УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОЙ ЛИКВИДАЦИИ БОКСОВАНИЯ И ЮЗА КОЛЕСНО-МОТОРНЫХ БЛОКОВ ТЯГОВОГО ПОДВИЖНОГО СОСТАВА
DEVICE FOR AUTOMATIC TERMINATION OF SLIDING AND SKIDDING OF ROLLING STOCK MOTORED WHEEL UNITS

Изобретение относится к железнодорожному транспорту, в частности к устройствам для автоматической защиты колесно-моторных блоков электровозов, электропоездов и тепловозов от боксования их колесных пар при тяге или от юза при электрическом торможении.
Известно устройство для автоматической ликвидации юза колесно-моторных блоков электроподвижного состава, содержащее датчики текущих значений токов тяговых электродвигателей, причем выходы этих датчиков подключены к элементам для выделения максимального MAX и минимального MIN из указанных текущих значений токов, а также исполнительные элементы автоматики для воздействия на колесно-моторные блоки (RU, патент на изобретение №2072669 C1, кл. B60L 3/10, опубл. 1997).
Недостатком устройства является снижение эффективности защиты в связи с невозможностью определения инерционным устройством опорного уровня для однозначной идентификации процессов боксования или юза конкретной колесной пары в процессе развития и ликвидации боксования или юза колесно-моторных блоков при последовательном соединении тяговых электродвигателей.
Известно устройство для автоматической ликвидации боксования и юза колесно-моторных блоков электроподвижного состава, принятое за прототип, содержащее датчики текущих значений рабочих параметров колесно-моторных блоков, включая электрические параметры тяговых электродвигателей, причем выходы этих датчиков подключены к элементам для выделения максимального MAX и минимального MIN из указанных текущих значений рабочих параметров, а также исполнительные элементы автоматики для воздействия на колесно-моторные блоки, причем дополнительно предусмотрены логический элемент ИЛИ, своими входами подключенный к выходам элементов MAX и MIN, предназначенный для обеспечения необходимого алгоритма ликвидации боксования или юза как при параллельном, так и при последовательном соединении тяговых электродвигателей, а также счетно-решающий блок, соединенный своими входами с выходами датчиков текущих значений рабочих параметров и предназначенный для вычисления среднего текущего значения указанных параметров, а выходы логического элемента ИЛИ и счетно-решающего блока подсоединены к входам элемента сравнения с линейным усилителем, выход которого подключен к входам исполнительных элементов автоматики (RU, патент на изобретение №2364525 C2, кл. B60L 3/10, опубл. 2009 г.).
Недостатки устройства состоят в том, что в случае одновременного боксования или юза всех колесных пар снижается его быстродействие и не обеспечивается эффективная защита и безопасность движения тягового подвижного состава.
Техническим результатом изобретения является повышение эффективности и быстродействия устройства для автоматической ликвидации боксования и юза колесно-моторных блоков тягового подвижного состава при любом соединении тяговых двигателей, в том числе при одновременном боксовании или юзе всех колесных пар тягового подвижного состава, повышение безопасности движения железнодорожного транспорта.
Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве для автоматической ликвидации боксования и юза колесно-моторных блоков тягового подвижного состава, содержащем датчики текущих значений рабочих параметров колесно-моторных блоков, включая электрические параметры тяговых электродвигателей, исполнительные элементы автоматики, соединенные с тяговыми электродвигателями и форсунками для подачи песка колесно-моторных блоков, счетно-решающий блок, соединенный своими входами с выходами датчиков текущих значений рабочих параметров, а своими выходами - с входами исполнительных элементов автоматики, счетно-решающий блок снабжен блоками вычисления частоты вращения каждого колесно-моторного блока, входы которых соединены с выходами датчиков текущих значений рабочих параметров, блоком формирования опорной частоты вращения и блоками сравнения, первые входы которых соединены с выходом блока формирования опорной частоты вращения, вторые входы блоков сравнения соединены с выходами блоков вычисления частоты вращения каждого колесно-моторного блока, входы блока формирования опорной частоты вращения соединены с выходами блоков вычисления частоты вращения каждого колесно-моторного блока, а выходы блоков сравнения, являющиеся выходами счетно-решающего блока, соединены с входами исполнительных элементов автоматики.
На чертеже представлена блок-схема устройства для автоматической ликвидации боксования и юза колесно-моторных блоков тягового подвижного состава.
