Способ регулирования электрической тяговой передачи тепловоза
METHOD OF DIESEL LOCOMOTIVE ELECTRIC TRACTION DRIVE ADJUSTMENT

Изобретение относится к железнодорожному транспорту, а именно, к способу регулирования электрической тяговой передачи тепловоза с автономным тепловым двигателем, генератором переменного тока, управляемыми выпрямителями и электродвигателями постоянного тока.
Известен способ регулирования электрической тяговой передачи тепловоза, заключающийся в том, что задают частоту вращения теплового двигателя, приводящего во вращение тяговый генератор, задают положение дозирующего органа топливоподачи регулятора частоты вращения и нагрузки теплового двигателя, сравнивают его с измеренным положением, величину их рассогласования интегрируют по времени, устанавливают ток возбуждения тягового генератора, причем устанавливают предельным для заданной частоты вращения теплового двигателя постоянный ток возбуждения тягового генератора, интегрируют по времени величину рассогласования измеренного положения дозирующего органа топливоподачи с заданным положением с постоянными времени, величину которых устанавливают дискретно в зависимости от положительного или отрицательного знака величины рассогласования, принимают за уставку частоты вращения тяговых электродвигателей результат интегрирования, измеряют частоту вращения каждого тягового электродвигателя, сравнивают частоту вращения каждого тягового электродвигателя отдельно с уставкой частоты вращения тяговых электродвигателей, результат сравнения усиливают и принимают за величину уставки напряжения выхода управляемого выпрямителя тягового электродвигателя и осуществляют фазовое регулирование выходного напряжения управляемого выпрямителя, которое подают на вход тягового электродвигателя (RU, патент №2130389, МПК В 60 L1/06, опубл. 20.05.99).
Недостатком известного способа является то, что напряжение тягового генератора при появлении режима боксования остается неизменным, мощность, снимаемая с боксующих тяговых электродвигателей при помощи управляемых выпрямителей, перераспределяется на колесные пары, которые в настоящий момент не склонны к боксованию, что в ухудшенных условиях по сцеплению колесо - рельс не исключает возможности
одновременного боксования всех колесных пар тепловоза и переход боксования в интенсивное (разносное).
Известен способ регулирования электрической тяговой передачи тепловоза, заключающийся в том, что задают частоту вращения теплового двигателя, приводящего во вращение тяговый генератор, измеряют положение дозирующего органа топливоподачи регулятора частоты вращения и нагрузки теплового двигателя, соответствующее текущему значению частоты вращения теплового двигателя, задают положение дозирующего органа топливоподачи регулятора частоты вращения и нагрузки теплового двигателя пропорционально заданной частоте вращения и нагрузки теплового двигателя, сравнивают его с измеренным положением, величину их рассогласования интегрируют по времени, измеряют напряжение тягового генератора, сравнивают его с величиной уставки напряжения тягового генератора, задают мощность тягового генератора пропорционально измеренной частоте вращения теплового двигателя и суммируют с результатом интегрирования рассогласования измеренного и заданного положения дозирующего органа топливоподачи регулятора частоты вращения и нагрузки теплового двигателя, результат суммирования принимают за уставку мощности тягового генератора, перемножают величину уставки напряжения тягового генератора с сигналом, пропорциональным измеренному току тягового генератора, результат перемножения принимают за измеренную мощность тягового генератора и сравнивают с уставкой мощности тягового генератора, результат сравнения интегрируют по времени и принимают за уставку напряжения тягового генератора, результат сравнения измеренной мощности с уставкой мощности подают на один вход логического блока, измеряют частоты вращения тяговых электродвигателей, сравнивают сигналы, пропорциональные измеренным частотам вращения, результат сравнения частот вращения подают на другой вход логического блока, определяют с помощью логического блока режим работы электрической тяговой передачи, режим невыявленного боксования, начало режима боксования и интенсивный режим боксования, для чего численное значение результата сравнения частот вращения тяговых электродвигателей сравнивают с наперед заданными уставками по напряжению: одной - минимальной, соответствующей началу умеренного режима боксования, другой - соответствующей началу интенсивного режима боксования, измеряют токи тяговых электродвигателей, выделяют сигнал, пропорциональный максимальному значению одного из измеренных токов тяговых электродвигателей, запоминают в начале режима боксования сигнал, пропорциональный максимальному току одного из тяговых электродвигателей, и принимают
