УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОЛОЖЕНИЯ АВТОТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА ОТНОСИТЕЛЬНО ПОЛОСЫ ДВИЖЕНИЯ

Область техники, к которой относится полезная модель
Настоящая полезная модель относится к устройству для определения положения автотранспортного средства (АТС) относительно полосы движения.
Уровень техники
В процедуре мониторинга параметров АТС в процессе движения немаловажная роль отводится определению его положения на отведенной полосе дороги.
В заявке Китая №101900600 (опубл. 01.12.2010) раскрыто устройство измерения поосного веса, в котором два весовых датчика установлены на разных половинах полосы движения и разнесены друг от друга в направлении перемещения автотранспортных средств на заданное расстояние. Сигналы с обоих весовых датчиков поступают на измерительное средство. Сходное решение описано и в международной заявке №WO 02/23504 (опубл. 21.03.2002).
Недостатком этих решений является невозможность точного определения положения АТС относительно осевой линии полосы движения.
Известно устройство определения положения АТС относительно полосы движения (см. Фиг.1), в котором на полосе 1 движения размещен линейный датчик 13 давления, расположенный под некоторым углом к осевой линии 2 полосы 1 движения (см. информацию на сайте чешской фирмы Камея http://camea.cz/underwood/download/files/unicamwim_en.pdf). В этом случае левые и правые колеса одной оси пересекают такой линейный датчик давления в различные моменты времени и, зная скорость АТС, по временной задержке импульсных откликов этого косо расположенного линейного датчика давления на проезд соответствующих колес можно сравнительно легко вычислить расположение каждой из его осей по отношению к осевой линии полосы движения. По ширине (длительности) импульсных откликов линейного датчика давления, соответствующих левой и правой сторонам конкретной оси, можно определить количество расположенных на оси колес, что также является актуальным в связи с различными ограничениями в ряде стран на максимальный вес оси АТС в зависимости от числа колес.
Недостатком применения описанного устройства является трудность его использования при измерении параметров АТС с близко расположенными соседними парами или группами осей. В этом случае колеса следующей по ходу движения оси АТС могут наехать на косо расположенный датчик до ухода с него всех колес оси предыдущей, то есть высока вероятность перекрестных искажений, не позволяющих провести корректное измерение.
Частично решить эту проблему можно, укоротив датчик вдвое при сохранении угла наклона - то есть перекрыв только половину полосы движения АТС. Такой датчик будет иметь вдвое меньшую протяженность в направлении перемещения АТС и, соответственно, меньшую вероятность одновременного взаимодействия с колесами соседних осей. Но с его помощью можно лишь определить число колес на оси, а для вычисления положения АТС на полосе нужны будут данные о ширине конкретной оси, что связано с необходимостью обращения к внешней базе данных о конструктивных параметрах АТС. Однако это возможно только после идентификации АТС, что далеко не всегда входит в задачу измерительного комплекса, включающего такой датчик.
Раскрытие полезной модели
Таким образом, имеется необходимость в техническом решении, которое расширяло бы функциональные возможности за счет точного определения положений каждой из осей автотранспортного средства (АТС) относительно осевой линии полосы движения, а также количества колес на каждой оси АТС, независимо от межосевого расстояния.
Для решения этой задачи и достижения указанного технического результата в настоящей полезной модели предложено устройство для определения положения автотранспортного средства на полосе движения, содержащее: по меньшей мере одну пару из двух линейных датчиков давления, размещенных в полосе движения зеркально друг другу относительно осевой линии полосы движения и под углом к осевой линии; и измерительное средство, выполненное с возможностью регистрировать сигналы каждого из линейных датчиков давления; при этом угол выбран так, чтобы проекция каждого из линейных датчиков давления на осевую линию была меньше расстояния между близлежащими краями участков соприкосновения с поверхностью дорожного покрытия одноименных колес на смежных осях любого автотранспортного средства.
Особенность настоящей полезной модели состоит в том, что чувствительные элементы линейных датчиков давления выбраны из группы, включающей в себя пьезополимерный кабель, оптическое волокно, монокварц и терморезистивную проволоку.
Еще одна особенность настоящей полезной модели состоит в том, что измерительное средство может быть выполнено с возможностью инвертировать сигнал одного линейного датчика давления в каждой из пар таких датчиков и суммировать его с неинвертированным сигналом другого линейного датчика давления в той же паре.
