Устройство для обнаружения юза колесных пар подвижного состава

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 80124545 А 15 Р 4 В 6 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ТЕЛЬСТ К АВТОРСКОМУ Син ого траназцоваи К.Н.Р рт х(088, 8)видетельс 60 1. 3/1 ССР1,84. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРпо делАм изОБРетений и ОтнРытии(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБНАРУЖЕНИЯ ЮЗА КОЛЕСНЫХ ПАР ПОДВИЖНОГО СОСТАВА содержащее на калфую колесную пару датчик скорости, состоящий из последовательно соединенных импульсного тахогенератора и формирователя выходного сигнала, и подключенный одним из входов к выходу формирователя.блок сравнения, а также общие для всех колесных пар формирователь эталонного замедления подвижного состава, сумматор и блоки задержки и выделения экстремального сигнала, выход которого соединен с другими входами блоков сравнения и с одним из входов сумматора, выход которого подключен к входу блока задержки, соединенного выходом с одним из входов блока выделения экстремального сигнала, другие входы которого подключены к выходам соответствующих формирователей выходных сигналов датчиков скорости, о т л и ч а ю - щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия, оно снабжено блоками перемножения и формирования сигнала, обратно пропорционального квадрату эталонной скорости, вход которого подключен к выходу блока выделения экстремального сигнала, а выход - к одному из входов блока перемножения, другой вход которого соединен с выходом формирователя эталонного замедления, а выход - с другим входом сумматора, причем формирователь выходного сигнала датчика скорости выполнен в виде преобразователя длительности периода следования импульсов в напряжение.3 1245 чИзобретение относится к железнодорожному транспорту, а именно к сис темам противоюзной защиты подвижно" го состава, и может быть применено на любых железнодорожных транспортных средствах, колесные пары которых оборудованы индивидуальными тормозами с раздельным электрическим управлением.Известно устройство для обнаружения юза колесных пар подвижного состава, содержащее на каждую колесную пару датчик скорости, состоящий из последовательно соединенных импульс ного тахогенератора и формирователя выходного сигнала, и подключенный одним из входов к выходу формировате" ля блок сравнения, а также общие для всех колесных пар формирователь эталонного замедления подвижного состава, сумматор и блоки задержки и выделения экстремального сигнала, вывыход которого соединен с,цругими входами блоков сравнения и с одним из входов сумматора, выход которого подключен к входу блока за,цержки, соединенного выходом с одним из входов блока выделения, экстремального сигнала, другие входы которого подключены к выходам соответствующих формирователей выходньгх сигналов датчиков скорости. Точность работы известного устройства во многом определяется характеристиками датчика скоростей вращения колесной пары. Этот датчик выполнен в виде импульс" ного тахогенератора с преобразователем частоты в напряжение и характеризуется большой точностью, что обус. ловлено высокой разрешаюшей способностью (количеством импульсов на один оборот) импульсного тахогенератора (.11 .Для обеспечения надежной защиты колес от повреждений вследствие юза и для достюкения кратчайшего тормозного пути обнаружитель юза должен, помимо точности, обладать достаточным быстродействием. При использовании датчика скорости на осчове импульсного тахогенератора быстродейсг вие будет ограниченб из-за наличия преобразователя частоты в напряжение, который вносит большую задержку изза своей инерционности, обусловленной использованием сглаживающего 55 фильтра с большой постоянной времени Чем вьппе требования к статической точности (уровню пульсаций) датчика 52 3скорости, тем больше постоянная времени сглаживающего фильтра и тембольшую задержку (достигающую нескольких десятков и даже сотен периодов импульсной последовательности)вносит преобразователь частоты в напряжение. На средних и низких скоростях движения указанная задержка может составлять 0,5-1,0 сек, а замедление колесной пары+ входящей в юэ,тем больше, чем ниже скорость движения, поэтому недостаточное быстродействие известного устройства можетпринести к заклиниванию колесной пары,Цель изобретения - повьппениебыстродействия устройства,Для достижения указанной целиустройство для обнаружения юза колесных пар подвижного состава, содержащее на каждую колесную парудатчик скорости, состоящий из .