за уставку тока тяговых электродвигателей небоксующих колесных пар тепловоза в режиме боксования, сравнивают уставку тока тяговых электродвигателей небоксующей колесной пары в режиме боксования с сигналом, пропорциональным максимальному значению одного из измеренных токов тяговых электродвигателей, результат сравнения подают на третий вход логического блока, в логическом блоке в зависимости от выявленного режима работы электрической передачи переключают каналы управления напряжением тягового генератора и устанавливают на выходе логического блока при невыявленном режиме боксования результат сравнения измеренной мощности с уставкой мощности, при умеренном режиме боксования результат сравнения максимального тока тяговых электродвигателей небоксующей колесной пары в режиме боксования с уставкой тока тяговых электродвигателей, а при интенсивном боксо-вании результат сравнения измеренных частот вращения тяговых электродвигателей с обратным знаком, установленный на выходе логического блока сигнал управления интегрируют по времени и принимают за уставку напряжения тягового генератора (RU, патент №2366583, МПК В60 L11/02, опубл. 10.09.09).
Недостатком известного способа является то, что регулирование мощности тягового генератора по рассогласованию частот вращения колесных пар приводит к неоправданному снижению касательной силы тяги при случайных возмущениях (стыки и стрелки железнодорожного пути) и при незначительных пробуксовках с последующим самовосстановлением, а также из-за технологических погрешностей, вызванных различием диаметров бандажей колесных пар, магнитных характеристик тяговых двигателей и погрешностей, связанных со способом измерения вращательной скорости, средством измерения и динамикой колесно-моторного блока.
Известен способ регулирования электрической тяговой передачи тепловоза, принятый за прототип, заключающийся в том, что задают частоту вращения теплового двигателя, приводящего во вращение тяговый генератор, измеряют положение дозирующего органа топливоподачи регулятора частоты вращения и нагрузки теплового двигателя, соответствующее текущему значению частоты вращения теплового двигателя, задают положение дозирующего органа топливоподачи регулятора частоты вращения теплового двигателя пропорционально заданной частоте вращения и нагрузки теплового двигателя, сравнивают его с измеренным положением, величину их рассогласования интегрируют по времени, измеряют напряжение тягового генератора и сравнивают его с величиной уставки напряжения тягового генератора и по величине рассогласования изменяют ток возбуждения тягового генератора, задают мощность
тягового генератора пропорционально измеренной частоте теплового двигателя и суммируют с результатом интегрирования величины рассогласования измеренного и заданного положения дозирующего органа топливоподачи регулятора частоты вращения и нагрузки теплового двигателя, результат суммирования принимают за уставку мощности тягового генератора, измеряют ток и напряжение тягового генератора, сигналы, пропорциональные измеренному напряжению тягового генератора и измеренному току тягового генератора, перемножают, результат перемножения принимают за измеренную мощность тягового генератора, результат сравнения измеренной мощности с уставкой мощности интегрируют по времени и принимают за уставку напряжения тягового генератора, измеряют частоту вращения каждой обмоторенной колесной пары, выделяют сигнал, пропорциональный минимальной частоте вращения обмоторенных колесных пар, сравнивают сигнал, пропорциональный частоте вращения обмоторенной колесной пары, с сигналом, пропорциональным минимальной частоте вращения обмоторенных колесных пар, по результату сравнения задают