Устройство содержит датчики 1 текущих значений рабочих параметров колесно-моторных блоков 2 (соответственно числу ведущих осей локомотива), включая электрические параметры тяговых электродвигателей 3, исполнительные элементы автоматики 4 и 5 для воздействия на колесно-моторные блоки 2, счетно-решающий блок 6, соединенный своими входами с выходами датчиков 1 текущих значений рабочих параметров, а своими выходами - с входами исполнительных элементов автоматики 4 и 5, причем счетно-решающий блок 6 снабжен блоками 7 вычисления частоты вращения каждого колесно-моторного блока 2, входы которых соединены с выходами датчиков 1 текущих значений рабочих параметров, блоком 8 формирования опорной частоты вращения и блоками 9 сравнения, первые входы которых соединены с выходом блока 8 формирования опорной частоты вращения, вторые входы блоков 9 сравнения соединены с выходами блоков 7 вычисления частоты вращения каждого колесно-моторного блока 2, входы блока 8 формирования опорной частоты вращения соединены с выходами блоков 7 вычисления частоты вращения каждого колесно-моторного блока 2, а выходы блоков 9 сравнения, являющиеся выходами счетно-решающего блока 6, соединены с входами исполнительных элементов автоматики 4 и 5.
Исполнительные элементы автоматики 4 и 5 предназначены соответственно для воздействия на электромагнитные параметры тяговых электродвигателей 3 и для включения устройств импульсной пескоподачи. Первые выходы исполнительных элементов автоматики 4 и 5 соединены с тяговыми электродвигателями 3 для воздействия на их электромагнитные параметры, другие выходы исполнительных элементов автоматики 4 и 5 соединены с форсунками 10 для подачи песка, обеспечивающими импульсную подачу песка под колесные пары 1. Колесно-моторные блоки 2 содержат тяговые электродвигатели 3 и колесные пары 11 с тяговыми редукторами и промежуточными компонентами (на чертеже не показаны).
Предложенное устройство работает следующим образом.
В качестве измеряемых параметров колесно-моторных блоков 2 принимаются токовые нагрузки тяговых электродвигателей 3 (токи якорей и обмоток возбуждения) и напряжения на тяговых электродвигателях 3.
В режимах электрической тяги или электрического торможения по измеренным значениям токовых нагрузок тяговых электродвигателей 3 в блоках 7 вычисления частоты вращения вычисляются текущие значения частот вращения колесно-моторных блоков 2 в соответствии со следующим выражением:
,
i
i
i
i
i
где: n, U, I, R, СФ - соответственно частота вращения, напряжение якорной цепи, ток якоря, сопротивление якорной цепи и магнитный поток i-го тягового электродвигателя.
Для режима электрической тяги в выражении для расчета берется знак «минус», для режима электрического торможения - знак «плюс».
min
max
В блоке 8 формирования опорной частоты вращения по полученным значениям частот вращения каждого колесно-моторного блока 2 определяется минимальное значение частоты вращения n для режима электрической тяги и максимальное значение n для режима электрического торможения. По заданным заранее параметрам задается величина максимально допустимого ускорения/замедления  тягового подвижного состава в режимах электрической тяги и электрического торможения соответственно.
оп
Далее в блоке 8 вычисляется величина опорной частоты вращения n в соответствии со следующим алгоритмом:
1) для режима электрической тяги
оп
оп
max
оп
min
n=n-adt при n>n
оп
оп
max
оп
min
n=n+adt при n<n
2) для режима электрического торможения
оп
оп
max
оп
max
n=n-adt при n>n
оп
оп
max
оп
max
n=n+adt при n<n
оп
Полученное значение опорной частоты вращения n с выхода блока 8 подается на входы блоков 9 сравнения, где сравнивается с текущими значениями частот вращения каждого колесно-моторного блока 2, вычисленными в блоках 7.
При отсутствии боксования или юза выходные сигналы блока 8 и блоков 7 равны между собой, в результате чего сигналы на выходе блоков 9 сравнения отсутствуют и соответственно блоки 4 и 5 не срабатывают.
Если в режиме электрической тяги или электрического торможения начинается боксование или юз хотя бы одного из колесно-моторных блоков 2, то появляется разница между выходными сигналами блока 8 и блоков 7, которую определяют соответствующие блоки 9, сигналы с выходов которых поступает на соответствующие исполнительные элементы автоматики 4 и 5, обеспечивая снижение силы тяги или торможения тяговых электродвигателей, потерявших сцепление, с одновременной импульсной подачей песка соответствующими форсунками 10, что позволяет ускорить восстановление сцепления, повысить эффективность и быстродействие устройства для автоматической ликвидации боксования и юза колесно-моторных блоков 2 тягового подвижного состава при любом соединении тяговых электродвигателей 3, в том числе при одновременном боксовании или юзе всех колесных пар 11 тягового подвижного состава, повышение безопасности движения железнодорожного транспорта.
Предлагаемое устройство испытано с применением микропроцессорной системы управления на маневровом тепловозе и показало положительные результаты.