Устройство для защиты от боксования рельсового экипажа

Союз Советских Социалистических Республик(51) ЛЪ, Кл. В 61 С 15/1 В 60 Аа 3/О Государстеенный ноннтет Сооото Мнннстроо СССР оо делан нзобретеннй н открытий(53) УЛК 621335,11, 625.2.032.37 (088.81 етень ,11 Ь) Дата опубликов ия описания,18,10.7 Иностранцыарс. Олоф Ннльссон, Фредр(В 1 вецня) 2) Авторыизобретении Ммитарле и Бу Седербеуг Иностранная фирма(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОТ 5 ОКСОВАИИ е.ЕЛЬСОВОГО ЭКИПАЖА Изобретение относится к рельсовым транспорт. нымсредствам, содержащим ведущие колеса, приводимые во вращение тяговым двигателем.Известно устройство для защиты от боксования рельсового экипажа, имеющего по крайней мере одну систему тягового привода с двигателем, вязанным зубчатой передачей с ведущими коле. саьпе, содержащее блок регулирования тягового усилия привода и размещеннъщ в системе тягового привода датчик сигнала, соединенный через элемент сравнения с блоком регулирования тягового; . лия двигателя, В известном устройстве дат век измеряет, например, частоту вращения ведущих колес или их угловые ускорения.Цель изобретения - такое усовершенствование устройства, которое позволило бы реализовывать максимальную силу тяги рельсового экипажа.Эта цель достигается тем, что ко входу элемента сравнения подключен датчик механических колебаний элемента системы тягового привода. С целью повышения надежности работы устройство может быть снабжено полосовым филыром, способным работать на собственной частоте колебаний системы тягового привода и включенным между датчиком механических колебаний и элементом сравнения,Датчик механических колебаний может быть уста новлен в серьге кожуха зубчатой передачи.Ба .фиг, 1 приведена принципиальнаяблок. схема уст 1 еойства; на фиг, 2 - характеристика "вход-выход" ограничивающего усилителя, вхо дящего в блок-схему на фнг. 1; на фнг, 3 - размещение датчика механических колебаний в тяговом приводе, вариант; на фнг, 4 - зависимость тягового усилия Р от разницы ЬЧ между окруж ной скоростью ведущего колеса, н скоростью рельсового экипажа.На фнг. 1 показано силовое н 1 щравлщацоеоборудование для тягового двигателя 1 рельсового экипажа. Якорь двигателя 1 питается постоянным 15 током, подаваемым известным способом от вьеводов 2 сети переменного тока через управляемый силовой выпрямитель 3. Он вырабатывает постоянное напряжение, величина которого определяется сигналом, подаваемым с усилителя 4 на импульс.20 ньтй управляющий блок 5. Двигатель 1 снабжентахогенератором 6, который вырабатывает сигнал, пропорционалыьй частоте вращения двигателя 1, Она сравнивается в элементе 7 сравнения с эта донной скоростью Чче., задаваемой потенциомет. эа ром 8, Полученное расхождение в скоростях по.Дается нз усидитеь 9. Бмеюп)пв соответству)ощуючЧРЗКТДРИттч У Вт Гс)ДНОЯ СТ)НЗДОтот)ОГО ЯВДЯ,йтГ.Я ЗЗталоттттьтттт нат)ЕНттчь) ТОКЗ ттУт РТЕЛЯ ПОттаЕ)СЛна Ограиичнваюгций усишгтель 10. Он имеет хзркТЕ ряСТККу, ПОКЗЗЗНут) НЗ Юя. 2 т)ходиому СИГНЗЛу)тЗТ )ТРОТОЦИОНат)ЬН ВЫ.ОДН и Снттнач ); -) ЕС)ТИГЗТ МЕ )ГЬШЕ Идтт НЗВ ЕН тттт) т-т;.;От "устччгвт)днног г; "л.дт-т-. ттюетттт-,метра, 1 ЕслиЧЕт)О ЧЕТ:, 1ат тМ Опт)Гт-то)ттт С ПОМОЩЬЮНОТЕ)ГДИОМЕТ Оа . 1 Ьаож т б)д )Ь ттстаЧО,1)РЧО ьаттнМадьтС 4 ТЯГОВОЕ т)СУ Чп)С И СЛЕДО"татат)ьтО. УСКОРЕ"НИЕ3 СТВОНСТВО БЗМЕрадия Тоут 2 ВЬГДЗОЗТЬШЗЕТСН НЗЛ ПРОДООттпотГЗДЬНтДЦ Тф;У ЛВИГЗТР)ТЯ И ЗТОттз)ттЗт В Зта)ттст)тат соючттсттт):,т тдчгттт)ячътпятИ)ГТ)аОМ 1 ГЗ Зтэ"та)ЦЗ 1 че 1 КтННУССОСТЗВЛЯЕТО СчтттЕ)т)тъ т)тт, )."