УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ СКОРОСТИ ТЕПЛОВОЗА С ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПЕРЕДАЧЕЙ Российский патент 1995 года по МПК B60L15/20 

Изобретение относится к железнодорожному транспорту, а именно к устройствам для автоматического регулирования скорости тепловоза с электропередачей, используемого на сортировочных горках железных дорог.

Известно устройство для автоматического регулирования скорости тепловоза с электрической передачей, содержащее задатчик и датчик текущей скорости, импульсный преобразователь и усилитель тока через обмотку возбуждения, блок управления тормозами, блок обнаружения боксования, ограничивающий набор скорости при боксовании и блок управления регулятором дизеля [1] Недостатком известного устройства является то, что регулирование тока возбуждения возбудителя с помощью одного усилителя приводит к занижению тока возбуждения при установившемся режиме движения локомотива (скважность выходного сигнала импульсного преобразователя равна 0,5), т.е. к снижению его мощности. Кроме того, регулирование тока возбуждения пропорционально отклонению текущего значения скорости от заданной обуславливает колебательный процесс изменении скорости, что нежелательно по соображениям технологии сортировочного процесса на горках и экономичности работы дизеля. Названное устройство приводит также к значительным перерегулированиям скорости, т.к. разгон и торможение локомотива осуществляются без учета фактической интенсивности изменения скорости инерционной системы локомотив состав.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для автоматического регулирования скорости тепловоза с электропередачей, содержащее задатчик скорости, датчик истинной скорости, блок сравнения скоростей, импульсный преобразователь с усилителем, воздействующий на возбуждение возбудителя главного генератора и механизм изменения установки регулятора скорости дизеля, блок релейного управления, вход которого подключен к указанному импульсному преобразователю, а выход к механизму изменения уставки регулятора скорости дизеля. Недостаток указанного устройства проявляется в том, что предварительный расчет позиций регулятора дизеля по известному выражению как функции тока генератора, отклонения по скорости, частоты вращения вала дизеля и фактической скорости генератора не позволяет использовать это устройство для работы на сортировочных горках за счет многочисленных настроек вычислительных узлов. Кроме того, результаты верны только при изменении задания по скорости во время установившегося режима движения системы локомотив состав.

Данное изобретение направлено на снижение перерегулирования скорости и обеспечение реализации заданной скорости по апериодическому закону путем введения компаратора и порогового элемента сравнения, регламентирующих соответственно ширину зоны нечувствительности к отклонению по скорости и интенсивность изменения текущей скорости состава.

Кроме того, данное изобретение позволяет повысить точность реализации скорости и экономичность работы силовой установки локомотива за счет создания стационарных ступеней тока возбуждения возбудителя, повышающих или понижающих номинальный ток для данной позиции регулятора дизеля, посредством включения в состав устройства дополнительного импульсного преобразователя и усилителя, а также двух счетчиков набора и снижения тока генератора, воздействующих на ток возбуждения возбудителя локомотива. Наконец данное устройство позволяет исключить рывки локомотива при переходе с ручного управления на автоматический режим посредством ввода блока, регистрирующего позицию контроллера в момент переключения, как начальную позицию регулирования, и предупредить срыв осей локомотива в режим боксования путем включения блока для автоматического управления песочницами.

Таким образом, поставленные цели достигаются тем, что в устройство для регулирования скорости тепловоза с электрической передачей, содержащее блок оценки скоростных параметров с элементом сравнения, входы которого подключены к выходам задатчика и датчика скорости, блок управления током генератора с последовательно соединенными первым формирователем импульсов с изменяемой скважностью и первым усилителем, выход которого связан с обмоткой возбуждения возбудителя главного генератора, и блок управления регулятором дизеля, введены блоки управления плавным и ступенчатым регулированием скорости, блок управления тормозами, блок управления песочницами, блок обнаружения боксования колес и блок ввода позиций контроллера, блок оценки скоростных параметров снабжен компаратором и пороговым элементом, а блок управления током генератора счетчиком позиций увеличения и уменьшения тока генератора и последовательно соединенными вторым формирователем импульсов с изменяемой скважностью и вторым усилителем, выход которого связан обмоткой возбуждения возбудителя главного генератора, при этом первые, вторые и третьи входы блоков управления плавным и ступенчатым регулированием скорости соединены с выходами соответственно элемента сравнения, порогового элемента и компаратора, выходы блока управления плавным регулированием скорости подключены к счетным входам счетчиков позиций увеличения и уменьшения тока генератора, выходы которых соединены со входами соответствующих формирователей импульсов, а входы сброса с дополнительными выходами последних, первый и второй выходы блока управления ступенчатым регулированием подключены соответственно к первому и второму входам блока управления регулятором дизеля, соединенным с дополнительными выходами соответствующих формирователей импульсов, а третий и четвертый выходы ко входам блока управления соответственно песочницами и тормозами, выход блока обнаружения боксования соединен с третьим входом блока управления регулятором дизеля, а выход блока ввода позиций контроллера с его четвертым входом.

