專利名稱：電力機車牽引防沖動控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及電子技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種電力機車牽引防沖動控制器。
隨著我國經(jīng)濟的騰飛，我國鐵路電氣化發(fā)展很快，為適應(yīng)牽引動力改革的技術(shù)發(fā)展，我國電力機車已進入相控機車時代。根據(jù)實際運用情況，國產(chǎn)全相控制電力機車在開環(huán)牽引控制條件下，機車起動時沖動現(xiàn)象十分嚴重，經(jīng)常出現(xiàn)“竄車”現(xiàn)象，嚴重的影響了機車的運行安全。
本實用新型的目的是針對全相控電力機車在開環(huán)牽引控制方式中存在的沖動缺陷而提供的以達到全相控機車在開環(huán)牽引控制時，平穩(wěn)牽引、正常運用的一種電力機車牽引防沖動控制器。
本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的電力機車牽引防沖動控制器，包括兩個積分緩沖器及故障監(jiān)測與保護電路，特點是兩積分緩沖器的輸入接機車牽引狀態(tài)數(shù)字信號及機車牽引控制信號、輸出接故障監(jiān)測與保護電路，故障監(jiān)測與保護電路的輸入接兩積分緩沖器的輸出及機車牽引控制信號、輸出接機車電子柜；兩積分緩沖器結(jié)構(gòu)相同，具體電路形式為機車牽引狀態(tài)數(shù)字信號Tr經(jīng)電阻R1、分流電容C1后，接三極管T1基極，三極管T1集電極接電阻R2的一端，三極管T1集電極與電阻R2之間并接三極管T2基極，三極管T1、T2發(fā)射極接地，三極管T2集電極接模擬開關(guān)S1及電阻R3一端，電阻R2、R3的另一端接正電源；模擬開關(guān)S1接機車控制信號14A′及三極管T2集電極后經(jīng)電阻R7接比較器N1反相輸入端，比較器N1反相輸入端與輸出端并聯(lián)電阻R9，比較器N1輸出端并聯(lián)兩路，一路接電阻R13，電阻R13另一端接二極管V1，二極管V1另一端接地，電阻R13、二極管V1之間接三極管T5基極，三極管T5集電極接電阻R14，電阻R14另一端接正電源，三極管T5集電極與電阻R14之間接三極管T6基極，三極管T6集電極接串聯(lián)電阻R19、RP2、RP3、R20后接正電源，三極管T5、T6發(fā)射極接地；另一路接串聯(lián)電阻RP1、R12后接地，電阻R11與電阻RP1之間接三條并聯(lián)支路，其一二極管V3、電阻R16串聯(lián)接積分器N2反相輸入端；其二電阻R26、二極管V4串聯(lián)接比較器N4輸出端；其三電阻R23、二極管V5串聯(lián)接比較器N3輸出端，電阻RP1上的分壓信號接二極管V2、電阻R15后接積分器N2反相輸入端，積分器N2同相輸入端接電阻R18后接地，積分器N2反相輸入端與輸出端并接電容C3，模擬開關(guān)S2與電阻R17串接后并接在電容C3兩端，模擬開關(guān)S2接三極管T4集電極與電阻R6之間，三極管T4基極接三極管T3集電極與電阻R5之間，三極管T3基極接電阻R4后接機車牽引狀態(tài)信號Rn，電阻R4與三極管T3基極之間并接故障監(jiān)測與保護電路狀態(tài)信號a、b、電容C2，電容C2另一端接地；積分器N2輸出端有四條支路，其一輸出OUT1或OUT2接故障監(jiān)測與保護電路的輸入端；其二經(jīng)電阻R8、分壓電阻R10接比較器N1同相輸入端；其三經(jīng)電阻R24接比較器N4反相輸入端；其四經(jīng)電阻R21接比較器N3反相輸入端，比較器N3同相輸入端經(jīng)電阻R22