Устройство для регулирования скорости рельсового транспортного средства Советский патент 1992 года по МПК B60L15/32 

Изобретение относится к транспорту, в частности к устройствам для регулирования скорости рельсових транспортных средств.

Цель изобретения - повышение точности.

На фиг. 1 представлена структурная схема предлагаемого устройства: на фиг. 2 - Функциональная схема узла регулирования скорости двигателя одного из бортов транспортного средстпл нл примере его конкретного выполнения; на фиг. 3 Функциональная схема датчика углового перемещения,

Устройстводпа регулирования скорости колес разных транспортного средст- Kri(iҐn:,: тележки), приводимых гю вращения асинхронными лги а елямп 1 и 2 соответственно, содержит ччг .- рлоры 3. 4 напряжения, выходы которых подключены к статор- ным обмоткам двигателей 1, 2, силовые входы - к источнику 5 питания постоянного тока, а управляющие входы - к выходам блоков 6, 7 управления. Входы блоков 6, 7 подключены к выходам сумматоров 8,9 и 10, 11 соответственно. Первые входы сумматоров 8-11 подключены к первому и второму выходам блока 12 задания напряжения и частоты. Вторые входы сумматоров 8,9 и 10. 11 подключены к выходам блоков 13 и 14 коррекции соответственно, входы которых соединены с датчиками 15 и 16 тока. Третьи входы сумматоров 8. 9 и 10, 11 подключены к выходзм датчика 17 угловых перемещений. Четзгртые входы сумматоров 8 и 10 подключены к выходу блока 18 сложения частот, входы которого через блоки 19 и 20

х{ О OI

„«л

Ю

преобразования час.«от соединены с датчиками 2 и 22 скорости колесных ппр соответ- ствонно. Дополнительный блок 23 корро..ции подклю -iiiH входами к ьыходам блоков 12, 18 и датчика 17. а выходом - к

входу Опока 18.

Блоки 13,14 коррекции включают в себя самостоятельные к жплы24, 25 и 26,27 коррекции частоты и напряжения.

Узел регулирования скорости двигателя одного мз бортов (нзгфг.мер.улепог о в составе своих блоков (по фиг. 2) включает следующие элементы. Каналы 24, 25 блока 13 коррекции содержат последовательно включенные элементы 28. 29 пропорциональности и аналогово-цифровые преобразователи .30.31 (АЦП) . Блок 19 содержит последовательно включенные преобразователь 32 явления на два и преобразователь 33 частота-код. Блок 18 содержит сумматоры 34 и 35. причем входы сумматора 34 предназначены для подключения к блокам 19 и 20, а вход сумматора 35

- к выходу блока 23. Сумматор 9 содержит два элемента 36, 37 сложения. Сумматор 8 содержит четыре элемента 38-41 сложения, соединенных последовательно. Блок 12 задания напряжения и частоты содержит элементы 42-45 пропорциональности, один из которых общий, а другие включены последовательно с соответствующими АЦП 46-48. Дополнительный блок 23 коррекции содержит цифроаналогозый преобразователь (ЦАП) 49, масштабный усилитель 50 и АЦП 51, соединенные последовательно и подключенные к входу элемента 52 сложения, другой вход которого является одним из входов блока, а выход- выходом блока. Вторым входом блока язляется первый вход ЦАП 49. К его второму входу подключен выход элемента 53 нелинейности, вход которого является третьим входом блока.

Датчик 17 углового перемещения (см. фиг. 3) содержит измеритель 54 углового перемещения, к вы кеду которого подключены последовательно соединенные цепи из мзсштабногоусилителд 55. компаратора 56, инвертора 57 и из масштабного усилителя 58, аналогового сумматора 59, элемента 60 выделения модуля, п; еобразовзтеля 61 напряжение-частота, преобразователя 62 частота-код. Выходы элементов 55, 57 и 62 подключены к входам элементов И 63-66, соединенных выходами с входами элементов ИЛ I 67. 63.

Устройство рабе .-гст следующим образом.

Рассмотрим работу предлагаемого технического решения из примере левого борта зкип.чха.

