Устройство для измерения скорости и скольжения колесных пар транспортного средства Советский патент 1984 года по МПК B60L3/10 

ним из входов дополнительного коммутатора и одним из входов другого дополнительного элемента И, выходом соединенного с входом другого регистра памяти, выход которого подключен к другому входу дополнительного коммутатора и другому входу датчика ускорения, подключенного выходом к одному из входов блока сравнения, другой вход которого подключенк задатчику ускорения, а выходы - к третьему и четвертому входам дополнительног коммутатор а, при этом один его выход соединен с другим входом другого до,полнительного элемента И, а другой выход - с одним из входов сумматора5 другим входом подключенного к выходу блока коррекции, а выходом - к входу третьего регистра памяти.

2. Устройство по п. 1, о т л ичающееся тем что блок коррекции выполнен на элементах ИЛИ и группах по числу колесных пар трех входовых элементов И по числу в каждой группе, соответствующему разрядности регистров памяти, при этом одни извходов элементов И являются первыми входами блока, другие входы элементов И в каждой группе объединены и являются другими входами, а

третьи входы всех элементов И объединены и являются третьими входами блока причем выходы элементов И каждой группы подключены к соответствующим входам элементов ИЛИ, выходы которых являются выходами блока коррекции, 3, Устройство по п. 15, о т л ичающееся тем, что дополнительный коммутатор выполнен на двух группах элементов И, элементах ИЛИ, НЕ и дополнительном элементе И, причем одни из входов элементов И одной группы и одни из входов элементов И другой группы являются первым ивторым входами коммутатора, другие входы элементов И одной группы соединены с одним из входов дополнительного элемента И и являются третьим входом коммутатора, а другие входы элементов И другой группы соединены с входом элемента НЕ и являются четвертым входом коммутатора3 при этом выход элемента НЕ подключен к другому входу дополнительного элемента И, вьЕход которого является первым выходом коммутатора, а выходы элементов И каждой группы подключены к входам соответствующих элементов ИЛИ. выходы которых являются другим выходом коммутатора

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СКОРОСТИ И СКОЛЬЖЕНИЯ КОЛЕСНЫХ ПАР ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА5 содержащее датчики частоты вратцения колесных пар, соединенные выходами с одними ИЗ входов соответствующих коммутаторов, выходы которых подключены к одним ИЗ входов одного ИЗ блоков совпадения И ОДНИМ ИЗ входов соответствующих элементов И, подключенных выходами к суммирующим входам реверсивных счетчиков, выходы которых соединены с входами других блоков совпадения, соединенных своими выходами с ОДНИМИ ИЗ входов соответствующих триггеров И ДРУГИМИ входами первого блока совпадения, одий выход которого соединен с первым входом, а другой - с вторым входом триггера управления счетом, И с ОДНИМ из входов счетчика импульсов, пропорциональных скорости, другой вход которого соединен с выходом элемента ИЛИ, соединенного СВОИМИ входами с выходами старших разрядов реверсивных счетчиков, а вькоды счетчика импульсов, пропорциональных скорости, подключены к одним ИЗ входов блока равнозначности, другие входы которого соединены с выходами счетчик-а импульсов, пропорциональных опорной частоте, соединенного ОДНИМ ИЗ входов с генератором импульсов, а выходом - с другим входом счетчика импульсов, пропорциональ ныхопорной частоте, другими входами элементов И и одним из входов ключевого элемента, соединенного выходом с вычитающими входами реверсивных счетчиков, а другим входом - с одним ИЗ выходов триггера управления счетом, другой выход которого соединен с ДРУГИМИ входами коммутаторов и другими входами соответствующих триггеров, отличающееся тем, что, с целью повьшения точности, оно снабжено регистрами памяти, формиро вателями импульсов, блоком коррекции, датчиками тока двигателей, датчиком И задатчиком ускорения, блоком сравнения , сумматором И дополнительными , KOMNryTaTOpoM,элементами Ии счетчиками § ОДНИ ИЗ входов которых подключены к wA выходам соответствующих триггеров, другие - к выходу блока равнозначности, а выходы к ОДНИМ из входов дополнительных элементов И, другими СО входами соединенными с датчиками тока о двигателей, а выходами - с входами со соответствующих регистров, памяти, выходы которых подключены к одним ИЗ входов блока коррекции, другие входы которого через соответствующие формирователи импульсов подключены к выходам других блоков совпадения, а третьи - через другой формирователь импульсов - к другому выходу триггера управления счетом, при этом выход ключевого элемента подключен к входу другого дополнительного счетчика, выход которого соединен с одним ИЗ входов датчика ускорения, од

