Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ДИЗЕЛЬ-ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ ПРИВОДОМ ГРУЗОВОГО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА С ПО КРАЙНЕЙ МЕРЕ ДВУМЯ СОПРЯЖЕННЫМИ С РАЗНОСТОРОННИМИ КОЛЕСАМИ ТЯГОВЫМИ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯМИ ПОСТОЯННОГО ТОКА В УСЛОВИЯХ БОКСОВАНИЯ И НЕПРЕДНАМЕРЕННОГО ОСТАНОВА КОЛЕС
УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ДИЗЕЛЬ-ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ ПРИВОДОМ ГРУЗОВОГО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА С ПО КРАЙНЕЙ МЕРЕ ДВУМЯ СОПРЯЖЕННЫМИ С РАЗНОСТОРОННИМИ КОЛЕСАМИ ТЯГОВЫМИ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯМИ ПОСТОЯННОГО ТОКА В УСЛОВИЯХ БОКСОВАНИЯ И НЕПРЕДНАМЕРЕННОГО ОСТАНОВА КОЛЕС

УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ДИЗЕЛЬ-ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ ПРИВОДОМ ГРУЗОВОГО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА С ПО КРАЙНЕЙ МЕРЕ ДВУМЯ СОПРЯЖЕННЫМИ С РАЗНОСТОРОННИМИ КОЛЕСАМИ ТЯГОВЫМИ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯМИ ПОСТОЯННОГО ТОКА В УСЛОВИЯХ БОКСОВАНИЯ И НЕПРЕДНАМЕРЕННОГО ОСТАНОВА КОЛЕС

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Использование: в тяжелогруженых транспортных средствах, тягачах. Сущность изобретения: в процессе эксплуатации транспортного средства с дизель-электрическим приводом, включающим в себя по крайней мере два сопряженных с разносторонними колесами тяговых электродвигателя постоянного тока, выявляются аномальные режимы, характеризующиеся боксованием одного колеса и остановом другого, а также остановом обоих колес. Выявление производится с помощью датчиков скорости и входных токов. Для выхода транспортного средства из первого режима по сигналу от узла выявления производится посредством контакторов шунтирование боксующего колеса тормозным резистором с целью увеличения тока через остановившееся колесо. Во втором режиме спустя определенное время, обратно пропорциональное максимальному, из якорных токов осуществляется с помощью блока управления мощностью приводного генератора полное снятие возбуждения последнего. Необходимые логические операции выполняются узлом выявления и индикации аномальных режимов, в состав которого входят три детектора сбоев, два блока временной задержки, включающий таймер и формирователь блокирующего сигнала. 4 з. п. ф-лы, 7 ил.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2060174
Класс(ы) патента: B60L15/20
Номер заявки: 4830362/11
Дата подачи заявки: 28.06.1990
Дата публикации: 20.05.1996
Заявитель(и): Дженерал Электрик Компани (US)
Автор(ы): Фрэнк Майкл Грабовски[US]
Патентообладатель(и): Дженерал Электрик Компани (US)
Описание изобретения: Изобретение относится к аппаратуре управления тяговыми транспортными средствами с электрическими двигателями.
Система электропитания тягового транспортного средства с электрическим двигателем, такого как грузовой автомобиль-тягач, обычно содержит первичный или пусковой двигатель для привода средства генерирования электрической энергии, подводимой к паре высокой мощности электрических тяговых двигателей, соединенных с парой колес на противоположных сторонах транспортного средства. Первичный двигатель обычно является дизельным, а тяговые двигатели реверсируемыми электрическими двигателями постоянного тока с регулируемой скоростью. Оператор транспортного средства управляет скоростью транспортного средства и направлением движения, т.е. вперед или назад, путем манипулирования педалью управления скоростью и селекторным переключателем хода вперед-назад. Эта педаль управления скоростью адаптирована управлять скоростью двигателя, определяющей выходную мощность средства генерирования электроэнергии путем изменения величины напряжения, подаваемого на тяговые двигатели. Замедление движения транспортного средства достигается путем освобождения педали управления скоростью и либо предоставления возможности транспортному средству двигаться по инерции, либо приведения в действие его механической или электрической тормозной системы. В режиме электрического торможения двигатели ведут себя как генераторы, и величина напряжения, генерируемая на концах обмоток каждого якоря, пропорциональна скорости вращения и току поля возбуждения двигателей. Сети резисторов динамического торможения соединены с концами якорей соответствующих двигателей для рассеивания выходной электрической мощности двигателей во время электрического торможения. Средняя величина тока в каждой сети резисторов является мерой тормозного усилия.
Такое тяговое транспортное средство может иметь аномальные режимы работы, когда одно ведомое колесо утрачивает тягу и начинает вращаться или боксовать, а другое колесо останавливается в своем вращении, либо когда оба ведомых колеса останавливаются, т.е. ни одно из них не вращается.
Система электропитания у большинства таких тяговых транспортных средств выполнена таким образом, что электрические тяговые двигатели постоянного тока соединены последовательно в цепи с источником питания, смонтированным на транспортном средстве, т.е. с электрическим генератором. Когда одно из колес утрачивает тягу и начинает вращаться, электродвижущая сила на двигателе, приводящем в действие вращающееся колесо, увеличивается и, как следствие, ток в паре двигателей снижается. При меньшем токе невращающийся двигатель развивает меньший крутящий момент и транспортное средство более вероятно остановится. Генератор может несколько компенсировать уменьшенную мощность на невращающееся колесо, при этом доступная мощность ограничивается и мощностью генератора, и пределами тока и напряжения коммутации или прерывания двигателей. Таким образом, требует решения задача передачи мощности от вращающегося невращающемуся колесу без превышения электрических пределов генератора и двигателей.
Когда тяговое транспортное средство оказывается полностью в состоянии останова, т.е. ни одно из приводных колес не в состоянии вращаться, взаимодействующие тяговые двигатели имеют относительно низкий импеданс, приводящий к быстрому увеличению токов двигателей. Очень большие токи могут перегревать и портить пластины коллектора и другие части двигателей. Период времени, в течение которого невращающийся двигатель может оставаться возбужденным без ущерба, изменяется с величиной подаваемой электрической энергии. Однако необходимо поддерживать двигатели возбужденными как можно длительнее, чтобы увеличить возможности выхода из состояния останова. Вследствие этого необходимо реализовать детектирование состояния останова и управление токами двигателей с расчетом выхода из этого состояния без ущерба для двигателей.
Основная цель изобретения обеспечение детектирования аномальных режимов боксования останова и полного останова транспортного средства. Другая цель осуществление детектирования режима боксования останова, характеризующегося боксованием или вращением по крайней мере одного, но менее чем всех ведомых колес на электрическом тяговом транспортном средстве, и реагирования на этот режим путем передачи мощности от вращающегося колеса остановившемуся колесу. Еще одна цель изобретения детектирование режима полного останова тягового транспоpтного средства, колеса которого приводятся во вращение электрическими тяговыми двигателями, и предоставление возможности транспоpтному средству выйти из такого состояния без причинения ущерба двигателям.
Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для управления дизель-электрическим приводом грузового транспортного средства с по крайней мере двумя сопряженными с разносторонними колесами тяговыми электродвигателями постоянного тока в условиях боксования и непреднамеренного останова колес, содержащем датчики скорости вращения колес, связанные с роторами последовательно включенных тяговых электродвигателей независимого возбуждения, тормозные резисторы, подключенные через соответствующие контакторы параллельно якорным обмоткам тяговых электродвигателей, соединенный первым и вторым сигнальными входами с выходами датчиков скорости узел выявления и индикации аномальных режима боксования останова, характеризующегося боксованием одного ведущего колеса и остановом другого, и режима полного останова, характеризующегося остановом обоих ведущих колес, блок управления мощностью приводного генератора переменного тока, один из входов которого подключен к первому выходу узла выявления и индикации аномальных режимов с сигналом на снижение мощности генератора до нуля, а выход к цепи возбуждения генератора, блок управления торможением, первый выход которого соединен с первым входом блока переключения контакторов, в якорные цепи тяговых электродвигателей введены датчики тока, а узел выявления и индикации аномальных режимов выполнен с третьим и четвертым сигнальными входами, соединенными с выходами соответствующих датчиков тока, запрещающим входом, подключенным ко второму выходу блока управления торможением, вторым и третьим выходами, соединенными с одноименными входами блока переключения контакторов, предназначенными для обеспечения резисторного шунтирования якорной обмотки боксующего тягового электродвигателя в режиме боксования-останова, и четвертым выходом с импульсным сигналом на снижение и повторное повышение напряжения генератора, подключенным к другому входу блока управления мощностью. Узел выявления и индикации аномальных режимов включает в себя два детектора режима боксования-останова, выходы которых через соответствующие блоки временной задержки и разделительные диоды соединены со входом формирования блокирующего сигнала, и детектор режима полного останова, выход которого поключен к первому входу выключающего таймера, связанного вторым входом через разделительные диоды с выходами детекторов режима боксования-останова, а третьим входом подключенного к выходу селектора максимальной величины, индикатор аномальных режимов, соединенный с выходными цепями всех детекторов, и индикатор наличия сигнала для снижения мощности генератора до нуля, подключенный к выходу выключающего таймера. Первый, второй и соединенные со входами селектора третий и четвертый входы каждого из детекторов являются одноименными входами данного узла, а выходы выключающего таймера, блоков временной задержки и формирователя блокирующего сигнала соответственно его первым, вторым, третьим и четвертым выходами. Первый детектор режима боксования-останова выполнен в виде логического элемента И с возможностью формирования выходного сигнала при останове первого колеса, боксовании второго колеса и превышении сигналом одного любого из датчиков тока заданного минимального уровня, второй детектор режима боксования-останова в виде логического элемента И с возможностью формирования выходного сигнала при останове второго колеса, боксовании первого колеса и превышении сигналом одного любого из датчиков тока заданного минимального уровня, а детектор режима полного останова в виде логического элемента И с возможностью формирования выходного сигнала при останове обоих колес и превышении сигналом каждого из датчиков тока порогового уровня тока, большего заданного минимального. Выключающий таймер выполнен в виде формирователя большего временного интервала с фиксированной длительностью по сигналам от детекторов режима боксования-останова и меньшего временного интервала, обратно пропорционального максимальному из токов тяговых электродвигателей, по сигналу от детектора режима полного останова с возможностью самовозврата при исчезновении выходных сигналов детекторов. Формирователь блокирующего сигнала выполнен в виде последовательно включенных одновибратора и интегратора с возможностью импульсного воздействия на блок управления мощностью со снижением возбуждения генератора в моменты резисторного шунтирования якорных обмоток тяговых электродвигателей и плавного восстановления возбуждения до истечения времени шунтирования.
На фиг.1 представлена функциональная схема системы электрической тяги с двумя двигателями для электрического тягового транспортного средства; на фиг. 2 расширенная функциональная схема варианта исследуемого узла выявления и индикации аномальных режимов; на фиг.3-7 частично принципиальные и функциональные схемы, показывающие практические варианты реализации соответствующих частей узла выявления и индикации аномальных режимов.
Система электрической тяги предназначена для размещения на самоходном тяговом транспортном средстве, таком как большой грузовой автомобиль-тягач, адаптированный для бездорожья. Управляемый оператором дроссель, например ножная педаль, адаптирован управлять скоростью вращения первичного двигателя 11, который может быть, например, дизельным. Выходной вал дизельного двигателя 12 приводным образом соединен с ротором генератора 13 переменного тока, который здесь именуется как синхронный генератор, имеющий группу трехфазных основных обмоток, пару вспомогательных (третичных) обмоток 14 и 15 и обмотки 16 возбуждения. Трехфазное синусоидальное переменное напряжение, которое генерируется в основных обмотках синхронного генератора 13, преобразуется в постоянное напряжение посредством неуправляемого двухполупериодного мостового выпрямителя 17. Приводимый в действие первичным двигателем синхронный генератор 13 служит в качестве источника возбуждения для пары тяговых двигателей М1-М2 постоянного тока с регулируемой скоростью, чьи соответствующие якорные обмотки соединены посредством линий 18, 19 и 20 последовательно друг с другом между выходными выводами выпрямителя схемы 17. Двигатели М1 и М2 имеют отдельно возбуждаемые обмотки возбуждения F1 и F2 соответственно. Роторы этих двигателей соединены через соответствующие редукторы с парой колес, расположенных на противоположных боковых сторонах транспортного средства. Путем управления скоростью дизельного двигателя 11 и возбуждения полей синхронного генератора и двигателей М1-М2 транспортное средство может приводиться в поступательное движение (далее движение) или динамически задерживаться (далее электрическое торможение) посредством своих двигателей в направлении либо вперед, либо назад.
Во время режима движения двигатели М1 и М2 вращаются со скоростью, которая зависит от величины возбуждающего тока в их полях F1, F2 и величины напряжения, подаваемого на их якорные обмотки. Последняя величина является функцией и скорости, с какой приводится в действие синхронный генератор 13, и величины тока возбуждения в обмотке 16 синхронного генератора. Ток возбуждения поля синхронного генератора 13 подается посредством вспомогательной обмотки 14 синхронного генератора 13 через однофазный двухполупериодный с управляемой фазой мостовой выпрямитель 22. Его величина зависит от синхронизации периодических сигналов зажигания, которые подаются на выпрямитель 22 по линиям 23 и 24 от обычного генератора 25 селекторных импульсов, который соединен с выходной линией 26 блока 27 управления мощностью. Блок 27 управления мощностью принимает первый входной сигнал, предоставляющий напряжение VМна выходе выпрямительного моста 17, второй входной сигнал, представляющий той IА в якорных обмотках двигателей М1 и М2, третий входной сигнал (с вывода 21), который изменяется со скоростью вращения дизельного двигателя 11, и другие входные сигналы (фиг.1). В режиме движения это управляющее средство является эффективным для образования в линии 26 выходного сигнала, имеющего величину, нормально представляющую ошибку величины между сигналом обратной связи питания, который пропорционален произведению VМ и IА, и опорным сигналом нагрузки, который изменяется как функция скорости дизельного двигателя. В случае относительно высоких величин VМ, IА или скорости двигателей сигнал обратной связи блокировки, пропорциональный соответствующему одному из параметров, заменяется сигналом обратной связи питания, и во время режима электрического торможения заданный постоянный опорный сигнал заменяется вышеназванным опорным сигналом нагрузки. Выходной сигнал в линии 26 управляет работой генератора 25 селекторных импульсов и тем самым определяет величину тока возбуждения в обмотке 16. В результате синхронный генератор 13 регулируется в отношении своего возбуждения поля требуемым образом.
