Устройство для обнаружения перегретых букс железнодорожного состава

(5 ИТЕТРь 1 тиям ЕН елезкии ССР05.87 тся к устронтроля тем частей го к одов ствам автоматичес ческого состояния вижного состава п д егбна движении иужения аварийие нгдежносблок считывапредназначено дляных букс. Цельти, Устройство со выш ГОСУДАРСТВЕННЫЙ Н. ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И О пРи Гннт сссР АНИЕ ИЗО Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(71) Омский институт инженеронодорожного транспорта(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБНАРУЖЕНИЯ ПЕРЕ ГРЕТИХ БУКС ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО СОСТАВА.801556983 ния, состоящий из считывающей камеры1, датчиков прохода колесных пар 2-4,подключенных к коммутатору 5, соединенному через корректирующие усилители 6-8 с блоком памяти с элементами9-11, которые выходами подключены кблоку превышения температуры, состоящему из пороговых элементов 13-15 иисточника 12 опорного напряжения, ик блоку определения превышения темпанарастания температуры, состоящему издифференциальных усилителей 16-18,подключенных через элементы 19-21 выделения модуля напряжения к входам.пороговых элементов 23-25, а выходыпороговых элементов 13-15 и 23-25подключены соответственно к первому -шестому входам блока 26 Формированиясигнала о состоянии букс. 1 з.п,ф-лы,3 ил.Изобретение относится к устройствам автоматического. контроля технического состояния ходовых частейподвижного состава при его движениии предназначено для обнаружения аварийных букс,Цель изобретения - повышение надежности,На фиг.1 представлено устройство,общий вид; на фиг.2 - то же, блочнаясхема; на фиг,3 - функциональная схема блока формирования сигнала о сос". тоянии букс.Устройство содержит считывающуюкамеру 1, датчики 2-4 прохода колесных пар, коммутатор 5, образующие всОвокупности блок считывания, коррек"тирующие усилители 6-8, элементы9-11 памяти, являющиеся блоком памяти, источник 12 опорного напряжения, пороговые элементы 13-15, образующие в совокупности блок определения превышения температуры, дифференциальные усилители 16-18, блоки 19- 2521 выделения модуля напряжения, источник 22 опорного напряжения и пороговые элементы 23-25, образующие всовокупности блок определения темпанарастания температуры, блок 26 формирования сигнала о состоянии букс,.регистратор 27 перегретых букс, линии28 и 29 задержки, причем выход считывающей камеры 1 и выходы датчиков2-4 прохода колесных пар подключенык входам коммутатора 5, выходы кото 35рого через корректирующие усилители6-8 подключены к функциональным входам элементов 9-11 памяти, выходы которых подключены к функциональнымвходам пороговых элементов 13-15 и квходам дифференциальных усилителей16-18, причем выход элемента 9 .памяти подключен к неинвертирующему входу дифференциального усилителя 16 иинвертирующему входу дифференциального усилителя 18, выход элемента 10памяти подключен к инвертирующемувходу дифференциального усилителя 16и неинвертирующему входу дифференциального усилителя 17, выход элемента11 памяти подключен к инвертирующемувходу дифференциального усилителя 17,и неинвертирующему входу дифференциального усилителя 18, выходы диффе"ренциальных усилителей 16-18 через55блоки 19-21 выделения модуля напряжения подключены соответственно к сигнальным входам пороговых элементов23-25, опорные входы пороговых элементов 13-15 подключены к выходу источника 12 опорного напряжения, а опорные входы пороговых элементов, 23-25 к выходу источника 22 опорного напряжения, выходы пороговых элементов 13-15 и 23-25 подключены соответственно к первому - шестому входам блока 26, выход которого подключен к входу регистратора перегретых .букс 27, выход датчика 4 прохода колесных пар через линию 28 задержки подключен к управляющим входам элементов 9- 11 памяти и через линию 29 задержки к управляющему входу логического блока 26.Устройство работает следующим образом.