Изобретение относится к транспорту, в частности к устройствам для измерения скорости и скольжения колесных пар транспортного средства, и может быть использовано для измерения параметров движения и защиты от юза и боксования тепловозов и электровозов.

Известно устройство для измерения скорости и скольжения колесных пар транспортного средства, содержащее датчики частоты вращения колесных пар, соединенные выходами с одними из входов соответствующих ком1чутаторов, выходы которых подключены к одним из входов одного из блоков совпадения и к одним из входов соответствующих элементов И, подключенных выхо дами к суммируюш 1м входам реверсив,ных счетчиков, выходы которых .соединены с входами других блоков совпадения, соединенных своими выходами с одним из входов соответствуюя1,их триггеров и другими входа чк первого блока совпадения, один вьпсод которого соединен с первым входок а другой - с вторым входом триггера управле-ВИЯ счетом, и с одгшм из входов счетчика импульсов пропорциональных скорости, другой вход которого соединен

с выходом элемента ИЛИ,, соединенного своими входами с выходами старьчих разрядов реверсивных счетчиков, а выходы счетчика импульсов, пропорциональных скоростир подключены к

одним из входой блока равнозкачкос-- , ти,, другие входы которого соединены с выходами счетчика импульсо з пропорциональных опорной частоте„ ееединенного одним Е..аддом с генератором

импульсов, а вьпсодон - с Д1 ги1; БХО-, дом счетчика импульсов nponopi опальных опорной частоте, другими входами элементов И и одним из входов ключевого элемента, соединенного выходом с вычитающими входами реверсивных счетчиков, а другим входом с одним из выходов триггера управления счетом, другой выход которого соединен с другими входами коммутаторов и другими входами соответствующих триггеров СП .

Недостаток известного устройства заключается в его невысокой точности, так как определение скорости движения транспортного средства в данном устройстве определяется по частоте вращения колесной пары, имеющей минимальное значение, и при юзе и боксовании не учитывается разность диаметров бандажей колесных пар, а также возможность одновременного боксова- ния или юза всех колесных пар.

Целью изобретения является повышение точности.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для измерения скорости и скольжения колесных пар транспортного средства снабжено регистрами памяти, формирователями импульсов, блоком коррекции, датчиками тока двигателей, датчиком и задатчиком ускорения, блоком сравнения, сумматором и дополнительными коммутатором, элементами И и счетчиками, одни из входов которых подключены к выходам соответствующих триггеров, другие к выходу блока равнозначности, а выходы к одним из входов дополнительных элементов И, другими входами соединенными с датчиками тока двигателей, а выходами - с входами соответствующих регистров памяти, выходы которых подключены к одним из входов блока коррекции, другие входы которого через соответствующие формирователи импульсов подключены к выходам других блоков совпадения, а третьи через другой формирователь импульсов - к другому выходу триггера управления счетом, при этом выход ключевого элемента подключен к входу другого дополнительного счетчика, выход которого соединен с одним из входов датчика ускорения, одним из входов дополнительного коммутатора и одним из входов другого дополнительного элемента И, выходом соединенного с входом другого регистра памяти, выход которого подключен к другому входу дополнительного коммутатора и

другому входу датчика ускорения, под-, ключенного выходом к одному из входов блоке сравнения, другой вход которого подключен к задатчику ускоре-:

ния, а выходы - к третьему и четвертому входам дополнительного коммутатора, при этом один его выход соединен с другим входом другого дополнительного элемента И, а другой выход -

с одним из входов сумматора, другим входом подключен к выходу блока коррекции, а выходом - к входу третьего регистра памяти.

