Устройство для обнаружения боксования и юза колес транспортного средства Советский патент 1984 года по МПК B60L3/10 

со

оо со

2. Усгройство lio li. 1, отличающееся тем, что 6.1ОК синхронизации выполнен на :j:ieMeiii,i И, НЕ, формирователе импульсов и т|)Н|-иро, |)н этом один из входов одного л /-j.ieMCHTois И является нервым входом б.тока синхронизации, а его выход является нервым выходом блока синхронизации и сосдннеп с входом элемента НЕ, нодключснног() выходом через формирователь нмнульcoFi к одному из входов другого элеме1гга И, дру|ой вход которого является вторым входом блока синхронизации, а выход - вторым выходом блока синхронизации и ирисоединен к одному из входов триггера, выход которого является третьим выходом б.чока сиихроиизации, причем другой вход триггера является третьим, а другой вход одного

из элементов И - четвертым блока синхронизации.

3. Устройство но он. 1 и 2, отличающееся тем, что блок унравления носледователыюстью счета вынолнеи на элементах И и триггере, при этом выходы первого и второго элементов И нодключепы к одному входу триггера, а выходы третьего и четвертого элементов И - к другому его входу, раз-, дельные выходы триггера являются выходами блока управления, причем одни из входов первого и третьего элементов И являются первым входом блока, одни из входов второго и четвертого элементов И, другим его входом, ,а все другие входы всех элементов И являются третьим входом блока управления последовательностью счета.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБНАРУЖЕНИЯ БОКСОВАНИЯ И ЮЗА КОЛЕС ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА, содержащее датчик скорости колесной пары, триггер, прямой выход которого подключен к входу первого элемента И, инверсный выход - к входу второго элемента И, и генератор тактовых импульсов, выход которого подключен к входам третьего и четвертого элементов И, выходы которых соединены соответственно с суммирующим и вычитаюишм входами реверсивного счетчика, отличающееся тем, что, с целью повьиления точности, оно снабжено блоком синхронизации, блоком управления последовательностью счета, регистром памяти, формирователем импу,чьсо1з, соединенным входом с выходом датчика скорости колесной пары, а выходом - с одним входом блока синхронизации, другой вход которого подключен к прямому выходу триггера, первый выход блока синхронизации соединен со счетным входом триггера и другими Bvчoдaми первого и второго элементов И, второй выход - с другими входами третьего и четвертого элементов И, а третий выход - с установочным входом реверсивного счетчика и одним из входов блока управления последовательностью счета, другой вход которого соединен с выходом второго элемента И, один из выходов - с третьим входом третьего элемен5S та И, а другой выход - с третьим входом (Л четвертого элемента И, нри этом выходы реверсивного счетчика соединены с входами регистра памяти, тактовый вход которого подключен к выходу первого э.темента И.

1

Изобрет еиие относится к траисиорту, в частности к устройствам обнаружения боксования и юза колес транснортных средств, и может быть применено в устройствах запщты, от юза и боксования.

Известно устройство для обнаружения боксования и юза колес транснортного средства, содержащее датчик скорости колесной нары, триггер, пря.мой выход которого подключен к одному из входов одного из э.лементов И, инвереный - к одному из вхо.чов другого эле.мента И, и генератор тактовых имнульсов, выход которого подключен к одному из входов третьего и четверToio элементов И, выходы которых соедипе1П)1 соответственно с суммирующим и вычитаюидим входами реверсивного счетчика 1.

Недостатком устройства является то. что после прохождения двух имну.чьсов с частотного датчика (одного цикла) реверсивны-й ечетчик, опять переходя в режим сложения, добавляет вновь отсчитанное чнсло к исходному уровню, величина которого в числовом выражении равна определенному в нредыдущем цикле ускорению пли замедлению. Это приводит к norpeniпости в определении ускорения или замедления в новом цикле, а в конечном счете - к HorpeujHocTH в определении момента возникновения боксования или юза, т.е. енижает точность устройства. Кроме того, устройство работает только со специальньгм частотным датчиком, потому что ло1ика еи) работы определяется конструкцией и параметрами чаетотного датчика. Необходимо, чтобы длительность импульсов частотного датчика была обратно пропорциональна скорости и желательно, чтобы длительность

пауз между импульсами была мипимальна. Нри этом в режиме торможения, а тем более при возпикновении юза на вычитающий вход реверсивного счетчика ностунает большее число нмиульсов, чем на суммирующий, и в его работе может нроизо1гги «заем. KOTOpbni ведет к сбою в функционировании устройства. Это снижает надежность стройства.

