Устройство для проверки стрелочных электроприводов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Использование: в системах железнодорожной автоматики, в частности в устройствах электрической централизации. Сущность изобретения: устройство содержит 1 усилитель (2), 1 RC-фильтр (З). 1 детектор (4), 1 запускающий триггер (10), 1 одновибрато.р(11), 3 ключевых элемента (13, 32, 33), 1 регистр памяти (9), 1 блок выделения минимального уровня огибающей рабочего тока (15), 1 блок выделения максимального уровня огибающей рабочего тока (14), 1 сумматор (18), 6 компараторов (5, 6, 24, 25, 20, 19), 1 квадратор (16), 1 функциональный преобразователь (17), 1 умножи

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 В 61 1 7/08

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4875723/11 (22) 17;08,90 (46) 23.02.93. Бюл. М 7 (71) Днепропетровский институт инженеров железнодорожного транспорта им. M.È,Êàлинина (72) А.П.Разгонов, А,Н.Байдуж, В,Я.Кизяков, Н.В.Рудь и М.А,Ковригин (56) Резников Ю,М, Электроприводы железнодорожной автоматики и телемеханики.

M.: 1985, с. 256-258. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОВЕРКИ СТРЕЛОЧНЫХ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ,, Я2„, 1796515 Al (57) Использование: в системах железнодорожной автоматики, в частности в устройствах электрической централизации, Сущность изобретения: устройство содержит 1 усилитель (2), 1 RC-фильтр (3). 1 детектор (4), 1 запускающий триггер (10), 1 одновибратор (11), 3 ключевых элемента (13, 32, 33), 1 регистр памяти (9), 1 блок выделенич минимального уровня огибающей рабочего тока (15), 1 блок выделения максимального уровня огибающей рабочего тока (14), 1 сумматор (18), 6 компа раторов (5, 6, 24, 25, 20, 19), 1 квадратор (16), 1 функциональный преобразователь (17), 1 умножи1796515

30

50 тель (23), 1 коммутатор (26), 1 стартовый триггер (12), 3 элемента И (36, 21, 7), 3 элемента

ИЛИ-НЕ, 1 блок индикации (30), 2-3-4-5-7-9-30;

4-6-8-7, 6-9: 2-10-11-12-13-15-18-19-21-9;

Изобретение относится к системам железнодорожной автоматики и телемеханики, в частности к электрической централизации.

В результате патентного поиска не обнаружено устройств диагностики стрелочных переводов. Наиболее близким аналогом к заявляемому по технической сущности является устройство, содержащее ключевые элементы (реле), резисторы и релейные элементы включения привода.

Недостатками этого устройства являются: автономная проверка параметров электродвигателя стрелки, невозможность оценки состояния стрелочного перевода по таким параметрам, как тяговое усилие электродвигателя в процессе перевода, время перевода; кроме того, в устройстве не осуществляется контроль биения подшипников.

Техническим результатом изобретения является повышение точности проверки параметров и надежности работы стрелочных электроприводов путем выявления предотказовых неисправностей, характерных для условйй эксплуатации стрелочных переводов.

Технический результат достигается тем, что устройство снабжено компараторами, одновибратором, блоками выделения минимального и максимального уровня огибающей рабочего тока двигателей, блоками выделения минимального и максимального уровней переменной составляющей рабочего тока, функциональным преобразователем, элементами ИЛИ-НЕ, И, компараторами, сумматором, триггерами, умножителем, включенными последовательно и подключенными к упомянутому резистору усилителем, детектором, фильтром и регистром, имеющим ячейки памяти, одними входами которых образованы информационные входы регистра, а другие их входы подключейы к элементам включения двигателей, и элемент ИЛИ-НЕ, к входам которого подключены выходы ячеек памяти, а выходами образованы выходы регистра, йодключенные к индикаторам, квадрато ром, задатчиком режимов работы, выходы которого подключены к одним входам компараторов и блоков выделения минималь10-12; 2-13; 13-14-18; 11-32; 11-32;11-3314; 13-16-23-24-35-36-9;. 24-9; 13-1723-25-36; 26-24; 26-25, 18-20-22-9;