При этом блок коррекции выполнен

на элементах ИЛИ и группах по числу колесных пар трехвходовых элементов И по числу в каждой группе, соответствующему разрядности регистров памяти, при этом одни из входов элементоБ И являются первыми входами блока другие входы элементов И в каждой группе объединены и являются другими входами, а третьи входы всех элементов И объединены и являются третьими

входами блока, причем выходы элементов И каждой группы подключены к. соответствующим входам элементов ИЛИ, выходы которых являются выходами блока коррекции.

Кроме того, дополнительный коммутатор выполнен на двух группах элементов И, элементах ИЛИ, НЕ и дополнительном элементе И, причем одни из входов элементов И одной группы и

одни из входов элементов И другой группы являются первым и вторым входами коммутатора, другие входы элементов И одной группы соединены с одним из входов дополнительного элемента И и являются третьим входом коммутатора, а другие входы элементов И другой группы соединены с входом элемента НЕ и являются четвертым входом коммутатора, при этом выход элемента НЕ подключен к другому входу дополнительного элемента И, выход которого является первым выходом коммутатора, а выходы элементов И каждой группы подключены к входам

соответствующих элементов ИЛИ, выходы которых являются другим выходом коммутатора.

На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 блок-схема блока коррекции; на фиг.3блок-схема дополнительного коммутатора.