接在電阻RP2分壓點上，比較器N4同相輸入端經(jīng)電阻R25接在電阻RP3分壓點上；故障監(jiān)測與保護電路的具體形式為機車牽引控制信號14A′經(jīng)電阻R28接比較器N5同相輸入端，正電源經(jīng)電阻R27、二極管V13分流后接比較器N5反相輸入端，另一路經(jīng)電阻R29、二極管V12分壓后接比較器N6反相輸入端，兩積分緩沖器的輸出OUT1、OUT2分別接模擬開關(guān)S3、S4，模擬開關(guān)S3、S4輸出端聯(lián)接后接三條并聯(lián)支路，其一經(jīng)電阻R31接比較器N7反相輸入端；其二經(jīng)電阻R30接比較器N6同相輸入端；其三接模擬開關(guān)S5經(jīng)電阻R37分壓后進入跟隨器N8同相輸入端，異或門D4輸出端接模擬開關(guān)S3控制端、輸入端分別接正電源、模擬開關(guān)S4控制端；比較器N5、N6輸出端接異或門D1輸入端，異或門D1輸出端接二極管V11、電阻R35并聯(lián)點，二極管V11、電阻R35另一并聯(lián)點經(jīng)電容C4分壓后接異或門D2輸入端，異或門D2另一輸入端接正電源，異或門D2輸出端經(jīng)電阻R34接正電源，異或門D2輸出端與電阻R34之間接與非門D5的一輸入端，與非門D5另一輸入端接在電阻R41與二極管V7之間，與非門D5輸出端有三條支路，其一接至電阻R40與二極管V6之間；其二接至異或門D4與模擬開關(guān)S4控制端間引出的連線；其三接與非門D6一輸入端；與非門D6另一輸入端接電阻R36與電容C5并聯(lián)點，電阻R36另一端接正電源，電容C5另一端接地；跟隨器N8輸出端經(jīng)二極管V8輸出OUT至機車電子柜，并反饋連接至跟隨器N8反相輸入端；比較器N7同相輸入端接電阻R33、電容C6并聯(lián)點經(jīng)電阻R32接正電源，電阻R33、電容C6另一端接地，比較器N7輸出端接異或門D3一輸入端，異或門D3另一輸入端接地，異或門D3輸出端接模擬開關(guān)S5控制端；比較器N7輸出端與異或門D3一輸入端間引出一連線接至電阻R39、R38并聯(lián)點，分兩路，其一經(jīng)電阻R38、二極管V6、電阻R40、二極管V9串接至狀態(tài)信號a；其二經(jīng)電阻R39、二極管V7、電阻R41、二極管V10串接至狀態(tài)信號b。
本實用新型具有工作性能可靠、抗干擾能力強、適用溫度范圍寬、功耗低、可自動完成故障檢測與切換、實用性強等特點，可有效的控制全相控機車在開環(huán)牽引控制時的“竄車”問題，提高了全相控機車的安全能，從而保證了鐵路運輸?shù)陌踩?，將會給鐵路運輸帶來非常可觀的社會效益和經(jīng)濟效益。
以下結(jié)合附圖對本實用新型進行詳細描述


圖1為本實用新型電路框圖圖2為本實用新型中積分緩沖器的電路圖圖3為本實用新型故障監(jiān)測與保護電路圖參閱
圖1，本實用新型包括兩個積分緩沖器及故障監(jiān)測與保護電路，兩積分緩沖器的輸入接機車牽引狀態(tài)電平信號及機車牽引控制信號、輸出接故障監(jiān)測與保護電路，故障監(jiān)測與保護電路的輸入接兩積分緩沖器的輸出及機車牽引控制信號、輸出接機車電子柜。
參閱圖2，它是本實用新型中積分緩沖器的具體電路圖，本實用新型包括兩個相同的此電路，其中Tr、Rn為數(shù)字信號，取自機車牽引狀態(tài)信號；+電源取自機車電子柜+15V；Tr為“1”時，Rn為“0”時效；14A電壓給定板最大值選擇電路輸出電壓(0-8V)；RP1用于調(diào)節(jié)總積分延時時間；RP2為第一折點電壓調(diào)節(jié)電位器；RP3為第二折點電壓調(diào)節(jié)電位器；R15為第一段積分斜率調(diào)整電阻；R23為第二段積分斜率調(diào)整電阻；R26為第三段積分斜率調(diào)整電阻；R16為下降積分時間調(diào)整電阻；S1、S2為模擬開關(guān)；N1為比較器；N2為積分器。
