Устройство для измерения коэффициента сцепления колеса транспортного средства с дорожным и аэродромным покрытием

Авторы патента:

E01C23/07 - устройства с приборами для оценки качества поверхности дорожного покрытия и с приспособлениями для нанесения материалов в количествах, пропорциональных степени измеренной неровности (средства измерения E01C 23/01)

Владельцы патента RU 2415990:

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пермский государственный технический университет" (RU)

Изобретение относится к устройствам для оперативного контроля коэффициента сцепления колеса с сооружаемыми и эксплуатируемыми дорогами и аэродромами с твердым покрытием и может быть использовано при расследовании дорожно-транспортных происшествий и нештатных ситуаций взлета и приземления воздушных судов. Устройство включает прицеп с тормозящей системой и блок управления. На прицепе размещены на двух полуосях измерительное и свободно катящееся колеса с установленными на соответствующих полуосях датчиками оборотов колес, выходы которых связаны с входом блока управления. Блок управления включает измерительную систему и блок регистрации. Тормозящая система снабжена гидравлическим насосом, установленным на полуоси измерительного колеса и связанным гидролинией с гидробаком, предохранительным клапаном и путевым дросселем с управляющим элементом, на входе путевого дросселя установлен датчик давления. Выход датчика давления и управляющий элемент путевого дросселя соединены с блоком управления. Техническим результатом изобретения является повышение точности и достоверности измерений коэффициента сцепления колеса транспортного средства с поверхностью движения с капитальным покрытием при расширении диапазона условий эксплуатации: увеличении скорости движения автомобиля-буксировщика и нормальной нагрузки на измерительное колесо. 1 ил.

Известно устройство для измерения коэффициента сцепления колеса транспортного средства с дорожным и аэродромным покрытием, содержащее двухосный прицеп с межосевой тормозной системой, приспособление для измерения тормозного усилия, тормозящую систему, выполненную в виде коробки передач и дифференциальными механизмами (редукторами) и сцепной муфтой на одном из карданных валов, а также регистрирующую аппаратуру (авт. св. СССР №1604881, Е01С 23/07, 1988 г.).

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного устройства, относится то, что известное устройство использует динамометрический способ и эффективно при измерениях коэффициента сцепления на горизонтальных поверхностях. Это обуславливает ограниченные технологические возможности устройства и недостаточную точность и достоверность результатов измерений, особенно на участках дорог с различными продольными и поперечными уклонами, радиусами поворотов и значительной вибрации.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является динамометрический прицеп типа ПКРС - 2У для измерения коэффициента сцепления колеса автомобиля и дорожного покрытия. Он представляет собой одноколесный прицеп, буксируемый автомобилем и состоит из дополнительного груза, емкости с водой, тормозящей и измерительной систем, блока регистрации. Измерительная система состоит из датчика линейных перемещений модели 19500, регистрирующего прогиб металлической пластины под действием на нее усилий от заторможенного измерительного колеса в режиме блокировки (см. ГОСТ 30413-96 «Метод определения коэффициента сцепления колеса автомобиля с дорожным покрытием»). Данное устройство принято за прототип.

Признаки прототипа, являющиеся общими с заявляемым изобретением - прицеп с измерительной и тормозящей системами; блок регистрации.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного устройства, принятого за прототип, относят то, что известное устройство измеряет коэффициент сцепления при полном затормаживании колеса устройства, что не позволяет получить точные и достоверные данные о коэффициенте сцепления транспортных средств, оснащенных антиблокировочными системами (АБС).

Задачей изобретения является повышение точности и достоверности измерений коэффициента сцепления колеса транспортного средства с поверхностью движения с капитальным покрытием при расширении диапазона условий эксплуатации: увеличении скорости движения автомобиля-буксировщика и нормальной нагрузки на измерительное колесо.

Поставленная задача решается за счет того, что в известном устройстве для измерения коэффициента сцепления колеса транспортного средства с дорожным и аэродромным покрытием, включающем прицеп с измерительной и тормозящей системами и блок регистрации, на прицепе размещены на двух полуосях измерительное и свободно катящееся колеса с установленными на соответствующих полуосях датчиками оборотов колес, тормозящая система снабжена гидравлическим насосом, установленным на полуоси измерительного колеса и связанным гидролинией с гидробаком, предохранительным клапаном и путевым дросселем с управляющим элементом, на входе путевого дросселя установлен датчик давления, при этом устройство снабжено блоком управления, включающим измерительную систему и блок регистрации, вход блока управления соединен с выходами датчиков оборотов колес, выходом датчика давления и управляющим элементом путевого дросселя.