22-21, 1 ил. ного и максимального уровней переменной составляющей рабочего тока, другие входы которых подключены к выходу детектора, а к выходу усилителя подключен одним входом один из ключевых элементов, вход которого соединен с выходом одного из триггеров, входы которого подключены соответственно к одному из выходов одновибратора и к одному из выходов второго триггера, вход которого подключен к упомянутому выходу усилителя, а выход — к входу одновибратора, второй выход которого, соединенный с упомянутым резистором, соединен с входами второго и третьего ключевых элементов, выходы первого из которых соединены с одним и другим входом блока выделения минимального уровня огибающей рабочего тока, а выходы второго— с одним и другим входами блока выделения максимального уровня огибающей рабочего тока, третьи входы блоков выделения минимального и максимального уровней огибающей рабочего тока, входы квадратора и функционального преобразователя подключены к выходу первого ключевого элемента, а выходы квадратора и функционального преобразователя соединены соответственно с одним и другим входами умножителя„выход которого подключен к другим входам одного и другого компараторов, выход первого из которых соединен с входом одного из элементов ИЛИ-НЕ и с одним из информационных входов ячеек памяти регистра, к которому подключен выход одного из элементов и, один вход которого подключен к выходу второго компаратора, а другой — к выходу одного из элементов ИЛИ-НЕ, а вход второго элемента ИЛИ-НЕ соединен с выходом блока выделения максимального уровня переменной составляющей рабочего тока, подключенным к другому информационному входу ячеек памяти регистра, к которому подключен выход второго элемента И, один и другой входы которого подключены соответственно к выходам второго элемента

ИЛИ-НЕ и блока выделения минимального уровня переменной составляющей рабочего тока, причем выходы блоков выделения минимального и максимального уровня огибающей рабочего тока соединены соответственно с одним и другим входами

1796515

30

40

50

55 сумматора, выход которого соединен со вторыми входами третьего и четвертого компараторов, выход последнего из которых соединен с входом третьего элемента ИЛИНЕ и с третьими информационными входами ячеек памяти регистра, с четвертыми информационными входами которых соединен выход третьего элемента и, входы которого соединены -с входами третьего элемента ИЛИ-НЕ и третьего компаратора.

Новым в заявляемом решении по сравнению с прототипом является то, что в устройстве используется принцип выявления характерных неисправностей электродвигателя и стрелочного перевода (искрение щеток, обрыв и короткое замыкание секций якоря, биение подшипника и др.) по форме огибающей рабочего тока,. потребляемого электроприводом в процессе перевода стрелки, а также то, что в устройстве по величине рабочего тока производится вычисление усилия на валу электродвигателя в конце перевода стрелки и сравнение этого усилия с нормируемыми значениями. В результате оказывается возможным обнаружение предотказового состояния стрелки с передачей об этом информации дежурному персоналу дистанции, что существенно повысит эффективность и надежность функционирования стрелок электрической централизации промежуточных станций.

На чертеже изображена электрическая схема устройства для проверки стрелочных электроприводов.

Устройство содержит резистор 1, вклю ченный в общую рабочую цепь электроприводов станции, присоединенный ко входам усилителя постоянного тока 2, выход которого подключен ко входу активного RCфильтра 3. RC-фильтр 3 своим выходом присоединен ко входу детектора усилителя

4, выход которого присоединен к одним из входов компараторов минимального 5 и максимального 6 уровней переменной составляющей рабочего тока, другие входы которых подключены к источникам опорных сигналов. Выход компаратора 5 присоединен к одному входу первой схемы 7 И, другой ее вход подключен к выходу первой схемы ИЛИ-HE 8, вход которой присоединен к выходу компаратора 6 и первой шине регистра 9, другая шина которого подключена к выходу первой схемы И. Вход. запускающего триггера 10 присоединен к выходу усилителя 2, а вход триггера 10 — ко входу одновибратора 11, одним своим выходом, подключенным к входу стартового триггера

12, своим выходом присоединенным к управляющему входу первого ключа 13, своим одним входом присоединенного к выходу усилителя 2, а выходом — ко входу схем слежения за максимумом 14 и минимумом 15 функции рабочего тока, а также ко входам квадратора 16 и функционального преобразователя 17. Первый вход сумматора 18 присоединен к выходу схемы 15, другой — к выходу схемы 14, выход сумматора 18 подключен на один из входов первого 19 и второго 20 компараторов, другими своими входами подключенными к источникам опорных сигналов; выход первого компаратора 19 подан на один вход второй схемы И

21, другой вход которой присоединен к выходу схемы ИЛИ-НЕ 22, вход которой присоединен к выходу второго компаратора 20 и к четвертой шине регистра 9, третья шина которого присоединена к выходу схемы 21.