Устройство (фиг. 1) содержит датчик 1 частоты вращения колгесньгх пар. к которым могут быть подключены усилители-формирователи 2 для придания импульсам требуемой амплитуды и форм Каждый датчик 1 через соответствующий коммутатор 3 соединен с входом элемента И 4, подключенного выходом к суммирующему входу реверсивного счетчика 5. Вьпкоды счетчиков 5 подключены к входам блоков 6 совпадения каждый из которых соединен с одним из входов соответствующего триггера .7. Выходы коммутаторов 3 подключены к входам другого блока 8 совпаде ния к другим входам которого подключ ны выходы первых блоков 6 совпадения Один из выходов блока 8 соединен с одним из входов триггера 9 управлени счетом, один из выходов которого соединен с одним из входов ключевого элемента 10, которьш выполнен на эле менте И, Выход элемента 10 соединен с одним из дополнительных счетчиков 11, соединенным выходом с входом одного из дополнительных элементов И 12 К выходу элемента И 12 подключен оди из регистров 13 памяти. Датчик 14 ускорения подключен одним входом к р гистру 13 памяти, другим входом к до полнительному счетчику 11, а выходом блоку 15 сравнения, соединенного дру гим входом с задатчиком 16 ускорения а выходом к одному из входов дополни тельного коммутатора 17. Другие его входы соединены с счетчиком 11 и регистром 13 памяти. Выход коммутатора 17 соединен с одним из входов сумматора 18, соединенного выходом с дру,гим регистром 19 памяти, а другим входом с блоком 20 коррекции. Одни из входов блока 20 через формирователи 21, 22 подключены к другому вьгходу триггера 9 управления счетом и к блоку 5, к выходу триггера 9 так же подключены другие входы коммутаторов 3 и триггеров 7 Другие выходы блока 20 соединены с выходами соотве ствующих регистров 23 памяти подключенных к выходам дополнительных элементов И 24. Одни из входов элементов И 24 подключены к датчикам (не показаны) тока двигателей, другие -к выходам соответствующих дополнительных счетчиков 25, одни из входов которых соединены с триггерами 7., Генератор 26 импульсов соединен с входом счетчика 27 импульсов опорной частоты, выходы которого соединены с входами блока 28 равнозначности, к другим входам которого подключены ьыходы счетчика 29 импульсов, пропорциональных скорости. Один из входов счетчика 29 подключен к выходу элемента ИЛИ 30, соединенного с выходами старших разрядов реверсивных Счетчиков 5 5 а другой - с другим выходом блока 8 совпадения, к которо1- у подключен второй вход триггера 9, -Выход /блока 28 равнозначности соединен с другим входом счетчика 27., другими входами элементов И 4 и другими входами счетчиков 25о Блок 20 коррекции (фиг. 2) содержит элементы И 31, число групп которых равно числу колесных пар, а число элементов в группах равно разрядности регистров памяти, и элементы ИЛИ 32, входы которых подключены к выходам элементов И 31, а выходы являются выходами блока 20, Дополнительный коммутатор 17 (фиг, 3) содержит элементы И 33 число которых в каждой из двух групп равно разрядности счетчика 11 и регистра 13 памяти, элементы ИЛИ 34, входами подключенные к выходам эпемеп Тов И 33, а выходы которых являются одним из выходов коммутатора э элемент НЕ 35 и дополнительный элемент- И 36 соединенный одним из входов с выходом элемента 35, причем выход, элемента 36 является вторым выходом коммутатора. Устройство работает следующим образом. Импульсы, пропорциональные числу оборотов колесной пары,поступают с датчиков 1 на усилители-формирователи 2 импульсов, где им придается прямоугольная форма„ Эти импульсы подаются на коммутаторы 3 выделения интервалов счета. На выходе коммутаторов 3 формируется интервал измерения; равный периоду частоты датчиков 1„ В течение интервала измерения сформированного от каждого датчика 1. элементы И -4 пропускают импульсы опорной частоты с блока 28 равнозначности на суммирующие входы реверсивнрмх счетчиков 5 Опорная частота берется намного больше частоты датчиков 1 при 1у|аксимальной скорости движения. Счет--чики 5 заполняются з течение этого интервала и останавливаются,. Максимальное число запишется в счетчике 5, который заполнялся в интервал измэрения, выделенный от датчика 1 с минимальной частотой, И наоборот, : счетчике 5 запишется минимальнее чясло в интервал выделенный от датчика 1 с максимальной частотой. Сигнал с выхода коммутатора 3 выделения интервалов счета поступает также на блок 8 совпадения, на перBOM выходе которого формируется сигна только в случае, когда выделится последний интервал счета каким-либо , коммутатором 3. Последним же всегда будет выделяться интервал тем коммуТагором.3, который определяет минимальную частоту. Таким образом, на первом выходе блока 8 совпадения формируются импульсы минимальной частоты, поступающей с датчиков 1. Они опрокидывают триггер 9 управления счетом, создающий сигнал разрешения (логическая 1) на первый вход ключевого элемента Юн вьщают команду Запрет на коммутаторы 3. На второй вход элемента 10 приходят импульсы опорной частоты с блока 28 равнозначности. Элемент 10 пропускает эту частоту на вычитающих вход реверсивных счетчиков 5, т.е. происходит вычитание записанного числа. Как только происходит обнуление счетчиков 5 блоки 6 совпадения выдают сигнал. Сигналы с блоков 6 совпадения опрокидывают соответствующие триггеры 7, а также поступают на блок 8 совпадения, на втором выходе которого появляется сигнал, когда обнулит ся последний счетчик 5, им будет счет чик 5, в котором записывалась минимальная частота. Этот сигнал опрокидывает триггер 9, который возвращается в исходное состояние, т.е. на прямом выходе устанавливается логичес кий О, а на инверсном - логическая 1. В результате этого снимается команда Запрет с коммутаторов 3 выделения интервалов счета, - запирается ключевой элемент 10 и опрокидываются триггеры 7. Таким образом, триггер 9 опрокиды вается импульсами минимальной частоты, а на выходе элемента 10 формируется пачка импульсов опорной частоты Длительность пачки равна периоду минимальной частоты, поступающей с дат чиков 1. На выходе триггеров 7 формируются прямоугольные импульсы длительностью равной разнице частоты опроса и мини мальной частоты. В течение действия этих импульсов происходит заполнение дополнительных счетчиков 25 опорной частоты т.е. в счетчиках 25 записы- вается код, пропорциональный скорости скольжения колесных пар. Вьщеляемая пачка импульсов на выходе элемента 10, одновременно с заполнением счетчиков 5 записывается и в дополнительный счетчик 11. В счетчике 11 всегда записывается число, соответствующее минимальной частоте датчиков 1, Рассмотрим два режима работы локомотива: когда хотя бы одна или несколько колесных пар не боксуют; когда боксуют все колесные пары. При работе в первом режиме число, записанное в счетчике 11 соответствует скорости перемещения локомотива. Это число переписывается через элемент И 12 в регистр 13 памяти в том случае, если на втором входе элемента Н 12 имеется логическая 1, которая подается дополнительным коммутатором 17. На выходе коммутатора 17 формируется логическая 1 только тогда, когда бы одна или несколько колесных пар не боксуют и формируется логический О, когда боксуют вс колесные пары. Текущее значение минимальной частоты, записанное в счетчике 11, и ее предыдущее значение, записанное в регистре 13. памяти, подаются в датчик ускорения. На выходе датчика 14 выделяется сигнал, пропорциональный фактическому ускорению, который подается на первый вход блока 15 сравнения кодов. На второй вход блока 15 поступает сигнал от задатчика 16 ускорения задатчиком 16 устанавливается максимальное ускорение, которое может иметь локомотив. В блоке 15 сравнения кодов происходит сравнение действительного и заданного ускорений. На выходе блока 15 формируется два сигнала: первый действительное ускорение меньше или равно заданному, а это значит, что хотя бы одна колесная пара не боксует| второй - действительное ускорение больше заданного, а это значит, что все колесные пары боксуют. Эти сигналы подаются в коммутатор 17, на другие входы которого поступают сигналы с регистра 13 памяти и счетчика 1 1 . При работе в первом режиме, когда хотя бы одна колесная пара не боксует, на выходе блока 15 сравнения кодов формируется сигнал-действительное ускорение меньше или равно заданному. 9111 В этом случае коммутатор 17 разрешает считывание числа, записанного в счетчике 11, в сумматор 18 и выдается сигнал логическая 1 на элемент 12 И, который разрешает запись этого чисда в регистр 13 и подает команду Запрет на считывание числа из ре Хистра 13, При работе во втором режшие, когда

