УСТРОЙСТВО ДИНАМИЧЕСКОГО ВЗВЕШИВАНИЯ АВТОТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА

Область техники, к которой относится полезная модель
Данная полезная модель относится к измерительной технике, а конкретнее - к устройству динамического взвешивания автотранспортного средства (АТС), предназначенному, к примеру, для взвешивания в движении (WIM - Weight In Motion) автотранспортных средств.
Уровень техники
В настоящее время динамическое взвешивание АТС зачастую проводят на передвижных постах весового контроля (ППВК). При этом процедура определения осевых нагрузок осуществляется, обычно в статическом режиме последовательным (поочередным) размещением под взвешиваемыми колесами каждой из осей взвешиваемого АТС грузоприемных площадок подкладных весов, а под остальными колесами АТС - пассивных выравнивающих площадок (см., например, «Технические рекомендации по оборудованию пунктов весового контроля на дорогах регионального значения», журнал «Автомобильные дороги», №11, 2013 стр. 12-18). В ряде случаев подкладные весы симметрично размещают в дорожном полотне в специальных приямках, обеспечивающих совмещение верхней плоскости грузоприемных площадок с плоскостью дорожного покрытия в зоне взвешивания при поочередном наезде на них каждой из осей взвешиваемого АТС; при этом пассивные площадки не используются.
В качестве подкладных весов наиболее часто используются весы на основе совокупности тензорезистивных датчиков, расположенных под поверхностью грузоприемной площадки, интегрирующей вертикальную нагрузку от одно- или двухскатного колеса АТС. В силу физического принципа действия тензорезистивные датчики способны работать как в статическом, так и в динамическом режимах взвешивания. Таким образом, определение осевых нагрузок, веса многоосных тележек и общего веса АТС возможно как в статическом, так и в динамическом режимах взвешивания.
В статическом режиме для определения общего веса АТС требуется иметь полный (по числу колес АТС) комплект подкладных весов и проводить эту процедуру только одновременным вывешиванием всех колес АТС на грузоприемных площадках подкладных весов - по аналогии со взвешиванием АТС на платформенных весах полного профиля (патент РФ на полезную модель №133292, опубл. 10.10.2013).
В динамическом же режиме определение веса АТС на ППВК можно провести путем проезда взвешиваемого АТС на малой скорости по паре подкладных весов, снабженных с обеих сторон специальными дорожками (траками), выравнивающими колеса АТС в плоскости грузоприемных площадок этих весов, или же по паре подкладных весов, размещенных в специальных приямках, обеспечивающих расположение грузоприемных площадок этих подкладных весов в общей плоскости с поверхностью дорожного покрытия в зоне взвешивания. Такие конструкции описаны на сайте французской компании Captels (http://www.pesage-captels.com/).
Принципиальной разницы в функционировании таких весов в обоих указанных вариантах их размещения нет, очевиден лишь выигрыш во втором варианте конструкции за счет исключения из общего комплекта весов набора пассивных площадок, формирующих в первом варианте выравнивающие дорожки.
В первом же варианте (с выравнивающими дорожками), желательно обеспечить расположение всех его колес АТС в процессе взвешивания любой из его осей в плоскости грузоприемных площадок подкладных весов, но это не всегда реально из-за большой протяженности взвешиваемых АТС, в частности, автопоездов. Поэтому на практике в большинстве случаев ограничиваются выполнением этого условия только в части осей взвешиваемых в данный момент многоосных тележек или просто близкорасположенных одиночных осей АТС (см. автомобильные весы «Трак» на сайте корейской компании CAS, http://cas.ru/).
Сама процедура определения общего веса АТС в динамическом режиме состоит в определении парциальных нагрузок от осей АТС, последовательно проезжающих по грузоприемным площадкам подкладных весов, и их суммировании, итоговая величина которого и приравнивается к общему весу взвешиваемого АТС.
Точность определяемого таким образом общего веса АТС довольно высока за счет усреднения случайных ошибок при оценке парциальных осевых нагрузок в процессе суммирования соответствующих величин. Точность же определения самих парциальных осевых нагрузок весьма ограничена за счет влияния целой группы недетерминированных дестабилизирующих факторов.
