СПОСОБ И СИСТЕМА ПОВЫШЕНИЯ ТОЧНОСТИ ВЗВЕШИВАНИЯ АВТОТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА В ДВИЖЕНИИ
METHOD AND SYSTEM FOR INCREASING ACCURACY OF WEIGHING MOTOR VEHICLE IN MOTION

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к технике взвешивания автотранспортных средств, в частности, в процессе их движения (weigh in motion - WIM) по трассе (далее наряду и на равных с термином «автотранспортное средство» будет употребляться термин «автомобиль»).
Уровень техники
Взвешивание автотранспортных средств в процессе их движения по трассе приобретает все большее значение как для целей контроля перевозимых грузов, так и для взимания платы за проезд и (или) перегруз.
Обычно автотранспортное средство взвешивается на оборудованной стационарными весами площадке при въезде на платную или контролируемую трассу, а также на аналогичных площадках, организованных на самой трассе (патент РФ на полезную модель №88469, опубл. 10.11.2009; патент США №6980093, опубл. 27.12.2005). Понятно, что в этом случае взвешивание дает статическое значение и требует остановки движения и заезда на специальную площадку, оборудованную взвешивающим устройством достаточно высокой точности. Поэтому говорить о взвешивании в процессе движения для такого способа взвешивания можно лишь условно.
В настоящее время все большее применение находит взвешивание автомобилей непосредственно в процессе их движения. Например, на сайте http://www.cross.cz/en/wim-weigh-in-motion описан способ взвешивания автотранспортных средств при их движении по трассе, оборудованной весовыми датчиками, которые дают возможность определять давление на поверхность дороги от каждой проезжающей оси или даже каждого проезжающего колеса того или иного автотранспортного средства. Вблизи таких весовых датчиков установлены считывающие устройства, которые позволяют считывать ту или иную идентификационную метку автомобиля, проезжающего в этот момент по весовому датчику. Считанные данные вместе с отметкой времени пересылаются в центр обработки данных, где обрабатываются с помощью специальной программы для предварительного определения нагрузки на дорожное полотно.
Однако в таких системах, которые как раз и получили название «взвешивание в движении» (weigh in motion - WIM), используемые датчики имеют невысокую точность измерений как из-за технологических особенностей их изготовления, так и вследствие значительной зависимости от погодных условий, времени суток и времени года. Поэтому на таких трассах при необходимости осуществлять штрафные санкции обязательно дополнительно используют весы необходимой точности, которые позволяют, например, производить начисление штрафных санкций за поосный или общий перевес автомобиля. Еще один пример такой системы описан в патенте США №7684946 (опубл. 23.03.2010). В этом случае показания весовых датчиков, размещенных в дорожном полотне, периодически корректируются по показаниям точных весов. Но такая коррекция может в некоторых случаях исказить реальные весовые данные, например, в случаях изменения веса автотранспортного средства в процессе его передвижения по трассе (разгрузка либо дозагрузка в промежуточных пунктах). Более того, после предварительного WIM взвешивания автомобиль направляется на точное взвешивание на специально оборудованную площадку только при подозрении на превышение веса. Т.е. в случае, когда по трассе движутся автотранспортные средства, вес которых с учетом точностных характеристик весовых датчиков WIM заведомо не превышает установленных норм, необходимости в заезде на точные весы нет, а тогда не будет происходить и последующей коррекции показаний весовых датчиков WIM. В то же время, данная система может вносить ошибку, когда после взвешивания весовым датчиком WIM автомобиль с превышенным весом успевает разгрузиться до заезда на статические точные весы, по показаниям которых будет скорректировано показание весового датчика WIM, правильно показавшее перевес этого автомобиля.
Раскрытие изобретения
Цель настоящего изобретения состоит в разработке такого способа и такой системы коррекции показаний взвешивающих устройств при движении автотранспортного средства по трассе, которые позволили бы существенно повысить точность измерений всех весовых датчиков, установленных на трассе, в том числе и независимо от изменения веса автотранспортного средства.
Для решения этой задачи и достижения указанного технического результата в первом объекте настоящего изобретения предложен способ повышения точности взвешивания автотранспортного средства в движении, заключающийся в том, что устанавливают на трассе взвешивающие устройства для поколесного или поосного взвешивания автотранспортного средства, при этом одно из этих взвешивающих устройств, имеющее более высокую точность по сравнению с остальными взвешивающими устройствами, принимают за эталонное взвешивающее устройство, а его показания принимают за эталонные показания; размещают вблизи каждого из взвешивающих устройств считывающее устройство, выполненное с возможностью считывать по меньшей мере одну из идентификационных меток, которыми оснащено автотранспортное средство, проезжающее через данное взвешивающее устройство, с одновременной фиксацией времени этого считывания; принимают, в центре обработки данных, показание каждого взвешивающего устройства при проезде по нему колеса или колес каждой из осей конкретного автотранспортного средства с одновременным считыванием по меньшей мере одной идентификационной метки этого автотранспортного средства соответствующим считывающим устройством и с фиксацией времени этого считывания; формируют серии измерений из показаний взвешивающих устройств, принятых в центре обработки данных, по отдельности для каждого колеса или для каждой оси автотранспортного средства с одной и той же идентификационной меткой; отбирают те серии измерений, в которых отклонения показаний взвешивающих устройств от соответствующего эталонного показания меньше заранее заданного порога; приравнивают показания взвешивающих устройств, составившие данную серию измерений, к соответствующему эталонному показанию.