Один вход множительного устройства 23 присоединен к выходу квадратора 16, другой вход — к выходу функционального преобразователя 17, а выход множительного устройства — к одному из входов третьего 24 и четвертого 25 компараторов, своими другими входами подключенными к выходам коммутатора опорного сигнала 26, и-входов которого подключены к и-выходам источника опорного сигнала 27, m-входов ячеек регистра 28 подключены к своим

m"èíôîðìàöèîííûì шинам, m-выходов ячеек регистра подключены к m-входам индикационных логических элементов ИЛИ-НЕ 29 по числу контролируемых стрелок, выходы п-элементов 29 подключены к блоку индикации 30, Соответствующий из m-выходов ячеек 28 через логические элементы ИЛИ-HE индикации неисправностей 31 подключены к блоку индикации 30. Второй 32 и третий ключи 33 своими управляющими входами подключены к другому выходу одновибратора 11, входы и выходы ключей 32 и 33 присоединены соответственно ко входам схем

15 и 14. Контакты реле включения стрелочных электроприводов 34 подключены ко входам ячеек регистра и источникам питания, а вход третьей схемы ИЛИ-НЕ 35 присоединен к выходу третьего компаратора 24 и к пятой шине регистра 9, выход схемы 35 подан на один вход третьей схемы И, другой вход которой подключен к выходу четвертого компаратора 25, а выход — к шестой шине регистра 9.

Устройство работает следующим образом.

В основу устройства диагностики стрелочных переводов положен принцип. определения характерных неисправностей по форме кривой и величине рабочего тока перевода стрелки. Опытами установлено, что при возникновении таких неисправностей электродвигателя как искрение щеток, 1796515 обрывы и короткое замыкание секций обмоток якоря на огибающей рабочего тока,появляются острые "пики", характеризующие возникновение перемеМной составляющей в спектре рабочего тока, При этом установлено. что уровень переменной составляющей зависит от характера неисправности— при обрыве или коротком замыкании секций обмоток якоря уровень составляющей существенно выше.

После усиления напряжения сигнала, снимаемого с резистора 1, включенного в рабочую цепь перевода стрелки, усилителем 2 сигнал поступает на вход активного

RC-фильтра 3. После дектирования и усиления сигнала блоком 4 постоянная составляющая, пропорциональная уровню переменной составляющей (частота около

300-400 Гц) рабочего тока, поступает на входы компараторов минимального 5 и максимального 6. уровней переменной составляющей. Уровень опорных сигналов компараторов 5 и 6, подаваемых на их вторые входы подобран из условий Uo> < Uoz.

Поэтому при.появлении "искрения щеток" на выходе компаратора 6 появляется уровень напряжения логической единицы, поступающий на один вход схемы И 7, на другой вход которой поступает такой же сигнал с выхода схемы 8 ИЛИ-НЕ, подключенной своим входом к выходу компаратора 6.

С выхода схемы 7 И сигнал поступает на вторую информационную шину регистра 9

"Искрение щеток".

При неисправности "обрыв, короткое . замыкание" секций обмоток якоря уровень сигнала на выходе усилителя 4 окажется выше, чем в случае неисправности "искрение щеток" коллектора. В этом случае сигнал . логической единицы появляется на выходе компаратора 6 и на первой шине регистра

9. Кроме этого, поступая на вход схемы 8

ИЛИ-НЕ, сигнал логической единицы на выходе схемы преобразуется в сигнал логиче ского нуля, в результате на выходе схемы 7

И и на второй шине регистра появляется нуль. В этом случае в блоке индикации фиксйруется только неисправность "обрыв или к.э." секций обмоток якоря..

Рассмотри принцип фиксации неисп.равностей "биение подшипника" якоря электродвигателя и "пружинность остряка" (загрязнение стрелки). Путем осциллографирования кривых рабочето тока установлено, что при биении подшипника якоря на огибающей функции рабочего тока перевода стрелки появляются периодические "спа ды" . и "подъемы", напоминающие . синусоиду. При появлении неисправности

"пружинность остряка" величина тока к концу перевода стрелки существенно возрастает. Эти признаки распознавания неисправностей и -реализованы в устройстве.

