Устройство для измерения массы электропоездов в движении Советский патент 1987 года по МПК G01G19/04 

15; С - импульс эталонной длительности. В счетчике 16 пути накапливается число N, пропорциональное пути Тр + Т NJ, от момента сброса в О выхода блока 10 до момента установки 1,на выходе блока 25. Аналогично работают счетчики 17 и 29. Блок 27 управления при поступлении единичного потенциала формирует единицу, по1

Изобретение относится к измерител ной технике, в частности весоизмерительной, и может быть использовано для измерения массы электропоездов в движении без ограничения скорости их следования.

Цель изобретения - повьшение точности измерения.

Предлагаемое устройство позволяет определить вес электропоезда по динамике его движения в любом из режимов (тяга, выбег, торможение). Благодаря размещению Всего устройства на поезде можно осуществить взвешивание на любом участке пути.

На фиг. 1 приведена фуншщональ- ная схема устройства, на фиг. 2 - функциональная схема блока формирования счетных импульсов, на фиг. 3 - |функцирнальная схема счетного блока времени, на фиг. 4 - функциональная схема блока управления, на фиг. 5 - временная диаграмма работы устройств

Устройство содержит датчик 1 режима движения, генератор 2 тактовых импульсов, датчик 3 положения, схему 4 сравнения, первую схему И 5, первый инвертор 6, первый формирователь 7, делитель 8 на два,, второй триггер 9, первый блок 10 формирования счетных импульсов, пятую схему И 11, вторую схему И 12, счетный блок 13 времени, первый счетчик 14 скорости, первый реверсивньш счетчик 15 коррекции скорости, счетчик 16 пути, реверсивный счетчик Г/ коррекции времени, третью схему И 18, первый триггер 19, схему ИЛИ 20, частотно- . импульсный модулятор 21 напряжения, второй формирователь 22, шестую 23 и четвертую 24 схемы И, второй блок 25 формирования счетных импульсов, втоступающую в вычислительный блок 33, куда записьшается информация со счетчиков 14-17 и 29-31. Затем вычислительный блок 33 определяет по приведенным формулам скорость поезда в на- чал:е и в конце цикла измерения, время измерения, путь, пройденный поездом, среднее напряжение контактного рельса в цикле измерения. 5 ил.

15

0

5

0

5

0

рой инвертор 26, блок 27 управления, третий триггер 28, второй счетчик 29 скорости, второй реверсивный счетчик 30 коррекции скорости, счетчик 31 среднего напряжения, блок 32 задержки, вычислительный блок 33, третий инвертор 34 и вторую схему ИЛИ 35.

Блок формирования счетных импульсов (фиг. 2) состоит из генератора 36 эталонной частоты,триггера 37 и 38, схем И 39-43 и инверторов 44 и 45.

Счетньм блок времени (фиг. 3) состоит из счетчика 46 и схемы 47 сравнения .

Блок управления (фиг. 4) состоит из инвертора 48, триггера 49, за- датчиков режима взвешивания 50 и времени измерения 51.

Вычислительньй блок 33 может быть реализован на базе стандартной микро- ЭВМ Электроника 60 15ВМ-16.

Датчик 3 положения подключен к входу формирователя .7, а первый выход блока 27 управления и выход счетчика 14 скорости соединен соответственно с первым и вторым входами вычислительного блока 33. Выход датчика I режима движения подключен к первому входу схемы 4 сравнения, выход которой соединен с первым входом первой схемы И 5, подключенной к установочному входу делителя 8 на два и второму входу схемы И 12, выход которой соединен с первым входом счетного блока 13 времени, выход которого подключен к первым входам схем И 1В и 24 и входу инвертора 6, соединенного с третьим входом схемы И 5. Выход генератора 2 тактовых импульсов подключен к второму входу схемы

И 5 и второму входу схемы И 18, выход которой соединен с установочным входом триггера 19, подключенного к входу инвертора 26, выход которого соединен с вторым входом схемы И 24, выход которой подключен к первому входу блока 25 формирования счетных импульсов 25. Выход формирователя 7 подключен к второму входу схемы И 11 и к вторым входам блоков 10 и 25 формирования счетных импульсов. Первый выход блока 10 формирования счет ных импульсов соединен с вторым входом схемы ИЛИ 20 и с установочным входом триггера 9, выход которого подключен к первым входам схем И 11 и 12, первому входу схемы ИЛИ 20 и входу сброса делителя 8 на два, выход которого подключен к первому входу блока 10 формирования счетных им- 20 И 23, соединенной со счетным входом