уставку напряжения тягового электродвигателя и выделяют сигнал боксования обмоторенной колесной пары, сигнал боксования подают на один вход логического блока, с помощью логического блока определяют количество боксующих обмоторенных колесных пар, измеряют напряжение с выхода управляемого выпрямителя, сигнал, пропорциональный измеренному напряжению, сравнивают с уставкой напряжения тягового электродвигателя, результат сравнения усиливают, интегрируют по времени и подают на управляющий вход управляемого выпрямителя, в зависимости от количества боксующих обмоторенных колесных пар определяют режим работы электрической тяговой передачи: режим невыявленного боксования - при отсутствии боксующих обмоторенных колесных пар, режим начинающегося боксования - при боксовании одной либо двух обмоторенных колесных пар и режим умеренного боксования - при боксовании трех и более обмоторенных колесных пар, в зависимости от режима боксования переключают каналы управления напряжением тягового генератора, в режиме невыявленного и начинающегося боксования на выходе блока формирования уставки напряжения тягового генератора вырабатывают сигнал уставки напряжения тягового генератора пропорционально результату сравнения измеренной мощности тягового генератора с уставкой мощности тягового генератора, в режиме умеренного боксования измеряют ток каждого тягового электродвигателя, выделяют сигнал, пропорциональный максимальному значению тока тяговых электродвигателей, выделенный в начале режима умеренного боксования сигнал, пропорциональный максимальному
значению тока тяговых электродвигателей, запоминают и принимают за уставку тока тяговых электродвигателей небоксующих колесных пар, сравнивают уставку тока тяговых электродвигателей небоксующих колесных пар с сигналом, пропорциональным максимальному значению тока тяговых электродвигателей, на выходе блока формирования уставки напряжения тягового генератора вырабатывают сигнал уставки напряжения тягового генератора пропорционально результату сравнения уставки тока тяговых электродвигателей небоксующих колесных пар с сигналом, пропорциональным максимальному значению тока тяговых электродвигателей (RU, патент №2438886, МПК В60 L11/00, опубл. 10.01.12).
Недостатком известного способа является то, что выделение сигнала боксования обмоторенной колесной пары по рассогласованию частот вращения колесных пар происходит с запаздыванием ввиду наличия зоны нечувствительности при определении рассогласования скоростей колесных пар из-за технологических погрешностей, вызванных различием диаметров бандажей колесных пар, магнитных характеристик тяговых двигателей и погрешностей, связанных со способом измерения вращательной скорости, средством измерения и динамикой колесно-моторного блока, что приводит к неоправданному снижению касательной силы тяги в начале боксования колесной пары. Снятие сигнала боксования обмоторенной колесной пары по рассогласованию частот вращения колесных пар также происходит с запаздыванием на время достижения уставки по разности между скоростью ранее боксующей колесной пары и скоростью небоксующих колесных пар, ввиду того что снижение скорости колесной пары при выходе из боксования происходит не мгновенно, что также приводит к неоправданному снижению касательной силы тяги.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение тяговых свойств тепловоза в ухудшенных условиях по сцеплению колесо - рельс за счет уменьшения времени выделения и снятия сигнала боксования обмоторенных колесных пар, что обеспечивает повышение КПД тепловоза.
Указанный технический результат достигается тем, что в способе регулирования электрической передачи тепловоза, задают частоту вращения теплового двигателя, приводящего во вращение тяговый генератор, измеряют частоту вращения вала теплового двигателя, измеряют положение дозирующего органа топливоподачи регулятора частоты вращения и нагрузки теплового двигателя, соответствующее текущему значению частоты вращения теплового двигателя, задают положение дозирующего органа топливоподачи регулятора частоты вращения теплового двигателя пропорционально