Особенность способа по настоящему изобретению состоит в том, что в памяти центра обработки данных могут сохранять принятые показания взвешивающих устройств вместе с соответствующими идентификационными метками.
Еще одна особенность способа по настоящему изобретению состоит в том, что действия по формированию серий измерений, отбору серий измерений и приравниванию показаний могут осуществлять для показаний всех взвешивающих устройств, установленных на трассе.
Еще одна особенность способа по настоящему изобретению состоит в том, что в каждой серии измерений могут осуществлять следующие действия: сравнивать с соответствующим эталонным показанием принимаемые последовательно показания следующих по трассе друг за другом взвешивающих устройств для одних и тех же колес или осей идентифицированного автотранспортного средства; формируют серии измерений из тех по меньшей мере двух показаний взвешивающих устройств, следующих друг за другом на трассе, отклонения которых от эталонного показания меньше заранее заданного порога; при отклонении очередного показания в сформированной серии измерений от эталонного показания на величину не меньше заранее заданного порога исключают это показание из данной серии измерений; при отклонении следующего после исключенного показания от эталонного показания на величину не меньше заранее заданного порога исключают и это показание из данной серии измерений и сравнивают его с предыдущим исключенным показанием; при наличии заранее заданного количества следующих подряд исключенных показаний, отклонение которых друг от друга меньше заранее заданного порога, завершают текущую серию измерений и начинают новую серию измерений с этих следующих подряд показаний, исключенных из данной серии измерений; усредняют показания всех взвешивающих устройств, составившие новую серию измерений; вычисляют соотношение полученной усредненной величины и эталонного показания; приравнивают показания всех взвешивающих устройств, составившие новую серию измерений, к эталонному показанию, скорректированному с учетом величины вычисленного соотношения.
При этом, заранее заданное количество следующих подряд исключенных показаний может быть равно двум или более.
Кроме того, если показания некоторого взвешивающего устройства отличаются от эталонного показания на величину не меньше заранее заданного порога в первом заранее заданном числе следующих подряд серий измерений, то временно исключают показания этого взвешивающего устройства из последующих серий измерений, но продолжают их прием и сравнение в центре обработки данных; если затем показания этого взвешивающего устройства отличаются от эталонного показания на величину меньше заранее заданного порога во втором заранее заданном числе следующих подряд серий измерений, то отменяют упомянутое временное исключение показаний этого взвешивающего устройства, начиная с очередной серии измерений, если и в этой серии измерений показание этого взвешивающего устройства отличается от эталонного показания на величину меньше заранее заданного порога; если показания некоторого взвешивающего устройства отличаются от эталонного показания на величину не меньше заранее заданного порога в третьем заранее заданном числе следующих подряд серий измерений, превышающем упомянутое первое заранее заданное число, то прекращают прием показаний от этого взвешивающего устройства и фиксируют его неисправность.
Еще одна особенность способа по настоящему изобретению состоит в том, что заранее заданный порог могут выбирать не меньше разброса показаний самого неточного из используемых взвешивающих устройств.
Еще одна особенность способа по настоящему изобретению состоит в том, что эталонное взвешивающее устройство могут выбирать так, чтобы разброс его показаний, характеризующий его точность, был по меньшей мере вдвое меньше разброса показаний самого точного из остальных взвешивающих устройств.
Еще одна особенность способа по настоящему изобретению состоит в том, что скорректированные по отношению к эталонному показанию значения, полученные для всех колес или для всех осей идентифицированного автотранспортного средства по отдельности в каждой серии измерений, могут суммировать для нахождения поосного веса или веса всего автотранспортного средства, проехавшего соответствующие взвешивающие устройства.
Еще одна особенность способа по настоящему изобретению состоит в том, что коррекцию могут осуществлять по истечении заранее заданных интервалов времени либо по командам из центра обработки информации. При этом команды могут выдавать при изменении характеристик окружающей среды за заранее установленные пределы. Характеристики же окружающей среды могут выбирать из группы, состоящей из температуры воздуха, атмосферного давления, наличия или отсутствия облачности, наличия или отсутствия осадков, вида осадков, характеристики поверхности дорожного покрытия.
Кроме того, в случае коррекции не в каждой серии измерений могут производить следующие действия: в той серии измерений, в которой осуществлялось приравнивание, для каждого взвешивающего устройства помимо эталонного вычисляют отношение принятого в центре обработки данных показания данного взвешивающего устройства в данной серии к значению, которому это показание было приравнено; в любой из последующих серий измерений, в которых приравнивание не осуществляется, выполняют коррекцию показания каждого взвешивающего устройства помимо эталонного с учетом вычисленного отношения.
Еще одна особенность способа по настоящему изобретению состоит в том, что взвешивающие средства могут устанавливать на отрезках трассы, для которых минимальный радиус поворота, уклон и неровности покрытия задают, исходя из паспортных требований используемых взвешивающих устройств.