На чертеже представлена функциональная схема предлагаемого устройства.

Она имеет задатчик скорости 1, соединенный с блоком 2 оценки скоростных параметров, блок 3 управления плавным регулированием скорости (выполненный на базе мультиплексора), блок 4 управления ступенчатым регулированием скорости (выполненный также на базе мультиплексора), блок 5 управления током генератора, с обмоткой 6 возбуждения возбудителя 7, генератор 8, тяговые двигатели 9, ось 10 колесной пары, датчик 11 скорости, блок 12 обнаружения боксования, реле 13 боксования, дизель 14, сервомотор 15 дизеля, блок 16 управления регулятором дизеля, контроллер 17, блок 18 ввода позиции контроллера, песочницы 19, блок 20 управления песочницами, тормозной блок 21 и блок 22 управления тормозами. Блок 2 оценки скоростных параметров состоит из элемента 23 сравнения текущей и заданной скорости, компаратора 24, устанавливающего ширину зоны нечувствительности к отклонению скорости, и порогового элемента 25, предназначенного для измерения интенсивности изменения текущей скорости, а блок 5 управления генератором из последовательно соединенных счетчика 26 позиций увеличения тока генератора, формирователя 27 импульсов с изменяемой скважностью и усилителя 28, а также последовательно соединенных счетчика 29 позиций уменьшения тока генератора, формирователя 30 импульсов с изменяемой скважностью и усилителя 31.

Входы элемента 23 сравнения подключены к выходам задатчика 1 и датчика 11 скорости. Формирователь 27 импульсов с изменяемой скважностью соединен последовательно с усилителем 28, а аналогичный формирователь 30 с усилителем 31. Выходы усилителей 28 и 31 связаны с обмоткой 6 возбуждения возбудителя 7 главного генератора 8. Первые, вторые и третьи входы блоков 3 и 4 управления плавным и ступенчатым регулированием скорости соединены с выходами соответственно элемента 23 сравнения, порогового элемента 25 и компаратора 24. Выходы блока 3 управления плавным регулированием скорости подключены к счетным входам счетчиков 26 и 29 позиций увеличения и уменьшения тока генератора, выходы которых соединены со входами соответственно формирователей 27 и 30 импульсов, а входы сброса с дополнительными выходами последних. Первый и второй выходы блока 4 управления ступенчатым регулированием скорости подключены соответственно к первому и второму входам блока 16 управления регулятором дизеля, соединенным с дополнительными выходами формирователей 27 и 30 импульсов, а третий и четвертый выходы ко входам блоков 20 и 22 управления песочницами и тормозами. Выход блока 2 обнаружения боксования соединен с третьим входом блока 16 управления регулятором дизеля, а выход блока 18 ввода позиций контроллера с его четвертым входом.

Работа устройства осуществляется следующим образом.

В блоке 2 оценки скоростных параметров определяются знак и величина отклонения по скорости ΔV_з элементов 23 сравнения текущей и заданной скорости и интенсивность изменения текущего значения скорости ΔV_ф пороговым элементом 25. Кроме того, настройкой компаратора 24 устанавливают ширину зоны нечувствительности устройства к отклонению по скорости. Управление скоростью локомотива осуществляется блоком 4 управления ступенчатым регулированием путем подачи сигналов набора или сброса позиции регулятора дизеля через блок 16 управления регулятором дизеля или блоком 3 управления плавным регулированием путем изменения тока генератора с помощью блока 5 управления током генератора. На управляющие входы блоков 3 и 4 поступают сигналы от блока 2 оценки, а выбор управляющего выхода осуществляется в зависимости от сигнала, поступающего на информационные входы с помощью постоянных перемычек. При наборе позиций дизеля блок 4 осуществляет импульсное управление песочницами 19 локомотива через блок 20, выполненный по типу релейного ключа. При сбросе позиций регулятора дизеля блок 4 осуществляет импульсное управление тормозами 21 локомотива через блок 22, выполненный по типу релейного ключа. При превышении верхнего порогового значения интенсивности изменения текущей скорости ΔV_ф, которое выбирается настройкой порогового элемента 25, на блок 4 поступает запрет на набор или сброс (в зависимости от знака ΔV_ф) позиции. Выбор управляющего мультиплексора блоков 3 или 4 определяет элемент 23 сравнения в зависимости от величины отклонения ΔV_з. Пределы регулирования тока генератора обеспечиваются настройкой усилителей 28 и 31. Позиция плавного регулирования задается состоянием счетчиков 26 набора тока или 29 сброса, управляемых импульсами от блока 3.

