Устройство для проверки стрелочных электроприводов Советский патент 1993 года по МПК B61L7/08 

тель (23), 1 коммутатор (26), 1 стартовый триггер(12), 3 элемента И (36,21,7), 3 элемента ИЛИ-НЕ, 1 блок индикации (30), 2-3-4-5-7-9-30; 4-6-8-7; 6-9; 2-10-11-12-13-15-18-19-21-9;

10-12 ; 2-13; 13-14-18; 11-32;11-32:11-33- 14; 13-16-23-24-35-36-9;. 24-9; 13-17- 23-25-36; 26-24; 26-25, 18-20-22-9; 22-21. 1 ил.

Использование: в системах железнодорожной автоматики, в частности в устройствах электрической централизации. Сущность изобретения: устройство содержит 1 усилитель (2), 1 RC-фильтр (З). 1 детектор (4), 1 запускающий триггер (10), 1 одновибрато.р(11), 3 ключевых элемента (13, 32, 33), 1 регистр памяти (9), 1 блок выделения минимального уровня огибающей рабочего тока (15), 1 блок выделения максимального уровня огибающей рабочего тока (14), 1 сумматор (18), 6 компараторов (5, 6, 24, 25, 20, 19), 1 квадратор (16), 1 функциональный преобразователь (17), 1 умножи

Изобретение относится к системам железнодорожной автоматики и телемеханики, в частности к электрической централизации;.

В результате патентного поиска не обнаружено устройств диагностики стрелочных переводов, Наиболее близким аналогом к заявляемому по технической сущности является устройство, содержащее ключевые элементы (реле), резисторы и релейные элементы включения привода.

Недостатками этого устройства являются: автономная проверка параметров электродвигателя стрелки, невозможность оценки состояния стрелочного перевода по таким параметрам, как тяговое усилие электродвигателя в процессе перевода, время перевода; кроме того, в устройстве не осуществляется контроль биения подшипников.

Техническим результатом изобретения является повышение точности проверки параметров и надежности работы стрелочных электроприводов путем-выявления предо- тказрвых неисправностей, характерных для условий эксплуатации стрелочных переводов.

Технический результат достигается тем, что устройство снабжено компараторами, одновибратором, блоками выделения минимального и максимального уровня огибающей рабочего тока двигателей, блоками выделения минимального и максимального уровней переменной составляющей рабочего тока, функциональным преобразователем, элементами ИЛИ-НЕ, И, компараторами, сумматором, триггерами, умножителем; включенными последовательно и подключенными к упомянутому резистору усилителем, детектором, фильтром и регистром, имеющим ячейки памяти, одними входами которых образованы информационные входы регистра, а другие их входы подключены к элементам включения двигателей, и элемент ИЛИ-НЕ, к входам которого подключены выходы ячеек памяти, а выходами образованы выходы регистра, подключенные к индикаторам, квадрато- ром, задатчиком режимов работы, выходы которого подключены к одним входам компараторов и блоков выделения минимального и максимального уровней переменной составляющей рабочего тока, другие входы которых подключены к выходу детектора, а к выходу усилителя подключен одним входом один из ключевых элементов, вход которого соединен с выходом одного из триггеров, входы которого подключены соответственно к одному из выходов одновиб- ратора и к одному из выходов второго

триггера, вход которого подключен к упомянутому выходу усилителя, а выход - к входу одновибратора, второй выход которого, со- единенный с упомянутым резистором, соединен с входами второго и третьего

ключевых элементов, выходы первого из которых соединены с одним и другим входом блока выделения минимального уровня огибающей рабочего тока, а выходы второго - с одним и другим входами блока выделения

максимального уровня огибающей рабочего тока, третьи входы блоков выделения минимального и максимального уровней огибающей рабочего тока, входы квадратора и функционального преобразователя подключены к выходу первого ключевого элемента, а выходы квадратора и функционального преобразователя соединены соответственно с одним и другим входами умножителя,, выход которого подключен к другим входам

одного и другого компараторов , выход перво го из которых соединен с входом одного из элементов ИЛИ-НЕ и с одним из информа ционных входов ячеек памяти регистра, к которому подключен выход одного из

