RU174533U1 - Устройство измерения коэффициента сцепления колеса транспортного средства с поверхностью искусственного покрытия - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к средствам измерения коэффициента сцепления (КС) колеса транспортного средства с твердым покрытием непрерывного действия. Сущность полезной модели заключается в том, что устройство измерения коэффициента сцепления колеса транспортного средства с поверхностью искусственного покрытия содержит измерительное колесо, тормозной генератор, тормозной резистор, тензометрический датчик, вычислительное устройство, при этом дополнительно содержит датчик регистрации внешних воздействий, вмонтированный в металлический корпус и установленный на подвеске измерительного колеса, соединенный с модулем вычисления, модуль детектора нулевых точек фаз тормозного генератора, установленный в защищенном металлическом корпусе на шасси устройства и соединенный с модулем вычисления, и управляемый трехфазный выпрямитель, установленный в защищенном металлическом корпусе на шасси устройства и соединенный с упомянутыми тормозным генератором, тормозным резистором и модулем вычисления. Технический результат – повышение точности и достоверности результатов измерения коэффициента сцепления с одновременным повышением надежности. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

Description

Настоящая полезная модель относится к средствам измерения коэффициента сцепления (КС) колеса транспортного средства с твердым покрытием непрерывного действия. Устройство может быть применено для измерения КС, например, на поверхности автомобильной дороги или взлетно-посадочной полосы (ВПП) аэродрома.

Измерение осуществляется путем замера силы, действующей на механические элементы конструкции, возникающей в следствие трения приторможенного измерительного колеса о твердое покрытые при движении устройства, например, по ВПП. Данное устройство также может быть применимо для определения коэффициента сцепления колеса автомобиля с поверхностью автодороги.

Из существующего уровня техники известны две группы устройств измерения коэффициента сцепления колеса с поверхностью твердого покрытия:

1. Устройства инерционного типа, которые определяют коэффициент сцепления путем измерения замедления, т.е. снижения скорости транспортного средства на определенных участках за единицу времени - деселерометры;

2. Устройства непрерывного измерения коэффициента сцепления - например тормозные тележки.

Заявленное устройство измерения коэффициента сцепления колеса транспортного средства с поверхностью твердого покрытия относится ко второй группе. Из данной группы в РФ наибольшее распространение получили аэродромная тормозная тележка АТТ-2 [см. Каталог гостов, стандартов и нормативов библиотеки «ИНФОСАЙТ.ру» - Приложение 6 Руководства по эксплуатации гражданских аэродромов РФ (РЭГА РФ-94) - Электронный ресурс. Режим доступа к ресурсу: www.infosait.ru/norma_doc/46/46717/#i1483670 - свободный] и ее модификации. АТТ-2 представляет собой комплект, состоящий из измерительной тележки и выносного блока аппаратуры визуальной регистрации. Измерительная тележка представляет собой одноосный двухколесный прицеп, включающий: раму, установленную жестко на измерительное и ведущее колеса; центральную и боковую тяги дышла; карданный вал; блокировочную муфту; направляющую тягу с измерительным параллелограммом; защитный кожух; сцепное устройство; рычаг включения блокировочной муфты; крышку измерительного отсека; крышку смотрового люка; страховочный трос. Направляющая тяга установлена в подшипниках скольжения и через измерительный параллелограмм соединяет раму тележки с боковой тягой дышла. Измерительный параллелограмм оборудован параллельно соединенными разгрузочной планкой и измерительным датчиком. Воздействующая на датчик нагрузка изменяет питающее датчик напряжение, которое через гибкий электрический кабель подается в блок регистрации, устанавливаемый в кабине автомобиля-буксировщика.

Недостатком данного устройства является низкая точность измерения при движении по поверхности, покрытой слоем не укатанного свежевыпавшего снега. На подобной поверхности возможно проскальзывание как измерительного, так и ведущего колеса, что искажает результаты измерения.

