УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СКОРОСТИ И ОБНАРУЖЕНИЯ БОКСОВАНИЯ И ЮЗА ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА
DEVICE FOR MEASUREMENT OF SPEED AND DETECTION OF TRANSPORT VEHICLE SKIDDING AND SCUFFING

Изобретение относится к области железнодорожной автоматики, телемеханики и связи и может быть использовано на локомотивах, моторвагонных подвижных составах с целью повышения безопасности и регулирования движения поездов.
Известно Устройство для обнаружения боксования и юза транспортного средства (см. патент № SU 1054127 A, кл. B60L 3/10).
Недостатком этого устройства является невозможность определения боксования или юза при одновременном боксовании или юзе колес, на которых установлены датчики.
Известно Устройство для управления противоскольжением колес (см. патент № JP. 9109870, кл. В60Т 8/58).
Недостатком этого устройства является невысокая точность определения боксования или юза при одновременном боксовании или юзе одного переднего и одного заднего колеса.
Наиболее близким к заявленному изобретению по совокупности существенных признаков и функциональным возможностям является Устройство для измерения скорости и скольжения колесных пар транспортного средства (см. патент № SU 1111903, кл. B60L 3/10).
Недостатком этого устройства является невысокая точность определения боксования из-за сложности задания точного для создавшейся ситуации эталонного значения ускорения, кроме того, при выявлении боксования скорость движения считается равной последнему корректно вычисленному значению, что может не соответствовать фактическому значению скорости движения транспортного средства. Недостатком также является невозможность точного определения юза колеса, так как скорость вычисляется по меньшей из двух частот датчиков.
Сущность заявленного изобретения состоит в определении точного значения величины фактической скорости движения поезда по данным от датчиков пути и скорости и по данным от навигационного приемника, в возможности выявления режимов боксования и юза колесных пар, на которых установлены датчики пути и скорости на основе данных навигационного приемника, не связанного с частотой вращения колесных пар, что обеспечивает повышенную безопасность движения.
Сравнение заявленного технического решения с аналогом и прототипом позволило установить его соответствие критерию новизна, так как оно не известно из уровня техники.
Предложенное устройство является промышленно применимым и существующими техническими средствами соответствует критерию изобретательский уровень, т.к. оно явным образом не следует из уровня техники.
При этом из последнего не выявлено каких-либо преобразований, характеризуемых отличительными от прототипа существенными признаками, для достижения указанного технического результата.
Таким образом, предложенное техническое решение соответствует установленным условиям патентоспособности результата.
Технический результат достигается тем, что «Устройство для измерения скорости и обнаружения боксования и юза транспортного средства» представляет собой устройство, содержащее два датчика пути и скорости, приемник навигационный, модуль (ячейку) обработки данных с установленными на него формирователями сигналов от датчиков пути и скорости, кварцевым генератором и микроконтроллером.
Во время движения датчики пути и скорости вырабатывают заданное количество импульсов за один оборот колеса, на выходах каждого датчика пути и скорости вырабатывается одинаковое количество импульсов, сдвинутых относительно друг друга по фазе на заданный угол.
Логически модуль обработки данных сравнивает данные, полученные от датчиков пути и скорости и навигационного приемника и вычисляет фактическую скорость движения транспортного средства.
В результате вычисленная фактическая скорость движения передается в блок индикации, сигнал боксования - в схему выключения тяги локомотива, а сигнал юза - в схему выключения торможения.
Функционально устройство состоит из следующих блоков:
- навигационной антенны СНС, которая устанавливается на крышу локомотива;
- навигационного приемника ПН;
- двух датчиков пути и скорости ДПС, установленных на разные колесные пары;
- двух блоков формирователей сигналов ФС, которые преобразовывают уровни сигналов от датчиков ДПС в заданный уровень (TTL-уровень);
- двух блоков счетчиков импульсов СИ, которые подсчитывают количество импульсов за заданный период времени измерения от каждого датчика в отдельности и сохраняют вычисленное значение;
- двух блоков постоянных характеристик ПХ, представляющих собой области энергонезависимой памяти, в каждый из которых записываются значения бандажей колес и количество импульсов за один оборот колеса и сохраняются до следующей записи;
- двух блоков вычисления скорости БВС, которые вычисляют значение скорости от каждого датчика ДПС по данным блоков СИ с учетом значений диаметров бандажа колес, на которых установлены датчики ДПС;
- блока данных навигационного приемника БДН, который обрабатывает данные от навигационного приемника ПН;
- блока сравнения скоростей БСС, который сравнивает скорости от датчиков ДПС и навигационного приемника ПН;
- блок связи с CAN-интерфейсом БКИ, который принимает и передает данные по CAN-интерфейсу.
Внешними изделиями для данного устройства являются:
- устройство CAN-интерфейса;
- блок индикации;
- схема выключения торможения локомотива;
- схема выключения тяги локомотива.
