NO342448B1 - Fremgangsmåte til innsamling av informasjon om veioverflatens glatthet - Google Patents

Abstract

En fremgangsmåte for å samle inn informasjon om overflateglatthet på vei (1) omfatter innsamling fra en databuss (3) i et transportkjøretøy (2) som kjører på veien, operasjonelle data om kjøretøyet, ved bruk av de operasjonelle data til å bestemme slippforholdet s til kjøretøyets drivhjul (8) og trekkraften F påført veien fra drivhjulet, og bestemme veioverflatens glatthet ut fra slippforholdet s, trekkraften F og kjøretøyets masse m. I samsvar med oppfinnelsen omfatter fremgangsmåten å forhåndsbestemme slippforholdet s0 til drivhjulet (8) på en overflate uten slipp som en funksjon av normalkraften N påført veien (1) fra drivhjulet og avhengig av kjøretøyets masse m og trekkraften F, bestemme slippforholdet s1, normalkraften N1 og trekkraften F1 til drivhjulet (8) under kjøring, bestemme det normaliserte slippforhold s' ved å sammenlikne slippforholdet s1 til drivhjulet (8) under kjøring med det forutbestemte slippforhold s0 på en overflate uten slipp med den samme trekkraft F1 og normalkraft N1, og bestemme veiens (1) overflateglatthet ut fra det normaliserte slippforhold s'.

Description

Fremgangsmåte til innsamling av informasjon om veioverflatens glatthet

Oppfinnelsen vedrører detektering av veioverflateglatthet på grunnlag av driftsdata fått fra kjøretøyer som forflytter seg på veien, og å samle inn informasjon om den detekterte glatthet.

Informasjon om veioverflatens glatthet eller sleiphet er nyttig for flere applikasjoner. Veisikkerheten kan forbedres betydelig ved for eksempel å informere sjåfører om glattheten før de er i stand til å merke den selv. I tillegg til å sikre at sjåførene er korrekt informert om glattheten og dermed forbedre manøvrerbarheten av de enkelte kjøretøyer, kan sikkerheten effektivt forbedres ved å redusere glattheten direkte ved hjelp av veivedlikeholdsaktiviteter. Når man optimaliserer veivedlikeholdsaktiviteter er det ekstremt viktig at informasjon om veioverflatens sleiphet fra ulike områder kan oppnås til så virkelig tid som mulig.

Informasjon om glatthet fås mest effektivt fra ulike systemer som detekterer glatthet direkte fra kjøretøyene som beveger seg på veien. Kjøretøyene kan ha forskjellige følere, for eksempel optiske eller akustiske, som overvåker veioverflaten og emitterer signaler som kan bli brukt når man fastlegger veioverflatens forhold. Imidlertid er kostbare og kompliserte hjelpefølere ikke nødvendige, dersom informasjon oppsamlet med systemene som allerede finnes i kjøretøyene blir brukt til å bestemme glattheten. I moderne kjøretøyer er det mulig å samle inn i elektronisk form fra kjøretøyets databuss for det første operasjonelle data om motoren, og for det andre, for eksempel ved å bruke innretninger gitt i antilås bremsesystemer, informasjon om hjulenes rotasjonshastighet, som kan bli brukt til ytterligere å bestemme veioverflatens glatthetsnivå, spesielt på grunnlag av drivhjulet eller slipp i bremsehjul.

Slipp eller slippforholdet betyr vanligvis forholdet mellom differansen mellom hjulets radiale hastighet og kjøretøyets faktiske hastighet og kjøretøyets faktiske hastighet. I tillegg til friksjon, bidrar naturligvis også trekkraften påført veien med hjulet, og normalkraften påført veien med hjulet og som skyldes kjøretøyets masse og jordens gravitasjon, til hjulets slipp. Jo større trekkraften er og mindre normalkraften er, jo større er hjulslippet. Avhengigheten mellom friksjonskoeffisienten, trekkraften og slippet er ofte avbildet som en kurve som representerer trekkraften (potensielt normalisert dvs. delt av normalkraften) som en funksjon av slippet. Kurven har en maksimalverdi som korresponderer med friksjonskoeffisienten mellom hjulet og veioverflaten. Det er vanskelig å fastslå den maksimale verdi direkte fra det detekterte slipp fordi, ved normal kjøring, er slippet vanligvis betydelig mindre enn slippet som tilsvarer den maksimale verdi. På den annen side, når slippet når nivået som korresponderer med den maksimale verdi til kurven, er sjåføren i stand til å merke glattheten uansett. Derfor viser ikke applikasjoner som ikke krever en eksakt og absolutt friksjonskoeffisient noe behov for en separat detektering av glatthet. En slik applikasjon er for eksempel veivedlikehold under vinterforhold, når det bare er tilstrekkelig å vite områdene som oppviser slik glatthet at for eksempel grusing eller snørydding vil være nødvendig.

