poster333

Новая система контроля скорости движения

Надежная и качественная эксплуатация подвижного состава локомотивной бригадой требует оперативной информации о скорости движения. В принципе, подобная система существует на каждом современном локомотиве, одна из наиболее совершенных — на электровозах ЧС7. Она состоит из следующих основных блоков: бесконтактного электронного датчика скорости SPO.5.1, электронного блока противогазовой защиты PSO.3.1.

Сочетание съема и обработки сигнала скорости позволило в свое время оперативно реагировать на изменение скоростных характеристик и поддерживать оптимальный режим ведения поезда. Однако даже эта надежная система и технические решения, принятые для выполнения требуемых задач контроля текущего состояния локомотива в пути, не соответствуют требованиям сегодняшнего дня, поскольку она реализована на устаревшей элементной базе и весьма ограничена функционально.

Поэтому, начиная с 1993 г., на Свердловской дороге ведутся работы по созданию основных узлов новой универсальной системы контроля скорости движения локомотивов любого типа на современной элементной базе.

ТОРЦОВЫЙ ДАТЧИК СКОРОСТИ

В 1994 г. специалистами научно-производственного предприятия «НИС» (г. Екатеринбург) совместно с работниками Свердловской дороги был разработан и направлен на опытную эксплуатацию в депо Свердловск-Пассажирский торцовый датчик скорости (ТДС), Это — бесконтактное (бес-приводное) электронное устройство преобразования скорости движения локомотива, используемое как составная часть систем противобоксования, электромагнитного и пневматического торможения

ТДС размещается на буксе электровоза, его электрические, механические характеристики и габаритные размеры соответствуют данным датчика SPO.5.1, устанавливаемого на локомотивах ЧС7, ЧС8 и др.

Работа ТДС основана на электромагнитном принципе. Его чувствительный элемент дистанционно (не имея механической связи) фиксирует изменение амплитуды сигнала датчика при последовательном чередовании зубцов и впадин специального диска (шестерни), жестко закрепленного на колесной паре локомотива. Таким образом, мгновенное текущее значение скорости локомотива может быть получено непосредственно от каждой его колесной пары, оборудованной системой ТДС.

Принципиальная блок-схема работы ТДС представлена на рис. 1. Входной сигнал датчика, пройдя через стабилизатор напряжения 1 и генератор высокой частоты 2, благодаря воздействию чувствительного элемента 3, получает соответствующую модуляцию, пропорциональную скорости чередования зубцов и впадин специального диска. Далее, модулированный сигнал, пройдя через усилитель высокой частоты 4, фильтр низкой частоты 5 и усилитель 6 поступает на формирователь прямоугольных импульсов 7. Здесь он приобретает требуемую форму (прямоугольные импульсы) заданной амплитуды. Устройство самотестирования датчика 8 осуществляет проверку его работоспособности на стоянке.


Датчик имеет принципиально иные схемные решения, чем прототип, разработан на современной элементной базе и благодаря этому имеет повышенную надежность в сравнении с SPO.5.1.

Учитывая положительные результаты его работы, соответствующим указанием МПС решено изготовить опытную партию датчиков ТДС и оснастить ими часть парка электро возов ЧС7 Сейчас успешно эксплуатируется более 50 датчиков. Гарантийный срок их службы — 2 года, или 400 тыс. км пробега.

Следует отметить что стоимость отечественного датчика ТДС примерно на 30 — 35 % ниже, чем стоимость датчика SPO.5.1. Датчик ТДС универсален, надежен и может быть применен, помимо системы противобоксования электродинамического и пневматического торможения, в системах качественного (точного) управления движением локомотива, рекуперативного торможения, контроля без опасности движения (САУТ), в системах регистрации параметров движения и других.