Кроме того, в эксплуатации на аэродромах гражданской авиации находится аэродромная тележка электромеханическая АТ-ЭМ [см. Каталог компании ООО «Центр-Авиа» - Электронный ресурс.Режим доступа к ресурсу: http://www.aviaato.ru/img/flle/at_em.pdf - свободный]. Конструктивно АТ-ЭМ состоит из прицепного устройства в виде двухколесного шасси - измерителя фрикционных свойств (ИФС), буксируемого за автомобилем по ВПП, блока измерения и обработки КС (БИО-ВПП), предназначенного для управления режимами работы измерителя фрикционных свойств и индикации результатов измерений и располагающегося в буксирующем автомобиле и рабочего места оператора (РМ-ВПП), предназначенного для приема результатов расчета КС по радиоканалу на командно-диспетчерском пункте аэродрома. Основой несущей конструкции измерителя фрикционных свойств является сварная рама, выполненная из стальных профилей. Непосредственно в конструкцию рамы устанавливается коробка передач и генератор, соединенный механической муфтой. Снизу на несущую раму крепится через четыре точки амортизаторов два устройства измерителей силы трения (левого и правого бортов). Амортизаторы служат для защиты измерителя фрикционных свойств от вибраций и ударов, возникающих в процессе транспортирования и обеспечивают гашение ударов до 5g. Измерительные колеса имеют индикаторы предельного износа, до полного износа которых гарантируется постоянство площади «пятна контакта» протектора измерительных колес с поверхностью ВПП. Обеспечение поддержания заданного скольжения измерительных колес осуществляется с помощью управляемого сброса энергии на блок резисторов с выхода генератора, кинематически связанного через коробку переключения передачи с ИК. Определение силы от трения каждого из двух измерительных колес о поверхность ВПП осуществляется с помощью электронно-механического измерителя силы (ЭМИС), установленного между ступицей ИК и неподвижной рамой тележки. В ЭМИС используется цифровая обработка аналогового полезного сигнала, полученного с датчика силы, установленного непосредственно в нем, и передается по цифровому каналу на БИО-ВПП.

Недостатками данного устройства являются:

Относительно быстрый износ и повышенный расход измерительных колес вследствие того, что колеса два, и оба они находятся под постоянной нагрузкой (около 140 кгс) со стороны телеги (вес механической конструкции);

Недостаточная достоверность результатов измерения вследствие наличия двух комплектов ЭМИС, которые по разным причинам не всегда выдают в БИО-ВПП одинаковые значения оцифрованного сигнала, а также вследствие того, что при метрологическом обслуживании (калибровке) ЭМИСы демонтируются с телеги и устанавливаются на специальный стенд, который обеспечивает имитацию только продольной силы. При этом влияние на результаты измерения конструкции самой тележки на измерительный тракт не учитывается.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является «Устройство измерения коэффициента сцепления транспортных колес с аэродромными и автодорожными покрытиями» (патент RU 118753 U1, МПК G01M 17/00, опубликованный 27.07.2012 г.) Оно представляет собой буксируемую тележку, содержащую раму, опирающуюся на два несущих колеса, измерительное колесо, блок управления, независимый груз, цепную передачу, тормозной генератор, датчик тока торможения, датчики угловых скоростей измерительного колеса и одного из несущих колес и систему автоматического управления скольжением измерительного колеса, датчики угловых скоростей кинематически соединены с измерительным и несущим колесами, выход блока управления подключен к первому входу системы автоматического управления скольжением, а выходы датчиков угловых скоростей измерительного и несущего колес и датчика тока торможения подключены соответственно к ее второму, третьему и четвертому входам. При этом в него дополнительно введены трехфазный выпрямитель переменного тока, управляемый электронный ключ, блок управления электронным ключом, нагрузочное сопротивление и тензометрическая система, состоящая из последовательно соединенных тензодатчика и блока преобразования сигналов тензодатчика. Измерительное колесо установлено в независимой рычажной подвеске, один конец которой связан с рамой буксируемой тележки посредством шарнирного соединения, а на свободном конце рычажной подвески размещено измерительное колесо. При этом независимый груз закреплен на рычаге, присоединенном одним концом шарнирно к раме, а вторым концом, опирающимся через пружинный амортизатор с демпфером на свободный конец рычажной подвески измерительного колеса, вал тормозного генератора с закрепленной на нем звездочкой связан цепной передачей со звездочкой ступицы измерительного колеса. Тормозной генератор установлен на раме так, чтобы его ось вращения совпадала с осью вращения в шарнирном соединении рычажной подвески, несущей измерительное колесо, в качестве тормозного генератора применена трехфазная синхронная электрическая машина с индуктором, трехфазная обмотка статора тормозного генератора соединена с трехфазным выпрямителем, к которому подключены последовательно соединенные датчик тока торможения, нагрузочное сопротивление и управляемый электронный ключ, образующие замкнутую цепь выпрямленного тока статора тормозного генератора. Выход блока управления электронным ключом подключен к входу управляемого электронного ключа, выход системы автоматического управления скольжением соединен с входом блока управления электронным ключом, входы датчиков угловых скоростей измерительного и одного из несущих колес и датчика тока торможения подключены соответственно к первому, второму и третьему входам блока управления. Тензодатчик встроен в консоль, закрепленную на независимой рычажной подвеске и несущую вспомогательную звездочку, а выход блока преобразования сигнала тензодатчика подключен к четвертому входу блока управления.