боксуют все колесные пары действител,ьное ускорение больше заданного. ,Коммутатор 17 разрешает считывание числа из регистра 13 и сумматор 18, формирует сигнал логический О на элемент И 12, который запрещает f запись числа из счетчика 1 1 в регистр 13

Таким образом, в сумматоре 18 записывается число, соответствующее скорости перемещения - из счетчика 11, когда хотя бы одна колесная пара не боксует и из регистра 13 памяти, когда все колесные пары боксуют. В режиме работы локомотива, когда 25 налом нет боксования, это может быть на выбеге, когда все тяговые двигатели обесточены, в дополнительных счетчиках 25 записываются числа, соответствующие разнице диаметров бандажей колесных пар„ Когда тяговые двигатели обесточены, то от датчиков тока формируется сигнал логическая (1 , который подается на элементы И 24 и элемент И 24.разрешает запись числа коррекции за счет разницы диаметров бандажей колесных пар в регистры 23 памяти. Если же тяговые двигатели находятся под током, то от датчиков тока формируется сигнал логический О, который дает команду Запрет на считывание числа из счетчиков 25 в регистры 23 памяти. Таким образом, в регистрах 23 памяти всегда хранится код коррекции соответствующий разнице в диаметре бандажей колесных пар. Запись сигнала Коррекции из регистров 23 в сумматор 18 осуществляется следующим образом,. Дополнительные блоки 6 совпадения выдают сигналы, разнесенные во време ни, так как в счетчиках 5 по су.5ми-рующим входам бьши записаны разные числа, соответствующие частотам датчиков 1. Сигналы с блоков 6 поступа, ют на формирователи 22, на выходе которых формируется узкий импульс по переднему Фронту сигналов блоков

