Способ регулирования силы тяги и торможения электроподвижного состава при автоматическом управлении Советский патент 1984 года по МПК B60L15/20 

Изобротсиие относится к области систем управления электрооборудования подвижного состава железных дорог и предназначено для автоматического регулирования сил тяги и торможения электровозов.

Известен способ регулирования силы тяги и торможения электроподвижного сое тава при автоматическом управлении ну тем сравнения сигналов, пропорциональные заданной и истинной скорости, сравнения полученного сигнала с сигналом, пропорциональным заданному значению силы тяги и торможения, выделения минимального из них, и воздействия полученным сигналом на исполнительный орган, сигнал, пропорциональный истинной скорости, получают путем непрерывного выделения минимального при тяге и максимального при торможении сигнала, пропорционального частоте вращения тяговых двигателей, сравнивают их с сигналами, пропорциональными частоте вращения каждЬго тягового двигателя, выделяют разность между ними и из этой разности - сигнал, обратно пропорциональный ей 1.

Однако при .резком ухудшении условий сцепления (изморозь на рельсах, попадание смазки На головки рельс и т. д.) возможен срыв сцепления одновременно всех осей электровоза -и боксование (или юз) с близкими частотами вращения осей. Так как разность частот вращения осей мала, процесс боксования (или юза) не выявляется, а еще более усиливается системой регулирования, что может привести к аварийному режиму. При внезапно развивающемся боксовании регулирование по сигналу разности скоростей вращения осей оказ1 вается недостаточно быстродействующим.

Кроме тоТо, На каждый случай ухудшения сцепления колес с рельсами система регулирования откликается только уменьшением силы тяги (или торможения), в результате чего реализованная средняя сила тяги (ьли торможения) снижается. Никаких действий по улучщению сцепления в начальной стадии развития боксования в известной системе регулирования не предусмотрено.

Целью изобретения является повышение надежности путем исключения аварийных режимов при.боксовании (юзе).

Цельдостигается тем, что согласно способу регулирования силы тяги и торможения электроподвижного состава при автоматическом управлении путем сравнения сигналов, пропорциональных заданной и истинной ско-рости, сравнения полученного сигнала с сигналом, пропорциональным заданному значению силы тяги и торможения, и выделения минимального из них, и воздействия полученным сигналом на исполнител ьный , сигнал, пропорциональный истинной скорости, получают путем непрерывного выделения . минимального при тяге и максимального при торможении сигнала, пропорционального частоте вран1е1П1Я тяговых деталей, сравнивают их с сигналами, про, порциональпыми частоте вращения каждого тягового двигателя, выделяют разность между ними ииз этой разности сигнал, обратно пропорциональный ей, непрерывно выделяют максимальный при тяге и минимальный при торможении сигналы, пронорцио0 нальные частоте вращения тяговых двигателей, преобразуют эти сигналы в сигналы, пропорциональные первой и второй производным, сравнивают их с допустимыми величинами сигналов при превышении допус1 тимых величин, преобразуют эти сигналы в сигналы, пропорциональные их обратно пропорциональным величинам, и воздействуют этими сигналами на исполнительный орган.

На чертеже изображена структурная

20 блок-схема устройства, реализующего предлагаемый способ.

Устройство регулирования силы тяги и торможения электроподвижного состава при автоматическом управлении содержит тяговые двигатели 1-4 колесных пар 5-8 электровоза.

Тяговые двигатели питаются от сети переменного тока через тиристорные преобразователи 9 и 10, На входы которых включены выходы регуляторов тока в режиме 30 тяги 11 и в режиме торможения 12. Индивидуальные для каждой оси датчики 13-16, частоты вращения тяговых двигателей подключены на входы блоков 17 и 18 выделения соответственно минимальной частоты и максимальной частоты для всего локомо5 тива. Выход блока 17 выделения минимаЛь Ной частоты включен на вход блока 19, выделяющего разность между минималь; Ной частотой вращения для всего электровоза и частотой вращения двигателя данной оси. Выход блока 18 выделения максимальной частоты включен на вход блока 20, выделяющего разность между максимальной частотой для всего электровоза и частотой вращения двигателя данной оси. Выходы блоков 19 и 20 включены на 5 один из входов трехканальных функциональных преобразователей 21 и 22. образующих на выходах сигналы, обратно пропорциональные входным сигналам.

Выходы блоков 21 и 22 соединены со входами логических блоков 23 и 24, HCFipe рывно выделяющих минимальный или максимальный из поступающих на их входы сигналов.

