Устройство для регулирования скорости движения поезда Советский патент 1993 года по МПК B60L15/20 

Изобретение относится к области железнодорожной автоматики и может быть использовано в устройствах автоматического регулирования скорости поезда.

Известно устройство для регулирования скорости движения поезда, содержащее установленные на поезде приемник сигналов, регистры, счетчики пути, датчик пути, элемент ИЛИ, индикатор, блок определения скорости.

Цель изобретения - повышение точности.

Указанная цель достигается тем, что устройство, содержащее установленные на поезде приемник сигналов, регистры, счетчик пути, датчик пути, элемент ИЛИ, индикатор, блок определения скорости снабжено блоком памяти, блоком проверки кода, входом соединенным с выходом приемника, информационными входами - с уп-г равляющим входом счетчика длины пути, информационные выходы которого соединены с выходом второго регистра, третьи входы - с выходами третьего регистра, а

выходы с индикатором и с одними входами компаратора, вторые входы которого соединены с выходом блока определения скорости, вход которого подключен к выходам датчика пути и счетчика длины пути, причем установочный выход блока управления подклинен к установочному входу счетчика длины пути, установочный выход которого подключен к одному входу элемента ИЛИ, другой вход которого соединен с выходом компаратора, а выход с электропневматическим клапаном.

На фиг.1 изображены кривые скорости /а/, профиль пути /б/, ограничения скорости /в/; на фиг.2 - линейно-кусочные аппроксимирующие линии при начальных скоростях Vt /a/, Va/6/, Va/в/; на фиг.З - напольные элементы устройства; на фиг.4-9 блочная схема локомотивных устройств.

Генератор сигнальной частоты 1 через коммутатор 2, контакт-сигнального реле зеленого огня 3 и резистор 4 подключен к путевому трансформатору 5, рельсовая линия 6. Приемник б через блок управления 7,

(Л

ы

блок регистра контроллера 8,блок регистра длины 9, блок регистра скорости 10, блок регистра номера кривой скорости 11, датчик пути 12, счетчик длины 13, измеритель скорости 14 подключены к блоку памяти 15, компаратор 16 связан с индикатором скорости. При движении по участку пути из-за наличия кривых, ограничений скорости или ослабления верхнего строения пути и по другим причинам вводятся ограничения скорости /на фиг.1, а ломаная линия A B B C C D D E/. Максимальная скорость, которую может развивать поезд с учетом инерционности масс и тормозов, определяется пунктирной линией на участке ВС пунктир сливается со сплошной линией/. Кривая А В , в предложенном, аппроксимируется кусочно-линейной функцией /ступеньки . Аналогично, аппроксимируется и линия D, Фактическая скорость поезда может достигать скорости, которая на фиг.1, а изображен штрих-пунктирной линией MN. На подвижной состав передаются две цифры, одна из которых определяет скорость у точечного датчика, а вторая определяет характер изменения скорости. Применительно к фиг.2,а из точки A /C .G/ начинаются три линии: А В, С с, GD, которые соответствуют линиям на фиг.1, а с теми же обозначениями. На фиг.2, бив показана еще два участка кривой /прямой скорости/.

Ниже представленная схема устройств автоведения позволяет передать 16 градаций скорости /например, 0,5,10,15 км/ч и т.д./ и 8 номеров кривых скорости. Каждому номеру соответствует своя) кривая.

Так, для выбора одной из 3-х кривых А В, C G, CD /фиг.2а/, необходимо сообщить номер кривой /1, 2 или 3/. Итак, каждый точечный датчик .передает на подвижной состав информацию о допустимой скорости в данной точке пути, номере кривой скорости, расстоянии до следующего точечного датчика. Определение допустимой скорости на протяжении всего участка осуществляется с помощью датчика пути. Для оптимизации режима движения на локомотив передается информация /теми же устройствами/ о позиции локомотивного контроллера и ступени торможения. Если по. каким-либо причинам фактическая скорость начинает превышать программную, то происходит экстренное торможение. Для обеспечения безопасности движения поездов цепи с электронными приборами должны дублироваться /троироваться/.

Устройство работает следующим образом.

