Устройство для определения параметров движущегося транспортного средства

Устройство относится к средствам регистрации и измерения таких параметров наземных транспортных средств как длина, ширина, скорость, масса (полная и по осям), количество колес (скатов) на оси и положение относительно полосы трассы.
Известно устройство содержащее, датчики скатности, весовые датчики и модуль управления (RU2605531C1, 20.12.2016)
Известны устройства повышения точности при взвешивании автотранспортного средства в движении, содержащие по меньшей мере, две группы датчиков для поколесного или поосного взвешивания автотранспортного средства, одна из которых размещена на трассе по направлению движения на расстоянии от предыдущей группы не менее максимально возможной длины взвешиваемого автотранспортного средства, вычислительный блок, к которому подключены датчики обеих упомянутых групп датчиков, а также индукционные петли (RU2494355C1, 27.09.2013)
Наиболее близким аналогом к заявленному устройству является устройство для определения положения автотранспортного средства относительно полосы движения, содержащее, по меньшей мере, одну пару из двух линейных датчиков давления, размещенных в упомянутой полосе движения зеркально друг другу относительно осевой линии упомянутой полосы движения и под углом к упомянутой осевой линии, измерительное средство, выполненное с возможностью регистрировать сигналы каждого из упомянутых линейных датчиков давления. Устройство включает также датчики измерения массы, индукционные позиционирующие петли и выполнено с возможностью измерения веса транспортного средства (RU120767U1 27.09.2012).
Недостатком наиболее близкого аналога является, в том числе неполная реализация функций входящих в его состав элементов, а также повышенное энергопотребление.
Техническим результатом является реализация функций входящих в его состав элементов с обеспечением их пониженного энергопотребления. Технический результат достигается за счет того, что устройство для определения параметров движущегося транспортного средства, характеризующееся тем, что оно содержит подключенные к контроллеру индукционные петли, весоизмерительные датчики, датчики позиционирования транспортного средства, причем устройство имеет две индуктивные петли, между которыми расположены на расстоянии друг от друга весоизмерительные датчики, причем в промежутке между весоизмерительными датчиками размещены датчики позиционирования транспортного средства, каждая индуктивная петля выполнена многовитковой и включает не менее 4 витков медного изолированного провода, причем все элементы устройства установлены на едином основании.
Датчики позиционирования расположены под углом к весоизмерительным датчикам.
Датчики позиционирования могут быть выполнены в виде тензорезистивных датчиков.
Датчики позиционирования могут быть выполнены в виде пьезокварцевых датчиков либо в виде пьезополимерных кабелей.
Предпочтительно, что в качестве весоизмерительных датчиков одновременно используется один тензорезистивный датчик и один пьезокварцевый датчик.
Устройство может дополнительно содержать датчик температуры поверхности дорожного полотна для коррекции данных весовых датчиков.
Все элементы устройства установлены на едином основании, например, на бетонной армированной плите, либо на рамной или каркасной конструкции.
Предпочтительно, что каждая индуктивная петля, имеет прямоугольный в плане контур со скосами или скруглениями в углах. Каждая индуктивная петля выполнена многовитковой и, предпочтительно, включает не менее 4 витков медного изолированного провода.
Устройство поясняется чертежом (фиг. 1), на котором показано установленное на одну полосу движения транспортных средств устройства (вид в плане). Чертеж не ограничивает другие возможные компоновки устройства.
Устройство имеет две индуктивные петли 1, между которыми расположены на расстоянии друг от друга весоизмерительные датчики 2 и 3, а также датчики 4 позиционирования транспортного средства. Все датчики подключены к контроллеру 5.
Устройство имеет две индуктивные петли, между которыми расположены на расстоянии друг от друга весоизмерительные датчики 2 и 3, причем в промежутке между весоизмерительными датчиками размещены датчики 4 позиционирования транспортного средства.
Датчики позиционирования (датчики скатности) представляют собой прямолинейные тензорезистивные датчики давления, размещенные под углом к продольной оси 6 дорожного полотна 7. При прохождении датчика 4 позиционирования колеса, расположенные на одной оси транспортного средства, пересекают датчик 4 в разные моменты времени.