На другие входы блока 23 подключены , задатчик тока (силы тяги) 25 и выход ре5 гулятора 26 скорости движения в тяге.

Выходы блока 2-2 включены на входы логического блока 24, к другим входам которого подключены задатчик 27 тормозной .ii;ibr и выход регулятора 28 скорости дпижения Е5 режиме торможения. Входы регуляторов 26 и 28 скорости движения в тяге и в режиме торможения подключены к задатчику 29 скорости. Выходы блоков 17 и 18 соединены соответственно с входом дифференцирующих блоков 30 и 31, подключенны.х выходами к входам дифференцирующих блоков 32 и 33 и к входам блоков 34, 35 и 36, 37 сравнения; При этом выходы дифференцирующего блока 33 соединены со входами блоков 38 и 39 сравнения, к другим входам которых подключены соответственно задатчики 40 и 41, а выходы дифференцирующего блока 32 соединены со входами блоков 42 и 43 сравнения, к другим входам которых подключены соответственно задатчики 44 и 45. Устройство снабжено задатчиками 46-49, исполнительным блоком 50 с клапанами 51-54. Реализация предложенного способа производится следующим образом. В регуляторах 26 и 28 скорости силы тяги II, силы торможения 12 сравнивают в форме напряжений заданные и истинные значения соответствующих параметров. Разностью между заданными и фактически достигнутыми значениями регулируемых параметров, усиленной и преобразованной, воз действуют на величину угла открытия тиристоров преобразователей 9 и 10. В зависимости от угла открытия тиристоров преобразователя регулируют силу тяги торможения электровоза. До тех пор, пока не возникает боксование или юз колесных пар, процесс регулирования не имеет отличий от известного способа. При медленно развивающемся боксоваНИИ (или-юзе) одной или нескольких колесных пар разность между минимальной частотой вращения и частотой вращения боксующей колесной пары (или между максимальной частотой вращения и частотой вращения юзующей колесной пары) будет возрастать пропорционально глубине боксования (или юза). Следовательно, величина сигналов на выходах блоков соответственно 19 и 20, выделяющих разности указанных частот, будет расти пропорционально глубине боксования или юза. Как только величина разности частот вращения колесны; пар превысит пороговое значение, заданное потенциометром 55 в блоке 56 сравнения, на выходе его появляется сигнал, который через исполнительный блок 50 включает клапаны подачн песка под колеснйе пары электровоза. Если боксование (или юз) удалось устранить за счет подачи песка, то сигнал на выходе блоков 19 и 20 уменЕ,н1астся, становится ниже порогового зГ|ачония. сигнал с выхода блока 56 сравнения отсутствует и подачи песка прекращакпч-я. Если же боксоЕзаиие (или ю.ч) не прекратились и разность частот вращения колесных пар продолжает наргктать. то продолжают расти и выходны сигналы блокоа 19 и 20. На выходах же функционал1)Ных преобразователей 21 и 22 сигналы по величине будут уменынаться пропорционально, соответственно, глубине боксования или юза, так как эти блоки выделяют сигналы, обратно пропорциональные выходным сигналам блоков 19 и- 20. Выходные сигналы блоков 21 и 22,обратно пропорциональные глубине боксования или юза, поступают на входы соответственно блоков 23 и. 24, Непрерывно выделяющих минимальный из входных сигналов, который и становится заданным значением регуляторов тока .(силы тяги) 11 и тормозной силы 12. В процессе развития боксования или юза выходные сигналы блоков 21 и 22 уменьщаются и, становясь с некоторого момента меньше других входных сигналов блоков 23 и- 24, определяют уставки соответствующих регуляторов, что приводит к уменьшению токов боксующего или юзующего двигателя на величину, пршюрциональ ную глубине боксования (или юза), и к прекращению самого процесса боксования (или юза). Быстрейшему прекращению боксования содействует и подача песка под колесные пары, которая продолжается одновременно со снижением тока боксующего (юзующего) двигателя. В случае медленно развивающегося одновременного боксования (или юза) всех колесных пар электровоза по разности частот вращения колесных пар не удается определить начавшееся боксование или юз. случаях в режиме тяги с блока 18 берется сигнал с наиболее быстровращающейся колесной пары, в блоке 31 сигнал преобразуется в аналоговую форму и дифференцируется., Сигнал с выхода блока 31 поступает на блоки 36 и 37 сравнения, где сравнивается с допустимыми величинами ускорений. Уставка задатчика 47 устанавливается т1же, чем уставка задатчика 46, но выше, чем допустимое рабочее ускорение осей при трогании и разгоне поезда или одиночного электровоза. Если же ускорение осей превышает уставку, это свидетельствует о развитии бексования всех осей. На выходе блока 38 появляется сигнал, который поступает в исполнительный блок 50, и выдается команда на подачу песка под колесные пары. Если с помощью пескоподачи не удастся ликвидировать боксование, и ускорение колесных пар возрастает, формируется сигнал на выходе блока 36 сравнения, который подается в функционалыи ш нрообра:и).1ь 21, преобразуется в величину, обрятнс), пропорциональную входной вс.