專利名稱：電動牽引車自轉(zhuǎn)/停動檢測器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及牽引車輛的電力推動系統(tǒng)，具體講，涉及對車輛的停動狀態(tài)進(jìn)行檢測和校正的方法及裝置。
對于像大型運(yùn)輸車這樣的拖動車輛的電力推動系統(tǒng)，一般來說，包括有為一對高馬力電力拖動電動機(jī)提供電功率的原動機(jī)的發(fā)電裝置，該電動機(jī)以驅(qū)動關(guān)系分別接至車輛相對側(cè)的一對車輪。該原動機(jī)通常是狄塞爾柴油發(fā)動機(jī)，而拖動電動機(jī)通常是速度可調(diào)的，且是可逆的直流(d-c)電動機(jī)。車輛的操縱者控制該車輛的行進(jìn)速度和方向，也就是說，通過操縱速度控制踏板和進(jìn)退選擇開關(guān)控制車輛的前進(jìn)或后退。調(diào)節(jié)該速度控制踏板以控制發(fā)動機(jī)的速度(rpm)。該發(fā)動機(jī)的速度則決定發(fā)電裝置的電力輸出，從而改變對拖動電動機(jī)所施電壓的大小。
車輛運(yùn)動的減速是通過松脫該速度控制踏板完成的，或者是讓車輛滑行，或者是起動該車輛的機(jī)械或電的制動系統(tǒng)。在電制動的操作中，這些電動機(jī)的作用相當(dāng)于發(fā)電機(jī)，而且在每個電動機(jī)電樞繞組兩端間產(chǎn)生的電壓大小與電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度及磁場勵磁電流成正比。在各個電動機(jī)的電樞間連接著若干個動力制動電阻，從而在電制動期間消耗這些電動機(jī)的電功率輸出。在每個電阻中的平均電流的大小是衡量所相連電動機(jī)制動力的尺度。
象這樣的牽引車，在運(yùn)行期間，通常都是這樣使它停動的。按照其原意采用“停動”這樣的術(shù)語，也就是說使其停下來或停住。通常遇到的是兩種類型的停動。第一種類型的停動是當(dāng)一個驅(qū)動的車輪失去牽引且開始自轉(zhuǎn)或滑行時，同時使另一個驅(qū)動的車輪變成停動。這種類型的車輛停動可以稱為自轉(zhuǎn)/停動狀態(tài)。第二種類型的停動是將兩個驅(qū)動車輪都停動，也就是說任何一個車輪都不能旋轉(zhuǎn)。例如當(dāng)一個驅(qū)動的車輪遇到一片泥濘地帶，而另一個車輪還處在陸地上，同時車輛又重載以致處在陸地上的車輪不能使車輛推進(jìn)的時候，則可能出現(xiàn)第一種類型的停動。而當(dāng)一輛裝載的車輛試圖上坡或上山時，則可能出現(xiàn)第二種類型的停動。
大多數(shù)這種牽引車的電力系統(tǒng)都是把這些直流拖動電動機(jī)與車架上的電源即發(fā)電機(jī)串聯(lián)連接的。當(dāng)一個車輪失去牽引并開始自轉(zhuǎn)時，該進(jìn)行驅(qū)動的自轉(zhuǎn)車輪的電動機(jī)兩端的反電動勢(CEMF)則增高，隨之在該電動機(jī)對中的電流則將減小。由于電流小了，非自轉(zhuǎn)電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩也就小了，于是車輪就逐漸停動下來。提高發(fā)電機(jī)的輸出，在某些方面可以補(bǔ)償對非自轉(zhuǎn)車輛所減小的功率，但是有效功率受到該發(fā)電機(jī)的容量及換向器的限制，或者這些電動機(jī)的擊穿電壓及電流的限制。因此最理想的是在不超過發(fā)電機(jī)和電動機(jī)電力限制的情況下，給出一個將功率從自轉(zhuǎn)車輪轉(zhuǎn)換到非自轉(zhuǎn)車輪上去的方法和裝置。
當(dāng)牽引車遇到完全停動狀態(tài)時，也就是說沒有任何一個驅(qū)動的車輪能夠轉(zhuǎn)動時，則所相連的拖動電動機(jī)顯示出相對低的阻抗，由此迅速使得電動機(jī)電流提高。過大的電流能使電動機(jī)的整流片及其它部件過熱和損壞。在這段時間里可以對非旋轉(zhuǎn)的電動機(jī)保持無損壞地供電，而施加一定量的電能。然而只要使得電動機(jī)能有最多的機(jī)會從停動狀態(tài)下進(jìn)行恢復(fù)，這就要求使電動機(jī)盡可能長時間地保持供電。因此為了試圖在不損壞電動機(jī)的危險(xiǎn)當(dāng)中能夠校正停動，希望給出一個對電動機(jī)的停動狀態(tài)進(jìn)行檢測并且對電動機(jī)的電流進(jìn)行控制的方法和裝置。
本發(fā)明總的目的是為車輛的停動狀態(tài)進(jìn)行檢測提供一種改進(jìn)的電力推動牽引車的方法和系統(tǒng)。
本發(fā)明的另一目的是所提供的檢測停動狀態(tài)的方法和裝置，其特征是在電力牽引車上至少一個但少于所有的驅(qū)動車輪進(jìn)行滑行或自轉(zhuǎn)的情況下，為了響應(yīng)這種狀態(tài)，將功率從進(jìn)行自轉(zhuǎn)的車輪上轉(zhuǎn)送給停動的車輪上。
本發(fā)明的再一個目的是為了對車輪分別是由電力拖動電動機(jī)驅(qū)動的牽引車的完全停動狀態(tài)進(jìn)行檢測，并且使該車輛只要電動機(jī)沒有處于事故損壞的情況，就能夠從這種狀態(tài)恢復(fù)過來的方法和裝置。
實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的一種形式是將該停動檢測系統(tǒng)用在具有一對與供電電源彼此相串聯(lián)的電力拖動電動機(jī)的那種類型的牽引車上。這些拖動電機(jī)按照驅(qū)動關(guān)系分別連接到車輛相對側(cè)的車輪上，并且它們都以推進(jìn)方式或者電力制動方式選擇性地運(yùn)行著。該系統(tǒng)對至少一個拖動電動機(jī)正在試圖驅(qū)動一個停動的車輛的狀態(tài)進(jìn)行檢測。如果一個車輪是停動著的，而另一個正在自轉(zhuǎn)著，那么該系統(tǒng)則使得功率電阻暫時與驅(qū)動該自轉(zhuǎn)車輪的電動機(jī)電樞繞組相互以并聯(lián)的關(guān)系連接起來，以此把該電動機(jī)中的電流旁路掉，而使在驅(qū)動停動的車輪的電動機(jī)中的電流得以增大。這會使該停動著的車輪開始旋轉(zhuǎn)起來。最好該系統(tǒng)包括有當(dāng)把該分流電阻開始與驅(qū)動該自轉(zhuǎn)車輪的電動機(jī)相并聯(lián)時，對施加給這些拖動電動機(jī)的電壓大小暫時進(jìn)行減少的裝置;因此防止了那種大的功率瞬變，在這之后則使電壓上升到至少恰恰與瞬間進(jìn)行減小之前的具有的電壓大小一樣的量值。如果在一個預(yù)定的時間間隔內(nèi)該停動著的車輪沒有開始旋轉(zhuǎn)起來，則附加裝置起作用，將兩個電動機(jī)都斷電。在兩個車輪均停動的情況下，并且在任何一個電動機(jī)中的電流高于予先選定的電流值時，該系統(tǒng)將使上述附加裝置起作用，在一段時間終止時使兩個電動機(jī)斷電，反之則關(guān)系到拖動電動機(jī)中更高的電流值。該系統(tǒng)還包括有這些電動機(jī)無論何時按其電制動方式進(jìn)行操作對停動狀態(tài)的以上概述的響應(yīng)進(jìn)行抑制的裝置。
為更好地理解本發(fā)明，可結(jié)合如下附圖并參考如下的詳細(xì)說明，其中

圖1是一個電力牽引車上典型的雙電動機(jī)電力推動系統(tǒng)的功能方框圖;
圖2是圖1中所示的單個方框，一種新形式的停動檢測器的擴(kuò)展方框圖;以及圖3、4、5、6、和7是說明圖2停動檢測器各個部件的實(shí)際實(shí)施方案的部分原理圖及部分方框圖。
圖1所示之典型的電力推動系統(tǒng)是用以具體設(shè)置在像大型超高速公路運(yùn)輸車這樣的自推進(jìn)牽引車上的。操縱者控制的油門，如腳踏板(未示出)，適于控制原動機(jī)11的旋轉(zhuǎn)速度(每分鐘的轉(zhuǎn)數(shù))。該原動機(jī)11例如可以是狄塞爾柴油發(fā)動機(jī)。將該發(fā)動機(jī)的輸出傳動軸12傳動連接到交流發(fā)電機(jī)13的轉(zhuǎn)子上，在此把它稱之為發(fā)電機(jī)。該發(fā)電機(jī)有一組三相主繞組(未示出)，一對輔助的(第三級)繞組14及15，以及磁場繞組16。一般通過一個未穩(wěn)壓的全波整流電橋17將發(fā)電機(jī)13主繞組中產(chǎn)生的正弦波交流電壓轉(zhuǎn)換成為直流電壓。該原動機(jī)驅(qū)動的發(fā)電機(jī)起著對一對可調(diào)速的直流拖動電動機(jī)M1及M2作供電電源的作用。這兩個電動機(jī)的各個電樞繞組通過線18、19和20在整流電橋17的輸出端之間彼此以串聯(lián)方式相連接。電動機(jī)M1和M2分別具有激磁繞組F1和F2。分別將這些電動機(jī)的轉(zhuǎn)子通過適當(dāng)?shù)臏p速齒輪傳動裝置連接到設(shè)置在車輛相對側(cè)的一對車輪(未示出)上。通過適當(dāng)?shù)貙υ瓌訖C(jī)11的速度及發(fā)電機(jī)與電動機(jī)磁場的勵磁進(jìn)行控制，借助于這些電動機(jī)或是向前轉(zhuǎn)，或是反向轉(zhuǎn)，就可以使車輛推進(jìn)(也稱作“電動回轉(zhuǎn)”)或者動力制動(也稱作“電制動”)。
