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

оо

а со Изобретение относится к железнодорожном транспорту, а именно к устройствам защиты подвижного состава от юза и боксования. Известно устройство для обнаружения юза и боксования колес транспортного средства, содержащее частотный датчик скорости вращения колесной пары, выход которого соеди нен с входом триггера, с прямым и инверсным выходами которого связаны одни входы элементов совпадения, другие входы которых соединены с выходом генератора импульсов, выходы - с вычитающим и суммирующим входами реверсивного счетчика, и цифроаналоговый преобразователь, выход которого является выходом устройства 1 . В известном устройстве выходной параметр прямо пропорционален величине Д N цифрового кода, записанного в реверсивном счетчике в конце каждого цикла измерения, причем длительность цикла измерения составляет два периода следования импульсов от частотного датчика скорости вращения колесной пары. Величина выходного параметра определяется выражением: AN . S fp Yb где a - измеряемая величина ускорения колесной пары; V - среднее значение скорости вращения колесной пары за цикл измерения; S - отрезок пути, проходимый точкой на ободе колеса за один период следования импульсов датчика скорости вращения; f - частота следования импульсов ген ератора. Поскольку параметры S и fr постоянны, то из формулы (1) следует, что цифровой код, записанный в конце каждого цикла измерения в реверсивном счетчике (а следовательно, и выходной сигнал устройства) зависит не столько от измеряемого параметра (ускорения), сколько от значения скорости вращения колесной пары. Так, например, если скорость изменилась в 2 раза, то при одном и том же з}шчении ускорения содержимое реверсивного счетчика и выходно сигнал устройства изменяется в (2, 8) раз. Следовательно, измерение ускорения колесно пары с достаточно высокой степенью тогшости возможно только при постоянном, заранее заданном значении скорости или в очень узком диапазоне скоростей. За границами этого диапазона погрепшость измерения, обусловленная кубической зависимостью выходного сигнала от скорости, выходит за пределы допустимых значений. Цель изобретения - повышение точности. Указанная цель достигается тем, что устройство для обнаружения юза и боксования колес транспортного средства, содержащее частотный датчик скорости вращения колесной пары, выход которого соединен с входом триггера, с прямым и инверсным выходами которого связаны одни входы элементов совпадения, другие входы которых соединены с выходом генератора импульсов, а выходы - с вычитающим и суммирующим входами реверсивного счетчика, и цифроапалоговый преобразователь, выход которого является выходом устройства, снабжено блоком памяти и подключенной к выходу частотного датчика скорости вращения колесной пары цепью из последовательно соединенных формирователя импульсов, сглаживающего фильтра и функционального преобразователя, выход которого соединен с входом выполненного управляемым генератора импульсов, при этом информационные входы блока памяти соединены с выходами счетчика, выходы - с входами цифроаналогового преобразователя, а управляющий вход совместно со сбросовым входом счетчика с прямым выходом триггера. Кроме того, сглаживающий фильтр снабжен вторым входом, соединенным с выходом цифроаналогового преобразователя. На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства для обнаружения юза и боксования колес транспортного средства; на фиг. 2 - принципиальная схема сглаживающего фильтра с двумя входами. Устройство (фиг.1 ) содержит частотный датчик 1 скорости вращения колесной пары, триггер 2 со счетным входом, элементы 3 и 4 совпадения, реверсивный счетчик 5, блок 6 памяти, цифроаналоговый преобразователь 7, формирователь 8 импульсов постоянной площади, сглаживающий фильтр 9, функциональный преобразователь 10 и управляемый гене- . ратор И. Выход частотного датчика 1 скорости вращения колесной пары соединен со счетным входом триггера 2 и с входом формирователя 8 импульсов постоянной площади, прямой выход а триггера 2 соединен с входом d элемента 3 совпадения, а также с управляющим входом блока 6 памяти и со сбросовым входом счетчика 5. Инверсный выход о триггера 2 соединен со входом ct. элемента 4 совпадения. Входы о элементов 3 и 4 совпадения соединены с выходом управляемого генератора 11. Выходы элементов 3 и 4 совпадения соединены соответственно с вьиитающим а и суммирующим 5 входами реверсивного счетчика 5, выходы которого соединены с информационными входами блока 6 памяти. Вы311ход последнего соединен с входом цифро-аналогового преобразователя 7, выход которого является выходом устройства. Выход формиро вателя 8 импульсов постоянной площади соединен с входом а сглаживающего фильтра 9, вход 5 которого соединен с выходом циф роаналогового преобразователя 7. Выход сглаживающего фильтра 9 через функщюнальный преобразователь 10 связан с входом управляемого генератора 11. Сглаживающий фильтр 9 (фиг. 2) содержит операционный усилитель 12 с регистрами 13 и 14, образующими входы фильтра, резистором 15 и конденсатором 16 в цепи обратной связи. Устройство для обнаружения юза и боксования колес транспортного средства работает следующим образом. Частотный датчик 1, находящийся на оси колесной пары, вырабатывает непрерывную последовательность импульсов, частота следова ния которых прямо пропорциональна, а период обратно пропорционален скорости V вращения колесной пары.. Импульсы с выхода датчика 1 поступают н счетный вход триггера 2, на выходах аи -1- 1j;J,f .S которого происходит чередование единичного (высокого) и нулевого (низкого) потенциалов. При этом длительность импульсов на выходах триггера 2 равна периоду следования имп льсов частотного датчика I. Импульсы с выходов триггера 2 поступают на входы элементов 3 и 4 совпадения. На другие входы этих элементов поступают импульсы от управляемого генератора 11 с частотой fii .