Устройство для измерения массы электропоездов в движении

(19 4 САНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ МЕРЕНИЯ МАССЫ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ ССПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫ Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(71) Московский институт инженеровжелезнодорожного транспорта(56) Авторское свидетельство СССРР 1112238, кл, 6 01 С 19/04, 1983.Авторское свидетельство СССРУ 1278602, кл. С 02 С 19/04,26.04.8(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗЭЛЕКТРОПОЕЗДОВ В ДВИЖЕНИИ(57) Изобретение относится к измерительной технике и позволяет повыситточность измерения. В счетчике 14скорости накапливается число, пропорциональное пути, пройденномуэлектропоездом за Т 0 +Б, где Тпериод следования импульсов, вырабатываемых генератором 2; Н - число,накопившееся в реверсивном счетчике131880015, С - импульс эталонной длитель- ступающую в вычислительный блок 33, ности, В счетчике 16 пути накаплива- куда записывается информация со счет- ется число И , пропорциональное пути чиков 14-17 и 29-31. Затем вычислиТ + 7 И от момента сброса в "0" вы- тельный блок 33 определяет по приве- хода блока 10 до момента установки денным формулам скорость поезда в на- " 1" на выходе блока 25. Аналогично чале и в конце цикла измерения, время работают счетчики 17 и 29, Блок 27 измерения, путь, пройденный поездом, управления при поступлении единично- среднее напряжение контактного рельса го потенциала формирует единицу, по- в цикле измерения, 5 ил.Изобретение относится к измерительной технике, в частности весоизмерительной, и может быть использованодля измерения массы электропоездовв движении без ограничения скорости 5их следования,Цель изобретения - повышение точности измерения.Предлагаемое устройство позволяетопределить вес электропоезда по дина 10мике его движения в любом из режимов(тяга, выбег, торможение). Благодаряразмещению всего устройства на поезде можно осуществить взвешиваниена любом участке пути.На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства, на фиг. 2 -функциональная схема блока формирования счетных импульсов, на фиг. 3 -функциональная схема счетного блокавремени, на фиг. 4 - функциональнаясхема блока управления, на фиг. 5 -временная диаграмма работы устройства,Устройство содержит датчик 1 режима движения, генератор 2 тактовыхимпульсов, датчик 3 положения, схему 4 сравнения, первую схему И 5,первый инвертор 6, первый формирователь 7, делитель 8 на два второйтриггер 9, первый блок 10 формирова 30ния счетных импульсов, пятую схемуИ 11, вторую схему И 12, счетныйблок 13 времени, первый счетчик 14скорости, первый реверсивный счетчик15 коррекции скорости, счетчик 16 пути, реверсивный счетчик 17 коррекциивремени, третью схему И 18, первыйтриггер 19,схему ИЛИ 20, частотно.импульсный модулятор 21 напряжения,второй формирователь 22, шестую 23 и 40четвертую 24 схемы И, второй блок 25формирования счетных импульсов,:вто 2рой инвертор 26, блок 27 управления,третий триггер 28, второй счетчик29 скорости, второй реверсивный счетчик 30 коррекции скорости, счетчик31 среднего напряжения, блок 32задержки, вычислительный блок 33,третий инвертор 34 и вторую схемуИЛИ 35.Блок формирования счетных импульсов (фиг, 2) состоит из генератора36 эталонной частоты, триггера 37 и38, схем И 39-43 и инверторов 44 и45.Счетный блок времени (фиг, 3) состоит из счетчика 46 и схемы 47 сравнения.Блок управления (фиг. 4) состоитиз инвертора 48, триггера 49, задатчиков режима взвешивания 50 и времени измерения 51.Вычислительный блок 33 может бытьреализован на базе стандартной микроЭВМ Электроника 60" 15 ВМ,Датчик 3 положения подключен квходу формирователя .7, а первый выход блока 27 управления и выход счетчика 14 скорости соединен соответственно с первым и вторым входами вычислительного блока 33. Выход датчика 1 режима движения подключен к первому входу схемы 4 сравнения, выходкоторой соединен с первым входом первой схемы И 5, подключенной к установочному входу делителя 8 на дваи второму входу схемы И 12, выходкоторой соединен с первым входомсчетного блока 13 времени, выход которого подключен к первым входам схемИ 18 и 24 и входу инвертора 6, соединенного с третьим входом схемы И 5.