Устройство для моделирования процессов наполнения и опорожнения тормозной магистрали железнодорожного подвижного состава Советский патент 1986 года по МПК G06G7/57 

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и может использовано при исследовании газодинамических процессов, протекающих в тормозной системе железнодорожного подвижного состава.

Цель изобретения - повышение точности моделирования газодинамических процессов за счет учета сопротивления тормозной магистрали железнодорожного подвижного состава.

На чертеже схематически представлено предлагаемое устройство.

Устройство содержит 2 + п блоков моделирования процессов наполнения и опорожнения тормозной магистрали вагона, каждый из которых состоит из суммирующего усилителя 1, апериодического звена 2, первого делителя 3, второго делителя 4 и интегратора 5. Суммирующий усилитель 1 содержит масштабные резисторы 6-9, операционньй усилитель 10 и диод 11. Апериодическое звено 2 содержит операционный усилитель 12, диод 13, конденсатор 1А и масштабные резисторы 15-18.

Устройство работает следующим: образом.

Тормозная магистраль железнодорожного подвижного состава - последовательное соединение тормозных; магистралей вагонов, поэтому и устройство для моделирования процессов наполнения и опорожнения тормозной магистрали железнодорожного подвижного состава реализовано по такому же принципу, т.е. устройство включает К последовательно соединенных блоков моделирования процессов наполнения и опорожнения тормозной магистрали одного вагона.

Процесс наполнения и опорожнения тормозной магистрали одного вагона аппроксимируется звеном второго порядка, операторным изображением которого является передаточная функци вида

W(S)

Т t т

J - /

де Т

(

TZS 1

Г тТ+тТГз + 1

постоянные времени системы;

оператор дифференцирования.

Постоянные времени Т, и Т,2н

процесса мулами

наполнения выражаются форт - 1н К.

к,чк;

т К,

v

d-

а для процесса опорожнения формулами 1

Т ю

20

К, К К, К

V d

Т,о К

где К - коэффициент, учитывающий

сопротивление тормозной магистрали;

К,, К, - постоянные, не зависящие от конструктивных параметров системы, коэффициенты передачи первого операционного усилителя при наполнении и опорожнении соответственно; К - коэффициент передачи, определяемый по формуле

Ч

К,-d

где К, - обобщенный параметрJ

диаметр тормозной магистрали в рукавном соединенииj коэффициент передачи, определяемый по формуле

d К, К,

К.

L

V

где К, - о.бобщенный параметр J

V - объем тормозной магистрали I одного вагона ,

обобщенные параметры.

гч

т -

Обобщенные параметры К , и Kj, участвующие в устройстве для наполнения и опорожнения двух связанных через сопло резервуаров, и подобные коэффициенты в устройстве наполнения и опорожнения тормозной магистрали одного вагона имеют различные значения.

Параметр К, в блоке моделирования процессов наполнения и опорожнения тормозной магистрали однбго вагона может иметь различные значения, так как длина тормозной магистрали различных типов вагонов неодинакова (четырехосный полувагон, восьмиос- ный хопер, шестиосная платформа и т.д.). Параметр К также может иметь различное значение в зависимости от типов соединительных рукавов.

При наполнении (опорожнении) тормозной магистрали железнодорожного

3

подвижного состава различной длины (по аналогии с устройством для моделирования процессов наполнения и опорожнения двух связанных через сопло резервуаров) должно выполняться условие расходов

Q(S)Q,(S)+Q2(S)+ ,...,),

где Q(S) - расход, идущий на наполнение (опорожнение) тормозной магистрали железнодорожного подвижного состава;

Q(s), ).-.

, Q,.(S) - расходы, идущие на наполнение (опорожнение) тормозной магистрали первого, второго,..,, К-го вагонов соответственно.

Вход задания тормозной жидкости устройства подключен к первому входу суммирующего усилителя 1 первого блока моделирования процессов наполнения и опорожнения тормозной магистрали вагона. Нарастание выходного сигнала системы на выходах интеграторов 5 происходит до тех пор, пока на выходе операционных усилителей 10 электрический сигнал не станет равным нулю. При отработке системой процесса наполнения тормозной магистрали железнодорожного подвижного состава электрический сигнал на выходах операционных усилителей 10 и 12 имеет полярность, при которой диоды 11 и 13 заперты. При этом дополнительные обратные связи операционных усилителей 10 и 12 отключены, т.е. посредством масштабного резистора 9 основной обратной связи реализуется коэффициент Kj, а параллельно включенным масштабным резистором 17 и конденсатором 14 реализуется постоянная времени Т , учитывающая сопротивление тормозной магистрали одного вагона при наполнении.

