УСТРОЙСТВО ОГРАНИЧЕНИЯ СКОРОСТИ ДВИЖЕНИЯ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА

Полезная модель относится автомобильному транспорту, а именно, к технике автоматического управления ограничением скорости движения транспортных средств и может быть использована для обеспечения безопасной перевозки различных грузов и людей.
Известно, что устройствами ограничения скорости движения в обязательном порядке должны быть оснащены некоторые виды транспортных средств. При этом такие устройства должны быть отрегулированы так, чтобы ограничивать максимальную скорость движения транспортного средства заранее заданным значением.
Устройством ограничения скорости в обязательном порядке должны быть оборудованы:
- автобусы, осуществляющие перевозки организованных групп детей в возрасте от 6 до 16 лет, конструктивная скорость которых превышает 60 км/час;
- транспортные средства категорий ЕХ/II, ЕХ/III, FL и AT, перевозящие опасные грузы вне зависимости от их максимальной массы и года выпуска;
- транспортные средства, перевозящие опасный груз без специального разрешения, в том числе в упаковке, навалом или насыпью.
При эксплуатации транспортных средств, оборудованных устройством ограничения скорости, важное значение имеет не только обеспечение безопасной транспортировки за счет эффективной работы устройства ограничения скорости движения, но и возможность снятия режима ограничения скорости в случаях, когда транспортное средство не выполняет перевозок, предусматривающих эксплуатацию устройства ограничения скорости.
Из уровня техники известно, что для ограничения скорости движения транспортных средств используется довольно широкая гамма устройств.
Так, например, известно устройство ограничения скорости движения транспортного средства, включающее последовательно соединенные датчик температуры наружного воздуха и первый формирователь команд на корректировку допустимой скорости, а также последовательно соединенные датчик веса загрузки и второй формирователь команд на корректировку допустимой скорости. Устройство оснащено блоком вычисления расчетной скорости, первый и второй входы которого соединены с выходами формирователей, третий вход - с задатчиком скорости, а выход подсоединен к одному из входов блока сравнения, к другому входу которого подсоединен датчик фактической скорости движения транспортного средства. Выход блока сравнения подключен к блоку регулирования скорости движения транспортного средства, соединенного с его системой торможения и с исполнительным механизмом заслонки топливопровода, жестко связанной с педалью акселератора (см. патент РФ №2068786, кл. В60К 31/04, 1996).
В результате анализа известного решения необходимо отметить, что оно имеет весьма ограниченное применение, которое обусловлено использованием в качестве основных анализируемых параметров (кроме текущей скорости движения) температуры окружающего воздуха и массу груза, то есть, его использование актуально на большегрузных транспортных средствах, используемых в регионах с низкой температурой - на крайнем севере, в условиях вечной мерзлоты и пр. Регулирование скорости за счет использования системы торможения транспортного средства приводит к ее повышенному износу, а невозможность задавать дополнительные параметры ограничения скорости снижает степень безопасности эксплуатации транспортного средства.
Известно реализующее способ устройство автоматического ограничения скорости движения транспортного средства, содержащее установленный в кабине пульт управления, оснащенный задатчиком допускаемой скорости движения транспортного средства, выход которого связан с первым входом блока управления, к второму входу которого подключен датчик скорости движения транспортного средства.
Выход блока управления связан с электромеханическим приводом дроссельной заслонки, который, при превышении заданной скорости, воздействует на кривошип рычажного механизма, перемещением его в положение полного ограничения, переставляющим педаль привода дроссельной заслонки в положение холостого хода, в результате чего дроссельная заслонка обеспечивает снижение скорости движения транспортного средства независимо от действий водителя.
Как только текущая скорость упадет ниже допускаемой (заданной), включается электромеханический привод перемещением кривошипа в положение свободного хода, воздействуя на рычажной механизм. Оба шатуна рычажного механизма провисают под собственным весом и не являются помехой для перемещения педали. Педаль привода управления дроссельной заслонкой вновь становится податливой для воздействия водителя (см. патент РФ №2639934, кл. В60К 31/00, 2017).