С выхода усилителя 2 сигнал поступает на вход запускающего триггера 10. Один выход триггера 10 подключен ко входу одиовибратора 11. При изменении состояния триггера 10 в начале перевода стрелки запу5

10 скается одновибратор на время примерно

0,5 с. Сигнал с выхода одновибратора по жение с выхода усилителя 3, пропорциональное рабочему току,,через ключ 13 поступает на входы схем слежения за максимальным 14 и минимальным 15 уровнем огибающей рабочего тока.. Заметим здесь, 20 что одновибратор 11 обеспечивает подачу сигнала на вход схем 14 и 15 на "информационном" отрезке функции рабочего тока перевода стрелки, поскольку преодоление

25 усилия перевода остряков стрелки начинэется по окончании холостого режима работы двигателя, когда в механизме электропривода происходит этап размыкания рабочего шибера без передвижения остряков стрелки.

Схема,14 фиксирует максимум огибающей тока перевода и с ее выхода сигнал поступает на вход сумматора 18. На другой вход сумматора 18 поступает сигнал с выхода схемы фиксации минимума 15 огибаю30

35 щей тока перевода стрелки. Результат вычитания этих сигналов поступает на первые входы первого 19 и второго 20 компараторов, на другие входы которых поданы

40 опорные сигналы, соответствующие нормируемым уровням результата вычитания при неисправностях "биение подшипника" и

"пружинность остряка".

Сигнал с выхода компаратора 19 поступает на один вход второй схемы И 21, а с выхода компаратора 20 — на третью шину регистра "пружинность остряка" и на вход второй логической схемы ИЛИ-НЕ 22, с выхода которой сигнал поступает на другой вход схемы 21. Величины опорных сигналов, поступающие на другие входы компараторов 19 и 20, выбраны из условия Оо4 < Ооз.

Если разность минимального и максимального значений функции рабочего тока на выходе сумматора 18 будет выше значения опорного сигнала Ооз, но ниже сигнала Uo4. тогда сигнал с выхода компаратора 19 беспрепятственно проходит через схему 21 на четвертую шину регистра "биение подшип50

55 истечении времени 0,5 с запускает стартовый триггер 12, единичный сигнал с выхода

15 которого. открывает первый ключ 13. Напря10

1796515 ника". Если окажется, что разность больше сигнала Оо4, тогда сигнал с выхода компаратора 20 пройдет на третью шину "пружинность остряка" и одновременно, поступая через схему 22 на второй вход схемы 21 закроет ее, отключая цепь прохождения сигнала с выхода компаратора 19 нэ третью информационную шину регистра 9 "биение подшипника".

Теперь обратимся к схеме определения усилия перевода стрелки, в.основу которой положено вычисление формулы для усилия перевода F = Cm(i)l, где Cm(i) — коэффициент, зависящий от типа электродвигателя и величины тока. Сигнал с выхода ключа 13 поступает на вход квэдратора 16, на выходе которого получается напряжение; пропорциональное m l — квадрату тока. Одноврегг менно сигнал ml поступает нэ вход функционального преобразователя 17, с выхода которого снимается напряжение, пропорциональное коэффициенту Cm(l). С выходов квадратора 16 и функционального преобразователя 17 сигналы поступают на входы множительного устройства 23, на выходе которого появляется напряжение, пропорциональное усилию перевода остряков стрелки. Это напряжение затем поступает на первые входы третьего 24 и четвертого 25 компараторов, где оно сравнивается с соответствующими нормируемыми усилиями перевода стрелки — максимальным и средним значением этого параметра, которые устанавливаются величинами опорных сигналов

Uog, Uoe. Величины напряжений этих опорных сигналов устанавливаются автоматически в момент начала перевода и-й стрелки с помощью коммутатора опорного сигнала

26, представляющего собой набор цепей из контактов реле включения n-ro стрелочного перевода. Коммутатор 26 и-цепями соединен С выходами источника опорного сигнала

Формула изобретения

Устройство для проверки стрелочных электроприводов, содержащее ключевые элементы, резистор, включенный в рабочую цепь питания двигателей, элементы включения двигателей и индикаторы, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения точности, оно снабжено компараторами, одновибратором, блоками выделения минимального и максимального .уровней огибающей рабочего тока двигателей, блоками выделения минимального и максимального уровней переменной составляющей рабочего тока, функциональным преобразователем, элементами ИЛИ10

27. Заметим здесь, что число опорных сигналов, подаваемых в цепь компараторов 24 и 25, зависит от типа рельсов, марки крестовины стрелочного перевода и числа градаций усилия перевода стрелки. Если принять, что рельсы могут применяться трех типов (Рьо, Рв и P75) с двумя марками крестовин стрелочных переводов, тогда при двух градациях усилия перевода стрелок число коммутируемых цепей источника опорного сигнала достигнет 12.