т Н т Г д трт ттт" р тр ".т . ъзт. а тФбдоиттт,) ВЬПТДЧ.,Итадя 3, т,дисатдтая Снстрдд Отття)тСтрЕМЧтЬ. О удтр)Пт)ваттт СтО)Ч 1 СТЬ ПО ТОЯННт)Я ИраВИОИ Знзчетя)тт) "д.т ттстЗНт)чт)рт;)тоурет Пт)ГЕндтОт ст-.)р,т Я т мттттт)ч -,.;т,"-т т д т",т, бт - .ЛО рс"0ВЫЕНО Ма;, С)дтт;ЬН;-)Е З Гат;ЕНЯЕ ТО)ГСЗ тчд.)-ЗГЕ)ТЯ 1 ЗСт)ЕДОВЗТЗДЬНОТЗХ:ХЕ П ТЯГОВОЕ УС)Л)тЕ Н УСЬЗООЕНИЗА, усЗНОЯЕ)Гт)ТЫ С ДОМОщюя) НОТ,Тт)ГНОЬтЕТ)тза 11,К.1 З ьрнтт НЗО)ражеа 1)ттЫЧНЗЯ ТЗьажиа МОТттрт)ОО тсадь ВГГт) Э)ттттЧр,Ч ) р;,СЧ Р ттуЕЕТ ДВЕОт и Н 1.о ттддч тт.-, -Отт 1 Рт.тч тч)тчтачт-;тГю ВЕдуЫ я" КОЛЕ "ч 8=д)"тт 14 чгтаяочт)то БЗОдной Йэ Осей н т)окзсзнз Од)та ЗТ б)чти ;5, Бук.сз т,) т)одвеОснз чз д;ыд )х В тчтт)дтО; стойке )б,ХОТт)раят;ЖЕСТКО СОЕ)д";НЕт:З С "т);то)7 ТЕЛЕжки. ОСЬПГНВОЯИТСЛ В даЗЕНт 8 даИГЗТ.:дЕМ 1. КОТОрЬЯ.)з:иб):З,т-) я; Еч- т Ч ч ,",1 З ттч , О"чт/Х" ЗчбчатойутЕР:ЛЗЧИ, Вк.:Рат",ЗТЬТВЗЕМЗЯ ДОИ УСКОРЕНИИ ВРЗЗ)О 1 И,1 т т)Оззнто,"- )твтт Зтздя 1 ВОСдриниуттр)сясерьгой 1:, устзноздепнтэй ь)з;О)ф коонщтейи)м 20т т таттч;цр тт тт т ттрч)дтсйнц 7ЧЗ КО/туХЕнер)еРячнт 1 о,Дттт)ЗК Э 2 усидти)т т Сттт, бдОК.СХЕМУ фНГ. 1)ъс Гзнзадивзетс)т таким Обпз)омтО нодвептзетсяВОЗДЕБСТВНто УСНИНЯ, ДЕСТВтттт)ЦО НЗ ОСЗКТИВН"Ютцт у Т л Нч чат)ьсуЗ )татттттК т) ттсид)тч М,;)жатб);,ею -,тСТЗтт)р теи зэ ф)т 1 ЧЕ .ЧЦН то Н)дт В ОШГОМ )тэ1 ч)т)тттс)ччо 70 идн 2Я тт)утстт щт)ианд рнМОЬЧЕТ ОЫТЬ уСТЗНОВЛЕН тт)Ежду КОО)ППТЕЙНОМ 20 яОаьтттй 1 / )Ет)лтт:Гстт Ичя МС (ту Кту 1)т)ттТЕттОМ )1 ЧКоз)тХОМ Псрадатти 18, ДЗТЧИК 22 , ИЛИЯ СОДЕржнтИЗВЕСТщдЕ "4;тСМЕт)ТЬт ВЫОЗбЗТЫВЗтощир СНГ)та)ПОСТО)тднт)ГО ТОКЗВЕттитч)ГНЗ Кт)торо) О Пт)О)порцн.ут тттлдо т)чйс)т) тонтт 1 тт чз сер),гу 19 н)пк 1)ОБ)птень.;.тот стГ)гзд лодзе тсз нз полосОВОЙфИДЬТО . ). КОТОттЬД)Д)ОДУСКЗЕТ тси)-НаЬ С ЧЗСТОТОЙ,Вс)з)шкз)О)цен и сдччзе механических кот)ебз)пп 1удт)мянутого типа, В типичнои сдучзе этз истотаст",стзВдле т нескодьт;О дчслткота герц, Выходнойд)гна) с фильтра 23 преаб)ззуется в вь)прямите.ДЕ 4 В Д)ГЗД ПРСТОЯННС)ГО НЗПРяжЕНИЯт ПРОПОРДИОНЗЛЫ)ЬП ЗМТ".Т)НТуде КОЛЕбапийт ЛрИЧЕМ ЭТОТС Дадт додВЕТСН дЗЛЕЕ НЗ ЭЛЕМНТ 25 СрЗВНЕНИя. Ст)отз)дьиомет 1)з 2 б т 1 О тттзттд 1 ьорОДОВьл сигнал Аитдитуда колебаний сравнивается с этим пороговым сигналом в элементе 25 сравнения. Если амплитуда колебаний превыптает значение, соответствуюцее пороговому сигналу, элемент 25Авырабатывает сигнал й (см, фиг, 2), который через усилитель 27 подается на усилитель 10 (см. фиг, 1) дтя умерьшения напряжения выпрямителя 3, Сигнал В уменьшает граничное значение, уста. НОВЛЕННОЕ ПотЕНцИОМЕтрОМ 11 дО ЗНаЧЕНИя 1- т-тТ Если амплитуда колебаний превышает пороговое Зиат)Е)ПЕ, тО ВЕЛИЧИНа тОКа СИГНЗЛа 1, будЕТ ограничена до значения 1 "Ю. Таким образом, ток двигателя 1 с уменыпением тягового усилию соответственно уменьшается, вызывая уменьшение змт)литуды колебаний, Таким Образом получается замкнутая схема управления, которая при необ. ходимости быстрого ускорения автоматчески обеспечивает режим работы тяговой системы в виде )==Ггоз, ЛЧ=Юз, показанной на фиг. 4, Таким образом при всех условиях будет обеспечиваться максимальное сцепление.