пульсов. Второй выход блока 10 формирования счетных импульсов соединен со счетным входом счетчика 14 скорости. Третий выход блока 10 формирования счетных импульсов подключен к вьиитающим входам реверсивных счетчиков коррекции времени 17 и коррекции скорости 15. Четвертый выход блока 10 формирования счетных импульсов соединен с суммирующим входом ревер- сивного счетчика 15 коррекции скорости, выход которого подключен к четвертому входу вычислительного блока 33. Выход схемы И 11 подключен к счетному входу счетчика 16 пути, вы- ход которого соединен с пятым входом вычислительного блока. Первый выход блока 25 формирования счетных импульсов соединен с входом сброса триггера 9, третьим входом схемы ИЛИ 20 и установочным входом триггера 38, выход которого подключен к первому входу блока 27 управления и к входу блока 32 задержки, выход которого соединен с первым входом схемы ИЛИ 35, выход которой подключен к входам сброса блока 27 управления, вычислительного блока 33, счетчиков 14 и 29 скорости реверсивных счетчиков 15 и 30 коррекции скорости, реверсивного счетчика 17 коррекции времени, счетного блока 13 времени, счетчика 31 среднего напряжения, счетчика 16 пути и триггеров 19 и 28. Второй выход

блока 25 формирования счетных импуль-55гатели. Значение f К,и, где Кц сов подключен к счетному входу счет-коэффициент пропорциональности. Сигчика 29 скорости, выход которого сое-нал с выхода модулятора 21 напряже- динен с седьмым входом вычислительния непрерывно поступает на вход форного блока 33. Третий выход блока 25 формирования счетных импульсов подключен к вычитающему входу реверсивного счетчика 30 коррекции скорости

и к суммирующему входу реверсивного счетчика 27 коррекции времени, выход которого соединен с шестым входом вычислительного блока 33. Четвертый вход блока 25 формирования счетных импульсов подключен к суммирующему входу реверсивного счетчика 30 коррекции скорости, выход которого соединен с восьмым входом вычислительного блока 33. Выход частотноимпульсного модулятора 21 напряжения подключен к входу формирователя 22, выход которого соединен с вторым входом схемы И 23с Выход схемы ИЛИ 20 подключен к первому входу схемы

5 0 5 0

счетчика 31 среднего напряжения, вЫ- ход которого подключен к девятому входу вычислительного блока 33. Второй выход блока 27 управления подключен к второму входу схемы 4 сравнения и к третьему входу вычислительного блока 33. Третий выход блока 27 управления соединен с вторым входом счетного блока 13 време ни. Выход схемы 4 сравнения подключен к входу третьего инвертора 34,, выход которого соединен с вторым входом второй схемы ИЛИ 35.

Устройство работает следующим образом.

При движении электропоезда датчик 3 вырабатывает сигнал с частотой, пропорциональной скорости электропоезда. Сигнал с выхода датчика 3, мо- дулированный по частоте, непрерывно поступает на вход формирователя 7, который формирует импульсы заданной амплитуды. Частоты входного и вьтход- 5 ного сигналов формирователя 7 совпадают. Период следования импульсов с выхода формирователя 7 равен времени прохождения электропоездом фиксированного расстояния лЗ.

Частотно-импульсный модулятор 21 напряжения, расположенный в цепи высокого напряжения, вырабатывает сигнал с частотой f, пропорциональной напряжению U, питающему ведущие дви0

нал с выхода модулятора 21 напряже-

ния непрерывно поступает на вход формирователя 22, работающего аналогично формирователю 7.

В исходном состоянии выходы триггеров 9, 19 и 28, схемы 4 делителя 8, счетного блока 13, блоков 10, 25, 27 и 32 имеют потенциалы логического О. Выходы счетчиков 14-17 и 29-31, соединенные с входами вычислительного блока 33 также имеют потенциалы логического О.

