Весоизмерительный модуль для взвешивания транспортного средства
Weight measuring module for vehicle weighing

Техническое решение относится к весоизмерительной технике, а именно, к встраиваемым в дорожное полотно весоизмерительным модулям, размещаемым в зоне взвешивания автомобильных весов, систем взвешивания, постов весового контроля транспортных средств, и предназначено для определения весовых параметров при взвешивании транспортного средства в движении.
Известен линейный дорожный датчик (RU 2557434, МПК G01G 19/02, опубл. 20.07.2015), предназначенный для взвешивания автотранспортного средства (АТС) и размещаемый в дорожном полотне под заранее заданным углом к направлению перемещения упомянутого АТС, содержащий линейное основание; совокупность дискретных чувствительных элементов, расположенных на упомянутом линейном основании по его длине с заранее заданным разнесением один от другого и выполненных каждый с возможностью формировать сигнал, пропорциональный величине приложенного к нему вертикального воздействия; концентратор, расположенный поверх упомянутой совокупности дискретных чувствительных элементов, предназначенный для передачи на них усилия, возникающего при проезде колеса упомянутого АТС через упомянутый линейный дорожный датчик, и распределяющий упомянутое усилие между упомянутыми дискретными чувствительными элементами, лежащими вокруг точки приложения данного усилия.
Недостатками известного технического решения является то, что датчик после монтажа в дорожное полотно невозможно извлечь, не разрушая места установки.
Известен корпус для линейного дорожного датчика (RU 2564150, МПК G01G 21/28, G01G 19/03, опубл. 27.09.2015), имеющий ширину больше высоты, выполненный в виде профилированной металлической трубы с плоскими практически параллельными одно другому верхним и нижним основаниями, ширина каждого из которых не меньше ширины упомянутого линейного дорожного датчика, а расстояние между упомянутыми верхним и нижним основаниями выбрано из условия обеспечения их прижатия с заранее заданным усилием к упомянутому линейному дорожному датчику после завершения операции его размещения в упомянутом корпусе в процессе сборки, при этом каждая из двух боковых стенок, соединяющих упомянутые верхнее и нижнее основания, выполнена с обращенной наружу выпуклостью, предназначенной для одновременного приложения к этим выпуклостям в процессе сборки встречно направленных усилий.
Недостатками известного технического решения является то, что установленный в корпус датчик после монтажа в дорожное полотно невозможно извлечь из корпуса, не разрушая места установки.
Техническим результатом является повышение технологичности весоизмерительного модуля, встраиваемого в дорожное полотно, для взвешивания транспортного средства, за счет повышения ремонтопригодности, эксплуатационной надежности, упрощения монтажных/демонтажных работ, обслуживания.
Технический результат достигается тем, что весоизмерительный модуль для взвешивания транспортного средства, включает весоизмерительный датчик с чувствительными элементами и корпус модуля, длина каждого из которых значительно превышает размеры поперечного сечения, выполненные с отверстиями для их совместного крепления, средства крепления для их разъемного соединения, длина весоизмерительного датчика меньше длины корпуса модуля на величину, обеспечивающую формирование в корпусе модуля полости, в одной из стенок которой выполнено сквозное отверстие для вывода кабеля наружу, в верхней части которой установлена крышка. Средства крепления для разъемного соединения весоизмерительного датчика и корпуса модуля представляют собой метрические крепежные изделия или метрические крепежные изделия и прижимы с отверстиями и углублениями, или метрические крепежные изделия, прижимы и фиксаторы, выполненные с отверстиями и углублениями. Корпус модуля содержит основание, боковые и торцевые стенки, основную и дополнительную части, отверстия для совместного крепления с весоизмерительным датчиком выполнены в основной его части, предназначенной для размещения весоизмерительного датчика, а полость образована в дополнительной части между торцевой стенкой корпуса модуля с отверстием для вывода кабеля наружу и торцом весоизмерительного датчика или торцом фиксатора, закрепленного на краю весоизмерительного датчика. Отверстия для совместного крепления корпуса модуля и весоизмерительного датчика могут быть выполнены соосно, при этом отверстия в весоизмерительном датчике выполнены по его краям сквозными и вертикально, а отверстия в корпусе модуля выполнены в его основании с резьбой и вертикально. Либо в отверстиях весоизмерительного датчика, предназначенных для совместного крепления весоизмерительного датчика и корпуса модуля, могут быть закреплены по его краям фиксаторы с ответными отверстиями и со сквозными отверстиями соосными отверстиям, выполненным в корпусе модуля в его основании с резьбой и вертикально. Крышка выполнена съемной, при этом в верхней части крышки может быть выполнено углубление для фиксации прижимом, имеющим выступающую часть. В полости расположено разъемное устройство для кабеля, в частности, в виде герметичного кабельного разъема. Весоизмерительный модуль содержит защитный материал, расположенный внутри корпуса модуля между его стенками и весоизмерительным датчиком, представляющий собой неотверждаемый состав, в частности, в виде смазочного материала. Весоизмерительный модуль содержит в полости защитный материал, представляющий собой герметизирующий состав, в частности, в виде компаунда или герметика.
