УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ТОРМОЖЕНИЕМ ПОЕЗДА

Полезная модель относится к железнодорожному транспорту и касается автоматизации управления подвижным составом.
Известно устройство для автоматического управления торможением поезда по авторскому свидетельству №658017, В 60 Т 8/00, содержащее расположенную в начале блок-участка передающую антенну, соединенную с генератором, и расположенные на локомотиве приемную антенну, соединенную с блоком приема информации, датчик угла поворота, установленный на буксе колеса и соединенный со входами измерителя пути и измерителя скорости, блок программной скорости, один вход которого соединен с выходом измерителя пути, а второй - с выходом блока приема информации, операционный усилитель с регулируемым коэффициентом усиления, соединенный тремя входами с выходами соответственно датчика давления в тормозной магистрали, измерителем скорости и блоком программной скорости, а выходом - с трехпозиционным релейным элементом, подключенным к вентелям торможения и отпуска тормозной системы поезда, с которыми соединен вход датчика давления в тормозной магистрали, регулятор коэффициента усиления, включенный в обратную связь операционного усилителя и соединенный с измерителем пути и блоком программной скорости.
Недостатком известного устройства является то, что точность автоматического регулирования скорости невысокая и определяется главным образом величиной отличия тормозной силы от расчетного значения, постоянной времени изменения тормозной силы изменениям массы поезда, которые имеют значительные отклонения в процессе эксплуатации, особенно грузовых поездов, что снижает точность остановки.
Известно также устройство для автоматического управления торможением поезда по авторскому свидетельству №658017, В 60 Т 8/00, содержащее расположенную в начале блок-участка передающую антенну, соединенную с генератором, и расположенную на локомотиве приемную антенну, соединенную с блоком приема информации, датчик угла поворота, установленный на буксе колеса, соединенный со входами измерителя пути и измерителя скорости, блок программной скорости, один вход которого соединен с выходом измерителя пути, другой вход -с выходом блока автоматической локомотивной сигнализации, третий вход - с выходом блока приема информации, четвертый вход - с выходом измерителя эффективности тормозов,
измеритель эффективности тормозов, соединенный с выходами измерителя ускорения, измерителя скорости и датчика давления в тормозной магистрали, трехпозиционный релейный элемент, подключенный к вентилям торможения и отпуска тормозной системы поезда.
Измерение параметров пути следования поезда происходит аналоговым способом с использованием физического моделирования длины блок-участка длиной шлейфа. Это снижает точность измерения.
Кроме того, устройство не обеспечивает непрерывного контроля за изменением (износом) диаметра бандажа колесной пары, значение которого влияет на фактическую скорость движения поезда, что увеличивает разницу между расчетной и фактической скоростью движения поезда. Все это снижает точность регулирования и остановки поезда.
Недостатком известного устройства является также отсутствие автоматизированной информации о номере маршрута приема поезда на станции (для их получения запрашивают диспетчера на станции), что сужает функциональные возможности устройства.
Задачей полезной модели является повышение точности регулирования скорости и остановки поезда, и расширение функциональных возможностей.
Заявляемое устройство для автоматического управления торможением поезда содержит расположенную в начале каждого блок-участка пути передающую антенну, соединенную с генератором, и расположенные на локомотиве приемную антенну, соединенную с блоком приема информации, датчик угла поворота, установленный на буксе колеса и соединенный со входами измерителя пути и измерителя скорости, измеритель эффективности тормозов, подключенный к выходам измерителя ускорения и датчика давления в тормозной магистрали, блок программной скорости, один вход которого соединен с выходом измерителя пути, второй вход - с выходом блока приема информации, третий вход - с выходом блока автоматической локомотивной сигнализации, четвертый вход - с выходом измерителя эффективности тормозов, трехпозиционный релейный элемент, подключенный к вентилям торможения и отпуска тормозной системы поезда.
В отличие от прототипа оно снабжено блоком постоянно запоминающего устройства, далее - ПЗУ, формирователем границ блок-участков пути и измерителем диаметра бандажа колесной пары, один вход которого соединен с выходом датчика, второй вход -со вторым выходом блока приема информации, третий вход - с первым выходом блока ПЗУ, а выходы его подключены ко входам измерителя пути и
измерителя скорости; второй выход блока ПЗУ соединен со входом измерителя эффективности тормозов, третий выход - с пятым входом блока программной скорости, а каждый из двух его входов соединен соответственно с третьим выходом блока приема информации и выходом формирователя границ блок-участков пути, вход формирователя границ блок-участков пути связан с выходом блока автоматической локомотивной сигнализации.
Генератор снабжен дополнительным входом для подключения к станционным устройствам электрической централизации, а блок ПЗУ снабжен дополнительным входом для программирования.
Наличие блока ПЗУ обеспечивает хранение программной информации о путевых параметрах станций и блок-участков, измеренных заранее с высокой точностью при строительстве пути или взятых из проектной документации, что исключает необходимость постоянного их измерения во время следования поезда. Это удобно и повышает точность и скорость расчетов.
