СПОСОБ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО КОНТРОЛЯ ОСТАТОЧНОГО РЕСУРСА ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА В ПРОЦЕССЕ ЕГО ЭКСПЛУАТАЦИИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 2021 года по МПК G01M17/00 

Изобретение относится к эксплуатации транспортных средств в различных дорожно-грунтовых и климатических условиях и касается автоматизированного контроля остаточного ресурса каждого образца, относительно заданного норматива надежности по пробегу в 1-й категории условий эксплуатации (КУЭ).

В отличие от испытаний транспортных средств (ТС) для оценки надежности (безотказности, долговечности), условия которых строго регламентированы по видам испытательных дорог и объему пробега по ним [1], реальная эксплуатация автотранспортных средств проводится в широком диапазоне характеристик дорожных и климатических условий, с проверкой заданного ресурса пробегом до капитального ремонта по [2].

Для согласования с нормативами ресурса - пробегами до капитального ремонта (КР), все множество различных дорог (по дорожному покрытию и рельефу местности) сгруппировано в пять КУЭ, при этом норматив пробега до КР (в километрах) задается видами дорог в 1-й КУЭ [2, 3, 4].

В процессе эксплуатации ТС вид дороги определяют визуально, по субъективным оценкам с дальнейшим переводом выполненного пробега в 1-й КУЭ через коэффициенты корректирования К_КУЭ, которые имеют значения: КУЭ_I - 1,0; КУЭ_II - 0,9; КУЭ_III - 0,8; КУЭ_IV - 0,7; КУЭ_V - 0,6 [3,4].

Несмотря на количественное представление К_КУЭ, дискретно заданные их значения через интервал 0,1 не могут объективно представлять реальное измерение уровня нагружения ТС и приводят на практике к ошибкам выбора КУЭ и, соответственно, расчета пробега, приводимого к 1-й КУЭ через К_КУЭ, зависят от человеческого фактора и исключают возможность оптимального пересчета (корректировки) пробега до КР.

В настоящее время, в отличие от визуальной оценки дороги при испытаниях, дорожные и климатические условия оценивают количественным показателем - коэффициентом суммарного сопротивления движению ψ_j при движении по дороге с j-й опорной поверхностью, определяемым через расход топлива и реализуемую скорость движения самого транспортного средства [5, 6 и 7] по выражению (1)

где - средний расход топлива на j-й дороге, л/100 км;

- средняя скорость движения на j-й дороге, км/ч;

n - коэффициент пропорциональности, характерный для каждого типа транспортного средства, вычисляемый по выражению (2)

где q_к - контрольный расход топлива, л/100 км.

Показатель ψ_j, соответствующий дорогам 1-й КУЭ, нормируют значением, равным ψ_IКУЭ=0,046 (патент RU №2123678, кл. С1 6 G01M 17/00, 1998 [8], принятый за прототип).

Количественное выражение всех дорог, в том числе дорог 1-й КУЭ, позволило через ψ_j перейти к более точному и надежному определению K_КУЭ, корректировке пробега и контролю остаточного ресурса ТС в процессе его эксплуатации при одновременном исключении ручной обработки исходных для расчета данных по выражению (1).

Так, при существующем способе точность оценки остаточного ресурса определяется правильностью выбора категории условий эксплуатации и реальных дорог перемещения ТС внутри этой КУЭ с соответствующим ей коэффициентом корректирования для перевода пробега в 1-й КУЭ. Например, выполнен пробег ТС в объеме 1000 км на грунтовой дороге, которая включена в IV и V КУЭ. При выборе IV-й КУЭ а при выборе V-й КУЭ Тогда пробеги в 1-й КУЭ для варианта 1 составят 1000:0,7=1428,6 км, а для варианта 2 - 1000:0,6=1666,7 км, с отличиями в 238,1 км или на 14,3%. При выборе гравийно-щебеночной дороги (Д₃), которая находится одновременно во II и III КУЭ, отличие составит 11,1%.

В предложенном способе, когда каждое состояние дорог оценивается количественным показателем, точность использования которого показана в источниках [9, 10], коэффициент корректирования может быть найден простым расчетом без использования всех КУЭ. Для этого необходимо полученное экспериментально в процессе пробега значение ψj поделить на значение ψ_IКУЭ, равное 0,046. Например, при выполнении того же пробега (1000 км) по грунтовой дороге удовлетворительного состояния по [6] с диапазоном значений ψ_ГУ=0,05-0,09 установлено значение ψ_ГУ=0,06. Тогда коэффициент корректирования составит 0,06/0,046=1,3, а пробег, приведенный в I КУЭ - 1300 км. И если это первый пробег ТС, то остаточный ресурс, заданный в I КУЭ, например, 200000 км, составит 200000-1300=198700 км.