элементов и, один вход которого подключен к выходу второго компаратора, а другой - к выходу одного из элементов ИЛИ-НЕ, а вход второго элемента ИЛИ-НЕ соединен с выходом блока выделения максимального уровня переменной составляющей рабочего тока, подключенным к другому информационному входу ячеек памяти регистра, к которому подключен выход второго элемента И, один и другой входы которого подключены

соответственно к выходам второго элемента ИЛИ-НЕ и блока выделения минимального . уровня переменной составляющей рабочего тока, причем выходы блоков выделения минимального и максимального уровня огибающей рабочего тока соединены соответственно с одним и другим входами

сумматора, выход которого соединен со вторыми входами третьего и четвертого компараторов, выход последнего из которых соединен с входом третьего элемента ИЛИ- НЕ и с третьими информационными входами ячеек памяти регистра, с четвертыми информационными входами которых соединен выход третьего элемента и, входы которого соединены-с входами третьего элемента 1/1ЛИ-НЕ и третьего компаратора.

Новым в заявляемом решении по сравнению с прототипом является то, что в устройстве используется принцип выявления характерных неисправностей электродвигателя и стрелочного перевода (искрение щеток, обрыв и короткое замыкание секций якоря, биение подшипника и др.) по форме огибающей рабочего тока, потребляемого электроприводом в процессе перевода стрелки, а также то, что в устройстве по величине рабочего тока производится вычисление усилия на валу электродвигателя в конце перевода стрелки и сравнение этого усилия с нормируемыми значениями. В результате оказывается возможным обнаружение предотказрвого состояния стрелки с передачей об этом информации дежурному персоналу дистанции, что существенно по- высит.эффективность и надежность функци- онирования стрелок электрической централизации промежуточных станций.

На чертеже изображена электрическая схема устройства для проверки стрелочных электроприводов.

Устройство содержит резистор 1, вклю- ченный в общую рабочую цепь электроприводов станции, присоединенный ко входам усилителя постоянного тока 2, выход которого подключен ко входу активного RC- фильтра 3. RC-фильтр З своим выходом присоединен ко входу детектора усилителя 4, выход которого присоединен к одним из входов компараторов минимального 5 и максимального 6 уровней переменной составляющей рабочего тока, другие входы которых подключены к источникам опорных сигналов. Выход компаратора 5 присоединен к одному входу первой схемы 7 И, другой ее вход подключен к выходу первой схемы ИЛИ-НЕ 8, вход которой присоединен к выходу компаратора б и первой шине регистра 9, другая шина которого подключена к выходу первой схемы И. Вход запускающего триггера 10 присоединен к выходу усилителя 2, а вход триггера 10 - ко входу одновибратора 11., одним своим выходом, подключенным к входу стартового триггера 12, своим выходом присоединенным к управляющему входу первого ключа 13, своим одним входом присоединенного к выходу

усилителя 2, а выходом - ко входу схем слежения за максимумом 14 и минимумом 15 функции рабочего тока, а также ко входам квадратора 16 и функционального преобра- зователя 17. Первый вход сумматора 18 присоединен к выходу схемы 15. другой - к выходу схемы 14, выход сумматора 18 подключен на один из входов первого 19 и второго 20 компараторов, другими своими

0 входами подключенными к источникам опорных сигналов; выход первого компаратора 19 подан на один вход второй схемы И 21, другой вход которой присоединен к выходу схемы ЙЛИ-НЕ 22, вход которой при5 соединен к выходу второго компаратора 20 и к четвертой шине регистра 9, третья шина которого присоединена к выходу схемы 21. Один вход множительного устройства 23 присоединен к выходу квадратора 16, дру0 гой вход-к выходу функционального преобразователя 17, а выход множительного устройства - к одному из входов третьего 24 и четвертого 25 компараторов, своими другими входами подключенными к выходам

