СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЫБРОСА ТВЕРДЫХ ЧАСТИЦ ОТ ИЗНОСА ШИНЫ И ДОРОЖНОГО ПОЛОТНА Российский патент 2023 года по МПК G01M17/00 

Изобретение относится к испытаниям транспортных средств, при проведении которых определяют выброс твердых частиц от износа шины и дорожного полотна, возникающий при движении колесного транспортного средства.

При движении транспортного средства в атмосферу попадает большое количество вредных веществ, из которых в настоящее время наибольшую опасность для здоровья человека представляют твердые частицы невыхлопного происхождения (от износа шин и дорожного полотна).

В настоящее время существует несколько способов определения выброса твердых частиц от износа шин и дорожного полотна при движении колесного транспортного средства.

В японском центре JASIC (Japan Automobile Standards Internationalization Center) для определения выброса твердых частиц от износа шин и дорожного полотна используют лабораторно-дорожный комплекс. Пробы воздуха забирают от «пятого колеса», расположенного в базе автомобиля-тягача, а определение выброса твердых частиц ведут измерительной аппаратурой, расположенной на прицепе позади автомобиля-тягача. Вертикальная нагрузка, боковые и продольные усилия на «пятое колесо» передаются автомобилем-тягачом во время его движения (см. Tonegawa Yoshio. Development of tire dust emission measurement for passenger vehicle. - JASIC, 2018. URL: https://www.nanoparticles.ch/archive/2015_Tonegawa_PO.pdf.). Однако при таком способе в пробы воздуха попадают твердые частицы не только от износа шины и дорожного полотна, но также твердые частицы общего фона и твердые частицы из ресуспендированной дорожной пыли* (*Под ресуспендированной дорожной пылью понимают твердые частицы, поднимаемые колесами впередиидущего транспортного средства или ветром.). Кроме того, существует неопределенность, связанная с отличием процесса качения «пятого колеса» от процесса качения реального колеса автомобиля (тяговый режим, разгон-торможение, поворот).

Калифорнийским университетом в Лос-Анджелесе (США) при исследовании влияния массы транспортного средства и интенсивности торможения на выброс твердых частиц пробы воздуха, содержащего твердые частицы от износа шины, отбирались с задней стороны правого переднего колеса в 2,5 см от верхней части колеса. Твердые частицы от износа тормозного механизма отбирались в 5 см от центра правого переднего колеса с его внешней стороны. При этом отверстие пробоотборника находилось сбоку наружной плоскости колеса (Farzan Oroumiyeh, Yifang Zhu. Brake and tire particles measured from on-road vehicles: Effects of vehicle mass and braking intensity. Atmospheric Environment: X Volume 12, December 2021, 100121. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2590162121000216?via%3Dih ub). Однако при таком расположении первого пробоотборника существует значительная неопределенность, связанная с формированием воздушных потоков внутри колесной арки, в которых одновременно содержатся твердые частицы от износа тормозного механизма, шины и дорожного полотна, а также ресуспендированной дорожной пыли. А расположение второго пробоотборника сбоку от колеса приводит к тому, что часть проб уносится набегающим потоком воздуха и не попадает в пробоотборник.

Из уровня техники известен также способ определения выброса твердых частиц, образующихся от износа шины, дорожного полотна и тормозного механизма переднего колеса автомобиля (см. Xinfeng Zhang, Ping Chen and Fengyang Liu. Review of Tires Wear Particles Emission Research Status. IOP Conf. Series: Earth and Environmental Science 555 (2020) 012062). Сущность способа состоит в том, что производят забор проб воздуха с помощью всасывающих сопел, одно из которых расположено рядом с пятном контакта шины с дорожным полотном позади переднего колеса автомобиля, а другое - вблизи тормозного механизма этого колеса. Затем проводят анализ указанных проб воздуха, определяя численные значения параметров твердых частиц в этих пробах. Недостатком известного способа является то, что после забора проб воздуха частицы, образующиеся от износа шины и дорожного полотна и от износа тормозного механизма, попадают в общий сборник, где происходит их перемешивание. Таким образом, для определения количественного содержания в пробах твердых частиц от износа шины и дорожного полотна необходимо отделить эти частицы от частиц, образующихся от износа тормозного механизма. Однако такая процедура малоэффективна и требует больших материальных и временных затрат.