Все измерения и расчеты могут быть автоматизированы, поэтому задачей изобретения является автоматизированный инструментальный контроль остаточного ресурса ТС при его эксплуатации в различных дорожных и климатических условиях в ходе выполнения целевых транспортных задач с различной нагрузкой (с прицепом, без прицепа и т.п.) и оценка фактической надежности (долговечности) ТС, выраженной пробегом в 1-й КУЭ.

Известное изобретение: способ и устройство (патент RU №2671066, кл. C1 G01M 17/00, 2018 [9], принятый за прототип) содержит включатель бортовой сети, процессор, датчики пути, расхода топлива и скорости движения.

В известном устройстве отсутствует блок корректировки условий эксплуатации, блок приведения реального пробега в 1-й КУЭ, блок накопления пробега в 1-й КУЭ и блок вывода остаточного ресурса ТС-пробега в 1-й КУЭ (в км).

Сущность изобретения заключается в повышении точности оценки остаточного ресурса ТС путем использования количественного показателя дорог ψ_j и автоматизации контроля основных эксплуатационных параметров ТС, при которых ТС с различной степенью нагрузки перемещают по j-й опорной поверхности в ведущем неустановившемся режиме движения, определенном профилем и несущей способностью опорной поверхности; регистрируют инструментально средний расход топлива в л/100 км с помощью датчиков расхода топлива Д_Т и скорость движения Д_С с последующей их передачей в процессорный модуль, в котором при внесении в него значений коэффициента n формируют среднее значение коэффициента в заданном повторяющемся пробеге по дозатору пробега в интервале пути ΔS_j, затем среднее значение за выполненный пробег ΔS_j (устанавливаемый от 10 до 100 км) направляют в блок определения коэффициента корректирования участка дороги с j-й опорной поверхностью в 1-ю КУЭ по выражению

далее значение направляют в блок приведения пробега к 1-й КУЭ по выражению (4)

В последующем полученное таким образом порциальное значение пробега приведенное к 1-й КУЭ, направляют в блок накопления пробега блок сравнения пробега с его нормативом и выводом на монитор блока управления остаточных значений контролируемого параметра.

Одновременно на монитор через блок управления с датчиков Д_T и Д_S поступают суммарные значения расхода топлива (в литрах) и пробег (в километрах) для текущего их контроля, а с таймера Т через датчик Д_S - время чистого движения.

Повышенная точность определения ψ_j, а, следовательно, и контроля остаточного ресурса ТС, достигается при определении показателя n в формуле 1 по источнику [11].

Совокупность признаков автоматизированного контроля, формирования и передачи непосредственно контролируемых и оцениваемых параметров K_{I КУЭ} для визуального и аппаратного определения изменяющегося остаточного ресурса в км пробега, в зависимости от выполненного эксплуатационного пробега и изменяющихся дорожных условий, а так же устройство с операционными блоками с определением коэффициента корректирования, перевода реального пробега в 1-ю КУЭ и контроля остаточного ресурса, позволяет считать, что выявленные объекты соответствуют критерию «новизна».

Совокупность последовательных операций, включающих инструментальную регистрацию с помощью датчиков расхода топлива и скорости движения в процессорном модуле с предварительно введенными в него значениями коэффициента n повышенной точности, последовательное формирование по формуле (1) среднего значения показателя ψ_j по пробегу на каждом участке j-й дороги (от 10 до 100 км), задаваемому дозатором пробега, и передачу его через блок управления в блок определения коэффициента корректирования по формуле (3) и далее в блок приведения пробега к 1-й КУЭ по формуле (4), блок накопления пробега в 1-й КУЭ, блок сравнения значений параметра с нормативным значением и последующее выведение на монитор через блок управления остаточного ресурса в км пробега, приведенного к 1-й КУЭ, что позволяет считать заявленное решение соответствующим критерию «изобретательский уровень».

На фиг. 1 представлена общая функциональная схема устройства автоматизированного контроля остаточного ресурса ТС в процессе его эксплуатации.