5 коммутатора опорного сигнала 26, п-входов которого подключены к n-выходам источника опорного сигнала 27, m-входов ячеек регистра 28 подключены к своим m-информационным шинам, т-выходов яче0 ек регистра подключены к т-входам индикационных логических элементов ИЛИ-НЕ 29 по числу контролируемых стрелок, выходы п-элементов 29 подключены к блоку индикации 30. Соответствующий из m-выходов яче5 ек 28 через логические элементы ИЛИ;НЕ индикации неисправностей 31 подключены к блоку индикации 30. Второй 32 и третий ключи 33 своими управляющими входами подключены к другому выходу одновйбрато0. ра 11, входы и выходы ключей 32 и 33 присоединены соответственно ко входам схем 15 и 14. Контакты реле включения стрелочных электроприводов 34 подключены ко входам ячеек регистра и источникам пита5 ния, а вход третьей схемы ИЛИ-НЕ 35 при соединен к выходу третьего компаратора 24

и к пятой шине регистра 9, выход схемы 35

подан на один вход третьей схемы И, другой

вход которой подключен к выходу четверто0 го компаратора 25, а выход - к шестой шине регистра 9.

Устройство работает следующим образом.

В основу устройства диагностики

5 стрелочных переводов положен принцип, определения характерных неисправностей по форме кривой и величине рабочего тока перевода стрелки. Опытами установлено, что при возникновении таких неисправностей электродвигателя как искрение щеток.

брывы и короткое замыкание секций обмоок якоря на огибающей рабочего тока повляются острые пики, характеризующие возникновение переменной составляющей в спектре рабочего тока. При этом установ- 5 ено, что уровень переменной составляющей зависит от характера неисправности - при обрыве или коротком замыкании секций бмоток якоря уровень составляющей сущетвенно выше.., . 10

После усиления напряжения сигнала, снимаемого с резистора 1, включенного в рабочую цепь перевода стрелки, усилителем 2 сигнал поступает на вход активного RC-фильтра З. После дектирования и усиле- 15 ния сигнала блоком 4 постоянная составляющая, пропорциональная уровню переменной составляющей (частота около 300-400 Гц) рабочего тока, поступает на входы компараторов минимального 5 и макси- 20 мального 6 уровней переменной составляющей. Уровень опорных сигналов компараторов 5 и 6, подаваемых на их вторые входы подобран из условий Uoi Uo2. Поэтому при появлении искрения щеток 25 на выходе компаратора 6 появляется уровень напряжения логической единицы, поступающий на один вход схемы И 7, на другой вход которой поступает такой же сигнал с выхода схемы 8 ИЛИ-НЁ, подключен- 30 ной своим входом к выходу компаратора 6. С выхода схемы 7 И сигнал поступает на вторую информационную шину регистра 9 Искрение щеток.

При неисправности обрыв, короткое 35 замыкание секций обмоток якоря уровень сигнала на выходе усилителя 4 окажется выше, чем в случае неисправности искрение щёток коллектора. В этом случае сигнал логической единицы появляется на выходе 40 компаратора б и на первой шине регистра 9. Кроме этого, поступая на вход схемы 8 ИДИ-НЕ, сигнал логической единицы на выходе схемы преобразуется в сигнал логического нуля, в результате на выходе-схемы 7 45 И и на второй шине регистра появляется нуль. В этом случае в блоке индикации фиксируется только неисправность обрыв или к,з. секций обмоток якоря.

Рассмотри принцип фиксации неисп- 50 равностёй биение подшипника якоря

электродвигателя и пружинность остряка (загрязнение стрелки). Путем осциллогра- фированйй кривых рабочего тока установлено, что при биении подшипника якоря на 55 огибающей функции рабочего тока перевода стрелки появляются периодические спады и подъемы, напоминающие синусоиду. При появлении неисправности

пружинность остряка величина тока к концу перевода стрелки существенно возрастает. Эти признаки распознавания неисправнос тей и-реализованы в устройстве.

