящей системы с контактом движка 85, система выдает снижение скорости Л У, в диапазоне Л 5, в форме электрического напряжения Ъ, между движками потенциометра 82.Импульсом от второго напольного датчика (не показан) дается команда на включение заранее заданной тормозной позиции, которая выдерживается па заданном отрезке пути Л 5,. После прохождения этого отрезка тормозного пути действие тормозов прекращается, при этом поезд переходит на выбег. Г 1 овторное включение той же тормозной позиции происходит при достижении равенстваЛ1Л-Л т 1.Ы 1=1 Т2 Тгде 1, - начальная скорость второго тормозного участка;- конечная скорость, соответствующая концу фиксированного участка ЛЯ получаемого в форме напряжения от задатчика 8 б;Л 5 - путь, оставшийся до полнойостановки поезда, получаемый от датчика 87, подключаемого электромагнитной муфтой 88;У - текущая скорость локомотива, получаемая от тахогенераторногодатчика 10.Это соотношение регистрируется вычислительным устройством, в котором левая часть уравнения формируется каскадным соединением датчика 87 с зажимами движков потенциометра 82, а правая - каскадным соединением тахогенератора колесной пары 12 с задатчиком 8 б длины участка Л 5,. Посредством элемента сравнения 89 и нуль-органа 90 производится выдача импульса ювтор ноготормозной системоя па ту же позицию. Это повторное включение доводит поезд до полной остановки в заданной точке,Предмет изобретенияУстройство для автоматического управления магистральным электровозом, содержащее блок задания профиля пути, скорости и графика движения, блок, моделирующий движение поезда, служащий для получения упил каз 3437/10 Тираж 1150 Формат бум, 60 Х 90/8 Объем О,Б пзд, л. ПодписноеНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССРМосква, Центр, пр, Серова, д, 4 типорафия, пр, Сапунова, 2 режденных координат, блок отсчета пройденного пути, подкгпоченный к датчикам колесной пары, блок логического выбора режима тяги, блок автоматического торможения и подтормаживания, систему автопуска и систему азтоматическои локомотивной сигнализации, отличающееся тем, что, с целью упрощения конструкции устройства, повышения точности и надежности его работы, в блоке, моделирующем двикепис поезда, установлена ЭЛЕКТРОМЕХИНИс 1 ЕСКИЯ ТЯГОВаЯ МИКРОМОДЕЛЬ, выполненная в виде соединенных между со. бой микродв 11 ателя, подключенного к датчи. ку напряжения контактной сети, редукторы, гистерезисной муфты, асинхронного двигателя, кругового и тахогенераторных датчиков и приемного генератора следяп 1 ей системы, подключенной к датчику колесной пары, блоку ОПРЕДЕЛЕНИЯ Гч 10 ДЕЛЬПОГО ПУТЕВОГО ОТКЛОНЕНИ Составитель ЮРедактор Л. М. Жаворонкова Техред Т. и программному блоку задания характера профиля пути в функции пути, а в качестве счетчика пути использованы круговой и ламельный потенциометр, соединенный с шаговым переключателем, и следящая система, двигатель которой соединен с корпусом круго- лого потенциометра и лентопротяжным мехаизмом, программный блок контроля пути и графика движения выполнен в виде датчика времени, соедипепного с логическими ячейками И и ИДИ и с отводами ламельного потеициометра, а блок автоторможения выполнен в виде двух следящевычислительных систем, подключенных к тахометрическому датчику, потециометру задания тормозных путей, блоку сравнения, датчику обратной связи, потепциометру фиксации начальной скорости торможения, программному потенциометру и управляющему нуль-органу.