Выход генератора 2 тактовых импульсов подключен к второму входу схемы13188 И 5 и второму входу схемы И 18, выход которой соединен с установочнымвходом триггера 19, подключенного квходу инвертора 2 б, выход которогосоединен с вторым входом схемы И 24,выход которой подключен к первомувходу блока 25 формирования счетныхимпульсов 25, Выход формирователя7 подключен к второму входу схемы И11 и к вторым входам блоков 10 и 25 10формирования счетных импульсов. Первый выход блока 10 формирования счет.ных импульсов соединен с вторым входом схемы ИЛИ 20 и с установочнымвходом триггера 9, выход которого 15подключен к первым входам схем И 11и 12, первому входу схемы ИЛИ 20 ивходу сброса делителя 8 на два, выход которого подключен к первому входу блока 10 формирования счетных импульсов. Второй выход блока 10 формирования счетных импульсов соединенсо счетным входом счетчика 14 скорости, Третий выход блока 10 формирования счетных импульсов подключен квычитающим входам реверсивных счетчиков коррекции времени 17 и коррекции скорости 15. Четвертый выход блока 10 формирования счетных импульсовсоединен с суммирующим входом реверсивного счетчика 15 коррекции скорости, выход которого подключен кчетвертому входу вычислительного блока 33. Выход схемы И 11 подключен ксчетному входу счетчика 1 б пути, выход которого соединен с пятым входомвычислительного блока. Первый выходблока 25 формирования счетных импульсов соединен с входом сброса триггера9, третьим входом схемы ИЛИ 20 и 40установочным входом триггера 38, выход которого подключен к первомувходу блока 27 управления и к входублока 32 задержки, выход которогосоединен с первым входом схемы ИЛИ 4535, выход которой подключен к входамсброса блока 27 управления, вычислительного блока 33, счетчиков 14 и 29скорости реверсивных счетчиков 15 и30 коррекции скорости, реверсивного 50счетчика 17 коррекции времени, счетного блока 13 времени, счетчика 31среднего напряжения, счетчика 16 пути и триггеров 19 и 28, Второй выходблока 25 формирования счетных импуль сов подключен к счетному входу счетчика 29 скорости, выход которого соединен с седьмым входом вычислитель 00 4ного блока 33. Третий выход блока 25 формирования счетных импульсов подключен к вычитающему входу реверсивного счетчика 30 коррекции скорости1и к суммирующему входу реверсивного счетчика 27 коррекции времени, выход которого соединен с шестым входом вычислительного блока 33. Четвертый вход блока 25 формирования счетных импульсов подключен к суммирующему входу ревер ивного счетчика 30 коррекции скорости, выход которого соединен с восьмым входом вычислительного блока 33, Выход частотно- импульсного модулятора 21 напряжения подключен к входу формирователя 22, выход которого соединен с вторым входом схемы И 23. Выход схемы ИПИ 20 подключен к первому входу схемы И 23, соединенной со счетным входом счетчика 31 среднего напряжения, вь 1- ход которого подключен к девятому входу вычислительного блока 33. Второй выход блока 27 управления подключен к второму входу схемы 4 сравнения и к третьему входу вычислительного блока 33. Третий выход блока 27 управления соединен с вторым входом счетного блока 13,времени. Выход схемы 4 сравнения подключен к входу третьего инвертора 34 выход которого соединен с вторым входом второй схемы ИЛИ 35. Устройство работает следующим образом.При движении электропоезда датчик 3 вырабатывает сигнал с частотой, пропорциональной скорости электропоезда, Сигнал с выхода датчика 3, модулированный по частоте, непрерывно поступает на вход формирователя 7, который формирует импульсы заданной амплитуды. Частоты входного и выходного сигналов формирователя 7 совпадают. Период следования импульсов с выхода формирователя 7 равен времени прохождения электропоездом фиксированного расстояния Ь Я.Частотно-импульсный модулятор 21 напряжения, расположенный в цепи высокого напряжения, вырабатывает сигнал с частотой Г , пропорциональной напряжению Б, питающему ведущие дви гатели, Значение 2 = КБ, где Кц - коэффициент пропорциональности, Сигнал с выхода модулятора 21 напряжения непрерывно поступает на вход фор 5 131 мирователя 22, работающего аналогично формирователю 7.