Еще одна особенность настоящей полезной модели состоит в том, что измерительное средство может быть частью дорожного весоизмерительного комплекса, содержащего, по меньшей мере, один размещенный поперек полосы движения датчик массы и, по меньшей мере, одну индуктивную позиционирующую петлю, подключенные к измерительному средству.
Наконец, еще одна особенность настоящей полезной модели состоит в том, что устройство может содержать, по меньшей мере, один дополнительный линейный датчик давления, размещенный на смежном с полосой движения участке обочины под углом к осевой линии, проекция которого на осевую линию не превышает проекций линейных датчиков давления, расположенных в полосе движения.
Краткое описание чертежей
Устройство по настоящей полезной модели иллюстрируется чертежами, на которых одинаковым элементам на всех чертежах присвоены одинаковые ссылочные позиции.
Фиг.1 иллюстрирует известное устройство для определения положения автотранспортного средства на полосе движения.
Фиг.2 иллюстрирует устройство для определения положения автотранспортного средства относительно полосы движения по настоящей полезной модели.
Фиг.3 поясняет принцип работы устройства для определения положения автотранспортного средства относительно полосы движения по настоящей полезной модели.
Фиг.4 иллюстрирует устройство для определения положения автотранспортного средства относительно полосы движения по настоящей полезной модели, дополненное линейным датчиком давления на обочине полосы движения.
Подробное описание вариантов осуществления
Как уже отмечено, в известном устройстве для определения положения автотранспортного средства на полосе движения (Фиг.1) на полосе 1 движения установлен линейный датчик 13 давления, расположенный под углом к осевой линии 2 полосы 1 движения. Кроме того, на полосе 1 движения могут размещаться датчики 4 массы, предназначенные для поосного измерения веса (массы) проезжающих АТС и расположенные поперек полосы 1 движения, а также индуктивные позиционирующие петли 5, предназначенные для фиксации момента времени, когда АТС оказывается перед соответствующим датчиком 4 массы. Сигналы с датчиков 4 массы, индуктивных позиционирующих петель 5 и линейного датчика 13 давления поступают в измерительное средство 6, где происходит их соответствующая обработка.
Устройство для определения положения автотранспортного средства относительно полосы движения по настоящей полезной модели иллюстрируется на Фиг.2. На этом чертеже тоже обозначены датчики 4 массы, размещенные поперек полосы 1 движения, и индуктивные позиционирующие петли 5, размещенные перед соответственными датчиками 4 массы. В принципе, на полосе 1 движения может быть установлен один либо несколько датчиков 4 массы, а также одна либо несколько индуктивных позиционирующих петель 5. Сигналы с выходов всех датчиков 4 массы и индуктивных позиционирующих петель 5 подключены к измерительному средству 6, выполнение которого описано далее. Следует отметить, что как датчики 4 массы, так и индуктивные позиционирующие петли 5 являются опциональными для настоящей полезной модели.
Основными элементами настоящей полезной модели являются пары 3 линейных датчиков давления. На Фиг.2 показана только одна такая пара 3 линейных датчиков давления, однако этих пар 3 может быть и больше одной. В каждой паре 3 имеется по два линейных датчика давления (на Фиг.2 показаны линейные датчики 3.1 и 3.2 давления), размещенных примерно по всей полосе 1 движения автотранспортных средств зеркально под одним и тем же углом к осевой линии 2, проходящей вдоль этой полосы 1 движения по ее середине. При этом угол к осевой линии 2 выбран так, чтобы проекция каждого из линейных датчиков 3.1 и 3.2 давления на осевую линию 2 была меньше расстояния между близлежащими краями участков соприкосновения одноименных колес на смежных осях любого автотранспортного средства с поверхностью дорожного покрытия. Это сделано для исключения даже частичного временного совпадения сигналов от каждого из линейных датчиков 3.1 и 3.2 давления при последовательном проезде одноименных колес на смежных осях любого автотранспортного средства для обеспечения последующей независимой обработки этих сигналов.
Это условие означает, что выбор угла, под которым любой линейный датчик давления установлен к осевой линии 2, производится с учетом минимально возможного межосевого расстояния для любого АТС (к примеру, расстояния между задними осями грузовика или трейлера).
Число используемых пар 3 линейных датчиков давления должно быть выбрано таким, чтобы полоса 1 движения была перекрыта одной или несколькими такими парами 3 (с учетом упомянутого угла).