En fremgangsmåte til å estimere friksjonen mellom veioverflaten og hjulet fra det lave hjulslippnivå er vist i publikasjon”Slip-based Tire-Road Friction Estimation” Automatica, Vol. 33, No.6, sidene 1087-1999, 1997. Fremgangsmåten er basert på målinger av den normaliserte trekkraft μ = F/N hvor F er trekkraften referer til ovenfor og N, respektivt, er normalkraften, og av slippet s. En lineær avhengighet μ = k(s – δ) er forventet mellom dem. Et vesentlig trinn ved fremgangsmåten er å estimere helningen k og offsetparameteren δ ved å anvende det kompliserte matematiske Kalman filter på de målte data. Metoden innebærer også bestemmelse av parameteren γ = 4 Var(e) proporsjonalt med variasjonen e i den målte hjulrotasjonshastighet som skyldes veioverflatens ujevnhet. Til sist kan friksjonen og veioverflatetype bli grovt gradert, på basis av parametere k og γ bestemt fra de målte data, for eksempel som en overflate med en høy friksjonskoeffisient, som en glatt overflate og som en ekstremt glatt overflate. Fremgangsmåten muliggjør også gjenkjennelse av en grusvei som en bestemt type overflate.

En annen kjent fremgangsmåte for beregning av friksjonskoeffisienten fra det målte slipp og fra kjøretøyhastigheten og akselerasjonen er vist i patentsøknad US 2005/0038589 A1. Fremgangsmåten vedrører spesielt å justere hjulmomentet.

Løsningen innebærer å bestemme, som et mellomtrinn, den tilsiktede rotasjonshastighet til hjulet og det tiltenkte hjulslipp, begge avhengig av den tiltenkte hastighet. Et vesentlig trinn ved fremgangsmåten omfatter bruken av Fourierrekker når friksjonskoeffisienten beregnes.

Patentpublikasjon US 6650988 B2 beskriver en fremgangsmåte for å bestemme veioverflatekvalitet ut fra det faktum som fastslår at når friksjonskoeffisienten er lav, slik som på slitt og frossen snø, er det betydelig mer ustabilt enn for eksempel på asfalt. Derfor, for å bestemme om friksjonskoeffisienten er høy eller ikke, omfatter fremgangsmåten ifølge publikasjonen for det første å undersøke variasjonen i slippforhold mellom venstre og høyre hjul. Korrelasjonskoeffisient og lineær regresjonskoeffisient mellom slippforholdet til fremre og bakre hjul og kjøretøyets akselerasjon, blir også bestemt. Dersom variasjonen overskrider en viss verdi, vil en terskelverdi bli innstilt for å bestemme veioverflatekvaliteten ut fra den lineære regresjonskoeffisient.

Publikasjonen «Relationship between winter road surface conditions and vehicular motions measured by GPS-equipped probe vehicle”, (research board annual meeting 2002), av Takashi Nakatsui Et al, beskriver en fremgangsmåte til å samle inn informasjon om overflateglatthet på vei. Fremgangsmåten omfatter innsamling fra en databuss i en taxi som kjører på veien og bruke de operasjonelle data til å bestemme slippforhold til kjøretøyets drivhjul. Publikasjonen beskriver derimot ikke et transportkjøretøy eller bestemmelse av normalkraft og trekkraft.

Dette er heller ikke kjent fra publikasjonene JPH1035463 eller GB2243657

Fremgangsmåtene beskrevet ovenfor er beregningsmessig tunge og kompliserte. De er derfor altfor omfattende for situasjoner hvor den eneste fokus av interesse er å vite om veioverflaten eventuelt er glatt eller ikke. Komplisert beregning setter også høyere krav til kapasiteten til anordningen som utfører beregningene. Dersom man ønsker å øke nøyaktigheten til veioverflatebestemmelse, vil beregningskravene bli enda høyere.

Imidlertid, når basert på informasjon samlet inn av bare ett enkelt kjøretøy, blir beregningen av friksjonskoeffisienten i noe utstrekning uunngåelig etterlatt unøyaktig. Hver kjente fremgangsmåte har også sine ulemper. For eksempel virker den sistnevnte i situasjoner med akselerasjon/bremsing. Den førstnevnte er, på den annen side, begrenset til situasjoner som opptrer bare under ”normal kjøring”.

Det er et formål med oppfinnelsen å tilveiebringe en ny fremgangsmåte til å samle opp informasjon om mulig veioverflateglatthet så enkelt, effektivt og pålitelig som mulig.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen til å samle inn informasjon om veioverflateglatthet er karakterisert ved hva som har blitt presentert i det selvstendig krav 1.

