HU187125B - Slope measuring equipment, preferably for measuring the longitudinal and transversal droop of public roads - Google Patents

Description

A találmány tárgya lejtésmérő készülék, amely főleg közutak hossz-, illetve keresztirányú esésének, az útpályaivek dőlésének mérésére, de emellett sínpályák, tartószerkezetek, terek, műtárgyak, vagy panelek szerelés közbeni bemérésére is alkalmazható.

Műtárgyak, utak, vasutak és terek esésviszonyainak (lejtésviszonyainak) a meghatározását jelenleg szintezéssel végzik. Ehhez két-három személy hosszméréseket végez mérőszalaggal, majd két személy a kimért távolságú pontok szintkülönbségét optikai eszközzel végzett mérések sorozatával határozza meg. Ezekből az adatokból azután számítással állapítják meg az esés (lejtés) százalékos mértéket. A szintezés tehát helyszíni adatfelvételből és irodai adatfeldolgozásból áll. Az utóbbi években ugyan születtek javaslatok az optikai eszközök tökéletesítésére (például lézer-technika), a lejtésmérés egészét tekintve azonban az továbbra is időigényes es nagyszámú személyzetet igénylő, balesetveszélyes munka maradt.

Ismert továbbá az 1 462 324 sz. brit szabadalmi leírásból olyan lejtésszabályzó szerkezet, amely lassú mozgású, legfeljebb 10 km/h haladási sebességű munkagépek munkavégző szervének helyzetszabályzására való. Ennél klasszikusnak tekinthető differenciál-transzformátort alkalmaznak, ahol a primer tekercsek váltakozó feszültség-forrással, a szekunder tekercsek pedig fázisérzékeny egyenirányítóval vannak kapcsolatban. A primer és szekunder tekercsek közötti résben a lejtésmérés irányába elfordítható, nem-mágnesezhető anyagú fémlap helyezkedik el. A fázisérzékeny detektor kimenőjele a fémlap elmozdulásának megfelelően változik. Ez a fémlap tengely körül elfordíthatóan van ágyazva, és gyűrűhöz van rögzítve. A fémlapon a forgástengely alatt excentrikusán ellensúly van rögzítve, amely az elfordulni képes gyűrűhöz rögzített fémlapot igyekszik vízszintes alaphelyzetbe visszatéríteni.

A fenti megoldás hiányossága, hogy kizárólag lassú mozgású gépeken és legfeljebb ±2-3%-os vízszintestől való eltérés szabályzására alkalmazható, tehát közutak hossz- illetve keresztirányú esésének méréséhez alig jöhetnek szóba. További hiányossága, hogy ennél induláskor nincs csillapítás. Minél nagyobb az elmozdulás, annál nagyobb a fékező hatás, ami azonban mindig késve jelentkezik, következésképpen meghamisítja a mérési eredményt.

Ismeretes továbbá, hogy a közúthálózat közlekedéstechnikai szempontból történő időszakonkénti vizsgálatához, illetve ellenőrzéséhez viszonylag rövid idő alatt igen nagyszámú mérésre van szükség, ami az ismert megoldásokkal nem teljesíthető.

A találmánnyal célunk a fenti hiányosságok kiküszöbölése, azaz olyan lejtésmérő készülék létrehozása, amellyel nagyszámú mérés egyszerűen és gyorsan, viszonylag kis ráfordítással elvégezhető.

A kitűzött feladat megoldásához olyan lejtésmérő készülékből indultunk ki, amelynek differenciáltranszformátorral felszerelt lejtésérzékelő egysége van, ahol a differenciál-transzformátor primer tekercsei váltakozó jelet adó egységgel, szekunder tekercsei pedig fázisérzékeny egyenirányítón ke2 resztül kijelzővel vannak kapcsolatban, továbbá a primer és szekunder tekercsek közötti résben a lejtésmérés irányában elfordítható, nem mágnesezhető anyagú fémlap helyezkedik el. Ezt a találmány szerint azzal fejlesztettük tovább, hogy a nemmágnesezhető anyagú fémlap felfüggesztett, körcikk alakú ingaként van kialakítva, továbbá a differenciál-transzformátor primer tekercseit a váltakozó jelet adó egységként további transzformátor egyik tekercse táplálja, a szekunder tekercsei viszont e transzformátor további tekercseivel vannak kapcsolatban, továbbá a lejtésérzékelő egységben a transzformátor tekercsei tranzisztorokkal együtt az inga elmozdulásával arányos villamos jelet átalakító transzvertert képeznek, továbbá a differenciáltranszformátor szekunder tekercseinek kimenetén csúcsdetektorként működő tranzisztorok vannak, amelyek a transzformátor tekercseivel szinkronizáló kapcsolatban vannak.

