Способ автоматического контроля уровня нагружения испытываемого транспортного средства для оценки его надежности и устройство для его осуществления
METHOD OF AUTOMATIC CONTROL OF TESTED VEHICLE LOADING LEVEL FOR EVALUATING RELIABILITY THEREOF AND DEVICE FOR IMPLEMENTATION THEREOF

Изобретение относится к испытаниям транспортных средств на надежность (безотказность и долговечность) и касается автоматического контроля уровня нагружения транспортных средств с учетом логистики измерения дорожных условий испытаний.
Известно, что полученные по результатам испытаний (эксплуатации) показатели надежности транспортных средств зависят не только от их качества, но и не в меньшей мере от условий, в которых их испытывают или эксплуатируют.
j
В настоящее время условия испытаний транспортных средств регламентируют видами дорог и распределением по ним общего пробега [1], характеристики которых постоянно изменяются в зависимости от времени года, метрологических условий и интенсивности движения, и оценивают их через коэффициент суммарного сопротивления давлению ψ каждой j-й дороги [2], [3] и [4], определяемого расходом топлива, затрачиваемого на преодоление суммарных сил сопротивления движению транспортного средства, и реализуемой скоростью движения, а мера их воздействия на транспортное средство - через накопленную величину уровня нагружения по расчетной зависимости (патент RU №2090855, кл. С1 6 G01M 17/00, 1997 [5], принятый за прототип):
j
где W - уровень нагружения на j-й дороге;
j
S - пробег на j-й дороге, км;
j
ψ - коэффициент суммарного сопротивления движению, определяемый по выражению:
где  - средний расход топлива, л/100 км;
- средняя скорость движения на j-й дороге, км/ч;
n - коэффициент пропорциональности, характерный для каждого типа транспортного средства повышенной точности.
j
j
jH
H
Недостаток такой регламентации при практической реализации способа состоит в ручной обработке исходных данных, получаемых по результатам испытаний ТС на j-x видах дорог в виде учета времени непрерывного движения, пройденного пути и расхода топлива, расчете на их основе скорости движения, коэффициента суммарного сопротивления движению ψ, уровня нагружения W и учете текущей накопленной его величины, сопоставлении с нормативным значением W, представленным в виде прямой в функции нормативного пробега S, по видам j-x дорог [2] и оценке степени выполнения программы испытаний, что сопровождается повышенными затратами времени выполнения указанных операций, появлением неизбежной погрешности выполнения расчета и возможным участием человеческого фактора, приводящим к понижению качества оценки свойств надежности.
Реализующее способ устройство (патент RU №2063887 C1 В60К 41/28, 1996, принятый за прототип) [6] содержит включатель бортовой сети, датчики контроля режима работы двигателя и его систем, тормозов и трансмиссии, используемые для автоматизации управления транспортным средством.
Известное устройство имеет ограниченные функциональные возможности и не учитывает уровень воздействия внешней среды: профиль опорной поверхности и ее состояние, температуру наружного воздуха, прицепную нагрузку и др.
Сущность изобретения заключается в следующем.
Т
С
j
S
j
jH
j
j
j
Расширение функциональных возможностей способа за счет автоматического контроля параметров режима нагружения ТС с их регистрацией и периодическим по времени выведением на монитор блока принятия решения для визуального контроля водителем текущей остаточной информации уровня нагружения ТС и пробега на каждом виде j-x испытательных дорог, выполняемого для оценки надежности в условиях постоянно изменяющихся характеристик дорог, в которых транспортное средство перемещают по j-й опорной поверхности в ведущем неустановившемся режиме движения, определенным профилем и несущей способностью опорной поверхности, регистрируют средний расход топлива в л/100 км с помощью датчиков расхода топлива Д и скорости движения Д с последующей их передачей в процессорный модуль, с которого, при внесении в него значений коэффициента n повышенной точности формируется текущее среднее значение коэффициента ψ в заданном повторяющемся интервале времени, а с учетом выполненного пробега по датчику пути Д - регистрируется величина уровня нагружения W с последующим сравнением с заданной нормативной величиной W и на этой основе устанавливается его остаточная величина ΔW на каждой j-й дороге при переходе с одного вида дорог на другой, при этом устройство для автоматического контроля уровня нагружения включается в работу одновременно с пуском двигателя через кнопку канала связи А блока принятия решения с последующей передачей информации в процессорный модуль, блок формирования уровня нагружения, блок накопления уровня нагружения, блок сравнения значений параметра W с его нормативом и выводом на монитор блока принятия решения остаточных значений параметра W;
при переходе испытаний на булыжную дорогу оператор включает кнопку канала связи Б, а устройство обеспечивает передачу информации по указанным алгоритмам канала связи А;
j
при переходе на грунтовую испытательную дорогу и включения оператором кнопки канала связи Г устройство обеспечивает передачу информации, помимо указанных по каналам связи А и Б, дополнительно из процессорного модуля в блок распознавания трех видов грунтовых дорог, обозначенных границами значений показателя ψ и далее в блок формирования уровня нагружения W.