заданной частоте вращения и нагрузки теплового двигателя, сравнивают его с измеренным положением, величину их рассогласования интегрируют по времени, измеряют напряжение тягового генератора и сравнивают его с величиной уставки напряжения тягового генератора и по величине рассогласования изменяют ток возбуждения тягового генератора, задают мощность тягового генератора пропорционально измеренной частоте теплового двигателя, и суммируют с результатом интегрирования величины рассогласования измеренного и заданного положения дозирующего органа топливоподачи регулятора частоты вращения и нагрузки теплового двигателя, результат суммирования принимают за уставку мощности тягового генератора, измеряют и суммируют ток тяговых электродвигателей и напряжение тягового генератора, сигналы, пропорциональные измеренному напряжению тягового генератора и измеренной сумме токов тяговых электродвигателей, перемножают, результат перемножения принимают за измеренную мощность тягового генератора, результат сравнения измеренной мощности с уставкой мощности интегрируют по времени и принимают за уставку напряжения тягового генератора, измеряют частоту вращения каждой обмоторенной колесной пары, причем сигналы, пропорциональные частотам вращения обмоторенных колесных пар, подают на входы блоков вычисления производной, в блоках вычисления производной выполняют численное дифференцирование входных сигналов, пропорциональных частоте вращения каждой обмоторенной колесной пары, численно дифференцированный сигнал, представляющий собой скорость изменения частоты вращения обмоторенной колесной пары, подают на вход логического блока определения боксования колесной пары, в блоке определения боксования колесной пары запоминают величину сигнала, равного скорости изменения частоты вращения обмоторенной колесной пары в предыдущий момент времени, и сравнивают ее с текущей величиной сигнала скорости изменения частоты вращения обмоторенной колесной пары, если результат сравнения превышает заранее установленную величину рассогласования сигналов скоростей изменения частоты вращения обмоторенной колесной пары, выделяют сигнал боксования обмоторенной колесной пары, величину уставки электрического угла открытия управляемого выпрямителя снижают пропорционально величине результата сравнения сигналов скоростей изменения частоты вращения обмоторенной колесной пары и подают на управляющий вход управляемого выпрямителя, при переходе величины сигнала, равного скорости изменения частоты вращения обмоторенной колесной пары через ноль, сигнал боксования снимают и восстанавливают величину уставки электрического угла открытия управляемого выпрямителя до исходной,
сигнал боксования подают на один вход логического блока, с помощью логического блока определяют количество буксующих обмоторенных колесных пар, в зависимости от количества буксующих обмоторенных колесных пар определяют режимы работы электрической тяговой передачи: штатный режим - при отсутствии боксования обмоторенных колесных пар, режим начинающегося боксования - при боксовании одной либо двух обмоторенных колесных пар и режим боксования - при боксовании трех и более обмоторенных колесных пар, в зависимости от режима боксования переключают каналы управления напряжением тягового генератора, в штатном режиме и режиме начинающегося боксования на выходе блока формирования уставки напряжения тягового генератора вырабатывают сигнал пропорционально результату сравнения измеренной мощности тягового генератора с уставкой мощности тягового генератора, в режиме боксования измеряют ток каждого тягового электродвигателя, выделяют сигнал, пропорциональный максимальному значению тока тяговых электродвигателей, выделенный в начале режима боксования сигнал, пропорциональный максимальному значению тока тяговых электродвигателей, запоминают и принимают за уставку тока тяговых электродвигателей небоксующих колесных пар, сравнивают уставку тока тяговых электродвигателей небоксующих колесных пар с сигналом, пропорциональным максимальному значению тока тяговых электродвигателей, по результату сравнения на выходе блока формирования уставки напряжения тягового генератора вырабатывают сигнал, пропорциональный результату сравнения уставки тока тяговых электродвигателей небоксующих колесных пар, с сигналом, пропорциональным максимальному значению тока тяговых электродвигателей.
На фигуре представлена блок-схема электрической тяговой передачи тепловоза, реализующей способ.
