Устройство прогнозирования буксования колесных пар рельсового транспорта



Устройство прогнозирования буксования колесных пар рельсового транспорта
Устройство прогнозирования буксования колесных пар рельсового транспорта
G01H1/00 - Измерение механических колебаний или ультразвуковых, звуковых или инфразвуковых колебаний (генерирование механических колебаний без измерений B06B,G10K; определение местоположения, направления или измерение скорости объекта G01C,G01S; измерение медленно меняющегося давления жидкости G01L 7/00; измерение дисбаланса G01M 1/14; определение свойств материалов с помощью звуковых или ультразвуковых колебаний, пропускаемых через эти материалы G01N; системы с использованием отражения или переизлучения акустических волн, например формирование акустических изображений G01S 15/00; сейсмология, сейсмическая разведка, акустическая разведка G01V 1/00; акустооптические устройства как таковые G02F; получение
B60L2200/26 - Электрооборудование транспортных средств с электротягой; магнитные подвески или левитационные устройства для транспортных средств; электродинамические тормозные системы для транспортных средств вообще (электромеханические сцепные устройства транспортных средств B60D 1/62; электрические отопительные устройства для транспортных средств B60H; расположение или монтаж электрических силовых установок B60K 1/00; расположение или монтаж трансмиссий с электрической передачей на транспортных средствах B60K 17/12,B60K 17/14; приводы вспомогательных устройств для транспортных средств B60K 25/00 ; размещение сигнальных или осветительных устройств, их установка, крепление или схемы их размещения для транспортных средств вообще B60Q; система управления тормозами транспортных средств

Владельцы патента RU 2708522:

федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "Московский институт электронной техники" (RU)

Изобретение относится к устройствам, указывающим на пробуксовку или юз колес. Устройство прогнозирования буксования колесных пар рельсового транспорта содержит датчик колебаний механической части привода колесной пары, аналого-цифровой преобразователь, полосовой фильтр, настроенный на информативный частотный диапазон и цепи формирования уровней сигнала, блок формирования текущего сигнала, блок формирования эталонного уровня сигнала, блок сравнения уровней сигнала, устанавливающий логический выходной сигнал, и управляемый переключатель входа блока формирования эталонного уровня сигнала. При этом датчик колебаний соединен с аналого-цифровым преобразователем, выход которого соединен с входом полосового фильтра, выход которого соединен с входом блока формирования эталонного уровня сигнала. При этом в цепи управления переключателем входа блока формирования эталонного уровня сигнала установлен блок задержки выходного логического сигнала. Технический результат заключается в исключении ложных срабатываний сразу после выхода тягового привода из предбуксвовочного режима. 2 ил.

 

Изобретение относится к рельсовому транспорту, в частности к устройствам прогнозирования и обнаружения буксования колесных пар по характеристикам динамических процессов в механической части тягового привода.

Известны устройства обнаружения буксования колесных пар, принцип действия которых основан на измерении скорости скольжения, избыточного вращения колесной пары путем сравнения скорости ее вращения со скоростями вращения остальных (не буксующих) колесных пар, например, по току якоря тягового электродвигателя [1].

Недостатком устройства, отслеживающего скорость скольжения колесной пары, является то, что оно срабатывает тогда, когда буксование уже началось, о чем свидетельствует факт развития скольжения колес.

Такие устройства не способны прогнозировать возможное буксование до потери устойчивого сцепления колес с рельсами.

Известно устройство обнаружения предельных по сцеплению режимов работы тягового привода рельсового транспорта, которое является наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству [2].

В устройстве решается задача получения и обработки информации о наступлении предельных по сцеплению колес с рельсами режимов работы тягового привода. На основе обработанной информации устройство выдает логический сигнал на протяжении всего времени существования предельного по сцеплению режима до его полного устранения. Устройство позволяет оптимально управлять тягой и устойчиво, без буксования реализовать максимальные тяговые качества локомотива.

