Встраиваемый в дорожное полотно весоизмерительный датчик

Полезная модель относится к весоизмерительной технике, а именно к встраиваемым в дорожное полотно весоизмерительным устройствам систем взвешивания, постов весового контроля транспортных средств, и предназначено для определения весовых параметров при поосном взвешивании транспортного средства в движении.
Линейный дорожный датчик (RU 2557434, МПК G01G 19/02, опубл. 20.07.2015), предназначенный для взвешивания автотранспортного средства (АТС) и размещаемый в дорожном полотне под заранее заданным углом к направлению перемещения упомянутого АТС, содержащий: линейное основание; совокупность дискретных чувствительных элементов, расположенных на упомянутом линейном основании по его длине с заранее заданным разнесением один от другого и выполненных каждый с возможностью формировать сигнал, пропорциональный величине приложенного к нему вертикального воздействия; концентратор, расположенный поверх упомянутой совокупности дискретных чувствительных элементов, предназначенный для передачи на них усилия, возникающего при проезде колеса упомянутого АТС через упомянутый линейный дорожный датчик, и распределяющий упомянутое усилие между упомянутыми дискретными чувствительными элементами, лежащими вокруг точки приложения данного усилия; при этом упомянутое разнесение между соседними дискретными чувствительными элементами, расположенными вблизи любого конца упомянутого линейного дорожного датчика, уменьшается в направлении упомянутого конца для компенсации уменьшения величины итогового сигнала, формируемого соответствующей совокупностью дискретных чувствительных элементов по мере смещения точки приложения упомянутого усилия к упомянутому концу линейного дорожного датчика.
К недостаткам известного линейного дорожного датчика относится то, что при использовании чувствительных элементов в виде тензорезисторов конструкция и сборка датчика не позволят обеспечить эксплуатационную надежность и точность измерений.
Известен датчик веса автотранспортного средства (RU 2554678, МПК G01G 19/03, G01L 1/00, опубл. 27.06.2016), содержащий набор дискретных чувствительных элементов, расположенных между отдельными нижней и верхней обкладками, материал которых выбран из условия обеспечения упругой деформации на изгиб упомянутого датчика примерно одинаково со смежным с ним слоем дорожного полотна, при этом каждый из упомянутых дискретных чувствительных элементов имеет толщину, измеренную в направлении между упомянутыми верхней и нижней обкладками, много меньше ширины упомянутого дискретного чувствительного элемента.
К недостаткам известного датчика веса автотранспортного средства относится то, что при использовании чувствительных элементов в виде тензорезисторов конструкция и сборка датчика не позволят обеспечить эксплуатационную надежность и точность измерений.
Известен линейный дорожный датчик веса (RU 2564151, МПК G01G 19/02, опубл. 27.09.2015), содержащий чувствительные элементы, предназначенные для выработки электрических сигналов при приложении к ним нагрузки от проезжающего через упомянутый датчик автотранспортного средства (АТС); нижний концентратор, общая длина которого многократно превосходит его ширину и толщину, предназначенный для размещения на нем упомянутых чувствительных элементов в по меньшей мере одном ряду по длине упомянутого нижнего концентратора; верхний концентратор, общая длина и ширина которого примерно равны общей длине и ширине упомянутого нижнего концентратора, предназначенный для размещения на упомянутых чувствительных элементах с целью передачи на них упомянутой нагрузки от АТС; набор крепежных средств, размещенных по длине упомянутых нижнего и верхнего концентраторов в промежутках между упомянутыми чувствительными элементами и выполненных с возможностью обеспечения как заранее заданного усилия взаимного прижатия упомянутых нижнего и верхнего концентраторов, создающего нормированное начальное обжатие расположенных между ними упомянутых чувствительных элементов без приложения внешней нагрузки, так и свободного сближения упомянутых верхнего и нижнего концентраторов при приложении упомянутой нагрузки от АТС.
Недостатком линейного дорожного датчика является недостаточное количество степеней свободы при сборке элементов датчика для чувствительных элементов в виде тензорезисторов, конструкция и сборка датчика с тензорезисторными чувствительными элементами не позволит обеспечить эксплуатационную надежность и точность измерений.
Техническим результатом является расширение арсенала технических средств весоизмерительных устройств, встраиваемых в дорожное полотно, для поосного взвешивания транспортного средства в движении, за счет создания технологичного весоизмерительного датчика с чувствительными элементами в виде тензорезисторов, позволяющего обеспечить требуемые (нормируемые) метрологические характеристики, повысить эксплуатационную надежность, точность измерений.
Технический результат достигается за счет того, что встраиваемый в дорожное полотно весоизмерительный датчик, включающий верхнюю, среднюю, нижнюю плиты, длины которых значительно превышают размеры их поперечного сечения, чувствительные элементы, согласно техническому решению чувствительные элементы выполнены в виде тензорезисторов, размещенных в средней плите в местах, представляющих собой концентраторы напряжений, выполненные в виде углублений по краям средней плиты вдоль длинных ее сторон, плиты выполнены с возможностью крепления верхней и нижней плит к средней плите в промежутках между местами установки чувствительных элементов, между плитами в промежутках между чувствительными элементами расположены пластины. Плиты выполнены из металлических материалов. Концентраторы напряжений в виде углублений выполнены по краям средней плиты вдоль длинных ее сторон по бокам. Плиты выполнены с возможностью крепления к средней плите верхней и нижней плит независимо друг от друга, в частности, с помощью резьбовых соединений. По бокам весоизмерительного датчика в продольном направлении расположены щитки, закрепленные на нижней плите. Весоизмерительный датчик покрыт эластичным материалом.
