СПОСОБ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ИНФОРМАЦИОННО-ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
METHOD OF TRANSPORT VEHICLE DATA-COMPUTING SYSTEM FUNCTIONING AND DEVICE FOR ITS REALISATION

Изобретение относится к области измерения расстояний, пройденных транспортными средствами.
Наиболее близким к изобретению является способ измерения расстояния, пройденного автомобилем, заключающийся в измерении оборотов вращения переднего колеса, формировании сигнала единичного приращения пути, установке значения единичного приращения пути для соответствующих условий движения, суммировании текущих значений пройденного расстояния, сравнении полученных значений с заданными, отображении информации о пройденном пути на индикаторе, осуществлении коррекции значений приращений пути исходя из условий движения автомобиля, осуществлении анализа условий движения автомобиля на основе анализа знака и величины ускорений движущегося автомобиля и проведении автоматической коррекции значений приращения пути, исходя из условий движения автомобиля / Ефанов В.В., Мужичек С.М., патент РФ на изобретение №2300080, кл. G01C 22/00, от 27.05.2007 г./.
Наиболее близким к изобретению является устройство для измерения расстояния, пройденного автомобилем, содержащее закрепленный на колесе датчик пути, счетчик пути, выполненный в виде генератора импульсов, схемы сравнения, программного переключателя, счетчика импульсов и индикатора, при этом выход датчика пути соединен через генератор импульсов с первым входом схемы сравнения, выход программного переключателя соединен со вторым входом схемы сравнения, выход которой через счетчик импульсов соединен с входом индикатора, выход счетчика импульсов является счетчиком пути, а также блок анализа условий движения, состоящий из датчика линейных ускорений, элемента И-НЕ, первого и второго диодов, n - первых и вторых пороговых устройств, задатчика сигналов, причем выход датчика линейных ускорений одновременно соединен через элемент И-НЕ, первый и второй диоды соответственно с первым входом программного переключателя, первыми входами n - первых и вторых пороговых устройств, n - вторые входы которых соединены с n - выходами задатчиков сигналов, выходы n - первых и вторых пороговых устройств соединены соответственно со вторыми и третьими n - входами программного переключателя / Ефанов В.В., Мужичек С.М., патент РФ на изобретение №2300080, кл. G01C 22/00, от 27.05.2007 г./.
Недостатком данных способа и устройства является низкая информативность, обусловленная отсутствием информации об условиях эксплуатации транспортного средства, а именно о пройденном пути и времени эксплуатации транспортного средства в условиях повышенного уровня вибрации, а также отсутствие оперативной информации о состоянии амортизаторов транспортного средства.
Технической задачей изобретения является повышение информативности.
Технический результат изобретения достигается тем, что в способе функционирования информационно-вычислительной системы транспортного средства, заключающемся в измерении расстояния, пройденного транспортным средством, путем измерения оборотов вращения переднего колеса, формировании сигнала единичного приращения пути, установке значения единичного приращения пути для соответствующих условий движения, суммировании текущих значений пройденного расстояния, сравнении полученных значений с заданными, отображении информации о пройденном пути на индикаторе, осуществлении коррекции значений приращений пути исходя из условий движения автомобиля, осуществлении анализа условий движения транспортного средства на основе анализа знака и величины ускорений движущегося транспортного средства и осуществлении автоматической коррекции значений приращения пути исходя из условий движения транспортного средства, дополнительно определяют условия эксплуатации транспортного средства на основе анализа интенсивности вибрации, определяют время эксплуатации и расстояние, проходимое транспортным средством в условиях повышенного воздействия вибрации, осуществляют анализ состояния амортизаторов транспортного средства путем сравнения отношения выходного и входного сигналов вибрации с заданным значением, осуществляют хранение и вывод информации о времени эксплуатации и расстоянии, проходимом транспортным средством в условиях повышенного уровня вибрации, осуществляют вывод информации о неисправном состоянии амортизаторов в случае превышения отношения выходного и входного сигналов вибрации над заданным значением.