Устройство адаптируется к условиям эксплуатации: постоянно формируя и запоминая характерные параметры устойчивого режима тяги, и, принимая их за эталонные, сравнивает с ними параметры процесса, протекающего в данный момент.

По степени отклонения параметров текущего режима от параметров, соответствующих режиму устойчивой тяги, в блоке сравнения вырабатывается сигнал, свидетельствующий о возможном переходе от режима тяги к режиму буксования до начала избыточного скольжения колес.

Существенным и принципиальным недостатком устройства, ограничивающим его практическое применение, являются его ложные срабатывания сразу после выхода тягового привода из предбуксовочного режима. Причиной таких ложных срабатываний, как показали натурные испытания, являются незавершенные переходные процессы, происходящие в механической части тягового привода, характерные для режимов реализации предельных по сцеплению сил тяги [3].

Задачей изобретения является устранение ложных срабатываний сразу после выхода тягового привода из предбуксовочного режима. Заявляемое устройство принимает вибросигнал от датчика, установленного на механической части тягового привода. Формирует и сравнивает уровни вибросигнала - текущего и эталонного, представляющие собой статистические характеристики сигнала, вычисленные за различные интервалы времени.

По степени взаимного рассогласования указанных параметров сравнивающий блок устройства вырабатывает логический сигнал, свидетельствующий о предельном по сцеплению режиме и возможном буксовании. В заявляемом устройстве реализованы меры по исключению ложных реакций на незавершенные переходные процессы в динамической системе. Достигается это задержкой по времени при переводе устройства из состояния подачи логического сигнала в исходное состояние. В этом случае в исходное состояние устройство переходит после полного завершения переходных процессов, благодаря чему ложные срабатывания исключаются.

На фиг. 1 представлена схема заявляемого устройства, а на фиг. 2 - временная диаграмма сигналов, формируемых его блоками.

Заявляемое устройство состоит из датчика вибросигнала 1, установленного на механической части привода колесной пары, аналого-цифрового преобразователя 2, полосового фильтра 3, блока формирования уровня текущего сигнала 4, блока формирования уровня эталонного сигнала 5, блока сравнения уровней сигнала и классификации динамических режимов работы привода 6, управляемого переключателя 7, блока задержки переключающего сигнала 8.

Заявляемое устройство работает следующим образом.

Сигнал с датчика 1 поступает на вход аналого-цифрового преобразователя 2, где происходит его преобразование в цифровой временной ряд, который поступает на вход полосового фильтра 3. После фильтрации сигнал содержит информацию о процессах, протекающих только в определенном частотном диапазоне, в котором их характерные свойства проявляются наиболее ярко. С выхода полосового фильтра сигнал поступает на вход блока 4 и через логический переключатель 7 на вход блока 5.

В блоке 4 формируется уровень сигнала, соответствующий текущему динамическому режиму, St - статистические характеристики временного ряда, вычисляемые за малый промежуток времени.

В блоке 5 формируются эталонный уровень сигнала Se - статистические характеристики временного ряда, вычисленные за длительный промежуток времени. Таким образом, параметр St практически повторяет изменение интенсивности колебательного процесса в приводе, а параметр Se изменяется медленно, оставаясь почти постоянным и равным некоторой средней величине, соответствующей стационарному тяговому режиму.

С увеличением, например, скорости движения локомотива или с ухудшением состояния пути интенсивность колебаний в приводе возрастает, что приводит к возрастанию параметров Se и St, но их отношение остается постоянным до тех пор, пока в приводе не возникнет нестационарный переходный процесс, приводящий к резкому изменению интенсивности колебаний.

В момент отклонения от стационарного режима параметр St быстро изменяется (увеличивается), а параметр Se, реагирующий на резкие изменения с существенным запаздыванием, еще некоторое время сохраняет значение, мало отличающееся от своего прежнего значения, соответствовавшего стационарному режиму.

Блок 6 классифицирует режим работы привода по величине

q=St/(kSe), где k - постоянный коэффициент, определяющий чувствительность устройства и устанавливаемый при его регулировке (k>1).

Если q<1, то имеет место устойчивый режим тяги (или выбега).

