Спосіб виявлення боксування і юза колісних пар рейкового транспортного засобу

Реферат: Винахід належить до залізничного транспорту. У способі виявлення боксування і юза колісних пар рейкового транспортного засобу на кожну колісну пару встановлюють енкодери, а інформацію від них обробляють мікропроцесорним блоком. Дії виконують у наступній послідовності: в мікропроцесорний блок одночасно вводять коди кутового положення з енкодерів; при кожному введенні кодів проводять порівняння таких кодів від різних колісних пар кожного з усіма іншими; при наступному введенні кодів і порівнянні кожного з усіма іншими такими кодами різних колісних пар результати цього порівняння зіставляють з відповідними результатами порівняння кодів кутового положення колісних пар при попередньому введенні і одержують величину кутового ковзання; порівнюють останню з допустимою для транспортного засобу величиною кутового ковзання однієї колісної пари щодо інших, та на основі цього порівняння роблять висновок про наявність боксування або юза. Технічним результатом є підвищення точності виявляння боксування чи юза на ранній стадії. UA 103513 C2 (12) UA 103513 C2 UA 103513 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Винахід належить до залізничного транспорту і призначений для виявлення боксування і юза колісних пар транспортних засобів. Відомо багато способів виявлення боксування і юза колісних пар, при яких використовують як непрямі, так і прямі ознаки. Способи виявлення боксування по непрямих ознаках, наприклад по наявності коливань в механічній частині тягового приводу або граничних по умовах зчеплення з рейками режимів роботи тягових приводів рейкового транспорту (див. патент RU № 2175612, МПК B60L3/10, 2001) недостатньо точні. Набагато точніше можна виявити боксування шляхом порівняння швидкостей обертання колісних пар (див. Петров Б.П., Степанов А.Д. Электрическое оборудование и автоматизация электрического подвижного состава. М-Л., Госэнергоиздат, 1963, с. 253-254). При цьому швидкість колісної пари вимірюють датчиком, у вигляді тахогенератора з постійними магнітами, вбудованого у боксу. Електрорушійна сила і, відповідно, випрямлена напруга, які генеруються тахогенераторами, пропорційні швидкості обертання колісних пар. Різниця напруг пропорційна проковзуванню. Точність вимірювання, при цьому в значній мірі залежить від різниці діаметрів коліс. Зіставлення напруг будь-якої кількості датчиків здійснюється через збиральний місток, що має таку кількість пар випрямлячів, скільки тахогенераторів включено у схему. Одним з недоліків цього способу є те, що у разі боксування усіх колісних пар різниці швидкостей обертання може і не бути. Серед недоліків цього способу є й те, що для досягнення задовільної точності усі характеристики тахогенераторів повинні бути ідентичними (майже не відрізнятися одна від одної), що технічно недосяжно. Частково, недоліки вищенаведених способів усунені у технічному рішенні, реалізованому у пристрої (див. RU № 2164483, МПК B61L3/10, 2001), близькому до способу, що заявляється, у частині безконтактних датчиків вимірювання зміни положення колісних пар і тим, що інформацію від датчиків обробляють логічним пристроєм. Датчики виконані у вигляді поєднання джерела і приймача світлового випромінювання, встановлених з обох боків кругових дисків, які мають вікна на своїй поверхні і виконані з можливістю синхронного обертання з колісними парами. Логічний пристрій містить блоки порівняння і інформації про опорні і робочі частоти проходження сигналів від датчиків. Проте і це рішення має суттєві недоліки, зокрема, в частині визначення боксування. Для цього у прототипі використовують відомий спосіб його визначення шляхом порівняння робочої частоти обертання колісних пар з опорними даними, які мають розрахункове значення, що відповідає режиму кочення колісних пар по рейках без ковзання для різних швидкостей руху транспортного засобу. Такий шлях визначення боксування призводить до цілого ряду похибок, які виникають, зокрема, з-за того, що опорні розрахункові дані (таблиці частот), неможливо виконати у безперервному вигляді, а лише у дискретному, і також