Средство 34 управления полем двигателя (фиг.1) образует независимый переменный управляющий сигнал в выходной линии 28, которая соединена с генератором 29 селекторных импульсов. Этот генератор посылает периодические сигналы зажигания на другой однофазный двухполупериодный с управляемой фазой мостовой выпрямитель 30, включенный между второй вспомогательной обмоткой 15 синхронного генератора 13 и обмотками F и F2 возбуждения двигателей М1 и М2. Обмотки F1 и F2 возбуждения соединены последовательно друг с другом относительно постоянного выходного напряжения выпрямителя 30 через линии 32 и 33 и переключатель 31 реверсирования полярности. Таким образом, вспомогательная обмотка 15, выпрямитель 30 и генератор 29 селекторных импульсов содержат отдельный управляемый источник тока возбуждения для обмоток F1 и F2 двигателей. Этот ток имеет переменную среднюю величину, и его направление в обмотках F1 и F2 зависит от положения переключателя реверсирования 31. Когда этот переключатель находится в положении, показанном сплошными линиями, ток течет слева направо через обмотки F2 и F1 возбуждения, и двигатели вращаются по часовой стрелке. Когда переключатель 31 находится в положении, показанном пунктирными линиями, ток течет справа налево через обмотки возбуждения, и двигатели вращаются в противоположном направлении или против часовой стрелки.
Средняя величина тока возбуждения в последовательно соединенных обмотках F1 и F2 возбуждения зависит от величины управляющего сигнала, который подается на генератор 29 селекторных импульсов по выходной линии 28 средства 34 управления полем двигателей. Средство 34 управления полем двигателей принимает входные сигналы по семи разным линиям 36, 38, 40, 41, 50, 52 и 54 соответственно. Вход по линии 36 является сигналом тока поля, имеющим величину, которая изменяется со средней абсолютной величиной IF тока возбуждения в обмотках возбуждения двигателей F1 и F2. Для получения этого сигнала линия 36 соединена с обычным преобразователем тока по линии 33 через соответствующее средство 37 для преобразования выхода биполярности преобразователя тока в сигнал напряжения однополярности по линии 36, представляющего IF. Более конкретно, электрический потенциал в линии 36, измеренный относительно заданного опорного потенциала, например земли, имеет величину, пропорциональную числу ампер, протекающих по линии 33, и имеет относительно отрицательную полярность независимо от того, является ли полярность выходного сигнала преобразователя положительной или отрицательной относительно земли.
Сигнал на второй входной линии 38 имеет величину, которая изменяется со средней величиной тока якоря двигателя. Для получения этого сигнала линия 38 соединена через селектор 39 более высокой величины с парой преобразователей тока, которые соответственно расположены в соединениях от линии 20 до двигателей М1 и М2. Эти преобразователи контролируют электрические токи в якорных обмотках пары тяговых двигателей М1 и М2, которые приводят в движение первое и второе колеса транспортного средства, и они исходят из первого и второго сигналов обратной связи IM1 и IМ2, представляющих средние величины таких токов. В результате сигнал IА по линии 38 фактически представляет более высокую среднюю величину тока якорей в обоих двигателях.
Сигналы на третьей и четвертой входных линиях 40 и 41 являются сигналами обратной связи скорости, представляющими соответственно фактические вращательные скорости более медленного двигателя и более быстрого двигателя. Эти сигналы образованы логическими средствами 42 скорости, которые соединены через линии 43 и 44 с парой обычных датчиков 45 и 46 скорости, которые соответственно взаимодействуют с роторами двигателей М1 и М2. Выходной сигнал датчика 45 является сигналом WS1, величина которого изменяется с угловой скоростью ротора двигателя М2. Так как каждый ротор двигателя механически соединен приводным образом с колесом транспортного средства, эти сигналы также представляют соответственно вращательные скорости первого и второго ведомых колес. Предпочтительно каждый из сигналов WS1 и WS2 фактически представляет цуг дискретных импульсов постоянной амплитуды и длительности, но имеет переменную частоту прямо пропорциональную скорости взаимодействующего колеса, которая может быть выражена либо как обороты в единицу времени, либо как линейная скорость (например мили в час) по периметру шины колеса.
Пятая входная линия 50 выходит из блока 51, который представляет собой управляемое вручную средство для образования опорного сигнала скорости W заданной величины, шестая и седьмая входные линии 52 и 54 исходят из блока 53 управления торможением. Последний упомянутый блок является управляемым вручную средством для образования в линии 52 заданного управляющего сигнала, когда динамическое замедление транспортного средства необходимо, и для образования в линии 54 сигнала торможения, имеющего величину, которая зависит от степени динамического замедления, которое требуется оператору (водителю) транспортного средства. В ответ на управляющий сигнал, образованный в линии 50, пара электрических переключающих средств или контакторов 55 и 56 срабатывает, чтобы соединить первую тормозную резисторную цепь 57 между линиями 18 и 20 и одновременно соединить вторую тормозную резисторную цепь 58 между линиями 19 и 20. Обычно пусковое средство 59 используется для замыкания и размыкания контакторов. Каждая из резисторных цепей 57 и 58 типично имеет омическое сопротивление в диапазоне примерно 0,5-0,7 Ом. Эти резисторные цепи используются для рассеивания электрической выходной мощности соответствующих двигателей М1 и М2, которые ведут себя как генераторы во время функционирования в режиме электрического торможения. Величина тормозного крутящего момента, создаваемого двигателями, является функцией и величины IА и величины IF. В этом режиме IAизменяется с напряжением, генерируемым на концах якорных обмоток двигателя, а величина генерируемого напряжения пропорциональна скорости двигателя и возбуждению поля. Величина тока возбуждения в обмотках возбуждения двигателей зависит от величины управляющего сигнала в выходной линии 28 средства управления полем двигателя.
Сигналы с отдельных элементов схемы используются для детектирования и инициирования поправочного действия, когда наступает состояние боксования-останова, например когда скорость транспортного средства падает ниже заданного порога (например 0,2 моли в час) во время функционирования в режиме движения. Такая система включает в себя средство 60 выявления и индикации сигнальных режимов, показанное как один узел на фиг.1, на который подаются первый и второй сигналы скорости колес WS1 и WS2, и первый и второй сигналы обратной связи тока якорей двигателей IM1 и IM2.
Узел 60 выявления и индикации сигнальных режимов показан с функциональной точки зрения на фиг.2. Он включает в себя три отдельных средства детектирования нарушения и контроля вращения колес 61, 62 и 63, каждое из которых выполняет определенную логическую операцию, показанную на схеме. Детектор 61 режима боксования-останова выполнен или запрограммирован производить логическую операцию для определения, является или нет скорость колеса, представленная первым сигналом WS1, равной нулю или близкой к нулю и является или нет скорость другого колеса, представленная вторым сигналом WS2, большей, чем заданная опорная скорость (например две мили в час). Так как сигналы скорости колес генерируются с помощью цифрового шифратора, скорости колес определяются цифровыми отсчетами, в которых 160 импульсов в единицу времени равно, например, двум милям в час. Поэтому, если WS2 > 160, скорость колеса превышает две мили в час. Детектор 61 занимает логическое истинное состояние (например, высоким или логическим выходным сигналом А, являющимся логической 1), если он детектирует, то первое колесо не вращается, а второе колесо вращается быстрее, чем опорная или контрольная скорость, однако при условии, что в то же самое время величина тока, представленная любым одним из сигналов обратной связи тока двух двигателей IM1 и IM2 больше, чем заданный минимальный уровень (например 100 А). Детектор 62 режима боксования-останова выполняет логическую функцию для определения, является или нет скорость колеса, представленная вторым сигналом WS2, равной нулю или близкой к нулю и является или нет скорость другого колеса, представленная сигналом WS1, большей, чем заданная опорная скорость, а величина тока в любом тяговом двигателе больше, чем заданный минимальный уровень. Считается, что высокий выходной сигнал А от детектора 61 указывает, что колесо транспортного средства, с которым соединен двигатель М1, остановилось, а другое колесо вращается, тогда как высокий выходной сигнал А' от детектора 62 указывает, что первое упомянутое колесо вращается, а другое колесо остановилось. Детектор 63 режима полного останова детектирует состояние, когда оба ведомых колеса транспортного средства останавливаются в своем вращении во время функционирования в режиме движения. Детектор 63 находится в логическом истинном состоянии (например, его выходной сигнал D является высоким по напряжению или 1) только в случае, если ни одно из ведомых колес не вращается заметно, как показано обоими сигналами WS1 и WS2, близкими к нулю, а величина тока в любом из двигателей больше, чем другой заданный уровень, который относительно высокий (например 1000 А). Выходные сигналы А, А' и D от соответствующих детекторов 61, 62 и 63 подаются через логический элемент ИЛИ, содержащий диоды 66, 67, 68 и 69, на лампу 70 или другое соответствующее средство для сигнализации оператору транспортного средства, что существует сигнальный режим. Любое ненормальное состояние, или полный останов, или боксование-останов (т.е. либо оба колеса не вращаются, либо одно вращается, а другое не вращается) будет вызывать зажигание лампы 70.