在電動回轉(zhuǎn)的操作期間，電動機(jī)M1和M2的旋轉(zhuǎn)速度取決于其磁場F1、F2的勵磁電流值以及施加給各個電樞繞組的電壓值。而加給各電樞繞組的電壓值是交流發(fā)電機(jī)13被驅(qū)動的速度及發(fā)電機(jī)磁場16上的激磁電流值的函數(shù)。交流發(fā)電機(jī)13的輔助繞組14經(jīng)過一個單相全波“相位控制”的整流電橋22給出此發(fā)電機(jī)磁場的勵磁電流。這個勵磁電流的量值取決于通過常規(guī)的選通脈沖發(fā)生器25的輸出線23及24加給該整流器22的周期性點(diǎn)火信號的周期。該選通脈沖發(fā)生器25則連接到功率控制裝置27的輸出線26上。
該功率控制裝置27接收代表整流電橋17輸出端上的電壓VM的第一輸入信號，代表電動機(jī)M1和M2電樞繞組上的電流IA的第二輸入信號，隨著原動機(jī)11的施轉(zhuǎn)速度而變化的第三輸入信號(來自端點(diǎn)21)，以及圖1中所示的其它輸入信號。在電動回轉(zhuǎn)方式時，該控制裝置實(shí)際上等效于在輸出線26上產(chǎn)生一個通常具有表示在正比于VM與IA之積的功率反饋信號和隨著原動機(jī)的速度而變化的負(fù)載基準(zhǔn)信號之間的任何誤差值的輸出信號。在相對比較高的VM值、IA值，或電動機(jī)速度值的情況下，則用與這些參數(shù)中適當(dāng)?shù)囊粋€參數(shù)成正比的超載反饋信號取代該功率反饋信號;而在電制動方式的操作期間里，則用預(yù)先選定的恒定基準(zhǔn)信號取代上述的負(fù)載基準(zhǔn)信號。輸出線26上的輸出信號控制該選通脈沖發(fā)生器25的工作，由此確定磁場16中的電流值。于是將該發(fā)電機(jī)磁場的勵磁調(diào)整到理想的情況。
如圖1所示，電動機(jī)磁場控制裝置(標(biāo)記為“MOT FLD CONTROLS”)在連接到常規(guī)的選通脈沖發(fā)生器29去的輸出線28上產(chǎn)生一個獨(dú)立可變的控制信號。該發(fā)生器對連接在發(fā)電機(jī)13第二個輔助繞組15與電動機(jī)M1和M2的磁場繞組F1F2之間的另一個單相全波相位控制的整流電橋30給出周期性的點(diǎn)火信號。將這兩個電動機(jī)磁場繞組相互串聯(lián)，并通過線32和33及極性轉(zhuǎn)換開關(guān)31接到整流器30的直流電壓輸出端上。因此，輔助繞組15、整流器30以及相連的選通脈沖器29組成一個對于電動機(jī)磁場繞組F1和F2單獨(dú)可控的激磁電流源。這個電流具有一個可變的平均值，并且它在電動機(jī)磁場中的方向取決于轉(zhuǎn)換開關(guān)31的位置。當(dāng)這個開關(guān)處在其實(shí)線位置時，則如圖1所示，電流通過磁場繞組F2和F1由左流向右，因而電動機(jī)按順時針方向旋轉(zhuǎn)。反之，當(dāng)開關(guān)31處在其虛線位置時，則電流通過磁場繞組由右流向左，于是電動機(jī)則以相反方向或者說按逆時針方向旋轉(zhuǎn)。
在串聯(lián)連接的磁場繞組F1和F2中的勵磁電流平均值將取決于通過電動機(jī)磁場控制裝置的輸出線28加給選通脈沖發(fā)生器29的控制信號值。該電動機(jī)磁場控制裝置在七個不同的線36、38、40、41、50、52及54上，分別接收輸入信號。線36上的輸入信號是磁場電流信號。該信號的值是隨著電動機(jī)磁場繞組F1和F2中的勵磁電流的平均絕對值(IF)而變化的。為了得到這個信號，將線36通過適當(dāng)裝置37連接到線33中的一個常規(guī)的電流傳感器上，用來把該電流傳感器的雙極性輸出信號轉(zhuǎn)換成為在線36上代表IF的單極性電壓信號。更具體來說，在線36上的電位，相對于預(yù)定基準(zhǔn)電位例如地電位來度量，則具有與線33中流過的安培數(shù)成正比的量值;并且該電位不論該傳感器輸出信號的極性相對于地電位來說是正還是負(fù)，都具有一個相對為負(fù)的極性。
在第二個輸入線38上的信號值是隨著電動機(jī)電樞電流的平均值而變化的。為了取得這個信號，將線38通過一個高值選擇器39連接到分別設(shè)置在由線20到電動機(jī)M1和M2的連接處上的一對電流傳感器上。這些傳感器監(jiān)測驅(qū)動車輛的第一和第二車輪的一對拖動電動機(jī)M1和M2電樞繞組中的電流，并且它們產(chǎn)生出分別代表這種電流平均值的第一及第二反饋信號IM1和IM2。因此，線38上的信號IA實(shí)際上代表著這兩個電動機(jī)中電樞電流較高的平均值。
在第三個及第四個輸入線40及41上的信號分別代表著比較慢的電動機(jī)和比較快的電動機(jī)的實(shí)際旋轉(zhuǎn)速度的速度反饋信號。這些信號是由速度邏輯裝置42給出的。該速度邏輯裝置42通過線43及44再連接到一對分別與兩個電動機(jī)M1及M2的轉(zhuǎn)子相連的常規(guī)速度探測器45及46上。速度探測器45的輸出是信號WS1;該信號的值隨著電動機(jī)M1轉(zhuǎn)子的角速度而變化。而速度探測器46的輸出是信號WS2;這個信號的值隨著電動機(jī)M2轉(zhuǎn)子的角速度而變化。由于每個電動機(jī)轉(zhuǎn)子都是按照驅(qū)動關(guān)系與車輛車輪機(jī)械相連的，所以這些信號也分別代表著第一及第二驅(qū)動車輪的旋轉(zhuǎn)速度。最好信號WS1及WS2中的每個信號實(shí)際上是一串恒定高度和寬度的離散脈沖，但是具有直接與相連著的車輪的速度成正比的可變頻率。該車輪的速度或者可以表示為每單位時間的轉(zhuǎn)數(shù)，或者可以表示為車輪輪胎周長上的線性速度(例如每小時的英里數(shù))。
第五個輸入線50來源于方框51。該方框表示用于給出一個預(yù)選值的速度基準(zhǔn)信號W＊的手動控制裝置。第六個和第七個輸入線52和54來源于阻滯命令方框53。該方框表示用于當(dāng)希望對車輛進(jìn)行動力阻滯時，在線52上產(chǎn)生一個預(yù)定命令信號，以及用于在線54上提供一個具有車輛操作者所要求的動力阻滯程度值的制動信號的手動控制裝置。根據(jù)線52上產(chǎn)生的命令信號，協(xié)同致動一對電開關(guān)裝置或者說觸點(diǎn)55及56由非導(dǎo)通或斷開狀態(tài)變成電流導(dǎo)通或接通狀態(tài)，以使在線18與20之間的第一個制動電阻57連接起來，并且同時使線19與20之間的第二個電阻58連接起來。接通及斷開這些觸點(diǎn)采用的是普通的致動裝置59。各電阻57和58一般都有大約0.5至0.7歐姆范圍內(nèi)的歐姆電阻。采用這些電阻來消耗在電制動方式進(jìn)行操作的期間里起著發(fā)電機(jī)作用的各個電動機(jī)M1和M2的電功率輸出。由這些電動機(jī)所施加的制動轉(zhuǎn)矩的量值是IA值及IF值的函數(shù)。在這種方式下，IA是隨著在電動機(jī)電樞繞組兩端的產(chǎn)生的電壓而變化的，并且所產(chǎn)生的電壓值又與電動機(jī)的速度及其磁場的勵磁成正比。如上所述，電動機(jī)磁場繞組中勵磁電流的值取決于電動機(jī)磁場控制裝置輸出線28上的控制信號值。
根據(jù)本發(fā)明，當(dāng)出現(xiàn)停動狀態(tài)時，為了進(jìn)行檢測并起動校正動作，則在系統(tǒng)中使用所選擇的上述信號中的一個信號及一些電路部件;例如在進(jìn)行電動回轉(zhuǎn)方式的操作期間里，當(dāng)車輛的速度低落到預(yù)定閾值(比如每小時0.2英里)以下的時候。這種系統(tǒng)包括有如圖1所示的單個方框，停動響應(yīng)裝置60。對該停動響應(yīng)裝置60，饋送第一及第二車輪速度信號WS1、WS2以及第一與第二電動機(jī)電樞電流反饋信號IM1與IM2。