Электрическая тяговая передача для реализации предлагаемого способа состоит из теплового двигателя, например, дизеля 1, с регулятором 2 частоты вращения и нагрузки дизеля 1 (далее по тексту - регулятор 2), датчика 3 положения дозирующего органа топливоподачи регулятора 2 (далее по тексту - датчик 3). Дизель 1 связан с датчиком 4 частоты вращения вала дизеля 1 (далее по тексту - датчик 4) и механически соединен с тяговым генератором 5. Силовой выход тягового генератора 5 подключен к входу датчика 6 напряжения тягового генератора 5 и к входам параллельно включенных управляемых выпрямителей 8 и 9 (по числу обмоторенных осей, на блок-схеме условно показаны две обмоторенные оси (ось №1 и ось №2)). Задатчик 10 частоты вращения дизеля 1, например, многопозиционный контроллер машиниста тепловоза,
соединен с входом регулятора 2 и с одним входом блока 11 формирования уставки мощности тягового генератора 5. Выход датчика 3 подключен ко второму входу блока 11 формирования уставки мощности тягового генератора 5, к третьему входу которого подключен датчик 4. Выход блока 11 формирования уставки мощности тягового генератора 5 соединен с одним входом блока 12 рассогласования заданной и измеренной мощности тягового генератора 5. Выход блока 12 рассогласования заданной и измеренной мощности тягового генератора 5 соединен с входом блока 13 формирования уставки напряжения тягового генератора 5. Выход блока 13 формирования уставки напряжения тягового генератора 5 соединен с одним входом блока 14 рассогласования напряжения тягового генератора 5, другой вход которого соединен с выходом датчика 6 напряжения тягового генератора 5. Выход датчика 6 напряжения тягового генератора 5 также подключен на один вход блока 15 измерения мощности тягового генератора 5, второй вход которого подключен к выходу блока 7 сумматора токов тяговых электродвигателей 18 и 26. Выход блока 15 измерения мощности тягового генератора 5 подключен на второй вход блока 12 рассогласования заданной и измеренной мощности тягового генератора 5. Выход блока 14 рассогласования напряжения тягового генератора 5 соединен с входом блока 16 управления током возбуждения тягового генератора 5, выход которого подключен к входу обмотки возбуждения тягового генератора 5.
Силовой выход управляемого выпрямителя 8 подключен через датчики 17 тока тягового электродвигателя 18 на вход тягового электродвигателя 18. Тяговый электродвигатель 18 соединен с датчиком 19 частоты вращения тягового электродвигателя, выход которого соединен с входом блока 20 вычисления производной частоты вращения тягового электродвигателя 18 (далее по тексту - блок 20). Выход блока 20 подключен к входу блока 21 определения боксования колесной пары. Один выход блока 21 определения боксования колесной пары соединен с одним из входов логического блока 22 определения количества боксующих обмоторенных колесных пар. Второй выход блока 21 определения боксования колесной пары соединен с входом блока 23 управления управляемым выпрямителем 8. Выход блока 23 соединен с управляющим входом управляемого выпрямителя 8. Сигнал, пропорциональный измеренному току тягового электродвигателя 18, с выхода датчика тока 17 тягового электродвигателя 18 поступает на один из входов блока 24 выделения максимального тока тяговых электродвигателей и один вход блока 7 сумматора токов тяговых электродвигателей.
Силовой выход управляемого выпрямителя 9 подключен через датчики 25 тока
тягового электродвигателя 26 на вход тягового электродвигателя 26. Тяговый электродвигатель 26 соединен с датчиком 27 частоты вращения тягового электродвигателя 26, выход которого соединен с входом блока 28 вычисления производной частоты вращения тягового электродвигателя 26. Выход блока 28 вычисления производной частоты вращения тягового электродвигателя 26 подключен к входу блока 29 определения боксования колесной пары. Один выход блока 29 определения боксования колесной пары соединен с одним из входов логического блока 22 определения количества боксующих обмоторенных колесных пар. Второй выход блока 29 определения боксования колесной пары соединен с входом блока 30 управления управляемым выпрямителем 9. Выход блока 30 соединен с управляющим входом управляемого выпрямителя 9. Сигнал, пропорциональный измеренному току тягового электродвигателя 26, с выхода датчика 25 тока тягового электродвигателя 26 поступает на другой вход блока 24 выделения максимального тока тяговых электродвигателей и другой вход блока 7 сумматора токов тяговых электродвигателей.
В блоке 24 выделения максимального тока тяговых электродвигателей вьщеля-ют сигнал, пропорциональный максимальному току тяговых электродвигателей, и подают на второй вход блока 13 формирования уставки напряжения тягового генератора 5.
В логическом блоке 22 определения количества боксующих обмоторенных колесных пар формируют сигнал, пропорциональный количеству боксующих обмоторенных колесных пар тепловоза, и подают на третий вход блока 13 формирования уставки напряжения тягового генератора 5.
Способ осуществляется следующим образом.