Наиболее близким к технической сущности изобретения является способ определения выброса твердых частиц от износа шины и дорожного полотна, заключающийся в том, что производят забор проб воздуха при помощи всасывающего сопла рядом с пятном контакта шины с дорожным полотном позади колеса движущегося транспортного средства. После этого проводят анализ указанных проб воздуха, определяя численные значения параметров твердых частиц в этих пробах (см. Marcel Mathissen, Volker Scheer, Rainer Vogt, Thorsten Benter. Investigation on the potential generation of ultra the particles from the tire-road interface. Atmospheric Environment 45 (2011) 6172-6179. URL: http://dx.doi.Org/10.1016/j.atmosenv.2011.08.032). Однако на чистоту такого исследования влияет ресуспендированная дорожная пыль, присутствующая в забираемых пробах, что не позволяет с достаточной степенью достоверности определить количественное содержание в этих пробах твердых частиц от износа шины и дорожного полотна.

Техническая проблема, решение которой обеспечивается при осуществлении изобретения, заключается в уменьшении влияния на результаты исследований, в ходе которых определяют количественное содержание выброса твердых частиц от износа шины и дорожного полотна, ресуспендированной дорожной пыли.

Технический результат, обеспечиваемый изобретением, заключается в повышении точности определения количественного содержания выброса твердых частиц от износа шины и дорожного полотна при движении транспортного средства.

Решение указанной технической проблемы и получение технического результата обеспечено способом определения выброса твердых частиц от износа шины и дорожного полотна, согласно которому производят забор проб воздуха при помощи всасывающего сопла рядом с пятном контакта шины с дорожным полотном позади колеса движущегося транспортного средства, проводят анализ указанных проб воздуха, определяя численные значения параметров твердых частиц в этих пробах. Одновременно с этим производят забор проб воздуха при помощи другого всасывающего сопла вблизи дорожного полотна перед упомянутым колесом движущегося транспортного средства, причем это сопло располагают входным отверстием в направлении передка транспортного средства, проводят анализ этих проб воздуха, определяя численные значения параметров твердых частиц из ресуспендированной дорожной пыли. Затем определяют разницу значений параметров твердых частиц, отобранных при помощи первого всасывающего сопла, и твердых частиц из ресуспендированной дорожной пыли.

Дополнительный забор проб воздуха, в котором содержится ресуспендированная дорожная пыль, с определением в этих пробах значений параметров твердых частиц и последующим определением разницы значений параметров твердых частиц, отобранных рядом с пятном контакта шины с дорожным полотном позади колеса транспортного средства, и твердых частиц из ресуспендированной дорожной пыли позволяет уменьшить влияние на результаты исследований ресуспендированной дорожной пыли. В результате обеспечивается повышение точности определения количественного содержания выброса твердых частиц от износа шины и дорожного полотна при движении транспортного средства.

Анализ проб воздуха проводят на транспортном средстве во время его движения либо в лабораторных условиях после завершения испытаний.

На фигуре 1 показана схема транспортного средства, иллюстрирующая осуществление способа определения выброса твердых частиц от износа шины и дорожного полотна.

На фигуре 2 приведена схема транспортного средства (вид сверху), показанная на фигуре 1.

