БИБЛИО'.; Советский патент 1973 года по МПК B61L3/06 B61K9/06 

1

Изобретение относится к усгройствам железнодорожной автоматики и предназначено для бесконтактного автоматического обнаружения перегрева букс желез-нодорожного подвижного состава.

Известны устройства автоматического обнаружения перегретых букс, содержащие путевые считывающие камеры, датчики нрохода колесных пар, усилители, блоки управления памяти, решающий блок с амплитудным дискриминатором, усилителем, сумматором и пороговым элементом.

С целью повышения точности и помехоустойчивости предлагаемое устройство снабжено дифференциальным усилителем, логическими элементами «Р1ЛИ, инвертором и нелинейным элементом, нрнчем выход дифференциального усилителя подключен параллельно ко входам логического элемента «Р1ЛИ и инвертора, выход которого подключен ко второму входу элемента «ИЛИ, а его выход через нелинейный элемент соединен с одним из входов сумматора.

Иа фиг. 1 изображена схема предлагаемого устройства, где У и 2 - рельсовые датчики прохода колесных пар, 3 - считывающая камера с приемником инфракрасных сигналов; 4 - усилитель тепловых сигналов букс, 5 и 6 - триггеры, 7 - блок управления; 8 -

блок памяти; .9 п Ш - ключевые схемы «И, 11 и 12 - элементы памяти, 13 -- решающий блок, 14 - амплитудный дискриминатор, J5 - уснлите.т.ь с коэффициентом усиления

1

(.IH-), 16 - сумматор, 17 -- пороговый

элемент, 18 - д,ифференцпалы ый усилитель, 19 - инвертор, 20 - логическая с.кема «ИЛИ, 21 - нелинейный элеме1гг с заданной характеристикой.

Иа фиг. 2 ноказана временная диаграмма нрсдлагае.мого устройства, поясняющая прннцип его работы; на фиг. 3 - расчетная поверхность оптимального порога, разделяющая области существования нормально греюпи-1хся н аварнйно греющихся букс, где X - максимальное значение амнлитуды двух

сравниваемых сигналов (f7«aito), У - отнощенне амплитуды большего сигнала к меньшему ((7макс/ /мпв), Z - разность амплитуд бо.тьшего и мепьшего сигналов (/макс-(Умни). Ири заходе первого колеба локомотива на

рельсовый датчик / прохода колесных пар на его выходе появляется сигнал (фиг. 2, а), которым перебрасывается триггер 5 блока управления 7. Триггер 5, переключившись, подготавливает срабатывание ключевых схем

«И 9 и 10 блока памяти 5. Ири проходе первой колесной пары между рельсовыми датчиками / и 2 болометр считывающей камеры 3 «осматривает заднюю (по ходу движения поезда) стенку буксы. Тепловой сигнал, вырабатываемый болометром с выхода усилителя 4, поступает на входы элементов памяти Л и 12, но запоминается элементом памяти 11. После окончания «осмотра первой колесной пары она проходит под датчиком 2, и электрический сигнал от него (фиг. 2, б) вновь опрокидывает триггер 5, возвращая его в исходное состояние. Одновременно с этим перебрасывается триггер 6, сигнал с выхода которого (фиг. 2, г) подготовит цепи для запоминания амплитуды сигнала элементом памяти 12. На этом заканчивается операция запоми«ащ,ия амплитуды си гнал а буксы первой колесной пары. При заходе второго колеса на датчик 1 прохода колесных пар триггер 5 вновь переключается, а ключевое устройство JO подключает ко входу усилителя 4 элемент памяти 12, который «запомнит амплитуду сигнала буксы второго колеса той же стороны поезда. По окончании операции запоминания амплитуд двух соседних сигналов букс вагона начинает работать решающий блок 13, который принимает решение о состоянии буксового узла.

Решающий блок в соответствии с теоретическими расчетами обнаруживает перегретые буксы по поверхности оптимального порога, изображенной на фиг. 3. Ее аналитическое выражение имеет вид:

Уп

1 п-то (1+1 )

Хо

где.Уо - величина порогового отношения амплитуд сигналов при величине амплитуды большего из сравниваемых сигналов х,

п - постоянный коэффициент, определяющий горизонтальную асимптоту кривой оптимального порога при

Z const;

/По - коэффициент, определяющий вертикальную асимптоту кривой оптимального порога;

р - коэффициент с размер1ностью }Для составления алгоритма решающего блока, реализующего обнаружение перегретых букс по поверхности оптимального поро/ X

га, с учетом того, что Y -- :-- , нерL/MIInСУ.МИН

вое уравнение будет иметь следующий вид:.

(1+1 )

1 то (+/)

LJ миг

/гt/маш С/ м а к

пх

Прибавив и отняв в правой части равенства единицу, а затем, умножив левую и правую части на f/.-na-c, после преобразования получаем:

--- I ма,с| I - )l + M«Kc4-f/«-H4-t/Z

,+и,+и,

где (У2 то /- .

Анализируя это выражение, видим, что решающий блок, осуществляющий обнаружение перегретых букс по трем признакам, должен содержать пороговый элемент с порогом срабатывания (L -то) и сумматор, на котором суммируются четыре значения напряжения:

L-i -{Умн„.с Il + ---) ; L2

L/3 - iL/MiiH; U.Uz.

Сигналы, поступающие с элементов памяти 11 и 12, подаются одновременно на амплитудный дискриминатор 14, который выделяет сигнал с большей амплитудой (f/макс), дифференциальный усилитель 18 и сумматор 16. Сигнал с выхода дискриминатора проходит через усилитель 15 с коэффициентом усилеПИЯ () также поступает на сумматор

16. Дифференциальный усилитель 18 формирует разность амплитуд двух сравпиваемых сигналов, которая подается па входы инвертора 19 и логического элемента «ИЛИ 20. На выходе схемы «ИЛИ 20 появляется модуль разности амплитуд сравниваемых сигналов, в зависимости от которого па выходе нелинейного элемента с характеристикой

Uf bij: Ui -l формируется напряжение UA LZ.

Таким образом, на выходе сумматора имеем

f/ ,1 J

п

+ f;.MaKC-f (y.MHH-f ,

ЧТО И требовалось получить. Пороговый элемент 17 срабатывает в том

случае, когда измеренные знамения признаков обнаружения х, у, z в совокупности дают точку, находящуюся на или над поверхностью оптимального порога, т. е. в области максимальной вероятности нахождения перегретой

буксы.

К достоинствам предлагаемого устройства следует отнести простоту его настройки в условиях эксплуатации (установка расчетного порога срабатывания порогового элемента и

усиления), а также возможность его технической реализации с помошью типовых логических элементов.

Предмет изобретения

Устройство автоматического обнаружения перегретых букс железнодорожного подвижного состава, содержащее путевые считывающие камеры, датчики прохода колесных пар, усилители, блоки управления памяти, рещающпй блок с амплитудным дискриминатором, л-силителем, сумматором и пороговым элементом, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и помехоустойчивости, оно снабжено дифференциальным усилителем, логическими элементами «ИЛИ, инвертором и нелинейным элементом, причем выход дифференциального усилителя подключен парал,льно ко- входам логического элемента «ИЛИ и инвертора, выход которого подключен ко второму входу элемента «ИЛИ, а его выход через нелинейный элемент соедипен с одним из входов сумматора.

jIrzrirrrd

J