При каждом пересечении колесом датчика 4 в нем генерируются электрические импульсы. В соответствии с определенной скоростью транспортного средства, по разнице во времени импульсов, а также их длительности вычисляют расположение каждой из осей транспортного средства по отношению к продольной оси 6 дорожного полотна 7 и определяют количество расположенных на оси транспортного средства колес.
Для исключения погрешностей вычислений при измерении с близко расположенными соседними осями транспортных средств используют два смежных параллельно расположенных на расстоянии друг от друга датчика позиционирования (фиг. 1).
Невысокая точность измерения массовых характеристик на низкой скорости ТС (до 10 км/ч) из-за ограничений, связанных с принципом действия датчиков давления, основанных пьезоэффекте, указанных в наиболее близком аналоге недостатков лишены датчики, принцип действия которых основан на тензометрии, т.к. регистрация медленно изменяющихся нагрузок (деформаций) является основной сферой применения тензорезисторных датчиков.
Однако в случае быстро протекающих процессов упругой деформации (при увеличении скорости движения автотранспортного средства до 100 км/ч и выше) погрешность измерения тензорезисторными датчиками существенно возрастает.
Поэтому, для решения задачи повышения точности измерения массы транспортного средства, в том числе и при скоростях, близких к нулевым, в устройстве используют оба типа весоизмерительных датчиков.
Датчики позиционирования расположены под углом к весоизмерительным датчикам 2 и 3, которые расположены перпендикулярно продольной оси 6 дорожного полотна 7.
При этом датчики позиционирования 4 транспортного средства размещены в промежутке между весоизмерительными датчиками 2 и 3. Такое размещение датчиков позволяет разместить датчики наиболее компактно между индукционными петлями 1, при этом соблюдая необходимые расстояния между датчиками.
Датчики позиционирования 4 могут быть выполнены в виде пьезокварцевых датчиков, либо в виде пьезополимерных кабелей.
Наиболее предпочтительно, что в качестве весоизмерительных датчиков одновременно используются один тензорезистивный датчик 2 и один пьезокварцевый датчик 3.
Все элементы устройства установлены и закреплены на едином основании, например, на рамной или каркасной конструкции, бетонной монолитной плите.
Устройство также может дополнительно содержать, по меньшей мере, один датчик 8 температуры поверхности дорожного полотна для коррекции данных весовых датчиков 2,3,4 и внесения поправки на температуру в результат измерений.
Каждая индуктивная петля, имеет прямоугольный в плане контур со скосами или скруглениями в углах для исключения деформаций.
Каждая индуктивная петля выполнена многовитковой и включает не менее 4 витков медного изолированного провода.
Устройство работает следующим образом. Устройство вместе монтируют в дорожное полотно, в котором предварительно выполняют соответствующие углубления, причем после монтажа все элементы устройства находятся в конструктивной и функциональной взаимосвязи. И объединены между собой посредством контроллера, специально подготовленного основания или каркасной или рамной конструкции.
При проезде над первой из индукционных петель 1 в ее контуре образуется электрический ток, изменение величины которого включает контроллер 5 или выводит его из «спящего» (энергосберегающего) режима, после чего контроллер 5 получает последовательно показания от весового датчика 2, например, пьезового датчика, далее от датчиков позиционирования 4, весоизмерительного тензорезистивного датчика 3, и передает их через контроллер 5 во внешнюю систему 9 обработки и передачи данных. Во время проезда второй индукционной петли изменение величины электрического тока фиксируется контроллером 5, после чего он выключается или переходит в «спящий» режим с пониженным энергопотреблением. Перед изменением режима работы контроллера также фиксируется время возникновения электрического тока в первой и второй индукционных петлях, что также передается через контроллер во внешнюю систему 9 обработки и передачи данных, в которой производится вычисление вышеперечисленных параметров транспортного средства, а также скорости транспортного средства как отношение известного расстояния между индукционными контурами на временной интервал, в течение которого транспортное средство двигалось от одного контура к другому.