После того, как детектировано состояние боксования-останова, система автоматически пытается произвести корректировочное действие с минимальным риском повреждения для двигателей. Для этой цели система включает в себя средство, эффективное для ответа на высокий сигнал от любого одного из детекторов 61 и 62 для снижения напряжения на двигателе, соединенном с остановившимся колесом. Это средство корректирования содержит блок 74 временной задержки, который образует выходной сигнал В в линии 75 в запрограммированном ответе на высокий сигнал А, принятый от детектора 61, и блок 76 временной задержки, функционально идентичный блоку 74, и образующий выходной сигнал В' в линии 77 в запрограммиронном ответе на высокий сигнал А', принятый от детектора 62. Временная диаграмма А в блоке 74 (фиг.2) показывает сигнал А от детектора 61. Сигнал А будет переходить от низкого (логический 0) на высокий (логическая 1) уровень, когда детектор 61 детектирует начало нежелательного состояния, при котором первое колесо останавливается, тогда как второе колесо вращается, и затем реверсируется на 0 в момент времени х, когда такое условие обойдено или исправлено. Временная диаграмма В показывает результирующий сигнал В, образованный на выходе синхронизирующего блока 74, который содержит соответствующее средство для задержки перехода сигнала В от 0 к 1 до тех пор, пока сигнал остается высоким в течение заданного короткого периода времени ТD1 после его соответствующего перехода. Этот начальный период времени, например 0,5 с, устраняет инициирование корректирующего действия в ответ на ложный переход от 0 к 1, не вызванный истинным состоянием боксования-останова. Блок 74 также имеет соответствующее средство для задержки последующего перехода от 1 к 0 сигнала В в отношении минимальной длительности времени после момента времени х, которое может быть порядка пяти секунд. Эта минимальная длительность времени обеспечивает возвращение выходного напряжения синхронизирующего генератора к своей полной величине до прекращения корректировочного действия.
Выходной сигнал В блока 74 подается по линии 75 на соответствующее средство для установления пути тока относительно низкого сопротивления параллельно с тяговым двигателем М2, который соединен с вращающимся колесом. В результате ток в двигателей М1, приводящий в движение остановившееся колесо, будет увеличиваться, и образующееся увеличение крутящего момента имеет тенденцию исправить режим боксования-останова. Предпочтительно контактор 56 и резисторная цепь 58 динамического торможения (фиг.1) образуют путь тока низкого сопротивления и соответственно выходная линия 75 соединена с блоком 59 переключения контакторов, который выполнен и расположен так, чтобы реагировать на переход сигнала В от 0 к 1 в линии 75 путем возбуждения контактора 56 в его замкнутое положение и присоединить тормозной резистор 58 к концам якоря двигателя М2. Это эффективно снижает напряжение на двигателе М2 и одновременно дает возможность синхронному генератору 13 посылать большой ток на двигатель М1. При меньшем напряжении двигатель М2 будет вращаться на более медленной скорости. При увеличенном токе двигатель М1 развивает дополнительный крутящий момент, который должен корректировать режим боксования-останова. Как следствие, в ответ на переход сигнала В от 1 к 0 блок 59 возвращает контактор 56 к его разомкнутое положение. Блок 59 также реагирует на переходы от 0 к 1 и от 1 к 0 выходного сигнала В' в линии 77 путем соответственного замыкания и размыкания другого контактора 55, с тем чтобы присоединить резисторную цепь 57 к концам тягового двигателя М1 в случае, когда второй детектор 62 указывает, что колесо с приводом от двигателя вращается, а другое колесо остановилось.
Для предотвращения или сведения до минимума выбросов тока и других нежелательных переходных состояний при замыкании любого одного из контакторов 55 или 56, оба сигнала В и В' от блоков 74 и 76 временной задержки проходят через разделительные диоды 79 к формирователю 78 блокирующего сигнала. Сигнал С с выхода формирователя 78 блокирует другие входы блока 27 управления мощностью (фиг. 1) и принуждает его снизить возбуждение синхронного генератора 13, так что величина напряжения, подаваемого на тяговые двигатели М1 и М2, моментально снижается, когда один из контакторов приводится в замкнутое положение в результате перехода от 0 к 1 сигнала В или В'. Временная диаграмма В/B' в формирователе 78 (фиг.2) показывает выходной сигнал В в линии 75 или выходной сигнал В' в линии 77 от любого одного из одновременно работающих блоков 74 и 76 временной задержки. Формирователь 78 выполнен или запрограммирован таким образом, что в момент, когда один из этих сигналов переходит от уровня логического 0 к логической 1, сигнал С подается как опорная (контрольная) мощность на блок 27 управления мощностью, чтобы произвести немедленное снижение напряжения двигателя. Выходной сигнал формирователя 78 показан диаграммой С. Предпочтительно он резко возбуждается или фиксируется на заданной отрицательной величине, когда имеет место переход от 0 к 1 сигнала В или В', и затем автоматически увеличивается при быстрой, но управляемой скорости обратно к своей постоянной величине (например нулю). Время линейного изменения может быть порядка, например, 0,5 с. В результате имеет место управляемое повторное приложение напряжения на тяговые двигатели после мгновенного снижения его, и напряжение вскоре увеличивается до величины, такой высокой, какая существовала непосредственно до мгновенного снижения.
Выходной сигнал D детектора 63 режима полного останова является высоким по напряжению во время полного останова, т.е. режима, при котором ни одно из ведомых колес не вращается. Когда это условие имеет место, высокий сигнал возбуждает выключающий таймер 80. Выходные сигналы А и А' детекторов 61 и 62 режима боксования-останова также подводятся к таймеру 80 через разделительные диоды 66 и 67. Выходной сигнал выключающего таймера 80 подается по линии 81 на блок 27 управления мощностью (фиг.1), который выполнен или запрограммирован реагировать на переход от 0 к 1 этого сигнала путем быстрого снижения выходной мощности основных обмоток синхронного генератора до нуля, тем самым полностью обесточивая оба двигателя М1 и М2. После такого реагирования требуется установление в исходное положение вручную, прежде чем мощность может быть снова подана на двигатели. Лампа 83, соединенная с линией 81, зажигается, когда сигнал в этой линии высокий.
