система обнаружения транспортных средств на полосе движения в зоне автоматических заградительных устройств

Формула изобретения

Система обнаружения транспортных средств на полосе движения в зоне автоматических заградительных устройств, содержащая более одного преобразователя, установленного на обочинах автодорожного полотна и подключенного к блоку управления заградительных устройств, отличающаяся тем, что преобразователи выполнены пьезоэлектрическими, представляющими собой структуру, включающую не менее двух склеенных между собой слоев, внутренний из которых выполнен из пьезокерамики, а внешний - из металла с малым коэффициентом термического расширения в диапазоне температур от -50 до +50^oC и высокой химической стойкостью - ванадия, молибдена, титана или его сплавов, при этом преобразователи ориентированы так, что генерированные и отраженные колебания проходят параллельно поверхности автодорожного покрытия на высоте, обеспечивающей уверенную регистрацию транспортного средства.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области обеспечения безопасности движения, в частности, автомобильного и железнодорожного транспорта и может быть использовано при определении наличия транспортного средства на полосе движения в зонах железнодорожных переездов, а также в зонах контрольно-пропускных пунктов, предпочтительно скоростных платных автомагистралей.

Известные устройства, препятствующие проезду колесного транспорта через контрольно-пропускные пункты или железнодорожные переезды, представляют собой перекрывающие полосы движения заградительные устройства в виде шлагбаумов, управляемых преимущественно посредством блоков автоматики. Предпочтительно шлагбаумы перекрывают только половину проезжей части дорожного полотна. Это позволяет объехать шлагбаум по полосе встречного движения с созданием аварийной обстановки в зоне шлагбаума. Шлагбаумы, полностью перекрывающие ширину проезжей части, не позволяют выезжать на встречную полосу движения без нарушения целостности шлагбаумов. Однако, это не позволяет исключить аварийную ситуацию в том случае, когда шлагбаумы перешли в закрытое положение, а транспортное средство уже выехало в зону переезда.

Кроме того, наличие шлагбаумов не спасает от аварийной ситуации на железнодорожном переезде при преднамеренном повреждении опущенных брусьев шлагбаумов. Кроме того, использование автоматических шлагбаумов способно привести еще к одному виду аварийной ситуации, когда брус шлагбаума опускается на проходящее через переезд транспортное средство.

Для повышения безопасности движения путем уменьшения вероятности возможности попадания транспортного средства на железнодорожный переезд было предложено использовать заградительные элементы в виде пластин, препятствующих въезду транспорта в зону переезда при приближении к зоне переезда железнодорожного транспорта (RU, патент 2066649 B 61 L 29/00; 1996). При приближении железнодорожного транспорта заградительные элементы из горизонтального положения переходят в вертикальное положение, полностью перекрывая возможность попадания транспортного средства в зону движения железнодорожного транспорта. Для предотвращения срабатывания системы в момент нахождения транспортного средства в зоне переезда между заградительными элементами (что, несомненно, приведет к возникновению аварийной ситуации) было предложено использовать датчик наличия объекта не переезде. Датчик представляет собой ультразвуковой локатор, соединенный со схемой формирования и обработки сигналов. Для установки необходимого размера зоны контроля, соответствующей длине крышки заградительного элемента, в схеме предусмотрена регулировка "мертвой" (ближней) зоны, в которой обнаружения не происходит, а также длины зоны контроля. Конструктивно локатор выполнен в виде единого блока в круглом герметичном корпусе, в котором установлены электроакустический преобразователь конденсаторного типа и плата электроники, на которой находятся генератор ультразвуковых импульсов, усилитель отраженных сигналов и схема временной обработки сигналов. Эти схемы соединены с блоками определения состояния заградительных элементов и выдают сигнал о появлении автотранспортного средства в контролируемой зоне. В материалах не раскрыто, каким образом ориентированы датчики относительно дорожного полотна. Однако анализ графических материалов, в частности фиг. 1, показывает, что датчики размещены в верхней части столбов, установленных по обе стороны дорожного полотна с одной стороны переезда, причем локатор ориентирован на место пересечения дорожного полотна и железнодорожного полотна. Это является откровенным недостатком известной системы контроля наличия транспортного средства в зоне железнодорожного переезда, поскольку зона между железнодорожными путями и шлагбаумами остается вне зоны контроля. Кроме того, использование электроакустического преобразователя конденсаторного типа приводит к искажению его показаний в зависимости от температуры и влажности атмосферы. Все вышеизложенное приводит к возможности возникновения аварийной ситуации в зоне переезда. Существенным недостатком известной системы следует признать также ее узкую применимость - только для железнодорожных переездов. Для контрольно-пропускных пунктов, в частности, высокоскоростных платных автомагистралей данный способ контроля не пригоден, поскольку он не позволяет контролировать пространство непосредственно над запирающим элементом.

