Устройство для контроля дорожных одежд

 

Изобретение относится к строительству и эксплуатации автомобильных дорог, к устройствам для контроля прочности дорожных одежд. Устройство размещается на автомобильном прицепе и содержит источник динамической нагрузки с гибким штампом в виде спаренных колес, шесть измерителей прогиба дорожной одежды, датчики положения, усилия и пути, процессор и бортовой компьютер. При этом измерители прогиба выполнены из лазерных излучателей и линейных фотоприемников и установлены на виброизолированной балке. Технический результат - повышение точности контроля дорожных одежд и производительности, обеспечение привязки результатов контроля к километражу дороги. 2 ил.

Изобретение относится к строительству и эксплуатации автомобильных дорог, а именно к устройствам для контроля прочности дорожных одежд по величине упругого прогиба и величине кривизны чаши прогиба при динамической нагрузке и позволяет повысить точность и производительность контроля.

Известно устройство для контроля прочности дорожных одежд по а.с. 1183594, кл. E 01 C 23/07, содержащее соединенную с базовой машиной тележку, имеющую источник динамической нагрузки, установленный на спаренных колесах, измерительные датчики относительных перемещений и датчики виброперемещений, установленные на виброизолированной траверсе, а также измерительный блок.

Недостатком этого устройства является наличие контакта измерителя с полотном дороги, что существенно ограничивает производительность контроля и снижает точность контроля при высоких скоростях.

Наиболее близким к заявленному изобретению из числа выявленных аналогов по совокупности существенных признаков является устройство для контроля дорожных одежд по а.с. 1700128 по кл. E 01 C 23/07 (прототип). Устройство содержит источник динамической нагрузки с гибким штампом в виде спаренных колес, объединенных опорной платформой, виброизолированную тележку с тремя измерителями прогибов дорожной одежды, выполненными в виде роликов и датчиков вертикальных перемещений, расположенные на опорной платформе датчик положения и датчик усилий, измерительный блок и регистратор.

Однако это устройство также не позволяет с достаточной точностью вести контроль прогиба дорожной одежды на высоких скоростях, а также не обеспечивает привязку прочностных характеристик дороги к километражу.

Задача предлагаемого изобретения заключается в повышении точности контроля дорожных одежд и производительности контроля.

Это достигается тем, что в устройство для контроля дорожных одежд на автомобильном прицепе, содержащее источник динамической нагрузки с гибким штампов в виде спаренных колес, виброизолированную продольную балку с измерителями прогиба дорожной одежды, датчик положения, установленный на платформе прицепа, датчик усилия, установленный на гибком штампе, процессор и бортовой компьютер, дополнительно введен датчик пути, а измерители прогиба дорожной одежды выполнены в виде шести оптопар, каждая из которых состоит из лазерного излучателя и линейного фотоприемника, причем входы измерителей прогиба соединены с выходом процессора, а их входы/выходы соединены с первым входом/выходом процессора, первый и второй входы процессора соединены с датчиком положения и датчиком усилия соответственно, второй вход/выход процессора соединен с входом/выходом бортового компьютера, вход которого соединен с датчиком пути, а выход соединен с источником динамической нагрузки, причем источник динамической нагрузки выполнен регулируемым.

На фиг. 1 представлена общая блок-схема устройства для контроля дорожной одежды; на фиг. 2 - принципиальная схема измерения прогиба при помощи оптопары.

Устройство для контроля дорожной одежды (фиг. 1) размещается на автомобильном прицепе (не показан) и содержит источник регулируемой динамической нагрузки 1, выполненный в виде пневмомолота с передачей усилия на дорожную одежду через гибкий штамп, выполненный в виде спаренных колес, закрепленный на опорной платформе прицепа датчик положения 2 и датчик усилия 3, ориентированный в направлении действия нагрузки, и шесть оптоэлектронных измерителей прогиба 4-9, расположенных вдоль прицепа на виброизолированной балке 10, при этом каждый измеритель прогиба состоит из лазерного излучателя 4.1-9.1 и фотоприемника 4.2-9.2 на ПЗС линейке, процессор 11, бортовой компьютер 12 и датчик пути 13, выполненный в виде дополнительного подпружиненного колеса и контактирующего с дорожной одеждой. Входы измерителей прогиба 4-9 соединены с выходом процессора 11, а их входы/выходы соединены с первым входом/выходом процессора 11, первый и второй входы процессора 11 соединены с датчиком положения 2 и датчиком усилия 3 соответственно, второй вход/выход процессора 11 соединен с входом/выходом бортового компьютера 12, вход которого соединен с датчиком пути 13, а выход соединен с источником динамической нагрузки 1, причем источник динамической нагрузки 1 выполнен регулируемым.

Измерение величины прогиба при помощи оптопары производится следующим образом (фиг. 2).