Заявляемый способ реализуется в информационно-вычислительной системе транспортного средства, которая содержит устройство для измерения расстояния, пройденного транспортным средством, состоящее из закрепленного на колесе датчика пути, счетчика пути, выполненного в виде генератора импульсов, схемы сравнения, программного переключателя, счетчика импульсов и индикатора, блока анализа условий движения, при этом выход датчика пути соединен через генератор импульсов с первым входом схемы сравнения, выход программного переключателя соединен со вторым входом схемы сравнения, выход которой через счетчик импульсов соединен с входом индикатора, блок анализа условий движения состоит из датчика линейных ускорений, элемента И-НЕ, первого и второго диодов, n - первых и вторых пороговых устройств и задатчика сигналов, причем выход датчика линейных ускорений одновременно соединен через элемент И-НЕ, первый и второй диоды соответственно с первым входом программного переключателя, первыми входами n - первых и вторых пороговых устройств, n - вторые входы которых соединены с n - выходами задатчиков сигналов, выходы n - первых и вторых пороговых устройств соединены соответственно со вторыми и третьими n - входами программного переключателя, и в которую дополнительно введены первый и второй вибрационные датчики, блок обработки сигналов, индикатор расстояний, проходимых транспортным средством в условиях повышенного вибрационного воздействия, индикатор времени функционирования транспортного средства в условиях повышенного вибрационного воздействия, индикатор неисправности амортизаторов, причем первый вибрационный датчик размещен на одной из осей транспортного средства перед амортизатором, второй - на раме транспортного средства, после амортизатора, выходы блока измерений расстояний, первого и второго вибрационных датчиков соединены соответственно с первым, вторым и третьим входами блока обработки сигналов, а первый, второй и третий выходы соединены соответственно с входами индикатора расстояний, проходимых транспортным средством в условиях повышенного вибрационного воздействия, индикатора времени функционирования транспортного средства в условиях повышенного вибрационного воздействия и индикатора неисправности амортизатора транспортного средства.
Кроме того, блок обработки сигналов состоит из первого, второго, третьего ключей, сдвигового регистра, вычитающего устройства, первого, второго генераторов импульсов, первого, второго, n - третьих, n - четвертых элементов И, элемента И-НЕ, первого, второго счетчиков, первого и второго делителей, аналого-цифрового преобразователя, первого и второго блоков памяти, первого, второго, интеграторов, n - первых, n - вторых и n - третьих пороговых устройств, первого, второго и третьего задатчиков сигналов, первого и второго элементов ИЛИ, причем первый, второй и третий входы блока обработки сигналов являются первыми входами одновременно первого, второго и третьего ключей, а также входами первого и второго интеграторов, выходы первого, второго, третьего ключей соединены соответственно с первым и вторым входами вычитающего устройства и через аналого-цифровой преобразователь со входов первого блока памяти, первый и второй выходы сдвигового регистра соединены соответственно со вторым входом первого ключа и первым входом первого элемента И, вторым входом второго ключа и входом элемента И-НЕ, выход которого соединен со вторым входом первого элемента И, выход первого генератора импульсов через третий вход элемента И, первый счетчик соединен с первым входом делителя, второй вход которого соединен с выходом вычитающего устройства, выход первого делителя соединен с первыми входами n - первых пороговых устройств, выходы первого задатчиков сигналов соединены с первыми входами четвертых элементов И и вторыми входами n - первых пороговых устройств, выходы которых соединены с первыми входами третьих элементов И, выходы второго задатчика соединены со вторыми входами третьих элементов И, выходы которых соединены со вторыми входами вторых пороговых устройств, первые входы которых соединены с выходом первого интегратора, а выходы третьего порогового устройства соединены со входами элемента ИЛИ, выход которого соединен со вторыми входами третьего ключа, второго элемента И и второго делителя, первый вход которого соединен с выходом второго интегратора, а выход второго делителя соединен с первыми входами n - третьих пороговых устройств, вторые выходы которых через группу третьих элементов И соединены с выходами третьего задатчика сигналов, выходы n - третьих пороговых устройств соединены со входами второго элемента ИЛИ, выход второго генератора импульсов соединен с первым входом второго элемента И, выход которого через второй счетчик соединен со входом второго блока памяти, выходы первого и второго блоков памяти, второго элемента ИЛИ являются соответственно первым, вторым и третьим выходами блока обработки сигналов.
Новыми признаками, обладающими существенными отличиями по способу, являются следующие совокупности действий:
1. Определяют условия эксплуатации транспортного средства на основе анализа интенсивности вибрации.
2. Определяют время эксплуатации и расстояние, проходимое транспортным средством в условиях повышенного воздействия вибрации.
3. Осуществляют анализ состояния амортизаторов транспортного средства путем сравнения отношения выходного и входного сигналов вибрации с заданным значением.
4. Осуществляют хранение и вывод информации о времени эксплуатации и расстояниях, проходимых автомобилем в условиях повышенного уровня вибрации.