Бороговое значение, с которым сравнивается амплитудз колебаний в элементе 25 сравнении на фиг, 1, может, быть равно нулю, и в этом случае потенциометр 26 и элемент 25 сравнения могут не применяться. Однако целесообразно с помощь.э поте)щиометра 26 выбирать также пороговые зна. чегия, чтобы избежать негарантированного сниже)гяя тягового усилия, вызванного незначительными колебаниями, Аналогичным образом в некоторых случаях может быть целесообразным введение в сигнальный тракт 24-25.27.10 сгдажи. ва)О)цих устройств и лин)щ задержки для того, чтобы кратковременные колебания не уменьшали тягового усилил двигателя 1.Датчик 22 удЛия, использованный в данном примере, может быть расположен в любом месте системы тягового привода или в раме 17 тележки Наиболее подходящее расположение в каждом конкрепюм случае зависит от конструкции системы "двигатель - силовая передача. подвеска ведущего колеса", которая может меняться в широких пределах, Важно, чтобы датчик бьш расположен в таком месте, где бы он подвергался воздействию сил, возникающих п ри названных механических колебаниях,На фиг, 3 тележка снабжена еще одной парой ведупп)х колес 28, буксы 29 которых подвешены в Опорной стойке 30. Ось и;вводится В движение посредством двигателя 31 через зубчатую передачу 32, кожух которой снабжен серьгой 33, имеющей кронштейны 34 н 35. Двигатель 31 может быть снабжен собственной управляющей и питающей системой, идентичной Описанной системе двигателя 1, показанной нз фиг. 1, и в этом случае датчик устанавливается таким же образом в серьге 33 или в ее кронштейнах 34 и 35.На фиг. 4 показано, как в рельсовом экипаже.изменяется тяговое усилие Е в зависимости от разницы Ю между окружной скоростью ведущегоколеса и скоростью экипажа, В относительно большой степени внд кривой зависитот поверх. ности рельсов и ведущих колес, наличия загрязне. ний, ржавчины и т, д. и от скорости движения. Однако, когда тяговое усилие увеличивается от нуля до определенной величины Р, ЬЧ кз.зВ уп. ругих деформаций сравнительно медлено увеличивается до определенного значения ЬЧ, . В типичном слУчае Е составлЯет около 75% От Рпах Если тяговое усилие будет увеличиваться еще больше, между колесами и рельсом возникает явно выраженное проскальзьванне, Максимальное тяговое. усилие Епах достигается, когда ЬЧ =ЬЧ,Ю, обычно составляет од,н илю несколько км/час). Если ЬЧ увеличивается еше больше, тяговое усилие уменьшается,Весьма желательно иметь возможность работать при максимально возможном тяговом усилии., т, е, устойчиво работать при Ч=Ч когда Е = Едах. ПосколькУ вид кРивой и, следовательно, Ч, и Егпах относительно сильно меняются в зависимости от неуправляемых внешних условий, до сих пор это желание было невыполнимым. В предлагаемом устройстве работа в диапазоне ЮЮ является в принципе неустойчивой, так кзк производная Е по ЬЧ равна нулю или является отрицательной вели. юной. По этой причине в указанном диапазоне в системе "ведущее колесо - силовая передача - тяговый двигатель - тележка" возникают механические колебания, Эти колебагия имеют собственную частоту (возможно несколько), определяемую механической конструкщей системы. Наличие механических колебаний такой собственной частоты является, следовательно, по. казателею 4 того, что система работает в диапазоне ЬЧЬЧВ некоторых случаях двигатели одной тележки ,ли все двигатели экипажа питаются от общего выпрямителя 3 (см, фкг. 1). В этом случае каждая система "двигатель - ведущая ось