На чертеже представлена структурная схема устройства, содержащая: датчики пути и скорости ДПС (1), выходы которых соединены с входами блоков формирователей сигналов ФС (2), выходы которых соединены со входами блоков счетчиков импульсов СИ (3), выходы которых соединены со входами блоков вычисления скорости БВС (4), другие входы которого соединены с выходами блоков постоянных характеристик ПХ (5), навигационный приемник ПН (7) входом соединен с навигационной антенной (10), выход которого соединен со входом блока данных навигационного приемника БДН (8), выход которого соединен с одним из входов блока сравнения скоростей БСС (6), который другими входами соединен с выходами блоков вычисления скорости БВС (4), а выход соединен со входом блока связи с CAN-интерфейсом БКИ (9), выходы которого соединены со входами блоков постоянных характеристик ПХ(5).
Устройство работает следующим образом.
Устройство начинает работать сразу после включения питания. Перед каждой поездкой локомотива во flash-память блоков постоянных характеристик ПХ (5) должны быть занесены для каждого датчика пути и скорости ДПС (1) значения диаметра бандажа колеса и количество импульсов за один оборот колеса.
Сигналы от датчиков пути и скорости ДПС (1), представляющие собой последовательность импульсов, количество которых пропорционально частоте вращения колеса, поступают в блоки формирователей сигналов ФС (2), где производится преобразование уровней сигналов в заданный уровень (TTL). Преобразованные сигналы поступают в блоки счетчиков импульсов СИ (3), где подсчитывается количество импульсов от каждого датчика пути и скорости ДПС (1) в отдельности и сохраняется их значение. Данные о количестве импульсов из блоков счетчиков импульсов СИ (3), а также значения диаметров бандажей и количества импульсов за один оборот колеса из блоков постоянных характеристик ПХ (5) поступают в блоки вычисления скорости БВС (4), где вычисляется скорость движения за заданный период измерения каждого датчика пути и скорости ДПС (1) в отдельности. Вычисленные значения скоростей датчиков пути и скорости ДПС (1) из блоков вычисления скорости БВС (4) поступают в блок сравнения скоростей БСС (6).
Сигналы от навигационной антенны СНС (10) поступают на вход навигационного приемника ПН (7), где вычисляется значение фактической скорости по изменению географических координат. С выхода навигационного приемника ПН (7) значение скорости поступает на вход блока данных навигационного приемника БДН (8), с выхода которого значение скорости поступает на очередной вход блока сравнения скоростей БСС (6), где производится сравнение трех значений скорости.
Если значения скорости от датчиков пути и скорости ДПС (1) отличаются более чем на заданный порог, то каждое из них сравнивается со значением скорости, вычисленным в навигационном приемнике ПН (7). Выявляется скорость от одного из датчиков пути и скорости ДПС (1), значение которой находится в пределах заданного порога со значением скорости навигационного приемника ПН (7). Эта скорость принимается за фактическую скорость движения, и колесная пара, на которой установлен другой датчик пути и скорости ДПС (1), находится в режиме юза или боксования.
Если скорости от датчиков пути и скорости ДПС (1) равны между собой и отличаются от нулевого значения, а скорость от навигационного приемника ПН (7) также отличается от нулевого значения и отличается более чем на заданный порог от значения от датчиков пути и скорости ДПС (1), то принимается решение, что фактическая скорость поезда равна скорости полученной от навигационного приемника ПН (7), а колеса, на которых установлены датчики пути и скорости ДПС (1), находятся в режиме одновременного боксования.
Если значения скорости от датчиков пути и скорости ДПС (1) отличаются более чем на заданный порог друг от друга и отличаются от нулевого значения, а скорость от навигационного приемника ПН (7) также отличается от нулевого значения и отличается более чем на заданный порог от значения скорости от каждого из датчиков пути и скорости ДПС (1), то принимается решение, что фактическая скорость поезда равна скорости, полученной от навигационного приемника ПН (7), а колеса, на которых установлены датчики пути и скорости ДПС (1), находятся в режиме одновременного боксования.
Если скорости от датчиков пути и скорости ДПС (1) равны нулевому значению, а скорость от навигационного приемника ПН (7) отличается от нулевого значения, то принимается решение, что фактическая скорость поезда равна скорости, полученной от навигационного приемника ПН (7), а колеса, на которых установлены датчики пути и скорости ДПС (1), находятся в режиме одновременного юза.
Предлагаемое техническое решение позволяет выявлять случаи юза и боксования колесных пар, повысить точность измерения скорости и обеспечить повышенную безопасность движения.
Электропитание устройства осуществляется по следующему принципу: электропитание от бортовой сети поступает на вторичные источники электропитания, которые осуществляют преобразование уровня напряжения бортовой сети в необходимый уровень напряжения.