當S1模擬開關(guān)導通時(受控于Tr信號)，Tr為高電平時，電流進入三極管T1基極，T1飽和導通，三極管T2基極為低電位T2截止，T2集電極為高電位作用于S1模擬開關(guān)，S1導通，司機指令信號14A′通過S1、R7到N1反向輸入端，使N1比較器輸出飽和，極性為負，此時有電流通過R12、RP1、R11流向N1比較器輸出端，在RP1上產(chǎn)生負的積分輸入電壓，通過V2、R15使N2積分器正向積分，此時Rn為低電平，T3三極管截止，T4三極管基極為高電位，T4飽和導通，集電極為低電位，作用于S2模擬開關(guān)，S2關(guān)閉，N2積分器正常工作，有輸出信號OUT1、2；反之，Rn為高電位時，N2積分器輸出信號通過R17、S2、C3放電，使N2積分器輸出為“0”，OUT1、2無輸出。在此狀態(tài)下，T5三極管基極為低電位截止，T6三極管基為高電位，T6飽和導通。折點電壓比較器N3、N4被接通，等待工作。積分器N2輸出通過R8接至N1比較器同相輸入端，構(gòu)成輸入信號14A′與N2積分器輸出端的閉環(huán)控制，當N2積分器輸出信號與指令輸入信號14A′相等時，此閉環(huán)電路進入動平衡狀態(tài)，使N2積分器輸出信號(最終積分值)始終跟蹤指令輸入信號14A′。積分器N2輸出信號同時通過R21、R24接至折點電壓比較器N3、N4反相輸入端，此電路中R23、V5；R26、V4是為改變N2積分器輸出信號斜率而設(shè)計的。當N2積分器輸出信號達到第一折點設(shè)定值時，N3比較器翻轉(zhuǎn)，電流經(jīng)R19、RP2、R22、N3、V5、R23、RP1、R12與N1比較器的輸出電流疊加，從而改變了N2積分器的輸入信號，使N2積分器輸出信號值斜率增大。同理N2積分器輸出信號值達到第二折點設(shè)定值時，N4比較器翻轉(zhuǎn)，電流經(jīng)R20、RP3、R25、N4、V4、R26、RP1、R12、使N2積分器輸出信號值斜率進一步增大。當司機指令信號14A′下降時，比較器N1輸出正飽和，輸出電流經(jīng)R11、RP1、R12下降，在RP1上產(chǎn)生正輸入電壓，通過V3、R16使N2積分器反積分，在此狀態(tài)下，T5三極管基極電位上升，T5導通，T6截止，折點電壓比較器N3、N4被斷開，均被強制在正飽和狀態(tài)，對N2積分器的輸入電壓不產(chǎn)生影響。
參閱圖3，它是本實用新型中故障監(jiān)測與保護電路圖，其中N5為指令信號狀態(tài)比較器；N6為積分緩沖輸出比較器；N7異常電壓比較器；N8輸出信號跟隨器；S3、S4、S5為模擬開關(guān)；D1、D2、D3、D4為異域門；D5、D6為與非門；V6、V7發(fā)光二極管為工作指示燈(燈亮為工作狀態(tài))；a、b為狀態(tài)輸出信號。
當a組正常工作時，指令信號14A′通過R28進入N5同相輸入端，N5輸出為高電平；同時OUT1通過S3、R30進入N6同相輸入端，N6輸出為高電平，異或門D1輸出為“0”表示被檢測電路工作狀態(tài)正常，D2輸出為高電平；OUT1另一路通過S3、R31進入N7反相輸入端，此時該電壓應(yīng)小于N7同相輸入端的設(shè)定值(8.5V)，N7輸出高電平，經(jīng)R39、V7輸入D5，D5輸出為低電平(V6亮)，D4輸出高電平，S3導通，S4關(guān)閉；另一路輸入到D6，D6輸出高電平(V7不亮)。因N7輸出高電平，D3輸出為高電平，S5導通，OUT1通過S3、S5、N8、V8向機車電子柜輸入指令信號。