Н,елью изобретения является новышение

точности.

Поставленная цель достигается те.м, что устройство для обнаружения боксования и юза колес транс1юртио1о средства, содержащее датчик скорости колесной нары, триггер, прямой выход которого юдключен к входу нервого эле.меита И, )сный выход - к входу второго элемента И, и генератор тактовых импульсов, выход которого подключен к входам третьего и четвертого элементов И, выходы которых соединены со0 ответственно с суммирующим и вычнтаю1ЦИМ входами реверсивного счетчика, снабжено блоком синхронизации, блоком хнравлеиия последовательностью счета, регнстром памяти, формирователем импульсов, соединеиным входо.м с вьгходо.м .чатчика ско рости колесиой нары, а выходом с одним входом блока синхронизацни. дру1011 вход которого подключен к нрямому выходу триггера, первый выход блока синхроН1 зации соединен ео счетным вхо.аом триг„ гера и други.ми входами первого и второго элеменпов И, второй в1)Гход - с другими входами третьего и четвертого элементов И. а третий выход - с установочным вхо/шм реверсивного счетчика и одним из вхо.аов блока управления последовательностью

счета, другой вход которого соединен с выходом второго элемента И, один из выходов - с третьим входом третьего элемента И, а другой выход - с третьим входом четвертого элемента И, при этом выходы реверсивного счетчика соединены с входами регистра памяти, тактовый вход которого подключен к выходу первого элемента И.

Кроме того, блок синхронизации выполнен на элементах И, НЕ, формирователе импульсов и триггере, при этом один из входов одного из элементов И является первым входом блока синхронизации, а его выход является первым выходом блока синхронизации и соединен с входом элемента НЕ, подключенного выходом через формирователь импульсов к одному из входов другого элемента И, другой вход которого является вторым входом блока синхронизации, а выход - вторым выходом блока синхронизации и присоединен к одному из входов триггера, выход которого является третьим выходом блока синхронизации, причем другой вход триггера является третьим, а другой вход одного из элементов И - четвертым входом блока синхронизации.

Блок управления последовательностью счета выполнен на элементах И и триггере, при этом выходы первого и второго элементов И подключены к одному входу триггера, а выходы третьего и четвертого элементов И - к другому его входу, раздельные выходы триггера являются выходами блока управления, причем один из входов первого и третьего элементов И является первым входом блока, одни из входов второго и четвертого элементов И - другим его входом, а все другие входы всех элементов И являются третьим входом блока управления последовательностью счета.

На фиг. 1 представлена блок-схема предложенного устройства; на фиг. 2 - блок-схема регистра памяти; на фиг. 3 - блок-схе.ма блока синхронизации; на фиг. 4 - блоксхема блока управления последовательностью счета; на фиг. 5 - временнь е диаграммы напряжений на выходах элементов устройства при боксовании; на фиг. 6 - временные диаграммы напряжений на выходах элементов устройства при юзе.

Устройство (фиг. l) содержит датчик 1 скорости колесной пары (в качестве которого можно использовать любой частотный датчик угловой скорости), выход его соединен с формирователем 2 импульсов, например ,им мультивибратором, выход которого подключен к первому входу 3 блока 4 синхронизации, второй вход 5 которого подключен к шине «Пуск, третий вход 6 - к цине «Сброс, третий выход 7 - к объединенным счетному входу 8 триггера 9 и первым входам 10 и II первого 12 и второго 13 элементов И. Вход 14