При прохождении колесной пары последовательно над датчиками прохода колесных пар 2-4 последние вырабатывают стробирующие импульсы напряжения, которые подаются на управляющие входы коммутатора 5. Коммутатор 5 последовательно подключает считывающую камеру 1 к информационным входам элементов памяти 9-11 через усилители 6-8. Инфракрасное излучение от перечисленных элементов буксового узла и колесной пары при помощи считывающей камеры 1 преобразуется в электрические сигналы, которые усиливаются корректирующими усилителями 6-8. Коэффициенты передачи корректирующих усилителей 6-8 выбираются такими, чтобы амплитуды сигналов на их выходах были пропорциональны температуре шейки оси (или подшипника). При этом должны выполняться следующие соотношения; Ц, =Ц К,=КТ,(2) Ц,=Ц, К,=Кт,(3) цк ц ь Кз Киэ ф Расположение датчиков 2-4 и считывающей камеры 1 выбрано таким образом, что при прохождении колесной пары над первым датчиком 2 в поле обзора считывающей камеры 1 попадает нижняя часть корпуса буксы, над вторым датчиком 3 - предподступичная часть шейки оси, над третьим датчиком 4 - ступица колеса.5 1556983где БУкг,У к - амплитуды сигналовна выходе корректпрующих усилителей,- амплитуды сигналовна выходах коммутатораК, Кг, К - коэФфициенты передачи корректирующих 1 Оусилителеи,Т ,Т ,Т - температуры шейкиоси (или подшипника), определяемыепо элементам буксо" 5вого узла и колесной пары, обладающими различной тепловой инерционностью; 20К - коэффициент пропорциональности междуамплитудой сигналана выходе коррекполучимтирующих усилителей и температуройшейки оси.Из-за тепловой инерционности Т ,ЫфТыг, Ты являются температурами, которые имела шейка оси, соответственно1, й,г, Гз минут назад от моментаконтроля. Промежутки времени 1, 1;,ги 1 определяются тепловой инерциоп 3ностью элемента (корпус буксы, предступичная часть шейки оси, ступицаколеса), последовательно попадающихв поле обзора считывающей камеры 1при движении поезда.Сигналы с выходов корректирующихусилителей 6-8 подаются на информационные входы элементов 9-11 памяти,которые запоминают амплитуды сигналов Бк 1, Бкг, цк. Сигналы с выходовэлементов 9-11 памяти подаются навходы диФференциальных усилителей и 45сигнальные входы пороговых элементов13-15, пороги срабатывания которыхопределяются уровнем опорного напряжения, подаваемого на их опорные вхо"ды с выхода источника 12 опорного на" 50жения.пряжения. Сигналы на выходах дифференциальных усилителей 16-18 будут пропорциональны разности сигналов, поданных на их неинвентирующие и инвертирующие входы: 55 6(5) где У 9, фУ 9 гфУ 9 Ь напряжения на выходах дифференциальных усилителей. 16-18- коэффициенты передачи усилителей 16-18,9 ф 9 г ф 93 РВыбираяК, л (е,-с,) К -. (, -с,)(6) Таким образом сигналы па выходах дифференциальных усилителей 16-18 пропорцйопальны темпам нарастания температуры шейки оси за промежутки времени Ьг,=,-г г =г з 3=-1:Э 1Спгналы 3 09 г, Б могут иметь как отрицательную, .так и положительную полярность (темп нагревания и темп охлаждения), После прохождения через блоки 19-21 выделения модуля напряжения, которые не изменяют положительные сигналы, а отрицательные инвертируют, сигналы поступают на сигнальные входы пороговых элементов 23-25, пороги срабатывания которых определяются уровнем опорного напряжения, подаваемого на их управляющие входы от источника 22 опорного напряВсе пороговые элементы работают по следующему алгоритму. Пока напряжение на сигнальном входе порогового элемента ниже опорного напряжения, па выходе порогового элемента будет низкий уровень напряжения, ("О). Как только напряжение на сигнальном входе превысит опорное, на выходе поро 1556983гового элемента появится высокийуровень напряжения ("1").Сигнальг с выходов пороговых элементов 13-15 и 23-24 подаются на со 5ответствующие информационные входыблока 26, на управляющий вход которого через линию 29 задержки подаетсястробирующий импульс от датчика 4прохода колесных пар. При определенных комбинациях "0" и "1" на информационных входах блока 26 и "1" на егоуправляющем входе (наличие стробирующего импульса) на выходе блока 26формируется высокий уровень напряжения (сигнал тревоги), который подается на вход регистратора перегретыхбукс,При отсутствии стробирующего импульса ("О") на управляющем входе илюбых комбинациях "0" и "1" на информационных входах блока 26 на его выходе сохраняется низкий уровень напряжения.Необходимость стробирования блока 2526 обусловлена последовательным считыванием информации камерой 1. Сйгналс выхода блока 26 подается на входрегистратора 27 после окончания считывания и обработки информации от 30всех контролируемых элементов буксового узла и колесной пары. Перед приемом информации от следующего буксового узла необходимо "очистить" элементы памяти 9-11, Сброс всех элемен 35тов памяти осуществляется подачей импульса на их управляющие входы отдатчика 4 прохода колесных пар черезлинию 28 задержки, причем время задержки сигнала линией 28:превышаетвремя задержки сигнала линией 29.Структурная схема блока 26 представлена на фиг.З.