Однако данное устройство, принятое за прототип, обладает некоторыми недостатками.

Основным из них является то, что данное устройство обладает избыточной чувствительностью к механическим дефектам покрытия, на котором проводятся измерения. Т.е., измерительное колесо реагирует на любое изменение подстилающей поверхности, даже если это изменение не связано непосредственно со сцеплением. Соответственно реакция передается на цепную передачу и на тензодатчик.

Так, если в процессе измерения измерительное колесо прокатывается по швам между плитами, сколам, выбоинам, появляются ложные значения КС, которые значительно отличаются от значений на соседнем неповрежденном отрезке.

Это связано в первую очередь с изменением веса системы, что не учитывается в расчетах (Р_{норм. груза} - const.). Это приводит к появлению в результатах измерения отклонений от фактических значений КС. На протоколах измерения (графиках) они могут иметь вид одиночных пиковых значений КС или затухающих колебаний.

Это явление малозаметно на ровном (качественном) покрытии. Но оно отрицательно влияет на оценку результатов измерения, выполняемых на покрытии, имеющем механические повреждения или на покрытии из сборных элементов.

Возникновение подобного явления может дезориентировать представителей дорожных, а особенно аэродромных служб, ответственных за состояние покрытия. Особенно критично это явление при выпадении интенсивных осадков, сопровождающихся переходом температуры воздуха с отрицательной на положительную или наоборот. В этой ситуации практически невозможно определить однозначно, где ложные показания, связанные с движением устройства по поверхности, имеющей неровности или повреждения, а где фактический перепад значения КС.

Кроме того, конструкция данного устройства приспособлена только для оценки продольного сцепления и не затрагивает поперечное (боковое) сцепление.

Задачей настоящей полезной модели является создание нового устройства измерения коэффициента сцепления колеса с поверхностью твердого покрытия с достижением следующего технического результата: повышение точности и достоверности результатов измерения коэффициента сцепления с одновременным повышением надежности.

Поставленная задача решена за счет того, что заявленное устройство измерения коэффициента сцепления колеса транспортного средства с поверхностью искусственного покрытия дополнительно содержит

датчик регистрации внешних воздействий, установленный на маятниковой подвеске измерительного колеса, регистрирует ее вертикальные колебания, возникающие вследствие наезда на неровности или повреждения поверхности. Кроме этого, датчик регистрации внешних воздействий фиксирует возникновение в процессе движение ускорения, направленного перпендикулярно продольной оси устройства, что характеризует поперечное (боковое) сцепление измерительного колеса с поверхностью, что в свою очередь позволяет диагностировать опасность возникновения такого явления как занос транспортного средства.

модуль детектора нулевых точек, установленный в защищенном металлическом корпусе, способствует достижению заявленного технического результата за счет того, что в отличие от датчика угловой скорости (в прототипе), установленного на подвеске измерительного колеса, в процессе эксплуатации не подвергается воздействию со стороны внешних факторов (дорожная грязь, пыль, оторванные куски искусственного покрытия, антигололедные химические реагенты и т.д.) и сохраняет свою работоспособность в любых условиях эксплуатации.

управляемый трехфазный выпрямитель, установленный в защищенном металлическом корпусе, и соединенный с упомянутыми тормозным генератором, тормозным резистором и вычислительным устройством, который способствует повышению надежности за счет того, что заменяет собой трехфазный выпрямитель и управляемый электронный ключ, указанные в прототипе. Указанный электронный ключ при этом обладает недостаточной надежностью вследствие чувствительности к электрическим параметрам сети, в которую он включен.