Fremgangsmåten til å samle opp informasjon om veioverflateglatthet omfatter innsamling fra databussen til et transportkjøretøy som kjører på veien operasjonelle data om kjøretøyet, som bruker de operasjonelle data til å bestemme slippforholdet s til kjøretøyets drivhjul og trekkraften F påført veien fra drivhjulene for å forflytte kjøretøyet, og bestemme veioverflatens glatthet ut fra slippforholdet s, trekkraften F og normalkraften N påført veien fra kjøretøyets drivhjul. Operasjonelle data innsamlet i elektronisk form fra kjøretøyets databuss, der ulike typer av disse for tiden er i bruk, ett eksempel er en CAN (Controller Area Network), kan innbefatte for eksempel motormoment og rotasjonshastighet til kjøretøyhjulene. De operasjonelle data benyttet ved bestemmelsen, eller data utledet fra de operasjonelle data i de mellomliggende trinn ved fremgangsmåten, kan for eksempel også omfatte kjøretøyhastighet og akselerasjon. Slippforholdet her betyr forholdet mellom differansen mellom radialhastigheten til drivhjulet, proporsjonalt med dets rotasjonshastighet og dets hjulradius, og kjøretøyets virkelige hastighet, og kjøretøyets virkelige hastighet. De innsamlede operasjonelle data kan for eksempel bli lagret i kjøretøyets innebygde computer eller i en eller annen dataprosessor installert i kjøretøyet for å bestemme glattheten med anordningen og med programvaren installert i denne. Nevnte normalkraft påvirker slippforholdet slik at med en bestemt trekkraft blir slippet større jo mindre drivhjulene påfører veien normalkraft.

Med fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen blir transportkjøretøyer brukt. Dette betyr kjøretøyer eller kjøretøykombinasjoner med maksimal vekt på minst 3500 kg, med fordel på minst 18000 kg, og mest fordelaktig på minst 42000 kg. Maksimalvekten er den største tillatte totalmasse av et lastet kjøretøy. Kjøretøytypen kan respektivt for eksempel være en lastebil, et persontransportkjøretøy, en lastebil, eller en hel vogntogkombinasjon som den største. Sammenliknet med personbiler og varebiler, gir godskjøretøyer betydelige fordeler for å bestemme glattheten. Dette er fordi trekkraften påført veien fra drivhjulet bestemmes av motorlasten eller, med andre ord, av kraften fremstilt av motoren, eller dens dreiemoment. Imidlertid forsvinner alltid noe av totaleffekten, for eksempel i kraftoverføringene. Kun den delen som overskrider delen som forsvinner er av betydning når slippet skal bestemmes. Jo mindre den effektive delen av kraften som overskrider den forsvinnende delen, jo mer unøyaktig er den å bestemme, og jo mer unøyaktig er det dermed å bestemme slippet fra den.

Godskjøretøyer gir den fordel at motoren, når belastet, vanligvis nærmer seg sin maksimale kapasitet, slik at den effektive delen av effekten eller kraften kan bli bestemt mer nøyaktig. Situasjonen med passasjerbiler for eksempel er mest vanlig den motsatt, ettersom den nødvendige kraft knapt overskrider nivået som forsvinner.

Kanskje en enda mer vesentlig fordel med godskjøretøyer er at selv om den totale masse og dermed den nødvendige trekkraft av, for eksempel en full tilhengerlastebil blir forstørret sammenliknet med en passasjerbil, blir massen båret av det drivende hjul til lastebilen imidlertid ikke øket i samme utstrekning. Dette skyldes det større antall aksler blant hvilke den totale masse blir fordelt. Drivhjulet til en lastebil er derfor mer utsatt for slipp enn drivhjulet til en passasjerbil, som betyr at slippet blir detektert betydelig mer følsomt med godskjøretøyer.

I samsvar med oppfinnelsen omfatter fremgangsmåten å forhåndsbestemme først slippforholdet s0til drivhjulet på en ikke-slipp overflate som en funksjon av normalkraften N påført veien fra drivhjulet og avhengig av kjøretøymassen, og nevnte trekkraft F. Slippforholdet kan bestemmes bare ut fra beregninger, men også kjøretester kan bli utført på en overflate kjent for å være uten slipp og egnet for bruk som en referanse. Med kjøretester kan referanseslippforholdet s0bli bestemt veldig nøyaktig, fordi, i tillegg til slippet, kan også virkningene av hastigheten og av deformasjoner av hjulstrukturen på den dynamiske radius til hjulet bli tatt i betraktning. Normalkraften er den kraft om påføres vinkelrett på veiflaten og avhengig av vekten til kjøretøyet, forårsaket av jordens gravitasjon.

