Контроль вращения осей колесных пар в режимах выбега и торможения, являющийся одним из важнейших факторов в обеспечении безопасности, в конструктивном исполнении на электропоезде «Сапсан» реализован посредством размещения на каждой оси датчиков контроля вращения фирмы «Knorr Bremze». Принцип работы датчика контроля вращения основан на эффекте Холла, который был открыт в 1879 г. американским ученым Эдвином Гербертом Холлом. Сущность эффекта Хола (рис. 8.84) состоит в следующем. Если через проводящую пластинку пропускать ток, а перпендикулярно пластинке направить магнитное поле, то в направлении, поперечном току (и направлению магнитного поля), на пластинке появится напряжение:

UH=(RH H I sin ω)/d,

где RH — коэффициент Холла, зависящий от материала проводника; Н — напряженность магнитного поля; I — ток в проводнике; ω — угол между направлением тока и вектором индукции магнитного поля (если ω = 90°, sin ω = 1); d — толщина материала.

Рис. 8.84. Физическая сущность эффекта Холла

Рис. 8.84. Физическая сущность эффекта Холла

Благодаря тому что выходной эффект определяется произведением двух величин (Н и I), датчики Холла имеют весьма широкое применение, в том числе в датчиках и сенсорных элементах.

В магнитном поле на движущиеся электроны воздействует сила Н. Вектор силы Н перпендикулярен направлению как магнитной, так и электрической составляющих магнитного поля. Если внести в магнитное поле с индукцией полупроводниковую пластинку, через которую протекает электрический ток I, то на боковых сторонах перпендикулярно направлению тока возникает разность потенциалов. Напряжение Холла (ЭДС Холла) пропорционально току и магнитной индукции.

Конструктивное исполнение датчика контроля вращения представлено на рис. 8.85.

Рис. 8.85. Принцип действия датчика контроля вращения

Рис. 8.85. Принцип действия датчика контроля вращения

Между зубчатым венцом стальной шайбы, крепящейся к торцевой части оси колесной пары, и магнитом имеется зазор. В зазоре датчика находится стальной экран. Когда в зазоре нет экрана, на пластинку полупроводника датчика действует магнитное поле, и с нее снимается разность потенциалов. Если же в зазоре находится экран, то магнитные силовые линии замыкаются через него и на пластинку не действуют, в этом случае разность потенциалов на пластинке датчика контроля вращения не возникает. Интегральная микросхема блоков систем управления электропоезда «Сапсан» преобразует разность потенциалов, создающуюся на пластинке датчика вращения, в отрицательные импульсы напряжения определенной величины на его выходе. Когда экран находится в зазоре датчика, на его выходе имеется напряжение, если же в зазоре датчика экрана нет, то напряжение на выходе датчика близко к нулю. Соответственно, при падении уровня сигналов с датчика контроля вращения системы управления поезда автоматически формируют и реализуют управляющие воздействия, исключающие движение поезда в режимах выбега и торможения. Система датчиков контроля вращения питается от линии аккумуляторных батарей напряжением от 12 до 16 В, датчик имеет защиту от включения с неправильной полярностью, защиту от короткого замыкания и высокочастотного воздействия. Расположение датчиков вращения на осях колесных пар электропоезда «Сапсан» было приведено на рис. 8.76 и 8.77.

Согласно конструкторскому решению для обеспечения эталонного сигнала контроля движения поезда как вперед, так и назад имеются два датчика (с обеих сторон третьей оси вагонов DR T, работающих в зависимости от активной кабины электропоезда «Сапсан»), которые формируют сигнал для файлового блока ЦРДС, находящегося в подсистеме ЦБУ. Вышеуказанные оси не задействованы в режимах служебного торможения. Их торможение активируется только в режиме экстренного торможения, когда необходимо реализовать максимальную тормозную силу, влияющую на тормозной путь поезда.

