Устройство сигнализации о перегреве букс подвижного состава Советский патент 1986 года по МПК B61K9/04 

роля изоляции блока термодатчиков включает в себя соединенные последовательно дсомпенсационный стабили- затор, делитель напряжения, транзисторный индикатор потенциала и усиИзобретение относится к железнодорожному транспорту, в частности к устройствам контроля и сигнализации о перегреве букс ходовых частей подвижного состава.

Цель, изобретения - повьшение надежности и снижение эксплуатационных затрат.

На фиг. 1 представлена функциональная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - структурная схема блока управлени я индикацией и сигнализацией; на фиг. 3 - структурная схема блока контроля изоляции.

Устройство содержит бортовой источник 1 постоянного тока, блок 2 контроля правильного функционирования, LC-фильтр 3, инвертор 4, параметрический стабилизатор 5, которые по цепи питания имеют общую точку. Выход инвертора 4 .соединен с входом трансформатора 6, имеющего три выходных обмотки. Первая его выходная обмотка соединена с первым входом блока 7 управления индикацией и сигнализацией. Вторая выходная обмотка соединена с входом ограничителя 8 уровня напряжения. Третья выходная обмотка трансформатора соединена с одним из двух входов блока 9 контроля изоляции блок датчиков относительно корпуса состава. Причем один выход ограничителя 8 через блок 10 термодатчиков соединен с вторым входом блока 7 управления индикацией и сигнализацией, а второй выход ограничителя 8 соединен с третьим входом блока 7 управления индикацией и сигнализацией.

Блок 7 имеет четыре выхода. Два из них используются для питания первого элемента 11 памяти, усилителя 12 мощности, и второго светолитель мощности, причем входом компенсационного стабилизатора образован первый вход блока, входом делителя напряжения -второй вход блока, а выходом усилителя мощности- выход блока.

вого элемента 13 сигнализации, а два других - для передачи информационных сигналов. Причем третий (импульсный) выход блока 7 управления индикацией и сигнализацией соединен с входом элемента 11 памяти, а четвертый (потенциальный) выход блока 7 соединен с усилителем 12 мощности. Вход и выход блока 10

термодатчиков через элемент ИЛИ 14 соединены с вторым входом блока 9 контроля изоляции. Выходные сигналы от элемента 11 памяти, усилителя 12 мощности и бло ка 9 контроля

изоляции поступают на соответствующие информационные три входа al -аЗ распределителя 15. Причем выход усилителя 12 соединен также с входом второго элемента 13 световой сигнализации.

К четвертому и пятому входам блока 15 подсоединены выход стабилизатора 5, а также минусовая цепь питания, которая является общей

для блоков 1 - 5. Шестой вход а4 блока 15 соединен с выходом генератора 16 низкой частоты.

Распределитель 15 имеет три выхода. Первый из них соединен с входом второго элемента 17 памяти, выход которого соединен со входом элемента 18 звуковой сигнализации и через разделительный диод 19 - с входом первого элемента 20 световой

сигнализации. К входу элемента 20 также подключен и второй выход блока 15. Третий выход блока 15 соединен с входом запуска генератора 16. Цепь питания генератора 16 соединена с выходом стабилизатора 5, а цепи питания элементов 18,20 и 17 соединены с выходом бортового источника 1. К источнику 1 подключена также цепь питания элемента 21

долговременной памяти, который

3

введен между выходом элемента 17 памяти и входом элемента 18 звуковой сигнализации. Устройство содержит имеющий общую точку с корпусом состава диагностический блок 22, у которого имеется четыре управляемых оператором входа и пять пар выходов Одна из этих пар соединена с технологическими клеммами блока 2, а три других - с технологическими клеммам цепи 10.