Сущность заявляемого технического решения поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлена условная схема размещения элементов (деталей) весоизмерительного датчика, на фиг. 2 - вид сбоку весоизмерительного датчика в разрезе с щитками, на фиг. 3 - вид сбоку весоизмерительного датчика в разрезе, покрытого эластичным материалом.
Заявляемый весоизмерительный датчик предназначен для поосного взвешивания транспортного средства в движении и определения весовых параметров, относится к весоизмерительным устройствам, встраиваемым в дорожное полотно. Весоизмерительный датчик (фиг. 1) включает верхнюю 1, нижнюю 2, среднюю 3 плиты, длины которых значительно превышают размеры их поперечного сечения (ширину, высоту), выполненные из металлических материалов. Средняя 3 плита представляет собой изделие из металла, выполненное с местами 4, представляющими собой концентраторы напряжений, для размещения чувствительных элементов в виде тензорезисторов (на чертеже не показаны). Концентраторы напряжений выполнены в виде углублений по краям (бокам) в продольном направлении средней 3 плиты. Соответственно, средняя 3 плита, представляющая собой упругий элемент, позволяет расположить тензорезисторы таким образом, чтобы создать и обеспечить необходимые (нормируемые) метрологические характеристики, улучшая точность измерений и эксплуатационную надежность весоизмерительного датчика.
Плиты выполнены с возможностью крепления к средней 3 плите верхней 1 и нижней 2 плит независимо друг от друга, в частности, с помощью резьбового соединения. Отверстия 5 для крепежных изделий могут быть выполнены в любых зонах, кроме мест 4 размещения чувствительных элементов. Крепления верхней 1 плиты к средней 3 плите и нижней 2 плиты к средней 3 плите позволяют создать необходимые степени свободы элементов весоизмерительного датчика с чувствительными элементами в виде тензорезисторов для его работоспособности, обеспечивая требуемые (нормируемые) метрологические характеристики, улучшая эксплуатационную надежность, точность измерений. Между плитами в промежутках между чувствительными элементами, размещенными между углублениями в средней 3 плите, расположены пластины 6. Пластины 6 могут быть установлены над средней плитой 3 и/или под ней. Пластины 6 позволяют создавать весовые зазоры в определенных местах, обеспечивая в совокупности с другими элементами работоспособность датчика для требуемых (нормируемых) метрологических характеристик, улучшая эксплуатационную надежность и точность измерений. Пластины 6 и резьбовые соединения для крепления верхней 1 и нижней 2 плит на средней 3 плите могут быть размещены не обязательно между всеми имеющимися промежутками между чувствительными элементами. Таким образом фиксация и расположение элементов датчика обеспечивают надежную сборку датчика.
По бокам датчика в продольном направлении (вдоль длинных его сторон) расположены щитки 7 (фиг. 2), закрепленные на нижней плите 2. Также конструкция включает торцевые щитки. Щитки 7 позволяют защитить элементы датчика, влияющие на метрологические характеристики, и весовые зазоры. При этом крепление только к нижней части датчика, например, с помощью резьбового соединения, не ограничивает созданные элементами весоизмерительного датчика степени свободы для его работоспособности. Весоизмерительный датчик покрыт герметично эластичным материалом 8 (фиг. 3), предохраняющим элементы датчика от воздействия внешних факторов, в частности, от проникновения влаги, пыли, влияющих как на эксплуатационную надежность, так и на точность измерений, а также от воздействия ударных нагрузок при проезде транспортного средства. Щитки 7 защищают весовые зазоры, образованные при установке пластин 6 от проникновения эластичного материала 8, обеспечивая работоспособность датчика. Таким образом, эластичный материал 8 и щитки 7 позволяют повысить эксплуатационную надежность датчика, обеспечивая точность измерений (метрологические характеристики).
Весоизмерительный датчик перед установкой в дорожное полотно проезжей части может быть закреплен в корпусе, в частности, с помощью резьбовых соединений, образуя весовой модуль.
Весоизмерительные датчики (модули) в зоне весового контроля могут быть установлены в полотно проезжей части (полосы) вдоль ее ширины, в частности, перпендикулярно направлению движения транспортного средства, создавая ряд или ряды с весоизмерительными датчиками. Ширина весоизмерительного датчика (модуля) как правило меньше длины пятна контакта шины (колеса) транспортного средства.
Принцип действия весоизмерительных датчиков с тензорезисторами основан на преобразовании деформации упругих элементов, возникающей под действием нагрузок от колеса/колес оси движущегося транспортного средства при проезде по нему, в электрический сигнал, пропорциональный действующей нагрузке.
На основе полученных сигналов после преобразования и последующей обработки могут быть определены весовые параметры такие как масса транспортного средства, нагрузка на колесо/колесную сборку на конце одной оси и/или нагрузки на отдельные оси/группы осей, а также скатность и другие параметры.
В настоящих материалах заявки было представлено предпочтительное раскрытие осуществления заявленного технического решения, которое не должно использоваться как ограничивающее иные, частные воплощения его реализации, которые не выходят за рамки испрашиваемого объема правовой охраны.
Все элементы заявленного технического решения прочно соединены между собой и представляют единое устройство, направленное на выполнение единой функции.
Все признаки полезной модели в совокупности находятся в причинно-следственной связи с заявленным техническим результатом, позволяют создать технологичный встраиваемый в дорожное полотно весоизмерительный датчик, обеспечивающий требуемые (нормируемые) метрологическими характеристиками, повышение точности измерений и эксплуатационной надежности.