Луч света, излучаемый лазерным устройством 4.1 под углом к плоскости дорожной одежды, образует на поверхности дорожной одежды светящееся пятно. Это пятно с помощью фотообъектива 14, ось которого также расположена под углом к поверхности дорожной одежды, проецируется на светочувствительную поверхность фотоприемника 4.2.

При этом засвечиваются светочувствительные ячейки на некотором расстоянии от начала линейки. При деформации дорожной одежды светящееся пятно на ее поверхности смещается и как следствие смещается изображение пятна на линейке фотоприемника.

Поскольку измерительная система линейна, смещение изображения светящегося пятна по линейке фотоприемника пропорционально величине прогиба дорожной одежды. Как видно из фиг. 1, величина прогиба дорожной одежды рассчитывается по формуле: d = vlsinα, где l - величина смещения изображения светящегося пятна по линейке фотоприемника; d - величина прогиба дорожной одежды; α - угол падения светового луча; v - коэффициент увеличения фотообъектива.

Устройство работает следующим образом.

Датчик пути 13 при перемещении автомобильного прицепа с устройством контроля на заданное расстояние посылает на вход бортового компьютера 12 импульсный сигнал. Получив сигнал, бортовой компьютер 12 дает команду на запуск источника регулируемой импульсной нагрузки 1. При перемещении штанги пневмомолота укрепленный на ней элемент возбуждает датчик положения 2, который дает команду на включение лазерных устройств 4.1-9.1 и регистров накопления фотоприемников 4.2-9.2. Производится измерение расстояния до дорожной одежды перед воздействием импульсной нагрузки. Время измерения (накопления) задается схемой измерительного устройства в пределах (6-8) мс. Момент начала измерения и его продолжительность выбирается так, чтобы промежуток между концом измерения и срабатыванием датчика усилия 3 составлял порядка 3 мс. Накопленный в процессе измерения заряд переталкивается из регистра накопления в регистр считывания фотоприемника, освобождая регистр накопления для следующего измерения.

Из регистра считывания информация передается в процессор 11 для ее последующей обработки. При достижении усилия воздействия на дорожную одежду максимального значения по сигналу датчика усилия 3 процессор 11 дает команду на включение регистров накопления фотоприемников 4.2-9.2 и производится измерение расстояния до дорожной одежды в момент максимального прогиба. Время измерения и все последующие операции с накопленным сигналом аналогичны описанным выше. После окончания второго измерения лазерные устройства 4.1-9.1 и регистры накопления фотоприемников 4.2-9.2 выключаются, поэтому в промежутке между циклами измерений информация в регистрах накопления фотоприемников отсутствует, и накопление зарядов в начале следующего цикла измерений начинается с нуля. По полученным результатам измерений процессор 11 вычисляет величины прогибов дорожной одежды в шести точках вдоль полотна дороги, причем первый измеритель прогиба 4 располагается в зоне максимального прогиба дорожной одежды между спаренными колесами гибкого штампа. Вычисленные величины прогибов процессор 11 передает в бортовой компьютер 12, где по величине прогибов рассчитываются прочностные параметры дорожной одежды. Датчик пути 13 вырабатывает импульсы, передаваемые в бортовой компьютер 12, обеспечивая привязку результатов контроля к километражу дороги.

Измерение прогиба в шести точках обеспечивает высокую достоверность расчета чаши прогиба за счет исключения выпадающих результатов, а применение безинерционных оптических измерителей позволяет производить скоростной контроль дорожной одежды, кроме того, использование регулируемого источника импульсной нагрузки обеспечивает выбор оптимального режима контроля.

Таким образом, указанная совокупность существенных признаков заявляемого изобретения позволяет повысить точность контроля дорожных одежд и его производительность. Данное устройство дает возможность производить контроль в процессе движения.

Формула изобретения

Устройство для контроля дорожных одежд на автомобильном прицепе, содержащее источник динамической нагрузки с гибким штампом в виде спаренных колес, виброизолированную продольную балку с измерителями прогиба дорожной одежды, датчик положения, установленный на платформе прицепа, датчик усилия, установленный на гибком штампе, процессор и бортовой компьютер, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит датчик пути, а измерители прогиба дорожной одежды выполнены в виде шести оптопар, каждая из которых состоит из лазерного излучателя и линейного фотоприемника, причем входы измерителей прогиба соединены с выходом процессора, а их входы/выходы соединены с первым входом/выходом процессора, первый и второй входы процессора соединены с датчиком положения и датчиком усилия соответственно, второй вход/выход процессора соединен с входом/выходом бортового компьютера, вход которого соединен с датчиком пути, а выход соединен с источником динамической нагрузки, причем источник динамической нагрузки выполнен регулируемым.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2