Задатчиком 10 частоты вращения дизеля 1 задают частоту вращения вала дизеля 1, приводящего во вращение тяговый генератор 5. На выходе задатчика 10 частоты вращения дизеля 1 действует кодовый сигнал, пропорциональный заданной частоте вращения вала дизеля 1, который поступает на вход регулятора 2, на вход блока 11 формирования уставки мощности тягового генератора 5. Регулятор 2 удерживает частоту вращения вала дизеля 1 пропорционально кодовому сигналу задатчика 10 частоты вращения дизеля 1.
Датчиком 4 измеряют частоту вращения вала дизеля 1, с выхода датчика 4 сигнал, пропорциональный частоте вращения вала дизеля 1, подают на вход блока 11 формирования уставки мощности тягового генератора 5.
Датчиком 3 измеряют положение дозирующего органа топливоподачи регулятора 2 частоты вращения и нагрузки дизеля 1, соответствующее текущему значению
частоты вращения вала дизеля 1. Выходной сигнал датчика 3, пропорциональный положению органа топливоподачи, поступает на второй вход блока 11 формирования уставки мощности тягового генератора 5.
В блоке 11 формирования уставки мощности тягового генератора 5 задают положение дозирующего органа топливоподачи регулятора 2 пропорционально заданной частоте вращения дизеля 1, для чего в блоке 11 формирования уставки мощности тягового генератора 5 преобразуют код заданной частоты вращения вала дизеля 1 с выхода задатчика 10 в сигнал заданного положение дозирующего органа топливоподачи регулятора 2. Сигнал, пропорциональный заданному положению дозирующего органа топливоподачи регулятора 2, сравнивают с сигналом, пропорциональным измеренному датчиком 3 положением дозирующего органа топливоподачи регулятора 2. Величину их рассогласования интегрируют по времени. Верхний и нижний пределы интегрирования ограничивают. Результат интегрирования принимают за регулируемую часть мощности тягового генератора 5.
Датчиком 6 напряжения тягового генератора 5 измеряют напряжение тягового генератора 5. Сигнал, пропорциональный напряжению тягового генератора 5 измеренного датчиком 6 напряжения тягового генератора 5, подают на один вход блока 14 рассогласования напряжения тягового генератора 5, на другой вход которого подают сигнал, пропорциональный уставке напряжения тягового генератора 5 с выхода блока 13 формирования уставки напряжения тягового генератора 5. В блоке 14 рассогласования напряжения тягового генератора 5 сравнивают сигналы, пропорциональные уставке напряжения тягового генератора 5 и измеренного напряжения тягового генератора 5, и по величине рассогласования изменяют уставку тока возбуждения тягового генератора 5. С выхода блока 14 рассогласования напряжения тягового генератора 5 уставку тока возбуждения тягового генератора 5 подают на вход блока 16 управления током возбуждения тягового генератора 5. В блоке 16 управления током возбуждения тягового генератора 5 сигнал уставки тока возбуждения тягового генератора интегрируют по времени, усиливают и с выхода блока 16 управления током возбуждения тягового генератора 5 подают на вход тягового генератора 5.
В блоке 11 формирования уставки мощности тягового генератора 5, задают мощность тягового генератора 5 пропорционально измеренной датчиком 4 частоте вращения вала дизеля 1 и суммируют с результатом интегрирования величины рассогласования измеренного и заданного положения дозирующего органа топливоподачи регулятора 2. Результат суммирования принимают за уставку мощности тягового генератора 5.
В блоке 7 сумматора токов тяговых электродвигателей суммируют сигналы, пропорциональные измеренным токам тяговых электродвигателей 18 и 26 с выхода датчика 17 тока тягового электродвигателя 18 и датчика 25 тока тягового электродвигателя 26, и принимают за измеренный ток тягового генератора 5. Датчиком 6 напряжения тягового генератора 5 измеряют напряжение тягового генератора 5. Сигнал, пропорциональный измеренному току тягового генератора 5, с выхода блока 7 сумматора токов тяговых электродвигателей подают на один вход блока 15 измерения мощности тягового генератора 5. Сигнал, пропорциональный измеренному напряжению тягового генератора 5, подают на другой вход блока 15 измерения мощности тягового генератора 5. В блоке 15 измерения мощности тягового генератора 5 сигналы, пропорциональные измеренному току и напряжению тягового генератора 5, перемножают, результат перемножения принимают за измеренную мощность тягового генератора 5. С выхода блока 15 измерения мощности тягового генератора 5 сигнал, пропорциональный измеренной мощности тягового генератора 5, подают на вход блока 12 рассогласования заданной и измеренной мощности тягового генератора 5.