С выхода усилителя 2 сигнал поступает на вход запускающего триггера 10. Один выход триггера 10 подключен ко входу одно- вибратора 11. При изменении состояния триггера 1.0 в начале перевода стрелки запускается одновибратор на время примерно 0,5 с. Сигнал с выхода одновибратора по истечении времени 0,5 с запускает стартовый триггер 12, единичный сигнал с выхода которого открывает первый ключ 13. Напряжение с выхода усилителя 3, пропорциональное рабочему току, .через ключ 13 поступает на входы схем слежения за максимальным 14 и минимальным 15 уровнем огибающей рабочего тока.. Заметим здесь, что одновибратор 11 обеспечивает подачу сигнала на вход схем 14 и 15 на информационном отрезке функции рабочего тока перевода стрелки, поскольку преодоление усилия перевода остряков стрелки начинается по окончании холостого режима работы двигателя, когда в механизме электропривода происходит этап размыкания рабочего шибера без передвижения остряков стрелки. .

Схема ,14 фиксирует максимум огибающей тока перевода и с ее выхода сигнал поступает на вход сумматора 18. На другой вход сумматора 18 поступает сигнал с выхода схемы фиксации минимума 15 огибающей тока перевода стрелки. Результат вычитания этих сигналов поступает на пер- вые входы первого 19 и второго 20 компараторов, на другие входы которых поданы опорные сигналы, соответствующие нормируемым уровням результата вычитания при неисправностях биение подшипника и пружинность остряка.

Сигнал с выхода компаратора 19 поступает на один вход второй схемы И 21, а с выхода компаратора 20 - на третью шину регистра пружинность остряка и на вход второй логической схемы ИЛИ-НЕ 22, с выхода которой сигнал поступает на другой вход схемы 21. Величины опорных сигналов, поступающие на другие входы компараторов 19 и 20, выбраны из условия UCM Коз. Если разность минимального и максимального значений функции рабочего тока на выходе сумматора 18 будет выше значения опорного Сигнала Уоз, но ниже сигнала Uo4, тогда сигнал с выхода компаратора 19 беспрепятственно проходит через схему 21 на четвертую шину регистра биение подшипника. Если окажется, что разность больше сигнала Uoi, тогда сигнал с выхода компаратора 20 пройдет на третью шину пружин- ность остряка и одновременно, поступая через схему 22 на второй вход схемы 21 закроет ее, отключая цепь прохождения сигнала с выхода компаратора 19 на третью информационную шину регистра 9 биение подшипника.

Теперь обратимся к схеме определения усилия перевода стрелки, в основу которой положено вычисление формулы для усилия перевода F Cm(i)l2, где Cm(i) - коэффициент, зависящий от типа электродвигателя и величины тока. Сигнал с выхода ключа 13 поступает на вход квадратора 16, на выходе которого получается напряжение; пропорциональное ml2.- квадрату тока. Одновременно сигнал ml поступает на вход функционального преобразователя 17, с выхода которого снимается напряжение, пропорциональное коэффициенту Cm(i). С выходов квадратора 16 и функционального преобразователя 17 сигналы поступают на входы множительного устройства 23, на выходе которого появляется напряжение, пропорциональное усилию перевода остряков стрелки. Это напряжение затем поступает на первые входы третьего 24 и четвертого 25 компараторов, где оно сравнивается с соответствующими нормируемыми усилиями перевода стрелки - максимальным и средним значением этого параметра, которые устанавливаются величинами опорных сигналов Uos. Uoe. Величины напряжений этих опорных сигналов устанавливаются автоматически в момент начала перевода n-й стрелки с помощью коммутатора опорного сигнала 26, представляющего собой набор цепей из контактов реле включения п-го стрелочного перевода. Коммутатор 26 n-цепями соединен с выходами источника опорного сигнала

Формула изобретения Устройство для проверки стрелочных электроприводов, содержащее ключевые элементы, резистор, включенный в рабочую цепь питания двигателей, элементы включения двигателей и индикаторы, о т л и ч а ю- щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, оно снабжено компараторами, одно- вибратором, блоками выделения минимального, и максимального уровней огибающей рабочего тока двигателей, блоками выделения минимального и максимального уровней переменной составляющей рабочего тока, функциональным, преобразователем, элементами ИЛИ27. Заметим здесь, что число опорных сигналов, подаваемых в цепь компараторов 24 и 25, зависит от типа рельсов, марки крестовины стрелочного перевода и числа градаций усилия перевода стрелки. Если принять, что рельсы могут применяться трех типов (PSO, Рб5 и Р7б) с двумя марками крестовин стрелочных переводов, тогда при двух градациях усилия перевода стрелок число коммутируемых цепей источника опорного сигнала достигнет 12.