Напольный генератор 1 при свободно- сти двух впередилежащих блок-участков /в других случаях устройство, отключается и машинист сам определяет режим движения

поезда/, что определяется контактом реле зеленого огня 3, подключается через коммутатор 2 к путевому трансформатору 5, выход которого соединен с рельсовой линией 6, Коммутационное устройство формирует

0 шесть импульсов в цикле /фиг.8 верхняя строчка/ разделенных пятью короткими интервалами. Цикл заканчивается длинным интервалом, Длительность периода Тк /определяет позицию локомотивного контрол5 лера/ определяется количеством позиций контроллера локомотива /в примере рассмотрен упрощенный вариант, в котором предусмотрено всего 14 значений/. Т.к. все короткие интервалы имеют продолжитель0 ность t 1/fH20, где кГц /самая короткая пауза или импульс должны по длительности соответствовать 20 периодам, .несущей частоты/. Поэтому TK 2t-16t. Длительность периодов TI, TV и Тп определяют

5. 14 различных расстояний между точечными датчиками, 14 разновидностей допустимых скоростей в месте установки точечного датчика, 6 вариантов кривых скоростей /вся информация о кривых скорости прошита в

0 ППЗУ/. Интервал Тх дополняет сумму Tk+Ti+Tv+Тп до постоянной величины времени . Приведенные длительности интервалов и пауз выбраны по условиям минимального количества микросхем /могут

5 быть существенно изменены/.

Коммутатор 2 является бесконтактным

кодовым трансмиттером к выходу которого

. подключено бесконтактное трансмиттерное

реле которые заменяются логическими эле0 ментами/, и который вырабатывает 6 импульсов за время ,05 с. В качестве точечного датчика, схема которого приведена на фиг.З, устанавливается коммутатор с индивидуальной настройкой, которая зави5 сит от плана и профиля пути. Датчик включается только при коде зеленого огня, когда сигнальное реле зеленого огня 3 возбуждено. Коды, транслируемые в рельсовую цепь /фиг.8, верхняя строка/ предназначены для

0 массового поезда /для поезда конкретного веса/. Если необходимо осуществлять регулирование скорости поездов с различными весами и различными кодовыми характеристиками в одном месте устанавливается не5 сколько точечных датчиков с различными генераторами /например кГц и кГц/ и коммутаторами, а в локомотивных приемниках предусматриваются перестраиваемые фильтры. Уровень сигнала в рельсах должен быть таким, чтобы при

максимально возможной скорости имелась возможность приема информации на расстоянии 10 м, что соответствует времени приема трех кодовых циклов Тц.

При взаимодействии точечных и локо- мотивных устройств на выходе приемника 6 появляется сигнал, который зависит от работы коммутатора 2. Этот сигнал воздействует на блок управления 7 /фиг.4 и 5/, которое проверяет наличие импульсов в ко- довом цикле, разделенных пятью короткими паузами, длительность которых соответствует и не должна превышать в случае искажения 3t. Кроме того, устройство 7 проверяет соответствие суммы интервалов Тк+Т|+Тн+Ту+Тх заранее заданному значению . Длительность длинной паузы должна быть больше 9.

Счетчики 7.1 /СТ1/ и 7.7 /СТ4/ в отличии от счетчиков 7,13 /СТ5/, 7.14 /СТ2/ и 7.3 /СТЗ/ в исходном состоянии имеют повышенные потенциалы только в на выходах QO. По мере поступления импульсов на счетные входы Т этих счетчиков происходит поочередное повышение потенциалов на выходах Qi и Ct2 и т.д. Счетчики 7.13, 7.14 и 7.3 работают в качестве делителей частоты с коэффициентом деления 1:64 и, нормально на выходах Р имеют повышенный потенциал /логическая единица/.

До начала приема кодовой комбинации на рельсовой цепи /сигнал поступает только на участке 10-30 м/ и на выходе Qo счетчика 7.1 /СТ1/ потенциал повышен, что удерживает счетчики 7.14 и 7.3 в исходном положении. Последние включены каскадно, что позволяет получить общий коэффициент деления 64x64. Выход Л счетчика 7.14 /СТ2/ подсоединен и к входу счетчика 7.7 /СТ4/, который осуществляет контроль дли- тельности коротких пауз не более 3 /и отсчет тактов во время длинной паузы/ выходы Qa, Q4, Qs и Qe/. На выходе Р счетчика СТЗ понижается потенциал на 64 такте, К этому времени должен закончиться конт- ролируемый интервал /Тм - малый цикл/, который составляет Тк+Т|+Ту+Тн+Тх 63. С окончанием малого цикла /Тм/, что фиксируется по фронту шестого импульса, повышается потенциал на выходе Qe счетчика 7.1 /СТ1 / благодаря чему формирователь логической единицы 7.4 на своем выходе формирует повышенный потенциал на время 3t, Если в этот момент заканчивается цикл работы счетчиков 7.14 и 7.3 /СТ2/ и /СТЗ/, отсчитавших 64, то на входах элемента 7.5 создаются условия, при которых на его выходе повышается потенциал.