現(xiàn)用圖2從功能上來詳細(xì)說明該停動響應(yīng)裝置60。它由三個單獨(dú)的車輪旋轉(zhuǎn)監(jiān)測與停動探測裝置61、62及63組成，其中的每一個均完成圖中所指出的邏輯操作。更具體地講，將該第一個旋轉(zhuǎn)監(jiān)測與停動探測裝置61安排或設(shè)計(jì)為完成的邏輯操作是判定由第一信號WS1表示的車輪速度是否等于或近乎于零，而由第二信號WS2表示的另一個車輪速度是否大于預(yù)定的基準(zhǔn)速度(例如每小時二英里)。因?yàn)檐囕喫俣刃盘柺怯蓤D1所說明的系統(tǒng)中的數(shù)字編碼器產(chǎn)生的，所以車輪的速度是由數(shù)字計(jì)數(shù)值確定的。例如每單位時間160個脈沖的計(jì)數(shù)值就相當(dāng)于每小時二英里。在此，若WS2＞160，這就是車輪的速度超過每小時二英里。只有當(dāng)該監(jiān)測及探測裝置61探測到第一個車輪不轉(zhuǎn)，而第二個車輪的旋轉(zhuǎn)速度快于基準(zhǔn)速度，同時這兩個電動機(jī)電流反饋信號IM1與IM2中的任何一個信號所表示的電流值又大于預(yù)定的最小值(例如100安培)的時候，這個監(jiān)測與探測裝置61才處于邏輯真值狀態(tài)(例如用高或邏輯“1”輸出信號A所指出的那樣)。同樣，該第二個旋轉(zhuǎn)監(jiān)測與停動探測裝置62完成的邏輯功能是判定由第二信號WS2表示的車輪速度是否等于或近乎于零，而由信號WS1表示的另一個車輪的速度是否大于預(yù)定的基準(zhǔn)速度，以及在任何一個拖動電動機(jī)中的電流值是否大于預(yù)選的最小值。由此可知，來自這第一裝置61的高輸出信號A將指示連接到電動機(jī)M1上去的車輪是停動的，而另一個車輪則在自轉(zhuǎn);同時，來自第二裝置62的高輸出信號A′將指示上述第一車輪是在自轉(zhuǎn)，而另一個車輪是停動的。
另一方面，第三個轉(zhuǎn)監(jiān)測與探測裝置63將探測在電動回轉(zhuǎn)方式的操作期間里當(dāng)兩驅(qū)動的車輪都停止旋轉(zhuǎn)時出現(xiàn)的完全停動狀態(tài)。只有當(dāng)很明顯的沒有任何一個驅(qū)動的車輪是在旋轉(zhuǎn)的時候，如所指出的那樣，兩個信號WS1與WS2均近乎為零，而且任何一個電動機(jī)中的電流值均大于另一個預(yù)選的相對較高的值(例如1000安培)，那么該第三裝置63才處于邏輯真值狀態(tài)(例如其輸出信號D為高或“1”)。通過由四個二極管66、67、68及69組成的或門(OR)邏輯電路，把來自各個停動檢測器61、62及63的輸出信號A、A′和D加給指示燈70或其它適當(dāng)?shù)难b置，用來告知車輛操作者存在停動狀態(tài)。無論是完全停動，還是自轉(zhuǎn)/停動都將使該停動指示燈70發(fā)亮。
一旦檢測到自轉(zhuǎn)/停動狀態(tài)時，該系統(tǒng)將自動地在損壞電動機(jī)的危險(xiǎn)性最小的情況下，試行校正動作。為此，該系統(tǒng)包括有對來自裝置61及62中的無論任何一個裝置的高電平信號能作出有效響應(yīng)的裝置，用來減小驅(qū)動該進(jìn)行自轉(zhuǎn)的車輪的電動機(jī)上的電壓并且增大連接到停動的車輪上的電動機(jī)中的電流。這種停動校正裝置包括有按計(jì)劃響應(yīng)從第一自轉(zhuǎn)/停動檢測器61中接收到的高電平信號A而在線75上給出輸出信號B的第一定時裝置74，以及在功能上與第一定時裝置74相同，按計(jì)劃響應(yīng)從相應(yīng)另一個自轉(zhuǎn)/停動檢測器62中接收到的高電平信號A′而在線77上給出輸出信號B′的第二定時裝置76。參見定時裝置74，圖2中標(biāo)記“A”的時間關(guān)系圖描繪出來自第一自轉(zhuǎn)/停動檢測器61的信號A。當(dāng)檢測器61探測到出現(xiàn)了不希望有的狀態(tài)時，也就是出現(xiàn)第一個車輪停動而第二個車輪在自轉(zhuǎn)的情況，那么信號A將由低電平(邏輯0)躍變到高電平(邏輯1)，而當(dāng)這種狀態(tài)得以緩解或校正過來時，那么該信號隨后則在時刻“X”上再回復(fù)到0。標(biāo)記“B”的時間關(guān)系圖描繪了在定時裝置74的輸出端上得出的輸出信號B。該定時裝置74包括有適當(dāng)?shù)难舆t裝置，使得當(dāng)出現(xiàn)信號A相應(yīng)的躍變之后，信號A繼續(xù)保持高電平一段預(yù)定的短時間TD1，之后，信號B再由0到1出現(xiàn)躍變。這個開始的一段時間，例如可以是0.5秒，就可以避開不是由于真實(shí)的自轉(zhuǎn)/停動狀態(tài)引起的一種虛假的信號A由0到1的躍變而響應(yīng)出的起始校正動作。該定時裝置74也有使信號B在時刻X之后，繼續(xù)延遲一段最小的時間之后再由1到0出現(xiàn)躍變的適當(dāng)延遲裝置。該最小的這段延遲時間可能約為5秒。這個最小的時間長度“TMIN”確保該發(fā)電機(jī)輸出電壓在脫開校正動作之前能夠返回到它的全值輸出。
該自轉(zhuǎn)/停動定時裝置74的輸出信號B通過線75饋送給適當(dāng)?shù)呐c連接到該自轉(zhuǎn)的車輪上的拖動電動機(jī)M2相并聯(lián)的相對低電阻的建立起電流分流通路的裝置上。因此，在其所串聯(lián)著驅(qū)動停動車輪的電動機(jī)M1中的電流將會增大，于是使試圖校正該自轉(zhuǎn)/停動狀態(tài)的轉(zhuǎn)矩得以增大。最好觸點(diǎn)開關(guān)56及動力制動電阻58(圖1)形成該低電阻的分流通路。因而把輸出線75連接到致動裝置59的觸點(diǎn)開關(guān)上。將該致動裝置59適當(dāng)?shù)卦O(shè)計(jì)并連接成當(dāng)使觸點(diǎn)開關(guān)呈接通狀態(tài)時，恰好響應(yīng)于線75上信號B由0到1的躍變狀態(tài)，于是就把制動電阻58并接在電動機(jī)M2電樞的兩端。這就有效地降低了電動機(jī)M2上的電壓，并且同時使發(fā)電機(jī)13對電動機(jī)M1給出更多的電流。由于電壓小了，所以電動機(jī)M2將以較慢的速度旋轉(zhuǎn)。而由于電流大了，所以電動機(jī)M1產(chǎn)生出應(yīng)該把停動狀態(tài)校正過來的附加轉(zhuǎn)矩。隨后，根據(jù)信號B由1到0的躍變，致動裝置59則使觸點(diǎn)開關(guān)56又返回到它的斷開位置上。該致動裝置59也被連接成通過分別接通與斷開相應(yīng)的觸點(diǎn)開關(guān)55去響應(yīng)線77上輸出信號B′的由0至1及由1至0的躍變;以致當(dāng)出現(xiàn)第二個自轉(zhuǎn)/停動檢測器62指示由這個電動機(jī)驅(qū)動的車輪在自轉(zhuǎn)，而另一個車輪停動的情況時，把電阻57并接在拖動電動機(jī)M1的兩端。
為了對觸點(diǎn)開關(guān)55或56中的任何一個開關(guān)進(jìn)行接通時出現(xiàn)的電流浪涌及其它不希望有的瞬變加以防止或者減到最小，通過隔離二極管79把從各定時裝置74與76中來的兩個信號B與B′接到附加裝置78，用來對功率控制裝置27(圖1)給出壓倒所有其它輸入信號的一個控制信號C，使它去減小發(fā)電機(jī)的勵磁;于是不管在什么時候由于信號B或B′的自0至1的躍變命令哪一個觸點(diǎn)開關(guān)接通，都會暫時降低加給拖動電動機(jī)M1與M2的電壓值。在圖2所示的附加裝置78中標(biāo)記“B/B′”的時間關(guān)系圖中，描述了來自相應(yīng)定時裝置74及76中任何一個的線75上的輸出信號B或線77上的輸出信號B′。將該附加裝置78作出這樣的連接或者設(shè)計(jì)，使得一旦這些信號中的一個信號從邏輯0電平躍變到邏輯1電平時，就把信號C作為功率基準(zhǔn)加給功率控制裝置27，這樣就會使電動機(jī)電壓立即降低。由標(biāo)記“C”的時間關(guān)系圖描述從裝置78中輸出的信號。最好將該信號突然驅(qū)動或箝位到一個預(yù)定的負(fù)電平值上，不管什么時候信號B或B′出現(xiàn)有自0至1的躍變;然后它再自動地快速但是按照經(jīng)過控制的速度增長返回到它的靜態(tài)值(例如零)。例如該上升時間可以大約為0.5秒。其結(jié)果，在電動機(jī)電壓瞬間降低之后，緊跟著就有一個經(jīng)過控制的電壓再加給該拖動電動機(jī);于是這個電壓很快又會提高到至少與恰恰被瞬時降低之前所具有那樣高的電壓值。