шает считывание сигнала коррекции в сумматор 18 из регистров 23 памяти того какала, в котором узкий импульс формирователя 21 совпал по времени

с узким импульсом формирователя 22, а это будет в том канале, по которому записывалась минимальная частотас В сумматоре 18 происходит су1 мирование сигнала минимальной частоты с

сигналом коррекции. Так как сигнал минимальной частоты может определяться по любой колесной паре, в зависимости от режима боксования, то суммирование его в сумматоре 18 с сиг3Сигналь с инверсного выхода триггера 9, опрокидывающегося импульсами минимальной частоты поступает на дру гой формирователь 21„ На выходе формировател51 21 формируются узкие импульсы по переднему фронту сигнала минимальной частоты. Сформированные по переднему фронту узкие импульсы с формирователей 21 и 22 подаются блок 20 коррекции. Блок 20 разрекоррекции, соответствующей разнице в диаметре бандажей колесных пар, приводит к тому что при смене колесной пары, по которой определяется минимальная частота, в регистр 19 памяти из сумматора 18 записывается сигнал, независящий от того какой колесной парой вьщавалась мини мальная частота. Таким образом5, сумма сигналов в сумматоре 18, которая переписывается в регистр 19 памяти, характеризует скорость перемещения локомотива Генератор 26 импульсов вырабатывает прямозгольные импульсы с частотой fоj заполняющие счетчик 27, Счетчик 29 по суммирующему входу замолвиется минимальной частотой опроса с блока 8, Оба счетчика поразолдно соединены с блоком 28 равнозначности, на выходе которого выделяется кмпульс тогда, когда произойдет поразрядное совпадение 1 и О в обоих счетчикахо Так как опорная частота намного больше минимальной частоты опроса, то счетчик 27 много раз заполнятск полностью и обнулится в течение времени заполнения счетчика 29 минимальной частотой опроса Следовательно, наступит такой момент,, когда проиэоГ;дет совпадение 1 и О ка каком-либо разряде обоих счетчиьов Опорная частота f: г; выбирается т; кой, чтобы при мин,:, чal.o;e опроса, соответстйзютаей т;аим ньшей скорости движения, совпадение происходило на п-2 разряде, где п - число разрядов счетчиков. Кроме того, один из счетчиков 5,. который заполнялся в интервал времени, соответствующий минимальной частоте опроса, должен заполниться до п или п-1 разряда. Следовательно опорная частота f о изменяется с изменен-ием скорости дви жения так, что один из счетчиков 5, всегда заполняется до п или п-1 разряда . Таким образом, в предлагаемом уст ройстве введение сигналов коррекции, соответствующих разнице в диаметре бандажей колесных пар, из регистров 23 памяти блоком.20 коррекции в сумff/7f fofrrvt/f(oS 312 матор 28, а также запись в сумматор t8 при боксовании всех колесных пар из регистра 13 памяти коммутатором 17 ранее записанного числа, соответствующего минимальной частоте опроса, позволяет повысить точность измерения скорости перемещения локомотива. Следовательно, применение предлагаемого устройства позволяет повысить точность измерения скорости перемещения транспортного средства. Ожидаемый экономический эффект от применения устройства только как измерителя скорости перемещения и скорости .скольжения транспортного средства при проведении тяговых испытаний подвижного состава составляет около 3000 руб. в год.

/TfJ

Фи-г.З