СПОСОБ ОБНАРУЖЕНИЯ БЛОКИРОВКИ КОЛЕС НА ДВИЖУЩЕМСЯ ТРАНСПОРТНОМ СРЕДСТВЕ
MOVING VEHICLE WHEELS LOCKING DETECTION METHOD

Изобретение относится к колесным транспортным средствам, преимущественно к грузовым автопоездам.
Как показывает опыт эксплуатации транспортных средств, одной из проблем является самопроизвольная блокировка колес, которая связана с примерзанием тормозных колодок к тормозным барабанам/дискам в зимний период или в результате самопроизвольного срабатывания тормозного механизма на одном из колес в результате выхода из строя системы управления тормозами или выхода из строя ступичного подшипника колеса. Поскольку современные грузовые автопоезда имеют большой запас мощности двигателя и большое число колес, то при отсутствии соответствующего сигнального устройства, блокировку одного из колес водитель не имеет возможности своевременно ощутить, и зачастую замечает только по возгоранию покрышки заблокированного колеса или возникновению аварийной ситуации, например, заносу транспортного средства.
Известно немало случаев когда в результате самопроизвольной блокировки колеса грузового транспортного средства при его движении происходит возгорание покрышки колеса, вследствие ее трения о дорожное полотно, пламя с которой зачастую перекидывается на кузов транспортного средства [Новости/происшествия. - Электронный ресурс. - Режим доступа: http://www.nn.ru/news/incidents/2014/07/18/fura_s_pivom_sgorela_v_nizhegorod skoy_oblasti/, дата обращения 14.06. 2016].
Известен способ контроля за блокировкой колес во время движения транспортного средства [DALNOBOI.ORG: Дорога, которая снится. - Электронный ресурс. - Режим доступа: dalnoboi.org/blog/2014/07/26/doroga-kotoraya-snitsya, дата обращения 11.06.2017], согласно которому на диски колес, в плоскости параллельной геометрической оси вращения колес устанавливаются пластиковые бутылки, таким образом, чтобы они выступали за габариты колеса и были виды водителю в боковые зеркала заднего вида. При данном способе контроля за блокировкой колес во время движения транспортного средства водитель глядя в боковые зеркала заднего вида по наличию вращения бутылок или отсутствию такового определяет вращается то или иное колесо или оно заблокировано.
Недостатком известного способа контроля за блокировкой колес во время движения транспортного средства является его неудобство. Низкая надежность данного способа, так как при попадании в колею пластиковая бутылка может выпасть, а при движении с высокой скоростью водителю весьма затруднительно по отображению в зеркалах заднего вида определить наличие пластиковых бутылок и проконтролировать наличие их вращения. Несвоевременность выявления движения транспортного средства с заблокированными колесами ведет к возникновению опасной ситуации на дороге.
Известен электронный блок управления прицепом [Что такое безопасный прицеп?. Обзор "интеллектуальных систем для прицепной техники. - Электронный ресурс.- Режим доступа: http://www.gruzovikpress.ru/article/1143-obzor-intellektualnyh-sistem-dlya-pritsepnoy-tehniki-chto-takoe-bezopasniy-pritsep/, дата обращения 11.06.2017] включающий датчики, собирающие информацию о скорости вращения колес, поперечном ускорении, давлении в шинах, угле наклона прицепа, давлении в тормозной системе и пневморессорах. Известный электронный блок управления прицепом обрабатывает большое количество данных в том числе и данные о торможении и скорости вращении колес, работая при этом аналогично известной из уровня развития техники ABS системе торможения, предотвращая блокировку колес при торможении.
Недостатком известного электронного блока управления прицепом является его сложность, высокая стоимость. Установка известного электронного блока управления прицепом требует интегрирования многих датчиков в конструкцию, что невозможно сделать, если места для их размещения не были предусмотрены заводом изготовителем, следовательно, известным электронным блоком управления прицепом можно оснастить только прицепы нового поколения. Если заводом изготовителем не предусмотрена возможность установки известного электронного блока управления прицепом, то его установка на транспортное средство невозможна. В виду сложности системы увеличивается вероятность самопроизвольной блокировки колеса транспортного средства в виду выхода из строя одного из компонентов известного электронного блока управления прицепом отвечающего за взаимодействие тормозных колодок с тормозными барабанами/дисками колес с целью предотвращения их блокировки при торможении. Также подтормаживание колес прицепа возможно в результате загрязнения контактов датчиков или электронного блока управления. Еще одним недостатком является то, что известный электронный блок управления прицепом не обеспечивает информирования водителя о движении с заблокированным колесом и не способствует выявлению движение транспортного средства с заблокированными колесами, которое ведет к возникновению опасной ситуации на дороге.