Каждому состоянию счетчика 26 или 29 соответствует заданное значение скважности прямоугольных сигналов на выходе связанного с ним формирователя импульсов 27 или 30. По достижении последним максимального значения он инициирует сброс своего счетчика в "0" и изменение позиции регулятора дизеля (формирователь 27 на "+1", формирователь 30 на "-1"). Особенностью работы блока 5 является то, что в целях в исключения колебательного процесса при регулировании скорости, канал плавного регулирования набор/сброс выбирается противоположным знаку ΔV_ф (пороговый элемент 26), т.е. при увеличении скорости в зоне плавного регулирования скорости счетчик 27 работает на вычитание до достижения О-го состояния, а затем запускается счетчик 29 на сложение. При снижении скорости сначала уменьшается содержимое счетчика 29, а по достижении им О-го состояния начинает увеличиваться содержимое счетчика 26.

Если ΔV_ф по величине меньше порогового значения, определяемого пороговым элементом сравнения 25, то управление блоком 3 фиксируется вплоть до выхода значения ΔV_з из зоны плавного регулирования.

Использование: железнодорожный транспорт. Сущность изобретения: в блоке 2 оценки скоростных параметров определяются знак и величина отклонения по скорости Δv_з элементов 23 сравнения текущей и заданной скорости и интенсивность изменения текущего значения скорости Δv_ф пороговым элементом 25. Кроме того, настройкой компаратора 24 устанавливат ширину зоны нечувствительности устройства к отклонению по скорости. Управление скоростью локомотива осуществляется блоком 4 управления ступенчатым регулированием путем подачи сигналов набора или сброса позиции регулятора дизеля через блок 16 управления регулятором дизеля или блоком 3 управления плавным регулированием путем изменения тока генератора с помощью блока 5 управления током генератора. На управляющие входы блоков 3 и 4 поступают сигналы от блока 2 оценки, а выбор управляющего выхода осуществляется в зависимости от сигнала, поступающего на информационные входы с помощью постоянных перемычек. При наборе позиций дизеля блок 4 осуществляет импульсное управление песочницами 19 локомотива через блок 20, выполненный по типу релейного ключа. При сбросе позиций регулятора дизеля блок осуществляет импульсное управление тормозами 21 локомотива через блок 22, выполненный по типу релейного ключа. 1 ил.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ СКОРОСТИ ТЕПЛОВОЗА С ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПЕРЕДАЧЕЙ, содержащее блок оценки скоростных параметров с элементом сравнения, входы которого подключены к выходам задатчика и датчика скорости, блок управления током генератора с последовательно соединенными первым формирователем импульсов с изменяемой скважностью и первым усилителем, выход которого связан с обмоткой возбуждения возбудителя главного генератора, блок управления регулятором дизеля, отличающееся тем, что в него введены блоки управления плавным и ступенчатым регулированием скорости, блок управления тормозами, блок управления песочницами, блок обнаружения боксования колес и блок ввода позиций контроллера, блок оценки скоростных параметров снабжен компаратором и пороговым элементом, а блок управления током генератора - счетчиками позиций увеличения и уменьшения тока генератора и последовательно соединенными вторым формирователем импульсов с изменяемой скважностью и вторым усилителем, при этом первые, вторые и третьи входы блоков управления плавным и ступенчатым регулированием скорости соединены с выходами соответственно элемента сравнения, порогового элемента и компаратора, выходы блока управления плавным регулированием скорости подключены к счетным входам счетчиков позиций увеличения и уменьшения тока генератора, выходы которых соединены с входами соответствующих формирователей импульсов, а входы сброса с дополнительными выходами последних, первый и второй выходы блока управления ступенчатым регулированием скорости подключены соответственно к первому и второму входам блока управления регулятором дизеля, соединенным с дополнительными выходами соответствующих формирователей импульсов, а третий и четвертый выходы к входам блоков управления соответственно песочницами и тормозами, выход блока обнаружения боксования соединен с третьим входом блока управления регулятором дизеля, а выход блока ввода позиций контроллера с его четвертым входом.