Согласно предложенному способу определяют выброс твердых частиц от износа шины 1 и дорожного полотна 2 путем забора проб воздуха при помощи всасывающего сопла 3. Сопло 3 при этом располагают рядом с пятном контакта шины 1 с дорожным полотном 2 позади колеса 4 движущегося транспортного средства 5. В пробах воздуха, поступающего в сопло 3, присутствуют твердые частицы от износа шины 1, дорожного полотна 2 и твердые частицы из ресуспендированной дорожной пыли. Одновременно производят забор проб воздуха, содержащего твердые частицы из ресуспендированной дорожной пыли, при помощи всасывающего сопла 6, размещенного вблизи дорожного полотна 2 перед колесом 4 движущегося транспортного средства 5. Причем сопло 6 располагают так, чтобы его входное отверстие было обращено в сторону передка транспортного средства 5. Такое размещение сопла 6 обусловлено наиболее высокой концентрацией на этом участке ресуспендированной дорожной пыли в воздухе. Забор проб воздуха соплами 3, 6 производят за счет разрежения, создаваемого вакуумными насосами 7, 8. Анализ указанных проб воздуха проводят в анализаторах 9, 10 непосредственно во время движения транспортного средства 5 либо в лаборатории после завершения испытаний. Анализ предполагает определение численных значений параметров (количества, дисперсности, массы) твердых частиц в отобранных пробах. В качестве таких анализаторов могут использовать, например, лазерные счетчики частиц, спектрометры или фотометры. Для достоверного определения выброса твердых частиц от износа шины 1 и дорожного полотна 2 вычисляют разницу значений параметров твердых частиц, отобранных при помощи сопла 3, и твердых частиц из ресуспендированной дорожной пыли, отобранных при помощи сопла 6.

Таким образом, для того чтобы уменьшить влияние твердых частиц из ресуспендированной дорожной пыли на чистоту исследования осуществляют забор проб воздуха при помощи всасывающего сопла рядом с пятном контакта шины с дорожным полотном позади колеса движущегося транспортного средства, проводят анализ указанных проб воздуха, определяя численные значения параметров твердых частиц в этих пробах. Одновременно с этим производят забор проб воздуха, содержащего твердые частицы из ресуспендированной дорожной пыли, при помощи другого всасывающего сопла. Для этого указанное сопло, обращенное входным отверстием в направлении передка транспортного средства, располагают вблизи дорожного полотна перед колесом движущегося транспортного средства. После анализа этих проб воздуха, в результате которого определяют численные значения параметров твердых частиц из ресуспендированной дорожной пыли, вычисляют разницу значений параметров твердых частиц, отобранных при помощи первого всасывающего сопла, и твердых частиц из ресуспендированной дорожной пыли. В результате повышается точность определения количественного содержания выброса твердых частиц от износа шины и дорожного полотна при движении транспортного средства.

Изобретение относится к испытаниям транспортных средств. Согласно способу производят забор проб воздуха при помощи всасывающего сопла рядом с пятном контакта шины с дорожным полотном позади колеса движущегося транспортного средства, проводят анализ указанных проб воздуха, определяя численные значения параметров твердых частиц в этих пробах. Одновременно с этим производят забор проб воздуха при помощи всасывающего сопла вблизи дорожного полотна перед колесом движущегося транспортного средства, причем сопло располагают входным отверстием в направлении передка транспортного средства, проводят анализ этих проб воздуха, определяя численные значения параметров твердых частиц из ресуспендированной дорожной пыли. Затем определяют разницу значений параметров твердых частиц, отобранных при помощи всасывающего сопла, и твердых частиц из ресуспендированной дорожной пыли. Технический результат - повышение точности определения количественного содержания выброса твердых частиц от износа шины и дорожного полотна при движении транспортного средства. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ определения выброса твердых частиц от износа шины и дорожного полотна, заключающийся в том, что производят забор проб воздуха при помощи всасывающего сопла рядом с пятном контакта шины с дорожным полотном позади колеса движущегося транспортного средства, проводят анализ указанных проб воздуха, определяя численные значения параметров твердых частиц в этих пробах, отличающийся тем, что одновременно производят забор проб воздуха при помощи другого всасывающего сопла вблизи дорожного полотна перед упомянутым колесом движущегося транспортного средства, причем это сопло располагают входным отверстием в направлении передка транспортного средства, проводят анализ этих проб воздуха, определяя численные значения параметров твердых частиц из ресуспендированной дорожной пыли, после чего определяют разницу значений параметров твердых частиц, отобранных при помощи первого всасывающего сопла, и твердых частиц из ресуспендированной дорожной пыли.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что анализ проб воздуха проводят на транспортном средстве во время его движения либо в лабораторных условиях после завершения испытаний.