Если q≥1, то начался переходный режим или режим буксования.

Изменение от времени величин St и kSe, а также логического сигнала на выходе блока 6 - L(q) показаны на фиг. 2.

До момента времени «a» привод находился в режиме тяги и L(q)=0.

С момента времени «a» начался переходный процесс, обусловленный ухудшением сцепления колес с рельсами и сопровождающийся ростом величины St. Величина kSe при этом практически не изменяется.

В момент времени «b» выполняется условие q≥1, и срабатывает блок 6, формируя логический сигнал L(q)=1. Управляемый логическим сигналом блока 6 переключатель 7 отключает вход блока 5 от выхода полосового фильтра 3 и соединяет между собой вход и выход блока 5. Величина Se циркулирует в блоке 5, сохраняя свой средний уровень, и стремится к постоянной величине, соответствующей предыдущему режиму тяги.

С момента времени «b» по сигналу блока 6 включаются противобуксовочные системы локомотива: снижается тяговый момент или подается песок. Переходный процесс прекращается, и величина St снижается.

В момент времени «с» выполнятся условие q<1, срабатывает блок 6 и подает сигнал L(q)=0 на переключатель 7 через блок задержки 8 - сигнал L1(q)=0 на фиг. 2.

Через время t1 в момент «c1» вход блока 5 подключается к источнику реального сигнала - к выходу полосового фильтра 3, и устройство снова готово к работе по своему назначению.

Функциональная особенность блока задержки 8 состоит в том, что команда L(q)=1 из блока 6 в переключатель 7 поступает без задержки, а команда L1(q)=L(q)=0 из блока 6 в переключатель 7 поступает с задержкой по времени t1.

За время t1 в тяговом приводе завершаются динамические переходные процессы, вызванные предельным по сцеплению режимом, за счет чего исключаются ложные срабатывания.

Задержка времени зависит от типа локомотива и конструкции тягового привода. Оптимальная величина задержки времени устанавливается (регулируется) по результатам натурных испытаний локомотива в реальных условиях эксплуатации.

Установка блока 8 позволяет получить принципиально новое качество заявляемого устройства по сравнению с прототипом.

Работоспособность прототипа проверена в процессе натурных испытаний. Введение в заявляемом устройстве блока запаздывания 8 нисколько не снижает качество обнаружения предбуксовочных режимов, но также за счет исключения ложных срабатываний повысит достоверность обнаружения опасных предельных по сцеплению режимов.

Буксование известно со времен паровой тяги. Также хорошо известны негативные последствия этого явления - повышенный износ колес и рельсов, запредельные динамические нагрузки в элементах привода и пр.

Достоверное прогнозирование буксования позволит заблаговременно принять меры по его предотвращению и полному исключению.

Источники информации:

1. Измерение проскальзывания колеса для автоматического регулирования тягового и тормозного усилия. Экспресс-информация ВИНТИ, Локомотивостроение и вагоностроение, №36, 1969. Москва.

2. Патент РФ №2175612 - прототип.

3. Разработка и испытание опытного образца системы контроля сцепления колес локомотива с рельсами. Отчет о НИР/ООО НТК «Динамика»; рук. Коропец П.А. - Ростов н/Д, 2009. - 54 с. - № ГР 02200952897.

Устройство прогнозирования буксования колесных пар рельсового транспорта, содержащее датчик колебаний механической части привода колесной пары, аналого-цифровой преобразователь, полосовой фильтр, настроенный на информативный частотный диапазон и цепи формирования уровней сигнала, блок формирования текущего сигнала, блок формирования эталонного уровня сигнала, блок сравнения уровней сигнала, устанавливающий логический выходной сигнал, и управляемый переключатель входа блока формирования эталонного уровня сигнала, при этом датчик колебаний соединен с аналого-цифровым преобразователем, выход которого соединен с входом полосового фильтра, выход которого соединен с входом блока формирования эталонного уровня сигнала, отличающееся тем, что в цепи управления переключателем входа блока формирования эталонного уровня сигнала установлен блок задержки выходного логического сигнала.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к электротехнике. Технический результат заключается в уменьшении отклонений в лобовых частях обмотки статора.