I samsvar med oppfinnelsen omfatter fremgangsmåten å deretter bestemme slippforholdet s1, normalkraften N1, og trekkraften F til drivhjulene under kjøring. Det normaliserte slippforhold s’ blir så bestemt ved å sammenlikne slippforholdet s1til drivhjulet under kjøring med det forutbestemte slipp s0 på en overflate uten slipp med den samme normalkraft N1og trekkraft F1. Nivået til veiflatens glatthet bestemmes ut fra det normaliserte slippforhold som dermed oppnås. Med andre ord, det normaliserte slippforhold indikerer graden av slipp med hensyn til overflaten kjent for å være uten slipp, så glattheten er dermed detektert ut fra økningen i slipp. Glattheten kan være gradert i samsvar med graden av økning i slippforholdet.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er betydelig enklere enn fremgangsmåtene i samsvar med den kjente teknikk beregnet på å bestemme det absolutte slipp eller friksjonskoeffisient. Dette muliggjør en veldig hurtig tilegnelse av informasjon om glatthet. Fremgangsmåten er også ekstremt følsom og indikerer selv ørsmå økninger i glatthet, som er fordelaktig sammen med nevnte hurtighet, spesielt når førere av kjøretøy skal bli informert før de er i stand til å merke glattheten selv. Ettersom fremgangsmåten er basert direkte på endringer i oppførselen til drivhjulet med hensyn til ikke-slipp overflaten, er den også svært pålitelig. Tapet av grep på grunn av dekkslitasje kan naturligvis bli bestemt som svakt slipp selv på en overflate kjent for å være uten slipp. Dette er imidlertid en harmløs og sikker defekt, og på den annen side, en som sjåførene er i stand til å merke selv, slik at de tildelte dekkegenskaper kan bli tatt hensyn til ved å justere prosess-parameterne for informasjonen om slipp.

For å bestemme normalkraften N1, som er en vesentlig faktor i hjulslippet, og derfor også i å bestemme slippet, og blir påført veien ut fra drivhjulet under kjøring, innebærer en foretrukket utførelse av oppfinnelsen å samle inn fra kjøretøyets databuss data mht. akselbelastning på drivhjulet. I moderne godskjøretøyer innbefatter data fått direkte fra databussen ofte data om aksellast, som er den mest likefremme måten å bestemme normalkraften på.

En alternativ måte å bestemme normalkraften N1på er å samle posisjonsdata om kjøretøyet som beveger seg på veien, og å bestemme kjøretøymassen m fra kjøretøyets posisjonsdata og driftsdata oppsamlet under kjøring. Normalkraften N1kan bestemmes ut fra kjøretøyets eller kjøretøykombinasjonens vektfordeling mellom forskjellige aksler. Massen kan i praksis bestemmes ut fra posisjonsdata og de operasjonelle data, for eksempel ut fra kjøretøyets bevegelsesstatus og ut fra krefter som virker på kjøretøyet. På den annen side kan arbeidet som er nødvendig for å bevege kjøretøyet under en bestemt forflytning også bli bestemt, og massen beregnet ut fra energibalanse.

Nærmere bestemt kan fremgangsmåten for å bestemme massen beskrevet ovenfor omfatte trinnene med 1) forhåndsbestemme avhengigheten av arbeidet Wrsom er nødvendig for å forflytte kjøretøyet på kjøretøyets overgang og masse, 2) benytte det potensielle data og de operasjonelle data for å bestemme avstanden d som kjøretøyet har forflyttet seg, høydeendring Δh av kjøretøyets posisjoner, endring i kjøretøyets hastighet v og det faktiske arbeide W nødvendig for å bevege kjøretøyet, tatt fra en målesyklus under kjøring, og 3) beregne kjøretøyets masse m fra avhengigheten av arbeidet Wrnødvendig for å forflytte kjøretøyet ut fra overgang og masse, ut fra avstanden d kjøretøyet har beveget seg, høydeendringen Δh til kjøretøyets posisjoner, endringen i kjøretøyets hastighet v og det faktiske arbeidet W nødvendig for å forflytte kjøretøyet, tatt fra målesyklusen, og fra energibevaringsprinsippet. For å bestemme massen, posisjonsdataene, så vel som operasjonelle data, kan for eksempel bli innsamlet hvert sekund fra kjøretøyets databuss. For å bestemme arbeidet Wrnødvendig for å forflytte kjøretøyet, kan kjøretester bli utført for eksempel med forskjellige belastninger og forskjellige overganger. Avhengigheten Wr(d,Δh,m) kan også bli brukt for eksempel til å bestemme koeffisienten K som bestemmer effekten av kjøretøyets masse på krefter som motstår kjøretøyets bevegelse. Arbeidet W kan så bli beregnet ved først å bestemme den øyeblikkelige motoreffekt Pifra motorens dreiemoment og rotasjonshastighet, og så bestemme arbeidet ved å multiplisere den øyeblikkelige effekt med varigheten til de informasjonsoppsamlende sykluser og ved å legge sammen produktene. Den energibevarende likning W = Kmd mgΔh (mΔ(v<2>))/2 kan så bli løst for massen m. en mer detaljert beskrivelse av en slik fremgangsmåte for å bestemme massen er vist i en tidligere patentsøknad FI 20050670 med samme søker.