如上所述，在完全停動狀態(tài)期間里，也就是說在這種狀態(tài)下沒有任何一個驅(qū)動的車輪是在旋轉(zhuǎn)著的狀態(tài)，該第三停動檢測器63的輸出信號D處于高電平。當(dāng)指示這種狀態(tài)時，該高電平信號則啟動它所連接著的鎖定定時裝置80。注意，通過二極管66和67，也把來自自轉(zhuǎn)/停動檢測器61和62的輸出信號A和A′加給該鎖定定時器80了。通過線81把該鎖定定時器80的輸出信號饋送給功率控制裝置27(圖1)。將該功率控制裝置27連接成或者說設(shè)計(jì)為去響應(yīng)由于把發(fā)電機(jī)主繞組的輸出功率迅速地減為零而引起的此信號自0至1的躍變;由此完全將這兩個電動機(jī)M1和M2斷電。在這種響應(yīng)之后，若要重新再把功率加給這些電動機(jī)，就需要手動復(fù)位了。無論何時進(jìn)線81上的信號處于高電平，連接到該線81上的指示燈82就會發(fā)亮。
該鎖定定時器80具有兩個不同的定時功能。由自轉(zhuǎn)/停動信號A(或A′)以0至1的躍變起動其第一定時功能。這種特殊功能引進(jìn)一個固定的，例如10秒的時間延遲TLO2。從出現(xiàn)自轉(zhuǎn)/停動狀態(tài)的瞬間起開始測量，一旦這個預(yù)定的一段時間間隔一結(jié)束，線81上的信號便從0變?yōu)?致使完全鎖定該系統(tǒng)，除非較早地把自轉(zhuǎn)/停動狀態(tài)校正過來了且隨后在這段定時持續(xù)時間內(nèi)，信號A(或A′)不再保持高電平。該實(shí)際的時間TLO2將決定用于該牽引車輛的具體電動機(jī)及功率控制系統(tǒng)。
當(dāng)出現(xiàn)完全停動狀態(tài)時，通過信號D由0至1的躍變起動該鎖定定時器80的第二定時功能。這個功能引進(jìn)一個可變的時間延遲TLO1，在該段時間延遲一結(jié)束，線81上的輸出信號將從0變成1，致使這些拖動電動機(jī)斷電并鎖定該系統(tǒng)(除非較早地把該完全停動校正過來;在這種情況，當(dāng)D變?yōu)榈碗娖綍r該定時器則很快復(fù)位)。TLO1是電動機(jī)M1和M2中比較大的電流值的反函數(shù);這種電流是由兩個電流反饋信號IM1和IM2中無論哪一個比較大來表示的。換句話說，這個延遲時間的長度是隨著這個比較大的電流值的增大而減小的。如圖2所示，這些電動機(jī)電流反饋信號是通過一個較高值選擇器83饋送給鎖定定時器80的。
雖然示于圖2的自轉(zhuǎn)/停動及完全停動檢測器61、62及63對零車輪速度進(jìn)行檢測(WS1＝0及/或WS2＝0)，但在實(shí)際上它們則是被設(shè)置成去響應(yīng)是否車輪的速度在近似于零的閾值以下。例如，任何速度低于每小時0.2英里就可以表示是停動。
現(xiàn)將圖2說明本發(fā)明特征的最佳實(shí)施方案示于圖3-7。首先參見圖3，把車輪速度信號WS1及WS2分別加給現(xiàn)有技術(shù)中公知的一種頻率-電壓轉(zhuǎn)換器84和86。如上所述，該信號WS1和WS2一般是從速度探測器45和46中取得的脈沖信號。每個頻率-電壓轉(zhuǎn)換器84和86均提供一個與來自所連接的速度探測器的脈沖頻率成正比的模擬電壓。再將這些模擬電壓分別加給最小速度閾值檢測電路88和90，同時也分別加給自轉(zhuǎn)檢測電路92和94。最小速度閾值電路88和90可由比較器組成，用以把來自轉(zhuǎn)換電路84和86的信號模擬值與預(yù)先選定的閾值進(jìn)行比較。如上所述，可能選擇相當(dāng)于每小時0.2英里的車輛速度為閾值。因此，如果有哪一個車輪速度低于每小時0.2英里的話，那么相應(yīng)的閾值電路88或90將提供一個指示所連接著的車輪速度信號低于閾值的邏輯信號。將該最小速度閾值檢測電路88和90接成或者說設(shè)計(jì)成無論何時當(dāng)它們各自的輸入信號值低于閾值時則產(chǎn)生邏輯0信號。
將來自速度閾值檢測電路88、90的信號在非異或(E-NOR)門電路96中作邏輯組合。當(dāng)這些信號都是0(兩個車輪均停動)或者都是1(沒有一個車輪停動)時，該非異或門(E-NOR)電路的輸出為低電平或0;否則輸出為高電平或1。也把來自檢測電路88、90的信號分別接到一對與非(NAND)邏輯門電路98和100的第一輸入端上。如圖3所示，將每個與非(NAND)門電路98和100的第二輸入端均接到非異或(E-NOR)門電路96的輸出端上。無論何時只要兩個信號WS1和WS2中有一個信號具有低于最小速度閾值，則與非(NAND)邏輯門電路98和100中相應(yīng)的那一個的輸出為高電平或邏輯1狀態(tài)，而另一個的輸出則為邏輯0狀態(tài)。另一方面，若兩個信號WS1和WS2均高于該閾值或均低于該閾值，則兩個與非(NAND)門電路98和100均將有邏輯1輸出信號。
將與非(NAND)門電路98和100的輸出信號分別接到一對或非(NOR)門102和104的第一輸入端。這些特殊的邏輯門與自轉(zhuǎn)檢測電路92和94相結(jié)合，使該系統(tǒng)不致于在事實(shí)上速度閾值電路88和90一直由于牽引車在作急轉(zhuǎn)彎而被觸發(fā)的時候指示出自轉(zhuǎn)/停動狀態(tài)。我們知道，當(dāng)作急轉(zhuǎn)彎時，一個車輪的速度可能近于或等于零，而另一個車輪的速度顯然是比較快的。在自轉(zhuǎn)檢測電路92和94中，將來自轉(zhuǎn)換電路84和86的車輪速度信號模擬值與第二閾值相比較。選擇這個第二閾值要足夠的高，以確保所檢測的是真實(shí)的自轉(zhuǎn)/停動狀態(tài)，而不是車輛在轉(zhuǎn)彎。將該第二閾值設(shè)置在相應(yīng)于一個預(yù)定的“基準(zhǔn)”速度值上，例如每小時兩英里。如果沒有一個車輪速度信號WS1和WS2具有大于第二閾值的值時，那么就不會檢測到自轉(zhuǎn)/停動狀態(tài)。
自轉(zhuǎn)檢測電路92和94的輸出信號是邏輯信號，由于將這些電路是這樣連接或者設(shè)計(jì)的，所以只要所連接著的車輪的旋轉(zhuǎn)不比預(yù)定的基準(zhǔn)速度快，就會給出一個邏輯1的輸出信號。如圖3所指出的把這些輸出信號在與非(NAND)邏輯電路105中組合起來。將電路105的輸出信號通過反相器106反相，而后再接到兩個或非(NOR)門102和104的各個第二輸入端。注意，若有一個車輪的速度高于預(yù)定的基準(zhǔn)速度，則在這兩個自轉(zhuǎn)檢測電路92和94中至少有一個要給出邏輯0輸出，從而使與非(NAND)電路105輸出邏輯1，于是反相器106輸出邏輯0，所以從各個相聯(lián)著的與非(NAND)門電路98、100中輸出的信號將決定其每個或非(NOR)門102、104的輸出。在自轉(zhuǎn)/停動狀態(tài)的情況下，與非(NAND)門電路98和100中有一個的輸出信號將會是邏輯0電平，從而使或非(NOR)門102、104中相應(yīng)的一個將會有邏輯1輸出，而另一個或非(NOR)門將會有邏輯0輸出。
分別將或非(ROR)門102、104的輸出信號接到兩個反相器108和110上。因此每個反相器108、110的輸出都是門102和104中相應(yīng)的一個的反相輸出。無論何時出現(xiàn)有自轉(zhuǎn)/停動狀態(tài)，那么反相器108、110中不管是哪一個連接著自轉(zhuǎn)的車輪，總有一個反相器具有邏輯0的輸出，而另一個反相器具有邏輯1輸出。把第一反相器108的輸出信號標(biāo)記為“WSID”，把第二反相器110的輸出信號標(biāo)記為“WS2D”。
通常只要每個拖動電動機(jī)中的電流值低于預(yù)選的最低值，例如100安培，則不希望有自轉(zhuǎn)/停動的指示。注意，當(dāng)車輛正在滑行時，或者操作者正在使用它的機(jī)械制動時，上述車輪的速度可能會出現(xiàn)差異(例如WS1＜0.2而WS2＞2.0)。在這種情況下，電動機(jī)的電流值相對將是低的。圖4說明這個附加的功能。將電流反饋信號IM1和IM2分別加給兩個信號修整電路112和114。信號IM1和IM2表示在各個電動機(jī)M1和M2電樞繞組中的電流值(圖1)。該信號修整電路把信號IM1和IM2的幅度調(diào)節(jié)到適用于模擬閾值比較電路的電平上。該信號修整電路112和114也對排除一些瞬態(tài)沖擊提供某些濾除以及其它電流表示信號的平滑處理。IM1和IM2經(jīng)修整后，通過由一對二極管116和118組成的較高值選擇器饋送給比較器120。在此將比較高值的信號與一定的相應(yīng)于預(yù)先選定的最小電動機(jī)電流值相比較。