последовательно соединенных импульсного тахогенератора и формирователявыходного сигнала, и подключенныйодним из входов к выходу формирователя блок сравнения, а также общиедля всех колесных пар формировательэталонного замедления подвюкногосостава, сумматор и блоки задержкии выделения экстремального сигнала,выход которого соединен с другимивходами блоков сравнения и с однимиз входов сумматора, выход которогоподключен к входу блока задержки,соединенного выходом с одним из входов блока выцеления экстремальногосигнала другие входы которого подключены к выходам соответствующихформирователей выходных сигналов датчиков скорости, снабжено блоками перемножения и формирования сигнала,обратно пропорционального квадратуэталонной скорости, вход которогоподключен к выходу блока выделенияэкстремального сигнала, а выход -к одному из входов блока перемножения, цругой вход которого соедииенс выхоцом формирователя эталонногозамедпения, а выход - с другим входом сумматора, причем формировательвыходчого сигнала датчика скоростивыполнен в виде преобразователя дли-тельности периода следования им.пульсов в напряжение.Совокупность всех введенных узлови их взаимных соединений позволяетполучить в предлагаемом устройствеположительный эффект по сравнению с(2) К Тгде К и К = К К - постоянные кой 3эффициенты. 3 1245известным, выражающийся в увеличениибыстродействия при сохранении точности в широком диапазоне скоростей.Предлагаемое устройство как и известное позволяет осуществлять индиви 5дуальный контроль относительногоскольжения, в том числе и при одновременном юзе всех колесных пар.На фиг. 1 показана структурнаясхема устройства для обнаружения юзаколесных пар подвижного состава;на фиг. 2 - функциональная схема одного из вариантов выполнения Формирователя эталонного замедления под.вижного состава.15Устройство для обнаружения юзаподвижного состава содержит на каждую колесную пару датчик 1 скорости,состоящий из импульсного тахогенератора 2 с подключенным к его выхо 20ду преобразователем 3 периода в напряжение, и блок 4 сравнения. Устройство содержит также общие для всехколесных цар блок 5 выделения минимального напряжения, блок б задержки, формирователь 7 эталонного замедления подвижного состава, сумматор8 блок 9 Формирования сигнала, обратно пропорциональчого эталонной скорости и блок 10 перемножения,30Выход каждого преобразователя зпериода в напряжение соединен с входом а, блока 4 сравнения и с входами а блока 5 выделения минимальногонапряжения, выход которого соединенс входом Ы каждого блока 4 сравнения З 5а также с входом о сумматора 8 и совходом блока 9. Выходы блока 9 иформирователя 7 соединены с входамиблока 1 О перемножения, выход которого подключен к входу Ь сумматора 8.Выход сумматора 8 через блок б задержки подключен к входу Ь блока 5выделения минимального напряжения.Выходы блоков 2 сравнения являютсявыходами устройства.45Формирователь 7 эталонного замедления.может быть выполнен в виде источника постоянного напряжения, датчика линейного замедления транспортного средства или функционального 50преобразователя, В последнем случае(фиг.2) формирователь 7 эталонногозамедления содержит сумматоры 11 и12 и узел 13 деления, выход которого является выходом формирователя 755Входы а сумматоров 11 и 12 объединены и являются входом формирователя 7,подключенным к выходу блока 5 выде 4524ления минимального напряжения. ВходыБ сумматоров 11 и 12 также объединены и подключены к источнику постоянного напряжения Б Выходы сумматоров 11 и 12 соединены с входами узла 13 деления.Устройство для обнаружения юза подвижного состава работает следующим образомИмпульсный тахогенератор 2 вырабатывает непрерывную последовательность импульсов, период Т следования которых обратно пропорционален мгновенному значению Ч скорости вращения соответствуюшей колесной парыгде К - постоянный коэффициент, определяемый конструкцией тахогенератора 2;номер колесной пары.Преобразователь 3 периода в напряжение вырабатывает непрерывный (или ступенчато-непрерывный) сигнал, напряжение Б которого прямо пропорционально периоду Т следования входных импульсов При этом быстродействие преобразователя 3 периода в напряжение, обусловленное его конструкцией, значительно превьпцает быстродействие преобразователя частоты в напряжение, применяемого в известномустройстве (задержка преобразования не превышает двух периодов следования входных импульсов). Напряжения тс выходов преобразователей 3 поступают на соответствуюшие входы блока 5 выделения минимального напряжения. На один иэ входов блока 5 поступает напряжение О, с выхода блока б задержки. На выходе блока 5 образуется эталонное напряжение 1. = Б , равное минимальному из всех входных напряжений: Если по крайней мере одна иэ колесных пар транспортного средства не(5) 05 мин Па где П, П 1К КЗ 1 О К(7) 55 лонная скорость. проскальзывает (т.