Ved å bestemme kjøretøyets aksellast eller masse og normalkraften N1 til drivhjulet ut fra informasjon oppsamlet under kjøring, vil det først av alt ikke være et behov for bruk av komplisert veieapparatur og for det andre potensielle unøyaktigheter ved bestemmelse av massen ved hjelp av fraktbrev eller liknende unngås. Videre kan informasjon om kjøretøyets masse bli oppdatert for eksempel etter hvert trinn med lasting og lossing, som derved sikrer at beregningen av glatthet alltid er basert på tilstrekkelig nøyaktige kildedata.

En foretrukket utførelse av oppfinnelsen innebærer å bestemme det normaliserte slippforhold s’ ved å trekke fra slippforholdet s0på en ikke-slipp overflate ut fra slippforholdet s1under kjøring. Avhengig av situasjonen og den ønskede kvalitet på informasjonen om glatthet, er det også mulig å undersøke forholdet mellom slippforholdene, eller forholdet mellom den ovenfor nevnte rest av slippforholdet og slippforholdet på ikke-slipp overflaten.

For å sikre en nøyaktig bestemmelse av glattheten er den med fordel bestemt bare når motormomentet overskrider den foreliggende terskelverdi. Dette sikrer at det såkalte effektive parti av momentet og derfor effekten, som overskrider den forsvinnende delen beskrevet ovenfor, er tilstrekkelig til å bli bestemt nøyaktig nok. Dette, i sin tur, sikrer at trekkraften og til sist glattheten blir bestemt nøyaktig. Nevnte terskelverdi er med fordel minst 50%, mer fordelaktig minst 70%, for eksempel 90% av motormomentets maksimale verdi, avhengig for eksempel av massen, motorkapasiteten og utstrekningen av kraftsvinnet i kjøretøyet.

I tillegg til å bestemme glattheten, omfatter den foretrukne utførelse av fremgangsmåten i samsvar med oppfinnelsen å samle inn kjøretøyets posisjonsdata under kjøring, og overføre posisjonsdata og tilsvarende informasjon om glatthet til det sentrale system for lagring og videre behandling. Posisjonsdata og informasjonen om glatthet kan dermed for eksempel bli kombinert i det sentrale system for å danne et kart om glatthet, som i sin tur kan være anvendelig når man målsetter veivedlikeholdsaktiviteter, slik som snørydding, grusing eller salting, om passende områder. På den annen side kan informasjonen om glatthet bli sendt som et varsel fra det sentrale system til andre kjøretøyer som nærmer seg området med høyt glatthetsnivå. Informasjonen om glatthet overført til det sentrale system kan bli forhåndsbestemt av kjøretøyets innebygde computer eller andre dataprosessorer, eller det kan utgjøres av operasjonelle data benyttet som kildedata når glattheten bestemmes, i hvilket tilfelle den faktiske bestemmelse av glattheten blir ferdigstilt av det sentrale system.

Posisjonsdata og informasjon om glatthet er med fordel overført til det sentrale system under kjøring via en trådløs dataoverføringsinnretning, slik som en GSM transmitter. Informasjonen om veioverflatens glatthet blir dermed hurtig overført, som medfører en effektiv målsøking av både veivedlikeholdsaktiviteter og varsler om glatthet om de passende områder. På den annen side, i situasjoner hvor sanntidsdata ikke er nødvendig, kan informasjonen bli overført til sentralsystemet etter kjøringen ved bruk av mellomliggende lagringsmedium, slik som et minnekort.

I en foretrukket utførelse av oppfinnelsen, blir veiflatens glatthet bestemt i sentralsystemet ved å kombinere informasjonen om glatthet samlet inn fra forskjellige kjøretøyer. Ved å bruke informasjon samlet inn fra forskjellige kjøretøyer forbedrer nøyaktigheten og påliteligheten i å bestemme glattheten. På den annen side kan informasjon fra et enkelt kjøretøy bli sammenliknet med informasjon samlet inn av andre kjøretøyer fra den samme rute for å kalibrere kjøretøyer som overfører informasjon som avviker fra informasjonen overført av andre kjøretøyer. Et kalibrert kjøretøy tjener dermed som en ”føler”, mer pålitelig enn før, og kan bli brukt for ruter med mindre trafikkstrøm hvor det kanskje ikke er mulig å innhente noe informasjon innsamlet av andre kjøretøyer på et visst tidspunkt. Som angitt ovenfor, informasjon om glatthet overført til sentralsystemet kan omfatte, i tillegg til informasjonen om glatthet som allerede bestemt, blir ”rådata” benyttet for å bestemme den faktiske glatthet, slik at den endelige beregning av glattheten blir utført sentralt, effektivt og nøyaktig i det sentrale system basert på informasjonen sendt fra flere kjøretøyer.