無論何時當(dāng)拖動電動機(jī)正以電制動方式進(jìn)行操作時，應(yīng)該抑制該自轉(zhuǎn)/停動檢測與校正系統(tǒng)，因?yàn)檫@時在拖動電動機(jī)M1和M2的兩端分別通過觸點(diǎn)開關(guān)55和56連接有制動的或阻滯電阻57、58。因此把圖4中標(biāo)記為“RETARD”的信號與來自比較器120的輸出信號在或非(NOR)門122中相組合起來，以便使該系統(tǒng)不致于在電動機(jī)正在以制動方式進(jìn)行操作時指示停動狀態(tài)。該阻滯(RETARD)信號是從阻滯命令方框53(圖1)中得來的。只要制動有效，這個信號就是高電平或1，因此使或非(NOR)門122輸出邏輯0。
如果拖動電動機(jī)不是以阻滯方式進(jìn)行操作著，那么該阻滯(RETARD)信號將是邏輯0，于是來自比較器120的輸出信號狀態(tài)將決定門122的輸出狀態(tài)。只要每個電動機(jī)中的平均電流值小于預(yù)選的最小值，那么比較器120的輸出狀態(tài)將是高電平或1;否則它將是低電平或0。若該比較器的輸出是0，則由或非(NOR)門122得到的輸出將是邏輯1信號。通過反相器124把這個信號反相。這個反相器124的輸出再接到一對或非(NOR)門126和128所相應(yīng)的輸入端。將該或非(NOR)門126和128的第二輸入端接到圖3所示的反相器108、110上，用來接收從不同的反相器108、110中來的輸出信號。把第一反相器108的輸出信號WS1D加給第二個門128，而把第二反相器110的輸出信號WS2D加給第一個門126。
假設(shè)比較高的電動機(jī)電流值在預(yù)選的最小值以上，并且拖動電動機(jī)都不處在它們的電制動方式上，那么從反相器124中輸出的信號將是邏輯0電平。因此，現(xiàn)在將分別由信號WS2D和WS1D決定或非(NOR)門126和128的輸出狀態(tài)。若由電動機(jī)M2驅(qū)動的車輪正在自轉(zhuǎn)，而另一個車輪停動，則WS2D＝0，而WS1D＝1;反之若由電動機(jī)M1驅(qū)動的車輪正在自轉(zhuǎn)，而另一個車輪停動，則WS1D＝0，而WS2D＝1。
分別把或非(NOR)門126和128的輸出接到一對完全相同的0.5秒定時器130和130′上，用來提供圖2所說明的起始時間延遲TD1。由于是把完全相同的電路連接到兩個門126和128上，所以這里只需說明如何把這些電路連接到第一個門126上便可以了。連接到門128上的相應(yīng)電路則用加撇的標(biāo)號指出，其它均和連接到門126上的電路標(biāo)號完全相同。第一個或非(NOR)門126是根據(jù)在其輸入端上的信號WS2D由1至0的躍變，從而其輸出端信號A從0變到1狀態(tài)才起作用的。從門126中來的1信號啟動定時器130，并且在保持半秒鐘時間的工作之后，這個定時器將產(chǎn)生一個邏輯1輸出信號。將從門126中來的信號A和定時器130的輸出信號均饋送給與非(NAND)邏輯電路132的輸入端。響應(yīng)于該與非門輸入端上同時為1的信號，電路132產(chǎn)生一個邏輯0輸出信號，而后再通過反相器134反相饋送給觸發(fā)器136的S置位輸入端。該觸發(fā)器為了響應(yīng)在S端上0到1的躍變，則在其Q輸出端上相應(yīng)產(chǎn)生一個0到1的躍變。將在Q輸出端上產(chǎn)生的1信號作為選通信號加給晶體管開關(guān)138使其導(dǎo)通。將該晶體管138接入一個接有繼電器(未示出)的驅(qū)動電路140。這個繼電器便控制圖1所示的開關(guān)56的致動。這樣就使得開關(guān)56接通并把制動或阻滯電阻58并接到電動機(jī)M2上。
也把觸發(fā)器136的Q輸出端連接到與(AND)門邏輯電路142的第一輸入端上。經(jīng)過一個反相器143，把第一或非(NOR)門126的輸出加給電路142的第二輸入端，并且把該與門142的輸出端接到觸發(fā)器136的R復(fù)位輸入端。最好如圖4所示，在電路142和觸發(fā)器的R輸入端之間的連接中加有一個第二定時器144。該定時器144在自轉(zhuǎn)/停動狀態(tài)被校正過來之后及將觸發(fā)器136進(jìn)行復(fù)位之前提供如上所述的延遲時間TM1N。該觸發(fā)器136的復(fù)位將使晶體管開關(guān)138截止，而后將使致動裝置59把開關(guān)56返回到其斷開位置，于是切斷與電動機(jī)M2兩端連接著的電阻58。
注意，在自轉(zhuǎn)/停動狀態(tài)被校正過來之前，則不會啟動定時器144開始定時，此時與(AND)門電路142將從觸發(fā)器136的Q輸出及或非(NOR)門126的反相輸出A中均接收邏輯1信號，于是該電路142的輸出狀態(tài)從0變到1。若電路142的1輸出狀態(tài)在TM1N時間長度內(nèi)無中斷地繼續(xù)著的話，例如設(shè)置一直延續(xù)5秒，而后則該定時器144定時完畢，并把高電平或1信號送給觸發(fā)器136的R復(fù)位輸入端。該觸發(fā)器136響應(yīng)在R端上的0至1的躍變，則在其Q輸出端上出現(xiàn)1至0的躍變。在Q輸出端上產(chǎn)生的0信號則把晶體管138截止，并同時使電路142的輸出狀態(tài)變成0，從而將定時器144復(fù)位。由圖4可清楚地看出，一旦自轉(zhuǎn)/停動狀態(tài)得到校正，加給觸發(fā)器136置位輸入端S上的信號(“X”)則從1變成0，同時或非(NOR)門126的輸出信號A也有1至0的躍變。因此經(jīng)過相應(yīng)于同樣的A躍變延遲之后，在下一個0至1的X躍變到來之前，該觸發(fā)器的Q輸出將保持0。
圖5說明用來指示完全停動狀態(tài)的裝置的現(xiàn)有最佳實(shí)施方案。將數(shù)字式車輪速度信號WS1和WS2作適當(dāng)?shù)男拚螅俜謩e加給可再觸發(fā)的單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器146和146′。也把這些信號分別加給D-型觸發(fā)器148和148′的時鐘輸入端。緊跟著該第一信號WS1的信號通路的后面，連接或設(shè)計(jì)該多諧振蕩器146，使其提供有預(yù)定寬度，例如100毫秒，的輸出脈沖;再把這些脈沖接到觸發(fā)器148的D輸入端。這些脈沖還通過兩個串行連接起來的反相器150被延遲后，再加給該觸發(fā)器的R復(fù)位輸入端。
車輪速度信號WS1和WS2一般都是頻率可變的60微秒的脈沖鏈。若WS1的周期，即加給多諧振蕩器146的兩個相鄰脈沖之間的時間，小于該多諧振蕩器產(chǎn)生的輸出脈沖的寬度，那么在觸發(fā)器148的D輸入端上，產(chǎn)生恒定邏輯1的每個周期的時間內(nèi)，將會再次觸發(fā)該多諧振蕩器。當(dāng)觸發(fā)器148在它的時鐘輸入端上接收到第一個正向信號時，將會把它的Q輸出置于邏輯1，而它的Q輸出則置于邏輯0。該Q輸出，經(jīng)過定時器152和或(OR)門154，連接到或非(NOR)邏輯門156的第一輸入端;而該Q輸出，經(jīng)過反相器153和同一個或(OR)門154，連接到門156的同一個輸入端上。如圖5可看到的那樣，門156的另一個輸入端則接到處理第二個車輪速度信號WS2的完全相同的電路146′-154′上去。只要在電路部件152、153、152′或153′中的任何一個的輸出端上有1信號，那么或非(NOR)門156的輸出狀態(tài)就會是低電平或0。