Итак, с приходом первого импульса кодового цикла счетчик 7.1 /СТ1/ переносит

повышенный потенциал с выхода Qe на выход 1, что растормаживает счетчики 7,14 и 7.3 /входы R/ и переводит их в счетный режим посредством элемента 7.2 и повышенного потенциала на одном из входов Qi и Qs. Как- было упомянуто выше, если длина малого цикла Тм соответствует заданной , то на входе элемента 7.6 повышается потенциал, что приводит к появлению логической единицы на входе элемента 7.7. При этом на выходе элемента 7.7 формируется логический ноль на время 8-9 /длинная пауза чуточку должна превышать 8-9 t/. Импульсы со счетчика 7.14 /СТ2/ в течение длинной паузы несколько раз переключает счетчик 7,7,1 /СТА/. При этом поочередно повышаются потенциалы на выходах счетчика /выход Qo не в задействован и показан только для уяснения работы устройства/. При следовании короткой паузы счетчик 7.7.1 может переключиться один, максимум дьа раза, что приведет к повышению потенциала на выходе Q2 /на схеме выход не показан/. Это не повлияет на работу схемы. При длинном интервале произойдет поочередное повышение потенциалов на всех выхода счетчика 7.7.1. Благодаря элементу 7.8, на выходе которого формируется логическая единица только после шестого такта работа счетчика 7. /СТА/ на время, несколько превышающее весь кодовый цикл /Тц/ фиг.2/, на выходе в блока 7 повышение происходит только начиная со второго кодового цикла. На выходе элемента 7.10 нормально потенциал повышен. После окончания приема информации приходит в исходное положение формирователь 7.8 /на выходе понижается потенциал/, что позволил элементу 7.10 на своем выходе сформировать логическую единицу. Выходы 6,7,8 и 9 блока 7 предусмотрены для трансляции информации по регистрам блоков 8,9,10 и 11 и записи этой информации в счетчик длины 13. Счетчик 7.13 /СТ5/ работает почти синхронно со счетчиком 7.14 /СТ2/ с той лишь разницей, что он обнуляется по каждому фронту кодового импульса за счет формирователя 7.11. К тактовому входу /Т/ счетчика 7.13, как и к аналогичному входу счетчика 7.14 /СТ2/, подсоединен генератор 7.12 / /, который и обеспечивает работу делителей частоты 7.13, 7.14 и 7.3 /СТ5, СТ2 и СТЗ/. Включение счетчика 7.13 с формирователем 7.11 позволяет избежать накопления ошибки при определении-длительностей интервалов Те, Тт м Т. Выход Р счетчика 7.13 /СТ5/ предусмотрен для трансляции тактовых импульсов через выход 10 блока 7 в блоки 8, 9, 10 и 11. Посредством выходов 2, 3, 4 и 5 блока 7

осуществляется выбор одного из блоков 8, 9, 10 и 11 для записи информации только в один из них,

В блок 8 поступают тактовые импульсы с выхода Р счетчика 7.13 /фиг.5/ через вы- ход блока 10 7 и вход 9 блока 8. Кроме того, выходы 6, 7, 8 и 10 блока 7 соединены соответственно с входами 7, 6, 5 и 9 блока 8. Аналогично включены входы блоков 9, 10 и 11. При приеме информации о номере пози- ции контроллера /Тк/ информация накапливается и хранился в блоке 8. Выбор блока 8 /размещение за счет счетчику 8,1/ /фиг.6/ осуществляется повышенным потенциалом на входе 8 блока 8 /на входе V2 счетчика 8.1/. При этом импульсы со Счетчика 7,13 поступают на тактовый вход Т счетчика 8.1 по вышеупомянутой цепи. Счетчик 8.1 начинает отсчет импульсов. После снятия новы- шейного потенциала с входа /2 счетчика 8.1 он переводится в режим хранения информации. В конце первого кодового цикла в длинной паузе, когда на выходе CU счетчика 7.71 повышается и затем понижается потенциал, осуществляется перенос записанной в счет- чик 8.1 информации в регистр 8.2 за счет подключения выхода Q.4 счетчика 7.7.1 к входу С1 регистра 8.2.

Вслед за переносом информации в регистр 8.2 с появлением повышенного потен- циала на выходе 5 счетчика 7.7.1 происходит обнуление счетчика 8.1, т.к. вход R последнего соединен через инвертор 7.15 с выходом Qs счетчика 7.7.1. Во втором кодовом цикле информация о позиции контроллера /Тк/ вновь поступает в счетчик 8.1. Однако блок регистров работает несколько иначе. Это вызвано тем, что на выходе формирователя 7.8 с середины длинного интервала первого полного кодового цикла и до конца приема приказан присутствует повышенный потенциал за счет повышения потенциала на входе формирователя в каждом цикле /концом приема приказа следует считать уход антенны из зоны действия точечного датчика/. Итак, в длинной паузе второго кодового цикла происходит поочередные повышения и последующие понижения потенциалов на выходах 8, 7 , 6 блока 7. При этом наблюдается поочередные изменения потенциалов на входах 5, 6 и 7 блока 8. По фронту импульса на входе 5 блока 8 при совпадении состояний выходных шин счетчика 8.1 и регистра 8.2 когда на выходе компаратора 8.3 повышен потенциал, через логический элемент 8.4 происходит понижение потенциала на входе М С1 регистра 8.5. Это позволяет занести в упомянутый реги стр информацию из регистра 8.2. Про срезу импульса йа входе блока 6 регистров 8