Kjøretøyets posisjonsdata nødvendig for å bestemme glattheten er med fordel samlet inn ved å bruke en GPS satellitt posisjoneringsanordning.

Innretningene nødvendige for fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen omfatter med fordel fremfor alt dataoppsamlingsinnretninger for å samle inn operasjonelle data i elektronisk form fra kjøretøyets databuss. De operasjonelle data, så vel som posisjonsdata, kan samles i en minneenhet anordnet i kjøretøyets innebygde computer eller i andre egnede databehandlingsinnretninger. Ulike trinn ved fremgangsmåten i samsvar med oppfinnelsen er med fordel realisert minst delvis automatisk ved bruk av et computerprogram installert på dataprosessoren, slik at ingen handlinger er nødvendig fra føreren. Sentralsystemet kan også omfatte ulike lager-, behandlings- og overføringsinnretninger og programvare for data i elektronisk form.

Fremgangsmåten i samsvar med oppfinnelsen tilveiebringer flere fordeler med hensyn til løsninger ifølge kjent teknikk. En fremgangsmåte for å bestemme glatthet ved å sammenlikne med en overflate kjent for å være uten slipp er lett å bruke, hurtig, følsom og pålitelig. Ved å bruke de operasjonelle posisjonelle data innsamlet under kjøring for å nøyaktig bestemme kjøretøyets masse, bidragende til beregningsresultatene, unngås feil forårsaket av endringer i massen i å bestemme glattheten. Nøyaktigheten om informasjon om glatthet kan bli ytterligere forbedret ved å kombinere i det sentrale system informasjon om glattheten innsamlet av flere kjøretøyer.

I det følgende vil oppfinnelsen bli beskrevet i detalj ved hjelp av eksempler på dens utførelser med henvisning til de vedlagte tegninger, hvor:

Fig. 1 er et flytskjema som illustrerer en utførelse i samsvar med oppfinnelsen, og Fig. 2 illustrerer utstyret benyttet i fremgangsmåten i samsvar med oppfinnelsen og fremgangsmåtens prinsipp.

I fig.1 er fremgangsmåten delt i to hovedtrinn. Det første trinn omfatter å foreta kjøretester ved å kjøre et kjøretøy på en overflate uten slipp med forskjellige masser og på forskjellige ruter. Under kjøretestene blir kjøretøyets posisjonsdata og operasjonelle data samlet inn, og de operasjonelle data først av alt brukt til å bestemme slippforholdet s0mellom kjøretøyets drivhjul på en overflate uten slipp som en funksjon av normalkraften N påført veien fra nevnte hjul og forårsaket av kjøretøyets masse m og jordens gravitasjon, og trekkraften F til drivhjulet. For det andre blir de operasjonelle data og posisjonsdata brukt for å bestemme arbeidet Wrnødvendig for å forflytte kjøretøyet som en funksjon av kjøretøyets overføring og masse.

Trinn 2 omfatter innsamling av kjøretøyets posisjonsdata og operasjonelle data under kjøring. Posisjonsdataene og de operasjonelle data innsamlet under en bestemt målesyklus blir brukt for å bestemme kjøretøymassen. Dette kan bestemmes for eksempel ved å sammenlikne det faktiske arbeidet, overgangen under målesyklusen og endringen i hastighet med det forhåndsbestemte arbeid nødvendig for å forflytte kjøretøyet som en funksjon av overgangen, kjøretøymassen og endringen i hastighet. Kjøretøyets operasjonelle data blir så brukt til å bestemme slippforholdet s1til drivhjulet, trekkraften F1til nevnte hjul og fra kjøretøyets masse m bestemt ovenfor og kjent vektfordeling, normalkraften N1påført veien fra drivhjulet. Alternativt, i stedet for å bestemme massen som beskrevet ovenfor, kunne normalkraften bli bestemt mer likefrem ut fra aksellasten mottatt fra kjøretøyets databuss. Slippforholdet s0på en overflate uten slipp i samsvar med den respektive trekkraft F1og normalkraft N1blir trukket fra slippforholdet s1. Glattheten blir så bestemt ut fra det normaliserte slippforhold s’ som derved oppnås. For eksempel, spesifikke nivåer for normalisert slippforhold, som korresponderer med spesifikke nivåer for glatthet, kan bli forhåndsbestemt. Når glatthet blir detektert, kan et varsel først av alt bli sent til sjåføren, i tilfelle de enda ikke har notert glattheten selv. Denne informasjon om glatthet blir også overført under kjøring, sammen med posisjonsdata, til det sentrale system som samler inn informasjonen om glatthet hvor det kan bli prosessert videre. Det er også mulig å utføre den faktiske bestemmelse om glatthet i det sentrale system, eventuelt ved å bruke informasjonen nødvendig for bestemmelsen overført fra flere kjøretøyer.