當(dāng)信號WS1的頻率降到低于某一最低閾值，例如相應(yīng)于預(yù)選定的低車輪速度(比如近似每小時0.25英里，即0.25mph)的10赫茲，那么觸發(fā)器148將被復(fù)位，于是它的Q輸出變成邏輯0，而它的Q輸出變?yōu)檫壿?。隨后，反相器153的輸出現(xiàn)在則從1變?yōu)?，但定時器152在它的Q輸出從1變成0之前，則引出一個相對短的時間延遲，例如1.5秒。一旦來自或(OR)門154和154′的兩個信號都為0，則或非(NOR)門156的輸出狀態(tài)就從0變?yōu)?。(如果需要的話，電路部件146-154及146′-154′可用功能上等效的連接進(jìn)行代換，在此分別把兩個最小速度閾值檢測電路88和90[圖3]的輸出均接到一個與非[NAND]邏輯電路[未示出]的兩個輸入端上。)經(jīng)過反相器158把或非(NOR)門156的輸出接到另一個或非(NOR)門160的第一輸入端。僅當(dāng)電動機(jī)的電流值等于或超過一個預(yù)選的高限值時，該或非(NOR)門160的另一個輸入端才被加有低電平或0信號，由此，門160輸出端上的1信號指示出現(xiàn)了完全停動狀態(tài)。為了確定電動機(jī)電流是否高于這個限值，分別把電流反饋信號IM1及IM2在信號修整電路162和164中經(jīng)過修整后，再通過由一對二極管166和168組成的較高值選擇器，饋送給比較器170。在此將較高值的信號與某一相應(yīng)于預(yù)選定的電動機(jī)電流高限值(例如1000安培或更大一些)進(jìn)行比較。將阻滯(RETARD)信號與來自比較器170的信號在或非(NOR)門174中進(jìn)行組合，用以使該系統(tǒng)不致于當(dāng)拖動電動機(jī)正以制動方式進(jìn)行操作時指示完全停動狀態(tài)。只要制動方式有效，該阻滯(RETARD)信號就是高電平或1，因而使或非(NOR)門174的輸出為邏輯0。
如果拖動電動機(jī)不是以阻滯方式在進(jìn)行操作，那么該阻滯(RETARD)信號將是邏輯0，所以現(xiàn)在來自比較器170的輸出信號的狀態(tài)將決定門174的輸出狀態(tài)。只要在每個電動機(jī)M1和M2中的平均電流值低于預(yù)選定的高限值，那么比較器170的輸出狀態(tài)就將是高電平或1;否則它就是低電平或0。如果該比較器的輸出是0，那么由該或非(NOR)門174產(chǎn)生的輸出就將是邏輯1信號。這個信號通過反相器176反相后的輸出再加給或非(NOR)門160的第二輸入端。如果每個驅(qū)動的車輪速度都近似為零，并且比較高的電動機(jī)電流在預(yù)選定的限值以上，那么該或非(NOR)門將對模擬開關(guān)178提供邏輯1信號。利用這個信號啟動模擬開關(guān)178，使得來自二極管166和168的成比例的電流反饋信號IM1和IM2之中比較大的那個信號得以通過。將該通過來的信號表示為圖5中的IM/250，表明這就是在完全停動狀態(tài)期間電動機(jī)電流的比例表示。
如前所述，該系統(tǒng)對完全停動狀態(tài)的響應(yīng)是在一段與拖動電動機(jī)電流大小成相反變化的時間之后，對拖動電動機(jī)進(jìn)行斷電。電動機(jī)電流越小，則電動機(jī)能夠在沒有過熱和損壞危險(xiǎn)的情況下保持供電的時間也就越長;因而電動機(jī)就可以繼續(xù)對試圖移動車輛的驅(qū)動車輪給出轉(zhuǎn)矩，于是可從停動狀態(tài)恢復(fù)轉(zhuǎn)矩。為了建立這種時間與電流之間的反變化函數(shù)關(guān)系，把電動機(jī)電流信號IM/250接到圖6所示的多個并聯(lián)著的放大電路180、182及184上。我們現(xiàn)在對此加以詳細(xì)說明。這些并聯(lián)著的放大器電路組成一個函數(shù)發(fā)生器。將每個放大器偏置到一個特殊的擊穿點(diǎn)上，因此由這些放大器產(chǎn)生的輸出信號之和組成三個不同的直線段;這些直線段近似一個正比于IM/250信號值的反相負(fù)指數(shù)信號。從放大器電路180的圖示中我們可以看出，它就是一個在公知技術(shù)中那種具有通過適當(dāng)選擇連接到該放大器上的反饋電阻及偏置電阻就可以選定擊穿點(diǎn)的普通放大器電路。這種連接成函數(shù)發(fā)生器的放大器在現(xiàn)有技術(shù)中是公知的。關(guān)于這種設(shè)計(jì)技術(shù)的詳細(xì)說明揭示在由Albert S.Jackson所著的“模擬計(jì)算(Analog Com-putations)”一書中(McGraw Hill Book Company，Inc.New York，1960)。
放大器180、182及184與積分器186相結(jié)合工作，以便提供一個指數(shù)函數(shù)，用以建立為使?fàn)恳嚹軌蚩朔訝顟B(tài)的這種所需要的時間與電流反相變化特性。舉一個實(shí)際例子，當(dāng)電流達(dá)到1000安培時，為了克服停動，可以允許讓牽引車工作二十秒鐘之長;而當(dāng)電流達(dá)到2500安培時，為了恢復(fù)正常運(yùn)行，其最大的工作時間限于小于一秒鐘。人們會注意到，放大器180、182及184的輸出在邏輯上呈“或”(OR)關(guān)系，因此就把最大正向輸出值加給了積分器186。該積分器的輸出值是正向指數(shù)上升的值。把這個指數(shù)上升的值再在比較器188中與一個預(yù)選定的閾值作比較。當(dāng)指數(shù)值上升到閾值以上時，該比較器188則產(chǎn)生一個高電平或1輸出信號。該輸出信號再通過一個隔離二極管190饋送給晶體管開關(guān)192的柵極端。將該開關(guān)192接入繼電器電路194。該繼電器電路194與圖1中的功率控制27是動態(tài)相聯(lián)的。當(dāng)比較器的輸出信號由0至1躍變而使晶體管192導(dǎo)通時，該繼電器電路194才起作用，這時借助于把發(fā)電機(jī)的輸出電壓減為零，并且中斷發(fā)電機(jī)和電動機(jī)磁場中的勵磁電流，從電動機(jī)M1和M2中把電源取消。
圖6也說明與圖2描述的自轉(zhuǎn)/停動校正功能相結(jié)合利用鎖定定時功能的現(xiàn)有最佳實(shí)施方案。把圖4中從或非(NOR)門126和128的輸出端上得到的信號A和A′分別加給圖6中或非(NOR)門196輸入端上標(biāo)記為“A”和“A′”的端點(diǎn)上。正常情況下，這兩個信號都處在邏輯0電平上，所以或非(NOR)門196的輸出狀態(tài)為高電平。但是當(dāng)出現(xiàn)自轉(zhuǎn)/停動狀態(tài)時，則信號A和A′中僅有一個會變成邏輯1電平，在這種情況下，門196的輸出狀態(tài)就會變成0電平。門196的0輸出啟動一個定時器198。該定時器198從門196輸出的由1至0躍變起計(jì)算，一旦固定時間TLO2(例如10秒)終止，就會使它的輸出信號從0變到1。這個信號接到D型觸發(fā)器202的時鐘輸入端。門196的輸出也接到或非(NOR)門200的第一輸入端，再把門200的輸出端接到觸發(fā)器202的D輸入端。觸發(fā)器202的Q輸出接到門200的第二輸入端上，再經(jīng)一個隔離二極管206接到晶體管192的柵極端。將觸發(fā)器202的R復(fù)位端接到手動復(fù)位電路204上。
如果自轉(zhuǎn)/停動狀態(tài)的持續(xù)超過由定時器198建立的延遲時間，那么來自定時器198的時鐘信號將被加給觸發(fā)器202，致使它的Q輸出狀態(tài)躍變到邏輯1狀態(tài)。這個信號將使晶體管192導(dǎo)通，因而迫使拖動電動機(jī)M1和M2斷電。在此同時，這個Q輸出的邏輯1狀態(tài)也經(jīng)過或非(NOR)門200接到觸發(fā)器202的D輸入端，從而把它鎖定在它目前的狀態(tài)上，一直到接收一個復(fù)位信號為止。在該最佳實(shí)施方案中，只允許用手動裝置復(fù)位，如操作者致動復(fù)位開關(guān)。在圖6中，手動復(fù)位命令在使用之前是經(jīng)過適當(dāng)?shù)尿?qū)動及濾波電路204才加給觸發(fā)器202的R復(fù)位端的。
參見圖2還說到的一個附加功能就是根據(jù)自轉(zhuǎn)/停動狀態(tài)指示瞬時減小加給電動機(jī)M1和M2的電壓值的功率箝位。圖7說明實(shí)現(xiàn)這個功能的一種方法。在圖7中，分別加到或非(NOR)門208輸入端上的信號“X”和“Y”是來自圖4反相器134，134′輸出端上相應(yīng)的信號X和Y。該門208的輸出端接到單穩(wěn)多諧振蕩器210的輸入端。對自轉(zhuǎn)/停動狀態(tài)檢測的延遲響應(yīng)一結(jié)束，該X和Y信號中不論那一個信號的由0至1躍變觸發(fā)該多諧振蕩器210時，它便提供一個加給積分電路212的高電平或1輸出脈沖。特別是這個輸出脈沖使積分器電路中與積分電容216并聯(lián)的晶體管開關(guān)214導(dǎo)通。這就使該電容216迅速放電，因此迫使積分器電路輸出到一個預(yù)定的相對負(fù)值上。
當(dāng)多諧振蕩器210定時一完畢，該導(dǎo)通信號就從晶體管214上被移開了，因此又使電容216充電，于是產(chǎn)生出一個上升功能，隨之它又使積分器212的輸出信號電平回到一個靜態(tài)值。由積分器212產(chǎn)生的輸出信號加給圖1中的功率控制電路27作為一個功率基準(zhǔn)，所以在晶體管開關(guān)138和138′(圖4)中的一個開關(guān)為了起動接通相應(yīng)的觸點(diǎn)開關(guān)56或55的同時，加給電動機(jī)M1和M2的電壓是瞬時降低的。