Техническая задача, на решение которой направлено настоящее изобретение, состоит в разработке конструкции системы обнаружения наличия транспортного средства во всей охраняемой зоне.

Технический результат, получаемый при реализации изобретения, состоит в повышении достоверности показаний системы.

Для достижения указанного технического результата предложено использовать систему, содержащую не менее двух пьезоэлектрических преобразователей, установленных на обочинах дорожного полотна автомагистрали против заградительных устройств и ориентированных таким образом, чтобы генерированные и отраженные ультразвуковые колебания проходили параллельно поверхности дорожного покрытия на высоте, обеспечивающей регистрацию транспортного средства, при этом пьезоэлектрический преобразователь подсоединен к блоку управления заградительных устройств и выполнен в виде многослойной конструкции, содержащей не менее двух слоев, один из которых представляет собой пьезокерамический элемент, а второй - металлическую пластину, выполненную из металла с малым коэффициентом термического расширения в диапазоне температур от-50 до +50^oC с высокой химической стойкостью. В качестве подобного материала могут быть использованы титан и/или его сплавы. Кроме того, могут быть использованы, хотя и с худшим эффектом, ванадий или молибден. Предпочтительно располагать пьезоэлектрические преобразователи возле каждого заградительного элемента. Пьезоэлемент преимущественно выполнен из пьезокерамики. Установление "мертвой" зоны, а также определение наличия транспортного средства в зоне контроля происходит обычным образом. Пьезоэлемент прикреплен к металлической пластине известным путем, предпочтительно приклеиванием, однако возможны и другие варианты жесткого крепления пьезоэлемента к металлической пластине.

Изобретение иллюстрировано графическим материалом (фиг. 1), где приняты следующие обозначения: автомагистраль 1, полотно железной дороги 2, заградительные устройства 3, шлагбаумы 5 пьезоэлектрические преобразователи 4.

Ниже приведены предпочтительные примеры реализации изобретения.

На пересечении железнодорожного полотна 2 и автомагистрали 1 на обеих полосах движения автомагистрали по обе стороны от железнодорожного полотна установлены заградительные устройства 3 в количестве четырех штук. Перед заградительными устройствами 3 на расстоянии 2 метров установлены шлагбаумы 5, перекрывающие каждый свою полосу автомагистрали 1. В 1 метре от полосы против каждого заградительного устройства 3 установлены пьезоэлектрические преобразователи в количестве 4 штук. Преобразователи 4 установлены таким образом, что ось генерируемых ультразвуковых колебаний проходит параллельно поверхности полотна автомагистрали на высоте 1,2 метра, обеспечивающей обнаружение практически всех видов транспортных средств от велосипеда до мощного тягача, находящегося над соответствующим заградительным устройством. Пьезоэлектрические преобразователи оттарированы известным образом так, чтобы проводить обнаружение только над соответствующим заградительным устройством. При приближении железнодорожного состава к зоне пересечения железнодорожного полотна и полотна автомагистрали автоматически срабатывают датчики (не показаны), приводящие в действие систему управления заградительными устройствами 3 и пьезоэлектрическими преобразователями 4. При этом процесс приведения заградительных устройств 3 в рабочее положение выполнен с запаздыванием относительно включения пьезоэлектрических преобразователей 4, поскольку только по сигналу пьезоэлектрических преобразователей 4 может быть произведено включение заградительных элементов. Пьезоэлектрический преобразователь представляет собой круглую пластину размером 43 х 2,8 из пьезокерамики ЦТС 26, приклеенную на титановую пластину толщиной 2,8 мм. Преобразователи установлены на бетонных столбиках.

При отсутствии над заградительным элементом транспортного средства пьезоэлектрический преобразователь не вырабатывает сигнала, запрещающего приведение в действие соответствующего заградительного элемента. При наличии над заградительным элементом какого-либо транспортного средства сигнал на срабатывание заградительного устройства не вырабатывается до тех пор, пока транспортное средство не минует зону переезда. При этом блок управления заградительными элементами выполнен с возможностью регулирования паузы между закрытием первого по ходу движения транспорта по автомагистрали заградительного элемента и второго заградительного элемента, что позволяет обеспечить беспрепятственный выезд транспортного средства, находящегося над первым заградительным элементом или в зоне железнодорожного полотна.

При прохождении транспортным средством через пункт уплаты сборов за право проезда на платной автомагистрали возможен вариант включения заградительного устройства в тот момент, когда протяженное транспортное средство передними колесами пересекло зону заградительного элемента, а задние колеса находятся еще вне зоны заградительного элемента. В случае использования настоящего изобретения подобное включение заградительного устройства будет полностью исключено.

Использование указанной в формуле изобретения конструкции пьезоэлектрического преобразователя, а также расположение и ориентация преобразователей, гарантирует получение указанного технического результата.