Выключающий таймер 80 имеет две разные функции. Первая функция синхронизации инициируется переходом от 0 к 1 сигнала А (или А') боксования-останова. Эта конкретная функция вводит фиксированную временную задержку TL02, например 10 с. После истечения этого заданного интервала времени, измеряемого с момента появления режима боксования-останова, сигнал на линии 81 изменяется с 0 на 1, чтобы вызвать полное выключение системы, если режим боксования-останова раньше не был скорректирован, и следовательно, сигнал А (или А') не оставался высоким в течение длительности этого временного интервала. Фактическое время ТLO2 будет зависеть от конкретных двигателей и системы управления мощностью тягового транспортного средства.
Вторая функция синхронизации выключающего таймера 80 инициируется переходом от 0 к 1 сигнала D, когда имеет место режим полного останова. Эта функция вводит временную задержку переменной длительности ТLO1, в конце которой выходной сигнал в линии 81 будет изменяться с 0 на 1, чтобы вызвать обесточивание тяговых двигателей и выключение системы (если полный останов не был ранее исправен, и в этом случае таймер быстро устанавливается в исходное положение, когда D становится низким). TLO1 является обратной функцией тока более высокой величины в двигателях М1 и М2, т.е. представленного большим из двух сигналов тока обратной связи IM1 и IM2. Иначе говоря, длительность этой задержки уменьшается, когда величина более высокого тока увеличивается. Сигналы тока обратной связи двигателей подаются (фиг.2) на выключающий таймер 80 через селектор 83 максимальной величины.
Хотя детекторы 61, 62 и 63 аномальных режимов показаны на фиг.2 как детектирующие нулевую скорость (WS1 0/ и/или WS2 0), практически они устанавливаются с расчетом реагирования, как если бы скорость была пороговой, близкой к нулю. Например, любая скорость менее 0,2 мили в час может представлять или выразить останов.
Предпочитаемые в настоящее время варианты реализации изобретения, показаны на фиг.3-7. Сигналы скорости колеса WS1 и WS2 подаются на соответствующие преобразователи 84 и 86 частота-напряжение. Сигналы WS1 и WS2 вообще являются импульсными сигналами, полученными от датчиков 45 и 46 скорости. Каждый из преобразователей 84 и 86 частота-напряжение обеспечивает аналоговое напряжение, пропорциональное частоте импульсов от связанного с ним датчика скорости. Эти аналоговые напряжения подаются соответственно на блоки 88 и 90 детектирования порога минимальной скорости и также на блоки 92 и 94 детектирования вращения. Блоки 88 и 90 могут содержать компараторы для сравнения аналоговых величин сигналов от преобразователей 84 и 86 с заданной пороговой величиной. Пороговая величина может быть выбрана соответствующей скорости транспортного средства 0,2 мили в час. Таким образом, если одна из скоростей колес меньше 0,2 мили в час, соответствующий блок 88 или 90 генерирует логический сигнал, показывающий, что сигнал скорости взаимодействующего колеса меньше порогового. Блоки 88 и 90 детектирования порога минимальной скорости выполнены или запрограммированы для генерирования сигналов логического 0, когда величины их входных сигналов меньше порогового.
Сигналы от блоков 88, 90 логически объединены в элемент 96, исключающий ИЛИ-НЕ. Когда оба этих сигнала являются 0 (оба колеса транспортного средства остановились) или оба являются 1 (ни одно колесо не остановилось), выход блока 96 будет низким или 0; в противном же случае он будет высоким или 1. Сигналы от схем блоков 88, 90 также подводятся к соответствующим первым входным выводам пары логических элементов 98 и 100 И-НЕ. Как показано на фиг. 3, второй входной вывод каждого из логических элементов И-НЕ 98 и 100 соединен с выходом элемента 96, исключающего ИЛИ-НЕ. Когда существует условие, при котором только один из сигналов WS1 и WS2 имеет величину ниже порога минимальной скорости, выход, соответствующий одному из логических элементов 96 и 100 И-НЕ, находится в своем высоком состоянии или состоянии логической 1, тогда как третий выход будет в состоянии логического 0. С другой стороны, если оба сигнала WS1 и WS2 были бы выше пороговой величины, тогда оба элемента И-НЕ 98 и 100 имели бы выходные сигналы 1.
Сигналы, образованные элементами И-НЕ 98 и 100, направляются на соответствующие первые входы пар логических элементов ИЛИ-НЕ 102 и 104. Эти конкретные логические элементы совместно с блоками 92 и 94 детектирования вращения препятствуют системе указывать состояние боксования-останова, когда фактически блоки 88 и 90 детектирования порога максимальной скорости возбуждаются тяговым транспортным средством, производящим резкий поворот. При резком повороте скорость одного из колес может быть близкой или равной нулю, тогда как скорость другого колеса значительно выше. В блоках 92 и 94 детектирования вращения аналоговые величины сигналов скорости колеса от преобразователей 84 и 86 сравниваются со второй пороговой величиной. Эта вторая пороговая величина выбирается достаточно высокой для обеспечения детектирования действительного режима боксования-останова, а не поворот транспортного средства. Второй порог устанавливается на величину, соответствующую заданной опорной скорости. Если, например, сигналы WS1 и WS2 не превышают второй порог, режим боксования-останова не детектируется.
Выходы блоков 92 и 94 наделены логическими сигналами, причем их схемы выполнены или запрограммированы таким образом, что выходной сигнал логической 1 образуется в случае, если взаимодействующее колесо не вращается быстрее, чем заданная опорная скорость. Как показано на фиг.3, эти выходные сигналы объединяются в логическом элементе И-НЕ 105. Сигнал, образованный элементом 105, инвертируется инвертором 106 и после этого подводится к соответствующим вторым входам логических элементов ИЛИ-НЕ 102 и 104. Если скорость любого колеса больше, чем заданная опорная скорость, по крайней мере, один из блоков 92 и 94 детектирования вращения генерирует логический 0, обеспечивающий появление логической 1 в элементе И-НЕ 105. В результате на ыходе инвертора 106 появляется логический 0, и состояние каждого из логических элементов ИЛИ-НЕ 102 и 104 будет определяться выходным сигналом от соответственно взаимодействующих элементов И-НЕ 98 и 100. В случае режима боксования-останова выходной сигнал от одного из элементов И-НЕ 98 и 100 будет на уровне логического 0, что принуждает один из логических элементов ИЛИ-НЕ 102 и 104 иметь на выходе 0.
Выходные сигналы от логических элементов ИЛИ-НЕ 102 и 104 направляются на инверторы 108 и 110. Выходной сигнал каждого из инверторов 108 и 110 противоположен сигналу от соответствующего из логических элементов ИЛИ-НЕ 102 и 104. Когда существует режим боксования-останова, один из инверторов 108 и 110 взаимодействующий с вращающимся колесом, будет иметь логический 0 на выходе, а другой логическую 1. Выходной сигнал первого инвертора 108 помечен WS1D, выходной сигнал второго инвертора 110 помечен WS2D.
