УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ И СПОСОБ ЕГО ЭКСПЛУАТАЦИИ
CONTROL DEVICE AND OPERATION METHOD THEREOF

Изобретение относится к устройству управления с рычагом управления, в частности для управления локомотивом или тяговой единицей подвижного состава, и с сенсорным устройством для регистрации положения управления рычага управления.
У рельсовых транспортных средств, например у локомотивов или у тягового подвижного состава, обычно используются рычаги управления, у которых в результате перестановки углов перестановки выполняемая функция управления выбирается со стороны оператора. Углы перестановки, которым соответствует определенная функция управления, фиксируются, например, посредством стопорного диска. Для аналогичной регистрации положения рычага управления, например, в целях контроля, обычно используется угломер, диапазон измерения которого подогнан изготовителем, например, с помощью подстроенного под рычаг управления механизма передачи, под максимальный угол поворота рычага управления. Это имеет то преимущество, что при измерении угла достигается максимальная точность измерения; недостатком, однако, является то, что в случае замены какого-либо компонента, например при замене рычага управления, в случае различия диапазонов углов перестановки старого заменяемого рычага управления и нового рычага управления необходим большой объем работы по подстройке, например должен быть использован новый механизм передачи.
В основу изобретения положена задача создания устройства управления, особенно удобного для обслуживания и замены компонентов с незначительными затратами.
Эта задача согласно изобретению решается с помощью устройства управления с признаками согласно п.1 формулы изобретения. Предпочтительные варианты выполнения устройства управления согласно изобретению приведены в зависимых пунктах формулы изобретения.
Сообразно этому предусмотрено, чтобы сенсорное устройство содержало угломер, приспособленный к измерению угла перестановки рычага управления с получением угловой величины, преобразованной в цифровую форму, причем чтобы диапазон измерения угломера был больше диапазона угла перестановки рычага управления, и чтобы с угломером был соединен анализатор, который на основе угловой величины угломера, преобразованной в цифровую форму (т.е. оцифрованной), определял бы положение управления рычага управления.
Существенное преимущество устройства управления согласно изобретению усматривается в том, что оно обеспечивает использование различных рычагов управления с различными диапазонами углов перестановки, поскольку благодаря предусмотренному согласно изобретению диапазону измерения угломера, большему, чем диапазон угла перестановки элемента управления, в случае необходимости замены, например в целях обслуживания или ремонта, возможно использование рычагов управления с различными диапазонами углов перестановки. Пересчет и анализ результатов измерений угломером может осуществляться с помощью электроники, поскольку угломер выдает угловые величины, преобразованные в цифровую форму.
Согласно одному из особенно предпочтительных вариантов выполнения устройства управления предусмотрено, чтобы анализатор содержал распределительный модуль, отображающий угловые величины, выдаваемые угломером в цифровой форме, в виде соответствующего угла 360-градусного единичного круга, именуемого в последующем углом единичного круга. В анализаторе имеется специфический для рычага конфигурационный модуль, в котором каждому углу единичного круга рычага управления отвечает соответствующее положение управления рычага управления. Кроме того, анализатор выполнен таким образом, чтобы он с помощью распределительного модуля определял соответствующий угол единичного круга, а с помощью конфигурационного модуля и определенного угла единичного круга рычага управления соответствующее положение управления рычага управления. Особым отличительным признаком этого варианта является то, что используются отдельные модули, а именно распределительный и конфигурационный модули. Функция распределительного модуля заключается в преобразовании выдаваемых угломером угловых величин в цифровой форме в углы единичного круга, не зависящие от угломера. Тем самым распределительный модуль описывает принцип работы угломера и выдает на выходе результаты измерения, не зависящие от угломера. Функция распределительного модуля заключается в отображении принципа работы рычага управления и в указании для соответствующих углов единичного круга, какое положение управления достигнуто рычагом управления. Таким образом, распределительный модуль описывает принцип работы рычага управления и не зависит от используемого угломера, поскольку распределительный модуль работает на основе углов единичного круга, которые, как уже упоминалось, являются независимыми от используемого угломера. Когда отдельные компоненты, как, например, рычаг управления или угломер, заменяются другим рычагом управления или другим угломером, благодаря использованию отдельных модулей можно произвести простую подстройку устройства управления, поскольку необходима одна только подстройка соответствующего модуля, т.е. распределительного или конфигурационного модуля.
Распределительный и конфигурационный модули предпочтительно создаются с помощью программных модулей, например, в виде файлов (массивов данных). Такие программные модули для обеспечения простоты инсталляции или замены поставляемых компонентов могут поставляться, например, самими поставщиками угломера или рычага управления.