предустановки триггера 9 соединен с тиной «Сброс, прямой выход 15 - с объединенны.ми вторым входом 16 первого элемента 12 И и четвертым входом 17 блока 4 синхронизации, а инверсный выход 18 - с вторым входом 19 второго элемента 13 И. Второй выход 20 блока 4 синхронизации подключен к первым входам 21 и 22 третьего и четвертого элементов 23, 24 И, вторые входы 25, 26 которых соединены с генератором 27 эталонных импульсов. Третий выход 28 блока 4 синхронизации соединен с входом предустановки реверсивного счетчика 29 и первым входом 30 блока 31 управления последовательностью счета, второй вход 32 которого подключен к шине «Режим, третий вход 33 - к выходу второгоэлемента 13 И, первый выход 34 - к третьему в.ходу 35 третьего элемента И 23, второй выход 36 - к третьему входу 37 четвертого элемента И 24. Выход третьего элемента И 23 подключен к сум.мирующему входу реверсивного счетчика 29, а выход четвертого элемента И 24 - к вычитаюшему входу реверсивного счетчика 29, выходы которого соединены с входами регистра 38 памяти, тактовый вход 39 которого подключен к вы.ходу первого элемента И 12, а выходы являются выходами устройства.

Регистр 38 памяти (фиг. 2) выпо.чнен на D-триггерах, чпсло которых равно разрядности счетчика - п. D-входы D-триггеров являются входами регистра 38 памяти, а объединенные С-входы D-триггеров являются тактовым входо.м 39. Выходами регистра 38 памяти являются выходы D-триггеров от ш до п. При этом m определено из условия ...-f 2, где А число, соответствующее максимально возможному ускорению и замедлению без боксования и юза данного класса локомотивов.

Блок 4 синхронизации (фиг. 3) содержит пятый элемент 40 И, первый вход 41 которого является первым входом 3 блока 4, второй вход 42 - вторым входом 5 блока 4, а выход подключен к элементу 43 НЕ и является первым выходом 7 блока 4. Выход элемента 43 НЕ подключен ко второму формирователю 44 импульсов, например ждущему мультивибратору, выход которого подключен к первому входу 45 шестого эле.мента 46 И, второй вход 47 которого является четвертым входом 17 блока 4. а выход - третьим выходом 28 блока 4 и подключен к входу установки 48 RS-триггера 49, вход 50 предустановки которого является третьим входом 6 блока 4, а пря.мой выход - вторым выходом 20 блока 4.