Признаки предлагаемого устройства, отличительные от прототипа - установка на прицепе на двух полуосях измерительного и свободно катящегося колеса; установка на соответствующих полуосях датчиков оборотов колес; наличие у тормозящей системы гидравлического насоса, установленного на полуоси измерительного колеса и связанного гидролинией с гидробаком, предохранительным клапаном и путевым дросселем с управляющим элементом; установка на входе путевого дросселя датчика давления; наличие блока управления, включающего измерительную систему и блок регистрации; вход блока управления соединен с выходами датчиков оборотов колес, выходом датчика давления и управляющим элементом путевого дросселя.

Отличительные признаки в совокупности с известными позволяют повысить точность и достоверность измерений коэффициента сцепления колеса транспортного средства с поверхностью движения с капитальным покрытием при расширении диапазона условий эксплуатации: увеличении скорости движения автомобиля-буксировщика и нормальной нагрузки на измерительное колесо. За счет создания гидравлического сопротивления в нагнетательной гидролинии тормозной системы управляющим элементом путевого дросселя возникает тормозящий момент измерительного колеса, соответствующий определенному скольжению, что позволяет получить достоверный результат коэффициента сцепления в зависимости от скорости движения транспортного средства, покрытия дороги, состояния поверхности качения. За счет измерения давления и чисел оборотов колес получают информацию о коэффициенте сцепления колеса транспортного средства с дорожным и аэродромным покрытием с высокой точностью. При этом обеспечивается возможность бесступенчатого регулирования и передачи параметров процесса торможения при расширении диапазона условий эксплуатации устройства.

На чертеже изображена схема взаимосвязей элементов устройства для определения коэффициента сцепления колеса транспортного средства с дорожным и аэродромным покрытием.

Устройство содержит прицеп с установленными на двух полуосях 1 и 2 измерительным 3 и свободно катящимся 4 колесами. Обороты колес 3,4 контролируются с помощью датчиков оборотов 5 и 6, установленных на соответствующих полуосях 1 и 2 прицепа. Выходы сигналов с датчиков оборотов 5, 6 колес связаны с входом блока управления 7. Блок управления 7 включает измерительную систему и блок регистрации (на чертеже не показаны). На раме 8 прицепа размещен дополнительный груз 9, который обеспечивает нормальную нагрузку на измерительное колесо 3. Тормозящая система снабжена гидравлическим насосом 10, установленным на полуоси 1 измерительного колеса 3 и связанным гидролинией с гидробаком 11, предохранительным клапаном 12 и путевым дросселем 13 с управляющим элементом. На входе путевого дросселя 13 установлен датчик давления 14. Выход датчика давления 14 соединен с входом блока управления 7 и управляющий элемент путевого дросселя 13 соединен с блоком управления 7. Движение устройства осуществляется по поверхности дорожного или аэродромного покрытия 15.

Устройство работает следующим образом.

Устройство жестко прицепляется к автомобилю-буксировщику, нагружается дополнительными грузами 9 для создания давления колеса 3 на поверхность движения. Автомобиль-буксировщик разгоняется до принимаемой скорости, при этом путевой дроссель 13 настроен на соответствующую скорость движения. При взаимодействии с поверхностью движения измерительное колесо 3 передает вращающий момент через жесткую связь на полуось 1 и тем самым - гидравлическому насосу 10, который вращательную энергию колеса 3 преобразует в гидравлическую энергию потока рабочей жидкости из гидробака 11 в путевой дроссель 13. Путевой дроссель 13 по команде управления от блока управления 7 изменяет проходное сечение и создает соответствующее гидравлическое сопротивление гидролинии. Таким образом, возрастает нагрузка на гидронасос 10, а следовательно, и на измерительное колесо 3, что создает проскальзывание измерительного колеса 3. Возникающее давление рабочей жидкости перед путевым дросселем 13 регистрируется датчиком давления 14, который передает сигнал в блок управления 7. Предохранительный клапан 12 служит для сброса давления и защищает гидравлический насос 10 и гидролинию от разрушения. Датчик оборотов 5 измерительного колеса 3 и датчик оборотов 6 свободно катящего колеса 4 позволяют измерить число оборотов колес устройства и задавать величину проскальзывания измерительного колеса 3 в процессе движения автомобиля-буксировщика и устройства.

Величина коэффициента сцепления будет пропорциональна измеряемому давлению, возникающему в тормозной системе при вращении измерительного колеса в режиме проскальзывания.

Коэффициент сцепления определяется при радиусе колеса Г_к и нормальной нагрузке N по соотношению:

где M_T=f(S, q₀, ΔP),

где S - скольжение колеса;

ΔР - перепад давления на насосе;

q₀ - рабочий объем насоса.

