PL224882B1 - Urządzenie do określania masy poruszającego się obiektu - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie do określania masy poruszającego się obiektu, zwłaszcza pojazdów poruszających się po drogach bez wpływu na ich bezpieczeństwo i sposób jazdy.

Obecnie znane rozwiązania identyfikacji masy obiektów wykorzystują pomiar ciężaru badanego obiektu w polu siły grawitacji ziemi. Pomiar odbywa się poprzez wywieranie nacisku na czujniki, którymi są elementy sprężyste gdzie z ich charakterystyki ugięcia odczytywana jest masa albo jest to realizowane poprzez wywieranie nacisku na czujniki, którymi są elementy elektroniczne, piezoelektryczne lub kwarcowe albo też próbniki elektroniczne pola indukcji magnetycznej prądu.

Ograniczeniem obecnych rozwiązań jest masa i gabaryty urządzeń pomiarowych, które są proporcjonalne do zakresów pomiarów, a z tego wynika mała mobilność urządzeń pomiarowych dla mas wielotonowych, szczególnie to ograniczenie jest spowodowane koniecznością trwałego ich wmontowania w nawierzchnię jezdni. Przykładowo znane jest urządzenie do pomiaru ciężaru pojazdów przemieszczających się po drodze, gdzie na całej szerokości jezdni wmontowany jest na stałe moduł pomiarowy, po którym przejeżdżają pojazdy. Są to urządzenia preselekcyjnego wykrywania przeciążonych pojazdów. Do takich, między innymi należy urządzenie do automatycznego waż enia pojazdów w ruchu, produkowane przez firmę PAT-KRUGER (opublikowane na stronie intern etowej www.pat-kruger.nl), którego zakres pomiarowy wynosi od 0,5 do 20 ton na oś przy prędkościach od 0 do 160 km/godz. Jego system pomiarowy, w zależności od konfiguracji pozwala na określenie nacisku na oś pojazdu, pomiar masy całkowitej, pomiar prędkości, generowanie statystyk, przetwarzanie i przesyłanie danych, jak również na zdalną obsługę i zarządzanie.

Poza tym o bardzo podobnych walorach i możliwościach technicznych znany jest system ważenia pojazdów w ruchu przy dużej prędkości VCOP WIM (pokazany na stronie internetowej www.555.pl). Podobnie jak wcześniej wymienione urządzenie posiada moduł pomiarowy sprzężony na stałe z pasem jezdni i jest dodatkowo wyposażony w kamerę umożliwiającą wizualizacje ważonych pojazdów przekraczających obciążenia normatywne, czy też system pomiaru wysokości przejeżdżających pojazdów.

Znane jest także, na przykład z publikacji opisu wynalazku nr SU 430288A1, automatyczne urządzenie do pomiaru masy i prędkości jednostek transportowych, sumarycznego obciążenia na powierzchnię drogi oraz zliczania ilości jednostek transportowych, z podziałem na kategorię masy i prędkości, przy czym urządzenie zawiera jednostkę wagową, przetwornik elektromagnetyczny oraz bloki pomiarowe i rejestrujące. W celu podwyższenia dokładności pomiaru jednostka wagowa jest w postaci metalowej płyty, zamocowanej obrotowo jednym końcem na całej szerokości w na wierzchni drogi, zaś drugim końcem jest połączona z tłumikiem i elementem sprężystym, tworząc szczelinę dla przetwornika elektromagnetycznego, przy czym wymienione elementy, współpracujące z płytą, są umieszczone w komorze, utworzonej w nawierzchni drogi, pod metalową płytą. Masa pojazdu oraz jego prędkość mierzone są na podstawie wielkości i szybkości zmian szczeliny powietrznej, przetworzonych na elektryczny sygnał pomiarowy. Przy tego typu konstrukcji mechanicznej urządzenia nie jest celowy pomiar drgań metalowej płyty, które są tłumione mechanicznie tłumikiem i elektrycznie przetwornikiem elektromagnetycznym.

Istotnym celem, do którego należy zmierzać jest osiągnięcie mobilności tego typu urządzeń, co jest możliwe do uzyskania przez zminimalizowanie ich ciężaru, poprzez jak najdalej idące uproszczenie i modyfikacje części mechanicznej dzięki zastosowaniu najnowocześniejszej technologii, zwłas zcza elektroniki.