Блок 31 управления последовательностью счета (фиг. 4) содержит седьмой, вось.мой, девятый и десятый элементы И 51, 52, 53 и 54, а также второй RS-триггер 55, . jL-M прямой 5ход седьмого элемента .:i ii и первый вход 56 девятого э.пемента :): ii являются первым входом 30 блока 31, 11)1мой вход десятого элемента 54 И и перHbiii вход 57 восьмого элемента 52 И являются вторым входом 32 блока 31, инверсные входы седьмого и десятого элементов 51, 54 И и вторые входы 58, 59 eocbMOio и девятого элементов 52, 53 И являются третьим входом блока 31, нрямой выход триггера 55 яв.1яется первым выходом 34, а инве|) выход -- вторым выходом 36 блока 31, вход 60 предустановки триггера 55 соединен с выходами седьмого и восьмого элемег тов 51, 52 И, а вход 61 установки - с выходами девятого и десятого элементов 53. 54 И. Устройство работает следующим обраПервоначально при нодаче питания па систему унравления тя1овым электроприводом (пе иоказана) из логического блока контроля режимов работы (не показан) но ишне «Сброс на вход 50 предустановки триггера 49 блока 4 синхронизации и вход 14 предустановки триггера 9 поступает им11 .1ьс1н 1Й сиг-нал логической единицы, устанавливающий устройство в исходное состояinie. Затем при выдаче сигнала задания на систему унравления тяговым приводом из .логического блока контроля режимов раб() ио шине «Пуск поступает иотснП11альн1)1Й сигнал логической единицы на вгорой вход 42 пятого элемента 40 И блока 4 синхронизации, который присутствует на нем постоянно во время движения локомотива. Г абота устройства в режиме боксоваиии и в режиме юза поясняется временны H1 диаграммами (фиг. 5 и 6 соответственно). (Для нримера на них приведена работа устройства с датчиком того же типа, что и i прототипе. При использовании другого частотного датчика на временных диаграм.мах будет отличаться только вид импульсной последовательности (фиг. 5 а и 6а), а ос1альные временные диаграммы и работа устройства будут такими же). При вращении колесной пары сигнал с частотного датчика 1 (фиг. 5а и 6а) поступает на первый формирователь 2 имиу;1ьсов, который вырабатывает короткие импульсы стабильной длительности (фиг. 56 и 66), соответствующие переднему фронту импульсов датчика 1. Эти импульсы поступают на нервый вход 3 блока 4 синхронизации, кото|)ый осуществляет синхронизацию всех остальных блоков и элементов устройства. Через открытый по второму входу 42 пятый элемент 40 И импульсные сигналы поступают на элемент 43 НЕ и на объединенные нервые входы 10 и 11 первого и второго элементов 12, 13 И и счетиый вход 8 триггера 9. Выходные импульсы э.теме1гга 43 1Е (фиг. 5в и (IB) поступают на второй формировате.1ь 44 импульсов, н 1ход1и 1е .1ьсы которого (фпг 5г и 6г) Г1осту 1ают па первый вход 45 inecToio элемента 46 И. При поступлении lepEioro в цик.ле импу.льса па счетн и- вход 8 триггера 9 па его прямом выходе 15 устанавливается потенциальный сигнал логической единицы (фиг. 5д и ()д), а на инверсном выходе 18 - иоте11циа:1ьный сиг1-1а.1 логического нуля (()иг. 5е и бе). Потенциальный сигнал ({()иг. 5д и 6д) с прямого В1)1ходэ 15 триггера 9 юстунает на второй вход 16 нервого элемента 12 П и ри совпадении с импульсными сигна.лами (фиг. 56 и 66) на его выходе появляются импульсные сигна.лы (фи1 5и и 6п), которые поступают на тактовый вход 39 регистра 38 1амяти. По этим сигналам в к(Л1пе каждоIo цикла осуществляется перезапись зезультата счета с В1;1ходо1 реверсп15ного счетчика 29 в регистр 38 иамяти. Потепциа.льный сигнал (фиг. 5д и 6д) щхтунает также на второй вход 47 HiecTOio э.лемепта 4(:) П. При совпадении с иим импу;П)СНые cnrna.ibi (фиг. 5г и 6г) ироходят И1естой э.лемсмт 46 И. Эти имну.-1ьсн151е сигналь (. 5 к н (Зк) поступают на первый вход 30 блока 31 ун|)ав;1е111;я иоследовате.чыюстыо счета и па вход преллетаповки реверсив1 ог(. ciCTnnка 29. По этим сигналам сразу после иерезаписи результата счета в регистр 38 памяти осуществляется сброс реверсивного счс-гчпка 29. Прп поступлепии второго в шкле пмliy.ibca па счетный BXO;I 8 тригго|)а 9 па его н)ямом вьгходе 15 устапаг;;1ииается поте1П11 а.1ЫП)1Й сигна; :1огическ(;1Ч) ну.ля (фнг. 5д н (|)пг. 6д), а на П11ве)сном вьгхс;де 18 потенцна.льный сигнал .1О л;ческо11 единиць (фиг. 5е и бе) котор1яй иостхпает па второй вход 19 второго э.лемента 13И. При сов 1адении с этим сигнало.м (()пг, 5с и бе) и пульси1 1е сигиа.лы (фиг. 56 и ()6) проходя влч;рой элемепт 13 П и поступают на второй вход б.лока 31 управления пос.ле.ловательпостью счета. При движении локомотива с л;лл1ческого б.лока контроля режимов по тине «Режпм на третий вход б.лока 31 унрав.лен.ия пос.ледователы1ост1ло гоетхл ает ioте1ни-1альный логический сигна.л. Если локомотив находится в тяговом режиме это иотенциа.льный с:иг1 а.ч :1огичеекого иуля. который разрешает прохождение импульсных .логических сигна.лов через седьмой и десятглй элементы 51, 54 П и заiipeniaeT их прохождение через восьмой и девятый элементы 52, 53 П. В ;лом слччае импульсы, поступающие на первый вход блока .31 управлепия последовательн())Ю счета, проходят на вход 60 установки, а импульсы, поступаюпдие на второй вход блока 31, - на вход 61 предустановки триггера 55. Таким образом, первый в цикле импульс устанавливает на прямом выходе 34 триггера 55 потенциальный сигнал логической единицы (фиг. 5ж), а на инверсном выходе 36 - потенциальный сигнал логического нуля (фиг. 5з). Эти сигНалы поступают на третьи входы 35 и 37 третьего и четвертого элементов 23, 24 И соответственно. При этом и.мпульсы стабильной частоты с генератора 27 эталонных импульсов проходят третий элемент 23 И и поступают на суммирующий вход реверсивного счетчика 29. Второй в цикле импульс устанавливает на прямом выходе 34 триггера 55 потенциальный сигнал логического нуля (фиг. 5ж), а на инверсном выходе- 36 - потенциальный сигнал логической единицы (фиг. 5з). Третий элемент 23 И закрывается по третьему входу 35, а через четвертый элемент 24 И импульсы стабильной частоты поступают на вычитающий вход реверсивного счетчика 29. В конце цикла работы в реверсивном счетчике оказывается записанным ,число, пропорциональное ускорению локомотива за время цнкла. По импульсному сигналу (фиг. 5и) в конце цикла происходит перезапись указанного числа в регистр 38 памяти. В случае, если возникло боксование, число, записанное в регистр 38 памяти, превысит число А и на выходах регистра памяти появляется цифровой сигнал, пропорциональный избыточному ускорению колесной пары.