Célszerű az olyan kivitel, amelynél a lejtésérzékelő egység és a kijelző közé elektromos erősítő és átalakító van iktatva. Ezáltal a százalékos kijelzéshez közvetlen eredményt kapunk, másrészt a mérési pontosság fokozható.

A találmány szerinti lejtésmérő készülék előnyös példakénti kiviteli alakja kombinálható közös feszültségstabilizált tápegységre kötött elektronikus távolságmérővel.

Igen gyors és hatékony mérés végezhető a találmány szerinti megoldás olyan kivitelével, amely gépjárművön, vagy hasonló, járókerekeken menesztheti) eszközön van elrendezve. A távolságmérő villamos jeladója például a járókerékről vezérelhető.

A találmányt részletesebben a rajz alapján ismertetjük, amelyen a találmány szerinti megoldás példakénti kiviteli alakját tüntettük fel. A rajzon:

az 1. ábra a találmány szerinti lejtésmérő készülék egyik alkalmazási lehetőségét perspektivikus képben szemlélteti;

a 2. ábra az 1. ábra szerinti lejtésmérő készülék blokkvázlata;

a 3. ábra a 2. ábra szerinti megoldás villamos kapcsolási vázlata, távolságmérővel kiegészítve.

Az 1. ábrán a találmány szerinti lejtésmérő készüléket egészében 10 hivatkozási számmal jelöltük, amely 11 gerendán úgy van rögzítve, hogy az itt fel nem tüntetett ingájának lengéssíkja a 11 gerenda hosszvonalába essék. A 11 gerenda 12 nyíl irányában 13 mankókerekeken meneszthető. A 13 mankókerekek a 11 gerenda két végén támasztják alá, ezek egymástól való távolsága a jelen esetben

2,5 méter. A 11 gerenda 14 és 15 karokon át 16 személygépkocsi mellső részéhez csuklósán kapcsolódik.

A 2. ábrán a találmány szerinti lejtésmérő 10 készülék példakénti kiviteli alakjának blokkvázlata látható, ez villamos lejtésérzékelő 17 egységből, 18 erősítőből és átalakítóból, 20 kijelzőből, és önmagában ismert, feszültségstabilizált 21 tápegységből áll.

A találmány szerint a lejtésérzékelő 17 egységnek DT differenciál-transzformátora van, amelynek magja a lejtésmérés síkjában lengethetően felfüggesztett 22 ingaként van kiképezve. (A 22 ingát a

187 125

3. ábrán vázlatosan felülnézetben tüntettük fel.) A 22 inga eleve kijelöli a függőleges síkot, illetve az arra merőleges vízszintes síkot, így a vízszintestől mért eltérés (pl. lejtés) értéke azonos az ingának a függőlegestől való eltérésével. Ennek meghatározása történik a DT differenciár-trÁpiszformátorral, amelynek Tr₂, Tr₃, Tr₄ és Tr_stekercseiben a magként szereplő 22 inga mindenkori helyzete a függőlegestől való eltéréssel arányos villamos jeleket hez létre. Ezek a villamos jelek á 18 erősítő és átalakítóban történt erősítésük és átalakításuk után digitális 20 kijelzőt vezérelnek, amelyről a lejtés számszerű és értelemszerű (+, illetve - ) értéke azonnal leolvasható.