Наиболее близким по совокупности существенных признаков и взятым за прототип является способ, основанный на использовании известной антиблокировочной системы тормозов [Антиблокировочная система тормозов, АБС, ABS, назначение, устройство, принцип действия. - Электронный ресурс.- Режим доступа: http://systemsauto.ru/active/abs.html, дата обращения 11.06.2017], включающий определение скоростей вращения всех колес транспортного средства посредством датчиков скорости вращения колес, сравнение скоростей вращения колес в блоке управления, включение сигнального индикатора, установленного в кабине транспортного средства на приборной панели и оповещение водителя о неисправности антиблокировочной системы. Антиблокировочная система встраивается в тормозную систему транспортного средства, а именно в трубопровод, обеспечивающий подачу тормозной жидкости к тормозным цилиндрам колес транспортного средства и регулирует давление в ней в зависимости от угловой скорости колес.
Недостатком известного способа является его сложность, заключающаяся в необходимости встраивания в тормозную систему транспортного средства, а именно в трубопровод, обеспечивающий подачу тормозной жидкости к тормозным цилиндрам колес транспортного средства, высокая стоимость. Установка известной антиблокировочной системы требует интегрирования ее элементов в конструкцию транспортного средства, что невозможно сделать, если это не было предусмотрено заводом изготовителем. Еще одним недостатком является то, что она имеет индикацию, которая информирует водителя о появлении неисправности в самой системе, при этом она не обеспечивает информирования водителя о движении с заблокированным колесом и не способствует выявлению движение транспортного средства с заблокированными колесами, которое ведет к возникновению опасной ситуации на дороге.
Технический результат предлагаемого способа обнаружения блокировки колес на движущемся транспортном средстве заключается в повышении безопасности дорожного движения путем своевременного предупреждения возникновения аварийной ситуации, связанной с самопроизвольной блокировкой вращения колес транспортного средства, исключения преждевременного износа и возможного возгорания покрышки колеса, связанного с движением транспортного средства при заблокированном колесе.
Достигается технический результат тем, что в способе обнаружения блокировки колес на движущемся транспортном средстве, включающем определение скоростей вращения колес посредством датчиков скорости вращения колес, сравнение скоростей вращения колес в блоке управления, включение сигнального индикатора по управляющему сигналу блока управления, устанавливают датчики скорости вращения колес на колеса, подлежащие контролю, в блоке управления вычисляют средние значения скоростей вращения контролируемых колес без учета скорости отдельного контролируемого колеса, сравнивают скорости вращения каждого из контролируемых колес со средним значением скорости вращения остальных контролируемых колес, с блока управления подают управляющий сигнал на включение сигнального индикатора при отношении скорости вращения одного из контролируемых колес к средней скорости вращения остальных контролируемых колес равном отношению радиуса траектории движения внутреннего колеса к радиусу траектории движения наружного колеса транспортного средства при его движении по минимально допустимому конструкцией радиусу разворота и менее этого отношения.
На фиг. 1 представлен общий вид грузового автопоезда в составе тягача и прицепа. На фиг. 2 представлен вид сверху на грузовой автопоезд в составе тягача и прицепа, двигающийся по криволинейной траектории. На фиг. 3 представлена конструкция оси прицепа с установленным датчиком скорости вращения колеса. На фиг. 4 представлен вид А конструкции оси прицепа с установленным датчиком скорости вращения колеса.