Устройство, реализующее способ автоматического контроля уровня нагружения, состоит из датчиков расхода топлива Д_T 1, скорости движения Д_С 2 и пройденного пути Д_S 3, блока задания коэффициента n 4, характерного для каждого типа ТС, процессорного модуля П_M 5 формирования коэффициента суммарного сопротивления движению, к которому подключены датчики Д_C и Д_S и датчик Д_T через преобразователь 6, блока формирования среднего значения коэффициента 7 в интервале пробега 10-100 км, задаваемого дозатором 8, блока управления 9, включателя бортовой сети 10, блока определения коэффициента корректирования 11, блока приведения пробега к 1-й КУЭ 12, блока накопленного пробега в 1-й КУЭ 13, блока 14 сравнения пробега в 1-й КУЭ с нормативным значением блока выдачи остаточных значений S_{I КУЭ} 15 на монитор 16 через блок управления 9, съемного блока 17, присоединенного к блоку управления 9 и таймера 18.

Устройство, реализующее способ, работает следующим образом.

При включении водителем бортовой сети с помощью включателя 10 и пуска двигателя датчики 1, 2, 3 и процессорный модуль 5 переводятся автоматически в режим рабочего состояния. Перед началом эксплуатации ТС через блок задания коэффициента n одноразово вводится в процессорный модуль 5 числовое значение коэффициента n, вычисленное по зависимости (2), а в блок формирования среднего значения 7 через дозатор пробега 8 вводится значение ΔS_j, с учетом особенностей дорожной сети и местности в заданном регионе, выражающее частоту дискретизации случайного процесса режима движения ТС.

С началом движения ТС по j-й дороге в процессорном модуле 5 без участия водителя формируется текущее значение показателя ψ_j, среднее значение которого за пробег ΔS_j формируется в блоке 7 и передается в блок управления 9 и далее в блок определения коэффициента корректирования 11, в котором процесс вычисления выполняется по выражению (3), а скорректированное значение коэффициента поступает в блок приведения пробега ΔS_j к 1-й КУЭ 12 с вычислением пробега по выражению (4), значение которого передается в блок накопления пробега 13 для суммирования и последующего сравнения с нормативным значением в блоке 14 и выводом остаточных значений через блок 75 на монитор 16 через блок управления 9. Одновременно с датчиков расхода топлива 1 и реально выполненного пробега 3 и блока накопления пробега 13, приведенного к 1-й КУЭ, информация поступает в блок управления и накапливается, а съемный блок 17 обеспечивает текущий съем информации по физическому пробегу, пробегу, приведенному к 1-й КУЭ, расходу топлива и остаточному ресурсу (по пробегу).

Использование автоматизированного контроля остаточного ресурса транспортного средства в процессе его эксплуатации для оценки его надежности (долговечности) в объеме заданного ресурса по пробегу, приведенному к 1-й КУЭ, при инструментальной регистрации первичными преобразователями расхода топлива и скорости движения и автоматического расчета коэффициента суммарного сопротивления движению ψ_j и коэффициента корректирования при установленном значении ψ_j для 1-й КУЭ, равном 0,046, приведения фактического пробега к 1-й КУЭ и установления остаточного ресурса ТС по пробегу при заданном нормированном его значении в 1-й КУЭ обеспечивают, по сравнению с известным способом, определение в конечном итоге остаточного ресурса ТС в процессе его эксплуатации, базирующемся не на расчете вручную с использованием исходных данных пониженной точности, особенно при определении средней скорости движения, и требующей повышенных трудозатрат при использовании бумажных носителей информации, не исключая человеческий фактор, а на автоматизированном контроле, обеспечивающем повышенную точность, достоверность и универсальность определяется остаточного ресурса при эксплуатации независимо от места, времени, опыта и субъективной оценки исполнителей, а также оперативность получения данных по промежуточным значениям остаточного ресурса.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. ОСТ 37.001.472-88. Приемочные испытания автотранспортных средств. Типовая программа испытаний. - Введ. 1989-01-01. - М.: НАМИ, 1989.

2. ОСТ 37.001.087-76. (Переиздание в феврале 1987 г. с Изм. №11984 и Изм. №2, 1985) Программа и методы ресурсных испытаний полноприводных автомобилей.

3. ГОСТ 21624-81 Система технического обслуживания и ремонта автомобильной техники. Требования к эксплуатационной технологичности и ремонтопригодности изделий (Приложение 2: табл. 1, с. 8).

4. Положение о техническом обслуживании и ремонте подвижного состава автомобильного транспорта. - М.: Транспорт, 1988 (табл. 2.7, с. 25, табл. 2.8, с. 26).

5. Патент RU №2011955 C1 G01 М 17/00 от 30.04.1994 г.

6. ОСТ 37.001.520-96. Категории испытательных дорог. Параметры и методы их определения. - Введ. 1997-07-01. - М.: «Дорожный транспорт», ТК 56, 1997.

7. Патент RU №2561647 C1 G01 М 17/007 от 04.08.2015 г.