Сущность заявленного технического решения поясняется чертежами.
На фиг. 1 представлен вид сверху весоизмерительного модуля, на фиг. 2 - весоизмерительный модуль в разрезе, на фиг. 3 - вид весоизмерительного модуля сбоку в разрезе, на фиг. 4 - общий вид весоизмерительного модуля.
Весоизмерительный модуль (фиг. 1 - 4), встраиваемый в дорожное полотно зоны взвешивания автомобильных весов, для взвешивания транспортного средства в движении включает весоизмерительный датчик 2 с чувствительными элементами и корпус 1 модуля, длина каждого из которых значительно превышает размеры поперечного сечения (ширину, высоту), выполненные с отверстиями для их совместного крепления, средства крепления для их разъемного соединения, длина весоизмерительногодатчика 2 меньше длины корпуса 1 модуля на величину, обеспечивающую формирование полости 3 для разъема кабеля в корпусе 1 модуля, в одной из стенок которой выполнено сквозное отверстие 4 для вывода кабеля наружу, в верхней части которой установлена крышка 11.
Конструкция заявленного весоизмерительного модуля является разборной и при отказе или повреждении датчика возможна замена на аналогичный или отремонтированный датчик без разрушения места установки в зоне взвешивания, так как корпус модуля остается в исходном положении, а кабель может быть безопасно разъединен в полости в дополнительной части корпуса модуля.
Корпус модуля 1 выполнен из металлического коррозионно-стойкого материала,  представляет собой прямоугольный параллелепипед, содержит основание, боковые и торцевые стенки, основную часть (большую) и дополнительную часть (меньшую), отверстия 5 для совместного крепления с весоизмерительным датчиком выполнены в основной его части, предназначенной для размещения весоизмерительного датчика 2, а полость 3 образована в дополнительной (оставшейся) части между торцевой стенкой корпуса со сквозным отверстием для вывода кабеля наружу и торцом весоизмерительного датчика или торцом фиксатора, закрепленного на краю весоизмерительного датчика. Полость 3 в дополнительной части предназначена для разъема кабеля и обслуживания весоизмерительного датчика.
Весоизмерительный датчик 2 представляет собой конструкцию в виде линейного элемента, длина которого значительно превышает размеры его поперечного сечения, вдоль которого внутри распределены чувствительные элементы. По краям линейного весоизмерительного датчика 2 выполнены отверстия для совместного крепления с корпусом 1 модуля с помощью средств крепления для их разъемного соединения, которые могут быть выполнены с целью непосредственного крепления к корпусу модуля, или с целью крепления фиксаторов для непосредственного крепления к корпусу модуля. Фиксаторы, закрепленные по краям весоизмерительного датчика, выполнены с отверстиями 6 для совместного крепления непосредственно к корпусу модуля, являются либо составной частью весоизмерительного датчика, либо средством крепления. Отверстия для крепления фиксаторов в краевых частях датчика и/или соответствующие им отверстия в фиксаторах могут быть выполнены с резьбой для совместного крепления с помощью метрических крепежных изделий (винтов).
Сборно-разборная конструкция весоизмерительного модуля может иметь отверстия для совместного крепления, выполненные следующим образом:
- отверстия для совместного крепления корпуса 1 модуля и весоизмерительного датчика 2 выполнены вертикально и соосно, отверстия 6 в весоизмерительном датчике 2 выполнены по его краям сквозными, а отверстия 5 в корпусе 1 модуля выполнены в его основании с резьбой, или
- отверстия для совместного крепления корпуса 1 модуля и весоизмерительного датчика 2 выполнены вертикально и соосно, отверстия 6 в весоизмерительном датчике 2 выполнены в закрепленных по его краям фиксаторах сквозными, а отверстия 5 в корпусе 1 модуля выполнены в его основании с резьбой, или
- отверстия весоизмерительного датчика 2 выполнены на его концах по краям горизонтально для крепления фиксаторов с ответными отверстиями и со сквозными отверстиями соосными отверстиям 5, выполненным в корпусе 1 модуля в его основании с резьбой.