Способ обнаружения блокировки колес на движущемся транспортном средстве включает в себя определение скоростей вращения колес транспортного средства путем установки датчиков 1, 2, 3, 4 скорости вращения колес. Датчики 1, 2, 3, 4 скорости вращения колес устанавливают на транспортном средстве в непосредственной близости от колес 5, 6, 7, 8, подлежащих контролю. При этом датчики 1, 2, 3, 4 скорости вращения колес могут быть установлены на все колеса транспортного средства или на часть из них. Датчики 1, 2, 3, 4 скорости вращения колес устанавливают таким образом, чтобы они вырабатывали сигнал при каждом обороте контролируемого колеса 5, 6, 7, 8,. В качестве датчиков 1, 2, 3, 4 скорости вращения колес могут быть использованы, например, известные из уровня развития техники датчики Холла [Датчик частоты вращения колеса. - Электронный ресурс. - Режим доступа: http://www.systemsauto.ru/active/wheel-speed-sensor.html, дата обращения 14.06.2017].
Сигналы с датчиков 1, 2, 3, 4 вращения колес по каналам 9 связи поступают в блок управления 10. Каналы 9 связи могут быть как проводными, так и беспроводными.
В блоке управления 10 вычисляют средние значения скоростей вращения контролируемых колес без учета скорости отдельного контролируемого колеса. К примеру, при установке четырех датчиков 1, 2, 3, 4 скорости вращения колес на прицепе 11 транспортного средства, определяющих скорости вращения переднего левого 5 колеса прицепа, правого переднего 7 колеса прицепа, левого заднего 6 колеса прицепа, правого заднего 8 колеса прицепа вычисляют средние значения скоростей вращения контролируемых колес прицепа:
-) переднего левого 5 колеса, переднего правого 7 колеса, заднего правого 8 колеса;
-) переднего левого 5 колеса, переднего правого 7 колеса, заднего левого 6 колеса;
-) переднего левого 5 колеса, заднего левого 6 колеса, заднего правого 8 колеса;
-) переднего правого 7 колеса, заднего левого 6 колеса, заднего правого 8 колеса.
В блоке управления 10 сравнивают скорость вращения каждого из контролируемых колес 5, 6, 7, 8 с вычисленным средним значением скорости вращения остальных контролируемых колес. Например: скорость вращения переднего левого 5 колеса прицепа 11 сравнивают с вычисленным средним значением скоростей вращения переднего правого 7, заднего правого 8, заднего левого 6 колес прицепа 11; скорость вращения переднего правого 7 колеса прицепа сравнивают с вычисленным средним значением скоростей вращения переднего левого 5, заднего правого 8, заднего левого 6 колес прицепа 11; скорость вращения заднего правого 8 колеса прицепа 11 сравнивают с вычисленным средним значением скоростей вращения переднего левого 5, переднего правого 7, заднего левого 6 колес прицепа 11; скорость вращения заднего левого 6 колеса прицепа 11 сравнивают с вычисленным средним значением скоростей вращения переднего левого 5, переднего правого 7, заднего правого 8 колес прицепа 11.
В том случае если отношение скорости вращения одного из контролируемых колес 5, 6, 7, 8 к средней скорости вращения остальных контролируемых колес оказывается равным отношению радиуса (Rв) траектории движения внутреннего колеса 5, 6 к радиусу (Rн) траектории движения наружного 7, 8 колеса транспортного средства при его движении по минимально допустимому конструкцией радиусу разворота и менее этого отношения с блока управления 10 подают управляющий сигнал на включение сигнального индикатора 12.
Блок управления 10 и сигнальный индикатор 12 связаны каналом 13 связи, который может быть как проводным, так и беспроводным.
При поступлении управляющего сигнала сигнальный индикатор 12 включается, оповещая водителя о движении с блокированным колесом, при отсутствии управляющего сигнала, сигнальный индикатор 12 находится в выключенном состоянии.
Сигнальный индикатор 12 может быть визуальным, звуковым или комбинированным - визуально-звуковым. Сигнальный индикатор 12 устанавливают в кабине 14 транспортного средства, таким образом, чтобы водителю было удобно считывать с него информацию.
Установленное пороговое значение управляющего сигнала позволяет исключить ложные срабатывания сигнального индикатора, информирующего водителя о движении с блокированным колесом транспортного средства, вызванные различной скоростью вращения колес, двигающихся по внешнему и внутреннему радиусам при прохождении поворотов транспортным средством, и в тоже время своевременно предупредить водителя о начале подтормаживания одного из контролируемых колес еще до его полного блокировки.