Блок.7 управления индикацией и сигнализацией (фиг. 2) состоит из выпрямителя 23, RC -фильтра 24, делителя 25 напряжения. Минусовая цепь питания этих блоков общая. Кроме того, блок 7 содержит компенсационный стабилизатор 26 и спусковую схему 27. Пит цощие цепи 28 (минусо- вая) и 29 (плюсовая),, а также им- пульсный 30 и потенциальный 31 выходы схемы 27 являются выходами блока управл ения индикацией и сигнализацией. Входами блока 7 управления являются вход компенсационного стабил затора 26, вход выпрямителя 23, а также плюсовая цепь 29, обшая для элементов 23, 24, 26 и 27.

Блок 9 контроля изоляции цепи датчиков относительно корпуса сое- тава (фиг.. З) содержит компенсацион ный стабилизатор 32, делитель 33 на ряжени транзисторный индикатор 34 потенциала, усилитель 35 мощности. Отрицательная цепь питания для всех элементов блока общая, а плюсовая цепь 36 питания, общая только для элементов 32, 34 и 35 имеет связь с KOj)nycoM подвижного состава. Блок

имеет два входа и один выход. Перм.

.вый вход соединен с входом делителя 33, а второй вход - это вход стабилизатора 32. Выходом блока 9 является выход усилителя 35.

Логические функции Г,- ( { -номер ситуации), аргументами которых являются сигналы с входов в1, в2и вЗ распределителя 15 в зависимости от сигналов с входов al, а2, аЗ и а4, несущих информацию от элемента 11 памяти, усилителя 12, блока 9 и ге- нератора 16, представлены в таблице

Из таблицы следует, что индикация устройства, организованная на двух световых и одном звуковом элементах, однозначно определяет как температурное (Перегрев), так и, все другие (Норма, Утечка, Нейс158. 4

правность) состояния объекта контроля .

Сигналы с входов al - аЗ незави- симьГдруг от друга и могут принимать одно из двух (О или 1) состояний, а сигнал а4 этим свойством не обладает, так как определяется через логическую функцию объединения ИЛИ и инверсии НЕ

а4 S2 и аЗ. (1)

Сигнал с выхода вЗ зависит от сигналов с входов аЗ и а2 и определяется через логическую функцию объединения и инверсии

, вЗ аЗ и а2 . (2)

Сигнал с выхода в1 повторяет сигнал с входа al, а сигнал с входа вЗ согласно соотношений (1) и (2)соот- ветствует сигналу с входа а4, т.е.

в1 al , вЗ а4 .

(3) ()

Сигнал с выхода в2 принимает зна чения, зависящие от al, а2 и аЗ, свзанных логической функцией пересечения И и инверсии НЕ, согласно следующему выражению:

в2 al П а 2 О аЗ.(5)

В соотношениях (l) - (5) и в таблице приняты следующие обозначения:

al, а2 - инверсия входных сигналов al и а2 соответственно;О - символ функции алгебры

логики объединение ; П - символ функции алгебры

логики пересечение ; ; :. - символ присвоения неко- торому сигналу значения О или

, символы двоичного кода, означающие наличие или отсутствие сигнала; условное обозначение

чередования сигналов с частотой задающего генератора 16; - символ соответствия.

II 1 It Mr-ill

55

Распределитель 15 может быть реализован на практике с помощью дешифратора, имеющего три входа и четыре информационных выхода, который содержит стандартные элементы инверсии НЕ, объединения ИЛИ, пересечения И, усиления. Причем входные

и выходные сигналы не должны иметь гальванической связи между собой. Это требование можно выполнить, если в трактах между входами и выходами дешифратора использовать контакты электромагнитных реле либо оптронные элементы.

Устройство работает следующим образом.

При рабочих температурах букс, исправном состоянии устройства, а также отсутствии большого тока утечки в блоке 10 термодатчиков на корпус выходное напряжение инвертора 4 подается на вход трансформатора 6.

