устройство автоматического торможения подвижного состава при сходе вагона с рельсов

Формула изобретения

Устройство автоматического торможения подвижного состава при сходе вагона с рельсов, содержащее датчики вертикального ускорения, установленные на необрессоренных частях и подключенные к одним из фильтров низкой частоты, и компараторы, на первом входе каждого из которых подключен источник опорного сигнала, а на выходе - логический элемент И, который через формирователь импульсов соединен с блоком включения тормоза, отличающееся тем, что введены датчики поперечных ускорений, установленные на необрессоренных частях локомотива и подключенные к другим фильтрам низких частот, датчик скорости движения подвижного состава, аналого-цифровые преобразователи, блок расчета "шпальной" частоты, блок формирования "околошпальной" полосы частот, блоки оценки энергетических спектров и блоки расчета энергии сигналов ускорений, к первым входам которых подключен датчик скорости движения подвижного состава через цепочку последовательно соединенных аналого-цифрового преобразователя, блока расчета "шпальной" частоты и блока формирования "околошпальной" полосы частот, а каждый второй вход блока расчета энергии сигналов ускорений соединен с соответствующим фильтром низкой частоты через соответствующую последовательно соединенную цепочку, состоящую из аналого-цифрового преобразователя и блока оценки энергетических спектров, выход каждого блока расчета энергии сигналов ускорений подключен ко второму входу соответствующего компаратора, при этом датчики вертикального ускорения установлены на локомотиве.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к транспортной технике, а именно к устройствам автоматического торможения подвижного состава при сходе вагона с рельсов.

Известно устройство автоматического торможения подвижного состава при сходе вагона с рельсов [1], которое содержит датчики вертикального ускорения, установленные на необрессоренных частях и подключенные к одним из фильтров низкой частоты, и компараторы с источниками опорного сигнала на первом входе и логическим элементом И на выходе, который через формирователь импульсов соединен с блоками включения тормоза. Датчик продольного ускорения через детектор подключен ко второму входу первого компаратора, а фильтры низкой частоты подключены через детекторы ко второму входу второго компаратора.

Недостаток устройства заключается в том, что для обеспечения безопасности движения необходимо таким устройством оборудовать каждый грузовой и пассажирский вагон, что приводит к существенному повышению стоимости грузопассажирских перевозок.

Другим недостатком устройства является усложнение электрической схемы вагона, что приводит к снижению эксплуатационной надежности в виду появления разветвленной схемы блоков обнаружения схода.

Целью настоящего изобретения является повышение надежности и снижение стоимости грузопассажирских перевозок.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство автоматического торможения подвижного состава при сходе вагона с рельсов, содержащее датчики вертикального ускорения, установленные на необрессоренных частях и подключенные к одним из фильтров низкой частоты, и компараторы, на первом входе каждого из которых подключен источник опорного сигнала, а на выходе - логический элемент И, который через формирователь импульсов соединен с блоком включения тормоза, введены датчики поперечных ускорений, установленные на необрессоренных частях локомотива и подключенные к другим фильтрам низких частот, датчик скорости движения подвижного состава, аналого-цифровые преобразователи, блок расчета "шпальной" частоты, блок формирования "околошпальной" полосы частот, блоки оценки энергетических спектров и блоки расчета энергии сигналов ускорений, к первым входам которых подключен датчик скорости движения подвижного состава через цепочку последовательно соединенных аналого-цифрового преобразователя, блока расчета "шпальной" частоты и блока формирования "околошпальной" полосы частот, а каждый второй вход блока расчета энергии сигналов ускорений соединен с соответствующим фильтром низкой частоты через соответствующую последовательно соединенную цепочку, состоящую из аналого-цифрового преобразователя и блока оценки энергетических спектров, выход каждого блока расчета энергии сигналов ускорений подключен ко второму входу соответствующего компаратора, при этом датчики вертикального ускорения установлены на локомотиве.

Такое выполнение устройства, при котором введены датчики поперечных ускорений, установленные на необрессоренных частях локомотива и подключенные к другим фильтрам низких частот, датчик скорости движения подвижного состава, аналого-цифровые преобразователи, блок расчета "шпальной" частоты, блок формирования "околошпальной" полосы частот, блоки оценки энергетических спектров и блоки расчета энергии сигналов ускорений, к первым входам которых подключен датчик скорости движения подвижного состава через цепочку последовательно соединенных аналого-цифрового преобразователя, блока расчета "шпальной" частоты и блока формирования "околошпальной" полосы частот, а каждый второй вход блока расчета энергии сигналов ускорении соединен с соответствующим фильтром низкой частоты через соответствующую последовательно соединенную цепочку, состоящую из аналого-цифрового преобразователя и блока оценки энергетических спектров, выход каждого блока расчета энергии сигналов ускорений подключен ко второму входу соответствующего компаратора, при этом датчики вертикального ускорения установлены на локомотиве, позволяет оборудовать устройством локомотив подвижного состава, а не каждый вагон (как в прототипе) и тем самым снизить стоимость грузопарсажирских перевозок и повысить надежность.