A 3. ábrán a 17 lejtésérzékelő egység T, és T₂ tranzisztora Trj transzformátor L₂ és L₃ tekercsével együtt transzvertert képez, amely a 22 inga elmozdulásával arányos villamos jelet ad. A 1% transzformátor Lj tekercsében szinuszos váltófeszültség indukálódik, amely a DT differenciáltranszformátor primer oldali Tr₂, Tr₃ tekercseit táplálja. A DT differenciál-transzformátor Tr₂ és Tr₄, illetve Tr₃ és Tr₅ tekercsei közötti csatolást a lengő 22 inga változtatja. A csatolás változásával a szekunder oldali Tr₄ és Tr₅ tekercsekben a feszültség a 22 inga elmozdulásával lineárisan változik. (A Τη és DT transzformátorok stabil vasmagját vastag szaggatott vonallal jelöltük.)

A DT differenciál-transzformátor szekunder oldali Tr₄ és Tr₅ tekercseinek kimenetén lévő T₃, illetve T₄ tranzisztorok csúcsdetektorként (azaz csak meghatározott feszültség-jelérték fölött) működnek. Szinkronizálásukról a Tr, transzformátor L₄ és L_s tekercsei gondoskodnak. A T₃ és T₄ tranzisztor kollektorán lévő C₄, illetve C₅ kondenzátor a rezonancia beállítására szolgál. R₇ és R₈ ellenállásokon a lejtési szögtől függően változó (azaz másmás) egyenfeszültség jelenik meg.

Ez az egyenfeszültség kerül a 18 erősítő és átalakító analóg IC! erősítőegységének mínusz bemenetére. Az IC, erősítőegység pozitív bemenete stabil 5 V-os feszültségen van, hasonlóképpen IC₂ jelű A/D konverter lebegő bemenete is. Az IC, erősítőegység a feszültségjelet a szükséges értékre felerősíti, amely már megfelelő az IC₂ jelű A/D konverter számára. A 18 erősítő és átalakító P, és P₂ potenciométerekből és Rj₀ ellenállásból álló egysége a nullhelyzet és a kalibráció beállítására való. A 20 kijelző önmagában ismert, folyadékkristályos digitális kijelző, amelyen a mért lejtés %-ban, tized pontossággal leolvasható. A mérési tartomány a jelen esetben mínusz 19,9%-tól plusz 19,9%, amely a kísérleti tapasztalataink szerint bőven elegendő. (A 3. ábrán C-vel kondenzátorokat, R-el ellenállásokat, P-vel potenciométereket jelöltünk.)

Az áramellátást a jelen esetben a 16 személygépkocsi 12 V-os egyenfeszültsége biztosítja. A lejtésmérő 10 készülék belső tápfeszültségei 9V és 5V stabilizált egyenfeszültségek. Ezeket a 21 tápegység önmagában ismert IC₃, IC₄ és IC₅ stabilizátora illetve analóg integrált áramkörei biztosítják. (3. ábra.)

Az ábrázolt példakénti kiviteli alak esetében a találmány szerinti lejtésmérő 10 készüléket 23 távolságmérövel kombináltuk, amelynek kapcsolási vázlata is a 3. ábrán látható. Ez 24 jeladókent a kereskedelemben „SZMT-34 néven ismeri kontaktus nélküli, mágnesvezérlésü Schmidl-triggerl tartalmaz. A 24 jeladó jele fázisfordítás után 1C„ elektronikus kapcsolót vezérel és ezen keresztül ismert 25 számítógép konstans összegzőjét működteti. A mérésnél egy impulzusnak meghatározott távolságérték felel meg, az alkalmazott 16 gépkocsi szerkezeti felépítésétől függően. Ennek az értéknek az állandóként való bevitele a 25 számítógépbe meghatározza a távolságmérés pontosságát. A jelen esetben a 24 jeladót a gépkocsi kilométeróraspirálja vezérli. A 25 számítógép digitális 26 kijelzővel van kapcsolatban, amely a mért távolságot méterben jelzi. A 23 távolságmérő 3 és 5 V-os tápfeszültségét ugyancsak a 21 tápegység biztosítja.

Az ábrázolt esetben a lejtésmérő 10 készülék DT differenciál-transzformátora a 22 ingával együtt 19 készülékházban, viszont az elektromos 18 erősítő és átalakító, a 20 kijelző, a 21 tápegység és a 23 távolságmérő a gépkocsi műszerfalán van elrendezve, és 27 kábelen át van egymással összekötve.