Совокупность признаков автоматического контроля, формирования и передачи непосредственно контролируемых и оцениваемых параметров для визуального и аппаратного определения изменяющегося остаточного уровня нагружения ТС в зависимости от пробега на каждом виде (пяти) испытательных дорог и устройство с определенными операционными блоками, реализующее эти условия, позволяет считать заявленные объекты соответствующими критерию «новизна».
j
j
j
j
Совокупность последовательных операций, включающих инструментальную регистрацию с помощью датчиков скорости движения и расхода топлива в процессорном модуле, с предварительно введенным в него значением коэффициента n повышенной точности, раздельное формирование по формуле (2) среднего значение показателя ψ, за каждые 10 с движения ТС и передачу его через кнопочные переключатели каналов связи А, Б и Г блока принятия решения в блок формирования по формуле (1) накопленной величины уровня нагружения W при предварительном поступлении с датчика пути значения выполненного пробега S, при этом включение по каналу связи А устанавливается с одновременным включением бортовой сети, по каналу связи Б - переключением кнопки при переходе на булыжную дорогу, а по каналу связи Г - через блок распознавания каждого в отдельности вида грунтовых дорог и далее, в зависимости от включенного переключателя блока принятия решения, трансформацию в блок сравнения значений параметра W и последующее выведение на монитор блока принятия решения его остаточных значений, что позволяет считать заявленное решение соответствующими критерию «изобретательский уровень».
На фиг. 1 представлена общая функциональная схема устройства автоматического контроля уровня нагружения.
Т
С
S
М
j
С
Т
j
M
j
S
j
j
jH
j
j
Устройство, реализующее способ автоматического контроля уровня нагружения, состоит из датчиков расхода топлива Д 1, скорости движения Д 2 и пройденного пути Д 3, блока задания коэффициента n 4, характерного для каждого типа ТС, процессорного модуля П формирования коэффициента суммарного сопротивления движению ψ 5, к которому подключены датчик Д и через преобразователь 6 датчик Д, блока формирования среднего значения сигнала 7 с интервалом Δt=10с, включателя бортовой сети 8, 3-х позиционного переключателя блока принятия решения 9 с кнопочными переключателями каналов связи А 10, Б 11 и Г 12, блока распознавания вида грунтовых дорог 13 с их выходами значения ψ по грунтовой дороге Гу удовлетворительного состояния 14 в диапазоне 0,05-0,09, по разбитой грунтовой дороге Гр 15 в диапазоне 0,091-0,18 и размокшей грунтовой дороге Гм 16 в диапазоне 0,181-0,3 с сигнализатором датчика превышения допустимой величины ψ>0,3 17, блока формирования уровня нагружения W 18 по видам дорог с подблоками: А - 19, Б - 20, Гм - 21, Гр - 22, Гу - 23 с использованием информации, поступающей с датчика Д 3 и процессорного модуля 5, блока накопления уровня нагружения W 24 по видам дорог: А - 25, Б - 26, Гм - 27, Гр - 28, Гу - 29, блока сравнения 30 текущих значений показателя W с нормативными значениями W, блока вывода остаточных значений W 31 на секторы монитора 32 блока принятия решения 9 по видам дорог: А - 33, Б - 34, Гм - 35, Гр - 36, Гу - 37 и съемный блок суммарного уровня нагружения W 38 по всем видам j-x дорог с выводом на канал 39.
Устройство, реализующее способ, работает следующим образом.
При включении водителем бортовой сети включателем 8 и пуска двигателя датчики 1, 2 и 3 и процессорный модуль 5 переводятся в работоспособное состояние. Перед началом движения каждого образца одноразово через блок задания коэффициента n повышенной точности 4 в процессорный модуль 5 в соответствии с зависимостью (2) вводится числовое значение коэффициента n.
j
S
A
A
AH
A
С началом движения по А-дороге без участия водителя в процессорном модуле 5 формируется текущее значение показателя ψ, среднее значение которого за время Δt формируется в блоке 7 и передается по каналу связи А 10 в блок принятия решения 9, при закрытых каналах связи 11 и 12, и далее в подблок А 19 блока формирования уровня нагружения 18, где при поступлении информации с датчика Д 3 по зависимости (1) формируется значение показателя W, которое передается в подблок А 25 блока накопления уровня нагружения 24 и далее в блок сравнения 30 значения показателя W с нормативным значением W и выводом через блок 31 на сектор 33 монитора 32 значений W.