происходит запись информации со счетчика 8,1 в регистр 8.2, однако эта запись не имеет существенного значения, т.к. в регистр 8.5 уже занесена новая информация. Чуть позже, при понижении потенциала на входе 7 блока 8, происходит обнуление счетчика 8.1.

Блоки 9 и 10, и 11 аналогично блоку 7 /фиг.4/ записывают и хранят информацию до очередного воздействия следующего точечного датчика.

Из блока 9 информация поступает в счетчик длины 13. Эта запись осуществляется после ухода антенны из зоны действия датчика. При этом понижается потенциал на выходе формирователя логической единицы 7.8, что позволяет формирователю логического нуля 7.10 на своем выходе понизить потенциал. Выход элемента 7.10 соединен с входом С счетчика 1.3.1, что кратковременно переводит счетчик в режим параллельной записи. Остальное время счетчики 13.1 работает в режиме вычитания. Поэтому выходы счетчика 13.1 отражают расстояние оставшееся до следующего точечного датчика с учетом пройденного пути от предыду- щего датчика.

Отсчет пройденного пути осуществляет датчик пути 12 /фиг.4/, выход которого соединен с входом 1 счетчика 13.1, а также с входом измерителя скорости. Восемь выходных линий измерителя скорости 14 и восемь выходных линий блока 15 соединены со входом компаратора 16. Если происходит превышение фактической скорости над программной, то через элемент 18 отключается электропневматический клапан /ЭПК/. Отключение ЭПК происходит и при заеме / О в счетчике 13.1 когдэ не происходит очередного воздействия точечного датчика, а датчик пути уже отсчитал положенное расстояние, Информация с датчика пути 12 не выхода счетчика 13.1 должна быть одного масштаба /например, каждая двоичная единица с выхода счётчика и каждый импульс с датчика 12 соответствует 32 м/,

В блок 15 записана информация о скорости в зависимости от допустимой скорости в начале блок-участка, номера кривой /блок 11/, в которой учитывается план и профиль пути, координаты места нахождения головы состава на блок-участке /блок 13/. Индикатор скорости 17 указывает программную скорость.

Формулаизобретения Устройство для регулирования скорости движения поезда, содержащее установленные на поезде приемник сигналов, резисторы, счетчик пути, датчик пути, элемент ИЛИ,

индикатор, блок определения скорости, отличающееся тем. что, с целью повышения точности, оно снабжено блоком памяти, блоком проверки кода, входом соединенным с выходом приемника, информационными входами - с входами регистров, а управляющим выходом - с управляющим входом счетчика длины пути, информационные выходы которого подключены к первым входам блока памяти, вторые входы которого соединены с выходом второго регистра, третьи входы - с выходами третьего регист0

ра, а выходы - с индикатором и с одними входами компаратора, другие входы которого соединены с выходом блока определения скорости, вход которого подключен к выходам датчика пути и счетчика длины пути, причем установочный выход блока управления подключен к установочному входу счетчика длины пути, установочный выход которого подключен к одному входу элемента ИЛИ, другой вход которого соединен с выходом компаратора, а выход - с электропневматическим клапаном.

Использование: в области железнодорожной автоматики и может быть использовано в устройствах автоматического регулирования скорости поезда. Сущность изобретения: содержит генератор, коммутатор, сигнальное реле, резистор, путевой трансформатор, рельсовую линию, блок регистратора контроллера, блок регистра длины, блок регистра скорости, блок регистра номера кривой скорости, датчик пути, счетчик длины, измеритель скорости, блок памяти, компаратор, индикатор скорости. 9 ил.

Фиг.1

V

А (С .б) 6

Фиг.1

к

Фиг. 3

IT

V

v tv, - О

LLU

«ч t t

r, to t Oqj с

«r «BO er

«N «

.

M

1

c

Cvl t) ,4. VP,

fe «, «ЧЭ t

I

v- CM (- sj

V- «V i

c . 4 «s,

tr to - g

t

4j

J

«-.

tvi

ел

b

-Ю) .

(f$

ХИ

Фи г. 9