Устройство для контроля скорости скольжения колесных пар

Изобретение относится к области железнодорожного транспорта и может быть применено на транспортных средствах с двигателями постоянного тока. Устройство содержит два датчика скорости, два счетчика импульсов, логический элемент ИЛИ, первый логический элемент И, регистр результата, второй, третий и четвертый логические элементы И, первый и второй ключевые элементы, датчик тока, аналого-цифровой преобразователь, блок сравнения. Выходы первого и второго датчиков скорости соединены с первыми входами первого и второго счетчиков импульсов, вторые входы которых соединены с первым входом регистра результата и выходом первого логического элемента И. Выход регистра результата соединен с первым входом блока сравнения. Выход первого счетчика импульсов соединен с первым входом второго логического элемента И, выход которого соединен с входным выводом первого ключевого элемента. Выход второго счетчика импульсов соединен с первым входом третьего логического элемента И, выход которого соединен с входным выводом второго ключевого элемента. Выход логического элемента ИЛИ соединен с первым входом четвертого логического элемента И, выход которого соединен с вторыми входами второго и третьего логических элементов И. Выход датчика тока соединен с входом аналого-цифрового преобразователя, выход которого соединен с вторыми входами регистра результата и блока сравнения, выход которого соединен с вторым входом четвертого логического элемента И. Технический результат заключается в повышении достоверности обнаружения боксования. 1 ил.

 

Изобретение относится к области железнодорожного транспорта и может быть применено на транспортных средствах с тяговыми двигателями постоянного тока.

Известно устройство для контроля скорости скольжения колесных пар (Л.В.Гуткин, Ю.Н.Дымант, И.А.Иванов. Электропоезд ЭР200. М., Транспорт, 1980 г., с.143-145). Устройство содержит датчики скорости, формирователи импульсов, блок начальной скорости, блок запрета, счетчики импульсов, дешифраторы, блок команд и блок режима.

Недостатком устройства является низкая достоверность обнаружения боксования, так как используется только один признак боксования - разница скоростей вращения колесных пар.

Известно устройство для контроля скорости скольжения колесных пар (RU 45114, B60L 3/10, 27.04.2005 - прототип), содержащее первый датчик скорости, выход которого соединен с входом первого формирователя импульсов, выход второго датчика скорости соединен с входом второго формирователя импульсов, выход первого формирователя импульсов соединен с первым входом первого счетчика импульсов и первым входом мультиплексора, выход второго формирователя импульсов соединен с первым входом второго счетчика импульсов и вторым входом мультиплексора, выход которого соединен с первым входом счетчика результата, выход счетчика результата соединен с первым входом регистра результата, его выход соединен через дешифратор с входом блока индикации, выход первого счетчика импульсов соединен с первым входом регистра, первым входом логического элемента ИЛИ и первым входом логического элемента И, выход второго счетчика импульсов соединен с вторым входом регистра, вторым входом логического элемента ИЛИ и вторым входом логического элемента И, выход которого соединен с первым входом триггера, выход логического элемента ИЛИ соединен с вторым входом триггера, на третий вход которого подается логическая единица, выход триггера соединен с вторым входом регистра результата и вторым входом счетчика результата, с третьим входом регистра и входом третьего формирователя импульсов, формирователь импульсов через элемент задержки соединен с третьим входом счетчика результата, вторым входом второго счетчика импульсов и вторым входом первого счетчика импульсов, выход регистра соединен с третьим входом мультиплексора.

Недостатком устройства, принятого за прототип, является низкая достоверность обнаружения боксования, так как используется только один из признаков боксования - разница скоростей вращения колесных пар.

Задача изобретения - создать устройство для контроля скорости скольжения колесных пар, обеспечивающее высокую достоверность обнаружения боксования за счет использования дополнительного признака боксования - снижения тока в цепи тяговых двигателей.