現(xiàn)在我們以所說明的實(shí)施方案將本發(fā)明的原理揭示出來了。這對本專業(yè)領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員來說將是很顯然的，即無需背離作為以下權(quán)利要求所述建立的本發(fā)明的保護(hù)范圍，在本發(fā)明的實(shí)際應(yīng)用中，為適應(yīng)某些特定的操作要求而發(fā)展另外一些實(shí)施方案的過程中，定會對如上說明出現(xiàn)的結(jié)構(gòu)、設(shè)置及部件作出許多改型設(shè)計(jì)。
權(quán)利要求
1.一個具有至少一對分別以驅(qū)動關(guān)系連接到車輛的第一與第二車輪上的拖動電動機(jī)以及具有分別產(chǎn)生出代表這種車輪旋轉(zhuǎn)速度的第一與第二信號的用于牽引車上的停動檢測系統(tǒng)，其拖動電動機(jī)以推進(jìn)方式并以電力制動方式交替進(jìn)行操作，該系統(tǒng)包括有若第一車輪速度近似為零，而第二車輪速度大于預(yù)定的基準(zhǔn)速度，根據(jù)上述第一及第二信號用來指示自轉(zhuǎn)/停動狀態(tài)的第一裝置；以及若每個車輪的速度均近似為零，根據(jù)上述第一及第二信號用來指示完全停動狀態(tài)的第二裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1中的停動檢測系統(tǒng)，還包括有無論何時當(dāng)電動機(jī)以電力制動方式進(jìn)行操作時，用來不致于使上述第一裝置指示自轉(zhuǎn)/停動狀態(tài)以及不致于使上述第二裝置指示完全停動狀態(tài)的第三裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1中用于具有產(chǎn)生出分別代表在一對驅(qū)動第一及第二車輪的拖動電動機(jī)中的電流值的第三及第四信號裝置的牽引車的停動檢測系統(tǒng)，其中上述第一裝置也響應(yīng)上述第三及第四信號，只要每個電動機(jī)中的電流值均小于預(yù)選定的最小值，它將不指示自轉(zhuǎn)/停動狀態(tài)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3中的停動檢測系統(tǒng)，其中上述第二裝置也響應(yīng)上述第三及第四信號，只要每個電動機(jī)中的電流值均小于比上述預(yù)選定的最小值略高的另一個預(yù)選定的值，它將不指示完全停動狀態(tài)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1中用于具有產(chǎn)生出分別代表在一對驅(qū)動第一及第二車輪的拖動電動機(jī)中的電流值的第三及第四信號裝置的牽引車的停動檢測系統(tǒng)，其中上述第二裝置也響應(yīng)上述第三及第四信號，只要每個電動機(jī)中的電流值均小于預(yù)選定的值，它將不指示完全停動狀態(tài)。
6.一個具有至少一對彼此相串聯(lián)由一個電源供電且分別以驅(qū)動關(guān)系連接到車輛的第一及第二車輪上的電拖動電動機(jī)，以及具有分別產(chǎn)生出代表這種車輪旋轉(zhuǎn)速度的第一與第二信號的用于牽引車上的停動檢測與校正系統(tǒng)，其拖動電動機(jī)以推進(jìn)方式并以電力制動方式交替進(jìn)行操作，該系統(tǒng)包括有若第一車輪速度近似為零，而第二車輪速度大于預(yù)定的基準(zhǔn)速度，根據(jù)上述第一及第二信號用來指示自轉(zhuǎn)/停動狀態(tài)的第一裝置;以及根據(jù)上述第一裝置給出的自轉(zhuǎn)/停動狀態(tài)指示，有效地建立與連接到該第二車輪上的電動機(jī)相并聯(lián)的一個相對低電阻的電流通路，于是在連接到第一車輪上的電動機(jī)中的電流將增大，隨之在該第一車輪上產(chǎn)生出轉(zhuǎn)矩的增大，從而進(jìn)行校正該自轉(zhuǎn)/停動狀態(tài)的第二裝置。
7.根據(jù)權(quán)利要求6中用于具有產(chǎn)生出分別代表在一對驅(qū)動第一及第二車輪的拖動電動機(jī)中的電流值的第三及第四信號裝置的牽引車的停動檢測與校正系統(tǒng)，還包括有若每個車輪的速度均近似為零，根據(jù)上述第一及第二信號用來指示完全停動狀態(tài)的第三裝置;以及根據(jù)上述第三及第四信號及由上述第三裝置給出的完全停動狀態(tài)指示，用來在相對于這種狀態(tài)的出現(xiàn)有一段延遲之后即將上述電動機(jī)進(jìn)行斷電的第四裝置。
8.根據(jù)權(quán)利要求6中的停動檢測與校正系統(tǒng)，還包括有在上述第二裝置起作用的同時，若上述第一車輪至少在預(yù)定的時間間隔里還保持近似為零時，用來對上述這些電動機(jī)進(jìn)行斷電的第三裝置。
9.根據(jù)權(quán)利要求6中停動檢測與校正系統(tǒng)，還包括有無論何時當(dāng)這些電動機(jī)正在以電力制動方式進(jìn)行操作時，用來不致于使上述第一裝置指示自轉(zhuǎn)/停動狀態(tài)的第三裝置。
10.根據(jù)權(quán)利要求6中用于具有產(chǎn)生出分別代表在驅(qū)動上述第一及第二車輪的拖動電動機(jī)對中的電流值的第三及第四信號裝置的牽引車的停動檢測與校正系統(tǒng)，其中上述第一裝置也響應(yīng)第三及第四信號，只要每個電動機(jī)中的電流值均小于預(yù)選定的值，它將不指示自轉(zhuǎn)/停動狀態(tài)。
11.根據(jù)權(quán)利要求6中用于具有借助于第一及第二電開關(guān)裝置可分別連接在一對驅(qū)動上述第一及第二車輪的拖動電動機(jī)電樞繞組兩端上的一對電阻，而且當(dāng)起動電制動操作時，則把上述兩個開關(guān)裝置從非導(dǎo)通狀態(tài)致動成為電流通導(dǎo)狀態(tài)的牽引車上的停動檢測與校正系統(tǒng)，其中上述第二裝置組成為第二開關(guān)裝置，當(dāng)無論何時該第二裝置變成起作用時，則把該第二開關(guān)裝置致動成其通導(dǎo)狀態(tài)，所以該第二開關(guān)裝置以及與接到第二車輪上的電動機(jī)相連的電阻在自轉(zhuǎn)/停動狀態(tài)期間提供上述低電阻通路，而當(dāng)這種狀態(tài)一經(jīng)校正，它又返回到它的非導(dǎo)通狀態(tài)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11中的停動檢測與校正系統(tǒng)，還包括有在上述第二裝置起作用的同時，若上述第一車輪的速度至少在預(yù)定的時間間隔里還保持近似為零時，用來對上述這些拖動電動機(jī)進(jìn)行斷電的第三裝置。
13.根據(jù)權(quán)利要求6中的停動檢測與校正系統(tǒng)，還包括有根據(jù)由上述第一裝置給出的自轉(zhuǎn)/停動狀態(tài)指示而運(yùn)行的第三裝置，用來無論何時上述第二裝置起作用均控制上述電源，使得瞬時減小加給上述這些拖動電動機(jī)的電壓值。
14.根據(jù)權(quán)利要求13中的停動檢測與校正系統(tǒng)，還包括有在上述第二裝置起作用的同時，若上述第一車輪的速度至少在預(yù)定的時間間隔里還保持近似為零時，用來對上述這些拖動電動機(jī)進(jìn)行斷電的第四裝置。
15.根據(jù)權(quán)利要求13中的停動檢測與校正系統(tǒng)，其中上述第三裝置在瞬時減小電動機(jī)上的電壓之后，迫使再把一個經(jīng)過控制的電壓又加給上述這些拖動電動機(jī)。
16.根據(jù)權(quán)利要求15中的停動檢測與校正系統(tǒng)，其中上述第二裝置在一段預(yù)定的最小時間長度期間仍保持起作用，用來維持并聯(lián)在與上述第二車輪相連接的電動機(jī)上的上述低電阻通路;在此同時，電壓至少增大到恰恰由于上述第三裝置起作用所引起瞬時減小之前所具有的電壓值。
17.根據(jù)權(quán)利要求16中的停動檢測與校正系統(tǒng)，其中上述第二裝置包括有在電制動期間把電阻接至連到上述第二車輪上的電動機(jī)電樞繞組兩端上而給出的電開關(guān)裝置;無論何時只要上述第二裝置變成起作用，該開關(guān)裝置便從非導(dǎo)通狀態(tài)致動成為電流導(dǎo)通狀態(tài);因此通過上述電阻，在自轉(zhuǎn)/停動狀態(tài)期間，它便形成了上述低電阻通路，而且一旦這種狀態(tài)經(jīng)過校正，它便返回到它的非導(dǎo)通狀態(tài)。