Для решения той же задачи и достижения того же технического результата во втором объекте настоящего изобретения предложена система повышения точности взвешивания автотранспортного средства в движении, содержащая: установленные на трассе взвешивающие устройства для поколесного или поосного взвешивания автотранспортного средства, при этом одно из этих взвешивающих устройств, имеющее более высокую точность по сравнению с остальными взвешивающими устройствами, принято за эталонное взвешивающее устройство, а его показания приняты за эталонные показания; считывающие устройства, каждое из которых размещено вблизи соответствующего взвешивающего устройства и выполнено с возможностью считывать по меньшей мере одну из идентификационных меток, которыми оснащено автотранспортное средство, проезжающее через данное взвешивающее устройство, с одновременной фиксацией времени этого считывания; центр обработки данных, выполненный с возможностью: принимать показание каждого взвешивающего устройства при проезде по нему колеса или колес каждой из осей конкретного автотранспортного средства с одновременным считыванием по меньшей мере одной идентификационной метки этого автотранспортного средства соответствующим считывающим устройством и с фиксацией времени этого считывания; формировать серии измерений из показаний взвешивающих устройств, принятых в центре обработки данных, по отдельности для каждого колеса или для каждой оси автотранспортного средства с одной и той же идентификационной меткой; отбирать те серии измерений, в которых отклонения показаний взвешивающих устройств от соответствующего эталонного показания меньше заранее заданного порога; приравнивать показания взвешивающих устройств, составившие данную серию измерений, к соответствующему эталонному показанию.
Особенность системы по настоящему изобретению состоит в том, что центр обработки данных может содержать память для сохранения принятых показаний взвешивающих устройств вместе с соответствующими идентификационными метками.
Еще одна особенность системы по настоящему изобретению состоит в том, что центр обработки данных может быть выполнен с возможностью осуществлять действия по формированию серий измерений, отбору серий измерений и приравниванию показаний для показаний всех взвешивающих устройств, установленных на трассе.
Еще одна особенность системы по настоящему изобретению состоит в том, что центр обработки данных может быть выполнен с возможностью осуществлять следующие действия: сравнивать с соответствующим эталонным показанием принимаемые последовательно показания следующих на трассе друг за другом взвешивающих устройств для одних и тех же колес или осей идентифицированного автотранспортного средства; формировать серии измерений из тех по меньшей мере двух показаний взвешивающих устройств, следующих друг за другом на трассе, отклонения которых от эталонного показания меньше заранее заданного порога; при отклонении очередного показания в сформированной серии измерений от эталонного показания на величину не меньше заранее заданного порога исключать это показание из данной серии измерений; при отклонении следующего после исключенного показания от эталонного показания на величину не меньше заранее заданного порога исключать и это показание из данной серии измерений и сравнивать его с предыдущим исключенным показанием; при наличии заранее заданного количества следующих подряд исключенных показаний, отклонение которых друг от друга меньше заранее заданного порога, завершать текущую серию измерений и начинать новую серию измерений с этих следующих подряд показаний, исключенных из данной серии измерений; усреднять показания всех взвешивающих устройств, составившие новую серию измерений; вычислять соотношение полученной усредненной величины и соответствующего эталонного показания; приравнивать показания всех взвешивающих устройств, составившие новую серию измерений, к эталонному показанию, скорректированному с учетом величины вычисленного соотношения.
При этом, заранее заданное количество следующих подряд исключенных показаний может быть равно двум или более.
Кроме того, центр обработки данных может быть выполнен с возможностью осуществлять следующие действия: если показания некоторого взвешивающего устройства отличаются от эталонного показания на величину не меньше заранее заданного порога в первом заранее заданном числе следующих подряд серий измерений, временно исключать показания этого взвешивающего устройства из последующих серий измерений, но продолжать их прием и сравнение в центре обработки данных; если затем показания этого взвешивающего устройства отличаются от эталонного показания на величину меньше заранее заданного порога во втором заранее заданном числе следующих подряд серий измерений, отменять временное исключение показаний этого взвешивающего устройства, начиная с очередной серии измерений, если и в этой серии измерений показание этого взвешивающего устройства отличается от эталонного показания на величину меньше заранее заданного порога; если показания некоторого взвешивающего устройства отличаются от эталонного показания на величину не меньше заранее заданного порога в третьем заранее заданном числе следующих подряд серий измерений, превышающем упомянутое первое заранее заданное число, прекращать прием показаний от этого взвешивающего устройства и фиксировать его неисправность.
Еще одна особенность системы по настоящему изобретению состоит в том, что заранее заданный порог может быть выбран не меньше разброса показаний самого неточного из используемых взвешивающих устройств.
Еще одна особенность системы по настоящему изобретению состоит в том, что эталонное взвешивающее устройство может быть выбрано так, чтобы разброс его показаний, характеризующий его точность, был по меньшей мере вдвое меньше разброса показаний самого точного из остальных взвешивающих устройств.
Еще одна особенность системы по настоящему изобретению состоит в том, что центр обработки данных может быть выполнен с возможностью суммировать значения, полученные для всех колес или для всех осей идентифицированного автотранспортного средства по отдельности в каждой серии измерений для нахождения поосного веса или веса всего автотранспортного средства.
Еще одна особенность системы по настоящему изобретению состоит в том, что центр обработки данных выполнен с возможностью осуществлять приравнивание по истечении заранее заданных интервалов времени.
