Устройство автоматического управления скоростью движения рудничного электровоза Советский патент 1983 года по МПК B60L15/20 

(54) УСТРОЙСТВО АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ СКОРОСТЬЮ ДВИЖЕНИЯ РУДНИЧНОГО ЭЛЕКТРОВОЗА

1

Изобретение относится к угольной промышленности и предназначено для автоматизации рудничных электровозов, используемых в системе автоматического вождения поездов, для работы по системе многих единиц, а также используемых в качестве отдельной подвижной единицы.

Известно устройство автоматического управления скоростью движения рудничного электровоза, содержащее датчики скорости вращения колесных пар, релейный элемент, один вход которого соединен с задатчиком ускорения, а другой- с выходом одного из блоков сравнения, соединенного входами с задатчиком скорости и выходом первого интегратора, подключенным к входу второго блока сравнения, второй интегратор, соединенный выходом с коммутирующим входом блока выделения максимального и минимального сигнала и с входом привода 1.

Недостатком известного устройства является то, что в нем разгон и торможение осуществляется по жесткой программе, представляющей собой линейно изменяющееся во времени задание мгновенной скорости движения. Использование в системе управления скоростью движения электровоза жестких характеристик разгона и торможения (постоянных по величине ускорения и замедления) и при этом максимально возможцых по величине, вызывает опасность возникновения боксования колесных пар электровоза при разгоне и .юза при торможении, поскольку операций управления, проводимых известным устройством для защиты от боксования и юза, недостаточно.

10

Цель изобретения - повышение надежности устройства.

Поставленная цель достигается тем, что устройство снабжено третьим блоком сравнения, выпрямителем, соединенным входом

15 с выходом второго интегратора, широтноимпульсным модулятором и прерывателем, соединенным входами с выходом релейного элемента и выходом широтно-импульсного модулятора, а выходом - с входом первого 20 интегратора, соединенного выходом с входом третьего блока сравнения, причем другие входы второго и третьего блоков сравнения соединены с датчиками скорости вращения колесных пар, а их выходы - соответственно с вторым и третьим входом

блока выделения максимального и минимального сигнала.

На чертеже представлена функциональная схема устройства автоматического управления скоростью движения рудничного электровоза.

Устройство содержит задатчик скорости 1 и задатчик ускорения 2, соединенный с входом релейного элемента 3, другой вход которого соединен с блоком сравнения 4, а выход - с одним из входов прерывателя 5, другой вход которого соединен с широтноимпульсным модулятором 6, а выход -, с входом интегратора 7, подключенного своим выходом к одному из входов блока сравнения 4 и к входам блоков сравнения 8 и 9., другие входы которых соединены с датчиками 10 и 11 скорости вращения колесных пар, а выходы - с входами блока 12 выделения максимального и минимального сигнала, выход которого подключен через интегратор 13 к управляемому двухдвигательному приводу 14, при этом широтно-импульсный модулятор 6 подключен через выпрямитель 15 к входу интегратора 13.

Установка скорости задается блоком задатчика скорости 1, управление которым при автовождении может осуществляться извне радиосигналами. Релейный элемент 3 в зависимости от полярности сигнала блока сравнения 4 коммутирует сигнал задания ускорения и подает его через прерыватель 5 с положительной или отрицательной полярностью на вход первого интегратора 7, т. е. задается режим разгона или режим замедления. Управление прерывателем 5 осуществляется выходными сигналами щиротно-импульсного модулятора 6 (например, ШИМом с вертикальным управлением). Выходной сигнал с интегратора 7 (задатчика мгновенной скорости) поступает на блок сравнения 4 для формирования полярности сигнала ускорения, а также на два других блока сравнения 8 и 9, в которых напряжение, пропорциональное заданной мгновенной скорости, сравнивается с напряжениями, пропорциональными фактическим скоростям вращения колесных пар, измеряемых датчиками скорости 10 и 11. Разностные сигналы с элементов сравнения поступают через блок 12 выделения максимального и минимального сигнала на вход интегратора 13. Поскольку при разгоне электровоза имеется вероятность возникновения боксования колес, а при торможении - юза колес по рельсам, сигналы рассогласования могут приобретать как положительные, так и отрицательные значения. Для выделения максимального рассогласования между заданной мгновенной скоростью и фактическими скоростями блок 12 выделения максимального и минимального сигнала в зависимости от знака выходного сигнала интегратора 13 переключается или в режим определения максимальной величины, или в режим определения минимальной величины, при этом учитываются и знаки, и абсолютные значения рассогласований. Таким образом, при разгоне выделяется больщее положительное (максимальное) рассогласование, а при

торможении - более отрицательное (минимальное) рассогласование, что обеспечивает обнаружение боксования и юза колес как при двух, так и при одной боксующей или юзующей колесной паре. Сигнал интегриро0 вания интегратора 13 подается на управляемый двухдвигательный электропривод 14, причем знак выходного сигнала с интегратора определяет тяговый или тормозной .режим электродвигателей, а величина сигнала определяет скорость вращения электродви5 гателей в этих режимах.