Обычно индикация боксования-останова не требуется, если величина тока в каждом из тяговых двигателей меньше, чем заданный минимальный уровень, например 100 А. Вышеназванный дифференциал скорости колеса (например WS1 ≅ 0,2 и WS2 ≥ 2,0) может произойти, когда транспортное средство движется по инерции или когда оператор применяет свои механические тормоза, и в этом случае величина тока двигателя будет относительно низкая. На фиг.4 показана эта дополнительная функция. Сигналы тока обратной связи IM1 и IM2 подаются на блоки 112 и 114 согласования сигналов соответственно. Сигналы IM1 и IM2 представляют величины тока в якорных обмотках соответствующих двигателей М1 и М2 (фиг.1). Блоки 112 и 114 согласования сигналов характеризуют амплитуду сигналов IM1 и IM2 относительно соответствующих уровней в схеме сравнения аналогового порога. Блоки 102 и 114 также выполняют некоторое фильтрование для удаления переходных сигналов и сглаживания сигналов, представляющих ток. После согласования сигналы IM1 и IM2 подаются через селектор максимальной величины, содержащий пару диодов 116 и 118, на компаратор 120, где сигнал большей величины сравнивается с некоторой величиной, соответствующей заданному минимальному уровню тока двигателя.
Система детектирования и коррекция боксования-останова должна ингибироваться, когда тяговые двигатели работают в режиме электрического торможения, так как цепи резисторов 57 и 58 замедления или торможения тогда соединяются с концами тяговых двигателей М1 и М2 с помощью контакторов 55 и 56. Поэтому сигнал "Замедление" (фиг.4) объединяется с выходным сигналом от компаратора 120 в логическом элементе ИЛИ-НЕ 122 для предотвращения индикации аномального режима, когда двигатели работают в режиме торможения. Сигнал "Замедление" поступает от блока 53 управления торможением (фиг.1). Когда действует режим торможения, этот сигнал высокий или 1, тем самым побуждает переход логического элемента ИЛИ-НЕ 122 в состояние логического 0.
Если тяговые двигатели не функционируют в режиме замедления, сигнал "Замедление" будет логическим 0, и новое состояние выходного сигнала от копаратора 120 будет определять выходное состояние логического элемента ИЛИ-НЕ 122. Когда средняя величина тока в каждом двигателе меньше, чем заданный минимальный уровень, состояние выходного сигнала компаратора 120 будет высоким или 1, в противном случае будет низким или 0. Если на выходе компаратора 0, логический элемент ИЛИ-НЕ 122 будет с сигналом логической 1. Этот сигнал инвертируется инвертором 124, выход которого соединен с соответствующим входом пары логических элементов ИЛИ-НЕ 126 и 128. Второй вход каждого из последних логических элементов соединен для приема выходного сигнала от другого одного из инверторов 108 и 110. Выходной сигнал WS1D первого инвертора 108 подается на второй логический элемент ИЛИ-НЕ 128, а выходной сигнал WS2D второго инвертора 110 на первый логический элемент 126 ИЛИ-НЕ.
Считая, что более высокая величина тока двигателя выше заданного минимального уровня, и тяговые двигатели не находятся в своем режиме электрического торможения, можно констатировать, что выходной сигнал от инвертора 124 будет на уровне логического 0. Соответственно, выходные состояния логических элементов 126 и ИЛИ-НЕ 128 будут теперь определяться сигналами WS2D и WS1D соответственно. Сигнал WS2D 0, а сигнал WS1D 1, если колесо с приводом от двигателя М2 вращается, в то время как другое колесо остановилось. Сигнал WS1D 0, а сигнал WS2D 1, если колесо с приводом от двигателя М1 вращается, тогда как другое колесо остановилось.
Выходные сигналы логических элементов ИЛИ-НЕ 126 и 128 соответственно соединены с парой параллельных таймеров по 0,5 с 130 и 130 для образования начальной временной задержки ТD1. Двумя логическими элементами ИЛИ-НЕ 126 и 128, описываться будут только те, которые соединены с первым логическим элементом ИЛИ-НЕ 126. Соответствующие схемы, соединенные с логическим элементом ИЛИ-НЕ 128, обозначены цифровыми позициями со знаком прим, которые в остальном являются такими же, как схемы под цифровыми позициями, которые соединены с логическим элементом ИЛИ-НЕ 126. Первый логический элемент ИЛИ-НЕ 126 является эффективным в ответ на переход с 1 на 0 сигнала WSD2 на своем входе для изменения состояния своего выходного сигнала А с 0 на 1. Таймер 130 возбуждается сигналом 1 от логического элемента ИЛИ-НЕ 126 и после этого остается активным в течение периода полусекунды, когда этот таймер будет генерировать выходной сигнал логической 1. Сигнал А от логического элемента ИЛИ-НЕ 126 и выходной сигнал таймера 130 подаются на входы логического элемента И-НЕ 128. В ответ на параллельные сигналы 1 на своих входах элемент И-НЕ 132 генерирует выходной сигнал логического 0, который затем инвертируется инвертором 134 и подается на вход S триггера 136. Триггнер 136 реагирует на переход от 0 к 1 на входе S путем образования перехода от 0 к 1 на своем выходе Q. Результирующий сигнал 1 на выходе Q продается как стробирующий сигнал для включения транзисторного переключателя 138. Транзистор 138 соединен в схеме возбудителя 140, которая соединена с реле, управляющим работой контактора 56. Это принуждает контактор 56 производить замыкание и соединять резистор 58 торможения или замедления параллельно с двигателем М2. Выход Q триггера 136 также соединен с первым входом логического элемента И 142. Выходной сигнал первого логического элемента ИЛИ-НЕ 126 подается через инвертор 143 на второй вход элемента И 142. Выход последнего связан со входом R очистки триггера 136. Предпочтительно, как показано на фиг.4, второй таймер 144 включить в соединение между элементом И 142 и входом R триггера. Таймер 144 образует ранее описанную задержку TM1N после того, как режим боксования-останова устранен, и до очистки триггера 136, который выключает транзисторный ключ 138, что затем побуждает блок 59 переключателя контакторов вернуть контактор 56 в его разомкнутое положение с отсоединением резистора 58 от двигателя 52.
Таймер 144 не возбуждается, чтобы начать хронирование, пока не будет устранен режим боксования-останова. В это время элемент И 142 будет принимать сигналы логической 1 с выхода Q триггера 136 и инверсного выхода А элемента ИЛИ-НЕ 126 и состояние элемента И 142 изменится с 0 на 1. Если состояние 1 продолжается без перерыва в течение длительности времени ТМ1N, которое для целей иллюстрации установлено на пять секунд, таймер 144 затем прерывает работу и посылает сигнал высокий или 1 на вход очистки R триггера 136. Триггер 136 реагирует на переход сигнала с 0 на 1 на входе R путем образования перехода сигнала с 1 на 0 на своем выходе Q. Результирующий сигнал 0 на выходе Q выключает транзистор 138 и параллельно принуждает выходной сигнал элемента И 142 измениться на 0, что устанавливает таймер 144 в исходное положение. Сигнал Х (фиг.4), поданный на вход S триггера 136, изменяется с 1 на 0 одновременно с переходом с 1 на 0 выходного сигнала А логического элемента ИЛИ-НЕ 126 после коррекции режима боксования-останова. Таким образом, на выходе Q триггера будет оставаться 0 до следующего перехода с 0 на 1 сигнала Х в задержанном ответе на тот же переход А.
На фиг.5 показан предпочитаемый вариант реализации средства для индикации режима полного останова. Цифровые сигналы скорости колеса WS1 и WS2 соответственно согласуются и затем подаются на одновибраторы 146 и 146' с возможностью повторного возбуждения. Эти сигналы также соответственно подаются на входы синхронизации триггеров D-типа 148 и 148'. В соответствии с сигнальной траекторией для первого сигнала WS1 одновибратор 146 выполнен или запрограммирован для образования выходных импульсов заданной длительности, например 100 мс, которые подаются на вход S триггера 148. Эти импульсы также задерживаются двумя последовательно соединенными инверторами 150 и затем подаются на вход очистки R триггера 148.