Сигнал уставки мощности тягового генератора 5 с выхода блока 11 формирования уставки мощности тягового генератора 5 подают на один из входов блока 12 рассогласования заданной и измеренной мощности тягового генератора 5, на другой вход блока 12 подают с выхода блока 15 измерения мощности тягового генератора 5 сигнал, пропорциональный измеренной мощности тягового генератора 5.
Результат сравнения измеренной в блоке 15 мощности тягового генератора 5 и сигнала заданной в блоке 11 уставки мощности тягового генератора 5 подают с выхода блока 12 рассогласования заданной и измеренной мощности тягового генератора 5 на один из входов блока 13 формирования уставки напряжения тягового генератора 5. В блоке 13 формирования уставки напряжения тягового генератора 5 результат сравнения измеренной мощности с уставкой мощности интегрируют по времени и принимают за уставку напряжения тягового генератора 5.
Напряжение с силового выхода тягового генератора 5 подают на силовые входы параллельно подключенных управляемых выпрямителей 8 и 9.
Датчиками 19, 27 частоты вращения колесных пар измеряют частоту вращения колесных пар, обмоторенных тяговыми электродвигателями 18 и 26.
Сигнал, пропорциональный измеренной датчиком 19 частоты вращения тягового электродвигателя частоте вращения колесной пары обмоторенной тяговым электродвигателем
18, подают на входы блока 20. В блоке 20 выполняют численное дифференцирование сигнала с выхода датчика 19 частоты вращения тягового электродвигателя, пропорционального частоте вращения колесной пары, обмоторенной тяговым электродвигателем 18. С выхода блока 20 численно дифференцированный сигнал, представляющий собой скорость изменения частоты вращения колесной пары обмоторенной тяговым электродвигателем 18, подают на вход блока 21 определения боксования колесной пары. В блоке 21 определения боксования колесной пары запоминают величину сигнала выхода блока 20, равного скорости изменения частоты вращения колесной пары, обмоторенной тяговым электродвигателем 18 в предыдущий момент времени, и сравнивают с текущей величиной сигнала с выхода блока 20, равной скорости изменения частоты вращения колесной пары, обмоторенной тяговым электродвигателем 18. Если результат сравнения превышает заранее установленную в блоке 21 определения боксования колесной пары величину рассогласования, выделяют сигнал боксования колесной пары и величину уставки электрического угла открытия управляемого выпрямителя 8 снижают пропорционально величине результата сравнения скоростей изменения частоты вращения колесной пары, обмоторенной тяговым электродвигателем 18. При переходе величины сигнала, равного скорости изменения частоты вращения колесной пары, обмоторенной тяговым электродвигателем 18 через ноль, сигнал боксования снимают и восстанавливают величину уставки электрического угла открытия управляемого выпрямителя 8 до исходной. С одного выхода блока 21 определения боксования колесной пары сигнал, пропорциональный величине уставки электрического угла открытия управляемого выпрямителя 8, подают на управляющий вход управляемого выпрямителя 8. Со второго выхода блока 21 определения боксования колесной пары сигнал боксования подают на один вход логического блока 22 определения количества боксующих обмоторенных колесных пар (далее по тексту -логический блок 22). С помощью логического блока 22 определяют количество боксующих обмоторенных колесных пар. Сигнал, соответствующий количеству боксующих обмоторенных колесных пар с выхода логического блока 22, подают на другой вход блока 13 формирования уставки напряжения тягового генератора 5.
Аналогично происходит управление напряжением тягового электродвигателя 26.
В блоке 13 формирования уставки напряжения тягового генератора 5 в зависимости от сигнала, соответствующего количеству боксующих обмоторенных колесных пар с выхода блока 22 определения количества боксующих обмоторенных колесных пар, определяют режим работы электрической тяговой передачи: режим невыявленного
боксования - при отсутствии боксующих обмоторенных колесных пар, режим начинающегося боксования - при боксовании одной либо двух обмоторенных колесных пар и режим умеренного боксования - при боксовании трех и более обмоторенных колесных пар.