Сущность заявляемого устройства измерения коэффициента сцепления колеса транспортного средства с поверхностью искусственного покрытия заключается в том, что, оно состоит из измерительного колеса, установленного на подвеске типа консольный маятник, независимого груза, механически связанного с упомянутой подвеской измерительного колеса, тормозного генератора, соединенного с измерительным колесом посредством цепной передачи, тормозного резистора, соединенного с тормозным генератором, датчика угловой скорости, установленного на несущем колесе и соединенного с вычислительным устройством, которое установлено в защищенном металлическом корпусе на шасси устройства и соединено с тензометрическим датчиком, согласно настоящей полезной модели, дополнительно содержит датчик регистрации внешних воздействий, вмонтированный в металлический корпус и установленный на подвеске измерительного колеса, соединенный с модулем вычисления, модуль детектора нулевых точек фаз тормозного генератора, установленный в защищенном металлическом корпусе на шасси устройства, и соединенный с модулем вычисления, и управляемый трехфазный выпрямитель, установленный в защищенном металлическом корпусе на шасси устройства и соединенный с упомянутыми тормозным генератором, тормозным резистором и модулем вычисления.

Возможен вариант развития основного технического решения, заключающийся в том, что датчик регистрации внешних воздействий может быть выполнен в виде двухосевого датчика ускорения (акселерометра).

Возможен вариант развития основного технического решения, заключающийся в том, что модуль детектора нулевых точек фаз тормозного генератора может быть выполнен в виде комплекта сопротивлений и оптронных пар.

Возможен вариант развития основного технического решения, заключающийся в том, что управляемый трехфазный выпрямитель может быть выполнен в виде набора полупроводниковых диодов и тиристоров.

Сущность заявляемой полезной модели и возможность ее практической реализации поясняется приведенным ниже описанием и чертежами.

Заявленное устройство содержит

1) измерительное колесо, установленное на подвеске типа консольный маятник;

2) независимый груз, механически связанный с подвеской измерительного колеса;

3) цепную передачу, соединяющую измерительное колесо с тормозным генератором и тензометрическим датчиком;

4) тормозной генератор;

5) управляемый трехфазный выпрямитель, соединенный с обмотками тормозного генератора, тормозным резистором и вычислительным устройством;

6) тормозной резистор, соединенный через управляемый трехфазный выпрямитель с обмотками тормозного генератора;

7) датчик угловой скорости на одном из несущих колес;

8) тензометрический датчик, соединенный с вычислительным устройством;

9) датчик регистрации внешних воздействий, соединенный с вычислительным устройством;

10) модуль вычисления;

11) модуль детектора нулевых точек фаз тормозного генератора.

Все элементы могут быть установлены на шасси, в качестве которого может быть использован одноосный прицеп или автомобиль (на рисунке не показано).

В качестве измерительного колеса 1 может быть использовано авиационное колесо с продольными канавками, например типа 8А 400*150 или специальное измерительное колесо, например Trelleborg 520 Unitester 4.00-8 P.R.6. Измерительное колесо крепится при помощи болтов к ступице, которая в свою очередь соединена с подвеской типа консольный маятник через подшипник качения. Измерительное колесо 1 должно иметь диаметр около 40 см, без протектора, с продольными канавками. Измерительное колесо 1 должно быть специальным измерительным или авиационным.

Подвеска типа консольный маятник соединена с шасси через подшипник качения.

Независимый груз 2 представляет собой набор грузов, жестко закрепленных при помощи резьбовых соединительных элементов или сварки на балке, соединенной с подвеской измерительного колеса 1 через амортизатор (на чертеже не указан), и обеспечивающий нормированную нагрузку на измерительное колесо (90-100 кгс). Балка соединена с шасси через подшипник качения.

Цепная передача 3 (цепь) может быть выполнена в виде соединения вращающихся частей конструкции при помощи гибкого элемента (цепи) и представляет собой соединение цепью звездочек, установленных на оси ротора тормозного генератора 4, ступицы измерительного колеса 1, а также звездочки, соединенной с тензометрическим датчиком 8. Цепная передача 3 жестко соединяет три звездочки при помощи механизма натяжения и предназначена для передачи кинетической энергии вращения измерительного колеса 1 на тормозной генератор 4.

В качестве тормозного генератора 4 может быть использован синхронный трехфазный электродвигатель. Обмотки (выход) тормозного генератора 4 через управляемый трехфазный выпрямитель 5 подключены к тормозному резистору 6, а через модуль детектора нулевых точек 11 - к модулю вычисления 10. Тормозной генератор 4 установлен на шасси и закреплен при помощи резьбовых соединительных элементов.