Данное устройство обеспечивает задание и снятие задания по ограничению скорости движения транспортного средства из кабины водителя, что, безусловно, делает его весьма удобным при эксплуатации транспортного средства в разных условиях. Однако задание допускаемой скорости непосредственно водителем приводит к повышению влияния человеческого фактора и может отрицательно сказаться на безопасности движения, кроме того, данное устройство не учитывает изменений различных условий (погодных, дорожных и пр.) в процессе движения транспортного средства.
Существенным недостатком устройства является применение механических устройств для передачи информации о положении педали управления дроссельной заслонкой, что, кроме того, может привести к превышению допускаемой скорости за счет приложения к педали привода дроссельной заслонки усилия, превышающее жесткость пружины компенсатора.
Недостатком описанного устройства также является невозможность его применения на транспортных средствах оборудованных электронной педалью акселератора.
Известна система автоматического ограничения скорости движения транспортного средства, содержащая, как минимум, один задатчик допустимого значения, как минимум, одного контролируемого параметра и датчик текущих значений данного, как минимум, одного контролируемого параметра, считывающее устройство, соединенное каналом связи с выходом задатчика допустимого значения контролируемого параметра на участке впереди расположенного маршрута следования, первый преобразователь информации, соединенный входом с выходом считывающего устройства, второй преобразователь информации, соединенный входом с выходом датчика контролируемого параметра. Система также содержит: элемент ИЛИ, соединенный входом с выходом первого преобразователя информации; формирователь переднего фронта импульсов, соединенный входом с выходом элемента ИЛИ; регистр памяти допустимых значений контролируемого параметра, соединенный входом сброса с выходом формирователя переднего фронта импульсов; элемент задержки, соединенный входом с выходом формирователя импульсов; элемент И, соединенный первым входом с выходом первого преобразователя информации, вторым входом - с выходом элемента задержки, а выходом - с информационным входом регистра памяти допустимых значений контролируемого параметра; элемент сравнения, соединенный первым входом с выходом второго преобразователя информации, а вторым - с выходом регистра памяти допустимых значений контролируемого параметра; исполнительный механизм, соединенный входом с выходом элемента сравнения.
В исходном состоянии системы задатчик (каждый задатчик, если их несколько), установленный в начале маршрута следования транспорта или на границе населенного пункта, генерирует сигнал, пропорциональный максимально допустимой скорости автотранспортных средств на впереди расположенном маршруте его следования. В регистре памяти допустимой скорости движения автотранспортного средства содержится код, пропорциональный минимальной скорости его движения в данном населенном пункте. Выходы датчика, считывающего устройства, преобразователей информации, элемента ИЛИ, формирователя импульсов, элемента задержки, элемента И, элемента сравнения обнулены.
Исполнительный механизм (клапан, заслонка, шибер), установленный в канале подачи топлива, воздуха или горючей смеси в двигатель транспортного средства, находится в открытом состоянии.
При движении транспортного средства со скоростью, при которой контролируемый параметр не превышает допустимое ее значение, сигнал с выхода датчика преобразуется преобразователем информации в код. Коды с выходов преобразователя информации и регистра памяти максимально допустимой скорости автотранспортного средства поступают на соответствующие входы элемента сравнения, на выходе которого генерируется нулевой потенциал и исполнительный механизм остается в исходном состоянии.
При превышении транспортным средством допустимой скорости на выходе датчика генерируется соответствующий сигнал, приводящий к появлению на выходе элемента сравнения высокого потенциала, под действием которого срабатывает исполнительный механизм, сокращая подачу топлива в двигатель, в результате скорость транспортного средства падает (см. патент РФ №2466882, кл. В60К 31/04, 2012) - наиболее близкий аналог.
В результате анализа выполнения известной системы необходимо отметить, что оснащенное ей транспортное средство автоматически, исключая субъективизм, не способно развивать скорость выше предельно допустимой, при этом, учитывая, что датчики контролируемых параметров расположены на маршруте следования автотранспортного средства, на каждом таком участке автотранспортное средство движется с оптимальной скоростью, не превышающей допустимую.