На выходе датчика 1 постоянно формируется кодированный сигнал о режиме поезда (тяга, выбег, торможение) , поступающий на вход схемы 4,

При выработке блоком 27 команды взвешивания в заданном режиме движения на втором выходе блока 27 появ- ляется кодированный сигнгш о заданном режиме движения, поступающий на второй вход схемы 4, Одновременно на третьем выходе блока 27 выставляется кодированной сигнал заданного времени измерения, поступающий на второй вход счетного блока 13.

При совпадении, кодированных сигналов, поступающих на первый и второй входы схемы 4 (электропоезд находится в заданном режиме), на выходе этой схемы появляется уровень логической 1. При этом по заднему фронту первого импульса поступающего от генератора 2 через схему И 5 на вход делителя 8, выход делителя 8 устанавливается в 1 на время Т до .прихода следующего импульса на его вход (Tj, - период следования импульсов, вьфабатываемьгх генератором 2) ,

Единичный потенциал с выхода делителя 8 поступает на первый вход блока 10, на второй вход которого непрерывно поступают импульсы с выхода формирователя 7. По заднему фронту первого импульса, .поступающего на второй вход блока 10 при условии установки 1 на первом входе блока 10, на первом выходе блока 10 устанавливается единичный потенциал. При этом на второй выход блока 10, свя- занньй со счетным входом счетчика 14 начинают поступать импульсы с второго входа блока 10. В интервале времени, соответствующем 1 на первом входе блока 10 и О на его первом выходе,-с третьего выхода блока 10 импульсы эталонной длительности t поступают на вычитающие входы реверсивных счетчиков 15 и 17. С момента установки О на первом входе

блока 10 по заднему фронту первого импульса, поступающего на второй Вход блока 10, первый и второй выходы блока 10 устанавливаются в О. В интервале времени, соответствующему нулевому потенциалу на первом входе блока 10 и 1 на его первом вы ходе, с четвертого выхода блока 10 импульсы эталонной длительности поступают на суммирующий счетный вход реверсивного счетчика 15.

Таким образом, в счетчике 14 скорости накапливается число N;,, пропорциональное пути, пройденному электропоездом за время Т + тN, где Ng - число, накопившееся в реверсивном счетчике 15.

По заднему фронту импульса, пришедшего с первого выхода блока 10

на вход триггера 9, на выходе триггера 9 устанавливается уровень логической 1, поступающий на вход сброса делителя 8, не давая тем самым в дальнейшем перебрасываться делителю 8 в 1 и на первые входы схем И 11 и 12, При этом импульсы с выхода ..формирователя 7 через схему И 11 начинают поступать на счетный вход счетчика 16 пути, а импульсы с выхода генератора 2 через схемы И 5 и 12 начинают поступать на первый вход с счетного блока 13 времени. В момент, когда время измерения станет равным заданному (,), установленному на

втором входе счетного блока 13, на блока 13 появляется единичный Потенциал, поступаюш 1й через инвер- тор 6 на третий вход схемы И 5, устанавливая на ее выходе потенциал

логического О. Счет импульсов счет- ньм блоком 13 прекращается. Одновременно 1 с выхода этого блока поступает на первые входы схем И 18 и 24. При этом на первом выходе схемы И

24,, связанном с первым входом блока 25, устанавливается 1. С момента установки 1 на первом входе блока 25 по заднему фронту первого импульса, поступившего от формирователя 7 на второй вход этого блока, на первом выходе блока 25 устанавливается единичный потенциал. При этом триггер 9 сбрасывается в О, а счет импульсов счетчиком 16 пути прекращается. Таким образом, в счетчике 16 пути накапливается число Nj, про- порициональное пути, пройденному поездом за время от момента сброса в О первого выхода блока 10 до мо713

мента установки 1 на первом выходе блока 25. По заднему фронту первого импульса, поступившего от генератора 2 тактовых импульсов через схему И 18 на вход триггера 19, на выходе бл ка 25 устанавливается единичный потенциал, поступающий с выхода триггера 19 через инвертор 26 на второй вход схемы И 24 и устанавливающий на ее выходе О. Таким образом, на первом входе блока 25 формируется импульс длительностью Тр,