Рис. 8.86. Архитектурная схема системы контроля вращения осей и противоюзной защиты прицепного вагона ЭВС «Сапсан»

Рис. 8.86. Архитектурная схема системы контроля вращения осей и противоюзной защиты прицепного вагона ЭВС «Сапсан»: Tf-MMi — интерфейс «Человек—машина»; BSG — блок управления тормозной системой вагона; DNRA — блок обработки сигналов датчиков вращения DR T, TR T, BAT R); GO1 — блок противоюзного клапана; Gateway — шлюз для связи многофункциональной и проводной шин; WSP — противоюзная система

Рис. 8.87. Архитектурная схема системы контроля вращения осей и противоюзной защиты моторного вагона ЭВС «Сапсан»

Рис. 8.87. Архитектурная схема системы контроля вращения осей и противоюзной защиты моторного вагона ЭВС «Сапсан»: Tf-MMi — интерфейс «Человек—машина»; BSG — блок управления тормозной системой вагона; ASG — блок управления приводом (SR B, SR T); DNRA — функциональный блок контроля вращения колесных пар; WSP — противоюзная система; Gateway — шлюз для связи многофункциональной и проводной шин; ZSG — ЦБУ

На моторных и прицепных вагонах электропоезда реализована отличная архитектурная схема системы контроля вращения (см. рис. 8.86 и 8.87). Система контроля вращения осуществляет две функции: контроль вращения колесных пар в процессе движения электропоезда и предотвращение режима юза в процессе торможения поезда как пневматическими, так и электродинамическими тормозами, а также при торможении в смешанном режиме, когда используется комбинированное торможение моторных и прицепных вагонов. Сбор и обработку параметров сигналов от датчиков контроля вращения на прицепных вагонах выполняют блок управления тормозами BSG и функциональный блок контроля вращения колесных пар DNRA. На моторных вагонах систему контроля вращения представляют блоки управления торможением BSG и блоки управления приводом ASG. Данные модули взаимодействуют при регулировании тормозной силы, возникающей в процессе электродинамического торможения, посредством асинхронных тяговых электродвигателей и их питающих силовых электронных преобразователей, а также осуществляют контрольные функции отслеживания вращения колесных пар и элементов привода колесно-моторных блоков тележек электропоезда.

В отличие от систем датчиков контроля нагрева и датчиков поперечного ускорения система контроля вращения не имеет ступеней контроля. Если какая-либо колесная пара электропоезда не вращается при фактической скорости движения электропоезда более 40 км/ч, посредством передачи формируемого сигнала от датчиков контроля вращения осей колесных пар в ЦБУ активируются контрольные функции контура петли контроля тележки, которая в свою очередь формирует управляющее воздействие на блок БУТ-мастер, активирующий автоматическое принудительное торможение в режиме «ПСТ». При отказе функции контроля вращения на каком-либо из вагонов электропоезда при фактической скорости более 200 км/ч с момента формирования диагностического сообщения у машиниста имеется 5 мин для снижения фактической скорости, в противном случае активируется автоматическое принудительное торможение по вышеописанному алгоритму. В случае потери связи или ее сбоя в структуре блоков управления торможением вагонов с блоком БУТ-мастер система выполняет необходимые регулировки тормозного усилия, предотвращающие возникновение режима юза колесных пар в процессе торможения, в автономном режиме. Согласно концепции противоюзной системы электропоезда «Сапсан» процесс становится подконтрольным при достижении фактической скорости электропоезда более 20 км/ч, то же условие распространяется и на режим буксирования поезда вспомогательным локомотивом при условии активации контура петли «Буксировка» на третичной панели кабины управления, с которой произведено сцепное соединение.

Вспомогательное пневматическое оборудование

2023 © Максим Веселов. Все права защищены. Сетевое издание «Машинист электропоезда», зарегистрировано в Федеральной службе по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций, свидетельство о регистрации ЭЛ № ФС77-83739 от 12.08.2022 г.

Ограниченная ответственность. Материалы, размещенные на этом Интернет-сайте взяты из открытых источников и размещены на безвозмездной основе. Копирование информации из одного открытого источника в другой не является нарушением авторских и смежных прав.