е. имеется эталонная колесная пара), то тогда формула (3) примет вид 1 ОНапряжение У = У с выхода блока 5 поступает на вход Б каждого блока 4 сравнения, на вход о, которого поступает напряжение П от преобразователя 3 соответствующей колесной пары. Каждое из сравниваемых напряжений Пз; и эталонное напряжение Пэ обратно пропорциональны величинам соответствующих скоростей. 20Блок 4 сравнения выполнен в виде компаратора отношения, Он вырабатывает.управляющий сигнал на своем выходе в том случае, когда отношение нап ряжений на его входах превышает определенное пороговое значение.ю Таким образом, устройство производит индивидуальный контроль скольжения колесных пар и посылает управ 30 ляющий сигнал в тормозную систему той колесной пары, величина относительного скольжения которой превысит заданный порог срабатывания.При одновременном юзе резко уменьшается скорость Ч вращения всех колесных пар, соответственно увеличивается период Т следования импульсов техогенераторов 2 и напряжение Упреобразователей 3 периода внапряжение. В этом случае минимапьным ф 0 из всех входных напряжений блока 5 становится напряжение П , поступающее с выхода блока 6 задержки, таким образом, в рассматриваемом режиме согласно формуле (3) П = мин Яэ У) = П(6) Блок 6 задержки осуществляет задержку входного сигнала на время т , 50 Поэтому мгновенное значение напряжения П (1) будет определяться форму-6лой: где П - напряжение на выходе сум 8матора 8. и П - напряжения на выюходах формирователя 7 эталонного замедления, блока 9 и блока 10 перемножения;КэК, - постоянные коэф-.фициенты,Используя формулы (6- 8,), получим- При достаточномалой величине за.держки ". получим(Ш (С) К Кйй т 7- П, П И). (1 О) Разделив переменные и проинтегрировав имеем й 1 ч. П (с)йс + С (11) 1 К КП.,(1)о где 1: - текущее. значение времени,отсчитываемое от моментасрыва сцепления последней колесной пары;С - постоянная интегрирования. Параметры К .и К можно подобрать таким образом, чтобы выполнялось ус- ловие а постоянную С интегрирования определим из условий: К- 0 с = 11Эц эоэотогда формула (.11) с учетом (2) и(14) будет иметь видЧ (й),Чэ Д П (й) Й 1 (1311где Ч(й) . ---- условная этаК.,эП(17) К =В,О Тогда, учитывая, что 11= Б,Киз (1 б) и (17) получаем выраЧэчжение для выходного сигнала формиро вателя 7 а+ЧВ= Вэч У а+ сЧ ф(14) где В,замедление транспортногосредства при нулевойскорости (т.е. в моментостановки);а и с - постоянные коэффициенты,25определяемые характеристиками тормозной системытранспортного средства.Для такого транспортного средства формирователь 7 эталонного замедления может быть выполнен в виде функционального преобразователя, схема которого приведена на фиг.2. На его вход поступает напряжение= Ц , которое подается на вхо- З 5 ды а сумматоров 11 и 12, а на входы В - постоянное напряжение 11,Выходные напряжения Б и 11сум 1 маторов равны 2Их(15) где с - постоянный коэффициент,Напряжения И, и Б поступают наузел 13 деления, выходное напряжение Б которого прямо пропорционально13частному от деления его входных напояжений501 э По +- К ." К--- "- (1 б)е л 11, О сБ+ У,Из формулы (5) следует, что при одновременном юзе всех колесных пар условная эталонная скорость Ч, изменяется во времени в соответствии с текущим значением напряжения Б, формирователя эталонного замедления. Следовательно, выбирая соответствующие параметры и схему формирователя 7, можно придать условной эталонной скорости любой желаемый вид.Если транспортное средство оборудовано тормозами колодочного типа, то расчетное замедление Впри торможении функционально связано со скоростью движения следующей приближенной формулой: где К - постоянный коэффициент.зЗПараметры У , с( и К формирователя 7 выбираются исходя из следующих соотношений: где а, с и В, - параметры, входящие в формулу (14). 7 В -- -.- (18) а + Ч (С о эо а + с ЧэСопоставляя формулы (18.) и (14) видим, что выходное напряжение формирователя 7 эталонного замедления прямо пропорционально в каждый момент времени расчетному замедлению В, транспортного средства при данной скорости его движения. Значение условной эталонной скорости в этом случае, рассчитанное по формулам (13) и (18), будет сос- тавлять 1 а+ ЧЧ (С) =Ч -В-- - а,э а+ сЧ(19) Таким образом, сравнение скорости каждой колесной пары С условной эталонной скоростью производится с такой же точнОстью, как и в известном устройстве. При этом обеспечиваются лучшие динамические показатели устройства в целом, Это относится как к случаю одновременного юза всех колесных пар, так и к случаю, когда по крайней мере одна из колесных пар не проскальзывает.