При полной блокировке измерительного колеса определяется коэффициент трения скольжения.

Чем выше коэффициент сцепления, тем больший момент вращения развивает измерительное колесо и тем самым выше давление в тормозной системе. Полученные показатели давления переводятся в коэффициент сцепления по средствам тарировочных коэффициентов.

Преимущество предлагаемого устройства состоит в том, что оно позволяет повысить точность и достоверность измерений коэффициента сцепления колеса транспортного средства с поверхностью движения с капитальным покрытием при расширении диапазона условий эксплуатации.

Устройство для измерения коэффициента сцепления колеса транспортного средства с дорожным и аэродромным покрытием, включающее прицеп с измерительной и тормозящей системами и блок регистрации, отличающееся тем, что на прицепе размещены на двух полуосях измерительное и свободно катящееся колеса с установленными на соответствующих полуосях датчиками оборотов колес, тормозящая система снабжена гидравлическим насосом, установленным на полуоси измерительного колеса и связанным гидролинией с гидробаком, предохранительным клапаном и путевым дросселем с управляющим элементом, на входе путевого дросселя установлен датчик давления, при этом устройство снабжено блоком управления, включающем измерительную систему и блок регистрации, вход блока управления соединен с выходами датчиков оборотов колес, выходом датчика давления и управляющим элементом путевого дросселя.

Способ измерения и регистрации технико-эксплуатационных показателей поверхности покрытия дорожной одежды и функциональный комплекс для его осуществления // 2397286

Портативное устройство измерения коэффициента сцепления колеса с искусственным покрытием // 2388865

Изобретение относится к устройствам для определения коэффициента сцепления колеса на ремонтируемом дорожном покрытии, а также может быть использовано для определения состояния дорожных и аэродромных покрытий.

Устройство для определения коэффициента сцепления колеса транспортного средства с дорожным и аэродромным покрытием // 2379408

Изобретение относится к устройствам для оперативного контроля коэффициента сцепления колеса с сооружаемыми и эксплуатируемыми дорогами с твердым покрытием и может быть использовано при расследовании дорожно-транспортных происшествий и нештатных ситуаций приземления воздушных судов.

Способ осуществления мониторинга улично-дорожной сети посредством передвижной дорожной лаборатории и функциональный комплекс для его осуществления // 2373325

Способ осуществления мониторинга улично-дорожной сети посредством передвижной дорожной лаборатории и функциональный комплекс для его осуществления // 2373324

Устройство для оценки ровности поверхности аэродромного покрытия // 2373323

Изобретение относится к устройствам и системам для проведения микронивелирования и оценки ровности поверхности аэродромных покрытий. .

Способ контроля шероховатости поверхности дорожного покрытия // 2370589

Способ контроля неровностей дорожных и аэродромных покрытий // 2369682

Изобретение относится к области оценки транспортно-эксплуатационного состояния автомобильных дорог и аэродромов и может быть использовано как способ постоянного контроля состояния поверхности взлетно-посадочной полосы аэродромов или высокоскоростных гоночных трасс.

Индикатор определения начала образования и динамики развития наледи // 2366775

Устройство электромеханического измерения коэффициента сцепления колеса с поверхностью аэродромного покрытия // 2434093

Изобретение относится к системам и устройствам для оценки состояния аэродромного покрытия

Способ оценки долговечности искусственных покрытий эксплуатируемых взлетно-посадочных полос // 2434094

Изобретение относится к области строительства, а именно - к ремонту и эксплуатации взлетно-посадочных полос (ВПП) аэродромов и направлено на оценку долговечности искусственных покрытий эксплуатируемых взлетно-посадочных полос на основе данных обследования этих покрытий

Устройство для определения сцепных качеств дорожного покрытия // 2464373

Изобретение относится к устройствам для оперативного контроля сцепных качеств сооружаемых и эксплуатируемых дорог с твердым покрытием, а также аэродромов и может быть использовано при расследовании ДТП

Способ оценки устойчивости образцов асфальтобетона к износу шипованными шинами и комплект оборудования для его осуществления // 2465389

Установка для определения характеристик профиля деформируемых опорных поверхностей // 2468142

Изобретение относится к области исследования геометрических характеристик неровностей профиля деформируемых опорных поверхностей, преимущественно грунтов, в природных условиях, изменяющих свои размеры при взаимодействии с движителями колесных мобильных машин

Способ оценки линейных температурных деформаций дорожно-строительных материалов и комплект оборудования для его осуществления // 2473732