В исходном состоянии выходы триггеров 9, 19 и 28, схемы 4 делителя 8, счетного блока 13, блоков 10, 25, 27 и 32 имеют потенциалы логического "0", Выходы счетчиков 14-17 и 29-31, соединенные с входами вычислительного блока 33 также имеют потенциалы логического "0".На выходе датчика 1 постоянно формируется кодированный сигнал о режиме поезда (тяга, выбег, торможение), поступающий на вход схемы 4,При выработке блоком 27 команды взвешивания в заданном режиме движения на втором выходе блока 27 появляется кодированный сигнал о заданном режиме движения, поступающий на второй вход схемы 4. Одновременно на третьем выходе блока 7 выставляется кодированный сигнал заданного времени измерения, поступающий на второй вход счетного блока 13.При совпадении кодированных сигналов, поступающих на первый и второй входы схемы 4 (электропоезд находится в заданном режиме), на выходе этой схемы появляется уровень логической "1", При этом по заднему фронту первого импульса поступающего от генератора 2 через схему И 5 на вход делителя 8, выход делителя 8 устанавливается в "1" на время Т до прихода следующего импульса на его вход (Т - период следования импульсов, вырабатываемых генератором 2).Единичный потенциал с выхода делителя 8 поступает на первый вход блока 10, на второй вход которого не - прерывно поступают импульсы с выхо- да формирователя 7. По заднему Фронту первого импульса, поступающего на второй вход блока 10 при условии установки "1" на первом входе блока 10, на первом выходе блока 10 устанавливается единичный потенциал При этом на второй выход блока 10, связанный со счетным входом счетчика 14, начинают поступать импульсы с второго входа блока 10, В интервале времени, соответствующем "1" на первом входе блока 10 и "0" на его первом выходе, с третьего выхода блока 10 импульсы эталонной длительности т поступают на вычитающие входы реверсивных счетчиков 15 и 17. С момента установки 0" на первом входе8800 6 5 10 15 20 25 30 35 40 50 55 блока 10 по заднему Фронту первого импульса, поступающего на второй вход блока 10, первый и второй выходы блока 10 устанавливаются в "0". В интервале времени, соответствующему нулевому потенциалу на первом входе блока 10 и "1" на его первом выходе, с четвертого выхода блока 10 импульсы эталонной длительности поступают на суммирующий счетный вход реверсивного счетчика 15.Таким образом, в счетчике 14 скорости накапливается число И, пропорциональное пути, пройденному электропоездом за время Т + И, где И число, накопившееся в реверсивном счетчике 15.По заднему фронту импульса, пришедшего с первого выхода блока 10 на вход триггера 9, на выходе триггера 9 устанавливается уровень логйческой "1", поступающий на вход сброса делителя 8, не давая тем самым в дальнейшем перебрасываться делителю 8 в "1" и на первые входы схем И 11 и 12. При этом импульсы с выхода Формирователя 7 через схему И 11 начинают поступать на счетный вход счетчика 16 пути, а импульсы с выхода генератора 2 через схемы И 5 и 12 начинают поступать на первый вход с счетного блока 13 времени. В момент, когда время измерения станет равным заданному (Т д), установленному на втором входе счетного блока 13, на выходе блока 13 появляется единичный потенциал, поступающий через инвер" тор 6 на третий вход схемы И 5, устанавливая на ее выходе потенциал логического "0". Счет импульсов счетным блоком 13 прекращается. Одновременно "1" с выхода этого блока поступает на первые входы схем И 18 и 24. При этом на первом выходе схемы И 24 связанном с первым входом блока 25, устанавливается "1". С момента установки "1" на первом входе блока 25 по заднему Фронту первого импульса, поступившего от Формирователя 7 на второй вход этого блока, на первом выходе блока 25 устанавливается единичный потенциал. При этом триггер 9 сбрасывается в "0", а счет импульсов счетчиком 16 пути прекращается. Таким образом, в счетчике 16 пути накапливается число И, пропорициональное пути, пройденному поездом за время от момента сброса в "0" первого выхода блока 10 до моИ ЬБ БФй ЯЧ 2.