Сигналы скорости колеса WS1 и WS2 представляют собой типично цуги переменной частоты импульсов 60 мкс. Если период WS1, т.е. время между подачей двух последовательных импульсов на одновибратор 146 будет меньше, чем ширина импульса выходных импульсов, образованных одновибратором, одновибратор будет повторно возбуждаться в течение каждого цикла, приводя к постоянному выходу логической 1 на вход S триггера 148. Первый положительно направленный сигнал, который принимает триггер 148 на своем синхронизирующем входе, будет устанавливать свой выход Q на логический уровень 1, и свой выход Q' на логический уровень 0. Выход Q соединен через таймер 152 и логический элемент ИЛИ 154 с первым входом логического элемента ИЛИ-НЕ 156 и выход Q' соединен через инвертор 153 и тот же логический элемент ИЛИ 154 с тем же входом логического элемента ИЛИ-НЕ 156. Как видно на фиг.5, другой вход последнего упомянутого логического элемента соединен с параллельными схемами 146'-154', которые обрабатывают сигнал скорости WS2 второго колеса. Если имеется сигнал 1 на выходе любого одного из компонентов схем 152, 153, 152' или 153', выходной сигнал логического элемента ИЛИ-НЕ 156 будет низким по направлению или 0.
Когда частота сигнала WS1 падает ниже определенного минимального порога, например 10 Гц, соответствуя заданной низкой скорости колеса (например около 0,25 миль/ч), триггер 148 устанавливается в исходное положение, после чего сигнал на его выходе Q изменяется на логический 0, а сигнал на выходе Q' изменяется на логическую 1. Как следствие, выход инвертора 153 теперь изменяется с 1 на 0, но таймер 152 вводит относительно короткую задержку, например 1,5 c для подобного изменения. Как только сигналы от обоих логических элементов ИЛИ 154 и 154' становятся 0, состояние логического элемента ИЛИ-НЕ 156 изменяется с 0 на 1. Если требуется, компоненты схем 146-156 и 146'-154' могут быть заменены функционально равноценными устройствами, в которых выходы блоков 88 и 90 детектирования порога минимальной скорости (фиг.3) соответственно соединены с двумя входами логического элемента И-НЕ (не показано).
Выход логического элемента ИЛИ-НЕ 156 соединен через инвертор 158 с первым входом логического элемента ИЛИ-НЕ 160. Другой вход последнего упомянутого логического элемента принимает только низкий сигнал или 0, когда величина тока двигателя равна или превышает заданный высокий уровень, в результате чего сигнал 1 на выходе элемента ИЛИ-НЕ 160 указывает, что произошло условие полного останова. Для определения, превышает или нет ток двигателя этот уровень, сигналы тока обратной связи IМ1 и IM2 соответственно согласовываются в блоках 162 и 164 согласования и затем подаются через селектор максимальной величины, содержащий пару диодов 166 и 168, на компаратор 170, где сигнал более высокой величины сравнивается с некоторой величиной, соответствующей заданному высокому уровню (например 1000 А или больше) тока двигателя. Сигнал "Замедление" объединяется с выходным сигналом от компаратора 170 в логическом элементе ИЛИ-НЕ 174 для предотвращения системы от индикации условия полного останова, когда тяговые двигатели работают в режиме торможения. Если режим торможения действует, сигнал "Замедление" будет высоким или 1, тем самым принуждая выход логического элемента ИЛИ-НЕ 175 в состояние логического 0.
Если тяговые двигатели не работают в режиме замедления, сигнал "Замедление" будет на уровне логического 0, и теперь состояние выходного сигнала от компаратора 170 будет определять состояние логического элемента ИЛИ-НЕ 174. Когда средняя величина тока в каждом из двигателей М1 и М2 меньше, чем заданный высокий уровень, сигнал на выходе компаратора 170 будет высоким или 1; в противном случае будет низким или 0. Если сигнал на выходе компаратора находится на уровне 0, выход, образованный логическим элементом ИЛИ-НЕ 174, будет иметь сигнал логической 1. Этот сигнал инвертируется инвертором 176, выход которого соединен в свою очередь со вторым входом логического элемента ИЛИ-НЕ 160. Если скорость каждого из ведомых колес около нуля и более высокий ток двигателя выше заданного уровня, элемент ИЛИ-НЕ 160 будет генерировать сигнал логической 1 для аналогового переключателя 178. Этот сигнал используется для активирования аналогового переключателя 178, с тем чтобы он пропускал более высокие масштабированные сигналы тока обратной связи IM1 и IM2 от диодов 166 и 168. Пропущенный сигнал обозначен как IM/250 (фиг. 5) для иллюстрации, что он является масштабированным представлением тока двигателя во время режима полного останова.
Система будет реагировать на индикацию полного останова путем обесточивания тяговых двигателей после периода времени, который изменяется обратно пропорционально величине тока двигателя. Чем ниже ток, тем длительнее двигатели могут безопасно оставаться возбужденными без риска перегревания и ущерба, если будут продолжать прилагать крутящий момент к ведовым колесам с целью перемещения транспортного средства и тем самым выводить его из аномального состояния. Для установления этой обратной функции времени тока сигнал тока двигателя IМ/250 подводится ко множеству параллельно соединенных усилителей 180, 182 и 184. Эти усилители являются функциональными. Каждый из усилителей смещается на конкретную точку прерывания, так что сумма выходных сигналов, генерированных усилителями, содержит три разных прямолинейных сегмента, которые аппроксимируют обратный отрицательный экспоненциальный сигнал, пропорциональный величине сигнала IM/250. Схематичное представление усилителя 180 является обычной схемой усилителя хорошо известного типа с точкой прерывания, которая может быть выбрана путем соответствующего подбора резисторов смещения и обратной связи, соединенных с усилителем.
Усилители 180, 182 и 184 осуществляют совместно с интегратором 186 образование экспоненциальной функции для установления требуемой характеристики обратной функции времени тока с представлением тяговому транспортному средству возможности преодолеть режим боксования-останова. В одном практическом примере тяговое транспортное средство может иметь возможность ваыйти из аномального режима в течение 20 с при токе 1000 А, тогда как при токе 2500 А максимальное время для выхода из указанного состояния составляет менее одной секунды. Выходы усилителей 180, 182 и 184 логически контролируются элементами ИЛИ, так что наиболее положительная выходная величина подается на интегратор 186. Выходная величина интегратора, которая является положительным экспоненциальным линейным изменением, сравнивается с заданным пороговым уровнем в компараторе 188, и когда она поднимается выше этого уровня, высокий выходной сигнал или 1 будет генерироваться компаратором 188. Последний упомянутый сигнал подается через изолирующий диод 190 на вывод логического элемента ключа транзистора 192. Ключ 192 введен в схему реле 194, которое функционально связано с блоком 27 управления мощностью и эффективно, когда транзистор 192 включен в результате перехода от 0 к 1 выходного сигнала компаратора 188 и производит снятие мощности с двигателей М1 и М2 путем уменьшения выходного напряжения синхронного генератора до нуля и прерывания тока возбуждения в полях (обмотках возбуждения) двигателей и синхронного генератора.