Bestemmelsestrinnene beskrevet ovenfor, med unntak av massebestemmelsen, blir fortrinnsvis realisert som en kontinuerlig repeterende prosess, som gir mulighet for detektering av glatthet så hurtig som mulig. Denne masse kan, om ønsket eller nødvendig, også bli bestemt igjen for eksempel etter lasting eller lossing. På grunn av slitasje, vil dekkene miste deres grep under tidens løp. Derfor kan slippforholdet s0på en ikke-slipp flate også bli bestemt igjen fra tid til annen, for eksempel dersom fremgangsmåten oppdages å frembringe informasjon om glatthet som er klart unøyaktig.

Fig. 2 viser for det første et skjematisk bilde av delene til anordningen nødvendig for fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen. En lastebil 2 som beveger seg på en vei 1 har en CAN buss 3, som samler inn informasjon om driften av kjøretøymotor, om hjulenes rotasjonshastighet og om andre liknende driftsdata og er knyttet via en datalink til en computer 4 installert i kjøretøyet for oppsamling av driftsdata på computeren. Også en GSM transmitter/mottaker 5 er knyttet til computeren for å overføre informasjon mellom lastebilen og et sentralsystem 6. Sentralsystemet 6 kan omfatte ulike databehandlingssystemer for å samle og behandle informasjon om glatthet på en ønsket måte, og også datakommunikasjonsinnretninger. Det sentrale system er dermed i stand til å både å motta informasjon fra lastebilen 2 og å overføre den behandlede informasjon tilbake til lastebilen eller videre til andre kjøretøyer. En GPS mottaker 7 er også forbundet til computeren for å bestemme kjøretøyets posisjonsdata og for å samle inn data på computeren 4.

Fig. 2 illustrerer også prinsippet ved bestemmelsen av glatthet. Lastebilen 2 i figuren fremskrider ved en hastighet v, dens drivhjul 8 roterer med en vinkelhastighet ω. Den radiale hastighet vωtil drivhjulet er vinkelhastigheten multiplisert med hjulradien: vω= ωr. Når det ikke er noe hjulslipp er den radiale hastighet den samme som kjøretøyets hastighet v. Når man undersøker kontaktpunktet mellom drivhjulet 8 og veien 1, er man i stand til å bestemme, i samsvar med figuren, trekkraften F som roterer hjulet og tenderer til å skli hjuloverflaten med hensyn til veien. I den motsatte retning er friksjonskraften fµ= µN påført i samsvar med friksjonen mellom hjulet og veiflaten, hvor N er normalkraften N = mg proporsjonal med massen m til lastebilen 2, forårsaket av jordens gravitasjon og påført veioverflaten fra drivhjulet 8, hvor g er tyngdens akselerasjon. Dersom friksjonskraften er sterk nok, vil det ikke være noen glidende bevegelse i forhold til veiflaten, som betyr at hjulet ikke slipper eller glir. Ettersom trekkraften F overskrider friksjonskraften Fµ, starter drivhjulet 8 å slippe slik at dens radiale hastighet overskrider kjøretøyets hastighet. Slippforholdet, bestemt som forholdet mellom økningen i radial hastighet og virkelig hastighet, avhenger, i samsvar med det som er beskrevet ovenfor, av friksjonskoeffisienten, men vesentlig også på normalkraften N og trekkraften F. Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen innebærer forhåndsbestemmelse, ved hjelp av kjøretester eller beregninger, avhengigheten av slippforholdet til kjøretøyet og av dets drivhjul om disse faktorer på en overflate kjent for å være uten slipp, slik som for eksempel tørr asfalt. Slippforholdet detektert under kjøring blir sammenliknet med dette slippforhold på tørr flate med den samme trekkraft og normalkraft slik at et normalisert slippforhold s’ som representerer økningen i glatthet med hensyn til den kjente tørre overflate er dannet ved sammenlikning, for eksempel ved subtrahering.

Fig. 2 viser også avstanden d som kjøretøyet har forflyttet seg og høydeendringen Δh under målesyklusen for å bestemme lastebilmassen. Ved å sammenlikne disse og det forhåndsbestemte arbeide Wr(d,Δh,m) nødvendig for å forflytte lastebilen med det faktiske arbeide W beregnet ut fra lastebilens operasjonelle og posisjonelle data innhentet under målesyklusen, kjøretøyets masse, vesentlig for nøyaktigheten i bestemmelsen av glattheten, kan bli bestemt ved energikonserveringsprinsippet.

Bestemmelsen av den totale masse er naturligvis ikke nødvendig, dersom aksellastdata er tilgjengelig i kjøretøyets databuss.