В случае, если усилие достигнет максимальной величины, то сигнал с выхода третьего компэратора 24 поступит на пятую шину регистра 9 и через схему ИЛИ-НЕ 35 на один из входов схемы И 36. В результате прохождение сигнала с выхода компарато- . ра 25 на шестую шину регистра Р,р будет прекращено.

С шин 1-6 регистра 9 сигналы поступают на входы всех и ячеек регистра 28, причем запись информации произойдет только в ту ячейку, которая в данный момент времени подключена контактом Рп 34 к источнику записи информации. Выходы ячеек регистра 28 поданы нэ входы соответствующих схем ИЛИ-НЕ, с выхода которых сигнал поступает на индикационные ячейки блока индикации 30, число таких ячеек равно числу стрелочных переводов. С другой стороны, выходы ячеек регистра 28, соответствующие определенной неисправности стрелочного перевода, объединены схемами индикации неисправности ИЛИ-НЕ 31, с выхода которых сигнал поступает в ячейки индикации характера неисправности блока 30.

Сброс триггера 12, ячеек регистра и информации, записанной в схемах 14 и 15, осуществляется с выхода одновибратора 10 в момент начала "информационной" части функции рабочего тока перевода стрелки.

НЕ, И, компараторами, сумматором. триггерами, умножителем, включенными последовательно и подключенными к упомянутому резистору усилителем, детектором, фильтром и регистром, имеющим ячейки памяти, одними входами которых образованы информационные входы регистра, а другие их входы подключены к элементам включения двигателей, и элемент ИЛИ-НЕ, к входам которого подключены выходы ячеек памяти, а выходами образованы выходы регистра, подключенные к индикаторам, квадратором, задатчиком режимов работы, Bt, ходы

KoToporo подключены к однил1 входам кол1параторов и блоков выделения минимэ 1b1796515

Составитель А. Разгонов

Редактор Т,Иванова Техред M,Ìîðãåíòàë. Корректор Н.Милюкова. Заказ 624 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при.ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 ного и максимального уровней переменной составляющей рабочего тока, другие входы которых подключены к выходу детектора, а к выходу усилителя подключен бдним вхо-. дом один из ключевых элементов, вход которого соединен с выходом одного из триггеров, входы которого подключены соответственно к одному из выходов одновибратора и 4(одному из выходов второго триггера, вход кЬторого подключен к упомянутому выходу усилителя, а выход — к входу одновибратора,второй выход которого, соединенный с упомянутым резистором, соединен с входами второго и третьего ключевых элементов; выходы первого из которых соединейы с одним и другим входами блока выделения минимального уровня огибающей рабочего тока, а выходы второго — с одним и другим входами блока выделения максимального уровня огибающей рабочего тока, третьи входы блоков выделения минимального и максимального уровней огибающей рабочего тока, входы квадратора и функционального преобразователя подключены к выходу первого ключевого элемента, а выходы квадратора и функционального преобразователя соединены соответственно с одним и другим входами умножителя, выход которого подключен к другим входам одного и другого компараторов, выход первого из которых соединен с входом одного из элементов ИЛИ-НЕ и с одним из информационных входов ячеек памяти регистра, к которому подключен выход одного из элементов И, один вход которого подключен к, выходу второго компаратора, а другой — к выходу одного из элементов ИЛИ-НЕ, а вход второго элемента ИЛИ-НЕ соединен с выходом блока выделения максимальнбго уровня переменной составляющей рабочего тока, подключенным к другому информационному входу ячеек памяти регистра, к которому подключен выход второго элемента И, один и другой входы которого подключены соответственно к выходам второго элемента

ИЛИ-НЕ и блока выделения минимального уровня переменной составляющей рабочего тока, причем выходы блоков выделения минимального и максимального уровней огибающей рабочего. тока соединены соответственно с одним и другим входами сумматора, выход которого соединен с вторыми входами третьего и четвертого компараторов, выход последнего из которых соединен с входом третьего элемента ИЛИНЕ и с третьими информационными входами ячеек памяти регистра, с четвертыми информационными входами которых соединен выходтретьего элемента И, входы которого соединены с входами третьего элемента ИЛИ-НЕ и третьего компаратора,