Управляемый трехфазный выпрямитель 5 может быть выполнен в виде выпрямительного трехфазного моста на основе мощных полупроводниковых диодов и тиристоров. Вход управляемого трехфазного выпрямителя 5 соединен с выходом тормозного генератора 4, а выход - с тормозным резистором 6. Управляющий вход соединен с модулем вычисления 10. Управляемый трехфазный выпрямитель 5 может быть установлен, например, в защищенном металлическом корпусе на шасси устройства и закреплен при помощи резьбовых соединительных элементов. Управляемый трехфазный выпрямитель в заявленном устройстве обеспечивает еще и автоматическое управление током, протекающим через тормозной резистор, т.е. заменяет собой трехфазный выпрямитель и управляемый электронный ключ в прототипе.

Тормозной резистор 6 представляет собой электрическую нагрузку генератора при реостатном торможении, и может быть выполнен в виде набора элементов от резистора для динамического торможения и реверса двигателя, например от BW915-T. Тормозной резистор 6 установлен на шасси и закреплен при помощи резьбовых соединительных элементов.

Датчик угловой скорости вращения несущего колеса 7 может быть выполнен в виде датчика Холла (датчик магнитного поля), а именно датчика скорости автомобиля. Датчик угловой скорости вращения несущего колеса 7 установлен на шасси в непосредственной близости от одного из несущих колес и закреплен через кронштейн при помощи резьбовых соединительных элементов.

Тензометрический датчик 8 может быть выполнен в виде тензорезисторного датчика балочного типа или типа Single Point. Конструктивно тензорезисторный датчик имеет форму вытянутого бруса или цилиндра. Одной стороной датчик неподвижно крепится на подвеске измерительного колеса при помощи резьбовых соединительных элементов. С другой стороны на датчике установлена звездочка, соединенная с цепной передачей 3. При возникновении натяжения в цепи на тензометрический датчик 8 через звездочку передается механическое воздействие, направленное перпендикулярно его (датчика) продольной оси.

Датчик регистрации внешних воздействий 9 может быть выполнен в виде двухосевого акселерометра, одна из осей которого направлена вертикально, вторая горизонтально перпендикулярно оси движения шасси. Датчик регистрации внешних воздействий 9 представляет собой электронный компонент (микросхему), вмонтирован в металлический корпус, установлен на подвеске измерительного колеса и закреплен при помощи резьбовых соединительных элементов.

Модуль вычисления 10 может быть выполнен в виде электронного блока, собранного на печатной плате. Основу модуля вычисления составляет система автоматического управления на базе 32-х битного микроконтроллера sam3×8e, в состав которого входит 12-и битный многоканальный АЦП (аналого-цифровой преобразователь) с высокой скоростью выборки (около 1 МГц). Кроме того, в модуль вычисления 10 интегрированы преобразователь сигнала тензодатчика, преобразователь сигнала датчика угловой скорости вращения колеса, преобразователь сигнала датчика регистрации внешних воздействий, драйвер управления управляемым трехфазным выпрямителем. Модуль вычисления 10 установлен в металлическом корпусе на шасси заявленного устройства и закреплен при помощи резьбовых соединительных элементов.

Модуль вычисления 10 имеет электрический разъем и/или передающее устройство для передачи информации заинтересованному абоненту по проводной и/или беспроводной радиосвязи. Абонент для приема информации должен иметь специальный прибор (Блок управления и регистрации результатов измерения), имеющий специализированные алгоритмы обработки информации (программное обеспечение) для работы с заявленным устройством.

Модуль детектора нулевых точек фаз тормозного генератора 11 может быть выполнен в виде набора сопротивлений и оптронных пар, фиксирующих момент нулевого напряжения на каждой фазе тормозного генератора 5. Он может быть установлен, например, в защищенном металлическом корпусе на шасси заявляемого устройства и закреплен при помощи резьбовых соединительных элементов.

Предложенное устройство измерения коэффициента сцепления колеса с поверхностью твердого покрытия применяют следующим образом.

Автомобиль-буксировщик со специально оборудованным прицепом (прицепной вариант устройства) или специально оборудованный автомобиль выезжает на ВПП и начинает движение вдоль ее осевой линии. При достижении определенной скорости (например, 60 км/ч) автоматически или по команде оператора включается режим измерения. Информация о скорости движения поступает от датчика угловой скорости 7 свободно катящегося (без скольжения) несущего колеса.

