стенд для исследования параметров движения транспортных средств

Формула изобретения

Стенд для исследования параметров движения транспортных средств, содержащий источник информации о движении транспортного средства, формирующий первую последовательность импульсов, генератор постоянной частоты, формирующий вторую последовательность импульсов, блок определения и запоминания сигнала “Начало торможения”, блок формирования сигнала “Торможение юзом”, счетчик-сумматор, децелерометр с блоком формирования кода тормозного пути на участке юза и блок индикации, связанный с выходом счетчика-сумматора, который своими четырьмя входами связан с выходами блока формирования сигнала “Торможение юзом”, с выходом и входом блока определения и запоминания сигнала “Начало торможения”, вход которого дополнительно подключен к первому входу блока формирования сигнала “Торможение юзом” и к выходу источника информации, формирующего первую последовательность импульсов, а генератор постоянной частоты связан со вторым входом блока формирования сигнала “Торможение юзом”, другие входы которого связаны с соответствующими выходами блока определения и запоминания сигнала “Начало торможения”, а выход блока формирования кода тормозного пути на участке юза подключен к пятому входу счетчика-сумматора, отличающийся тем, что источник информации о движении транспортного средства, генератор постоянной частоты и децелерометр с блоком формирования кода тормозного пути на участке юза выполнены в виде программных имитационных моделей, расположенных в памяти компьютера, и подключены к соответствующим блокам через выходы компьютера, входы которого связаны с выходом блока определения и запоминания сигнала “Начало торможения”, с одним из выходов блока формирования сигнала “Торможение юзом” и с выходами счетчика-сумматора.

Описание изобретения к патенту

Предлагаемый стенд относится к учебной технике и может быть использован для исследования параметров движения самоходных средств в процессе обучения студентов соответствующих специальностей.

Известны способы и устройства определения параметров движения транспортных средств, например способ определения тормозного пути, описанный в авторском свидетельстве СССР №1737846, МПК В 60 Q 1/44, заключающийся в том, что информацию о движении преобразовывают в скорость в виде первой последовательности импульсов, а интервалы между упомянутыми импульсами заполняют импульсами второй последовательности с более высокой частотой, запоминают и путем сравнения количества импульсов, запомненных в предыдущем и последующем интервалах между импульсами первой последовательности, определяют знак ускорения, по которому формируют и запоминают сигнал "Начало торможения", и с этого момента заполняют счетчик-сумматор импульсами первой последовательности, а результат отображают на индикации.

Недостатком данного способа и устройства является малая точность определения тормозного пути в условиях юза, когда информация о движении транспортного средства отсутствует, и невозможность использования в учебных целях из-за больших временных и материальных затрат.

Известно устройство определения тормозного пути транспортного средства, описанное в Патенте РФ №2157517, МПК G 01 М 17/007, которое содержит источник информации о движении транспортного средства, формирующий первую последовательность импульсов, генератор постоянной частоты, формирующий вторую последовательность импульсов, блок определения и запоминания сигнала "Начало торможения" (НТ), блок формирования сигнала "Торможение юзом" (ТЮ), инерционный децелерометр, связанный с блоком формирования кодов тормозного пути на участке юза, счетчик-сумматор и блок индикации, связанный с выходом счетчика-сумматора, который своими входами связан с выходами блока формирования сигнала ТЮ, с выходом и входом блока определения и запоминания сигнала НТ, вход которого подключен к первому входу блока формирования сигнала ТЮ и к выходу источника информации о движении транспортного средства, формирующего первую последовательность импульсов, а генератор постоянной частоты связан со вторым входом блока формирования сигнала ТЮ, при этом выход блока формирования кода тормозного пути на участке юза подключен к пятому входу счетчика-сумматора. Это устройство принято за прототип.

Оно имеет следующие недостатки.

1. При использовании его для исследования параметров тормозной системы необходимо реальное транспортное средство, снабженное источником информации о его движении, и децелерометр с блоком формирования кода тормозного пути на участке юза.

2. При использовании его для исследования параметров тормозной системы по тормозному пути необходимы дороги разных типов и разными состояниями покрытий, что возможно при наличие только специальных автодромов.

3. Для проведения исследований необходим профессиональный водитель транспортного средства.

4. Из-за больших затрат материальных средств и времени практически невозможно использовать в учебных целях учебных заведений.

Задача, решаемая в изобретении, заключается в сокращении временных и материальных затрат при исследовании параметров движения транспортных средств в процессе обучения преимущественно в учебных заведениях.