На чертеже представлена блок-схема устройства автоматического торможения подвижного состава при сходе вагона с рельсов.

Устройство содержит датчики 1,2 вертикального и поперечного ускорения, установленные на необрессоренных частях локомотива. Датчик 3 скорости, представляющий собой локомотивный скоростемер, последовательно соединен с аналого-цифровым преобразователем 4, с блоком 5 расчета "шпальной" частоты и блоком 6 формирования "околошпальной" полосы частот, выход которого подключен к первым входам блоков 7, 8 расчета энергии сигналов ускорений. Датчики 1, 2 вертикального и поперечного ускорения через соответствующие цепочки последовательно соединенных фильтра 9 низких частот, аналого-цифрового преобразователя 10, блока 11 оценки энергетических спектров подключены ко вторым входам соответствующих блоков 7, 8 расчета энергии сигналов ускорений. Выходы блоков 7, 8 соответственно подключены ко входам компараторов 12, 13, на других входах которых установлены источники 14, 15 опорного сигнала. Выходы компараторов 12, 13 подключены к логическому элементу И 16, который через формирователь 17 импульсов подключен к блоку 18 включения тормоза.

Устройство работает следующим образом. При движении грузового или пассажирского подвижного состава в локомотиве возникают ускорения, величины которых регистрируются с помощью датчиков 1 вертикальных и датчиков 2 поперечных ускорений и преобразуются в электрические сигналы. Во время штатного движения подвижного состава датчики 1, 2 ускорений, установленные на необрессоренных частях локомотива, регистрируют "фон" в виде электрических сигналов, которые фильтруются в фильтрах 9 низкой частоты и в аналого-цифровых преобразователях 10 преобразуются в дискретные сигналы с заданным шагом квантования t, для которых в блоках 11 оценки энергетических спектров рассчитываются их энергетические спектры. Энергия "фона "формируется неровностями поверхностей катания рельсов, стыками и т.п. При сходе колесной пары вагона с рельсов в результате периодических ударов по шпалам с частотой F генерируются вынужденные упругие колебания рельсового пути. В локомотиве возникают повышенные уровни поперечных и вертикальных ускорений, инициированные распространением вынужденных упругих колебаний рельсового пути от места колесной пары, сошедшей с рельсов до локомотива. В локомотивном датчике 3 скорости движения поезда вырабатывается аналоговый непрерывный сигнал, пропорциональный скорости движения поезда. Сигнал с помощью аналого-цифрового преобразователя 4 преобразуется в дискретную последовательность сигналов с указанным шагом квантования t. Далее сигнал подается на блок 5 расчета "шпальной" частоты. Значение "шпальной" частоты определяется по формуле

F=V/L,

где V - скорость движения поезда; L - расстояние между шпалами.

При прохождении блока 6 формирования "околошпальной" полосы частот, устанавливается диапазон информативных частот для регистрации схода вагона (f+; f-), где определяется экспериментально. В блоках 7, 8 расчета энергии сигналов ускорений по полученным энергетическим спектрам, поступившим с блоков 11 оценки энергетических спектров, и значениям информативных частот, поступившим с блока 6 формирования "околошпальной" полосы частот, вычисляются значения энергий сигналов вертикальных и поперечных ускорений в заданной "околошпальной" полосе частот. При движении подвижного состава происходят непрерывная оценка энергии спектра сигналов вертикальных и поперечных ускорений в указанной полосе частот и сравнение их с экспериментально установленными опорными уровнями в виде "фоновых значений" энергий спектра сигналов в компараторах 12, 13, сигналы с которых поступают на логический элемент И 16. При одновременном превышении энергий сигналов вертикальных и горизонтальных ускорений в формирователе 17 импульсов вырабатывается управляющий сигнал для включения тормоза, который подается в блок 18 включения тормоза.

Данное устройство, установленное на локомотиве, позволяет оперативно, автоматически произвести остановку подвижного состава и тем самым предотвратить крушение состава, т. е. повысить безопасность движения на железных дорогах.

Источники информации

Авт. св. СССР N 1428627 Устройство для автоматического торможения поезда при сходе вагона с рельсов, кл. B 60 T 7/12, опубл. 07.10.88, Бюл. N 37л