В частности, в этом процессе большое значение имеет равномерность движения АТС по грузоприемным площадкам, так что скорость движения АТС желательно контролировать на протяжении всего цикла измерений. Почти незаметные на глаз рывки и торможения АТС, в сильной степени искажающие результаты измерений, могут определяться как неопытностью водителя, так и сознательным желанием повлиять на результат взвешивания.
Точное определение скорости проезда АТС по грузоприемным площадкам подкладных весов необходимо также для точного определения межосевых расстояний АТС.
Однако процесс определения скорости в части колеса АТС, проезжающего по одиночной грузоприемной площадке, довольно неоднозначен, так как основан на определении временного положения импульсных откликов датчиков, последовательно расположенных под ее поверхностью по ходу движения АТС. Корректно оценить проезд колеса над определенным датчиком изо всей их совокупности, размещенной под грузоприемной площадкой, весьма затруднительно ввиду того, что эта площадка, по определению, интегрирует создаваемое колесом вертикальное усилие, распределяя его между всеми датчиками. Таким образом, недостатком описываемого устройства является низкая точность измерения скорости проезда АТС по подкладным весам и практическая невозможность прецизионного измерения при этом межосевых расстояний.
Наряду с этим, небольшая протяженность грузоприемных площадок в подкладных весах в направлении движения АТС позволяет также опытному и, одновременно, недобросовестному водителю как бы частично «перепрыгивать» расположенные в один ряд грузоприемные площадки по аналогии с известной техникой проезда «лежачих полицейских».
Раскрытие полезной модели
Таким образом, задачей данной полезной модели является разработка такой конструкции устройства динамического взвешивания, которая обеспечила бы высокую точность измерения осевых нагрузок, веса многоосных тележек и общего веса АТС, а также прецизионное измерение его межосевых расстояний при однократном проезде по грузоприемным площадкам подкладных весов.
Для решения этой задачи и достижения указанного технического результата предложено устройство динамического взвешивания автотранспортного средства (АТС), содержащее комплект из по меньшей мере двух пар дискретных подкладных весов, весов, и каждые из дискретных подкладных весов выполнены с возможностью взвешивать находящееся в конкретный момент на их грузоприемной площадке колесо АТС и передавать результаты взвешивания на вычислительное средство, предназначенное для определения осевых нагрузок, веса многоосных тележек и общего веса АТС, а также его межосевых расстояний по принимаемым результатам взвешивания, при этом подкладные весы в каждой паре предназначены для размещения в параллельных рядах, соответствующих левым и правым колесам АТС вдоль направления его перемещения.
Особенность устройства по настоящей полезной модели состоит в том, что подкладные весы могут быть предназначены для такого размещения вдоль направления перемещения АТС, чтобы относительное смещение между грузоприемными площадками подкладных весов соседних пар в каждом из рядов составляло не менее продольной ширины максимального колесного отпечатка АТС.
Еще одна особенность устройства по настоящей полезной модели состоит в том, что оно может дополнительно содержать пассивные площадки той же высоты, что и подкладные весы, и предназначенные для размещения по меньшей мере между подкладными весами каждого ряда для фиксации их взаимного пространственного положения и выравнивания соседних колес взвешиваемого АТС в единой плоскости.
Еще одна особенность устройства по настоящей полезной модели состоит в том, что каждые из подкладных весов могут быть предназначены для размещения в соответствующих приямках в дорожном полотне заподлицо с его поверхностью.
Наконец, еще одна особенность устройства по настоящей полезной модели состоит в том, что вычислительное средство может быть выбрано из группы, включающей в себя персональный компьютер, планшет, переносной компьютер, сервер. При этом подкладные весы могут быть выполнены с возможностью передавать результаты взвешивания по проводным или беспроводным линиям связи, а упомянутое вычислительное средство может быть выполнено с возможностью принимать результаты взвешивания по соответствующим линиям связи.