тому, що значення швидкості транспортного засобу, які надходять з локомотивних швидкостемірів, теж мають похибки. Технічною задачею, на вирішення якої направлений винахід, є запобігання аварійним ситуаціям і зниження експлуатаційних витрат за рахунок більш точного виявлення боксування і юза на ранній стадії. Цю задачу вирішують наступним чином: - на кожній колісній парі встановлюють перетворювач (енкодер), який перетворює кут повороту вала в двійковий код (зокрема, в код Грея); - при русі локомотива в блок обробки інформації через короткі (залежні від продуктивності блока обробки інформації) проміжки часу одночасно вводять коди положення з енкодерів; - при кожному введенні кодів здійснюють порівняння кодів (віднімання) від різних колісних пар кожного з усіма іншими; - при наступному введенні кодів і порівнянні коду кожної колісної пари з кодами усіх інших колісних пар результати цього порівняння зіставляють з відповідними результатами порівняння кодів положення колісних пар при попередньому введенні. Ці результати не повинні відрізнятися більш, ніж на величину дозволеного для транспортного засобу кутового ковзання однієї колісної пари щодо інших. Якщо результати порівняння виявляться більше дозволеної величини ковзання, то можна стверджувати про наявність боксування (або юза при гальмуванні), про що повинен видати сигнал блок обробки інформації. Можливий і інший варіант цього способу, при якому дії по виявленню боксування і юза виконують у іншій послідовності: - при русі локомотива в блок обробки інформації одночасно вводять коди положення з енкодерів від усіх колісних пар; - через короткий (залежний від продуктивності блока обробки інформації) проміжок часу уведення кодів повторюють; 1 UA 103513 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 - для кожної колісної пари проводять розрахунок кутового повороту (відніманням із другого значення першого); - отримані значення кутів повороту порівнюють між собою; вони не повинні відрізнятися більше ніж на заздалегідь задану величину; у протилежному випадку роблять висновок про наявність боксування (або юза при гальмуванні). Спосіб, що заявляється (обидва його варіанти), може бути реалізований, наприклад, у пристрої, структурна схема якого зображена на кресленні, яка додається до опису винаходу. Пристрій містить перетворювачі (енкодери) 1 по числу колісних пар (N), мікропроцесорний блок 2 обробки інформації, вихідний пристрій 3. Енкодери 1 - це датчики, виконані у вигляді поєднання джерел і приймачів світлового випромінювання (наприклад світлодіодів і фототранзисторів), розташованих з обох боків встановленого на валу кодового диска. Енкодери також містять підсилювачі, які підсилюють і формують кодові сигнали. Енкодери виконані з можливістю синхронного обертання з колісними парами, перетворюючи кут повороту вала в двійковий код (код Грея). Зараз енкодери широко використовуються у науково-технічних галузях, в промисловості і, зокрема, у верстатах з числовим програмним керуванням і у вимірювальній техніці. У винаході, що заявляється, найбільш доцільно використовувати абсолютний енкодер, якому не потрібен лічильник імпульсів, і який формує сигнал як під час обертання, так і в режимі спокою. Крім того, він не втрачає свого значення при втраті живлення і не вимагає повернення в початкову позицію. Його сигнал не схильний до перешкод і для нього не потрібна точна установка вала. До того ж він може бути виконаним стійким до вібрації. Мікропроцесорний блок 2 обробки інформації становить собою пристрій, який у відповідності до керуючої програми, приймає інформацію про кутове положення колісних пар у вигляді двійкового коду, проводить порівняння кодів (віднімання) від різних колісних пар кожного з усіма іншими та відслідковує зміну взаємного кутового положення колісних пар у часі. Число входів мікропроцесорного блока 2 обробки інформації повинно дорівнювати кількості енкодерів (N). Вихідний пристрій 3 повідомляє про наявність боксування чи юза. Виходи енкодерів електрично з'єднані з входами блока 2 обробки інформації, а вихід останнього, відповідно, - з входом вихідного пристрою 3. Виявлення боксування і