В случае, если усилие достигнет максимальной величины, то сигнал с выхода третьего компаратора 24 поступит на пятую

шину регистра 9 и через схему ИЛИ-НЕ 35 на один из входов схемы И 36. В результате прохождение сигнала с выхода компаратора 25 на шестую шину регистра FCp будет прекращено.

С шин 1-6 регистра 9 сигналы поступают на входы всех п ячеек регистра 28, причем запись информации произойдет только в ту ячейку, которая в данный момент времени подключена контактом Рп 34 к источнику записи информации. Выходы ячеек регистра 28 поданы на входы соответствующих схем ИЛИ-НЕ, с выхода которых сигнал поступает на индикационные ячейки блока индикации 30, число таких ячеек равно числу стрелочных переводов. С другой стороны, выходы ячеек регистра 28, соответствующие определенной неисправности стрелочного перевода, объединены схемами индикации неисправности ИЛИ-НЕ 31, с выхода которых сигнал поступает в ячейки индикации характера неисправности блока 30.

Сброс триггера 12, ячеек регистра и информации, записанной в схемах 14 и 15, осуществляется с выхода одновибратора 10

в момент начала информационной части функции рабочего тока перевода стрелки.

НЕ, И, компараторами, сумматором, триггерами, умножителем, включенными последовательно и подключенными к упомянутому резистору усилителем, детектором, фильтром и регистром, имеющим ячейки памяти, одними входами которых образованы информационные входы регистра, а другие их входы подключены к элементам включения двигателей, и элемент ИЛИ-НЕ. к входам которого подключены выходы ячеек памяти, а выходами образованы выходы регистра, подключенные к индикаторам, квадратором, задатчиком режимов работы, выходы которого подключены к одним входам компараторов и блоков выделения минимального и максимального уровней переменной составляющей рабочего тока, другие входы которых подключены к выходу детектора, а к выходу усилителя подключен бдним входом один из ключевых элементов, вход которого соединен с выходом одного из триггеров, входы которого подключены соответственно к одному из выходов одновиб- ратора и к одному из выходов второго триггера, вход которого подключен к упомянутому выходу усилителя, а выход - к входу одновибратора,второй выход которого, соединенный с упомянутым резистором,соединен с входами второго и третьего ключевых элементов, выходы первого из которых соединены с одним и другим входами блока выделения минимального уровня огибающей рабочего тока, а выходы второго - с одним и другим входами блока выделения максимального уровня огибающей рабочего тока, третьи входы блоков выделения минимального и максимального уровней огибающей рабочего тока, входы квадратора и функционального преобразователя подключены к выходу первого ключевого элемента, а выходы квадратора и функционального преобразователя соединены соответственно с одним и другим входами умножителя, выход которого подключен к другим входам одного и другого компараторов/выход первого из которых соединен с входом одного

из элементов ИЛИ-НЕ и с одним из информационных входов ячеек памяти регистра, к которому подключен выход одного из элементов И, один вход которого подключен к выходу второго компаратора, а другой - к выходу одного из элементов ИЛИ-НЕ, а вход второго элемента ИЛИ-НЕ соединен с выходом блока выделения максимального уровня переменной составляющей рабочего тока, подключенным к другому информационному входу ячеек памяти регистра, к которому подключен выход второго элемента И, один и другой входы которого подключены соответственно к выходам второго элемента ИЛИ-НЕ и блока выделения минимального уровня переменной составляющей рабочего тока, причем выходы блоков выделения минимального и максимального уровней огибающей рабочего тока соединены соответственно с одним и другим входами сумматора, выход которого соединен с вторыми вхо дами третьего и четвертого компараторов, выход последнего из которых соединен с входом третьего элемента ИЛИ- НЕ и с третьими информационными входами ячеек памяти регистра, с четвертыми информационными входами которых соединен выход третьего элемента И, входы которого соединены с входами третьего элемента ИЛИ-НЕ и третьего компаратора,