Urządzenie do określenia masy poruszającego się obiektu, zwłaszcza pojazdów poruszających się po drogach, zawierające jednostkę pomiarową w postaci osadzonej zawiasowo płyty pomiarowej oraz czujniki pomiarowe, według wynalazku charakteryzuje się tym, że płyta pomiarowa jest w postaci skośnej płyty najazdowej połączonej przegubowo z płytą podporową, skośnie względem niej usytuowanej oraz wspartej na niej poprzez elementy sprężyste, przy czym płyta podporowa ma część w ystającą poza krawędź zjazdową płyty najazdowej o co najmniej 0,9 m w postaci tylnej płyty zjazdowej, natomiast do spodniej płaszczyzny płyty najazdowej, od strony płyty podporowej, są zamontowane spodnie sondy drgań, korzystnie cztery rozstawione parami w jej strefie środkowej i w strefie jej kr awędzi zjazdowej, mierzące częstotliwość, amplitudę, prędkość i przyśpieszenie drgań płyty najazdowej, a na płycie podporowej naprzeciw krawędzi zjazdowej zamontowana jest dolna sonda położenia tej krawędzi zjazdowej, mierząca odległość pomiędzy płytą najazdową i płyta podporową, zaś do do lnej powierzchni tylnej płyty zjazdowej płyty podporowej zamontowane są tylne sondy drgań tej tylnej

PL 224 882 B1 płyty zjazdowej, mierzące jej częstotliwość, amplitudę, prędkość i przyśpieszenie drgań, a wszystkie sondy, odpowiednio poprzez pierwszy i drugi miernik drgań oraz trzeci miernik położenia, są połączone przewodowo z oprogramowanym procesorem wyposażonym w monitor, z którym również połączony jest bezstykowy czujnik poziomej prędkości mierzonego obiektu.

Korzystnie urządzenie jest złożone z modułów połączonych rozłącznie między sobą wzdłuż linii wzdłużnego podziału i/lub poprzecznego podziału płyty najazdowej i podporowej.

Dalsze korzyści w postaci poprawy dokładności pomiarów są uzyskiwane, jeśli tylna płyta zjazdowa utworzona z części płyty podporowej, wystającej poza krawędź zjazdową płyty najazdowej, jest w postaci swobodnej płyty zjazdowej, połączonej z pozostałą częścią płyty podporowej poprzez elastyczne cięgna, przy czym ta swobodna płyta zjazdowa jest usytuowana bezpośrednio na podł ożu i wyposażona w co najmniej dwie tylne sondy drgań połączone z procesorem poprzez drugi miernik drgań.

Urządzenie do określania masy poruszającego się obiektu jest stosowane zwłaszcza do kontroli masy pojazdów przemieszczających się po drogach, bez konieczności dodatkowej rozbudowy ich infrastruktury o stałe punkty pomiarowe, co wynika z jego niewielkiego ciężaru i łatwości montażu na jezdni. Poprzez wysoką mobilność urządzenia według wynalazku stworzona jest możliwość jego lok alizacji na drogach w miejscach dotychczas pomijanych z uwagi na duże koszty montowania dotyc hczas znanych i stosowanych wagowych urządzeń kontrolnych.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia urządzenie według wynalazku w podstawowym wykonaniu w widoku z boku, fig. 2 - to urządzenie w wykonaniu modułowym w widoku z góry z pominięciem mierzonego obiektu, zaś fig. 3 - to urządzenie w wykonaniu ze swobodną płytą zjazdową.

Urządzenie do określenia masy poruszającego się obiektu w przykładach wykonania jest przewidziane do pomiaru masy pojazdów poruszających się po drogach i zawiera jednostkę pomiarową w postaci osadzonej zawiasowo płyty pomiarowej oraz czujniki pomiarowe.

W podstawowym wykonaniu urządzenia, jak to przedstawiono na fig. 1, płyta pomiarowa jest w postaci skośnej płyty najazdowej 1 połączonej przegubowo z płytą podporową 2, skośnie względem niej usytuowanej oraz wspartej na niej poprzez elementy sprężyste w postaci sprężyn 3. Płyta podporowa 2 ma część wystającą poza krawędź zjazdową 4 płyty najazdowej 1 o 0,9 m w postaci tylnej płyty zjazdowej 5. Do spodniej płaszczyzny 8 płyty najazdowej 1, od strony płyty podporowej 2, są zamontowane cztery spodnie sondy 9 drgań, rozstawione parami w jej strefie środkowej i w strefie jej krawędzi zjazdowej 4. Na płycie podporowej 2 naprzeciw krawędzi zjazdowej 4 zamontowana jest dolna sonda 10 położenia tej krawędzi zjazdowej 4. Do dolnej powierzchni 6 tylnej płyty zjazdowej 5 zamontowane są tylne sondy 7 drgań tej tylnej płyty zjazdowej 5. Ponadto wszystkie sondy 7, 9 i 10, odpowiednio poprzez pierwszy i drugi miernik 11, 12 drgań oraz trzeci miernik 13 położenia, są połączone przewodowo z oprogramowanym procesorem 14 wyposażonym w monitor 15, z którym również połączony jest bezstykowy czujnik 16 poziomej prędkości mierzonego obiektu w postaci pojazdu 17.