На фиг. 6 показан предпочтительный вариант реализации функции синхронизации выключения, используемой совместно с функцией коррекции боксования-останова (фиг. 2). Выводы, помеченные А и А' на входах логического элемента ИЛИ-НЕ 196 принимают сигналы А и А' от выходов логических элементов ИЛИ-НЕ 126 и 128. Нормально оба эти сигналы будут на уровне логического 0 и выходной сигнал элемента ИЛИ-НЕ 196 будет высоким. Но когда наступает режим боксования-останова, только один из сигналов А и А' изменяется на уровень логической 1, и в этом случае состояние выхода элемента ИЛИ-НЕ 196 изменяется на 0. Сигнал 0 на выходе элемента ИЛИ-НЕ 196 возбуждает таймер 198, который после истечения заданного времени TLO2 (например 10 с), измеренного с момента перехода с 1 на 0 логического элемента, изменяет свой выходной сигнал с 0 на 1. Последний упомянутый сигнал подводится к синхронизирующему входу триггера 202 D-типа. Выход логического элемента ИЛИ-НЕ 196 также соединен со входом логического элемента ИЛИ-НЕ 200, а выход последнего со входом D-триггера 202. Выход Q триггера 202 соединен со вторым входом элемента ИЛИ-НЕ 200 и через изолирующий диод 206 с базой транзистора 192.
Вывод R очистки триггера 202 соединен с шиной 204 ручного установления в исходное положение.
Если режим боксования-останова существует больше, чем время задержки, установленное таймером 198, синхронизирующий сигнал от таймера 198 будет подаваться на триггер 202, принуждая состояние его выхода Q к переходу в состояние логической 1. Этот сигнал будет включать транзистор 192 и тем самым форсировать отключение питания на тяговые двигатели М1 и М2. В то же время сигнал логической 1 с выхода Q подается через логический элемент ИЛИ-НЕ 200 на вход D-триггера 202, чтобы запереть его в его настоящем состоянии до приема сигнала очистки. В предпочтительном варианте реализации очистка допускается только с помощью ручного средства, такого как переключатель установления в исходное положение, переключаемый оператором. Команда установления в исходное положение (очистки) вручную подается через соответствующий возбудитель и фильтр 204 до подачи на вывод R очистки триггера 202.
Одной дополнительной функцией является фиксация мощности, которая моментально снижает величину напряжения, подаваемого на двигатели М1 и М2 в ответ на индикацию состояния боксования-останова. На фиг.7 показан способ реализации этой функции. Входные выводы Х и Y логического элемента ИЛИ-НЕ 208 соответственно принимают соответствующие сигналы Х и Y от выходов инверторов 134, 134'. Выход логического элемента ИЛИ-НЕ 208 соединен со входом одновибратора 210. Когда одновибратор 210 возбужден переходом с 0 на 1 любым одним из сигналов Х и Y в задержанном ответе на детектирование режима боксования-останова, он генерирует высокий выходной импульс или 1, который соединен со схемой интегратора 212. В частности, этот выходной импульс включает ключ транзиcтора 214, соединенный параллельно с интегрирующим конденсатором 216 в схеме интегратора 212. Это принуждает конденсатор 216 быстро разрядиться, тем самым принуждая выходной сигнал схемы интегратора перейти на заданную относительно отрицательную величину.
Как только одновибратор 210 прервал свою работу, сигнал включения снимается с транзистора 214, тем самым давая возможность конденсатору 216 снова зарядиться, что создает функцию линейного изменения, когда уровень выходного сигнала интегратора 212 возвращается к начальной величине. Выходной сигнал, генерированный интегратором 212, подается на блок 27 управления мощностью, как опорная мощность, так что напряжение, поданное на двигатели М1 и М2, моментально снижается одновременно с тем, что один из ключей транзистора 138 и 138' включается, чтобы инициировать замыкание соответствующего контактора 56 или 55.
Формула изобретения: 1. Устройство для управления дизель-электрическим приводом грузового транспортного средства с по крайней мере двумя сопряженными с разносторонними колесами тяговыми электродвигателями постоянного тока в условиях боксования и непреднамеренного останова колес, содержащее датчики скорости вращения колес, связанные с роторами последовательно включенных тяговых электродвигателей независимого возбуждения, тормозные резисторы, подключенные через соответствующие контакторы параллельно якорным обмоткам тяговых электродвигателей, соединенный первым и вторым сигнальными входами с выходами датчиков скорости узел выявления и индикации аномальных режима боксования-останова, характеризующегося боксованием одного ведущего колеса и остановом другого, и режима полного останова, характеризующегося остановом обоих ведущих колес, блок управления мощности приводного генератора переменного тока, один из входов которого подключен к первому выходу узла выявления и индикации аномальных режимов с сигналом на снижение мощности генератора до нуля, а выход к цепи возбуждения генератора, блок управления торможением, первый выход которого соединен с первым входом блока переключения контакторов, отличающееся тем, что в якорные цепи тяговых электродвигателей введены датчики тока, а узел выявления и индикации аномальных режимов выполнен с третьим и четвертым сигнальными входами, соединенными с выходами соответствующих датчиков тока, запрещающим входом, подключенным к второму выходу блока управления торможением, вторым и третьим выходами, соединенными с одноименными входами блока подключения контакторов, предназначенными для обеспечения резисторного шунтирования якорной обмотки боксующего тягового электродвигателя в режиме боксования-останова, и четвертым выходом с импульсным сигналом на снижение и повторное повышение напряжения генератора, подключенным к другому входу блока управления мощностью.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что узел выявления и индикации аномальных режимов включает в себя два детектора режима боксования-останова, выходы которых через соответствующие блоки временной задержки и разделительные диоды соединены с входом формирователя блокирующего сигнала, и детектор режима полного останова, выход которого подключен к первому входу выключающего таймера, связанного вторым входом через разделительные диоды с выходами детекторов режима боксования-останова, а третьим входом подключенного к выходу селектора максимальной величины, индикатор аномальных режимов, соединенный с выходными цепями всех детекторов, и индикатор наличия сигнала для снижения мощности генератора до нуля, подключенный к выходу выключающего таймера, при этом первый, второй и соединенные с входами селектора третий и четвертый входы каждого из детекторов являются одноименными входами данного узла, а выходы выключающего таймера, блоков временной задержки и формирователя блокирующего сигнала соответственно его первым, вторым, третьим и четвертым выходами.
3. Устройство по пп.1 и 2, отличающееся тем, что первый детектор режима боксования-останова выполнен в виде логического элемента И с возможностью формирования выходного сигнала при останове первого колеса, боксовании второго колеса и превышении сигналом одного из датчиков тока заданного минимального уровня, второй детектор режима боксования-останова в виде логического элемента И с возможностью формирования выходного сигнала при останове второго колеса, боксовании первого колеса и превышении сигналом одного из датчиков тока заданного минимального уровня, а детектор режима полного останова в виде логического элемента И с возможностью формирования выходного сигнала при останове обоих колес и превышении сигналом каждого из датчиков тока порогового уровня тока, большего заданного минимального.
4. Устройство по пп.1 и 2, отличающееся тем, что выключающий таймер выполнен в виде формирователя большего временного интервала с фиксированной длительностью по сигналам от детекторов режима боксования-останова и меньшего временного интервала, обратно пропорционального максимальному из токов тяговых электродвигателей, по сигналу от детектора режима полного останова с возможностью самовозврата при исчезновении выходных сигналов детекторов.
5. Устройство по пп. 1 и 2, отличающееся тем, что формирователь блокирующего сигнала выполнен в виде последовательно включенных одновибратора и интегратора с возможностью импульсного воздействия на блок управления мощности со снижением возбуждения генератора в моменты резисторного шунтирования якорных обмоток тяговых электродвигателей и плавного восстановления возбуждения до истечения времени шунтирования.