Однако данная система функционирует, получая информацию с датчиков, расположенных стационарно на маршруте следования транспортного средства, в то время как может существовать необходимость изменения маршрута, в таком случае указанная система перестает выполнять функцию ограничения скорости, так как передающее устройство (задатчик) будет отсутствовать на измененном маршруте, а, следовательно, будет отсутствовать информация о необходимости ограничения скорости. Кроме того, данная система не обеспечивает эксплуатацию транспортного средства с учетом состояния самого транспортного средства, контролируемого его штатными датчиками, что также не позволяет гарантированно обеспечить его безопасную эксплуатацию.
Техническим результатом настоящей полезной модели является повышение безопасности движения транспортного средства за счет контроля скорости его движения практически в каждой точке движения, вне зависимости от запланированного маршрута и автоматического регулирования ее допустимого значения, в том числе, при изменении первоначально заданного маршрута, а также за счет обеспечения постоянного контроля состояния самого транспортного средства в процессе его движения.
Указанный технический результат обеспечивается тем, что в устройстве ограничения скорости движения транспортного средства, включающем ограничитель скорости движения транспортного средства, один из входов которого имеет возможность связи с датчиком текущей скорости транспортного средства, а выход - с штатным исполнительным механизмом транспортного средства, регулирующим скорость его движения, новым является то, что устройство оснащено приемником навигационных сигналов и навигационным вычислителем, причем приемник навигационных сигналов выходом связан с навигационным вычислителем, который каналом связи подсоединен к входу ограничителя скорости, при этом ограничитель скорости движения транспортного средства может быть оснащен дополнительными входами, предназначенными для подключения штатных датчиков транспортного средства, в частности, датчика пристегнутого ремня, датчика положения кузова самосвала, датчика закрытого положения дверей, сигнальной лампы давления масла, датчиков давления воздуха в колесах и т.п.
Сущность заявленной полезной модели поясняется графическими материалами, на которых представлена схема заявленного устройства.
Устройство ограничения скорости движения транспортного средства включает приемник 1 навигационных сигналов (GPS, Глонасс, DORIS, BeiDou, Galileo или их аналоги), подсоединенный своим выходом к навигационному вычислителю 2. Выход навигационного вычислителя 2 связан с первым входом ограничителя скорости 3, ко второму входу которого имеет возможность подсоединения посредством канала связи датчик 4 текущей скорости движения транспортного средства.
Весьма целесообразно, чтобы ограничитель скорости 3 имел дополнительные входы, к которым бы могли быть подсоединены посредством каналов связи штатные датчики транспортного средства, условно показанные на фиг. в виде блока 5. В качестве таких датчиков могут быть использованы, в частности: датчик положения кузова самосвала; датчики положения дверей; датчик пристегнутого ремня безопасности и пр.
Выход ограничителя скорости 3 связан с исполнительным механизмом 6, регулирующим скорость движения транспортного средства за счет воздействия на педаль акселератора транспортного средства или на электропривод дроссельной заслонки (не показаны).
Под термином «связан» или «соединен» в данной заявке следует понимать любой известный канал связи, посредством которого может быть осуществлена передача или прием сигналов.
Заявленное устройство скомпоновано из блоков, выполнение которых известно из уровня техники. В процессе эксплуатации устройства все его блоки используются по прямому назначению.
В качестве приемника навигационных сигналов может быть использован приемник навигационный типа НАВИА ML8088s ТУ 6800-001-54285625-2011 с подключенной к нему активной антенной GPS/ГЛОНАСС типа AMT-GPS/GLONASS-C74.
В качестве навигационного вычислителя может быть использован микрокомпьютер, в состав которого входит: процессор типа i.MX 6ULZ на базе ядра Arm Cortex-А7 производства NXP, ОЗУ объемом 512 Мбайт типа DDR3 K4B4G1646D производства SAMSUNG, ПЗУ объемом 4 Гбайт типа eMMC EMMC04G-W627 производства Kingston Technology.