W innym wykonaniu, pokazanym na fig. 2, urządzenie jest złożone z modułów 18 połączonych rozłącznie między sobą wzdłuż linii wzdłużnego podziału W i poprzecznego podziału P płyty najazdowej 1 i podporowej 2. Jest to istotne z punktu widzenia założonej mobilności przedmiotowego urządzenia.

W kolejnym wykonaniu urządzenia, pokazanym na fig. 3, jego tylna płyta zjazdowa 5 utworzona z części płyty podporowej 2, wystającej poza krawędź zjazdową 4 płyty najazdowej 1, jest w postaci swobodnej płyty zjazdowej 20, połączonej z pozostałą częścią płyty podporowej 2 poprzez elastyczne cięgna 19. Ta swobodna płyta zjazdowa 20 jest usytuowana bezpośrednio na jezdni i wyposażona w dwie tylne sondy 7 drgań połączone z procesorem 14 poprzez drugi miernik 12 drgań.

Identyfikacja masy odbywa się na podstawie drgań płyty najazdowej 1 i płyty zjazdowej 5 albo 20, z relacji pomiędzy parametrami drgań:

częstotliwością drgań, która jest proporcjonalna do prędkości pojazdu 17 i jego masy oraz zależna od własnego stopnia tłumienia masy, amplitudą drgań masy, która jest proporcjonalna do masy generującej drgania i zależna od własnego stopnia tłumienia masy, prędkością drgań, która jest pierwszą pochodną amplitudy drgań, przyspieszeniem drgań, które są pierwszą pochodną prędkości drgań, gdzie elementem wymuszającym drgania płyty najazdowej 1 i płyty zjazdowej 5 albo 20 jest masa pojazdu 17 najeżdżającego na te płyty 1, 5, 20.

PL 224 882 B1

Zastrzeżenia patentowe

1. Urządzenie do określenia masy poruszającego się obiektu, zwłaszcza pojazdów poruszają-

Claims (3)

1. Urządzenie do określenia masy poruszającego się obiektu, zwłaszcza pojazdów poruszających się po drogach, zawierające jednostkę pomiarową w postaci osadzonej zawiasowo płyty pomiarowej oraz czujniki pomiarowe, znamienne tym, że płyta pomiarowa jest w postaci skośnej płyty najazdowej (1 połączonej przegubowo z płytą podporową (2), skośnie względem niej usytuowanej oraz wspartej na niej poprzez elementy sprężyste, przy czym płyta podporowa (2) ma część wystającą poza krawędź zjazdową (4) płyty najazdowej (1) o co najmniej 0,9 m w postaci tylnej płyty zjazdowej (5), natomiast do spodniej płaszczyzny (8) płyty najazdowej (1), od strony płyty podporowej (2), są zamontowane spodnie sondy (9) drgań, korzystnie cztery rozstawione parami w jej strefie środkowej i w strefie jej krawędzi zjazdowej (4), a na płycie podporowej (2) naprzeciw krawędzi zjazdowej (4) zamontowana jest dolna sonda (10) położenia tej krawędzi zjazdowej (4), zaś do dolnej powierzchni (6) tylnej płyty zjazdowej (5) płyty podporowej (2) zamontowane są tylne sondy (7) drgań tej tylnej płyty zjazdowej (5), a wszystkie sondy (7, 9 i 10), odpowiednio poprzez pierwszy i drugi miernik (11, 12) drgań oraz trzeci miernik (13) położenia, są połączone przewodowo z oprogramowanym procesorem (14) wyposażonym w monitor (15), z którym również połączony jest bezstykowy czujnik (16) poziomej prędkości mierzonego obiektu.

2. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że jest złożone z modułów (18) połączonych rozłącznie między sobą wzdłuż linii wzdłużnego podziału (W) i/lub poprzecznego podziału (P) płyty najazdowej (1) i podporowej (2).

3. Urządzenie według zastrz. 1 albo 2, znamienne tym, że tylna płyta zjazdowa (5) utworzona z części płyty podporowej (2), wystającej poza krawędź zjazdową (4) płyty najazdowej (1), jest w postaci swobodnej płyty zjazdowej (20), połączonej z pozostałą częścią płyty podporowej (2) poprzez elastyczne cięgna (19), przy czym ta swobodna płyta zjazdowa (20) jest usytuowana bezpośrednio na podłożu i wyposażona w co najmniej dwie tylne sondy (7) drgań połączone z procesorem (14) poprzez drugi miernik (12) drgań.