Наличие дополнительного входа в блок ПЗУ обеспечивает возможность введения в него при его изготовлении программы с исходной базой данных путевых параметров блок-участков и станций, которую можно перепрограммировть при изменении условий эксплуатации поезда.
База данных путевых параметров блок-участков включает в себя информацию о номерах, длинах и координатах границ блок-участков, допускаемых скоростях движения по каждому блок-участку, уклонах на каждом блок-участке, координатах ограничений скорости.
База данных путевых параметров станций включает в себя информацию о допускаемых скоростях движения по каждому станционному маршруту, уклонах и координатах действующих ограничений скорости по станционным путям.
Наличие измерителя диаметра бандажа колесной пары обеспечивает постоянный контроль за изменением (износом) диаметра бандажа. Значение диаметра бандажа лежит в основе расчета скорости движения поезда и пройденного пути. Информация о его фактическом размере позволяет повысить точность регулирования и остановки поезда.
Наличие формирователя границ блок-участков позволяет точно определить момент въезда поезда на новый блок-участок, имеющий свой номер, и по его сигналу аппаратура считывает из блока ПЗУ все данные, соответствующие очередному номеру блок-участка.
Все это повышает точность регулирования и остановки поезда.
Наличие дополнительного входа у генератора позволяет соединить его со станционными устройствами электрической централизации. Это автоматизирует процесс получения информации о номере маршрута приема поезда на станции, что расширяет функциональные возможности устройства.
Таким образом, все отличительные признаки являются существенными и решают поставленную задачу.
На чертеже представлена блок-схема устройства для автоматического управления торможением поезда.
Устройство для автоматического управления торможением поезда содержит расположенную в начале перегона 1 передающую антенну 2, к которой подключен генератор 3, имеющий вход подключения к станционным устройствам электрической централизации, а на локомотиве -приемную антенну 4, соединенную с блоком 5 приема информации. На буксе колеса 6 расположен датчик угла поворота 7, соединенный с измерителем пути 8, измерителем скорости 9 и измерителем диаметра бандажа 10 колесной пары 6. Один из входов блока 11 программной скорости соединен с выходом измерителя пути 8, второй вход - с выходом блока приема информации 5, третий вход - с выходом блока автоматической локомотивной сигнализации 12, четвертый вход - с выходом измерителя эффективности тормозов 13, пятый вход - с выходом блока ПЗУ 14, шестой вход - с выходом измерителя ускорения 15, седьмой вход - с выходом измерителя скорости 9. Выход блока программной скорости 11 связан с входом трехпозиционный релейный элемент 16.
Измеритель ускорения 15 подключен входом к выходу измерителя скорости 9. Датчик давления в тормозной магистрали 17 подключен к к вентилям торможения и отпуска тормозной системы поезда 18. На входы измерителя эффективности тормозов 13 подключены выходы измерителя ускорения 15, датчика давления в тормозной магистрали 17, блока ПЗУ 14. Трехпозиционный релейный элемент 16, соединенный с выходом блока программной скорости 11, подключен к вентилям торможения и отпуска тормозной системы поезда 18.
Блок ПЗУ 14 имеет один вход для программирования базы данных путевых параметров станций и перегонов, второй вход подключен к выходу формирователя границ блок-участков 19, третий вход подключен к выходу блока приема информации 5, а выходы блока ПЗУ 14 соединены со входами измерителя диаметра бандажа 10 колесной пары 6, измерителя эффективности тормозов 13 и блока программной скорости 11.
Измеритель диаметра бандажа колесной пары 10 входами подключен к выходам датчика угла поворота 7, блока приема информации 5 и блока ПЗУ 14, а его выходы соединены со входами измерителей пути 8 и скорости 9.
За один оборот колеса б датчик угла поворота 7 вырабатывает μ прямоугольных импульсов. Измеритель скорости 9 осуществляет преобразование частоты следования импульсов с выхода датчика 7 в линейную скорость, умножаемую на поправочный коэффициент а, учитывающий износ диаметра бандажа колесной пары 6 и вычисляемый измерителем диаметра бандажа колесной пары 10. Двоичный код на выходе измерителя скорости 9 пропорционален фактической скорости движения поезда Уф.
Уф=(3,6πDfα)/μ, (1) Где:
Уф - фактическая скорость движения поезда, км/ч;
3,6 - размерный коэффициент (для приведения размерности Уф в км/ч);
D - диаметр бандажа начальный;
f - частота следования импульсов;
α - поправочный коэффициент;
μ - количество импульсов.
Измеритель пути 8 суммирует импульсы датчика 7 от начала перегона 1, фиксируемые блоком приема информации 5 и умножает их на поправочный коэффициент а, учитывающий износ диаметра бандажа колесной пары 6.
Двоичный код на выходе измерителя пути 8 пропорционален расстоянию, пройденному поездом от начала перегона 1. После проследования перегона 1 в начале нового перегона сигналом с выхода блока приема информации 5 осуществляется сброс двоичного кода измерителя пути 8 и процесс измерения пути аналогично повторяется на каждом последующем перегоне.