ЧТ+гн Р а Т,И,. Ровремя измеренияТ ии Т + Я е,- + Т5здА апуть, пройденный поездом за времяизмерения 1 О среднее напряжение контактного рельса в цикле измерения 1НтПР К(Т + Т)и далее в соответствии с режимом движения поезда в цикле измерения (наосновании кодового сигнала о режимедвижения, установленного на третьем 20 входе вычислительного блока 33) вычислительный блок 33 рассчитываетмассу С электропоезда по одной израсчетных формул:выбегКЕ 12 + КВИ -Ч )-К, Т-К, Т(Ч,+Ч)где К, Кв, К, Кз - известныеЬа Р 2 Р ВРкоэффициенты,торможение гДе Ктрр Ктр 2 рК , К - известные коэффи- циенты тягаЦ Т К Т К Б К Т(п 2+Уз)40 сР т 2 1Р+С- известные коэффициенты.С момента установки единичного потенциала на выходе триггера 28 череззаданное время реализуемое блоком32 задержки и необходимое для записи 5 О в вычислительный блок 33 информациисо счетчиков 14-17, 29-31 и вычисления массы электропоезда, на выходеблока 32 задержки устанавливаетсяединичный потенциал, приводящий все 55 блоки устройства в исходное состояние,Формула изобретения Устройство для измерения массы электропоездов в движении, содержащее7 1318800 мента установки "1" на первом выходе блока 25. По заднему фронту первого импульса, поступившего от генератора.2 тактовых импульсов через схему И 18 на вход триггера 19, на выходе блока 25 устанавливается единичный потенциал, поступающий с выхода триггера 19 через инвертор 26 на второй вход схемы И 24 и устанавливающий на ее выходе "0". Таким образом, на первом входе блока 25 формируется импульс длительностью ТРабота блока 25 (его реакция на импульс длительностью Т на его первом входе) аналогична работе блока 10. В счетчике 29 скорости накапливается число И , пропорциональное пути, пройденному поездом за время Т о + р И от момента установки в "1" первого выхода блока 25, где Ив число, накопившееся в реверсивном счетчике 30 коррекции скорости. В реверсивном счетчике 17 накапливается число 11, пропорциональное времени Т (Т+ То), где Т - фактическое время измерения (время от момента установки "1" на первом выходе блока 10 до момента установки "1" на перовом выходе блока 25). От момента установки первого выхода блока 10 в"1" и до момента сброса первого выхода блока 25 с "1" в "0" импульсы с выхода формирователя 22 поступают на счетный вход счетчика 31 среднего напряжения, в котором накапливаетсяТ+То число Ме, пропорциональноеоьп)ЙС,о где П(Т) - напряжение контактного рельса.При сбросе первого выхода блока 25 из " 1" в "0" выход триггера 28, соединенный с первым входом блока 27 управления, перебрасывается в "1". Единичный потенциал на первом входе блока 27 является признаком завершения цикла измерения, Блок 27 при поступлении единичного потенциала на его первый вход формирует "1" на своем первом выходе, поступающую с первого выхода блока 27 на первый вход вычислительного блока 33. При этом происходит запись в вычислительный блок 33 информации со счетчиков 14-17 и 29-31.На основании этой информации вычислительный блок 33 определяет скорость поезда в начале и конце цикла измерения9 13188датчик положения, первый формирователь, генератор тактовых импульсов,счетный блок времени, блок задержки,первую и вторую схемы И, первую и ввторую схемы ИЛИ, блок управления,первый и второй счетчики скорости,датчик режимов движения, счетчик пути, счетчик среднего напряжения, частотно-импульсный модулятор напряжения и вычислительный блок, причем вы- Оход датчика положения соединен с входом первого формирователя, а выходь 1первого и второго счетчиков скоростиподключены соответственно к второмуи седьмому входам вычислительного 15блока, первый, пятый и девятый входыкоторого подключены соответственнок первому выходу блока управления,выходу счетчика пути и выходу счетчика среднего напряжения, о т л и. - Юч а ю щ е е с я тем, что, с цельюповышения точности измерения, в неговведены схема сравнения, первый,второй и третий инверторы, делительна два, первый, второй и третийтриггеры, третья, четвертая, пятая ишестая схемы И, первый и гторой блоки формирования счетнь 1 х импульсов,первый и второй реверсивные