соответствующим образом снабжаются своим датщком 22 усилия, фильтром 23 и вьлрямителем 24. Для передачи самого большого из сигналов, полученщх с выпрямителей, к элементу 25 сравненияювливается селективный контур. При этом обмот. ки якорей каждого двигателя питаются от общего выпрямителя, в то время как токи возбуждения каждого двигателя могут регулироваться отдельно, например установкой для каждого двигателя от. дельного управляемого преобразователя для пи. тания обмотки возбуждения и системы управления дпя регулирования трка возбуждения мотора.Таким образом, каждая система управления подцерживает ток возбужления двигателя равным эталонному значению, подаваемому на систему управления. Нормально на системы управления подаются спорные значения одинаковой величина, соответ. свующей полному потоку двигателя прн скоростях двигателя от нуля до опрелелевой вели. юны, так называемой Основной скорости, которая,ипрмер, может быть равна половине полной скорости двигателя и цри увеличении скорости двигателя вьцце названной величиныснижениепотока.Когда жнгателк передают крутящий момент наВедущие колеса, распределение давления междуосями экипажа изменяется таким образом, что унекоторых осей давление колес возрастает, а удругих - уменьшается. Некоторые оск поэтомубудут роскальзьвать, пока не будет достигнутадостаточная сила трения у других осей, Если сигналпроскальзывания с датчика механических коле.баний врацакацейся оси вызовет уменьшение токаОбмоток якоря всех двигателей посредством селективнОГО КОтгурз н Общего силОВОГО вьцрями.теля, то Гвкжущкй крутящий момент на,сях,которые в это Время не врацаются, также будетуме кьи т, ся, и максимальный да и жущий крутяций момент не будет доспи нут.26 В описанной системе с общей регулировкойтока якоря н идивкдуаьным уцрзвлеем токомВозбуждения можно, одао, избежать этшо не.достатка стсдующр а Обрз.1 мСигнал с кзхдой системы двигатель - ведущая25 ось", который зависит От амплитудьколебаний,сравнивается с первым пороговым значением. Еслисигал с двнателя тревьает это значеке Онподается иа системы управления тока Возбуждениядвигателей следуощим Образом: при скоростяхЗО и:з: основной скорости сигнал подается к системам управления тока Возбуж.цения других двигателей 1 О не проскальэьваюцвх двигателей) такимОбразом; то токи возбуждения этих двигателейуьеГьБаются Га всличк 1 у, СООтветствунзцую35 дгналу. Поэтому поток в этих двигателях уменьцается, и токи в нх Обмотках якоря стремятсяВозрасти, Общий реГулятор тока ЯкорЯ противо.действует этому сниженкем нацряжеви нв якорях.Это в свою Очередь,. Влияет на ток обмотки Якоря,40 и такм Образом врашаоцпгй момент Вращающегося двигателя снижается, причем вращаюцнеМОменты другх двггатетей Остаются езменымн, При скоростях прювьцхаюцих Основту 0скорость, сигнал, эавсяцпй От амйлитуты коле 45 балй, подается только к системе управления токаВозбуждения своего двигателя таким образом, чтоток Возбуждения возрастает на вепршну, соответствут-.цуо атналу, Тогда лоток возбуждениядвигзтелЯ увелтчнвается, а тОк Обмотки ЯкорЯ и,50 следователыю, вращающий момент уменьпаются,В результате всегда и при всех скоростях движущая сила каждого двигателя будет максимальновозможной по отношению к осевому давлению тойведущек ос, которая соедненз с данным двкгь.