當a組工作異常時，有以下三種情況(1)、14A′無信號，OUT1有輸出信號時，N5輸出低電平，N6輸出高電平，異或門D1輸出為“1”表示被檢測電路工作狀態(tài)異常，D2輸出為低電平，D5輸出高電平(V6燈滅)，D4輸出低電平，S3關(guān)閉，S4導通，完成OUT1向OUT2的轉(zhuǎn)換，另一路輸入到D6，D6輸出低電平(V7亮)。因N7輸出高電平，D3輸出為高電平，S5導通，OUT2通過S4、S5、N8、V8向機車電子柜輸入指令信號。
(2)、14A′有信號，OUT1無輸出信號時，N5輸出高電平，N6輸出低電平，異或門D1輸出為“1”表示被檢測電路工作狀態(tài)異常，D2輸出為低電平，D5輸出高電平(V6燈滅)，D4輸出低電平，S3關(guān)閉，S4導通，完成OUT1向OUT2的轉(zhuǎn)換，另一路輸入到D6，D6輸出低電平(V7亮)。因N7輸出高電平，D3輸出為高電平，S5導通，OUT2通過S4、S5、N8、V8向機車電子柜輸入指令信號。
(3)、OUT1、OUT2輸出異常時(向N7反向輸入端所輸入的信號電壓大于8.5V)，N7輸出低電平(V6、V7燈滅)，D3輸出低電平，S5關(guān)閉，從而關(guān)閉了跟隨器N8向電子柜的輸出信號。使牽引電機電流為“0”，保證了機車的安全運行。
權(quán)利要求1.一種電力機車牽引防沖動控制器，包括兩個積分緩沖器及故障監(jiān)測與保護電路，其特征在于兩積分緩沖器的輸入接機車牽引狀態(tài)數(shù)字信號及機車牽引控制信號、輸出接故障監(jiān)測與保護電路，故障監(jiān)測與保護電路的輸入接兩積分緩沖器的輸出及機車牽引控制信號、輸出接機車電子柜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制器，其特征在于兩積分緩沖器結(jié)構(gòu)相同，具體電路形式為機車牽引狀態(tài)數(shù)字信號Tr經(jīng)電阻R1、分流電容C1后，接三極管T1基極，三極管T1集電極接電阻R2的一端，三極管T1集電極與電阻R2之間并接三極管T2基極，三極管T1、T2發(fā)射極接地，三極管T2集電極接模擬開關(guān)S1及電阻R3一端，電阻R2、R3的另一端接正電源；模擬開關(guān)S1接機車控制信號14A′及三極管T2集電極后經(jīng)電阻R7接比較器N1反相輸入端，比較器N1反相輸入端與輸出端并聯(lián)電阻R9，比較器N1輸出端并聯(lián)兩路，一路接電阻R13，電阻R13另一端接二極管V1，二極管V1另一端接地，電阻R13、二極管V1之間接三極管T5基極，三極管T5集電極接電阻R14，電阻R14另一端接正電源，三極管T5集電極與電阻R14之間接三極管T6基極，三極管T6集電極接串聯(lián)電阻R19、RP2、RP3、R20后接正電源，三極管T5、T6發(fā)射極接地；另一路接串聯(lián)電阻RP1、R12后接地，電阻R11與電阻RP1之間接三條并聯(lián)支路，其一二極管V3、電阻R16串聯(lián)接積分器N2反相輸入端；其二電阻R26、二極管V4串聯(lián)接比較器N4輸出端；其三電阻R23、二極管V5串聯(lián)接比較器N3輸出端，電阻RP1上的分壓信號接二極管V2、電阻R15后接積分器N2反相輸入端，積分器N2同相輸入端接電阻R18后接地，積分器N2反相輸入端與輸出端并接電容C3，模擬開關(guān)S2與電阻R17串接后并接在電容C3兩端，模擬開關(guān)S2接三極管T4集電極與電阻R6之間，三極管T4基極接三極管T3集電極與電阻R5之間，三極管T3基極接電阻R4后接機車牽引狀態(tài)數(shù)字信號Rn，電阻R4與三極管T3基極之間并接故障監(jiān)測