15 Вслед за этим сигнал на входе al блока 15 из состояния О переходит в состояние 1. Таким образом код на входах al - аА распределителя 15 становится 1, 1, О, О, а код на

20 входах в1 - вЗ - 1, О, 0. При таком выходном коде срабатывает элемент 17

Это напряжение,трансформируясь о-двух вторичных обмоток этого трансформатора, подается на первый вход блока 7 зтравления индикацией и сигнализацией (т.е. на вход компенсационного стабилизатора 26}, через ограничитель 8 и блок 10 термодат- 20 и 21. В результате этого элемен- чиков - на второй вход блока 7 зшрав- ты 13, 20 и 18 световой и звуковой .ления индикацией и сигнализацией 25 сигнализации непрерывными сигнала- {которым является вход вьшрямителя 23 ми информируют о том, что возник

памяти, а от него и элементы 18,

и на третий вход блока 7,который является плюсовой цепью питания элементов 23, 24, 26 и 27 блока 7 .При этом благо- даря стабилизатору 26 обеспечивается питание спусковой схемы 27, элемента И памяти, усилителя 12 мощности и элемента 13 световой сигнализации. С помощью выпрямителя 23, фильтра 24 .и делителя 25 вырабатывается потенциал, который поступая на вход схемы 27, формирует на ее потенциальном выходе 31 сигнал управления. Последний,воздействуя на усилитель 12, вырабатывает выходной сигнал, который включает элемент 13

режим Перегрев и что достовер ность этой информации достаточно

высока, так как элемент 13 подтверж30 дает исправность устройства.

Выходной сигнал элемента 17, информирующий о возникновении аварийной ситуации при необходимости по поездной магистрали может быть

« передан на пульт машиниста, ведущего состав.

Если при рабочих температурах букс и отсутствии неисправности в устройстве в пути следования соста4Q ва происходит ухудшение сопротивления изоляции и появляется ток утечки ( i 3, таблица), то на одном из входов элемента 14 появляется токовый сигнал. При этом на входе

4Q ва происходит ухудшение сопротивления изоляции и появляется ток утечки ( i 3, таблица), то на одном из входов элемента 14 появляется токовый сигнал. При этом на входе

световой сигнализации, и переводит

входной сигнал распределителя 15 (а2)

в состояние 1. Таким образом, набор

входных независимых сигналов по вхо- и выходе делителя 33 блока 9 потендам al - аЗ образуют код, который, циал становится отличным от нуля.

.как видно из таблицы , имеет вид 0,1,0. Сигнал а4, согласно выражению (1) находится в состоянии 0. В этом случае выходные сигналы в1 - вЗ блока 15 логики, согласно соотношениям (3)-(5), образуют параллельный код типа 0,0,0. Такой код иа выходе распределителя 15 соответствует режиму Норма. Элементы 17, 18, 20 и 21, шЛ-аемые от бор-, тового источника 1, в такой ситуаций не включаются, как не запускается и генератор 16, питаемый от параметри- ,ческого стабилизатора 5. Описанная

50

35

Тогда индикатор 34 потенциала вырабатывает сигнал, который, благодаря усилителю 35 мощности, сигнал аЗ на входе блока 15 переводит из состояния О в состояние 1. В таком слу чае код1на входах al а4 распредели теля 15 приобретает вид 0,1,1,. Сигнал а4 изменяет свое состояние с О на 1 и обратно с частотой генератора 16. В этом случае код на выходах в1 - вЗ распределителя 15 имеет вид 0,,1. В результате этого элемент 13 сигнализиситуация в таблице соответствует строке, для которой 1.