В элементах 43-45 пропорциональности блока 12 (см. фиг. 2) до начала движения выставлены начальные значения сигналов напряжения, пропорциональные соответстпенно начальному значению частоты питания двигателей Тзэд.нач.. начальному значению частота скольжения Гск.нач. и начальному значению напряжения управления, подаваемого на второй управляющий

вход блока 6 управления и инвертора 3. Эти сигналы, будучи преобразованы в АЦП 46- 48 в удобный для дальнейшей отработки цифровой код, поступают на входы первого бортового сумматора 8, на вход элемента 52

в блоке 23 коррекции, на вход второго бортового сумматора 9 и с выхода элемента 52 в сумматор 35 блока 18 сложения частот. Аналогичные процессы одновременно происходят в аналогичных блоках правого борта экипажа.При подаче питающего напряжения от источника 5 питания на силовые входы инверторов 3 и 4 на асинхронных двигателях 1 и 2 появляется вращающий момент, в результате чего экипаж приходит в движение. На выходах датчиков 21, 22 скорости появляются сигналы

fAD1 И U22SVAD2HTAD2. В блОКЗХ

19, 20 преобразования частот эти сигналы делятся пополам, преобразуются в цифро- вой код и поступают в сумматор 34 блока 18 сложения частот. В результате на выходе сумматора 34 появляется сигнал U34, пропорциональный среднему значению частот вращения ротора обоих двигателей 1 и 2, т.е.

U3 ficp.

Аналогично происходит формирование основных сигналов управления, сигналов коррекции по току и напряжению, а также сигналов коррекции по углу поворота экипажа а , перегрузках и недогрузках двигателей, вызванных профилем пути. Допустим теперь, что экипаж резко вписывается в кривую малого радиуса (Вкр«50 м), а скорость его движения при этом такова, что превышает предельно допустимое ее значение для данного значения радиуса кривой, в результате чего экипаж из-за действия центробежных сил может опрокинуться, т.е. будет нарушена механическая его устойчивость.

Поэтому, чтобы предупредить такую ситуацию, предусмотрена отрицательная обратная связь, обеспечивающая снижение скорости движения экипажа в зависимости от величины угла поворота тележки относительно продольной оси. Допустим, что этот угол а превысил некоторое минимальное значение, ко орое не оказывает существенного влияния на механическую устойчивость экипажа. Тогда сигнал напряжения

Uro, пропорциональный величине угла а , измеряемого измерителем 54 углового перемещения в датчике 17 угла, т.е. UGOЈ « поступает в элемент 53 нелинейности блока 23 коррекции. На выходе элемента 53 понп- ляется сигнал напряжения UK. пырабатыва- емый элементом 53 нелинейности по определенному, наперед заданному закону. Этот сигнал U&3 является опорным для ЦА.П 49, на вход которого из блока 18 сложения частот поступает сигнал, пропорциональный средней частоте вращения ротороп, т.е. 1Ы hep. В ЦАП 49 осуществляется перемножение опорного сигнала Ueo и кодового сигнала 1)з4. причем опорный сигнал является переменным. В результате на выходе ЦАП 49 формируется сигнал

U-w Usa - - где п - разрядность ЦАП 49.

Далее сигнал 1Мз претерпевает преобразования в масштабном усилителе 50, в результате чего на выходе последнего пояпляется кодовый сигнал, пропорциональный отклонению частоты ротора от среднего ее значения в зависимости.от угла поворота и тележки относительно ее продольной оси, т.е. faa . В АЦП 51 этот сигнал преобразуется в цифровой код и подается на второй вход элемента 52, на выходе которого после сложения с сигналом U47 появляет- ся сигнал . что соответствует реальным величинам A ha oc.Af2a + fcic.A в сумматоре G5 происходит сложение сигналов UM и Us, в результате чего на его инверсном выходе появляется сигнал Уз5 -(U344UD2). что соответствует сумме f 1факт.-(Г2ср.+ Af2a + fcK.). Далее сигнал иззнГчфзкт поступает на входы первых бортовых сумматоров .

Допустим, что при резком повороте экипажа, например вправо, скорость движения превысила для данного радиуса кривой предельно допустимое значение. Сигнал Uco. пропорциональный углу поворота а , преобразуется элементом 53 нелинейности по закону

U53 C+KU60,

где C const и определяет зону нечувствительности элемента 53;

К- коэффициент пропорциональности.

В результате на выходе элемента 53 появляется сигнал . Следовательно, на выходе усилителя 50 пояпляется сигнал Uoos Af2 «.больший, чем предыдущее его значение. В результате увеличиваются и сигналы

+ AF2a +Тсч. И lUjsI .(f2cp.+

+Af2a +f«.).