В зависимости от режима боксования в блоке 13 формирования уставки напряжения тягового генератора 5 переключают каналы управления напряжением тягового генератора 5.
В штатном режиме и режиме начинающегося боксования на выходе блока 13 формирования уставки напряжения тягового генератора 5 вырабатывают сигнал уставки напряжения тягового генератора 5, пропорциональный сигналу рассогласования уставки мощности тягового генератора 5 и измеренной мощности тягового генератора 5.
В режиме боксования датчиком 17 тока тягового электродвигателя 18 измеряют ток тягового электродвигателя 18, сигнал, пропорциональный измеренному току тягового электродвигателя 18 с выхода датчика 17 тока тягового электродвигателя 18, поступает на один вход блока 24 выделения максимального тока тяговых электродвигателей (далее по тексту - блок 24). Датчиком 25 тока тягового электродвигателя 26 измеряют ток тягового электродвигателя 26, сигнал, пропорциональный измеренному току тягового электродвигателя 5 с выхода датчика 25 тока тягового электродвигателя 26, поступает на другой вход блока 24.
В блоке 24 выделяют сигнал, пропорциональный максимальному току тяговых электродвигателей (по числу обмоторенных осей тепловоза). Сигнал, пропорциональный максимальному току тяговых электродвигателей, с выхода блока 24 подают на третий вход блока 13 формирования уставки напряжения тягового генератора 5. В блоке 13 формирования уставки напряжения тягового генератора 5 выделенный в начале режима боксования сигнал с выхода блока 24, пропорциональный максимальному значению тока тяговых электродвигателей, запоминают и принимают за уставку тока тяговых электродвигателей небоксующих колесных пар. Сравнивают уставку тока тяговых электродвигателей небоксующих колесных пар с сигналом, пропорциональным максимальному значению тока тяговых электродвигателей. По результату сравнения на выходе блока 13 формирования уставки напряжения тягового генератора 5 вырабатывают сигнал, пропорциональный результату сравнения уставки тока тяговых электродвигателей небоксующих колесных пар с сигналом, пропорциональным максимальному значению тока тяговых электродвигателей.
Указанный способ регулирования тяговой электрической передачи тепловоза позволит сформировать для каждого тягового электродвигателя поле элементарных вольт-амперных характеристик управляемого выпрямителя для постоянных частот вращения тягового электродвигателя, уровень которых определяется интегралом рассогласования заданного и измеренного значений положения дозирующего органа топливоподачи дизеля в штатном режиме при отсутствия боксования, а также в режиме начинающегося боксования, что позволяет осуществлять работу тепловоза с полной мощностью дизеля и с частичными мощностями, соответствующими наибольшей экономичности дизеля, предотвратив тем самым неоправданное снижение касательной силы тяги при случайных возмущениях (стыки и стрелки железнодорожного пути) и при незначительных пробуксовках с последующим самовосстановлением.
Также указанный способ регулирования тяговой электрической передачи тепловоза позволит исключить влияние технологических погрешностей, вызванных различием диаметров бандажей колесных пар, магнитных характеристик тяговых электродвигателей и погрешностей, связанных со способом измерения вращательной скорости, средствами измерения и динамикой колесно-моторного блока, тем самым сократив время на определение начала и окончания боксования колесных пар, что повышает тяговые свойства тепловоза в ухудшенных условиях по сцеплению колесо -рельс и обеспечивая повышение КПД тепловоза.
Также указанный способ регулирования тяговой электрической передачи тепловоза позволит стабилизировать развитие режима боксования колесных пар тепловоза в интенсивное (разносное) путем регулирования электрической тяговой передачи в режиме боксования по закону Iтд=Imax=Const для тяговых электродвигателей небоксующих колесных пар за счет изменения напряжения тягового генератора.
Предлагаемый способ испытан и реализован на опытном тепловозе переменно - постоянного тока типа ТЭ116 и показал положительные результаты.