счетчикикоррекции скорости, реверсивныйсчетчик коррекции времени и второйформирователь, причем выход датчикарежима движения подключен к первомувходу схемы сравнения, выход которойсоединен с первым входом первой схемы З 5И, подключенной своим выходом к установленному входу делителя на два ивторому входу второй схемы И, выходвторой схемы И соединен с первым входом счетного блока времени, выход которого подключен к первым входам тре;тьей и четвертой схем И и входу первого инвертора, соединенного своимвыходом с третьим входом первой схемы И, выход генератора тактовых импульсов подключен к второму входупервой схемы И и второму входу тре.тьей схемы И, выход которой соединенС установочным входом первого триггера, подключенного своим выходом квходу второго инвертора, выход второго инвертора соединен с вторым входом четвертой схемы И, выход которойподключен к первому входу второгоблока формирования счетных импульсов, 55выход первого формирователя подключен к второму входу пятой схемы И ик вторым входам первого и второго блоков формирования счетных импульсов,00 10первый выход первого блока формирования счетных импульсов соединен с вторым входом первой схь 1 ы ИЛИ и установочным входом второго триггера, выход которого подключен к первым входам второй и пятой схем И, к первому входу первой схемы ИЛИ и входу сброса делителя на два, подключенного своим выходом к первому входу первого блока формирования счетных импульсов, второй выход первого блока формирования счетных импульсов соединен со счетным входом первого счетчика скорости, третий выход первого блока формирователя счетных импульсов подключен к вычитающему входу реверсивного счетчика коррекции времени и вычитающему входу первого реверсивного счетчика коррекции скорости, четвертый выход первого блока формирования счетных импульсов соединен с суммирующим входом первого реверсивного счетчика коррекции скорости, выход которого подключен к четвертому входу вычислительного блока, выход пятой схемы И подключен к счетному входу счетчика пути, первый выход второго блока формирования счетных импульсов соединен с входом сброса второго триггера, третьим входом первой схемы ИЛИ и установочным входом третьего триггера, выход которого подключен к первому входу блока управления и входу блока задержки, соединенного своим выходом с первым входом второй схемы ИЛИ, выход второй схемы ИЛИ подключен к входам сброса блока управления, вычислительного блока, первого и второго счетчиков скорости, первого и второго реверсивных счетчиков коррекции скорости, реверсивного счетчика коррекции времени, счетчика пути, счетного блока времени, счетчика среднего напряжения, первого и третьего триггеров, второй выход второго блока формирования счетных импульсов подключен к счетному входу второго счетчика скорости, третий выход второго блока формирования счетных импульсов подключен к вычитающему входу второгореверсивного счетчика коррекции скорости и к суммирующему входу реверсивного счетчика коррекции времени, выход которого соединен с шестым входом вычислительного блока, четвертый выход второго блока формирования счет- счетных импульсов подключен к суммируюцему входу второго реверсивного11 счетчика коррекции скорости, выход которого соединен с восьмым входом вычислительного блока, выход частотно-импульсного модулятора напряжения подключен к входу второго формирователя, выход которого соединен с вторым входом шестой схемы И, выход первой схемы ИЛИ подключен к первому входу шестой схемы И, выход которой соединен со счетным входом счетчика 1318800 гсреднего напряжения, второй выходблока управления подключен к второмувходу схемы сравнения и к третьемувходу вычислительного блока, третийвыход блока управления соединен свторым входом счетного блока времени,выход схемы сравнения подключен квходу третьего инвертора, выход которого соединен с вторым входом второй1 О схемы ИЛИ.1318800 2 Редакто зориз Техред В.Кад орректор Л,Ил 9 Подпиа СССР ий д. 4/5 оизводственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород роектная, 4 Заказ 2497/32 Тираж ВНИИПИ Государствен по делам изобрете 113035, Москва, ж