A találmány szerinti lejtésmérő 10 készülék nullázását egy előzetesen ellenőrzött vízszintes felületre állva végezzük el. Legfőbb előnye, hogy nem tartalmaz optikai egységet és szükségtelenné teszi a szokásos adatfelvétel fáradságos, balesetveszélyes és időrabló műveleteit, azaz elektromos úton igen nagyszámú mérés elvégzésére alkalmas rövid idő alatt. A mérés termelékenysége legalább tízszerese az ismert megoldásokénak, amihez mindössze egyetlen kezelő, maga a gépkocsivezető szükséges. További előnye, hogy a lejtés számszerű és értelemszerű értéke közvetlenül jelenik meg a 20 kijelzőn, így utólagos számításokra nincs szükség. A javasolt megoldással az időjárási viszonyoktól függetlenül, folyamatos méréseket végezhetünk.

Az ábrázolt távolságmérővel kombinált kiviteli alak járulékos előnye, hogy például autópályán mintegy 15-20 km/órás sebességgel haladva számszerűen azonnal leolvasható a 20 kijelzőn az. útszelvény lejtése 0,1%-os pontossággal, a 26 kijelzőn pedig a vizsgált hely tetszőleges szelvénytől mért méter pontosságú távolsága.

Természetesen a találmány szerinti lejtésmérő 10 készüléknek más kivitele is lehetséges. Például, ha a közelítő lejtésmérési pontosság is elegendő, akkor a 10 készülék a gépkocsiban is elrendezhető. Ilyenkor a 11 gerendára nincs szükség, továbbá, olyan kivitel is lehetséges, amelynél a lejtésmérő készülék kézzel mozgatható, kerekeken guruló önálló célműszerként van kialakítva. Ez esetben külön akkumulátorról kell gondoskodni.

Claims (4)

Szabadalmi igénypontok

1. Lejtésmérő készülék főleg közutak hossz- illetve keresztirányú esésének mérésére, amelynek differenciál-transzformátorral ellátott lejtésérzékelő egysége van, ahol a differenciál-transzformátor primer tekercsei váltakozó jelet adó egységgel, szekunder tekercsei pedig fázisérzékeny egyenirányítón keresztül kijelzővel vannak kapcsolatban, továbbá a differenciál-transzformátor primer és szekunder

187 125 tekercsei közötti résben a lejtésmérés irányában elfordítható, nem-mágnesezhető anyagú fémlap helyezkedik el, azzal jellemezve, hogy a nem-mágnesezhetö anyagú fémlap felfüggesztett körcikk-alakú ingaként (22) van kialakítva, továbbá a differenciál-transzformátor (DT) primer tekercseit (Tr₂, Tr₃) a váltakozó jelet adó egységként további transzformátor (Tr,) egyik tekercse (L,) táplálja, a szekunder tekercsei (Tr₄, Tr₅) viszont a transzformátor (Tr,) további tekercseivel (L₂, L₄, illetve L₃, L₅) vannak kapcsolatban, továbbá a lejtésérzékelő egységben (17) a transzformátor (Tr,) tekercsei (L₂, L₃) tranzisztorokkal (T,, T₂) együtt az inga (22) elmozdulásával arányos villamos jelet átalakító transzvertert képeznek, továbbá a differenciáltranszformátor (DT) szekunder tekercseinek (Tr₄, Tr₅) kimenetén csúcsdetektorként szolgáló tranzisztorok (T₃, T₄) vannak, amelyek a transzformátor (Tr,) tekercseivel (L₄, L_s) szinkronizáló kapcsolatban vannak.

2. Az 1. igénypont szerinti lejtésmérő készülék, azzal jellemezve, hogy a lejtésérzékelő egység (17) ⁵ és a kijelző (20) közé elektromos erősítő és átalakító (18) van iktatva.

3. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti lejtésmérő készülék, azzal jellemezve, hogy elektronikus távolságmérővel (23) van kombinálva, és ezek közös ¹⁰ feszültségstabilizált tápegységgel (21) vannak kapcsolatban,

4. Az 1-3. igénypontok bármelyike szerinti lejtésmérő készülék, azzal jellemezve, hogy gépjárműben (16) vagy hasonló járókerekeken meneszthető ⁵ eszközön van elrendezve, ahol előnyösen a távolságmérő (23) villamos jeladója (24) a járókerékről vezérelhetően van kiképezve.