юза колісних пар відбувається наступним чином (розглянемо перший варіант способу). При русі локомотива, з енкодерів 1 в блок 2 обробки інформації через короткі (залежні від продуктивності блока обробки інформації) проміжки часу одночасно вводять коди положення і при кожному введенні кодів проводять порівняння кодів (віднімання) від різних колісних пар кожного з іншими; при наступному введенні кодів і порівнянні коду кожної колісної пари з кодами інших колісних пар результати цього порівняння зіставляються з відповідними результатами порівняння кодів положення колісних пар при попередньому введенні. Ці результати не повинні відрізнятися більш, ніж на величину дозволеного для транспортного засобу за даний проміжок часу кутового ковзання однієї колісної пари щодо інших. Якщо результати порівняння опиняться більше дозволеної величини ковзання, то можна стверджувати про наявність боксування (або юза при гальмуванні), про що блок 2 обробки інформації повинен видати сигнал вихідному пристрою 3. При одержанні сигналу про наявність боксування (або юзу) вихідний пристрій 3 підключає сигналізуючий пристрій та/або підключає відповідні протибоксовочні засоби (подачу піску під колеса та інші). Переваги запропонованого способу полягають, зокрема, у тому, що дозволяють виявляти наявність боксування і юза незалежно від швидкості руху транспортного засобу, а також незалежно від можливості зникнення імпульсів, бо в блоці обробки інформації може відбуватися контроль достовірності прийнятих кодів положення колісних пар і, окрім цього, завдяки точності вимірювання кутів положення колісних пар можливе раннє виявлення боксування і юзу. Таким чином, використання цього способу дозволяє оперативно і з високою точністю виявляти перебільшення дозволенного значення кутового ковзання однієї колісної пари щодо інших, тобто виявляти наявність боксування (або юзу) у початковий період часу. Тобто, поставлена задача запобігання аварійних ситуацій і зниження експлуатаційних витрат за рахунок більш точного виявлення боксування чи юза на ранній стадії вирішена. 55 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 60 1. Спосіб виявлення боксування і юза колісних пар рейкового транспортного засобу, згідно з яким на кожну колісну пару встановлюють безконтактні датчики зміни її положення, а інформацію від датчиків обробляють логічним пристроєм обробки інформації, який відрізняється тим, що як датчики зміни положення колісних пар використовують 2 UA 103513 C2 5 10 15 20 перетворювачі-енкодери, які перетворюють кут повороту вала в двійковий код, як логічний пристрій обробки інформації використовують мікропроцесорний блок, за допомогою якого, відповідно до керуючої програми, приймають інформацію про кутове положення колісних пар у вигляді двійкового коду, проводять порівняння таких кодів від різних колісних пар та відслідковують зміну взаємного кутового положення колісних пар у часі; причому дії по виявленню боксування і юза виконують у наступній послідовності: - при русі рейкового транспортного засобу в мікропроцесорний блок через короткі, залежні від продуктивності мікропроцесорного блока, проміжки часу одночасно вводять коди кутового положення з енкодерів; - при кожному введенні кодів кутового положення проводять порівняння таких кодів від різних колісних пар кожного з усіма іншими; - при наступному введенні кодів кутового положення і порівнянні кожного з усіма іншими такими кодами різних колісних пар результати цього порівняння зіставляють з відповідними результатами порівняння кодів кутового положення колісних пар при попередньому введенні і одержують величину кутового ковзання; - одержану величину кутового ковзання порівнюють з допустимою для транспортного засобу величиною кутового ковзання однієї колісної пари щодо інших, та на основі цього порівняння роблять висновок про наявність боксування або юза. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що при згаданому зіставлянні порівнянь наступного та попереднього введення кодів кутового положення розраховують значення кута повороту. Комп’ютерна верстка А. Крулевський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3