Широтно-импульсный модулятор 6 (ШИМ) преобразует выходной сигнал с выпрямителя 15, т. е. абсолютную величину рассогласования, в последовательность

импульсов напряжения, длительность которых пропорциональна величине входного сигнала. Таким образом, на вход прерывателя 5 поступают управляющие сигналы с частотой, равной частоте колебаний ШИМа (например, с частотой колебания ге5 нератора пилообразного напряжения) и с длительностью, пропорциональной величине максимального рассогласования между сигналами первого интегратора 7 и датчиков скорости 10 и 11. Эти сигналы переводят прерыватель в разомкнутое состояние, при котором цепь задания ускорения разрывается. Следовательно, на вход интегратора 7 задание ускорения поступает с периодическими пропусками, а поэтому имеет место дискретное интегрирование. Период

5 колебаний ШИМа выбирается значительно меньще, чем постоянная времени интегратора, поэтому график роста (падения) во времени выходного напряжения первого интегратора при управлении прерывателем однинаковыми по длительности сигналами

0 можно с достаточной степенью точности аппроксимировать прямой линией, угол наклона которой обратно пропорционален величине максимального рассогласования сигналов задаваемой и одной из фактических скоростей.

Следовательно, в статическом режиме фактически задаваемое ускорение разгона и замедления обратно пропорционально величине рассогласования скоростей.

Рассмотрим поведение системы при нормальном режиме разгона (замедления) и

0 реакцию системы на возникщее боксование (юз) при разгоне (замедлении).

В первом случае, когда разгон (замедление) электровоза происходит с заданным и предельным по условию оцепления ускорением, система постоянно стремится к такому устойчивому состоянию, при котором устанавливается постоянная величина рассогласования, т. е. темп роста (падения) задаваемой мгновенной скорости (фактически

задаваемого ускорения) совпадает с темпом роста (уменьшения) фактической скорости- фактическим ускорением разгона (замедления) .

В случае возникновения боксования (юза) при разгоне (замедлении) фактическая скорость колесной пары значительно отличается от задаваемой. Это приведет, вопервых, к перемене знака сигнала рассогласования и в систему управления поступает команда на снижение (увеличение) скорости и, во-вторых, приведет к уменьшению (увеличению) величины фактически задаваемого ускорения, т.е. к уменьшению (увеличению) в последуюш,ем величины задаваемой мгновенной скорости. Последнее обуславливает еще. большее увеличение (уменьшение) сигнала рассогласования, а значит и сигнала на снижение (увеличение) скорости движения. Уменьшение (увеличение) задания мгновенной скорости и увеличение (уменьшение) управляющего сигнала на уменьшение (увеличение) скорости происходит для такого состояния системы, при котором разгон (замедление) происходит без боксоваиия (юза).

Формула изобретения

Устройство автоматического управления скоростью движения рудничного электровоза, содержащее датчики скорости вращения колесных пар, релейный элемент, один вход которого соединен с задатчиком ускорения, а другой - с выходом одного из блоков сравнения, соединенного входами с задатчиком скорости и выходом первого интегратора, подключенного к входу второго блока сравнения, второй интегратор, соединенный выходом с коммутирующим входом блока выделения максимального и минимального сигнала и с входом привода, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности, оно снабжено третьим блоком сравнения, выпрямителем, соединенным входом с выходом второго интегратора, широтно-импульсным модулятором и прерывателем, соединенным входами с выходом релейного элемента и выходом широтно-импульсного модулятора, а выходом - с входом первого интегратора, соединенного выходом с входом третьего блока сравнения, причем другие входы второго и третьего блоков сравнения соединены с датчиками скорости вращения колесных пар, а их выходы - cootBeTcrseHHo с вторым и третьим входом блока выделения максимального и минимального сигнала.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР по заявке № 2561357/24-11, кл. В 60 L 15/20 28.12.77.