Измерительное колесо 1, катящееся по поверхности под воздействием касательной к окружности силы трения, через цепную передачу 3 приводит во вращение тормозной генератор 4.

В режиме измерения, в соответствии с рекомендациями международной организации гражданской авиации ИКАО, измерительное колесо 1 подтормаживается с заданным проскальзывания в диапазоне значений от 10 до 20%. Данная величина задается программно и автоматически поддерживается системой автоматического управления с точностью ±1%.

Контроль фактической угловой скорости вращения измерительного колеса 1 (обратная связь) осуществляется путем анализа сигналов, поступающих от модуля детектора нулевых точек фаз тормозного генератора 11, вход которого через сопротивления соединен с обмотками тормозного генератора 4. При этом учитывается передаточное число цепной передачи K.

где

и

соответственно количество зубцов на звездочках тормозного генератора и измерительного колеса.

В процессе движения подторможенного измерительного колеса 1 по твердой поверхности тензометрический датчик 8 реагирует на изменение силы натяжения цепи цепной передачи 3.

Преобразованные сигналы датчика угловой скорости несущего колеса 7 поступают в модуль вычисления 10, где формируются сигналы управления трехфазным выпрямителем 5, через который осуществляется управление током нагрузки (тормозного резистора 6). Ток нагрузки является фактором, задающим параметры торможения. Контроль (обратная связь) проскальзывания измерительного колеса 1 осуществляется по информации модуля детектора нулевых точек фаз тормозного генератора 11.

Модуль вычисления 10 (встроенная система автоматического управления и драйвер управляемого трехфазного выпрямителя), через управляемый трехфазный выпрямитель 5 обеспечивает торможение измерительного колеса 1 с заданным проскальзыванием (коэффициентом проскальзывания L).

В случае если радиусы несущих колес и измерительного колеса равны

Для случая, когда радиусы колес отличаются

где L - коэффициент проскальзывания, ω_нк - угловая скорость несущего колеса, ω_ик - угловая скорость подторможенного измерительного колеса, k - коэффициент.

где

и

- радиусы измерительного и несущего колеса соответственно.

Нормированное нагружение измерительного колеса 1 достигается путем использования механической нагрузки (независимого груза 2), соединенной с узлом крепления измерительного колеса.

В ходе движения «нагруженного» измерительного колеса по поверхности возникает момент сил, который приводит к натяжению цепи, соединяющей измерительное колесо 1 с тормозным генератором 4. Цепь в свою очередь оказывает воздействие на тензометрический датчик 8, сигнал от которого поступает в модуль вычисления 10.

Обработанная информация от тензометрического датчика 8, датчика угловой скорости несущего колеса 7, модуля детектора нулевых точек фаз тормозного генератора 11, датчика регистрации внешних воздействий 9 через модуль вычисления 10 передается в блок управления и регистрации результатов измерения (на схеме не показан), где формируется конечная информация о результатах измерения.

Непосредственный расчет коэффициента сцепления происходит с применением калибровочной таблицы.

Калибровка устройства осуществляется с использованием специального стенда, имитирующего продольную силу трения скольжения Fтр (кгс) на измерительном колесе в процессе измерения.

В теории коэффициент сцепления определяется по известной формуле

где Fтр - рассчитанная продольная сила трения скольжения (кгс), Fнорм - нормальная нагрузка, действующая на измерительное колесо в процессе движения (кгс).

Как известно, влияние цепи (цепной передачи 3) на тензометрический датчик 8 определяется тормозными свойствами искусственного покрытия, по которому движется заявленное устройство. Однако на практике в процессе движения по поверхности ВПП под воздействием внешних факторов, связанных с неровностью поверхности (выбоины, швы, трещины, просадка бетонных плит и т.д.) в подвеске измерительного колеса 1 возникают колебания, которые не связаны непосредственно с фрикционными свойствами покрытия, но фиксируются тензометрическим датчиком 8. Так как нагрузка на измерительное колесо 1 считается величиной постоянной, а тензометрический датчик 8 реагирует на дефекты, рассчитанные значения КС в данных точках не соответствует фактическим. В протоколе измерения (на графике) это может выглядеть как кратковременное скачкообразное или пилообразное изменение значений коэффициента сцепления. При этом описательная характеристика состояние покрытия ВПП не меняется.