Sф=(N π D α)/μ, (2)
Где:
Sф - измеренный (фактический) путь;
N - количество импульсов за пройденный путь;
D - диаметр бандажа начальный;
α - поправочный коэффициент;
μ - количество импульсов за оборот колеса;
Передача информации с пути на локомотив о номере блок-участка осуществляется от путевого генератора 3, установленного на выходе станции в начале каждого перегона за время проследования приемной антенной 4 зоны действия передающей антенны 2. При этом блок приема информации 5 обеспечивает демодуляцию кодированного сигнала с выхода приемной антенны 4. Двоичный код на выходе блока приема информации 5 соответствует номеру перегона, который является адресной частью ПЗУ 14, хранящей массив путевых параметров данного перегона, состоящий из массивов баз данных отдельных блок-участков.
При движении поезда по перегону в начале каждого блок-участка 1 данные о координатах конца блок-участка, допускаемой скорости, ограничениях скорости и уклоне передаются из блока ПЗУ 14 в блок программной скорости 11 по сигналу с выхода формирователя границ блок-участков 19.
Формирователь границ блок-участков 19 осуществляет измерение характеристик кодовых сигналов автоматической локомотивной сигнализации 12, сравнивает их с эталонными значениями и формирует сигнал опроса в блок ПЗУ 14 при переходе на следующий блок-участок. Так обеспечивается передача данных о блок-участке из блока ПЗУ 14 в блок программной скорости 11, измеритель эффективности тормозов 13, измеритель диаметра бандажа колесной пары 10.
Блок программной скорости 11 в дискретной форме вычисляет текущее значение расстояния до конца блок-участка (Д8) путем вычитания из координаты конца блок-участка Sб.у., переданной из блока ПЗУ 14, текущего значения расстояния Sф, пройденного локомотивом от начала перегона, вычисляемого измерителем пути 8. Вычисление программной скорости движения поезда и сравнение ее с фактической скоростью Vф осуществляется блоком программной скорости 11 в зависимости от показаний автоматической локомотивной сигнализации 12, расстояния S до конца блок-участка, уклона на блок-участке, переданного из блока ПЗУ 14, действительного значения тормозного коэффициента Эр с выхода измерителя эффективности тормозов 13:
П
V=f (ΔS, I s, АЛС, ϑp ), (3)
Где:
п
V - вычисленная скорость программная;
ΔS - расстояние до конца блок участка;
Is - уклон блок-участка;
АЛС - показания автоматической локомотивной сигнализации;
ϑр - тормозной коэффициент
п
ΔV=V-Vф, (4)
Где:
п
V - программная скорость;
Vф - фактическая скорость.
Измеритель эффективности тормозов 13 производит вычисление действительного значения тормозного коэффициента ϑр при каждом торможении поезда путем решения обратной тормозной задачи, для которой входными переменными являются фактические параметры движения поезда с выхода измерителя скорости (Vф) 9 и измерителя ускорения 15 с учетом уклона I s, переданного из ПЗУ 14.Вычисленные значения тормозного коэффициента ϑр сохраняются и используются для расчета программных скоростей движения Vп до следующего торможения.
Передача информации с пути на локомотив о номере маршрута приема поезда на станции осуществляется от генератора 3, установленного у входного светофора станции за время проследования приемной антенной 4 зоны действия передающей антенны 2. При этом блок приема информации 5 обеспечивает демодуляцию кодированного сигнала с выхода приемной антенны 4 в двоичный код на выходе блока приема информации 5 соответствующий номеру маршрута приема поезда на станцию, который является адресной частью блока ПЗУ 14, хранящей массив путевых параметров данного станционного маршрута. Номер маршрута приема поезда на станции формируется станционными устройствами электрической централизации и передается на вход генератора 3, осуществляя модуляцию сигнала в передающей антенне 2.
При движении поезда по станционному пути у входного светофора по сигналу с выхода блока приема информации 5 в блок программной скорости 11 передается из блока ПЗУ 14 информация маршрута приема: о длине, уклоне станционного пути и ограничениях скорости по маршруту движения поезда до выходного сигнала. Далее работа устройства происходит аналогично.
Измеритель диаметра бандажа колесной пары 10 за время движения по перегону от генератора 3, установленного на выходе станции до генератора, установленного на входе станции, вычисляет фактически пройденное расстояние Lф путем суммирования импульсов датчика 7, сравнивает его с действительной длиной перегона Lп,
переданной из блока ПЗУ 14 и расчитывает поправочный коэффициент α, учитывающий износ диаметра бандажа колесной пары 6.
Где:
Lп - действительная длина блок-участка;
Lф - измеренная длина блок-участка.
Использование устройства для автоматического управления торможением поезда при сохранении высокой безопасности движения поезда (за счет исключения проезда запрещающих сигналов) позволяет повысить точность регулирования скорости и остановки поезда за счет:
- учета поправки на износ бандажа колесной пары;
- точного задания и хранения информации путевых параметров перегонов и станций.
Позволяет передавать на локомотив номер маршрута приема на станции.