Либо система по настоящему изобретению может дополнительно содержать датчики, расположенные вблизи по меньшей мере некоторых взвешивающих устройств и предназначенные для определения характеристик окружающей среды, выбранных из группы, состоящей из температуры воздуха, атмосферного давления, наличия или отсутствия облачности, наличия или отсутствия осадков, вида осадков, характеристик поверхности дорожного покрытия, при этом центр обработки данных выполнен с возможностью осуществлять приравнивание по командам, выдаваемым на основе сигналов, принимаемых от этих датчиков.
Кроме того, для случая, когда коррекция осуществляется не в каждой серии измерений, центр обработки данных может быть выполнен возможностью производить следующие действия: в той серии измерений, в которой осуществлялось приравнивание, для каждого взвешивающего устройства помимо эталонного вычислять отношение принятого в центре обработки данных показания данного взвешивающего устройства в данной серии к значению, которому это показание было приравнено; в любой из последующих серий измерений, в которых приравнивание не осуществляется, выполнять коррекцию показания каждого взвешивающего устройства помимо эталонного с учетом вычисленного отношения.
Еще одна особенность системы по настоящему изобретению состоит в том, что взвешивающие устройства могут быть установлены на отрезках трассы, для которых минимальный радиус поворота, уклон и неровности покрытия заданы, исходя из паспортных требований используемых взвешивающих устройств.
Краткое описание чертежей
Изобретение иллюстрируется далее чертежами.
На фиг.1 показана условная схема системы, в которой реализуется способ по настоящему изобретению.
На фиг.2 приведена блок-схема алгоритма снятия показаний при проезде нескольких осей взвешивающего устройства.
На фиг.3 приведена блок-схема алгоритма учета показаний для последующей коррекции в соответствии с настоящим изобретением.
Подробное описание изобретения
Как показано на фиг.1, способ по настоящему изобретению может быть реализован в системе, в которой на трассе 1 (условно показанной односторонней с направлением движения по стрелке 2) установлены взвешивающие устройства 3.i (i=1, 2, …). На фиг.1 показаны четыре взвешивающих устройства 3.1-3.4, однако их число, разумеется, не ограничено именно четырьмя. На фиг.1 первое взвешивающее устройство 3.1 условно выделено дополнительной пунктирной линией для того, чтобы подчеркнуть, что данное взвешивающее устройство принято за эталонное, т.к. оно имеет более высокую точность по сравнению с остальными взвешивающими устройствами 3.2-3.4. Под точностью в данном случае понимается тот факт, что разброс показаний этого взвешивающего устройства 3.1, как раз и характеризующий его точность, например, вдвое меньше разброса показаний самого точного из остальных взвешивающих устройств 3.
На фиг.1 эталонное взвешивающее устройство 3.1 показано установленным на самой трассе 1, однако в некоторых случаях может оказаться более целесообразно вынести его на специальную площадку рядом с трассой 1. Конкретное местоположение эталонного взвешивающего устройства 3.1 и принцип его действия (статический, т.е. на специальной площадке, или динамический, т.е. в процессе движения) не имеет значения для реализации способа по настоящему изобретению. Добавим, что эталонное взвешивающее устройство может располагаться практически в любом месте трассы 1. Например, на трассе с двусторонним движением может быть всего одна площадка с эталонным взвешивающим устройством, расположенная на одном конце этой трассы. При этом эталонное взвешивающее устройство будет первым для автомобилей, въезжающих на такую трассу, или последним для автомобилей, выезжающих с этой трассы. Либо эталонное взвешивающее устройство может располагаться в середине трассы 1. В качестве эталонного взвешивающего устройства 3.1 можно использовать, например, как статические тензометрические весы для поосного взвешивания, так и прецизионные пьезовесы для измерения в процессе движения (WIM), изготовленные, например, швейцарской фирмой "KISTLER" (см. www.kistler.com)
Все остальные взвешивающие устройства 3.i (3.2-3.4 в данном примере) предназначены для взвешивания автотранспортных средств, проезжающих по трассе 1 в направлении 2. В качестве таких взвешивающих устройств можно использовать любые известные в настоящее время или разрабатываемые в будущем весовые датчики WIM. Например, это могут быть датчики, используемые в упомянутых выше устройствах взвешивания чешской компании Cross; либо оптоволоконные датчики, описанные в патенте РФ на полезную модель №13925 (опубл. 10.06.2000), в патентах США №4560016 (опубл. 24.12.1985) и №5260520 (опубл. 09.11.1993), в заявке Великобритании №2250813 (опубл. 17.06.1992) или в заявке Кореи №2004/0102878 (опубл. 08.12.2004); либо в качестве таких датчиков могут использоваться тензодатчики, описанные в патентах РФ №2239798 (опубл. 10.11.2004) и №2390734 (опубл. 27.05.2010) или в заявке Кореи №2008/0105371 (опубл. 04.12.2008). В принципе, конкретная конструкция взвешивающих (неэталонных) устройств 3 не имеет значения, и неважно, изготовлены ли все они одинаковыми или по разным технологиям.