Если происходит перегрев буксы :( 2|таблица, то из-за значитель5 ного изменения сопротивления блока 1 датчиков на выходе делителя 25, который связан с импульсным входом сйусковой схемы 27, при участии выпрямителя 23 и делителя 25 выраба10 тывается сигнал с крутым передним фронтом. Это приводит к тому, что сигнал на выходе 30 схемы 27 переводит элемент 11 памяти из состояния О в новое устойчивое состояние 1

15 Вслед за этим сигнал на входе al блока 15 из состояния О переходит в состояние 1. Таким образом код на входах al - аА распределителя 15 становится 1, 1, О, О, а код на

20 входах в1 - вЗ - 1, О, 0. При таком выходном коде срабатывает элемент 17

20 и 21. В результате этого элемен- ты 13, 20 и 18 световой и звуковой 25 сигнализации непрерывными сигнала- ми информируют о том, что возник

20 и 21. В результате этого элеме ты 13, 20 и 18 световой и звуково сигнализации непрерывными сигнала ми информируют о том, что возник

памяти, а от него и элементы 18,

20 и 21. В результате этого элемен- ты 13, 20 и 18 световой и звуковой сигнализации непрерывными сигнала- ми информируют о том, что возник

режим Перегрев и что достоверность этой информации достаточно

высока, так как элемент 13 подтверждает исправность устройства.

Выходной сигнал элемента 17, информирующий о возникновении аварийной ситуации при необходимости по поездной магистрали может быть

передан на пульт машиниста, ведущего состав.

Если при рабочих температурах букс и отсутствии неисправности в устройстве в пути следования состава происходит ухудшение сопротивления изоляции и появляется ток утечки ( i 3, таблица), то на одном из входов элемента 14 появляется токовый сигнал. При этом на входе

Тогда индикатор 34 потенциала вырабатывает сигнал, который, благодаря усилителю 35 мощности, сигнал аЗ на входе блока 15 переводит из состояния О в состояние 1. В таком случае код1на входах al а4 распределителя 15 приобретает вид 0,1,1,. Сигнал а4 изменяет свое состояние с О на 1 и обратно с частотой генератора 16. В этом случае код на выходах в1 - вЗ распределителя 15 имеет вид 0,,1. В результате этого элемент 13 сигнализи7

рует о исправности устройства, а посредством мигания светового элемента 20 получают информацию о снижении изоляции в одной из точек цепи датчиков ниже заданного уровня При этом устройство не теряет своей работоспособности, т.е., если происходит перегрев букс, сигнал Перегрев в устройстве все равно формируется. Появление же предупредительного сигнала Утечка говорит о том что необходимо принять меры по восстановлению сопротивления изоляции, носящие профилактический характер.

Наконец, возможен случай (строка i 4 в таблице), когда в устройсве при отсутствии перегрева и при хорошем (высоком сопротивлении изоляции в блоке 10 датчиков возникает неисправность, т.е. из-за отказа какой-либо радиодетали происходит нарушение работоспособности элемента или блока устройства, участвующего в формировании сигнала al, поступающего в распределитель 15. К таким элементам, в частности, относятся фильр 3, инвертор 4 .параметрический стабилизатор 5, трансформатор 6, Ограничитель 8 уровня напряжения, элементы 23-27 блока 7. Отказ одного или нескольких из перечисленных элементов приводит к TOMyj что благодаря блоку 2 контроля правильного функционирования выходной сигнал 31, поступающий из блока 7 на усилитель 12 либо напряжение в цепи питания этого усилителя становится равным нулю. В обоих случаях, во-первых, отключается элемент 13 световой сигнализации, во-вторых, сигнал а2 на входе распределителя 15 переходит из состояния 1 в состояние 0. Код на входе блока 15 становится равным 0,0,0,0« а на выходе 0,,1. При этом световой и звуковой элементы 20 и 18 прерывистыми сигналами с частотой, задаваемой генератором 16, сигнализируют о режиме Неисправность. Возникновение этого режима является достаточным для выполнения операций, направленных на оперативное восстановление функции контроля и. сигнализации о перегреве букс. Для этого надо заменить предохранители в блоке 2 контроля правильного функционирования или электронную часть устройства.