18.一個用于牽引車上的停動響應(yīng)系統(tǒng)，至少具有通過一個電源互相連接起來的，并且分別以驅(qū)動關(guān)系接到第一及第二車輪上的一對電拖動電動機(jī);這些拖動電動機(jī)以推進(jìn)方式和電力制動方式交替地運(yùn)行;該車輛具有產(chǎn)生出分別代表第一及第二車輪旋轉(zhuǎn)速度的第一及第二信號裝置，以及產(chǎn)生出分別代表驅(qū)動上述第一及第二車輪的拖動電動機(jī)對中的電流值的第三及第四信號裝置，該系統(tǒng)包括有若每個車輪的速度均近似為零，根據(jù)上述第一及第二信號，用來指示完全停動狀態(tài)的第一裝置;以及根據(jù)上述第三及第四信號，以及由上述第一裝置給出的完全停動狀態(tài)指示，用來在相對這種狀態(tài)出現(xiàn)的一段延遲之后，把上述電動機(jī)進(jìn)行斷電的第二裝置;該延遲時間的長度與上述電動機(jī)對中比較大的電流值成反相變化的函數(shù)關(guān)系。
19.根據(jù)權(quán)利要求18中的停動響應(yīng)系統(tǒng)，還包括有若第一車輪的速度近似為零，而第二車輪的速度大于預(yù)定的基準(zhǔn)速度，根據(jù)上述第一及第二信號用來指示自轉(zhuǎn)/停動狀態(tài)的第三裝置;以及根據(jù)由上述第三裝置給出的自轉(zhuǎn)/停動狀態(tài)指示，有效地用來在接有第二車輪的電動機(jī)上建立起并聯(lián)一個相對低電阻的電流通路的第四裝置;于是連接到第一車輪上的電動機(jī)中的電流將會增大，隨之在該第一車輪上產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩增大，從而進(jìn)行校正上述自轉(zhuǎn)/停動狀態(tài)。
20.根據(jù)權(quán)利要求18中的停動響應(yīng)系統(tǒng)，還包括有無論何時當(dāng)這些電動機(jī)正在以電力制動方式進(jìn)行操作時，不致于使上述第一裝置指示完全停動狀態(tài)的第三裝置。
21.根據(jù)權(quán)利要求18中的停動響應(yīng)系統(tǒng)，其中上述第二裝置也響應(yīng)上述第三及第四信號，只要每個電動機(jī)中的電流值均小于預(yù)選定的值，它將不指示完全停動狀態(tài)。
22.一個對至少具有一對由來自一個電源的電流供電并且分別以驅(qū)動關(guān)系連接到車輛上的第一及第二車輪的拖動電機(jī)的牽引車的停動狀態(tài)進(jìn)行校正的方法;該方法包括如下若干步驟監(jiān)測每個車輪的旋轉(zhuǎn)并探測哪個車輪不在旋轉(zhuǎn)，以此根據(jù)不旋轉(zhuǎn)出現(xiàn)的情況來確定停動狀態(tài);以及根據(jù)上述監(jiān)測步驟探測第一車輪不在旋轉(zhuǎn)而不是第二車輪不轉(zhuǎn)的情況，增大加給接有第一車輪的電動機(jī)的電流，由此在第一車輪上產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的增大，從而進(jìn)行校正該停動狀態(tài)。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其中設(shè)置上述旋轉(zhuǎn)監(jiān)測步驟用以探測當(dāng)出現(xiàn)兩個車輪均停止旋轉(zhuǎn)時的完全停動狀態(tài)，還包括如下若干步驟監(jiān)測每個電動機(jī)中的電流，并檢測這些電動機(jī)中比較高的電流值;根據(jù)如上述旋轉(zhuǎn)監(jiān)測步驟所探測到的在出現(xiàn)完全停動狀態(tài)開始的一段可變時間周期結(jié)束的時刻上，將兩個電動機(jī)都進(jìn)行斷電;以及使上述時間周期段的長度隨上述比較高的電流值呈反相函數(shù)關(guān)系變化。
24.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，還包括如下若干步驟監(jiān)測每個電動機(jī)中的電流，并檢測這些電動機(jī)中比較高的電流值;只要每個電動機(jī)中的電流值均小于預(yù)選定的值，使上述旋轉(zhuǎn)監(jiān)測步驟不會探測到第一車輪不旋轉(zhuǎn)。
25.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其中上述電流增長步驟是與減小接有第二車輪的電動機(jī)的電壓同時完成的，并且在一個預(yù)定的最小時間長度內(nèi)同時完成其中的電流增長與電壓減小。
26.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其中將上述監(jiān)測步驟設(shè)計(jì)成當(dāng)?shù)谝卉囕啿晦D(zhuǎn)，而第二車輪旋轉(zhuǎn)快于預(yù)定的基準(zhǔn)速度時，才探測到自轉(zhuǎn)/停動狀態(tài)，而且其中上述電流增長步驟是通過將一個電阻并接到接有第二車輪的電動機(jī)電樞繞組兩端完成的，并且在該步驟期間包括有在使電流增長到最小的功率躍變之前瞬時減小加給這兩個電動機(jī)的電壓值。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，其中上述電流增長步驟是在一個預(yù)定的最小時間長度內(nèi)完成的，并且還包括有當(dāng)把上述電阻并接到連有第二車輪的電動機(jī)兩端時才起作用的迅速把加給這些電動機(jī)的電壓進(jìn)行增大的步驟，從而增大到至少恰恰在完成上述電壓減小步驟之前具有的那樣高的電壓值。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其中上述電流增加的步驟安排為按自轉(zhuǎn)/停動狀態(tài)校正延遲后，把上述電阻從接在第二車輪的電動機(jī)上脫開。
29.一個對至少具有一對由電源供電并且分別以驅(qū)動關(guān)系連接到車輛的第一及第二車輪上的拖動電動機(jī)的牽引車停動狀態(tài)進(jìn)行響應(yīng)的方法，該方法包括有如下步驟監(jiān)測每個車輪的旋轉(zhuǎn)，并探測當(dāng)兩個車輪都停止旋轉(zhuǎn)時所出現(xiàn)的完全停動狀態(tài);監(jiān)測每個電動機(jī)中的電流，并檢測這些電動機(jī)中比較高的電流值;若在起始于由上述旋轉(zhuǎn)監(jiān)測步驟所探測到的這種完全停動狀態(tài)出現(xiàn)時刻的一段可變時間周期結(jié)束時，還存在有完全停動狀態(tài)，則將這兩個電動機(jī)進(jìn)行斷電;以及上述時間周期的長度隨著上述比較高的電流值呈反相函數(shù)關(guān)系變化。
30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的方法，還包括有只要每個電動機(jī)中的電流值均小于預(yù)選定的值，不會使上述旋轉(zhuǎn)監(jiān)測步驟探測到完全停動狀態(tài)的附加步驟。
全文摘要
一個具有由各自的電動機(jī)驅(qū)動的兩個車輪的牽引車；若一個車輪旋轉(zhuǎn)快于預(yù)定的基準(zhǔn)速度，而另一車輪不轉(zhuǎn)，則指示自轉(zhuǎn)/停動狀態(tài)；若沒有一個車輪在旋轉(zhuǎn)，并且電動機(jī)的電流值超過預(yù)定的高值，由指示完全停動狀態(tài)。通過將一個功率電阻暫時并接在驅(qū)動該自轉(zhuǎn)車輪的電動機(jī)兩端對任何自轉(zhuǎn)/停動狀態(tài)進(jìn)行校正，于是在驅(qū)動停動著的車輪的電動機(jī)的電流(在此即轉(zhuǎn)矩)將會增大。一旦指示出完全停動狀態(tài)，則使該校正過程持續(xù)一段與電動機(jī)電流值呈相反變化關(guān)系的最大時間周期，并且如果在這個時間周期結(jié)束之前，尚不能把這種狀態(tài)校正過來則通過對這兩個電動機(jī)進(jìn)行斷電來避免電動機(jī)的損壞。
文檔編號B60L11/06GK1048361SQ9010392
公開日1991年1月9日 申請日期1990年6月29日 優(yōu)先權(quán)日1989年6月29日
發(fā)明者弗蘭克·邁克爾·格拉包斯基 申請人:通用電氣公司