Взвешивающие (неэталонные) устройства 3, как правило, укладываются в дорожное полотно трассы 1 в каждой полосе движения поперек направления 2 движения автотранспортных средств. Такое размещение взвешивающих устройств 3 позволяет измерять вес автомобиля, проезжающего через каждое взвешивающее устройство 3, поосно. Если же требуется определять вес поколесно, то каждое взвешивающее устройство 3 разделяют на две части, как это описано, например, в упомянутом выше патенте РФ №2390734. Целесообразно устанавливать взвешивающие устройства 3 там, где скорость автотранспортного средства ожидается неизменной, т.е. на отрезках трассы 1, имеющих радиус поворота (закругления), неровности по высоте и уклоны не больше заранее заданных величин. Обычно радиусы закругления таких отрезков, их уклоны и неровности по высоте, а возможно и некоторые иные параметры нормируются (паспортизируются) изготовителями используемых взвешивающих устройств. Взвешивающие устройства 3 устанавливают на трассе 1 на заранее заданных расстояниях, которые, как видно на фиг.1, не обязательно являются одинаковыми. Понятно, что чем чаще расположены взвешивающие устройства 3 на трассе 1, тем легче контролировать не только вес, но передвижение автотранспортного средства, но при этом возрастает стоимость используемой системы и сложность управления ею.
Как видно на фиг.1, вблизи каждого из взвешивающих устройств 3.i (включая и эталонное) размещают считывающее устройство 4.i. Каждое такое считывающее устройство 4 выполнено с возможностью считывать по меньшей мере одну из идентификационных меток, которыми оснащено автотранспортное средство, проезжающее в данный момент через соответствующее взвешивающее устройство 3.i. Такими идентификационными метками могут быть как государственные регистрационные номера, так и, к примеру, радиоидентификационные метки (радиоидентификаторы, RFID), закрепляемые на автотранспортных средствах. При этом считывающее устройство 4 представляет собой, например, видеокамеру и (или) считыватель, выполнение которого позволяет считывать используемые идентификационные метки. При проезде автомобиля через конкретное взвешивающее устройство 3.i расположенное рядом с ним считывающее устройство 4.i одновременно осуществляет фиксацию времени считывания. Например, при использовании видеокамер в качестве считывающих устройств 4 такая фиксация времени осуществляется автоматически.
Сигналы от взвешивающих устройств 3 и считывающих устройств 4 передаются в центр 5 обработки данных. Такая передача может осуществляться как по проводам, так и беспроводно любыми известными в настоящее время или разрабатываемыми в будущем средствами. Центр 5 обработки данных может объединять взвешивающие устройства 3 и считывающие устройства 4 в локальную сеть, в которой для передачи сигналов используется соответствующий протокол. Конкретный метод обмена данными между взвешивающими устройствами 3, считывающими устройствами 4 и центром 5 обработки данных не имеет значения.
Центр 5 обработки данных, как понятно из его названия, осуществляет необходимую обработку данных с помощью соответственно запрограммированного процессорного средства (компьютер, контроллер и т.п.) и имеет память для хранения - хотя бы временного - данных, принятых от взвешивающих устройств 3 и считывающих устройств 4, и для хранения результатов обработки принятых данных.
На фиг.2 приведена блок-схема алгоритма начальной обработки данных, принимаемых от взвешивающих устройств 3 и считывающих устройств 4 в центре 5 обработки данных. При проезде некоторого автотранспортного средства через взвешивающее устройство 3.i (пусть это будет для определенности второе слева на фиг.1 взвешивающее устройство 3.2) датчик этого взвешивающего устройства 3.2 формирует сначала сигнал, пропорциональный весу передней оси проезжающего автотранспортного средства. Одновременно расположенное рядом второе считывающее устройство 4.2 регистрирует соответствующую(-ие) идентификационную(-ые) метку(-и), которой(-ыми) снабжено данное автотранспортное средство. Полученные данные поступают в центр 5 обработки данных, который на этапе 21 принимает очередное показание взвешивающего устройства 3.2. Одновременно центр 5 обработки данных принимает и сигнал со считывающего устройства 4.2 и распознает идентификатор проезжающего автотранспортного средства. К примеру, процессор в центре 1 обработки данных распознает государственный регистрационный номер и (или) определяет иной идентификатор, присвоенный данному автомобилю. При проезде через второе взвешивающее устройство 3.2 второй оси того же автомобиля центр 5 обработки данных принимает следующее показание взвешивающего устройства 3.2, но при этом идентификатор, считанный вторым считывающим устройством 4.2, остается тем же самым (этап 22). Поэтому в центре 5 обработки данных запоминают новое показание взвешивающего устройства 3.2 вместе с предыдущим показанием и с одним и тем же идентификатором (этап 23). Если теперь вслед за проехавшим автомобилем (пусть это будет двухосная машина) на датчик второго взвешивающего устройства 3.2 наезжает передняя ось другого автотранспортного средства, считывающее устройство 4.2 передаст в центр 5 обработки данных другие данные, отличные от ранее переданных данных. Процессор в центре 5 обработки данных распознает по этим данным другое автотранспортное средство и запомнит полученные при этом данные от взвешивающего устройства 3.2 вместе с другим идентификатором. Таким образом, данные от всех осей (или от всех колес) одного и того же автотранспортного средства будут записаны в память центра 5 обработки данных с одним и тем же идентификатором, но для разных автотранспортных средств эти идентификаторы будут различны.