Oppfinnelsen er ikke begrenset bare til eksemplene av dens utførelser referert til ovenfor, i stedet er mange variasjoner mulige innenfor omfanget av oppfinnelsens tanke definert i kravene.

Claims (1)

1. PATENTKRAV

   1.

   Fremgangsmåte til å samle inn informasjon om overflateglatthet på vei (1), der fremgangsmåten omfatter innsamling fra en databuss (3) i et transportkjøretøy (2) som kjører på veien, operasjonelle data om kjøretøyet, bruke de operasjonelle data til å bestemme slippforholdet s til kjøretøyets drivhjul (8) og trekkraften F påført veien fra drivhjulet for å forflytte kjøretøyet, og bestemme veioverflatens glatthet ut fra slippforholdet s, trekkraften F og normalkraften N påført veien fra kjøretøyets drivhjul, karakterisert ved at fremgangsmåten omfatter:

   - forhåndsbestemme slippforholdet s0til drivhjulet (8) på en overflate uten slipp som en funksjon av normalkraften N og trekkraften F, - bestemme slippforholdet s1, normalkraften N1og trekkraften F1til drivhjulet (8) under kjøring,

   - bestemme det normaliserte slippforhold s’ ved å sammenlikne slippforholdet s1til drivhjulet (8) under kjøring med det forutbestemte slippforhold s0på en overflate uten slipp med den samme trekkraft F1og normalkraft N1, og

   - bestemme veiens (1) overflateglatthet ut fra det normaliserte slippforhold s’.

   2.

   Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at akselbelastningsdata til drivhjulet (8) er innsamlet fra kjøretøyets (2) databuss for å bestemme normalkraften N1under kjøring.

   3.

   Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at posisjonsdata om kjøretøyet (2) som beveger seg på veien (1) blir samlet inn, og kjøretøyets masse m bestemt ved å bruke kjøretøyets posisjonsdata og driftsmessige data under kjøring, for å bestemme normalkraften N1under kjøring.

   Fremgangsmåte som angitt i krav 3, karakterisert ved at bestemmelsen av kjøretøyets masse m innebærer:

   - forhåndsbestemme avhengigheten av arbeidet Wrsom er nødvendig for å forflytte kjøretøyet (2) på kjøretøyets overgang d, Δh og masse m, - benytte det potensielle data og de operasjonelle data for å bestemme avstanden d som kjøretøyet (2) har forflyttet seg, høydeendring Δh av kjøretøyets posisjoner, endring i kjøretøyets hastighet v og det faktiske arbeide W for å bevege kjøretøyet, tatt fra målesyklusen under kjøring, og

   - beregne kjøretøyets (2) masse m ut fra avhengigheten av arbeidet Wrnødvendig for å forflytte kjøretøyet på overgangen forflyttet av kjøretøyet og på kjøretøyets masse, avstanden d kjøretøyet har beveget seg, høydeendringen Δh i posisjonene, endringen i hastighet v og det faktiske arbeidet W for å forflytte kjøretøyet, under målesyklusen, og energibevaringsprinsippet.

   5.

   Fremgangsmåte som angitt i ett av kravene 1-4, karakterisert ved at det normaliserte slippforhold s’ blir bestemt ved å trekke fra slippforholdet s0på en overflate uten slipp fra slippforholdet s1under kjøring.

   6.

   Fremgangsmåte som angitt i ett av kravene 1-5, karakterisert ved at for å sikre en nøyaktig bestemmelse av glattheten blir det bestemt kun når motormomentet overskrider en forhåndssatt terskelverdi.

   7.

   Fremgangsmåte som angitt i krav 6, karakterisert ved at terskelverdien er minst 50%, fortrinnsvis 70% av motormomentets maksimalverdi.

   Fremgangsmåte som angitt i ett av kravene 1-7, karakterisert ved at de posisjonelle data om kjøretøyet (2) blir samlet inn under kjøring, og de posisjonelle data, sammen med informasjonen om glatthet, blir overført til det sentrale system (6) for lagring og videre prosessering.

   9.

   Fremgangsmåte som angitt i krav 8, karakterisert ved at de posisjonelle data og informasjonen om glatthet blir overført til det sentrale system (6) under kjøring ved bruk av en trådløs dataoverføringsinnretning (5).

   10.

   Fremgangsmåte som angitt i krav 8 eller 9, karakterisert ved at veiens (1) overflateglatthet blir bestemt i det sentrale system (6) ved å kombinere informasjonen om glatthet samlet inn av flere kjøretøyer (2).

   11.

   Fremgangsmåte som angitt i ett av de forutgående krav, karakterisert ved at posisjonsdata om kjøretøyet (2) blir samlet inn ved bruk av en GPS satellitt posisjonsanordning (7).