Для минимизации влияния неровностей ВПП на результаты измерения в подвеску измерительного колеса 1 встраивается датчик регистрации внешних воздействий 9, который фиксирует аномальную реакцию измерительного колеса 1 в процессе измерения. Сигналы от датчика регистрации внешних воздействий 9 обрабатывается в модуле вычисления 10 и передается в блок управления и регистрации результатов измерения.

Датчик регистрации внешних воздействий 9, выполненный в виде двухосевого акселерометра, вмонтирован в подвеску измерительного колеса 1. Он выполняет две функции:

1. Вертикально направленная ось фиксирует аномальные вертикальные колебания, возникающие в подвеске в процессе движения при наезде на неровность поверхности.

В случае если одновременно фиксируется скачкообразное изменение сигнала от тензометрического датчика 8 и повышенная вибрация (колебания) подвески измерительного колеса, модуль вычисления 10 определяет наезд на препятствие или на поврежденный участок покрытия. В этом случае расчет действующего значения коэффициента сцепления происходит по особому алгоритму, исключающему появление в результатах протоколах измерения точек (участков) с ложными значениями КС.

2. Ось акселерометра, направленная вдоль поперечной оси шасси, фиксирует поперечное ускорение, возникающее в процессе движения устройства. Возникновение этого явления может быть связано с износом протектора несущих и измерительного колеса, влиянием бокового ветра или уклона покрытия при недостаточном боковом сцеплении колес, а также сигнализировать оператору о возможности такого опасного явления на дороге или ВПП аэродрома, как занос.

Особенно опасно это явление при посадке воздушного судна на неподготовленную ВПП, т.к. в этом случае возможно его выкатывание за пределы боковой границы полосы до достижения скорости начала торможения.

Полезная модель может быть реализована как буксируемая установка (на шасси прицепа) или размещена на борту автомобиля.

В случае установки устройства на борту автомобиля все элементы заявленного устройства (кроме датчика угловой скорости несущего колеса) устанавливаются в кабине или в багажном отсеке транспортного средства. При этом измерительное колесо соприкасается с поверхностью твердого покрытия через специальное отверстие в днище автомобиля. Датчик угловой скорости измерительного колеса устанавливается на одном из колес транспортного средства.

Таким образом, достигается заявленный технический результат настоящей полезной модели, а именно повышение точности и достоверности результатов измерения коэффициента сцепления с одновременным повышением надежности.

Claims (4)

1. Устройство измерения коэффициента сцепления колеса транспортного средства с поверхностью искусственного покрытия, состоящее из измерительного колеса, установленного на подвеске типа “консольный” маятник, независимого груза, механически связанного с упомянутой подвеской измерительного колеса, тормозного генератора, соединенного с измерительным колесом посредством цепной передачи, тормозного резистора, соединенного с тормозным генератором, датчика угловой скорости, установленного на несущем колесе и соединенного с вычислительным устройством, которое установлено в защищенном металлическом корпусе на шасси устройства и соединено с тензометрическим датчиком, отличающееся тем, что дополнительно содержит датчик регистрации внешних воздействий, вмонтированный в металлический корпус и установленный на подвеске измерительного колеса, соединенный с модулем вычисления, модуль детектора нулевых точек фаз тормозного генератора, установленный в защищенном металлическом корпусе на шасси устройства и соединенный с модулем вычисления, и управляемый трехфазный выпрямитель, установленный в защищенном металлическом корпусе на шасси устройства и соединенный с упомянутыми тормозным генератором, тормозным резистором и модулем вычисления.

2. Устройство измерения коэффициента сцепления колеса транспортного средства с поверхностью искусственного покрытия по п. 1, отличающееся тем, что датчик регистрации внешних воздействий может быть выполнен в виде двухосевого датчика ускорения (акселерометра).

3. Устройство измерения коэффициента сцепления колеса транспортного средства с поверхностью искусственного покрытия по п. 1, отличающееся тем, что модуль детектора нулевых точек фаз тормозного генератора может быть выполнен в виде комплекта сопротивлений и оптронных пар.

4. Устройство измерения коэффициента сцепления колеса транспортного средства с поверхностью искусственного покрытия по п. 1, отличающееся тем, что управляемый трехфазный выпрямитель может быть выполнен в виде набора полупроводниковых диодов и тиристоров.

Images