Метод динамического контроля эффективности прямого использования механической энергии в системе "приводной двигатель внутреннего сгорания - поршневой компрессор".

Изобретение относится к области машиностроения. Сущность изобретения заключается в том, что способ мониторинга структурных, фазовых и химических преобразований в приповерхностном слое обрабатываемых объектов в вакуумных камерах под воздействием электронно-пучковых импульсов дополнительно содержит этапы, на которых в качестве волновода используют гибкую проволоку, в качестве датчика колебаний используют акселерометр с частотной характеристикой, охватывающей частотный диапазон до 100 кГц, в процессе воздействия импульса электронного пучка регистрируют зависимости текущих эффективных значений сигналов, поступающих с акселерометра, от времени в двух частотных диапазонах до момента падения амплитуды сигналов до уровня фоновых шумов, в качестве частотных диапазонов выбирают октавную полосу с наибольшим эффективным значением амплитуды сигнала и соседнюю более высокочастотную октаву, сравнивают полученные временные зависимости эффективных значений сигналов с экспериментально полученными эталонными зависимостями и по результатам сравнения судят о достаточности энергии электронно-лучевого импульса или результате протекания фазового превращения.

Устройство для диагностики технического состояния механизмов относится к измерительной технике и может быть использовано для диагностики технического состояния возвратно-поступательных механизмов и других механизмов циклического действия по их вибрационным характеристикам как в автомобильном, железнодорожном, авиационном, морском, речном и других видах транспорта, так и в различной механической технике.

Изобретение относится к области экологии и охране окружающей среды и может быть использовано для наблюдения за экологическим состоянием акваторий с помощью биоиндикаторов, например планктона.

Способ контроля подсинхронных крутильных колебаний валопровода паровой турбины, содержащий этапы: измерения (112) скорости вращения упомянутого валопровода в течение периода времени и генерации сигнала, указывающего на упомянутую скорость вращения в течение упомянутого периода времени, исходя из измеренной скорости вращения; осуществления (122) анализа спектра упомянутого сигнала, чтобы определить для по меньшей мере одной данной частоты амплитуду изменения упомянутой скорости вращения на упомянутой данной частоте; сравнения (124) упомянутой амплитуды с по меньшей мере одним заранее заданным пороговым значением амплитуды для упомянутой частоты; генерации (126) сигнала тревоги, если упомянутая амплитуда превышает по меньшей мере одно заранее заданное пороговое значение амплитуды.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройству контроля вибраций узла турбомашины. Машина содержит корпус и подвижное рабочее колесо, вращающееся в корпусе.

Изобретение относится к области метрологии, в частности к пьезотехнике. Пьезоэлектрический преобразователь состоит из пьезоэлектрического элемента, закрепленного внутри корпуса, один вывод которого заземлен, и предусилителя.

Изобретение относится к методам и средствам диагностики состояния упругости защитных заграждений, в частности используемых в качестве физического препятствия для защиты от несанкционированного проникновения на территорию охраняемого объекта.

Группа изобретений относится к области вращающихся лопаток, в частности к области характеризации вибраций, действию которых подвергаются такие лопатки, когда они находятся во вращении.

Изобретение относится к системам, указывающим на пробуксовку или юз колес на транспортных средствах с электротягой. Способ обнаружения боксования и юза колес транспортного средства с электрической передачей постоянного тока заключается в следующем.

Изобретение относится к способу, указывающему на пробуксовку или юз колес транспортных средств с электротягой. Способ обнаружения боксования и юза колес транспортного средства с электрической передачей постоянного тока заключается в следующем.

Изобретение относится к рельсовому железнодорожному транспорту, в частности к способам повышения тяговых усилий локомотива. Способ повышения тягового усилия локомотива включает подачу песка под ведущие колеса локомотива непосредственно в место контакта ведущего колеса с рельсом в момент начала пробуксовки и удаление песка с поверхности рельсов после прекращения пробуксовки при помощи сжатого воздуха, подаваемого через систему дополнительных трубопроводов.