В принципе, данный алгоритм может осуществляться и с помощью иных средств. Например, в дорожное полотно рядом с взвешивающим устройством 3 может быть встроена индукционная петля. Пока через данное взвешивающее устройство проезжают оси одного и того же транспортного средства (и даже оси его прицепа), в этой индукционной петле наводится электрический ток за счет перемещающейся массы данного автотранспортного средства. Но как только данный автомобиль проедет через взвешивающее устройство 3, ток в этой индукционной петле резко снизится, что может быть определено отдельной пороговой схемой. Наезд на взвешивающее устройство 3 другого автомобиля, даже едущего почти «впритык» к уже проехавшему, вызовет новое повышение тока в индукционной петле, которое также будет распознано соответствующей пороговой схемой (см. www.citylines.ru/telematica/obespechenie_bezopasnosty_14.html). Конкретные же виды пороговых схем общеизвестны специалистам.
Рассмотрим теперь, как осуществляется отбор показаний для последующей коррекции. В общем случае, в центре 5 обработки данных из принятых показаний взвешивающих устройств 3 (кроме эталонного) по отдельности для каждого колеса или для каждой оси автотранспортного средства с одной и той же идентификационной меткой формируют серии измерений. Как будет видно из дальнейшего, в эти серии измерений могут быть включены показания всех взвешивающих устройств 3 (помимо эталонного показания). С другой стороны, в эти серии могут включаться только некоторые показания (показания некоторых взвешивающих устройств 3, помимо эталонного), как это описано далее со ссылкой на фиг.3. Из этих серий измерений отбирают те серии измерений, в которых отклонения показаний хотя бы некоторых из расположенных на трассе 1 друг за другом взвешивающих устройств 3 от соответствующего эталонного показания (т.е. от показания эталонного взвешивающего устройства 3.1 в данном примере) меньше заранее заданного порога. В том случае, когда эталонное взвешивающее устройство расположено не в начале трассы 1, такие серии измерений для конкретного автомобиля запоминают в центре 5 обработки данных до проезда этого автомобиля через эталонное взвешивающее устройство. После этого приравнивают показания всех взвешивающих устройств 3, составившие данную серию измерений, к соответствующему эталонному показанию (т.е. к показанию эталонного взвешивающего устройства для той же самой оси того же самого автотранспортного средства). Отметим, что в центре 5 обработки данных можно производить запоминание показаний любых, в том числе и всех, взвешивающих устройств 3.
Более подробно процесс отбора показаний для последующей коррекции иллюстрируется с помощью блок-схемы алгоритма, приведенной на фиг.3. Этот алгоритм используется для каждой серии измерений, т.е. для m-й оси n-го автотранспортного средства (где m=1, 2, …, а n - любое целое число).
В алгоритме, блок-схема которого приведена на фиг.3, на этапе 31 в центре 5 обработки данных сравнивают (последовательно принимаемые или уже принятые и сохраненные в памяти центра 5 обработки данных) показания от следующих друг за другом по трассе 1 взвешивающих устройств 3 для одних и тех же колес или осей идентифицированного автотранспортного средства с соответствующим эталонным показанием. Напомним, что прием и сравнение показаний могут происходить в разное время, если эталонное взвешивающее устройство находится не в начале трассы 1. При сравнении на этапе 31 определяют величину отклонения очередного показания (показания очередного взвешивающего устройства 3.i) от эталонного показания. Если это отклонение меньше заранее заданного порога («да» на этапе 32), то на этапе 33 приравнивают показания всей предшествующей серии измерений к эталонному показанию и повторяют сравнение на этапе 31, но уже для следующего показания (показания следующего взвешивающего устройства 3.(i+1)) для той же самой оси того же автомобиля, определяемого по данным из соответствующего считывающего устройства 4.
Величину заранее заданного порога, используемого на этапе 32, выбирают исходя, по меньшей мере, из известной точности датчиков, используемых во взвешивающих устройствах 3. Например, заранее заданный порог могут выбирать не меньше разброса показаний самого неточного из используемых взвешивающих устройств 3. При этом, как уже отмечалось выше, эталонное взвешивающее устройство (3.1 в данном примере) имеет разброс показаний, характеризующий его точность, по меньшей мере вдвое меньше разброса показаний самого точного из остальных взвешивающих устройств 3. Специалисту понятно также, что эталонных взвешивающих устройств может быть несколько, тогда коррекцию можно осуществлять по показаниям того из этих эталонных взвешивающих устройств, по которому представляющий интерес автомобиль проехал позже.
Если окажется, что очередное показание (показание очередного взвешивающего устройства 3) отклоняется от эталонного показания на величину, равную или превышающую указанный порог («нет» на этапе 32), то на этапе 34 это показание исключают из данной серии измерений и на этапе 35 сохраняют его отдельно. При этом на этапе 36 проверяют, сколько уже имеется подряд идущих исключений из данной серии измерений. Если количество исключений меньше заранее заданного («да» на этапе 37), то на этапе 38 приравнивают к эталонному показанию все показания в данной серии измерений кроме исключенных из нее показаний. После этого осуществляют сравнение следующего в данной серии показания с эталонным показанием.