Это достигается тем, что в стенде, содержащем источник информации о движении транспортного средства, формирующий первую последовательность импульсов, генератор постоянной частоты, формирующий вторую последовательность импульсов, блок определения и запоминания сигнала НТ, блок формирования сигнала ТЮ, счетчик-сумматор, децелерометр с блоком формирования кода тормозного пути на участке юза и блок индикации, связанный с выходом счетчика-сумматора, который своими входами связан с выходами блока формирования сигнала ТЮ, с выходом и входом блока определения и запоминания сигнала НТ, вход которого подключен к первому входу блока формирования сигнала ТЮ и к выходу источника информации о движении транспортного средства, формирующего первую последовательность импульсов, а генератор постоянной частоты связан со вторым входом блока формирования сигнала ТЮ, а выход блока формирования кода тормозного пути на участке юза подключен к пятому входу счетчика-сумматора, при этом источник информации о движении транспортного средства, генератор постоянной частоты и децелерометр с блоком формирования кода тормозного пути на участке юза выполнены в виде программных имитационных моделей, расположенные в памяти компьютера и подключенные к соответствующим блокам через выходы компьютера, входы которого связаны с выходом блока определения и запоминания сигнала НТ и выходом счетчика-сумматора.

На фиг.1 приведена структурная схема предлагаемого стенда, где обозначены:

1 - блок определения и запоминания сигнала "Начало торможения";

2 - блок формирования сигнала "Торможение юзом" (ТЮ);

3 - счетчик-сумматор;

4 - блок индикации;

5 - компьютер;

6 - экран монитора компьютера;

6-1 - графическое отображение транспортного средства с датчиком движения;

6-2 - поле отображения заданных коэффициентов (К1 - тип покрытия дороги, К2 - состояние покрытия), скорости и тормозного пути;

6-3 - графическое отображение скорости в динамике;

6-4 - графическое отображение транспортного средства со стоп-сигналами.

Выходы ₁, ₂ компьютера 5 от модели источника информации о движении транспортного средства и от модели генератора постоянной частоты связаны со входом блока 1, входами блока 2 и четвертым входом блока 3. Выход НТ с блока 1 связан с первым входом блока 3, третьим входом блока 2 и первым входом компьютера, второй вход которого связан со вторым выходом блока 2, а информационные выходы компьютера (S_ТЮ) подключены к пятому входу счетчика-сумматора 3, связанного вторым и третьим входом с выходами блока 2, а выходами с блоком индикации 4 и информационными входами компьютера (S _ТО).

На фиг.2 приведен общий алгоритм работы стенда, на фиг.3 алгоритм работы имитационной модели (подпрограмма А) источника информации о движении транспортного средства, на фиг.4 - алгоритм работы имитационной модели (подпрограмма В) генератора постоянной частоты, на фиг.5 - алгоритм работы имитационной модели (подпрограмма СС) стоп-сигналов, на фиг.6 - алгоритм работы имитационной модели (подпрограмма ДЦ) децелерометра, где обозначены операции:

ВОМ - ввод коэффициентов К₁, К₂ и скорости V_i с отображением на экране монитора;

А - подпрограмма работы имитационной модели источника информации о движении транспортного средства;

A₁ - вычисление заданной скорости с учетом коэффициентов K₁ и К ₂ по формуле

где

К_с - коэффициент продольного сцепления колес для соответствующих K₁, К₂, задаваемых в виде таблицы из соответствующих справочников;

K₁ - типы покрытия дороги, например: цементобетонное, асфальтобетонное, щебеночное с гравием и т.п.;

К₂ - состояние покрытия дороги: сухое, мокрое, обледенелое и т.п.

А ₂ - преобразование вычисленной скорости в частоту ₁;

А₃ - выдача сигналов с частотой ₁ на первый выход компьютера;

А₄ - отображение на мониторе компьютера картинки технического средства с датчиком движения;

А₅ - формирование в статике изображения прямоугольного импульса фиксированной длительности на мониторе;

А₆ - отображение на мониторе компьютера прямоугольного импульса в динамике с частотой, адекватной частоте ₁;

B₁ - задание времени задержки;

В₂ - организация цикла временной задержки;

B₃ - формирование сигналов с частотой ₂;

B₄ - выдача сигналов с частотой ₂, на второй выход компьютера;

СС₁ - включение стоп-сигналов с отображением на мониторе в режиме мигания и звукового сопровождения;

СС₂ - ожидание сигнала конца цикла работы стенда (КЦ);

СС₃ - оценка наличия сигнала КЦ;

СС₄ - выключение стоп-сигналов из режима мигания и звукового сопровождения;

Д₁ - ожидание сигнала ТЮ с блока 2;

Д ₂ - оценка условия наличия сигнала ТЮ;

Д₃ - формирование сигналов частотой ₃;

Д₄ - вычисление кода тормозного пути (S_ТЮ) за время t₀;

Д₅ - выдача кода S_ТЮ на информационные выходы компьютера;

Д₆ - подсчет количества интервалов t₀ ;

Д₇ - сравнение вычисленного значения интервалов t₀ с заданным значением;

Д₈ - ввод общего значения тормозного пути S_ТО в компьютер через информационные входы;

Д₉ - формирование сигнала "конец цикла" (КЦ) работы стенда;

НЦ - начало цикла работы стенда.