телсм,Описанная система соответствуюцим образомрасширяется подачей всех агалов проскальзьваиия ча селективньлконтур, который передаетгл больай кз нкх на схему, где сигал сравни6 свается со вторым пороговым значением, котороебольпю, например, в два раза, первого порогового значения. Если сигнал превышает это второе пороговое значение, то это является показателем того, что установился слишком большой ток коряво отношению к преобладаяацему сцеплению, и сигнал так воздействует на общую систему управлении тока якоря, что ток якоря и, следовательно, тяговое уацае всего зкнцажа уменьшаются до величины, соответствующей преобладающему оцеплению,Магнитоупругие преобразователи силы, описаннью в приведеююм примере, могут быль заме. наны на датщнси усилия любого другого типа, например на тензометрические датчики. Вместо дпчиков усиления могут быть использованы дру. гие датски механических колебанш, например кселерометры, В тележке, показанной на фиг. 3, акселерометр может быль установлен на каждом конце тележки, В другом варианте могут быль использованы преобразователи вращающего мо. мента (например, магнитоупругого типа), и они устанавливаются таким образом, чтобы ввпри нимать вращающий момент в юй части, которая подвержена колебаниям например, ось колесной пары),Уменьшение тягового усилия в зависимости от амплитуды колебаний может, конечно, быть получено многими способами, отличными от они санного в связи с фиг.1. Например, сигнал О может быть подан на элемент 13 сравнения и здесь вычтен из эталонного значения тока е,В простейшем случае выходной сигнал с дат чика механгкских колебаний подается на индикатор в кабине машиниста. Поэтому при возникло. венин колебаний водитель может вручную регу лировать тяговое усилие. Даже в этом простейшем случае может быль достигнуто значительное улучшение тягового усилия.Другим достоинством описанного устройстваявляется то, что оно в значительной степени уменьшает механические напряжения в ведущих осях с колесами н элементами подвески, в раме тележки, двигателях и устройствах силовой передав, возникающие иза неуправляемых колеба.1 о ний формула изобретения1. Устройство для защиты от боксования 15 рельсового экипажа, имеющего по крайней мереодну систему тягового привода с двигателем, связанным зубчатой передачей с ведущими колесами, содержащее блок регулирования тягового усилия привода и размещенный в системе тягового пригн вода датчик сигнала, соединенный через элементсравнения с блоком регулирования тягового усилия двигателя, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью реализации максимальной силы тяги рельсового экипажа, ко входу элемента сравнения э 5 подключен датчик механических колебаний элемен.та системы тягового привода.2, Устройство по п, 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем,что, с целью повышения надежности работы, оно снабжено полосовым фильтром, способным рабо- зО тать на собственной частоте колебаний системытягового привода, и включенным между датчиком механических колебаний и элементом сравнения,3, Устройство по и. 1, о т л н ч а ю щ е е с я тем,что датчик механических колебаний установлен в 35 серьге кожуха зубчатой передачи.552016 Составитель В, КучумовТехред И, Асталош Корректор С Юекма.1 з 143/33 НИИ Филиал ППП " Патент ", г. Укгород, ул. Проектиая Тирюк 624 Государственного комите по делам изобретени 13035, Москва, Ж, РаПодписноета Совета Министров СССРи открытийшская набд, 4 Ф