Если же окажется («нет» на этапе 37), что количество исключенных показаний сравнялось с заранее заданным числом - например, это будет число два, то на этапе 39 начинают новую серию измерений с этих следующих подряд показаний, исключенных из данной, т.е. завершенной теперь серии измерений. Если во вновь начатой серии измерений отклонения следующих подряд исключенных показаний, определенные на этапе 36, не превышают упомянутого выше порога, то на этапе 40 все эти показания усредняют, а на этапе 41 осуществляют приравнивание показаний в этой новой серии к эталонному показанию, пропорциональному отношению значения, усредненного в новой серии измерений, к эталонному показанию. Т.е. если n-е автотранспортное средство при переезде между i-м и (i+1)-м взвешивающими устройствами 3.i и 3.(i+1) разгрузилось или загрузилось, и показания всех взвешивающих устройств, начиная с (i+1)-го, изменились по сравнению с показаниями всех предыдущих взвешивающих устройств до i-го включительно, то показания в новой серии измерений будут приравниваться к эталонному показанию, полученному эталонным взвешивающим устройством (3.1 в данном примере), но скорректированному с учетом найденного соотношения полученной новой усредненной величины и эталонного показания. Т.е. приравнивание будет осуществляться к эталонному показанию, увеличенному или уменьшенному во столько раз, во сколько возросло или уменьшилось среднее от этих новых показаний по сравнению с эталонным показанием. Следовательно, даже в случае резкого изменения веса одного и того же автомобиля коррекция для серии измерений, в которой показания следующих друг за другом по трассе взвешивающих устройств 3 близки одно другому, может осуществляться способом по настоящему изобретению. При этом из серии измерений могут быть исключены некоторые из показаний.
Исключенные показания можно подвергать дополнительной обработке. Например, если показания некоторого (k-го) взвешивающего устройства 3.k отличаются от эталонного показания на величину не меньше заранее заданного порога в нескольких следующих подряд сериях измерений (назовем это количество подряд идущих исключений первым заранее заданным числом), то это может свидетельствовать о вероятном сбое в работе данного (k-го) взвешивающего устройства. Поэтому показания этого взвешивающего устройства 3.k временно исключают из последующих серий измерений, но продолжают их прием и сравнение в центре 5 обработки данных. Если затем ситуация меняется и в нескольких следующих подряд сериях измерений показания этого взвешивающего устройства 3.k отличаются от эталонного показания уже на величину меньше заранее заданного порога (назовем это количество подряд идущих сравнений в допустимых пределах вторым заранее заданным числом), то отменяют упомянутое временное исключение показаний этого взвешивающего устройства 3.k. Но если показания этого или любого иного взвешивающего устройства 3 отличаются от эталонного показания на величину не меньше заранее заданного порога в таком количестве следующих подряд серий измерений, которое больше некоторого заранее установленного числа (назовем это заранее установленное, пороговое число третьим заранее заданным числом), то прекращают прием показаний от этого взвешивающего устройства и фиксируют его неисправность. К примеру, может быть принято, что первое заранее заданное число равно трем, второе заранее заданное число равно четырем, в третье заранее заданное число равно шести. Понятно, что третье заранее заданное число не может быть меньше первого заранее заданного числа, а в остальном конкретные величины первого, второго и третьего заранее заданных чисел могут определяться требованиями надежности работы рассматриваемой системы или иными соображениями, учитывающими как требования изготовителей, так и различные нормативные документы.
Поясним этот случай подробнее. Пусть имеется десять взвешивающих устройств 3, расположенных по трассе друг за другом. И пусть пятое из этих взвешивающих устройств 3.5 (данное взвешивающее устройство не показано на фиг.1, и ссылочная позиция 3.5 дается далее только для лучшего понимания рассматриваемого примера) выдает показания, которые отличаются от эталонного показания на величину больше заранее заданного порога. Тогда для первого же проезжающего по нему двухосного автомобиля показание этого взвешивающего устройства 3.5 будет исключено из каждой серии измерений для этого автомобиля. Такое же исключение будет и для первой оси следующего автомобиля. Т.е. получится три серии измерений, в которых показания пятого взвешивающего устройства 3.5 исключены. Примем, что первое заранее заданное число равно трем. Тогда показания пятого взвешивающего устройства 3.5 после проезда по нему первой оси следующего автомобиля временно исключаются из всех последующих серий измерений, т.е. из серий для всех оставшихся осей этого следующего (второго) автомобиля и всех последующих автомобилей.
Если после проезда обеих осей второго автомобиля (т.е. количество «плохих» показаний равно четырем, что превышает первое заранее заданное число) пятое взвешивающее устройство 3.5 вдруг начинает давать «хорошие» показания и это повторяется для двух двухосных едущих друг за другом автомобилей, т.е. отклонения его показаний от эталонного значения четырежды оказываются меньше заранее заданного порога, то для первой же оси еще одного автомобиля показания пятого взвешивающего устройства 3.5 снова включаются в серии измерений. Здесь второе заранее заданное число принято равным четырем.
Но если после трех подряд больших отклонений пятого взвешивающего устройства 3.5 они продолжатся и дальше и наберется, скажем, шесть таких подряд идущих серий измерений (т.е. для первого и еще двух двухосных автомобилей, едущих за первым), то пятое взвешивающее устройство 3.5 вообще исключается из работы. Здесь третье заранее заданное число равно шести.
Из этого примера видно, что третье заранее заданное число никак не зависит от второго заранее заданного числа, но больше первого заранее заданного числа. С учетом этого условия все эти три заранее заданных числа могут быть выбраны любыми.