При переходе на дорогу с булыжным покрытием (Б-дорогу) оператором включается канал связи Б блока принятия решения 9, при котором канал связи А 10 закрывается, а процессорный модуль продолжает работу и передает информацию, аналогично каналу связи А 10, в блок формирования уровня нагружения 18 в подблок Б 20 и далее в подблок Б 26 блока 24.
Гj
j
ГУ
ГР
М
j
У
j
У
j
j
При переходе на грунтовую дорогу (Г-дорогу) оператором включается канал связи Г блока принятия решения 9, при котором канал связи Б 11 закрывается при закрытом канале связи А, а процессорный модуль продолжает работать в установленном режиме и передает информацию по каналу связи Г 12 в блок распознавания и распределения грунтовых дорог 13, в котором в зависимости от среднего значения ψ, сформированном за время Δt=10c, выполняется распределение в подблоки 14, 15 и 16 со значением показателя ψ в диапазоне соответственно: ψ - 0,05-0,09, ψ - 0,091-0,18, ψ - 0,181-0,30. Например, из процессорного модуля 5 значение ψ, равное 0,065, соответствующее дороге Г, поступает в блок 13, в котором это значение распознается по диапазону ψ и адресуется в блок 14 с последующей его передачей в подблок 23 блока формирования уровня нагружения 18 и далее в блок накопления уровня нагружения 24 по линии Г 29, блок сравнения 30 значений W с нормативными значениями, блок вывода остаточных значений W 31 и монитор 32 по линии связи 37.
j
AH
БH
ГУм
ГРм
Mн
Нормативные значения W по видам дорог в соответствии с [2] определены значениями: W=276, W=621, W=684, W=456 и W=828 н⋅км при суммарном их значении, равном 2865 н⋅км.
j
j
j
При движении транспортного средства на одной их указанных грунтовых дорог могут возникнуть небольшие участки других видов этих дорог. И если они встречаются на пути движения за время формирования среднего значения ψ, равного 10с и более, то их результаты в блоке 13 перераспределяются в соответствии с заданным диапазоном показателя ψ по видам грунтовых дорог, что придает получаемым результатам по W повышенную точность.
j
j
j
После завершения пробега ТС по грунтовым дорогам за смену оператор переводит блок принятия решения из положения канала связи Г в канал связи А. То же самое происходит автоматически после выключения блока питания и повторного его включения. Кроме того, блок 24 одновременно передает накапливаемую информацию по W каждой j-й дороги в съемный блок суммарного уровня нагружения ΣW 38 с выводом его значения на монитор 32, при этом съемный блок 38 имеет каналы 39 для компьютерного съема информации по W.
М
В процессе пробеговых испытаний ТС по размокшей грунтовой дороге М возможно появление участков с значением ψ, превышающим предельное значение, равное 0,3. В этом случае включается аварийный сигнализатор датчика 17, предписывающий необходимость оперативного перевода Тс на более легкий участок этой дороги.
j
j
j
j
j
Использование автоматического контроля уровня нагружения испытываемого транспортного средства для оценки его надежности при инструментальной регистрации первичными преобразователями расхода топлива и скорости движения и автоматического расчета коэффициента суммарного сопротивления движению ψ, при повышенной точности задания коэффициента пропорциональности n, пяти видов испытательных дорог и определения показателя уровня нагружения W, его контроля в ходе испытаний и оценка остаточной величины для принятия решения обеспечивают по сравнению с известным способом определения параметров ψ и W, базирующимся на их расчете вручную с использованием исходных данных пониженной точности, особенно при расчете средней скорости движения, и требующий повышенных трудозатрат при использовании бумажных носителей информации, не исключая человеческий фактор, повышенную точность и универсальность определения уровня нагружения при испытаниях независимо от места, времени, опыта и субъективной оценки исполнителей, а также оперативность получения данных по W, обеспечивая высокое качество оценки условий испытаний, а, следовательно, полученных результатов по параметрам надежности AT.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ
1. ОТ 37.001.472-88. Приемочные испытания автотранспортных средств. Типовая программа испытаний. - Введ. 1989-01-01. - М.: НАМИ, 1989.
2. ОТ 37.001.520-96. Категории испытательных дорог. Параметры и методы их определения. - Введ. 1997-07-01. - М.: «Дорожный транспорт», ТК 56, 1997.
3. Патент RU №2011955 С1 G01М 17/00 от 30.04.1994 г.
4. Патент RU №2561647 С1 G01М 17/007 от 27.08.2015 г.
5. Патент RU №2090855 C1 G01М 17/00 от 20.09.1997 г.
6. Патент RU №2063887 C1 В60К 41/28 от 20.07.1996 г.