Устройство для определения технико-эксплуатационных показателей дорожных одежд

 

Использование: в области строительства и эксплуатации автомобильных дорог, а именно в устройствах для контроля технико-эксплуатационных показателей автомобильных дорог. Технической задачей данного изобретения является повышение точности измерений технико-эксплуатационных показателей автомобильных дорог и расширение функциональных возможностей устройства. В состав устройства входят штамп в виде двух спаренных колес , установленных на базовом автомобиле, который имеет возможность быть подвижным в вертикальном направлении под действием падающего груза , что позволяет производить испытания несущей способности дорожных одежд. На виброизолированной тележке по линии продольной оси на раме дополнительно установлен блок гироскопических датчиков геометрических характеристик дорожных одежд. Устройство позволяет с высокой точностью определять прочностные и геометрические параметры автомобильных дорог. 3 ил.

Изобретение относится к области строительства и эксплуатации автомобильных дорог, а именно к устройствам для контроля технико-эксплуатационных показателей дорожных одежд и геометрических характеристик автомобильных дорог, в частности прогиба и геометрических параметров автомобильных дорог.

Существуют различные приборы и устройства для оценки эксплуатационных параметров дорожной одежды, а именно прочности и геометрических характеристик автомобильных дорог. Однако эти показатели оцениваются путем раздельного их измерения с помощью специально оборудованных отдельных передвижных лабораторий.

Известно устройство КП - 208, устанавливаемое в передвижной лаборатории КП 514, предназначено для измерения в движении и автоматизированной обработки данных об углах поворота, продольных и поперечных уклонах автомобильных дорог. Устройство состоит из блока с двумя гироскопическими датчиками, один из которых применяется для одновременного измерения продольного и поперечного уклонов дороги в движении, а другой - для измерения радиусов горизонтальных кривых (углов поворота). Блок гироскопических датчиков представляет собой несущую платформу с установленными на ней гироскопическими датчиками, которая прикреплена к полу кузова автомобиля (Правила диагностики и оценки состояния автомобильных дорог. ВСН 6-90).

Недостатком данного устройства является то, что пол кузова, на котором размещены гироскопические датчики, является подрессоренной частью автомобиля, которая при движении лаборатории в процессе измерения геометрических параметров дороги осуществляет вынужденные колебания в зависимости от неровностей дороги и поэтому является дополнительным источником погрешности. При этом любая неровность дороги, воспринимаемая колесами передвижной лаборатории, усиливается ее рессорами и негативно воздействует на гироскопические датчики, которые одновременно воспринимают как сигналы, несущие измерительную информацию, так и колебания подрессоренной части лаборатории, вносящие ошибки в процесс измерения, которые могут быть значительной величины и превосходить полезный сигнал.

Отмеченный недостаток, связанный с влиянием колебаний подрессоренной части автомобиля на точность измерения геометрических характеристик, можно устранить путем ее блокировки во время проведения измерений. Однако блокировка может сыграть негативную роль в экстремальной ситуации, ограничивая маневренность и управляемость автомобиля.

Наиболее близким по своей технической сущности к изобретению является устройство для создания динамической нагрузки на дорожную одежду, содержащее штамп, выполненный в виде двух спаренных колес, объединенных платформой, и подвижно связанный с кузовом-фургоном автомобиля, две направляющие штанги, между которыми расположен падающий груз с подъемным механизмом, жестко закреплены на платформе, при этом падающий груз с подъемным механизмом связан посредством троса с электроприводом в виде электротали. Устройство также содержит траверсу, измерительное приспособление в виде ролика и сейсмоприемника, установленные на траверсе между спаренными колесами, и информационно-измерительную систему (авт. св. N 1170031, кл. E 01 C 23/07, 1984).

В данном устройстве, оснащенном информационно-измерительным комплексом, созданным на базе портативного компьютера и обладающим мощным энергетическим потенциалом, не в полной мере реализуются вычислительные и энергетические возможности, так как измеряется только один технико-эксплуатационный показатель автомобильных дорог - прогиб дорожной одежды с одновременным вычислением эквивалентного модуля упругости дорожной конструкции.

Технической задачей изобретения является повышение точности измерения технико-эксплуатационных показателей автомобильных дорог и расширение функциональных возможностей устройства.