Краткое описание чертежей
Полезная модель иллюстрируется прилагаемыми чертежами, на которых одинаковые или сходные элементы помечены одними и теми же ссылочными позициями.
Фиг. 1 показывает расположение подкладных весов на дорожном полотне по первому варианту (с пассивными площадками).
Фиг. 2 показывает расположение подкладных весов на дорожном полотне по второму варианту (в приямках).
Подробное описание вариантов осуществления
Устройство по настоящей полезной модели может включать в себя комплект из по меньшей мере двух пар дискретных подкладных весов, каждые из которых выполнены с возможностью взвешивать находящееся в конкретный момент на их грузоприемной площадке колесо АТС (неподвижное или перемещающееся) и передавать результаты взвешивания на вычислительное средство, предназначенное для определения осевых нагрузок, веса многоосных тележек и общего веса этого АТС, а также его межосевых расстояний по результатам взвешивания, принимаемым от дискретных подкладных весов. В качестве таких подкладных весов можно использовать любой из известных или разработанных в будущем приборов, который позволяет определять нагрузку, прикладываемую к грузоприемной площадке такого прибора при проезде через эту площадку колеса АТС на относительно малой скорости (скажем, 1-10 км/час). Например, для этой цели можно выбрать указанные выше подкладные весы на основе совокупности дискретных тензорезистивных датчиков, хотя такие подкладные весы могут выполняться и на датчиках, использующих иной физический принцип (к примеру, дискретные либо интегральные гидравлические или пьезоэлектрические датчики, интегральные датчики на базе пьезоэлектрических или оптоволоконных кабелей).
Упомянутое выше вычислительное средство можно выбрать из группы, включающей в себя персональный компьютер, планшет, переносной компьютер, сервер. В принципе, подойдет любое вычислительное средство, позволяющее определять вес АТС по результатам взвешиваний от дискретных подкладных весов. Эти результаты могут передаваться на вычислительное средство по проводным или беспроводным линиям связи, при этом вычислительное средство, разумеется, выполнено с возможностью принимать результаты взвешивания по соответствующим линиям связи.
Настоящая полезная модель предусматривает попарное размещение подкладных весов в параллельных рядах, соответствующих левым и правым колесам взвешиваемого АТС вдоль направления его перемещения. Это иллюстрируется на Фиг. 1 (Фиг. 1а - вид сбоку, Фиг.1б - вид сверху), где условно показана многоосная тележка 1 грузового АТС, перемещающегося в направлении стрелки 2 по дорожному полотну 3. Две пары подкладных весов 4-5 и 6-7 размещены в параллельных рядах 8 и 9, а между ними и (опционально) с обеих сторон от всех подкладных весов расположены пассивные площадки 10 для выравнивания соседних колес взвешиваемого АТС в общей плоскости. Вычислительное средство и линии связи к нему от дискретных подкладных весов на чертежах не показаны.
Число пар подкладных весов может быть и больше двух, скажем, три или четыре. Соответственно, увеличится и число пассивных площадок.
Во втором варианте осуществления настоящей полезной модели все подкладные весы размещаются в соответствующих приямках, выполненных в дорожном полотне, чтобы поверхности их грузоприемных площадок оказывались заподлицо с поверхностью дорожного полотна. Это иллюстрируется на Фиг. 2 (Фиг. 2а - вид сбоку, Фиг. 2б - вид сверху), где пары подкладных весов 4-5 и 6-7 показаны «утопленными» в дорожное полотно. В этом случае пассивные площадки не требуются.
При условии малой толщины подкладных весов (скажем, не более 1-2 см) пассивные площадки 10 могут быть исключены и в первом из рассмотренных вариантов (по Фиг. 1).
Таким образом, настоящая полезная модель позволяет повысить точность измерения скорости АТС, проезжающего по этим подкладным весам, осевых нагрузок и общего веса, а также обеспечить прецизионное измерение межосевых расстояний АТС в процессе его однократного проезда по грузоприемным площадкам подкладных весов. При этом практически исключаются возможности «перепрыгнуть» подкладные весы или повлиять на их показания при рывках АТС.