Наиболее предпочтительный вариант исполнения сборно-разборной конструкции - наличие в основной части корпуса модуля как минимум двух отверстий, выполненных в основании с резьбой и вертикально, для создания разъемного соединения с датчиком, одно из которых выполнено около торцевой стенки, а другое - на расстоянии от противоположной торцевой стенки с отверстием для вывода кабеля наружу, обеспечивающим создание полости в дополнительной части для обслуживания датчика. Отверстия, выполненные в основании корпуса с резьбой и вертикально, соосны сквозным отверстиям, выполненным вертикально на концах в краевых частях весоизмерительного датчика или в фиксаторах, закрепленных на его концах в краевых частях. Полость образуется между торцевой частью корпуса модуля, имеющей отверстие для вывода кабеля наружу, и торцевой частью датчика или торцевой частью фиксатора, закрепленного на краю датчика. Отверстия для совместного крепления весоизмерительного датчика и корпуса модуля, как в корпусе, так и в датчике для крепления к корпусу или для крепления фиксаторов, а также фиксаторы, выполнены в местах, крепление к которым не препятствует передаче нагрузки на чувствительные элементы линейного весоизмерительного датчика.
Средства крепления для разъемного соединения весоизмерительного датчика 2 и корпуса 1 модуля выполнены в виде метрических крепежных изделий (винтов) 7 или в виде метрических крепежных изделий 7 и прижимов 8 со сквозными отверстиями и углублениями, или в виде метрических крепежных изделий 7, прижимов 8 со сквозными отверстиями и углублениями, фиксаторов с отверстиями и углублениями. Углубления для метрических крепежных изделий или для прижимов с углублениями для метрических крепежных изделий, выполненные в весоизмерительном датчике или фиксаторах, обеспечивают создание ровной поверхности весоизмерительного модуля. Такая конструкция положительно влияет на его эксплуатационные качества.
Весоизмерительный модуль содержит защитный материал, расположенный внутри корпуса 1 модуля между его стенками и весоизмерительным датчиком 2, представляющий собой неотверждаемый состав, в частности, в виде смазочного материала, уплотняющий зазоры между корпусом 1 модуля и весоизмерительным датчиком 2. Неотверждаемый состав позволяет защищать детали весоизмерительного модуля от коррозии, в том числе в месте их крепления, что облегчает процесс извлечения весоизмерительного датчика 2 при его замене.
Наличие полости 3 для кабеля позволяет обслуживать весоизмерительный датчик 2 (диагностика, настройка) непосредственно на месте его установки, не обесточивая всю взвешивающую систему. В полости 3 может быть установлено разъемное устройство 9, например, в виде коннектора, кабельного разъема и подобных быстроразъемных соединений, позволяющее безопасно разъединять кабель и подключать дополнительные устройства для его обслуживания. При использовании герметичного кабельного разъема 9 возможно повышение эксплуатационной надежность весоизмерительного модуля. В сквозном отверстии 4, выполненном в стенке полости 3 корпуса 1 модуля для вывода кабеля наружу, установлен кабельный ввод 10 в виде гермоввода, позволяющий защищать кабель от повреждений и изолировать от попадания влаги. Кабельная система, а именно кабели и компоненты, связанные с кабелем, например, кабельные соединения, разъемное устройство, внутри полости покрыты защитным материалом. Для этого полость 3 может быть заполнена защитным материалом, представляющим собой герметизирующий состав, например, в виде компаунда, герметика и других подобных материалов, позволяющий при обслуживании датчика 2 удалять его и проводить необходимые работы (разъединение кабеля для подключения необходимых приборов или для извлечения датчика), завершив которые возможно беспрепятственно его восполнить (создать новый защитный слой) непосредственно в месте установки весоизмерительного модуля. Герметизирующий состав повышает эксплуатационную надежность, предохраняя кабельную систему, находящуюся в полости 3, от воздействия факторов окружающей среды, в частности от проникновения влаги.
Полость 3 в верхней части закрыта съемной крышкой 11, являющейся средством защиты. Крышка 11 может быть выполнена П-образной формы. В верхней части крышки 11 может быть выполнено углубление для фиксации прижимом 8, выполненным с выступающей частью, позволяющим надежно закреплять ее от смещений во время эксплуатации.