Впрочем, считается предпочтительным, чтобы угловая разрешающая способность угломера устанавливалась таким образом, чтобы угловые величины, преобразованные в цифровую форму, могли перекрывать весь угловой диапазон 360-градусного единичного круга. Таким образом, угломер может измерять угол перестановки во всем угловом диапазоне 360-градусного единичного круга. При таком варианте выполнения устройства управления добиваются того, чтобы рычаг управления мог быть использован с самыми любыми диапазонами углов перестановки и чтобы оценка и определение соответствующих положений управления были бы возможны постоянно.
Анализатор может быть реализован с помощью системы обработки данных.
Кроме того, изобретение относится к рельсовому транспортному средству, в частности к локомотиву или к тяговой единице подвижного состава, с устройством управления, описанным выше.
Кроме того, изобретение относится к способу определения положения управления рычага управления устройства управления.
В отношении такого способа согласно изобретению предусмотрено, чтобы угол перестановки рычага управления измерялся с помощью угломера с получением угловой величины, преобразованной в цифровую форму, причем чтобы диапазон измерения угломера был больше диапазона угла перестановки рычага управления и чтобы с помощью анализатора на основе угловой величины угломера, преобразованной в цифровую форму, определялось положение управления рычага управления.
В отношении преимуществ способа согласно изобретению следует указать на вышеприведенные положения в связи с устройством управления согласно изобретению, поскольку преимущества устройства управления согласно изобретению по существу соответствуют таковым способа согласно изобретению. Предпочтительные варианты выполнения способа согласно изобретению приведены в зависимых пунктах формулы изобретения.
Ниже изобретение более подробно поясняется на примерах выполнения; при этом в качестве примера
фиг.1 изображает пример выполнения устройства управления согласно изобретению, на основе которого в качестве примера поясняется также способ согласно изобретению, а
фиг.2 - принцип работы анализатора на фиг.1, когда рычаг управления устройства управления заменяется на новый рычаг управления с другим диапазоном угла перестановки.
На фиг. 1 и 2 для наглядности в случае идентичных или сопоставимых компонентов постоянно используются те же позиции.
На фиг.1 видно устройство 10 управления с рычагом 20 управления, который может поворачиваться вокруг оси 30 рычага. Возможный диапазон угла перестановки рычага 20 управления обозначен на фиг.1 позицией ∆α. Можно заметить, что рычаг управления может поворачиваться от угла αmin до угла αmax.
С рычагом 20 управления соединен стопорный диск 40, оснащенный выемками 50, 51 и 52. Выемки 50, 51 и 52 взаимодействуют со стопорным элементом 60, на который действует усилие сжатия и который на фиг.1 отжат кверху. Посредством выемок 50, 51 и 52 задаются положения управления рычага 20 управления: а именно когда стопорный диск 40 поворачивается таким образом, что стопорный элемент 60 может войти в зацепление с одной из выемок, посредством пружины 70 пружинящим образом фиксируется соответствующее положение управления рычага 20 управления.
С рычагом 20 управления или со стопорным диском 40 соединен угломер 80, измеряющий соответствующий угол α рычага 20 управления и формирующий на выходе угловые величины D(α), преобразованные в цифровую форму.
Выход угломера 80 соединен с анализатором 90, на который поступают угловые величины D(α), преобразованные в цифровую форму. Для обработки угловых величин D(α), преобразованных в цифровую форму, анализатор 90 содержит специальный угломерный распределительный модуль ZM, обрабатывающий поступающие на анализатор 90 угловые величины D(α), преобразованные в цифровую форму.
К специальному угломерному распределительному модулю ZM последовательно подсоединен специальный рычажной конфигурационный модуль КМ, формирующий на выходе сигнал V(φ) положения управления рычага 20 управления.
Угломер 80 и анализатор 90 образуют сенсорное устройство 100 устройства 10 управления.
Устройство 10 управления может эксплуатироваться, например, следующим образом.
Сформированные в угломере 80 угловые величины D(α), преобразованные в цифровую форму, поступают в специальный угломерный распределительный модуль ZM и обрабатываются в нем. На этом этапе обработки распределительный модуль ZM образует угол φ единичного круга, соответствующий подаваемой с угломера 80 угловой величине D(α) на 360-градусном единичном круге, преобразованной в цифровую форму.
Сформированный распределительным модулем ZM угол φ единичного круга передается на конфигурационный модуль КМ, в котором каждому углу φ единичного круга рычага 20 управления определено соответствующее положение V(φ) управления рычага 20 управления. Таким образом, конфигурационный модуль КМ определяет полученному от распределительного модуля ZM углу φ единичного круга записанное положение V(φ) управления и передает его в виде соответствующего выходного сигнала на выход анализатора 90.