Если локомотив находится в тормозном режиме по щине «Режим, на третий вход блока 31 управления последовательностью счета поступает потенциальный сигнал логической единицы, который разрещает прохождение импульсных логических сигналов через восьмой и девятый элементы 52, 53 И. В этом случае импульсы, поступающие на первый вход 30 блока 31 управления последовательностью счета, проходят на вход 61 предустановки, а импульсы, поступающие на второй вход блока 31,- на вход 60 установки триггера 55. Таким образом, первый в цикле и.мпульс устанавливает на инверсном выходе 36 триггера 55 потенциальный сигнал логической единицы (фиг. 6з), а на прямом выходе 34 - потенциальный сигнал логического нуля (фиг. 6ж), которые поступают

на третьи входы 37, 35 четвертого и третьего элементов 24, 23 И соответственно. При этом импульсы стабильной частоты с генератора 27 эталонных импульсов проходят четвертый элемент 24 И и поступают на вычитающий вход реверсивного счетчика 29. Второй в цикле импульс устанавливает на прямом выходе 34 триггера 55 потенциальный сигнал логической единицы (фиг. 6 ж), а на инверсном выходе 36 потенциальный сигнал логического нуля (фиг. 6 з). Четвертый элемент 24 И закрывается по третьему входу 37, а через третий элемент 23 И импульсы стабильной частоты поступают на суммирующий вход реверсивного счетчика 20 В конце цикла работы в реверсивном счетчике оказывается записанным число, пропорциональное замедлению локомотива за время цикла. По импульсному сигналу (фпг. 6н) в конце цикла происходит перезапись указанного числа в регистр 38 памятн. В случае, если возник юз, число, записанное в регистр 38 памяти, превысит число А и на выходах регистра памяти появляется цифровой сигнал, пропорциональный избыточному замедлению колесной пары.

Цифровой сигнал с выхода регистра памяти подается в систему управления тяговым электроприводом и используется для уменьшения тягового или тормозного усилия соответственно.

Если система управления - цифровая, например микропроцессорная, этот сигнал подается непосредственно,если частотная - через нреобразователь код-частота, если аналоговая - через преобразователь код- напряжение.

В качестве базового объекта принята противобоксовочная защита ПБЗ-154Т электровоза ВЛ-10.

Предлагаемое устройство по сравнению с базовым объектом более точно и надежно обнаруживает и устраняет боксование, а в отличие от базового объекта - обнаруживает и устраняет юз. Это позволяет повысить среднюю скорость движения и увеличить межремонтные пробеги электровозов, сокращает потребление электроэнергии и увеличивает безопасность движения.

Потребность народного хозяйства в объектах с использованием предлагаемого изобретения, например в рудничном транспорте на тяжелых электровозах, составляет 100 щт. в год.

ФигЛ