П1чи1и и носту-пает на вход логического блока 23 Как только этот сигнал окажется меньше остальных входных сигналов этого блока, пронзойдет снижение тягового тока на величину, пропорциональную глубине боксо-j вания. В аналогичных Случаях для режима тор-. можения при юзе всех осей с блока 17 поступает сигнал о минимальной частоте вращения колесных пар, который поступает в дифференцирующий блок ЗО, с выхода которого сигнал подается на блоки 34 и 35 сравнения, если этот сигнал превышает пороговое значение, заданное задатчиком 49, то поступает сигнал в исйолннтельный блок 50 для включения клапанов подсыпки песка,(j Если же превышено пороговое значение, заданное задатчиком 48, то сигнал с блока 34 сравнения поступает в функциональный преобразователь 22, преобразуется в величину, обратно пропорциональную входной, и далее логическим блоком 24 выдается ко-20 манда регулятору 12 на снижение тормозной силы, одновременно продолжается подсыпка песка под колесные пары. В случаях внезапного развивающегося боксования (юза) одной или всех колесных25 пар регулирование происходит следующим образом. Для режима тяги сигнал об ускорении наиболее бь1стрр вращающейся оси с выхода блока 31 поступает в блок 32, где еще раз дифференцируется и подается в блоки 39 и 41 сравнения, где сравнивает-.30 ся с допустимыми порргоьыми значениями. При внезапно развивающемся боксовании производная от ускорения, колесных пар превышает пороговое значение и На выходе бЛока 41 формируется сигнал, идущий на включение клапана подачи песка35 под колесные пары. При дальнейилем росте сигнала на выходе блока 33 превышается пороговое значение в блоке 39 сравнения и на его выходе появляется сигнал, преоб1068354 разующийся в блоке 21 в величину, обрат йо пропорциональную, как только этот сигнал окажется меньше других входных сигналов логического блока 23, сработает регулятор П на снижение тягового тока. Одйовременно идет подсыпка песка под колесйые пары, и боксование ликвидируется в начальной стадии развития, Для режима торможения при внезапно развивающемся юзе сигнал замедления самой медленно вращаюц1ейся оси с выхода блока 17 дифференцируется в дифференцирующем блоке 30, затем вторично днфференцируется и сравнивается в блоке 43 сравнейия с пороговым значением, при наличии рассогласования происходит включение пескоподачи, или же сигнал с блока 42 сравнеиия через блок 22, логический блок 24 и регулятор 12 осуществляет кратковременное снижение тормозного усилия и ликвидацию юза. Таким образом, происходит иепрерывное слежение по комплексу показателей за состоянием сцепления колесных пар с рельсами, производится автоматическая кратковременная подача песка в случаях местного ухудшения сцепления или автоматический выбор такой уставки регуляторов тока, чтобы обеспечить регулирование сил тяги и торможения на пределе по сцеплению. . Эффективность предлагаемого способа заключается в улучшении тяговых и тормозных качеств электровозов за счет реализации предельных по условиям сцепления сил тяги и торможения. Кроме того, устраняется опасность возникновения аварийных режимов при боксовании и юзе, уменьшается износ бандажей, улучшаются условия работы тяговых двигателей и всей системы тягового привода, снижается расход песка,. так как срыв сцепления выявляется и ликвидируется в начальной стадии развития процессов боксования или юза.

СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ СИЛЫ ТЯГИ И ТОРМОЖЕНИЯ ЭЛЕКТРОПОДВИЖНОГО СОСТАВА ПРИ АВТОМАТИЧЕСКОМ УПРАВЛЕНИИ по авт. св. № 747747, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, непрерывно выделяют максимальньш при тяге и минимальный при торможении сигналы, пропорциональные частоте вращения тяговых двигателей, преобразуют эти сигналы- в игналы, пропорциональные первой и второй производным, сравнивают их с допустимыми величинами сигналов при превышении допустимых величин, преобразуют эти сигналы в сигналы, пропорциональные их обратно пропорциональным величинам,и воздействуют этими сигналами на исполнительный орган. СП О5 00 оо о ел