Устройство для защиты от буксования и юза колесных пар электровоза Советский патент 1988 года по МПК B60L3/10 

00 00

со VI

О5

Изобретение сэтносится к транспорт и может быть использовано для защиты от буксования и юза колесных пар двухосных . электровозов.

Цель изобретения - повьпиение надежности.

На фиг. 1 представлена функциональная блок-схема устройства для защиты от буксования и юза колесных пар электровоза; на фиг. 2 - функциональная схема блока формирования корректирующего сигнала.

Устройство содержит два Канала 1 и 2 выявления буксования и юза, состоящие из связанных с колесными парами 3 и 4 тахогенераторов 5 и 6, соединенных с входами дифференцирующих блоков 7 и 8, выходы которых подклф- чены к одним из входов сумматоров 9 и 10, соединенных выходами с входами интеграторов 11 и 12, выходы которых подключены к первым входам блоков 13 и 14 управления токами тяговых двигателей, датчиков 15 и 16 токов тяговых двигателей выходами подсоединенных к первым входам аналоговых перемножителей 17 и 18, к вторым входам которых подсоединены выходы датчиков 19 и 20 напряжения тяговых дви гателей, пороговых элементов 21 и 22 логических элементов И 23 и 24 и генераторов 25 и 26 импульсов. Выходы логических элементов И 23 и 24 подключены к цепям управления песочницами. Другие входы сумматоров 9 и 10 соединены с выходами дифференцирующих блоков 27 и 28. Устройство содержит также блок 29 формирования корректирующего сигнала, входы которого соединены через ключевые элементы 30 и 31 с датчиками 15 и 16 тока, с которыми связаны входами пороговые элементы 32 и 33, подключенные выходами к входа м блоков 13 и 14 Другие входы ключевых элементов 30 и 31 соединены с выходом блока 34 сложения, входы которого подключены к выходам блоков 35 и 36 выделения максимального сигнала.

Блок.29 формирования корректирующего сигнала содержит сумматор 37, выход которого подключен к одним из входов управляемых усилителей 38 и 39, другие входы которых соединены с выходами логического элемента НЕ 40 и задатчика 41 корректирующего сигнала, входы которого соединены с да тчиком 42 направления движения

15

20

25

fo

30

35

0

5

0

5

н датчиком 43 режима работы. Выходы, управляемых усилителей 38 и 39 соединены с входами сумматоров 44 и 45.

Устройство для защиты от буксования и юза колесных пар двухосного рудничного электровоза работает следующим образом.

В начальный период реализации двигателями электровоза тяговых (тормозных) усилий происходит неравномерное распределение нагрузок на оси колес- нььх пар - одни оси несколько перегружаются, а другие разгружаются, в связи с чем последние имеют повьшенную склонность к буксованию. Помимо этого, во время выполнения электровозом маневровых работ возникает неизбежное перераспределение нагрузок между осями, которое зависит от режима работы тяговых двигателей и направления движения электровоза.

Блок 29 должен поддерживать тяговые (тормозные) усилия на осях электровоза дифференцированно, соответственно )агрузкам от этих колесных пар на рельсы, в любой данный момент времени.

Величина нагрузок от колесных пар на рельсы определяется из диаграммы сил, действующих на электровозную раму во время движения. Перераспределение нагрузки на осях электровоза прямо пропорционально его суммарной силе тяги и высоте сцепки и обратно пропорционально жесткой базе. Следовательно, для поддержания тяговых (тормозных) усилий на осях электровоза в соответствии с нагрузками колесных пар на рельсы необходимо поддерживать одинаковое процентное соотношение нагрузок и тяговых (тормозных) усилий на осях электровоза. Блок 29 формирования корректирующего сигнала позволяет корректировать тяговые (тормозные).усилия на осях электро-, воза в зависимости от нагрузок этих колесных пар на рельсы в любой текущий момент времени за счет поддержания заданного соотношения между токами тяговых двигателей. При этом функционирование схемы происходит следующим образом. На первые входы сумматоров 37 и 44 с датчика 15 тока поступает отрицательное напряжение, пропорциональное току первого тягового двигателя. На второй вход инвертирующего сумматора 37 и первый вход сумматора 45 с датчика 16 тока поступает отрицательное напряжение, пропорциональное току второго тягового двигателя. Проинвертированное суммарное напряжение, уменьшенное в за- данн ом масштабе, с выхода сумматора 37 поступает на входы управляейых усилителей 38 и 39. Последние имеют параметры управляющих цепей такие, что в зависимости от управляющего сигнала задатчика 41 (логическая единица 1, логическая ноль О) могут принимать два дискретно изменяющихся коэффициента усиления К/| и Kg.

Работу задатчика 41 характеризует таблица логических состояний, причем логика выходного управляющего сигнал соответствует логике распределения нагрузок на колесных парах электровоза, зависящей от режима работы тяговых двигателей и направления движения состава.