Отметим, что образованная смежными концами датчиков 3.1 и 3.2 «стрелка» может быть направления как по направлению перемещения АТС в данной полосе 1 движения, так и против него.
Линейные датчики давления могут иметь любое выполнение. К примеру, чувствительные элементы этих линейных датчиков давления могут быть выбраны из группы, включающей в себя пьезополимерный кабель, оптическое волокно, монокварц и терморезистивную проволоку, как это описано в указанных выше аналогах.
Все линейные датчики (3.1 и 3.2 на Фиг.2) давления подключены к соответствующим входам измерительного средства 6, которое выполнено как минимум с возможностью регистрировать сигналы каждого из линейных датчиков давления всех пар 3 таких датчиков. Если же помимо пар 3 линейных датчиков давления на полосе 1 движения установлены датчики 4 массы и (или) индукционные позиционирующие петли 5, подключенные к измерительному средству 6, это измерительное средство 6 выполнено далее с возможностью обрабатывать поступающие от всех подключенных к нему элементов сигналы для определения поосного или поколесного веса (массы) проезжающего АТС, скорости этого АТС и иных характеристик. В качестве измерительного средства 6 может быть использовано как аналоговое, так и цифровое средство. Измерительное средство 6 может быть далее выполнено с возможностью инвертировать сигнал одного из линейных датчиков (т.е. 3.1 либо 3.2 на Фиг.2) давления в каждой из пар 3 таких датчиков и суммировать его с неинвертированным сигналом другого линейного датчика давления в той же паре 3.
Фиг.3 поясняет принцип работы устройства для определения положения автотранспортного средства на полосе движения по настоящей полезной модели. Для простоты на Фиг.3 показаны только линейные датчики 3.1 и 3.2 давления в одной паре 3 таких датчиков. Кроме того, на Фиг.3 показаны три различных положения одной из осей проезжающего АТС, помеченные ссылочными позициями 7-9.
а
Рассмотрим сначала случай, когда ось АТС перемещается точно по осевой линии 2 полосы 1 движения (ссылочная позиция 7). В этом случае пересечение линейных датчиков 3.1 и 3.2 давления соответственно левым и правым колесами оси 7 происходит в один и тот же момент времени, поэтому импульсная реакция (при использовании, например, пьезодатчиков) каждого из пары 3 линейных датчиков давления практически одинакова (см. графики  и б на Фиг.3). Использовав дифференциальный метод и сложив сигналы от каждого датчика пары, инвертировав один из них, в итоге получим нулевой сигнал (см. график в). При смещении оси АТС относительно центра полосы вправо (ссылочная позиция 8) или влево (ссылочная позиция 9) импульсные реакции каждого из датчиков смещаются относительно друг друга (см. графики г, д и ж, з соответственно). По направлению временного смещения и его величине, зная предварительно скорость АТС, можно определить величину и направление пространственного смещения АТС по отношению к осевой линии 2 полосы 1 движения (см. графики е, и).
По ширине импульсного отклика, соответствующего колесам левой и правой стороны оси, также используя предварительную информацию о скорости движения АТС, можно с довольно высокой точностью определить число колес на оси. Именно с потребностью информации о скорости движения АТС связана целесообразность включения предложенного устройства в состав дорожного весоизмерительного комплекса, предназначенного для мультипараметрических измерений.
Устройство по настоящей полезной модели может содержать (см. Фиг.4) по меньшей мере один дополнительный линейный датчик 10 давления, размещенный на смежном с полосой 1 движения участке обочины под углом к осевой линии 2. Проекция этого дополнительного линейного датчика 10 давления на осевую линию 2 не превышает проекций линейных датчиков давления (3.1 и 3.2), расположенных в полосе 1 движения. Сигнал с этого дополнительного линейного датчика давления поступает на вычислительное средство 6 для регистрации и дальнейшей обработки, в том числе в составе весоизмерительного комплекса. Благодаря этому дополнительному линейному датчику 10 давления устройство по настоящей полезной модели способно фиксировать случаи, когда АТС съезжает с полосы 1 движения на обочину.
Таким образом, устройство для определения положения автотранспортного средства относительно полосы движения имеет расширенные функциональные возможности за счет точного определения положений каждой из осей АТС относительно осевой линии полосы движения, а также количества колес на каждой оси АТС, независимо от межосевого расстояния.