8. Патент RU №2123678 С1 G01 М 17/00 от 20.12.1998 г.

9. Устименко B.C., Титов Н.А., Баранова Е.В. Оценка АТС в дорожных условиях: какова ее точность? // Автомобильная промышленность. - 2004. - №3, с. 29-31.

10. Устименко B.C., Титов Н.А., Баранова Е.В. Метрологическая оценка методики определения категории дорог, используемой при испытаниях АТС // Автомобильная промышленность. - 2004. - №6, с. 35-38.

11. Патент RU №2671066 C1 G01 М 17/00 от 29.10.2018 г.

Предложен способ автоматизированного контроля остаточного ресурса транспортного средства в процессе его эксплуатации в пределах нормативного пробега в объеме объявленного ресурса, приведенного к 1-й категории условий эксплуатации, для оценки надежности. Перемещают транспортное средство по j-й опорной поверхности и определяют коэффициент суммарного сопротивления движению ψ_j в процессорном модуле. Среднее значение формируемое, с задаваемой дискретностью в пределах 10-100 км посредством дозатора пробега, в блоке формирования среднего значения показателя передают через блок управления в блок определения коэффициента корректирования вычисляемого путем деления среднего значения коэффициента за указанный отрезок пути ΔS на число 0,046, соответствующее значению коэффициента ψ_j в 1-й категории условий эксплуатации. Полученное значение направляют в блок приведения пробега к 1-й категории условий эксплуатации, вычисляемого путем перемножения коэффициента корректирования и выполненного пробега за указанный отрезок пути, а полученное таким образом порциальное значение суммируют в блоке накопления пробега с предшествующим сравнивают в блоке сравнения пробега с нормативным пробегом , а разницу в виде остаточного значения из блока вывода остаточных значений выводят на монитор блока управления. С включением водителем бортовой сети значения показаний с датчиков расхода топлива и пройденного пути и с таймера время чистого движения через датчик пути суммируются и направляются на монитор блока управления. Достигается повышение точности оценки остаточного ресурса ТС. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ автоматизированного контроля остаточного ресурса транспортного средства в процессе его эксплуатации в пределах нормативного пробега в объеме объявленного ресурса, приведенного к 1-й категории условий эксплуатации, для оценки надежности, заключающийся в перемещении транспортного средства по j-й опорной поверхности и определении коэффициента суммарного сопротивления движению ψ_j в процессорном модуле, отличающийся тем, что его среднее значение формируемое, с задаваемой дискретностью в пределах 10-100 км посредством дозатора пробега, в блоке формирования среднего значения показателя передают через блок управления в блок определения коэффициента корректирования вычисляемого путем деления среднего значения коэффициента за указанный отрезок пути ΔS на число 0,046, соответствующее значению коэффициента ψ_j в 1-й категории условий эксплуатации, полученное значение направляют в блок приведения пробега к 1-й категории условий эксплуатации, вычисляемого путем перемножения коэффициента корректирования и выполненного пробега за указанный отрезок пути, а полученное таким образом порциальное значение суммируют в блоке накопления пробега с предшествующим сравнивают в блоке сравнения пробега с нормативным пробегом , а разницу в виде остаточного значения из блока вывода остаточных значений выводят на монитор блока управления, кроме того, с включением водителем бортовой сети значения показаний с датчиков расхода топлива и пройденного пути и с таймера время чистого движения через датчик пути суммируются и направляются на монитор блока управления.

2. Устройство автоматизированного контроля остаточного ресурса транспортного средства в процессе его эксплуатации для оценки надежности, содержащее включатель бортовой сети, датчики расхода топлива, скорости движения и пройденного пути, процессорный модуль формирования коэффициента ψ_j, блок задания коэффициента n, отличающееся тем, что в него введены блок формирования среднего значения за дискретный пробег в пределах 10-100 км, задаваемый по каналу связи А с дозатора пробега, блок определения коэффициента корректирования пробега, входы которого подключены к блоку управления по каналу связи Б, блок приведения пробега к 1-й категории условий эксплуатации, входы которого через каналы связи В и Г подключены к блоку определения коэффициента корректирования и блоку управления, блок накопления пробега, приведенного в 1-й КУЭ входы которого по каналу связи Д подключены к блоку приведения пробега к 1-й КУЭ, блок сравнения накопленной величины пробега в 1-й КУЭ с нормативным значением и блок вывода остаточных значений пробега в 1-й КУЭ на монитор, соединенных между собой по каналам связи Е, Ж и И, а датчики расхода топлива, пути и таймер соединены с блоком управления.