Способ контроля шероховатости поверхности дорожного покрытия // 2478749

Цифровая адаптивная система управления процессом уплотнения асфальтобетонной смеси // 2499095

Изобретение относится к технике для укладки дорожного покрытия, в частности к системам автоматического цифрового управления, и может быть использовано в процессе уплотнения асфальтобетонной смеси. Технический результат заключается в повышении точности и эффективности цифровой адаптивной системы управления процессом уплотнения асфальтобетонной смеси, в значительном сокращении процесса укладки дорожного полотна во времени, в увеличении срока службы асфальтобетонного покрытия и производительности дорожно-строительных работ. Для его достижения автоматическое управление процессом устройства дорожного полотна осуществляют непрерывно за счет применения сенсорного датчика на раме рабочего органа асфальтоукладчика, обеспечивающего мгновенное реагирование на изменение какого-либо фактора окружающей среды и технологического процесса, блока фазификатора, обеспечивающего перевод исходных данных с датчиков, контролирующих управляющий процесс, в значения лингвистических переменных, блока адаптивного управления, обеспечивающего реализацию процедуры нечеткого вывода на множестве продукционных правил, составляющих базу знаний системы управления, в результате чего формируются выходные лингвистические значения, блока дефазификатора, обеспечивающего перевод лингвистических значений в точные значения результатов вычислений и формирование управляющих воздействий, подаваемых на дискретные гидравлические приводы. Цифровая адаптивная система управления процессом уплотнения асфальтобетонной смеси содержит датчик углового положения, который вырабатывает сигнал ошибки, пропорциональный величине отклонения рабочего органа асфальтоукладчика от гравитационной вертикали. Сигнал ошибки поступает с выхода датчика углового положения на первый вход блока фазификатора. Датчик высотного положения вырабатывает сигнал ошибки, пропорциональный величине отклонения рабочего органа от положения, заданного копиром. Сигнал ошибки поступает с выхода датчика высотного положения на второй вход блока фазификатора. Тензометрический преобразователь усилия вырабатывает сигнал, пропорциональный усилию в металлоконструкции трамбующего бруса, который поступает с выхода тензометрического преобразователя усилия на третий вход блока фазификатора. Сенсорный датчик, установленный на раме рабочего органа асфальтоукладчика, вырабатывает сигнал, пропорциональный изменению какого-либо фактора окружающей среды и технологического процесса, который поступает с выхода сенсорного датчика на четвертый вход блока фазификатора. Блок фазификатора переводит исходные данные с датчиков, контролирующих управляющий процесс, в значения лингвистических переменных для блока адаптивного управления. Блок адаптивного управления реализует процедуры нечеткого вывода на множестве продукционных правил, составляющих базу знаний системы управления, в результате чего формируются выходные лингвистические значения для блока дефазификатора. Блок дефазификатора переводит лингвистические значения в точные значения результатов вычислений и формирует управляющие воздействия, подаваемые на дискретные гидравлические приводы для сведения текущих ошибок к нулю. 1 ил.

Устройство непрерывного контроля качества уплотнения грунта // 2500855

Изобретение относится к технике непрерывного контроля качества уплотнения грунтовых материалов. Устройство содержит дорожный каток с рабочим органом. Каток снабжен индикатором, а также кронштейном и расположенным на нем фиксирующим устройством, которые выполнены с возможностью взаимодействия со щупом, на котором закреплено контактирующее устройство. Обеспечивает повышение производительности уплотняющих работ. 2 ил.

Способ диагностики ровности поверхности дорожного покрытия // 2519002

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к определению показателей ровности поверхности дорожного покрытия. В отличие от известных способов контроля неровностей профиля дорожного покрытия, основанных на измерении отклонений профиля каким-либо способом, в предлагаемом изобретении качество дорожного покрытия определяют по вибрационным характеристикам движущегося автомобильного средства, в частности мобильного виброизмерительного комплекса на базе автомобиля. Способ заключается в создании на этапе ввода дороги в эксплуатацию эталонной базы параметров ровности дорожного покрытия, в качестве которых используют характеристики вибровоздействий неровностей дорожного покрытия с привязкой по месту измерений спутниковой системой позиционирования, в процессе эксплуатации дороги осуществляют мониторинг состояния дорожного покрытия, записывая параметры вибровоздействий неровностей дорожного покрытия, данные контрольных измерений сравнивают с эталонными на одноименных точках трассы, по изменению разности параметров вибровоздействий принимают решение о ремонте дорожного покрытия или ограничении скорости движения на проблемных участках дороги. Новыми функциями изобретения является возможность обоснованно рекомендовать сроки эксплуатации дороги до ремонта, скоростной режим движения транспортных средств. 2 ил.