Когда электровоз тянет за собой состав, первая ось электровоза раз

гружается, а вторая перегружается. В соответствии с таблицей состояний ,на выходе задатчика 41 - напряжение логического О, которое поступает на вход логического элемента НЕ 40 и управляющий вход-усилителя 38 и ус- танавливает его коэффициент усиления равным Ki. С выхода логического элемента НЕ 40 напряжение логической единицы поступает на управляющий вход усилителя 39 и устанавливает его коэффициент усиления равньм Kij. На второй вход сумматора 44 с выхода усилителя 38 поступает положительное напряжение, пропорциональное требуемому значению тока первого тягового двигателя, которое сумматором 44 сум мируется с отрицательным напряжением пропорциональным действительному току двигателя. Если суммируемые напряжения отличаются по модулю, на выходе сумматора 44 появляется корректирующее отрицательное напряжение дУм которое поступает на третий вход блока 13 управления током первого тягового двигателя.

На второй вход сумматора 45 с выхода усилителя 39 поступает положительное напряжение, пропорциональное требуемому значению тока второго тягового двигателя, которое сумматором 45 суммируется с отрицательным напряжением, пропорциональным действительному току этого двигателя. Если эти напряжения отличаются по моду

5

5

о

лю, на выходе сумматора 45 появляется корректирующее положительное напряжение Дищ которое поступает на третий вход блока 14 управления током второго тягового двигателя.

После перехода в режим торможения нагрузки на осях перераспределяются. В соответствии с таблицей состояний на выходе задатчика 41 напряжение логического О сменяется на напряжение логической 1, коэффициент усиления усилителя 38 становится равным Kj, а коэффициент усиления 5 усилителя 39 - К. Соответственно, корректирующее напряжение становится положительным, а - отрицательным.

Корректирующие напряжения Ди 0 и поддерживают заданное соотношение между токами двигателей, что обеспечивает распределение тяговых (тормозных) усилий на оси электровоза в соответствии с нагрузками от колесных пар на рельсы.

Аналогичным образом работает блок 29 при движении состава назад (когда электровоз толкает состав впереди себя).

При отсутствии буксования (юза) колесной пары электрические сигналы, вьщаваемые дифференцирующими блоками 7 и 27 таковы, что на выходе сумматора 9 сигнал равен нулю. Нулевой сигнал на выходе порогового элемента 21 приводит к запрету прохождения сигнала с генератора 25 импуль сов через логический элемент И 23.

Нулевой сигнал на выходе интегра- „ тора 11 приводит к тому, что блок 13 управления током первого тягового двигателя вьщает сигналы управления в соответствии с корректирующим напряжением Ди. , напряжением обратной - связи по току UoT;{ и напряжением задания li Tjn , т.е. результирующее напряжение задания UJ.D. Uj UffT AU . Аналогично электрические сигналы, выдаваемые дифференцирующими блоками 8 и 28 таковы, что на выходе сумматора 10 сигнал равен нулю. Нулевой сигнал на выходе порогового элемента 22 приводит к запрету прохождения сигнала с генератора 26 импульсов через логический элемент И 24.

Нулевой сигнал на выходе интегратора 12 приводит к тому, что блок 14 управления током второго тягового двигателя выдает сигналы управления

5

0

55

в соответствии с корректирующим напряжением (V , напряжением обратной связи по току и напряжением задания U jig, т.е. результирующее напряжение задания U.ft,,U3j-UorQ .

Рудничные и угольные шахты имеют повышенную влажность, в связи с чем коэффициент сцепления движущихся колес электровоза с рельсами имеет низкие значения. Поэтому срыв в буксование,, как правило, происходит раньше, чем токи двигателей достигают уставки токоограничения.

Устройство для защиты от буксования и юза колесной пары электроподвижного состава при срыве сцепления колесной пары. 3 работает следующим образом. Частота вращения этой колесной пары повьшзается (понижается) . Датчик скорости повышает шт по- нижает свое выходное напряжение. На выходе дифференцирующего блока 7 появляется сигнал, превьшающий по амплитуде выходной сиграл дифференцирующего блока 27. Если сцепление не восстанавливается, то выходной сигнал дифференцирующего блока 27 изменяет знак выходного сигнала, так как при буксовании (юзе) мощность тягового двигателя уменьшается уменьшения его тока. На выходе сумматора 9 появляется сигнал, равный разности производных сигналов от дифференцирующих блоков 7 и 27. Выходной сигнал сумматора 9 поступает на пороговый элемент 21, который срабатьгеа- ет и дает разрешение на прохождение сигнала с генератора. 25 импульсов через логический элемент И 23, который управляет подачей песка под буксующую (юзующую) колесную пару со скважин- ностью 0,5. Одновременно сигнал с выхода сумматора 9 поступает на интегратор 11, выходной сигнал й:оторого, определяемый длительностью и интенсивностью буксования (юза), поступает на первый вход блока 13 управления током первого тягового двигателя, который выдает сигнал на снижение тока тягового двигателя буксующей (юзующей) колесной пары. Уменьшение тока тягового двигателя происходит на величину, пропорциональную скорости избыточного скольжения колесной пары.