5. Осуществляют вывод информации о неисправном состоянии амортизаторов в случае превышения отношения выходного и входного сигналов вибрации над заданным значением.
Существенными отличительными признаками по устройству являются первый и второй вибрационные датчики, блок обработки информации, индикатор расстояний, проходимых автомобилем в условиях повышенного уровня вибрации, индикатор времени функционирования транспортного средства в условиях повышенного уровня вибрации, индикатор неисправности амортизаторов и новые связи между известными и новыми элементами устройства.
На фиг.1 показана структурная схема информационно-вычислительной системы, реализующей предлагаемый способ; на фиг.2 - то же, блока анализа условий движения автомобиля; на фиг.3 - то же, блока обработки информации.
Информационно-вычислительная система содержит блок 1 измерения расстояния, пройденного автомобилем, блок 2 обработки информации, индикатор 3 расстояний, проходимых автомобилем в условиях повышенного уровня вибрации, индикатор 4 времени функционирования транспортного средства в условиях повышенного уровня вибрации, индикатор 5 неисправности амортизаторов, первый 6 и второй 7 вибрационные датчики.
Блок 1 измерения расстояния состоит из закрепленного на колесе датчика 8 пути, счетчика 9 пути, блока 10 анализа условий движения.
Счетчик 9 пути выполнен в виде генератора 11 импульсов, схемы 12 сравнения, программного переключателя 13, счетчика 14 импульсов и индикатора 15. Блок 10 анализа условий движения состоит из датчика 16 линейных ускорений, элемента 17 И-НЕ, первого 18 и второго 19 диодов, n - первых 20 и вторых 21 пороговых устройств, задатчика 22 сигналов. Выход датчика 8 пути соединен через генератор 11 импульсов с первым входом схемы 12 сравнения, выход программного переключателя 13 соединен со вторым входом схемы 12 сравнения, выход которой через счетчик 14 импульсов соединен с входом индикатора 15, выход датчика 16 линейных ускорений одновременно соединен через элемент 17 И-НЕ, первый 18 и второй 19 диоды соответственно с первым входом программного переключателя 13, первыми входами n - первых 20 и n - вторых 21 пороговых устройств, n - вторые входы которых соединены с n - выходами задатчиков 22 сигналов, выходы n - первых 19 и n - вторых 20 пороговых устройств соединены соответственно со вторыми и третьими n - входами программного переключателя 13. Выход счетчика 14 импульсов является выходом блока 10 анализа условий движения транспортного средства, при этом первый 6 вибрационный датчик размещен на одной из осей транспортного средства перед амортизатором, второй 7 - на раме транспортного средства, после амортизатора. Выходы блока 1 измерения расстояний, первого 6 и второго 7 вибрационных датчиков соединены соответственно с первым, вторым и третьим входами блока 2 обработки информации, а первый, второй и третий выходы соединены соответственно с входами индикатора 3 расстояний, проходимых автомобилем в условиях повышенного уровня вибрации, индикатора 4 времени функционирования транспортного средства в условиях повышенного уровня вибрации и индикатора 5 неисправности амортизатора транспортного средства.
Блок 2 обработки сигналов состоит из первого 23, второго 24, третьего 25 ключей, сдвигового регистра 26, вычитающего устройства 27, первого 28 и второго 29 генераторов импульсов, первого 30, второго 31 n - третьего 32 и n - четвертого 33 группы элементов И, элемента И-НЕ 34, первого 35 и второго 36 счетчика, первого 37 и второго 38 делителя, аналого-цифрового преобразователя 39, первого 40, второго 41 блока памяти, первого 42, второго 43 интеграторов, n - первой 44, n - второй 45, n - третьей 46 группы пороговых устройств, первого 47, второго 48, третьего 49 задатчика сигналов, первого 50 и второго 51 элементов ИЛИ.