Решение указанной технической задачи достигается тем, что известное устройство, содержащее размещенную на базовом автомобиле установку для динамических испытаний дорожных одежд в виде гибкого штампа с двумя спаренными колесами, объединенных опорной платформой, жестко связанной с двумя направляющими штангами, которые подвижно связаны с кузовом-фургоном базового автомобиля с возможностью их вертикального перемещения, размещенный между направляющими штангами падающий груз с подъемным механизмом, информационную систему, связанную с измерительным приспособлением, содержащим инерционный датчик прогиба дорожных одежд, виброизолированную тележку, выполненную в виде рамы, соединенной с одной стороны с помощью двух шарниров, жестко связанных с подкладками заднего моста базового автомобиля, а с другой стороны опирающейся на два колеса с возможностью поворота в горизонтальной плоскости, согласно изобретению устройство снабжено блоком гироскопических датчиков геометрических характеристик дорожных одежд, установленным на раме виброизолированной тележки по линии ее продольной оси.

Сопоставительный анализ предлагаемого устройства с прототипом показывает, что заявляемое устройство имеет существенные признаки, отличные от прототипа. Следовательно, предлагаемое устройство соответствует критерию изобретения "новизна". Анализ источников информации, использованных для определения уровня техники, показал отсутствие источников, в которых была бы описана совокупность заявляемых отличительных от прототипа признаков. При этом совокупность отличительных признаков не является очевидной, так как не следует непосредственно из уровня техники. Следовательно, предлагаемое устройство соответствует критерию изобретения "изобретательский уровень". При этом предлагаемое устройство осуществимо в промышленных условиях и, следовательно, является промышленно применимым.

Решение поставленной технической задачи, а именно повышение точности и достоверности результатов измерения и расширение функциональных возможностей, становится возможным благодаря использованию виброизолированной тележки для установки на ее раме блока гироскопических датчиков.

Применение данного устройства дает возможность получать выходной сигнал при больших вертикальных перемещениях спаренных колес, пропорциональных числу импульсов, и носит абсолютно линейный характер, при этом данные, полученные благодаря непосредственному непрерывному контакту спаренных колес гибкого штампа с дорожной поверхностью, обладают большей достоверностью о неровностях, чем информация, полученная с помощью толчкомера в прототипе.

С помощью блока гироскопических датчиков становится возможным контроль геометрических параметров автомобильных дорог.

На фиг. 1 изображено устройство, вид сбоку; на фиг. 2 - устройство, вид А на фиг. 1; на фиг. 3 - виброизолированная тележка, вид Б на фиг. 1.

Устройство для определения технико-эксплуатационных показателей дорожных одежд на базовом автомобиле 1 содержит установку для динамических испытаний дорожных одежд в виде гибкого штампа (не обозначены) с двумя спаренными колесами 2, объединенными опорной платформой 3, жестко связанной с двумя направляющими штангами 4. Последние подвижно связаны с кузовом-фургоном (не обозначен) базового автомобиля 1 с возможностью их вертикального перемещения посредством роликов 5 и 6 на кронштейнах 7 и 8 соответственно, жестко связанных с кузовом-фургоном. Между направляющими штангами 4 размещен падающий груз 9, снабженный подъемным механизмом 10 в виде электропривода.

Устройство также содержит виброизолированную тележку 11, траверсу 12, измерительное приспособление в виде ролика 13 и выполняющего роль датчика инерционного типа - сейсмоприемника 14, при этом измерительное приспособление установлено на траверсе 12 и связано с информационной системой 15.

При этом виброизолированная тележка 11 выполнена в виде рамы 16 и соединена с одной стороны с помощью двух шарниров 17, жестко связанных с подкладками 18 заднего моста 19 базового автомобиля, а с другой стороны опирающаяся на дорожное покрытие посредством опор в виде колес 20, выполненных вертолетными.

Устройство снабжено блоком 21 гироскопических датчиков, один из которых - датчик 22 для измерения продольного и поперечного уклонов, а другой - датчик 23 для измерения углов поворота дороги.

При этом блок 21 гироскопических датчиков установлен на раме 16 виброизолированной тележки 11 на поперечине 24 по линии продольной оси тележки 11.