Изобретение относится к области железнодорожного транспорта, в частности к устройствам для повышения тягового усилия локомотива. Устройство для повышения тягового усилия локомотива включает систему подачи песка под колеса локомотива, систему дополнительных воздуховодов, расположенных попарно по обеим сторонам крайних колесных пар тележек, и дроссельные заслонки переключения направления подачи сжатого воздуха.

Тележка состоит из рамы с челюстями, в которых подвижно размещены буксы колесных пар колесно-моторных блоков, связанные с балансирами рессорного подвешивания. На боковинах рамы жестко закреплены гидроцилиндры, штоки которых связаны с башмаками, взаимодействующими с одной стороны с балансирами, с другой с П-образной формы наклонными поверхностями направляющих, жестко установленных на раме.

Изобретение относится к электрооборудованию электроподвижного состава. Устройство содержит систему управления электроподвижным составом (ЭПС), датчики частоты колесной пары (КП), подсоединенные к блоку частоты вращения КП, тяговые электродвигатели (ТЭД), по два на каждую из двух тележек, блок управления устройством подачи песка, регулятор напряжения обмоток тягового электродвигателя, выполненный с четырьмя уровнями регулирования напряжения, выпрямительно-инверторный преобразователь (ВИП) установлен на каждой тележке для двух ее тяговых электродвигателей, каждый из которых снабжен двумя контакторами.

Устройство содержит компрессор, к выходу которого подключен теплоизолированный ресивер, снабженный электронагревательным элементом, подключенным через блок автоматического регулирования температуры к источнику электропитания.

Изобретение относится к транспортному машиностроению, в частности к средствам для предотвращения буксования ведущих колес. Противобуксовочное устройство для автотранспортного средства содержит связанный с несущей системой корпус с горловинами подачи и отвода песка, сообщающийся через электропневматический кран с источником сжатого воздуха, исполнительный орган которого выполнен в виде расширяющегося книзу прямоточного канала подачи песка.

Изобретение относится к транспортному машиностроению, в частности к средствам для что предотвращения буксования ведущих колес. Устройство для повышения сцепных свойств автотранспортного средства, содержит компрессор, к выходу которого подключен теплоизолированный ресивер, снабженный электронагревательным элементом, подключенным через блок автоматического регулирования температуры к источнику электропитания, к выходу ресивера через электропневматический вентиль подключена выпускная теплоизолированная магистраль горячего воздуха, на выходах которой установлены форсунки, расположенные спереди у каждого ведущего колеса.

Изобретение относится к железнодорожному транспорту, а именно к средствам обнаружения начала процесса буксования колесных пар локомотива при движении поезда по рельсовому пути в реальных условиях эксплуатации.

Изобретение относится к системам, указывающим на пробуксовку или юз колес на транспортных средствах с электротягой. Способ обнаружения боксования и юза колес транспортного средства с электрической передачей постоянного тока заключается в следующем.

Изобретение относится к устройствам, указывающим на пробуксовку или юз колес. Устройство прогнозирования буксования колесных пар рельсового транспорта содержит датчик колебаний механической части привода колесной пары, аналого-цифровой преобразователь, полосовой фильтр, настроенный на информативный частотный диапазон и цепи формирования уровней сигнала, блок формирования текущего сигнала, блок формирования эталонного уровня сигнала, блок сравнения уровней сигнала, устанавливающий логический выходной сигнал, и управляемый переключатель входа блока формирования эталонного уровня сигнала. При этом датчик колебаний соединен с аналого-цифровым преобразователем, выход которого соединен с входом полосового фильтра, выход которого соединен с входом блока формирования эталонного уровня сигнала. При этом в цепи управления переключателем входа блока формирования эталонного уровня сигнала установлен блок задержки выходного логического сигнала. Технический результат заключается в исключении ложных срабатываний сразу после выхода тягового привода из предбуксвовочного режима. 2 ил.

Наверх