Далее.сигнал U35 (-(1фзхт.) поступает на вход элемента 38 (в ооруовом сумматоре

8). где алгебраически складывается с сигналом U15 Т1ззд.. в результате чего па выходе элемента 38 появляется сигнал илг-:; Af г-Г1зяд.1фякт. Таким образом, с у еличением угла поворота тележки (уменьшением радиуса кривой)умены1 зется величина фяк- тич зсч ого значения частоты питания статора двигателя 1 от заданного значения. В результате на выходе элемента 39 появляется сигнал из9 иза+1Мб fi fiaaA.A fi меныиий, чем предыдущее его значение. А далее сигнал изэ в зависимости от условий движения претерпевает в элементах 40,41 те же преобразования, что и в прототипе. В

результате на вход блока б управления инвертором 3 поступает скорректированный сигнал Ue. учитывающий наряду с прочими (по прототипу) коррекциями и коррекцию мгновенного значения скорости движения

по углу попорота тележки. И таким образом, скорость движения экипажа будет снижена за счет снижения величины частоты питания двигатетя 1(изэ), а значит Us при увеличении иоон уменьшаются). Аналогичные явления

происходят при повороте экипажа влево. При уменьшении угла поворота тележки (усэличении радиуса кривой) скорость движения экипажа увеличивается за счет увеличения величины сигнала . UGIH Af2 a .

.

Все сказанное в равной степени относится и к правому борту экипажа.

Тсхнико-зкономические преимущества предлагаемого технического решения зак/пэчлются в том, что оно позволяет более

точно регулировать мгновенное значение

скорости движения экипажа в зависимости

от радиуса кривой, в которую вписывается

экипаж, обеспечивая таким образом его механическую устойчивость, а значит и безопасность движения.

Формула изобретения Устройство для регулирования скорости рельсового транспортного средства, содсржащее сочлененные с колесами разных бортов транспортного средства асинхронные двигатели, статорные обмотки которых подключены к выходам инверторов напряжения, силовыми входами подключенных к

источнику питания, а управляющими входами - к входам блоков управления, первый и второй входы которых подключены соответственно к выходам первых и вторых сумматоров, одни из входов которых соединены с

первым и вторым выходами блекл задания напряжения и частоты, вторые пходы - с выходами датчика угловых перемещений; з третьи входы-ссоответствующим: входами блоков коррекции, подключенных входами к датчикам токов двигателей, блок сложения частот, входы которого подключены к датчикам скорости колес через блоки преобразования частот, а выход - к четвертым входам вторых сумматоров, отличаю- 5 блока задания напряжения и частоты, тре- щ е е с я тем, что, с целью повышения тий вход -с выходом блока сложения часто- точности, оно снабжено дополнительным блоком коррекции, а датчик углового перемещения выполнен с дополнительным DU- ходом, который подключен к первому входу дополнительного блока коррекции, второй вход которого соединен с третьим выходом

ты, а выход - с третьим входом блока сложения частот.

блока задания напряжения и частоты, тре- тий вход -с выходом блока сложения часто-

мещения выполнен с дополнительным DU- ходом, который подключен к первому входу дополнительного блока коррекции, второй вход которого соединен с третьим выходом

блока задания напряжения и частоты, тре- тий вход -с выходом блока сложения часто-

ты, а выход - с третьим входом блока сложения частот.

Изобретение относится к транспорту, в частности к устройствам для регулирования скорости рельсовых транспортных средств и направлено на повышение точности. Тяговые асинхронные двигатели призодят во вращение колеса разных бортов транспортного средства. Их питание осуществляется от инверторов, подключенных к источнику питания постоянного тока. Частога и напряжение определяются в сумматорах по сигналам блока задания напряжения и частоты датчиков тока и датчиков скорости. Усредненная частота вычисляется в блоке сложения-частот. Датчик угловых перемещений вводит коррекцию частот при криволинейном движении транспортного средства. Блок коррекции снижает частоту, если скорость транспортного средства превышает допустимую на кривой соответствующего радиуса, определяемого датчиком угловых перемещений. Этим обеспечивается более точное регулирование скорости, что повышает механическую устойчивость и безопасность движения транспортного средства. 3 ил. ел С

9

37

36

КЬл.В TJJ

ft датчики 15

/(5л 20 .

Ксирматару fO

#&л.23