Спосіб і пристрій виявлення реалізації граничних сил зчеплення та попередження буксування (юза) колісних пар тягового рейкового транспорту

Винахід відноситься до тягового рейкового транспорту і, зокрема до способів і пристроїв виявлення та боротьби з буксуванням і юзом колісних пар локомотивів та інших тягових транспортних засобів. Відомі способи і відповідні пристрої виявлення та припинення буксування (юза) колісних пар рейкового транспорту [1, 2], засновані на вимірюванні швидкості ковзання коліс відносно рейок або залежних від вказаної швидкості різниці струмів або напруг в тягових електродвигунах буксуюючої і небуксуючої колісних пар, або похідної по часу від швидкості ковзання вказаних величин і,, зокрема, прискорень обертання колісних пари з урахуванням їх ковзання. Відомий спосіб виявлення буксування колісних пар [див. патент UA 29824, 2000], коли для надійності виявлення вказаного процесу одночасно вимірюють і швидкості, і прискорення обертання колісних пар. Якщо вимірювальні величини перевершать встановлені раніше їх порогові значення, то має місце буксування або юз, які "фіксуються" пристроями виявлення і потім усуваються за рахунок включення виконавчої системи, яка забезпечує зниження тягового або гальмового моменту. Однак, вказані способи і засновані на них пристрої виявлення і боротьби з буксуванням (юзом) колісних пар, у принципі, не дозволяють попереджувати розвиток процесів буксування і юза, по-скільки виявляють вказані процеси, коли останні вже достатньо інтенсивно розвинулись і їх припинення можливо лише за рахунок зниження на 40-70% тягового або гальмового зусилля. Відомі пристрої виявлення буксування (юза) по наявності коливань в механічній частині тягового приводу [див. патенти SU 1418104,1988; UA 19743,1997; RU 2175612, 2001], які можна віднести до прототипів пристрою, що заявляється. Названі пристрої реалізують один і той же спосіб виявлення буксування або граничних по умовах зчеплення з рейками режимів роботи тягових приводів рейкового транспорту [див. патент RU 2175612, 2001], заснований на реєстрації і послідовному аналізі характеру і інтенсивності змінювання амплітуд попередньо виділених за допомогою вузькосмугових частотних фільтрів однієї або двох гармонічних складових (опорних гармонік) сигналу датчика механічних коливань ланки тягового приводу. В залежності від числа гармонічних складових, що реєструються, вказані пристрої мають, відповідно, один або два канали виявлення із смуговими фільтрами, налагодженими на власні частоти кутових коливань тягового приводу, визначаємі з умови реалізації граничних сил зчеплення або буксування колісних пар. Вказані частоти істотно (на 10-45% і більше) [2, 3, 7] відрізняються від власних частот системи тягового приводу в нормальних експлуатаційних режимах їх роботи, коли тяговий (або гальмовий) момент, діючий на колісну пару, не перевищує величину її граничного моменту зчеплення з рейками, а швидкість ковзання коліс відносно рейок Vк відповідає сходженій ділянці багаторазово підтвердженої експериментально [7] кривої зчеплення (див. Фіг.1), на якому – V1V2 або VкV2 або (Vк< -V2), складає 0,8-1,2 секунди (див. додатковий малюнок 2а, узятий з [2]). І, якщо знайти спосіб виявлення реалізації колісною парою межі по зчепленню в моменти часу , коли швидкість ковзання коліс Vк відповідає початку або хоча б першій половині перехідних ділянок кривої зчеплення V1-V2 (див Фіг.1), то проблема попередження буксування або юза могла бути вирішена шляхом своєчасного (до початку реального буксування) вмикання системи подання піску під колісну пару або зниження діючого на неї тягового моменту. Крім того, реєстрація тільки однієї або двох опорних гармонік вхідного сигналу датчика коливань суттєво знижує надійність виявлення буксування (юза) колісних пар, враховуючи випадковий характер кривої зчеплення, а також враховуючи, що фрикційні автоколивання в тягових приводах при буксуванні (юзі) можуть розвиватися [7], принципово, з будь-якою (однією або кількома одночасно) з особистих частот коливань повної системи привода колісної пари "тяговий електродвигун - тяговий редуктор - колісна пара - рейкова колія" (ТЕДТР-КП-РК), яка має (див. Фіг.2) шість і більше особистих частот коливань. При цьому, усі вказані шість і більше частот суттєво змінюються (на 8-45% і більше) при переході від нормального режиму тяги, коли – V1