зависящей от скорости V вращения колесной пары в соответствии с выражегде Кг - коэффициент нием fr Кг V пропорциональности. Управление работой renepatopa 11с целью получения указанной зависимости осуществляется с помощью формирователя 8, сглаживающего фильтра 9 и функционального преобра зователя 10 следующим образом. Импульсы с выхода датчика 1 скорости вращения колесной пары поступают на форми рователь 8 импульсов постоянной площади. С выхода формирователя 8 импульсы постоянной амплитуды и длительности с периодом Tj следования поступают на вход а сглажива ющего фильтра -9, который выделяет среднее значение импульсного сигнала формирователя 8, пропорциональное скорости V. На выходе функционального преобразователя 10 с кубической характеристикой преобразования имеется напряжение Uio, пропорциональное V Напряжение U ю поступает на вход управля мого генератора 11, выходной сигнал которо14го представляет собой непрерывную последовательность коротких импульсов с частотой fit , равной ffj Kft Ujo, где Кд- коэффициент пропорциональности (коэффициент преобразования напряжения в частоту). Частотный сигнал управляемого генератора 11 и выходное напряжение триггера 2 поступают на элементы 3 и 4 совпадения; кроме того, импульс с прямого выхода о, триггера 2 поступает на сбросовый вход реверсивного счетчика 5, который сбрасывается в нулевое состояние передним фронтом указанного импульса. Этот момент является началом каждого цикла измерения ускорения. Таким образом, длительность цикла измерения равна сумме длительностей импульсов на выходах аи о триггера, или длительности цруа соседних периодов следования импульсов от датчика 1. В результате совместного действия частотного сигнала генератора 11 и выходного напряжения триггера 2 на реверсивный счетчик 5 поступают серии коротких импульсов с частотой fji , вначале на вычитающий вход счетчика, а затем на суммирующий. Счетчик 5 выполняет операцию вычитания, т. е. в нем будет записано число Л Ы$, равное разности количества импульсов, поступивших по суммирующему и по вычитающему входам. При вращении колесной пары в пределах одного цикла измерения равноускоренно цифровой код, записанный в счетчике 5 в конце каждого цикла измерения, прямо пропорционален ускорению и не зависит от скорости. Передним фронтом импульса с выхода триггера 2 зтот код передается в блок 6 памяти, еде хранится до начала следующего цикла. Цифроаналоговый преобразователь 7 преобразует этот код в напряжение. Таким образом, на выходе устройства имеется непрерывно-ступенчатый сигнал, значение которого в каждом цикле измерения прямо пропорционально ускорению колесной пары в предыдущем цикле. Для обеспечения требуемого качества функционирования устройства необходимо, чтобы динамическая погрепшость отдельных узлов была по возможности меньшей. В устройстве динамическая погрепшость обусловлена в основном Двумя факторами: ногрещностью из-за дискретизации (наличия цифровых узлов) и инерционностью аналоговых узлов. Первая составляющая погрешности не превышает двух периодов следовашм импульсов от частотного датчика скорости (т.е. дли

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБНАРУЖЕНИЯ ЮЗА И БОКСОВАНИЯ КОЛЕС ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА, содержащее частотный датчик скорости вращения колесной пары, выход которого соединен с входом триггера, с прямым и инверсным выходами которого связаны одни входы элементов совпадения, другие входы которых соединены с выходом генератора импульсов, а выходы - с вычитающим и суммирующим входами реверсивного счетчика, и цифроаналоговый преобразователь, выход которого является выходом устройства, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, оно снабжено блоком памяти и подключенной к выходу частотного датчика скорости вращения колесной пары цепью из последовательно соединенных формирователя импульсов, сглаживающего фильтра и функционального преобразователя, выход которого соединен с входом выполненного управляемым генератора импульсов, при этом информационные входы блока памяти соединены с выходами счетчика, выходы - с входами цифро-аналогового преобразователя, а управляющий вход совместно со с сбросовым входом счетчика - с прямым выхо- ® (Л дом триггера. 2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что сглаживающий фильтр снабжен вторым входом, соединенным с выхоДом цифроаналогового преобразователя.