Причем первый, второй и третий входы блока 2 обработки сигналов являются первыми входами одновременно первого 23, второго 24 и третьего 25 ключей, а также входами первого 42 и второго 43 интеграторов, выходы первого 23, второго 24, третьего 25 ключей соединены соответственно с первым и вторым входом вычитающего устройства 27 и через аналого-цифровой преобразователь 39 со входом первого 40 блока памяти. Первый и второй выходы сдвигового регистра 26 соединены соответственно со вторым входом первого 23 ключа и первым входом первого 30 элемента И, вторым входом второго 24 ключа и входом элемента И-НЕ 34, выход которого соединен со вторым входом первого 30 элемента И, выход первого 28 генератора импульсов через третий вход первого 30 элемента И, первый 35 счетчик соединен с первым входом делителя 37, второй вход которого соединен с выходом вычитающего устройства 27. Выход первого 37 делителя соединен с первыми входами n - первых 44 пороговых устройств, выходы первого 47 задатчика сигналов соединены с первыми входами четвертых 33 элементов И и вторыми входами n - первых 44 пороговых устройств, выходы которых соединены с первыми входами третьих 32 элементов И, выходы второго 48 задатчика сигналов соединены со вторыми входами третьих 32 элементов И, выходы которых соединены со вторыми входами n - вторых 45 пороговых устройств, первые входы которых соединены с выходом первого 42 интегратора. Выходы n - вторых 45 пороговых устройств соединены со входами первого 50 элемента ИЛИ, выход которого соединен со вторыми входами третьего 25 ключа, второго 31 элемента И и второго 38 делителя, первый вход которого соединен с выходом второго 43 интегратора, а выход второго 38 делителя соединен с первыми входами n - третьих 46 пороговых устройств, вторые входы которых через группу n - третьих 33 элементов И соединены с выходами третьего 49 задатчика сигналов, выходы n - третьих 46 пороговых устройств соединены со входами второго 51 элемента ИЛИ. Выход второго 29 генератора импульсов соединен с первым входом второго 31 элемента И, выход которого через второй 36 счетчик соединен со входом второго 41 блока памяти. Выходы первого 40 и второго 41 блоков памяти, второго 51 элемента ИЛИ являются соответственно первым, вторым и третьим выходами блока 2 обработки сигналов.
Первый и второй задатчики постоянных сигналов формируют заданные сигналы, соответствующие повышенному уровню вибрации.
Устройство работает следующим образом.
В процессе движения транспортного средства происходит измерение пройденного расстояния. Датчик 8 оборотов колеса пропорционально пройденному пути автомобиля вырабатывает импульсы, каждый последующий из которых - результат единичного приращения пути. Импульсы с датчика 8 пути запускают высокочастотный генератор 11. Когда число импульсов, выработанных генератором 11, станет равным значению, установленному на программном переключателе 13, схема 12 сравнения остановит генератор 11.
В результате сформируется пачка высокочастотных импульсов. Счетчик 14 импульсов прибавит к предыдущему значению число, равное единичному приращению пути (число, установленное программным переключателем). Значение единичного приращения пути подается на индикатор 15, и в цифровом виде отображается пройденный путь (фиг.1).
Блок 10 анализа условий движения автомобиля осуществляет коррекцию единичного приращения пути на основе анализа знака и величины ускорения от датчика 16 линейных ускорений (фиг.2).
Если с выхода датчика 1 6 линейных ускорений сигнал отсутствует, то с выхода элемента И-НЕ 17 сигнал поступает на первый вход программного переключателя 13.
Если с выхода датчика 16 линейных ускорений поступает сигнал, то определение знака линейного ускорения осуществляется первым 18 прямо- и вторым 19 - обратновключенными диодами. С выхода диодов 18, 19, в зависимости от знака, сигнал поступает на n - входы первых 20 или вторых 21 пороговых устройств.
Пороговые устройства 20, 21 осуществляют анализ величины ускорения на основе сравнения текущих значений, поступающих с выхода диодов 18, 19, с заданными, поступающими от задатчика 22 сигналов.
С выхода пороговых устройств 20, 21 сигналы поступают соответственно на n - вторые или n - третьи входы программного переключателя 13.
Блок 2 обработки информации обеспечивает определение условий движения транспортного средства в зависимости от состояния дорожного полотна (фиг.3).
При движения транспортного средства с выходов блока 1 измерений расстояний первого 6 и второго 7 вибрационных датчиков сигналы поступают соответственно на первый, второй и третий входы блока 2 обработки информации.
При этом обеспечивается подача сигналов одновременно на первые входы первого 23, второго 24 и третьего 25 ключей, а также на входы первого 42 и второго 43 интеграторов.
Сдвиговый регистр 26 обеспечивает последовательное открытие первого 23 и второго 24 ключей, обеспечивая тем самым измерение динамики изменения расстояний, проходимых транспортным средством.
С первого и второго выходов сдвигового регистра 26 сигналы последовательно поступают соответственно на второй вход первого 23 ключа и первый вход первого 30 элемента И, на вход элемента И-НЕ 34 и второй вход второго 24 ключа. С выходов первого 23, второго 24 ключей сигналы поступают соответственно на первые и вторые входы вычитающего устройства 27.