Для удобства работы сигнал с блока управления может быть разделен на несколько уровней, например на два - первый уровень соответствует нахождению отношения скорости вращения одного из контролируемых колес к средней скорости вращения остальных контролируемых колес вблизи верхней границы порогового значения, соответствующего отношению радиуса траектории движения внутреннего колеса к радиусу траектории движения наружного колеса транспортного средства при его движении по минимально допустимому конструкцией радиусу разворота, что будет свидетельствовать о движении с частичном подторможенным одним их контролируемых колес; второй уровень - соответствует нахождению отношения скорости вращения одного из контролируемых колес к средней скорости вращения остальных контролируемых колес существенно меньшем порогового значения, соответствующего отношению радиуса траектории движения внутреннего колеса к радиусу траектории движения наружного колеса транспортного средства при его движении по минимально допустимому конструкцией радиусу разворота, что будет свидетельствовать о движении с полностью блокированным одним из контролируемых колес.
Сигнальный индикатор может быть однополосным, например, выполненным в виде одной лампочки, и информировать водителя о блокировке одного из колес во время движения без указания конкретного блокированного колеса; может быть многополосным, например в виде нескольких лампочек, по количеству соответствующих количеству контролируемых колес, информирующим водителя о движении с блокированным колесом с указанием какое именно из контролируемых колес заблокировано.
Предлагаемый способ обнаружения блокировки колес на движущемся транспортном средстве на примере конструкции грузового автопоезда в составе тягача и прицепа может быть реализован следующим образом.
Конструкции осей 15 прицепов различных производителей хотя заметно отличаются, но у большинства из них конструкция похожа (фиг. 3). Ось 15 представляет собой трубчатую балку 16 с запрессованными в нее цапфами 17 и приваренными фланцами 18 для крепления суппортов 19. Цапфы 17 имеют центральное отверстие 20. На неподвижную цапфу 17 оси 15 на двух конических подшипниках 21 установлена вращающаяся ступица 22. На ступицу 22 устанавливается колесо (на фиг. 3 не показано).
Датчик 23 скорости вращения колеса (например, датчик Холла) располагают в безопасном и удобном для обслуживания месте - в центральном отверстии 20 цапфы 17 оси 15, а магнит 24, взаимодействующий с датчиком 23 - в колпаке 25 ступицы 22 (фиг. 3).
Для удобства установки датчика 23 скорости вращения колеса в центральном отверстии 20 цапфы 17 оси 15 может быть использована пластмассовая втулка 26.
Датчик 23 скорости вращения колеса в центральном отверстии 20 цапфы 17 оси 15 и магнит 24 в колпаке 25 ступицы 22 устанавливают со смещением «е» относительно геометрической 27 оси вращения ступицы 22 (фиг. 4), что позволит датчику 23 скорости вращения колес вырабатывать при каждом обороте колеса сигналы (импульсы), поступающие в блок управления 10.
В блоке управления поступившие с датчиков скорости вращения колес сигналы обрабатывают. В том случае если отношение скорости вращения одного из контролируемых колес к средней скорости вращения остальных контролируемых колес оказывается равным отношению радиуса траектории движения внутреннего колеса к радиусу траектории движения наружного колеса транспортного средства при его движении по минимально допустимому конструкцией радиусу разворота и менее этого отношения с блока управления подают управляющий сигнал на включение сигнального индикатора.
Включение сигнального индикатора оповещает водителя о движении с блокированным колесом транспортного средства.
Предлагаемый способ обнаружения блокировки колес на движущемся транспортном средстве с будет способствовать повышению безопасности дорожного движения путем своевременного предупреждения водителя транспортного средства о возникновении аварийной ситуации, связанной с самопроизвольной блокировкой вращения колес при движении транспортного средства. Своевременно принятые водителем меры по прекращению движения транспортного средства с блокированными колесами позволят исключить преждевременный износ и возможное возгорание покрышек не вращающихся (блокированных) колес транспортного средства.