Описанная выше коррекция (приравнивание показаний взвешивающих устройств 3 к эталонному показанию) не обязательно осуществляется для каждого автотранспортного средства, хотя и случай коррекции для каждого автомобиля также может иметь место. Целесообразно, однако, корректировать показания неточных взвешивающих устройств 3 (весовых датчиков WIM) при уходе их показаний, скажем, вследствие температурных изменений по команде из центра 5 обработки данных. Либо такая команда может быть выдана при изменениях атмосферного давления, при наличии или отсутствии облачности, наличии или отсутствии осадков или при конкретном виде осадков, а также, например, в случае оледенения дорожного полотна трассы 1. Для этого система по фиг.1 может быть дополнена соответствующими датчиками, сигналы с которых принимаются в центре 5 обработки данных и служат основой для выдачи команд на коррекцию (приравнивание) показаний взвешивающих устройств 3. Можно также предусмотреть возможность осуществления коррекции, например, каждый день, каждый час или каждые полчаса.
В тех случаях, когда коррекция по настоящему изобретению производится через заданные интервалы времени или по командам из центра 5 обработки данных, в некоторых из сформированных серий измерений операция приравнивания не будет производиться. В то же время желательно, чтобы и в этих сериях измерений показания взвешивающих устройств 3 помимо эталонного взвешивающего устройства могли считаться достаточно точными для целей легитимного контроля за проезжающим автотранспортом. Поэтому в настоящем изобретении применяется следующая последовательность действий. В той серии измерений, в которой осуществлялось действие по приравниванию показаний (назовем условно такую серию измерений «эталонной» серией), для каждого взвешивающего устройства 3 помимо эталонного вычисляют отношение принятого в центре 5 обработки данных показания данного взвешивающего устройства в данной серии к значению, которому это показание было приравнено. Отметим, что приравнивание может осуществляться любым из указанных выше методов, т.е. напрямую либо с учетом вычисленного соотношения в случае резкого изменения показаний взвешивающих устройств. В любой же из последующих серий измерений (назовем условно такую серию измерений «неэталонной» серией), в которых действие по приравниванию показаний не осуществляется, выполняют коррекцию показания каждого взвешивающего устройства 3 помимо эталонного с учетом вычисленного отношения. При этом не имеет значения, через какие именно взвешивающие устройства 3 проехало оцениваемое автотранспортное средство, т.е. попало ли в их число эталонное взвешивающее средство, - например, если автомобиль въехал на трассу 1 не в ее начале и (или) съехал с нее не в конце.
В центре 5 обработки данных можно предусмотреть и иные случаи. Например, если у какого-то автотранспортного средства лопнуло колесо, то при его проезде по взвешивающим устройствам, включая и эталонное взвешивающее устройство, каждое показание непредсказуемо отличается как от остальных показаний в этой же серии, так и от реального значения для данного колеса или данной оси. Тогда в центре 5 обработки данных за счет сравнения всех показаний данной серии друг с другом и определения большого количества отклонений от усредненного значения, превышающих заранее заданный порог, можно определить, что в данной серии измерений эталонное показание непригодно для коррекции остальных показаний. При этом может быть также принято решение остановить данный автомобиль для проверки его исправности.
Для повышения точности коррекции и достоверности получаемых оценок по трассе 1 можно специально пропускать (раз в день, раз в неделю) контрольное автотранспортное средство с замеренным заранее с высокой точностью весом.
Специалисту понятно, что в случае поколесного измерения веса взвешивающими устройствами 3 приведенные на фиг.2 и 3 блок-схемы алгоритмов практически не изменятся, только место конкретных осей заменят конкретные колеса, а число показаний и число серий показаний удвоится (даже при наличии сдвоенных колес с каждой стороны одной оси соответствующее взвешивающее устройство 3 будет определять суммарное давление от обоих этих колес).
Можно также отметить, что способ по настоящему изобретению позволяет находить поосный вес или вес всего автомобиля путем суммирования показаний для всех осей или для всех колес идентифицированного автотранспортного средства по отдельности в каждой серии измерений.
При необходимости начисления платежей за провоз по трассе 1 определенного груза на определенное расстояние (что обычно исчисляется в единицах тонна·км), для достижения максимальной точности можно использовать показания всех взвешивающих устройств 3 (расстояния между которыми известны заранее), через которые проехало представляющее интерес автотранспортное средство, с рассмотренной выше коррекцией этих показаний по настоящему изобретению даже в случае «неэталонной» серии измерений. Время же прохождения известного расстояния между взвешивающими устройствами можно учитывать для фиксации факта изменения загрузки автотранспортного средства.
Сохраненные в памяти центра 5 обработки данных принятые, т.е. исходные, нескорректированные показания взвешивающих устройств 3 с соответствующими идентификационными метками можно использовать для последующего анализа дорожной обстановки и т.п.
Таким образом, способ и система по настоящему изобретению позволяют повысить точность измерений всех весовых датчиков, установленных на трассе, в том числе и в случае изменения веса автотранспортного средства.
Настоящее изобретение описано выше посредством примеров своего осуществления, которые являются чисто иллюстративными, но ни в коем случае не ограничивающими объем данного изобретения, который определяется приложенной формулой изобретения с учетом ее эквивалентов.