1
2
1
2
В момент отсутствия сигнала со второго выхода сдвигового регистра 26 с выхода элемента И-НЕ 34 сигнал поступает на второй вход первого 30 элемента И, обеспечивая тем самым поступление сигналов с выхода первого 28 генератора импульсов через третий вход первого 30 элемента И, первый 35 счетчик - на первый вход делителя 37, соответствующий выражению Δt=t-t, на второй вход которого поступает сигнал с выхода вычитающего устройства 27, соответствующий величине ΔS расстояний, измеренных в момент времени Δt=t-t.
В момент отсутствия сигнала с первого выхода и присутствия сигнала на втором выходе сдвигового регистра 26 снимается сигнал со второго входа первого 23 ключа и первого 34 элемента И, и сигнал поступает на второй вход второго 24 ключа и элемента И-НЕ 34.
Сигнал с выхода первого 37 делителя, соответствующий скорости V движения транспортного средства, определяемый выражением  поступает на первые входы n - первых 44 пороговых устройств.
Сигналы с выходов первого 47 задатчика сигналов поступают на первые входы n - четвертых 33 элементов И и вторые входы n - первых 44 пороговых устройств, с выходов которых поступают на первые входы n - третьих 32 элементов И.
Автоматическое определение скорости движения транспортного средства осуществляется на основе сравнения текущего и заданного значения скорости движения транспортного средства путем сравнения сигналов, поступающих на первые и вторые входы n - первых 44 пороговых устройств соответственно с выходов первого 47 задатчика сигналов и с выходов первого 37 делителя.
Сравнение по интенсивности текущих и заданных значений вибрации осуществляется вторым 45 пороговым устройством с учетом текущей скорости движения транспортного средства. На первые и на один из вторых входов второго 45 порогового устройства поступают сигналы, соответствующие заданному и текущему значению интенсивности вибрации соответственно с выходов второго 48 задатчика сигналов через один из n - третьих элементов И и с выхода первого 42 интегратора. Срабатывание одного из n - третьих 32 элементов И, в соответствии с текущей скоростью движения транспортного средства, осуществляется за счет поступления сигнала на один из первых входов элемента И 32, с выхода одного из первых 44 пороговых устройств.
В случае превышения текущего уровня вибрации над заданным сигнал с выхода одного из n - вторых 45 пороговых устройств поступает через первый 50 элемент ИЛИ одновременно на вторые входы третьего 25 ключа, второго 31 элемента И и второго 38 делителя.
Таким образом, осуществляется определение момента эксплуатации транспортного средства в условиях повышенного уровня вибрации с учетом текущей скорости движения.
При этом сигнал с выхода блока 1 измерения расстояний через третий 25 ключ и аналого-цифровой преобразователь 39 поступает на вход первого 40 блока памяти, с выхода которого поступает на индикатор 3 расстояний, проходимых автомобилем в условиях повышенного уровня вибрации.
Определение времени функционирования транспортного средства в условиях повышенного уровня вибрации осуществляется следующим образом.
Сигналы с выхода второго 29 генератора импульсов поступают через первый вход второго 31 элемента И на второй 36 счетчик, с выхода которого сигнал, соответствующий времени эксплуатации транспортного средства в условиях повышенной вибрации, поступает на вход второго 41 блока памяти, с выхода которого поступает на вход индикатора 4 времени функционирования транспортного средства в условиях повышенного уровня вибрации.
Оценка состояния амортизаторов осуществляется на основе сравнения отношения интенсивности вибраций на выходе и входе амортизаторов с заданными значениями с учетом скорости движения транспортного средства.
Сравнение осуществляется n - третьим 46 пороговым устройством, на первые и вторые входы которого поступают сигналы соответственно с выхода второго 43 интегратора через второй 38 делитель, с выходов третьего 49 задатчика сигналов через один из n - третьих 33 элементов И.
Анализ отношений вибраций на выходе и входе амортизаторов осуществляется с учетом скорости движения транспортного средства путем включения одного из n - третьих 33 элементов И.
С выходов n - третьих 46 пороговых устройств сигналы поступают на входы второго 51 элемента ИЛИ, с выхода которого сигнал поступает на вход индикатора 5 неисправности амортизатора транспортного средства.
Таким образом, обеспечивается повышение информативности информационно-вычислительной системы транспортного средства за счет учета условий эксплуатации транспортных средств.
Источник информации
1. Ефанов В.В., Мужичек С.М., патент РФ на изобретение №2300080, кл. G01C 22/00, от 27.05.2007 г. (прототип).