Блок 26 содержит элементы НЕ 3032, элементы ИСКЛОЧЛЮЩЕЕ ИЛИ 33 и 34, 45элементы И 35-43, причем первый входлогического блока 26 образован соеди"ненными между собой входом элементаНЕ 30, одним из входов элемента И35, одним из входов элемента ИСКЛОЧАЮЩЕЕ ИЛИ 33 и одним из входов И 37,второй вход логического элемента 26образован соединенными между собойвходом элемента НЕ 31, вторым входомэлемента И 35, первым входом элемен-.та И 38 и вторым входом элемента ИСКЛЮЧА 10 ЩЕЕ ИЛИ 33, выход которого подключен к одному из входов элемента И36, третий вход логического блока 26 образован соединенными между собойвходом элемента НЕ 32, вторым входомэлемента И 36 и одному из входовэлемента И 39. Выход элемента НЕ 30подключен к второму входу элемента И38, второму входу элемента И 39, одному из входов элемента И 40 и одномуиз входов элемента И 41. Выход элемента НЕ 31 подключен к второму входулогического элемента И 37, третьемувходу элемента И 39, второму входуэлемента И 40 и второму входу элемента И 41Выход элемента НЕ 32 подключен к третьему входу элемента И 37, третьему входу элемента И 9 и третьим входам элементов И 40 и 41, четвертый вход логического блока 26 образован соединенными между собойчетвертыми входами элементов И 39, 40и одним из входов элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 34 Пятый вход логического блока 26 образован соединенными между собой четвертым входом элемента И 37, пятым входом элемента И 40 и вторым входом элемента ИСКЛОЧАЮЩЕЕ ИЛИ 34, выход которого подключен к четвертому входу элемента И 41, шестой вход блока 26 образован соединен"ными между собой пятым входом элемента И 4 1 и четвертым входом элемента И 38, выходы логических элементов И 35-41 подключены к входам элемента ИЛИ 42, выход которого подключен к входу элемента И 43, выходом которого образован выход логическогоблока 26, управляющий вход которого образован вторым входом элемента И 43. Элементы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 33 в совокупности с элементами И 35 и 36 представляют собой мажоритарный элемент, один из входов которого образован объединенными между собой первыми входами элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 33 и И 35,второй вход - вторымивходами этих элементов, третий - вторым входом элемента И 36, а выход - объединенными элементом ИЛИ 42 выхо-. дами элементов И 35 и 36.Так как сигналы на входах и выходе логического блока 26 могут принимать только два значения (низкий уровень напряжения - "0", высокий уровень напряжения - ("1"), их можно рассматривать в качестве логических переменных. Обозначим сигналы на первбм, втором, третьем, четвертом, пятом и шестом функциональных входах логического блока 26 х х, 1556983 1 Ох, х., хи х соответственно; сигнал на управляющем входе хт, а сигнална выходе - у,Логические переменные х, х 2, хзхарактеризуют наличие (х( =1, х=1;х з=1) или отсутствие (Х,=О; Х=О, х ==0) аварийных значений температурышейки оси, определяемой соответственно по корпусу буксы, предподступичной 10части шейки оси и ступицы колеса.Логические переменные х, х , ххарактеризуют наличие (к=1, Х=1,х=1) или отсутствие (Х=О; х =О;Х=О) аварийного темпа возрастаниятемпературы шейки оси, определяемогосоответственно по элементам; корпусбуксы - предподступичная часть шейкиоси, предподступичная часть шейкиоси - ступица колеса и корпус буксы -20ступица колеса.Блок 26 реализует логическую функУ= Х, ХХ+Х(Х, Х+Х, Х )+Х, ХГХ Х 5+ 25+Х( хХЗХ 6+х (ХХх+х( ххххх +Х( Хх( Х (Х,х+Х фх )1 Х ( е30Дополнительное логическое умножение выражения в квадратных скобках на хт дает стробирование блока 26, механизм которого описан выше.,Приведенная логическая функция позволяет существенно повысить обоснованность показаний устройства за счет использования информации с нескольких контролируемых элементов, . учета динамики нагрева букс (введение переменных х х , хб ), а также исключения ложных остановок поездов от попадания в оптику считывающей камеры прямых или отраженных солнечных лучей.45При считывании информации с поверхностей различных контролируемых элементов одного буксового узла при неизменном (за время контроля данного буксового узла) положении солнца, в приемную оптику считывающей. камеры могут попасть прямые или отраженные солнечные лучи при "осмотре" только одного из контролируемых элементов. Это обусловлено геометрической фор 55 мой контролируемых элементов и ориентацией считывающей камеры. Поэтому решение об остановке поезда в пред- ( лагаемом устройстве принимается при наличии двух и более