Технический результат достигается тем, что в устройство для контроля скорости скольжения колесных пар, содержащее два датчика скорости, два счетчика импульсов, выход первого счетчика импульсов соединен с первыми входами логического элемента ИЛИ и первого логического элемента И, выход второго счетчика импульсов соединен с вторыми входами логического элемента ИЛИ и первого логического элемента И, регистр результата, в него дополнительно введены второй, третий и четвертый логические элементы И, первый и второй ключевые элементы, датчик тока, аналого-цифровой преобразователь, блок сравнения, выходы первого и второго датчиков скорости соединены с первыми входами первого и второго счетчиков импульсов, вторые входы которых соединены с первым входом регистра результата и выходом первого логического элемента И, выход регистра результата соединен с первым входом блока сравнения, выход первого счетчика импульсов соединен с первым входом второго логического элемента И, выход которого соединен с входным выводом первого ключевого элемента, выход второго счетчика импульсов соединен с первым входом третьего логического элемента И, выход которого соединен с входным выводом второго ключевого элемента, выход логического элемента ИЛИ соединен с первым входом четвертого логического элемента И, выход которого соединен с вторыми входами второго и третьего логических элементов И, выход датчика тока соединен с входом аналого-цифрового преобразователя, выход которого соединен с вторыми входами регистра результата и блока сравнения, выход которого соединен с вторым входом четвертого логического элемента И.

На чертеже изображена принципиальная электрическая схема предлагаемого устройства.

В соответствии с чертежом устройство для контроля скорости скольжения колесных пар, содержащее первый счетчик импульсов 1, выход которого соединен с первыми входами логического элемента ИЛИ 2 и первого логического элемента И 3, выход второго счетчика импульсов 4 соединен с вторыми входами логического элемента ИЛИ 2 и первого логического элемента И 3, выходы первого 5 и второго 6 датчиков скорости соединены с первыми входами первого 1 и второго 4 счетчиков импульсов, вторые входы которых соединены с первым входом регистра результата 7 и выходом первого логического элемента И 3, выход регистра результата 7 соединен с первым входом блока сравнения 8, выход первого счетчика импульсов 1 соединен с первым входом второго логического элемента И 9, выход которого соединен с входным выводом первого ключевого элемента 10 (например, интеллектуальные силовые модули Mitsubishi PM1200HCE330-1, Каталог Симметрон Электронные компоненты 2004-2005, с.82), выход второго счетчика импульсов 4 соединен с первым входом третьего логического элемента И 11, выход которого соединен с входным выводом второго ключевого элемента 12 (например, интеллектуальные силовые модули Mitsubishi PM1200HCE330-1, Каталог Симметрон Электронные компоненты 2004-2005, с.82), выход логического элемента ИЛИ 2 соединен с первым входом четвертого логического элемента И 13, выход которого соединен с вторыми входами второго 9 и третьего 11 логических элементов И, выход датчика тока 14 соединен с входом аналого-цифрового преобразователя 15, выход которого соединен с вторыми входами регистра результата 7 и блока сравнения 8, выход которого соединен с вторым входом четвертого логического элемента И 13.

Устройство для контроля скорости скольжения колесных пар работает следующим образом. Скорость вращения тяговых двигателей контролируется осевыми датчиками 5, 6 скорости вращения колесных пар. С выхода датчиков 5, 6 скорости вращения импульсы с частотой f₁=ω₁·N и f₂=ω₂·N, где ω₁ и ω₂ - скорости вращения первой и второй колесных пар, a N - количество прорезей на диске датчика, поступают на счетные входы первого 1 и второго 4 счетчиков импульсов. Ток якорей тяговых двигателей контролируется датчиком тока 14, выход которого соединен с входом аналого-цифрового преобразователя 15, на выходе которого формируется двоичный код, пропорциональный току якорей тяговых двигателей. При возникновении боксования вращение первого и второго тяговых двигателей перестает быть синхронным, скорость боксующей колесной пары и сопряженного с ней двигателя увеличивается, соответственно увеличивается частота импульсов на выходе датчика скорости вращения (5 или 6) колесной пары, так при боксовании первой колесной пары f₁=ω₁·N>f₂=ω₂·N соответственно время достижения первым счетчиком импульсов 1 порогового уровня, например z=100, будет меньше времени, необходимого для заполнения второго счетчика импульсов 4

,

где z - заданное (пороговое) количество импульсов.