Работа блока 25 (его реакция на импульс длительностью Т на его первом входе) аналогична работе блока 10. В счетчике 29 скорости накапливается число N, пропорциональное пути, пройденному поездом за время Тр + TN от момента установки в 1 первого выхода -блока 25, где Nj - число, накопившееся в реверсивном счетчике 30 коррекции скорости. В реверсивном счетчике 17 накапливаетс число Nf, пропорциональное времени

Т (Т,„. + Т.), где Т - фактическое

время измерения (время от момента установки 1 на первом выходе блока 10 до момента установки 1 на пер вом выходе блока 25). От момента установки первого выхода блока 10 в 1 и до момента сброса первого вы.хода блока 25 с 1 в О импульсы с выхода формирователя 22 поступают на счетный вход счетчика 31 среднего напряжения, в котором накапливается

Т+То

число NT, пропорциональное U(t)dt

о где U(t) - напряжение контактного

рельса.

При сбросе первого выхода блока 25 из 1 в О выход триггера 28, соединенньй с первым входом блока 27 управления, перебрасывается в 1. Единичньй потенциал на первом входе блока 27 является признаком завершения цикла измерения. Блок 27 при поступлении единичного потенциала на его первый вход формирует 1 на своём первом выходе, поступающую с первого выхода блока 27 а первый вход вычислительного блока 33. При этом происходит запись в вычислитель ньм блок 33 информации со счетчиков 14-17 и 29-31.

На основании этой информации вычислительный блок 33 определяет скорость поезда в начале и конце цикла измерения

V - . . N±iS V г To-TNy

время измерения

Т - Тз,- N,r+ Т„ ,

путь, пройденный поездом за время измерения

S (N, + N3)418,

среднее напряжение контактного рельса в цикле измерения

и

NЧ К„(Т + TO)

и далее в соответствии с режимом двиения поезда в цикле измерения (на основании кодового сигнала о режиме движения, установленного на третьем входе вычислительного блока 33) вычислительный блок 33 рассчитьгеает массу G электропоезда по одной из расчетных формул: выбег

.V + KB

G Т

(V,-V,)-Kg T-KBj(V,+V)

|Где Kg, Kg , Kg , KB.- известные

коэффициенты/

торможение

KTP,V,V,+K,,P(V,+V,)

G Т(V,-V, )-Ктр, Т-КТР,. T(V, -t-V,,)

где Кур, KTP,,

К , , - известные коэффициенты j

К S-K T(

тяга

G

(V2-V2) + KT.S

где KT, 5 KT ,

K , K , K - известные коэффициенты.

С момента установки единичного потенциала на выходе триггера 28 через заданное время,, реализуемое блоком 32 задержки и необходимое для записи в вычислительный блок 33 информации со счетчиков 14-17, 29-31 и вычисления массы электропоезда, на выходе блока 32 задержки устанавливается единичный потенциал, приводящий все блоки устройства в исходное состояние

Формула изобретения

Устройства для измерения массы электропоездов в движении, содержащее

91

датчик положения, первый формирователь, генератор тактовых импульсов, счетный блоквремени,блок задержки, первую и вторую схемы И, первую и в вторую схемы ШШ, блок управления, первый и второй счётчики скорости, датчик режимов движения, счетчик пути, счетчик среднего напряжения, частотно-импульсный модулятор напряжения и вычислительный блок, причем выход датчика положения соединен с входом первого формирователя, а выходы первого и второго счетчиков скорости подключены соответственно к второму и седьмому входам вычислительного блока, первый, пятый и девятый входы которого подключены соответственно к первому выходу Слока управления. выходу счетчика пути и выходу счетчика среднего напряжения, о т л и - ч а ю щ ,е е с я тем, что, с цельвз повышения точности измерения, в него введены схема сравнения, первый, второй, и третий инверторы, делитель на два, первый, второй и третий триггеры, третья, четвертая, пятая ti шестая схемы И, первый и второй блоки формирования счетных нмпульсов, первый и второй реверсивные счетчики коррекции скорости, реверсивный счетчик коррекции времени и второй формирователь, причем выход датчика 1режима движения подключен к первому входу схемы сравнения, выход которой соединен с первым входом первой схемы И, подключенной своим выходом к установленному входу делителя на два и второму входу второй схемы И, выход второй схемы И соединен с первым входом счетного блока времени, выход которого подключен к первым входам третьей и четвертой схем И и входу первого инвертора, соединенного своим выходом с третьим входом первой схемы И, выход генератора тактовых импульсов подключен к второму входу первой схемы И и второму входу тре- .тьей схемы И, выход которой соединен С установочным входом первого триггера, подключенного своим выходом к входу второго инвертора, выход второго инвертора соединен с вторым входом четвертой схемы И, выход которой подключен к первому входу второго блока формирования счетных импульсов выход первого формирователя подключен к второму входу пятой схемы И и к вторым входам первого и второго блоков формирования счетных импульсов.