Устройство для определения технико-эксплуатационных показателей дорожных одежд работает следующим образом.

С помощью предлагаемого устройства в едином технологическом цикле производится одновременно измерение двух показателей: прочности и геометрических параметров автомобильной дороги. Измерение прогиба дорожной одежды осуществляется путем создания динамической нагрузки с помощью падающего груза 9 и передачи ее через спаренные колеса 2 на дорожную одежду, при этом измерение прогиба дорожной одежды, возникающего в результате действия ударной нагрузки, производится с помощью сейсмоприемника 14, входящего в состав измерительного приспособления, связанного с виброизолированной тележкой 11. Сигнал фиксируется информационной системой 15.

Возврат падающего груза 9 в исходное положение осуществляется подъемным механизмом 10. Одновременно с этим процессом производится определение геометрических характеристик с помощью блока 21 гироскопических датчиков 22 и 23.

Недостаток, связанный с влиянием подрессоренной части во время движения автомобиля по неровному покрытию на измерительный процесс, может быть устранен путем размещения блока 21 с гироскопическими датчиками 22, 23 на раме 16 виброизолированной тележки 11, соединенной с задним мостом 19 базового автомобиля 1.

Крепление гироскопического блока 21 на раме 16 виброизолированной тележки 11 осуществлено по линии ее продольной оси. Это обеспечивает максимальную точность измерения параметров.

При движении базового автомобиля 1 гироскопический блок 21, установленный на раме 16 виброизолированной тележки 11, не подвержен в процессе измерений технико-эксплуатационных показателей дороги воздействию каких-либо колебаний, благодаря тому, что оно не размещено на подрессоренной части автомобиля, а соединено непосредственно через шарниры 17 с задним мостом 19 базового автомобиля 1 и опирается на вертолетные колеса 20 с внутренним давлением ниже номинального, что увеличивает площадь поверхности соприкосновения с поверхностью дороги.

Предлагаемое устройство, позволяющее совместно измерять прогибы дорожных одежд и геометрические параметры автомобильных дорог путем введения гироскопического блока 21, включающего два гироскопических датчика 22 и 23, позволяет расширить функциональные возможности передвижной лаборатории за счет одновременного определения нескольких параметров автомобильных дорог. Это снижает себестоимость измерений каждого параметра благодаря применению одной лаборатории и экономии людских и материальных ресурсов.

Кроме того, предлагаемое устройство позволяет существенно повысить точность измерений геометрических параметров автомобильных дорог. Это достигается размещением блока 21 гироскопических датчиков на виброизолированной тележке и непосредственным ее подсоединением к заднему мосту автомобиля, что исключает влияние на него колебаний подрессоренной части автомобиля.

Виброизолированная тележка демпфирует воздействующие на нее колебания от неровностей дорожной поверхности. Демпфирующим свойством тележка обладает благодаря использованию вертолетных колес с внутренним давлением ниже номинального.

Оценка двух важнейших технико-эксплуатационных показателей: прочности и геометрических характеристик дорожных одежд в едином технологическом цикле с помощью данного устройства позволит снизить затраты и ускорит процесс окупаемости, а также обеспечит оптимальный режим эксплуатации.

Формула изобретения

Устройство для определения технико-эксплуатационных показателей дорожных одежд, содержащее размещенную на базовом автомобиле установку для динамических испытаний дорожных одежд в виде гибкого штампа с двумя спаренными колесами, объединенных опорной платформой, жестко связанной с двумя направляющими штангами, которые подвижно связаны с кузовом-фургоном базового автомобиля с возможностью их вертикального перемещения, размещенный между направляющими штангами падающий груз с подъемным механизмом, информационную систему, связанную с измерительным приспособлением, содержащим инерционный датчик прогиба дорожных одежд, виброизолированную тележку, выполненную в виде рамы, соединенной с одной стороны с помощью двух шарниров, жестко связанных с подкладками заднего моста базового автомобиля, а с другой стороны опирающейся на два колеса с возможностью поворота в горизонтальной плоскости, отличающееся тем, что устройство снабжено блоком гироскопических датчиков геометрических характеристик одежд, установленным на раме виброизолированной тележки по линии ее продольной оси.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3