Аналогично работает устройства для защиты от буксования и юза колесной пары А электроподвижного состава

0

5

5

0

Если ток двигателя, работающего на перегруженную ось (например, ток второго тягового двигателя), т.е. для режима тяги и направления движения cocTaiaa вперед, достигает значения уставки токоограничения раньше, чем наступит предел по сцеплению, нарастающее отрицательное напряжение обратной связи по току с выхода порогового элемента 33 поступает на второй вход блока 14 управления током второго тягового двигателя, осуществляется ограничение тока на заданном уровне.

Одновременно нарастающее напряжение обратной связи по току поступает на второй вход блока 36 и появляется на его выходе, попадая на второй вход Q блока 34 сложения,, на первый вход jKOToporo поступает нулевой сигнал. Отрицательное напряжение с выхода блока 34 поступает на управляющие входы ключевых элементов 30 и 31, последние начинают закрываться, уменьшая тем самым напряжения, поступающие на первый и второй входы сумматора 37. Соответственно уменьшаются и корректирующие напряжения, поступающие на третьи входы блоков 13 и 14 управления. Поэтому ток нарастает теперь интенсивней, чем прежде, достигая предельного по сцеплению, причем значение его немного выше, чем предельное. В этот момент времени происходит срыв в буксовании первой колесной пары 3 и начинает работать устройство для защиты от буксования и юза колесной пары эпектро- подвижного состава, т.е. логический элемент И 23 управляет подачей песка под буксующую колесную пару 3 и одновременно напряжение с выхода интегратора 11 поступает на первый вход блока 13 управления и через блок 35 на первый (вычитающий) вход блока 34 сложения. Нарастание приостанавливается, следовательно, перестают запираться дальше ключевые элементы 30 и 31 и уменьшаются корректирующие напряжения.

Нарастание отрицательного (запирающего для ключевых элементов 30 и 31) напряжения не прекращается, так как напряжения с выходов интегра- торэв 11 и 12 равны нулю. Поэтому ключевые элементы 30 и 31 закрываются полностью. Корректирующие напряжения становятся равными нулю. Токи

5

0

5

0

5

двигателей становятся равными и поддерживаются на этом уровне за счет действия обратной связи по току.

.Формула изобрет ения

1. Устройство для защиты от буксования и юза колесных пар электровоза, содержащее по числу колесных пар каналы, каждый из которых состоит из тахогенератора, связанного с соответствующей колесной парой, выход которого соединен с входом первого дифференцирующего блока, подключенного к первому входу сумматора соединенного выходом с входом интегратора, выход которого подключен к первому входу соответствующего блока управления током тягового двигателя, аналоговый перемножитель сигналов, входы которого соединены с выходами датчиков тока и напряжения тягового двигателя, а выход - с входом второго дифференцирующего блока, соединенного выходом с вторым входом сумматора, генератор импульсов, подключенный к первому входу логического элемента И, второй вход которого подключен к выходу первого порогового элемента соединенного входом с выходом сумматора, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности, оно снабжено ключевыми элементами, дополнительными пороговыми элементами, блоком формирования корректирующего сигнала, блоками выделения максимального сигнала и соединенным входами с их выходами блоком сложения, выход которого подключен к одному из входов ключевых элементов, другой вход которых соединен с выходом соответствующего датчика тока, а выхды - с входами блока формирования

корректирующего сигнала, выходы которого подключены к вторым входам блоков управления током тяговых двигателей, третьи входы которых соединены с выходами дополнительных пороговых элементов, связанных входами с соответствующими датчиками тока, при этом входы первого блока выделения максимального сигнала соединены с выходами интеграторов, а выход - с одним из входов блока сложения, другой вход которого соединен с вы- koдoм второго блока выделения максимального сигнала, связанного входами с выходами дополнительных пороговых элементов.

2. Устройство по п.1, о т л и - чающееся тем, что блок формирования корректирующего сигнала содержит логический элемент НЕ, выход которого подключен к одному, из входов одного из управляемых усилителей, другой вход которого связан с выходом второго сумматора, соединенным с одним из входов другого управляемого усилителя, выход которого под ключен к одному из входов третьего . сумматора, а вход логического элемента НЕ соединен с выходом задатчика корректирующего сигнала, входы которого подключены к выходам датчиков направления движения и режима работЫ; а выход одного из управляемых усилителей соединен с одним из входов четвертого сумматора, при этом выходы третьего и четвертого сумматоров являются выходами блока формирования корректирующего сигнала, а входы второго сумматора и другие входы третьего и четвертого сумматоров связаны с входами блока формирования корректирующего сигнала.

Изобретение относится к устройствам для защиты от буксования и юза колесных пар двухосного электровоза и обеспечивает повышение надежности. Устройство содержит по числу колесных пар каналы, выявляющие юз и буксование колесных пар, блок формирования корректирующего сигнала, входы которого соединены через ключевые элементы с датчиками токов тяговых двигателей. Ключевые элементы управляются разностью большего из сигналов обратной связи по току и большего из выходных сигналов защит от буксования и юза колесных пар электровоза. Блок, формирования кооректирующего сигнала корректирует тяговые (тормозные) усилия на осях электровоза в зависимости от нагрузок от его колесных пар на рельсы в любой текущий момент времени g за счет поддержания заданного соотношения между токами тяговых двигателей. 1 з.и. ф-лы, 2 ил. (Л