В качестве ограничителя скорости может быть использовано устройство ограничения скорости Надежный контроль 80, разработанное ООО «Жаворонок XXI век» с доработками.
Заявленное устройство работает следующим образом.
Устройство устанавливают в кабине транспортного средства, подключают к его штатной электросети для электропитания. К ограничителю скорости 3 подсоединяют датчик 4 текущей скорости движения транспортного средства, а также, если это необходимо, штатные датчики транспортного средства. Выход ограничителя скорости 3 соединяют с исполнительным механизмом 6 транспортного средства.
При движении транспортного средства данные о его текущем местоположении (геодезические координаты) постоянно фиксируются навигационной системой, в частности, GPS, Глонасс, DORIS, BeiDou, Galileo или их аналоги и по каналу связи передаются на приемник 1 навигационных сигналов. С приемника 1 сигналы поступают в навигационный вычислитель 2.
В навигационный вычислитель введен массив (база данных) географических зон (геозон), в пределах которых осуществляется движение транспортного средства. Для каждой из помещенных в базу данных геозон, кроме ее координат, задана максимальная допустимая скорость движения для транспортных средств. Навигационный вычислитель 2, получая текущие координаты транспортного средства от приемника 1 навигационных сигналов, идентифицирует геозону, которой принадлежат текущие координаты и максимальную допустимую скорость движения для транспортных средств в ее пределах, которую передает в ограничитель скорости 3. Обработка в навигационном вычислителе поступающих из приемника 1 навигационных сигналов осуществляется путем преобразования сигнала о текущих координатах транспортного средства в цифровой сигнал с привязкой к электронным картам (например, OSM или HERE), на которых указан предельный скоростной режим транспортных средств.
В ограничителе скорости 3 текущее значение допустимой скорости сравнивается с текущим значением реальной скорости транспортного средства, поступающим с датчика 4.
В случае, если текущее значение реальной скорости движения транспортного средства не превышает поступившего с вычислителя 2 значения, то транспортное средство продолжает движение в текущем режиме.
В случае, если поступившее с датчика 4 текущее значение скорости транспортного средства превышает ее значение, поступившее с ограничителя 2, то с ограничителя скорости 3 выдается управляющий сигнал на исполнительный механизм 6, который, управляя электроприводом дроссельной заслонки, положением топливного клапана или данными генерируемыми педалью акселератора, снижает скорость движения транспортного средства до допустимой в данной геозоне.
Если геозона по какой-либо причине не определена, навигационный вычислитель передает информацию о не определении текущей скорости ограничения в ограничитель скорости 3. Если ограничитель скорости не получает информацию о текущей скорости ограничения, то он устанавливает скорость ограничения с заранее заданными параметрами для такой ситуации.
При подключении к ограничителю скорости 3 штатных датчиков 5 транспортного средства, информация с них поступает на ограничитель скорости 3. В результате анализа сигналов данных датчиков скорость движения транспортного средства может быть снижена дополнительно по отношению к допустимой, или дана команда на исполнительный механизм 6 на остановку транспортного средства. Это позволяет исключить аварии, обусловленные нештатным положением конструктивных элементов при движении транспортного средства (незакрытой дверью кабины или салона, поднятым кузовом и пр.). Например, ограничение скорости транспортного средства до 10 км/ч при поднятом кузове позволяет избежать возможности повреждения поднятым кузовом наружных конструкций, таких как линии электропередач, пролеты мостов и пр.
По сравнению с аналогами, предлагаемое решение позволяет повысить безопасность движения транспортного средства за счет контроля его скорости практически в каждой точке маршрута за счет обеспечения возможности приема навигационных сигналов и автоматического регулирования ее допустимого значения, в том числе, при изменении первоначально заданного маршрута, а также за счет обеспечения передвижения с постоянным контролем состояния самого транспортного средства, контролируемого его штатными датчиками и в случае необходимости регулирования его скорости движения.
Изложенное выше в полной мере обеспечивает получение указанного в материалах заявки технического результата.