При обслуживании весоизмерительного датчика 2 достаточно открыть или снять крышку 11, в зависимости от способа ее крепления, не разрушая места установки, при наличии прижима 8 для ее фиксации следует открутить винт 7 (метрическое крепежное изделие), удалить защитный материал, разъединить кабель для подключения необходимых приборов. После проведения необходимого вида работ соединить кабель, собрать в исходное положение разобранные части в обратном порядке, а также заполнить полость защитным материалом (герметизирующим составом).
При замене весоизмерительного датчика 2, в случае его неисправности, следует открутить винты 7, убрать прижимы 8, удалить защитный материал (герметизирующий состав) из полости 3, разъединить кабель и демонтировать датчик 2 с помощью дополнительно выполненных в нем отверстий с резьбой или отверстий 6, предназначенных для его крепления при наличии в них резьбы, соосных отверстиям 5, выполненным в корпусе 1 модуля. Далее исправный датчик 2 установить в основную часть корпуса 1 модуля, соединить кабель (части кабельного разъема), закрепить датчик 1 с помощью прижимов 8 и винтов 7, в том числе установить крышку 11, а также восполнить защитные материалы в полости 3 - герметизирующий состав, в основной части корпуса 1 модуля между его внутренней частью и датчиком - неотверждаемый состав.
Таким образом весоизмерительный модуль имеет легкозаменяемые элементы, позволяющие упрощать процесс его сборки, а также процесс демонтажа, обслуживания в месте его установки и проведения ремонтных работ, часть из которых в том числе способствует повышению эксплуатационной надежности весоизмерительного модуля.
Надежная сборка весоизмерительного модуля позволяет корректировать только уровень корпуса модуля, корректировка уровня датчика не требуется, как при монтаже, так и при обслуживании во время эксплуатации в случае просадки грунта.
В весоизмерительном датчике чувствительные элементы выполнены в виде тензорезисторов или пьезоэлементов и расположены вдоль длинной стороны весоизмерительного датчика, позволяют воспринимать нагрузку, передаваемую через ходовую часть транспортного средства при его взвешивании в движении, в зависимости от длины датчика, передаваемую через ее части - колесо (шину) или колесную сборку на конце одной оси, или все колеса (шины) на оси, и соответственно передавать ее для расчета весовых параметров. К весовым параметрам, которые могут быть определены на основе сигналов, полученных от весоизмерительного датчика, относятся масса транспортного средства, нагрузка на колеса и/или оси.
Весоизмерительный модуль для определения весовых параметров движущихся транспортных средств может быть установлен в дорожное полотно в зоне взвешивания в предварительно выбранном месте, при этом зона взвешивания в зависимости от назначения и размеров может включать несколько весоизмерительных модулей, например, для установки на разных полосах и измерения нагрузок при двунаправленном движении для разных потоков, для многорядной установки по направлению движения, а также в зависимости от размеров датчика в одном ряду может быть установлено несколько весоизмерительных модулей.
Весоизмерительный модуль для взвешивания транспортных средств в движении работает следующим образом.
Например, пост весового контроля для взвешивания транспортных средств в движении, включающий встроенный перпендикулярно направлению движения в полотно проезжей части в зоне взвешивания весоизмерительный модуль, длина которого соответствует ширине полосы дорожного движения в одном направлении,содержащий весоизмерительный датчик с чувствительными элементами, распределенными по всей длине, позволяет определять нагрузки, действующие на каждую одиночную ось транспортного средства, при проезде транспортного средства по зоне взвешивания и определять на их основе полную массу транспортного средства. При проезде оси транспортного средства по датчику весоизмерительного модуля вес от колес оси распределяется по чувствительным элементам, которые преобразуют приходящуюся на них силу в пропорциональный этой силе электрический сигнал, который поступает для обработки в электронную аппаратуру, где преобразуются в форму, необходимую потребителю для расчета весовых параметров.
Все элементы заявленного технического решения прочно соединены между собой и представляют единое устройство, направленное на выполнение единой функции.
Все признаки изобретения в совокупности находятся в причинно-следственной связи с заявленным техническим результатом, позволяют создать технологичный весоизмерительный модуль для определения весовых параметров транспортного средства в движении, обеспечивающий повышение ремонтопригодности, эксплуатационной надежности, упрощение монтажных/демонтажных работ, обслуживания.