ПРОТИВОЮЗОВАЯ ЗАЩИТА

Как было сказано, основная функция датчика скорости — выдача информации о скорости локомотива системе противобоксования или, точнее системе противоскользящей защиты (ПСЗ). Существующая в электровозах чешского производства защита PSO.3 1 (5.1 — 7,1) морально и физически устарела В 1994 г. работниками Свердловской дороги и сотрудниками научно-производственного предприятия «НИС» была разработана принципиально новая система противоскольжения локомотива, имеющая существенные отличия от прототипа. Идея новой разработки принадлежит инженерам депо Свердловск-Пассажирский В.Н. Меньшикову и В.М. Болгову.

Предложенная система разработана с применением микропроцессоров, что позволяет достаточно оперативно корректировать программу работы комплекса противоскользящей защиты и применять ее в локомотивах любого типа Принципиальная блок-схема работы противоскользящей защиты с применением микропроцессоров (ПСЗ МП) представлена на рис. 2.


Принцип действия ПСЗ-МП состоит в следующем. ПСЗ-МП получает сигнал от всех датчиков ТДС, расположенных
на каждой колесной паре локомотива. Затем он в виде импульсов с частотой, пропорциональной скорости вращения каждой колесной пары, поступает в систему измерения скорости СИС 3 через формирователь сигнала ФС 2 Опреде ление скорости осуществляется измерением периода импульсов датчиков. Далее, на основании данных, полученных от СИС 3, и сигнала режима работы локомотива (тяга или торможение) в системе определения опорной скорости СООС 5 устанавливается величина .

Причем в режиме тяги является наименьшей, а в режиме торможения или выбега — наибольшей из всех скоростей вращения отдельных колесных пар. Сигналы V и скоростей V колесных пар сравниваются в системе ССС 6. При превышении заданного порога разности между ними на соответствующем канале ССС вырабатывается сигнал скольжения по скорости ckV. Одновременно от ФС импульсы с частотой, пропорциональной скорости вращения каждой колесной пары, поступают в систему измерения ускорения СИУ 4

Ускорение а определяется по изменению величины скорости каждой колесной пары за определенный промежуток времени Т. При превышении заданного порога ускорения (замедления в режиме торможения или выбега) на соответствующем выходе СИУ 4 появляется сигнал скольжения по ускорению: ск.а Сигналы скольжения по скорости ckV и ускорению ск.а в сумматоре 7 преобразуются в сигналы скольжения каждой колесной пары и общий сигнал скольжения СК локомотива.

На их основании выходной блок 8 в зависимости от режима работы вырабатывает сигналы цепям управления локомотива «боксование» или «юз» каждой колесной паре и общие сигналы «боксование» или «юз» для локомотива. Кроме того, в результате поступления сигнала Von в блок 8 тот вырабатывает и передает в цепи управления сигналы о достижении локомотивом определенных скоростей.

В состав ПСЗ-МП входят также: блок питания БП 9, блок диагностики БД 10, который автоматически (при включении питания) тестирует все блоки ПСЗ-МП, определяет исправность датчиков ТДС всех колесных пар и в случае каких-либо неисправностей фиксирует дефект с помощью светодиодной индикации, блок приемопередающего устройства ПП 11, который по запросу внешних устройств (регистратор параметров движения и др.), может выдавать требуемую информацию о скоростях и ускорениях каждой колесной пары локомотива в стандарте RS-232.

Следует отметить, что, благодаря новым схемным решениям и современной элементной базе, в 1,5 — 2 раза снижены по сравнению с прототипом, массо-габаритные показатели, а также потребляемая мощность блока защиты противоскольжения в целом. В настоящее время завершена разработка опытного образца блока ПСЗ-МП, изготовление которого намечено на май 1995 г.

Комплексное испытание нового поколения системы контроля скорости движения локомотива, включающего датчик скорости ТДС и противоскользящую защиту ПСЗ-МП, планируется начать на Свердловской дороге во II квартале 1995 г.

Инж ГС. БОЯРСКИХ
канд.техн. наук И.С. НОГИНОВ,
г. Екатеринбург

СЦБот

Эта тема была перенесена из раздела Журнал "Локомотив".

Перенес: Admin