061588

Все рассмотренные ситуации (i 1,2,3,4 являются для устройства основными, поскольку в них (см. таблицу нет совпадения событий

5 Перегрев (al 1), Неисправность () , Утечка (). Во всех остальных возможных ситуациях (i 5,6,7,8) как минимум два из трех контролируемых событий сов10 падают. Их анализ в таблице показывает, что в двух таких ситуациях ( 6,8) однозначность выходной информации сохраняется, а в двух других (i 5,7) этого не происхоtS дит. Объясняется это тем, что событие Утечка (при котором аЗ : не является доминирующим и по прио - ритету уступает событиям Перегрев и Неисправность. Поэтому сигнал

20 не составляет конкуренции сигналам al и а2 при соответствующих первостепенных событиях Перегрев и Неисправность. Однако, в ситуациях f 5 и i 7, когда события Пе25 регрев и Неисправность, отображаемые в устройстве сигналами и , совпадают, выходная информация зависит от того, како е из этих событий наступило раньше, т.е. эле30 ментами 13,18 и 20 индикации в этих ситуациях формируется и фиксируется (сохраняется информация по тому сигналу, который первым изменил свое значение. Поэтому ситуа1хия i 5

ос и 1 7 в таблице представлены двумя

/ г с

CTpoKEMi-f каждая (5 и 5 , а также 7 и 7), отражающими зависимость выходной информации от приоритетов событий и очередности их появлений.

4Q Если в рейсе сопротивление изоляции блока 10 термодатчиков относительно корпуса состава снизится ниже допустимой величины, то на одном из входов элемента ИЛИ 14 появ- 45 ляется токовый сигнал. Далее он передается на первый вход блока 9 контроля изоляции, которым является вход делителя 33 напряжения. При этом с помощью компенсационного

50 стабилизатор 32, питаемого от третьей вторичной обмотки трансформатора 6, и вьгходного сигнала делителя 33, поступающего на вход индикатора 34 потенциала, вырабатывается предварительно усиленный усилителем 35 сигнал .„В ситуации (i 3, таблица, когда al О и а2 Г, распреде.питель 15 сигналов вЗ запускает генератор 16, вьтходной низко55

9 120615810 .

частотный сигнал которого лерез таких нежелательных явлений появляет- распределитель 15 подается на све-ся, если токовая утечка происходит товой элемент 20 сигнализации, т.е.одновременно в двух точках блока 10, вырабатывается световой перйодичес-термодатчиков. Исключить такую воз- кий (мигающий) сигнал, предупреждаю-s можность и не допустить шунтирова- утечке тока через блок 10 ние датчиков токами утечек можно.

термо7(атчиков. Возникновение тока утечки в любой из точек цепи 10 термодатчиков не может нарушить работоспособности устройства, т.е. пометать обнаруж1ть и сформировать информацию о событии Перегрев или Неисправность или дать ложную информацию Перегрев. Но вероятность

если во время эт сплуатации устройства после каждого факта появления утечки в одной точке при техничес- 10;ком обслуживании выявлять место поврезедения цепи и заблаговремен но востанавливать сопротивление изоляции относительно корпу- ;са.

10 1.00О О 01

21 1 001 О 01

30 1 . 1 о«1 О О-- 1 1

0 О О О 1 О

1 О 1 О 1010

1 о О 0

1 0 О

60 О 1 О 1 О

7 Г О 1 О-г 1II О

1 0 1 0 11110

811. 1 0 111 .1

- -----.-.-.-..«

если во время эт сплуатации устройства после каждого факта появления утечки в одной точке при техничес- 10;ком обслуживании выявлять место поврезедения цепи и заблаговремен но востанавливать сопротивление изоляции относительно корпу- ;са.

О Норма

1 Перегрев О Утечка .

их чередованию

Неисправность

0-1 То же

1 Перегрев

Неисправность

То же

1 Перегрев

Сначала , затем al : 1

Сначала а 1:1 , затем

Сначала , затем

f

Сначала al : 1,: затем

1 1

иг,..