與保護電路狀態(tài)信號a、b、電容C2，電容C2另一端接地；積分器N2輸出端有四條支路，其一輸出OUT1或OUT2接故障監(jiān)測與保護電路的輸入端；其二經(jīng)電阻R8、分壓電阻R10接比較器N1同相輸入端；其三經(jīng)電阻R24接比較器N4反相輸入端；其四經(jīng)電阻R21接比較器N3反相輸入端，比較器N3同相輸入端經(jīng)電阻R22接在電阻RP2分壓點上，比較器N4同相輸入端經(jīng)電阻R25接在電阻RP3分壓點上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制器，其特征在于故障監(jiān)測與保護電路的具體形式為機車牽引控制信號14A′經(jīng)電阻R28接比較器N5同相輸入端，正電源經(jīng)電阻R27、二極管V13分流后接比較器N5反相輸入端，另一路經(jīng)電阻R29、二極管V12分壓后接比較器N6反相輸入端，兩積分緩沖器的輸出OUT1、OUT2分別接模擬開關(guān)S3、S4，模擬開關(guān)S3、S4輸出端聯(lián)接后接三條并聯(lián)支路，其一經(jīng)電阻R31接比較器N7反相輸入端；其二經(jīng)電阻R30接比較器N6同相輸入端；其三接模擬開關(guān)S5經(jīng)電阻R37分壓后進入跟隨器N8同相輸入端，異或門D4輸出端接模擬開關(guān)S3控制端、輸入端分別接正電源、模擬開關(guān)S4控制端；比較器N5、N6輸出端接異或門D1輸入端，異或門D1輸出端接二極管V11、電阻R35并聯(lián)點，二極管V11、電阻R35另一并聯(lián)點經(jīng)電容C4分壓后接異或門D2輸入端，異或門D2另一輸入端接正電源，異或門D2輸出端經(jīng)電阻R34接正電源，異或門D2輸出端與電阻R34之間接與非門D5的一輸入端，與非門D5另一輸入端接在電阻R41與二極管V7之間，與非門D5輸出端有三條支路，其一接至電阻R40與二極管V6之間；其二接至異或門D4與模擬開關(guān)S4控制端間引出的連線；其三接與非門D6一輸入端；與非門D6另一輸入端接電阻R36與電容C5并聯(lián)點，電阻R36另一端接正電源，電容C5另一端接地；跟隨器N8輸出端經(jīng)二極管V8輸出OUT至機車電子柜，并反饋連接至跟隨器N8反相輸入端；比較器N7同相輸入端接電阻R33、電容C6并聯(lián)點經(jīng)電阻R32接正電源，電阻R33、電容C6另一端接地，比較器N7輸出端接異或門D3一輸入端，異或門D3另一輸入端接地，異或門D3輸出端接模擬開關(guān)S5控制端；比較器N7輸出端與異或門D3一輸入端間引出一連線接至電阻R39、R38并聯(lián)點，分兩路，其一經(jīng)電阻R38、二極管V6、電阻R40、二極管V9串接至狀態(tài)信號a；其二經(jīng)電阻R39、二極管V7、電阻R41、二極管V10串接至狀態(tài)信號b。
專利摘要本實用新型公開了一種電力機車牽引防沖動控制器,包括兩個積分緩沖器及故障監(jiān)測與保護電路,特點是兩積分緩沖器的輸入接機車牽引狀態(tài)電平信號及機車牽引控制信號、輸出接故障監(jiān)測與保護電路,故障監(jiān)測與保護電路的輸入接兩積分緩沖器的輸出及機車牽引控制信號、輸出接機車電子柜。本實用新型具有工作性能可靠、抗干擾能力強、可自動完成故障監(jiān)測與切換、實用性強等特點,可有效的控制全相控機車在開環(huán)牽引控制時的“竄車”問題。
文檔編號B61C11/00GK2467364SQ0120845
公開日2001年12月26日 申請日期2001年3月6日 優(yōu)先權(quán)日2001年3月6日
發(fā)明者陳遠忠, 趙煒, 黨軍 申請人:陳遠忠