На фиг.2 схематично изображено, как распределительный модуль ZM осуществляет распределение между угловыми величинами D(α), преобразованными в цифровую форму, и углом φ единичного круга. Виден единичный круг К, на котором углы φ единичного круга обозначены в виде точек. Углам φ единичного круга соответствуют угловые величины, выдаваемые угломером 80. В зависимости от используемого рычага 20 управления диапазон ∆α угла перестановки согласно фиг.1 может иметь разные значения; различаться могут также начальные углы αmin, при которых начинается поворот рычага 20 управления.
0
0
На фиг.2 в качестве примера двух разных рычагов управления пунктирными линиями показаны соответственно начальный угол и диапазон угла перестановки; при этом ∆ϐ означает диапазон угла перестановки первого рычага управления, ϐ - начальный угол этого первого рычага управления, ∆y - диапазон угла перестановки другого, второго, рычага управления, а y-начальный угол  другого, второго, рычага управления.
Видно, что диапазоны углов перестановки, а также начальные углы отображены в виде углов единичного круга 360-градусного единичного круга. Соответствие между углами перестановки или угловыми величинами D(α), преобразованными в цифровую форму, и углами φ единичного круга не зависит от используемого рычага управления и определяется только принципом работы угломера 80. Таким образом, в результате соответствия углов α перестановки углам φ единичного круга осуществляется предварительная оценка, определяемая только принципом работы угломера 80 и не зависящая от рычага управления. Влияние рычага 20 управления на соответствующее положение управления учитывается специальным рычажным конфигурационным модулем КМ, показывающим соответствующее положение управления в зависимости от определенного угла φ единичного круга. Таким образом, специальный рычажной конфигурационный модуль КМ не зависит от используемого угломера 80, поскольку принцип его работы описывается распределительным модулем ZM.
Теперь в результате разделения распределительного модуля ZM и конфигурационного модуля КМ производить замену угломера 80 или рычага 20 управления можно без больших затрат. Когда, например, рычаг 20 управления заменяется другим рычагом управления с другим диапазоном ∆α угла перестановки, то анализатор 90 должен загружать или учитывать только конфигурационный модуль КМ, описывающий принцип действия рычага 20 управления. При этом распределительный модуль ZM может оставаться без изменений, поскольку угломер 80 как таковой не меняется.
Если же, напротив, другим угломером заменяется угломер 80, причем рычаг 20 управления остается без изменений, то в анализаторе 90 должен быть установлен только новый распределительный модуль ZM, учитывающий принцип работы нового угломера 80 и обеспечивающий правильное соответствие угловых величин D(α), преобразованных в цифровую форму, углам φ единичного круга. Конфигурационный модуль КМ в этом месте может оставаться без изменений, поскольку в рычаге 20 и тем самым в соответствии между углами φ единичного круга и соответствующим положением управления ничего не изменяется.
Тем самым, подводя итоги, можно констатировать, что в результате применения распределительных модулей, описывающих принцип действия угломера 80, и конфигурационных модулей КМ, описывающих принцип работы рычага управления, возможны простая замена и модификация отдельных компонентов устройства 10 управления.
Итак, другими словами, в результате описанного применения распределительных модулей ZM и конфигурационных модулей КМ удается добиться того, чтобы каждое положение рычага управления независимо от специальной функции управления соответствовало постоянному углу или угловому диапазону единичного круга. Таким образом, независимо от специальных углов перестановки для всех рычагов управления в одинаковом положении создаются идентичные углы единичного круга, так что при использовании конфигурационного модуля КМ, поставляемого, например, изготовителем рычага 20 управления, в отношении используемого рычага 20 управления возможно простое параметрирование устройства 10 управления. Если рычаг 20 управления следует заменить на другой рычаг управления, то после механической замены рычага управления необходимо только заменить старый конфигурационный модуль новым конфигурационным модулем, характеризующим принцип работы рычага 20 управления в отношении предоставляемых им положений управления. Остальные компоненты анализатора 90, в частности распределительный модуль ZM, характеризующий принцип действия угломера 80, могут оставаться без изменений.
Подводя итоги, можно констатировать, что в результате описанной унификации или модуляризации анализатора 90, если детали устройства 10 управления заменяются другими деталями, например другим рычагом управления или другим угломером, затраты на адаптацию сокращаются; дело в том, что обновляться в анализаторе должны лишь соответствующие модули, описывающие заменяемые детали.
Перечень позиций
10 - устройство управления
20 - рычаг управления
30 - ось рычага
40 - стопорный диск
50 - выемка
51 - выемка
52 - выемка
60 - стопорный элемент
70 - пружина
80 - угломер
90 - анализатор
100 - сенсорное устройство
α - угол перестановки
∆α диапазон угла перестановки
∆ϐ - диапазон угла перестановки
0 -
ϐначальный угол
∆γ - диапазон угла перестановки
0 -
γначальный угол
αmin - угол
αmax - угол
φ - угол единичного круга
D(α) - угловая величина
К - единичный круг
V(φ) - положение управления
КМ - конфигурационный модуль
ZM - распределительный модуль