При реализации процесса опорожнения с уменьшением управляющего сигнала или его исчезновением на выходах операционных усилителей 10 и 12 образуются электрические сигналы, полярность которых обратна указанным ранее. Диоды 11 и 13 открываются, подключая к операционным усилителям 10 и 12 цепи дополнительных обратных связей операционных усилителей, ко771514

торые совместно с основными обратными связями реализуют на операционном усилителе 10 коэффициент К, а ма операционном усилителе 12 - Т , учи- 5 тывающий сопротивление тормозногЧ магистрали при опорожнении. Выходные сигналы с операционных усилителей 10 поступают на делители напряжения 3, т.е. на блоки задания параметров се10 чения тормозной магистрали одного вагона в рукавном соединении, на которых реализована требуемая площадь сечения. Далее электрический сигнал с делителей напряжения 3 поступает на

t5 первый вход второго операционного усилителя 12, на второй вход которых поступает выходной сигнал с делителей напряжения 3, чем реализуется уравнение расходов. С выходов опе0 рационных усилителей 12 электрический сигнал поступает на делители напряжения 4, т.е. на блоки задания параметров объема тормозной магистрали одного вагона, где реализуются

5 параметры величины объемов исследуемых тормозных магистралей одного вагона, выход которого подключен к интеграторам 5,

0 Такое построение схемы позволяет повысить точность моделирования процессов наполнения и опорожнения двух связанных через сопло резервуаров за счет учета сопротивления тормозной

, магистрали при исследовании процессов наполнения и опорожнения тормозной магистрали железнодорожного подвижного состава.

40

Формула изобретения

Устройство для моделирования процессов наполнения и опорожнения тормозной магистрали железнодорожного

подвижного состава, содержащее первый и второй блоки моделирования процессов наполнения и опорожнения тормозной магистрали вагона, каждый из которых содержит суммирующий усилитель, первый делитель, второй делитель и интегратор, в каждом блоке моделирования процессов наполнения и опорожнения тормозной магистрали вагона выход суммирующего усилителя

подключен к входу первого делителя, выход второго делителя через интегратор соединен с первым входом суммирующего з силителя, причем вход по51

дачи тормозной жидкости устройства подключен к второму входу суммирующего усилителя первого блока моделирования процессов наполнения и опорожнения тормозной магистрали вагона, выход интегратора которого соединен с вторым входом операционного усилителя второго блока моделирования процессов наполнения и опорожнения тормозной магистрали вагона, о т личающееся тем, что, с целью повышения точности, в него введены п блоков моделирования процессов наполнения и опорожнения тормозной магистрали вагона и в каждый из 2 + п блоков моделирования процессов наполнения и опорожнения тормозной магистрали вагона введено апериодическое звено, выход которого подключен к входу второго делителя, вы27715Г6

ход первого делителя соединен с пер вым входом апериодического звена, причем в каждом i-м блоке моделирования наполнения и опорожнения тор5 мозной магистрали вагона второй вход апериодического звена соединен с выходом первого делителя (i + 1) блока моделирования процессов наполнения и опорожнения тормозной магистрали

10 вагона, второй вход операционного суммирующего усилителя которого подключен к выходу интегратора i-ro блока моделирования процессов наполнения и опорожнения тормозной магист15 рали вагона, второй вход апериодического звена (2 + п)-го блока моделирования процессов наполнения и опорожнения тормозной магистрали вагона соединен с шиной нулевого по20 тенциала.

Изобретение относится к области аналоговой вычислительной техники и может быть использовано при исследовании газодинамических процессов, протекакяцих в тормозной системе железнодорожного подвижного состава. Целью изобретения является повьшение точности. Устройство содержит 2 + п блоков моделирования процессов наполнения и опорожнения тормозной магистрали вагона, каждый из которых состоит из суммирующего усилителя, апериодического звена, двух делителей и интегратора. Устройство позволяет- повысить точность моделирования за счет учета сопротивления тормозной магистрали. 1 ил. с se (Л

i-f

Составитель В„Ры&ин Редактор А.Гулько Техред М.Ходанич Корректор.М.Самборская

Заказ 6670/45 Тираж 671Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35„ Раушская наб., д. 4/5

.Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4