Работа стенда заключается в следующем. После включения питания оператор с клавиатуры компьютера 5 вводит следующие данные (фиг.1): значение коэффициентов К₁ , К₂ (например, K₁=5 - черное щебеночное покрытие, K₂=3 - обледенелое состояние покрытия, при этом K_C=0,25), значение скорости V_i, с которой необходимо начинать торможение, и вводит в блок 2 уставное значение скорости V_Ю, с которой начинается этап юза. На поле 6-2 экрана монитора 6 компьютера отображаются значения коэффициентов K₁, К₂ и скорости V_i , на поле экрана 6-3 стрелка устанавливается в положение, показывающее значение скорости V_i. Этим заканчивается операция ВОМ (фиг.2). Начинает работать имитационная модель (подпрограмма А) источника информации о движении транспортного средства и имитационная модель (подпрограмма В) генератора постоянной частоты, отчего на экране монитора отображается контур транспортного средства 6-1 (фиг.1) и сигнал прямоугольной формы в статике.

После ввода оператором команды НЦ стенд переходит в автоматический режим (операция АВТОМАТ фиг.2), отчего на первом и втором выходах компьютера формируются сигналы с частотой ₁ и ₂, которые поступают на блоки 1, 2, 3. По истечении 5 с начинает уменьшаться частота ₁, начинается торможение и на выходе блока 1 формируется сигнал НТ. Сигнал НТ поступает на вход блока 3, тем самым открывая вход для прохождения частоты ₁ на счетчик-сумматор, который начинается подсчитывать тормозной путь и отображать на блоке индикации 4. Включается в работу блок 2, в котором происходит сравнение текущей скорости с заданной уставкой V_Ю. Сигнал НТ воспринимается компьютером. На экране монитора прямоугольные импульсы начинают двигаться с частотой, адекватной (пропорциональной) ₁, начинают мигать стоп-сигналы 6-4 со звуковым сопровождением и начинается поворот стрелки на поле 6-3 в сторону уменьшения угла (скорости). С момента появления НТ выполняется операция СС (фиг.2) и при достижении скорости V_Ю блок 2 формирует сигнал ТЮ, который воспринимается компьютером как начало включения имитационной модели децелерометра, начинает выполняться операция ДЦ (подпрограмма ДЦ на фиг.2, 6). Одновременно сигнал ТЮ с блока 2 закрывает поступления импульсов ₁ на блок 3 и открывает пятый вход блока 3, на который с модели децелерометра с компьютера 5 поступают коды тормозного пути S_ТЮ, которые суммируются с предыдущим значением тормозного пути в счетчике-сумматоре 4 и параллельно отображаются на поле 6-2 монитора.

По истечении заданного времени t _зад (фиг.6) формируется сигнал конец цикла работы стенда (КЦ), по которому скорость V_i=0, выключаются из работ стоп-сигналы 6-4, прекращается поступление частоты ₁ с выхода компьютера, на поле 6-2 отображается общее значение тормозного пути (S_ТO). Это значение отображается и на блоке индикации 4. Стрелка на поле 6-3 монитора устанавливается в нулевое положение. Стенд готов к новому циклу работы. Изменив значение коэффициентов K₁ и К₂ и значение скорости V_i, можно получить большое множество значений тормозного пути, по которому рассчитываются другие тормозные характеристики транспортных средств. А если часть тормозного пути юзом определять не по времени (операции Д6, Д7 фиг.6), а задавать специальную траекторию, то количество значений тормозного пути увеличится во много раз и соответственно увеличится количество тормозных характеристик.

Таким образом, введение имитационных программных моделей источника информации о движении транспортного средства, генератора постоянной частоты и децелерометра с блоком формирования кода тормозного пути на участке юза, выполненных в виде подпрограмм, расположенных в памяти компьютера и связанных через входы/выходы компьютера соответствующим образом с остальными блоками, позволяет без использования реальных транспортных средств задавать различные типы дорожных покрытий и состояния покрытий, различные скорости, траектории торможения и наблюдать и фиксировать изменения тормозного пути, по которым рассчитываются тормозные характеристики различных транспортных средств, что позволяет сократить материальные и временные затраты при исследованиях параметров движения транспортных средств и эффективно использовать его в учебных заведениях при изучении ряда дисциплин, связанных с дорожно-транспортными специальностями.