При достижении первым счетчиком импульсов 1 порогового состояния на его выходе появляется сигнал высокого уровня (логическая 1). При этом на входе логического элемента ИЛИ 2 появляется сигнал логическая единица, который подается на первый вход четвертого логического элемента И 13. На второй вход четвертого логического элемента И 13 подается сигнал с выхода блока сравнения 8. Блок сравнения 8 осуществляет сравнение величины тока якорей тяговых двигателей в текущем цикле с величиной тока в предыдущем цикле. Для этого в конце каждого цикла в регистр результата 7 заносится информация о текущем значении тока якорей тяговых двигателей с выхода аналого-цифрового преобразователя 15. С выхода регистра результата 7 эта информация подается на первый вход блока сравнения 8. На второй вход блока сравнения 8 подается информация непосредственно с выхода аналого-цифрового преобразователя 15. При возникновении боксования ток якорей тяговых двигателей уменьшается и на выходе блока сравнения 8 появляется сигнал логическая единица, который подается на второй вход четвертого логического элемента И 13. Таким образом, при возникновении боксования на обоих входах четвертого логического элемента И 13 подается сигнал логическая единица и на его выходе сигнал логический ноль переключается в сигнал логическая единица, который разрешает прохождение сигнала с выхода первого счетчика импульсов 1 на выход второго логического элемента И 9, соединенного с выходом первого ключевого элемента 10, который шунтирует цепь возбуждения второго тягового двигателя. При достижении вторым счетчиком импульсов 4 пороговой величины (z=100) состояние его выхода также меняется с низкого на высокий уровень, при этом выход логического элемента ИЛИ 2 изменяет свое состояние с высокого уровня на низкий (логический 0), выключая соответственно первый 10 и второй 12 ключевые элементы. Первый логический элемент И 3 устанавливается в высокое состояние и сбрасывает первый 1 и второй 4 счетчики импульсов в нулевое состояние и записывает текущее значение в регистр результата 7. На этом цикл регулирования заканчивается, и начинается новый цикл. При боксовании второй колесной пары процесс регулирования осуществляется аналогично, но в этом случае первым порогового значения достигает второй счетчик импульсов 4, и сигнал управления поступает на вход второго ключевого элемента 12, который шунтирует обмотку возбуждения первого тягового двигателя.

В каждом цикле регулирования происходит перераспределение силы тяги, поосное регулирование, между колесными парами в соответствии с реальными условиями контакта колесо-рельс, при этом к тяговому двигателю небоксующей колесной пары подводится большая мощность, чем достигается выход из режима боксования без потери силы тяги.

Предлагаемое устройство для контроля скорости скольжения колесных пар реализует поставленную задачу: обеспечивает высокую достоверность обнаружения боксования, за счет использования двух различных признаков боксования - одновременного контроля скорости вращения колесных пар и тока в цепи тяговых двигателей.

Устройство для контроля скорости скольжения колесных пар, содержащее два датчика скорости, два счетчика импульсов, выход первого счетчика импульсов соединен с первыми входами логического элемента ИЛИ и первого логического элемента И, выход второго счетчика импульсов соединен с вторыми входами логического элемента ИЛИ и первого логического элемента И, регистр результата, отличающееся тем, что в него дополнительно введены второй, третий и четвертый логические элементы И, первый и второй ключевые элементы, датчик тока, аналого-цифровой преобразователь, блок сравнения, выходы первого и второго датчиков скорости соединены с первыми входами первого и второго счетчиков импульсов, вторые входы которых соединены с первым входом регистра результата и выходом первого логического элемента И, выход регистра результата соединен с первым входом блока сравнения, выход первого счетчика импульсов соединен с первым входом второго логического элемента И, выход которого соединен с входным выводом первого ключевого элемента, выход второго счетчика импульсов соединен с первым входом третьего логического элемента И, выход которого соединен с входным выводом второго ключевого элемента, выход логического элемента ИЛИ соединен с первым входом четвертого логического элемента И, выход которого соединен с вторыми входами второго и третьего логических элементов И, выход датчика тока соединен с входом аналого-цифрового преобразователя, выход которого соединен с вторыми входами регистра результата и блока сравнения, выход которого соединен с вторым входом четвертого логического элемента И.