признаков, ука- зывающих на аварийное состояние буксового узлаНаличие одного ложного признака (любого иэ х х , х ) приводит к ложным значениям двух переменных из х, х, хб. Например, при ложном х, ложными будут х( и х, Поэтому решение об аварийности буксового узла принимается по значению сигнала х, )%Если температуры шейки оси, определяемые по корпусу буксы, предподступичной части шейки оси и ступице колеса превышают аварийное значение, то логические переменные х , х , хз принимают единичные значения. Одно из значений указанных переменных мо" жет быть ложным (за счет попадания солнечного излучения), Однако истинность двух других переменных указывает на аварийное состояние буксового узла при любых комбинациях значении переменных х., х, хб.Пусть любые две переменные из х х, хз принимают единичные значения. Одно из этих значений может быть ложным. В этом случае истинность второго сигнала указывает на аварийное состояние буксового узла при любых комбинациях значений переменных (х, Х 5 Хб)Пусть только одна из переменных х х, хз принимает единичное значение, Если это значение ложное, то значения двух из переменных х(., х, хб также будут ложными. В этом случае оценка состояния буксового узла производится по значению независимой переменной из х х ., хбКогда все переменные х(, х, хз принимают нулевые значения, то решение об аварийности буксового узла принимается при наличии двух или бо" лее единичных значений переменных х , х хформула изобретения1. Устройство для обнаружения перегретых букс железнодорожного состава, содержащее блок считывания температуры, подключенный через корректирующие усилители к информационным входам блока памяти, вход управления которого связан с управляющим входом блока считывания температуры, а выход - с блоком определения превышения темпа нарастания температурыбукс, и регистратор, о т л и ч а ю -щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности, оно снабжено блохом определения превышения температуры букс,.связанным входами с выходами блока памяти, элементами задержки, один из которых включен между входом управления блока памяти и управляющим выходом блока считывания, соеди р ненным с входом второго элемента задержки, блоком формирования сигнала о состоянии букс, подключенным. выхо" дом к регистратору, первым, вторым, третьим информационными входами - к выходу блока определения превышения температуры букс, четвертым, пятым, шестым - к выходам блока определения темпа нарастания температуры букс, ,а входом управления - к выходу вто О рого элемента задержки.2. Устройство по п.1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что блок формирования сигнала о состоянии букс содержит элементы И, ИЛИ, ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, 25 мажоритарный элемент и элементы НЕ, один из которых соединен выходом С одними из входов первого, второго, , третьего и четвертого элементов И, . другой " с одним из входов пятого и 30 вторыми входами второго, третьего и четвертого элементов И, третий - с//вторыми входами первого, пятого итретьими входами третьего и четвертого элементов И, четвертый вход последнего из которых соединен с выходом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, а выходы второго, первого, третьего, четвертого и пятого элементов И и мажоритарного элемента соединены черезэлемент ИЛИ с одним из входов шестого элемента И, выходом которого ивторым входом образованы соответственно выход и вход управления блока,первый информационный вход которогообразован одним из входов мажоритарного элемента, третьим входом пятогоэлемента И и входом первого элементаНЕ,.второй - вторым входом мажоритарного элемента, входом второго элемента НЕ и третьим входом. первого элемента И, третий в .третьим входом мажоритарного элемента, входом третье-.го элемента НЕ и третьим входом второго элемента И, четвертый - четвертыми входами второго и третьего элементов И и одним,из входов элементаИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, пятый - четвертымвходом пятого, пятым входом третьегоэлементов И и; вторым входом элементаИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЙИ, шестой - четвертымвходом первого и пятым входом четвертого элементов И.1556983 Составитель Э,Кондратенкктор Т.Лазоренко Техред Л.Олийнык орректор Т.Мал Ре Заказ б 89 Тираж 393 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям пр 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5 ГЕНТ СССР Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гага