010

первый выход первого блока формирования счетных импульсов соединен с вторым входом первой схсмы ИЛИ и установочным входом второго триггера,

выход которого подключен к первым входам второй и пятой схем И, к пер- входу первой схемы ИЛИ и входу сброса делителя на два, подключенного своим выходом к первому входу первого блока формирования счетных импульсов, второй выход первого блока формирования счетных импульсов соединен со счетным входом первого счетчика скорости, третий выход первого

блока формирователя счетных импульсов подключен к вычитающему входу ревер- счетчика коррекции времени и вычитающему входу первого реверсивного счетчика скорости,

четвертый выход первого блока формирования счетных импульсов соединен с суммирующим входом первого реверсивного счетчика коррекции скорости, выход которого подключен к четвертому

входу вычислительного блока, выход пятой схемы И подключен к счетному входу счетчика пути, первый выход второго блока формирования счетных импульсов соединен с входом сброса

второго триггера, третьим входом первой схемы ИЛИ и установочным входом третьего триггера, выход которого подключен к первому входу блока управления и входу блока задержки, соединенного своим выходом с первым

входом ВТО-рои схемы ИЛИ, выход второй схемы ШШ подключен к входам сброса |блока управления, вычислительного блока, первого и второго счетчиков

скорости, первого и второго реверсивных счетчиков коррекции скорости, реверсивного счетчика коррекции времени, счетчика пути, счетного блока времени, счетчика среднего напряжения, первого и третьего триггеров, второй выход второго блока формирования счетных импульсов подключен к счетному входу второго счетчика скорости, третий выход второго блока

формирования счетных импульсов подключен к вьшитающему входу второго реверсивного счетчика коррекции скорости и к суммирукщему входу реверсивного счетчика коррекции времени,

выход которого соединен с шестым входом вычислительного блока, четвертый выход второго блока формирования счет- счетных импульсов подключен к сумми- руюцему входу второго реверсивного

11 1

счетчика коррекции скорости, выход которого соединен с восьмым входом вычислительного блока, выход частотно-импульсного модулятора напряжения подключен к входу второго формирователя, выход которого соединен с вторым входом шестой схемы И, выход пер вой схемы ИЛИ подключен к первому входу шестой схемы И, выход которой соединен со счетным входом счетчика

Г

18800 2

среднего напряжения, второй выход блока управления подключен к второму входу схемы сравнения и к третьему входу вычислительного блока, третий 5 выход блока управления соединен с вторым входом счетного блока времени, выход схемы сравнения подключен к входу третьего инвертора, выход которого соединен с вторым входом второй W схемы ИЖ.

Л1

Физ.2

Изобретение относится к измерительной технике и позволяет повысить точность измерения. В счетчике 14 скорости накапливается число, пропорциональное пути, пройденному электропоездом за Т , где Т, - период следования импульсов, вьфаба- тываемых генератором 2, N - число, накопившееся в реверсивном счетчике О) со оо СХ) о

ад

Г

8

9

Фиг.З

50

51

1

Фиг.

Ю 1

«..

о-г

. 10-3

9 12

3 /1

25-t

25-2 25-J 2523 25 32

Редактор А.Козориз Техред В.Кадар

Заказ 2497/32 Тираж 693Подписное

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

Фиг, 5

Корректор А.Ильин