Streszczenie
Istota diagnostyki technicznej, w tym badań diagnostycznych realizowanych na liniach diagnostycznych polega na określaniu stanu pojazdu (zespołu, podzespołu, ele-mentu) w sposób pośredni, bez demontażu, w oparciu o pomiar generowanych sygnałów (symptomów) diagnostycznych i porównanie ich z wartościami nominalnymi (dopuszczalnymi), określonymi dla danej marki i typu pojazdu. W referacie zostały przedstawione problemy pomiarów wartości parametrów diagnostycznych, z wykorzy-staniem zintegrowanych linii diagnostycznych, będących na wyposażeniu stacji kontroli pojazdów, stanowiących główne ogniwa systemu, czuwającego nad bezpie-czeństwem użytkowników ruchu drogowego w Polsce.
Słowa kluczowe: badanie diagnostyczne, pomiar, niepewnoĞü pomiaru 1. Wprowadzenie
Pojazdy samochodowe w miarĊ zwiĊkszania przebiegu ulegają normalnemu zuĪyciu eksploat-acyjnemu. Poszczególne zespoły, podzespoły i czĊĞci, a takĪe całe układy tracą swoją zdatnoĞü, która po osiągniĊciu wartoĞci parametrów diagnostycznych, zbliĪonych do wartoĞci granicznych [7,249–255;12,42–45], muszą byü poddane obsługiwaniu, celem odtworzenia tej zdatnoĞci. ZuĪyciu ulegają wszystkie elementy pojazdu, zarówno te wpływające bezpoĞrednio na bezpieczeĔstwo jazdy, jak np. klocki i tarcze hamulcowe, jak i te, które wpływają poĞrednio na bezpieczeĔstwo jazdy, poprzez rozregulowania lub zuĪycia, wynikające np. z niewłaĞciwie ustawionych kątów zbieĪnoĞci kół pojazdu. Ponadto cały pojazd w czasie eksploatacji ulega stopniowej korozji, co wpływa na zmianĊ jego charakterystyk, np. ogólną sztywnoĞü całej konstrukcji. Wszystkie te czyn-niki prowadzą do koniecznoĞci przeprowadzania systematycznych, okresowych, rzetelnych badaĔ diagnostycznych, z zastosowaniem odpowiedniego sprzĊtu pomiarowego i duĪą wiedzą, głównie doĞwiadczeniem diagnostów, którą powinni posiadaü podczas badaĔ kontrolno-diagnostycznych pojazdów samochodowych. Funkcjonujące w stacjach kontroli pojazdów linie diagnostyczne po-winny spełniaü pod wzglĊdem metrologicznym, zasady okreĞlone przez współczesną metrologiĊ, dotyczące zagadnieĔ powtarzalnoĞci i odtwarzalnoĞci realizowanych badaĔ diagnostycznych w wa-runkach stacji diagnostycznej. Szczególnego znaczenia podczas realizowanych badaĔ nabiera fakt pojedynczych pomiarów, który budzą pewne wątpliwoĞci, co do stopnia zgodnoĞci kolejnych wy-ników pomiarów tej samej wielkoĞci mierzonej, wykonywanych w tych samych warunkach pomiarowych, zgodnie z zasadami, jakie okreĞla dzisiaj współczesna metrologia. Pomiar jest zawsze procesem obarczonym niedokładnoĞcią [8, 178–179], tzn. jest estymatą wartoĞci rzeczywistej (praw-dziwej), tego co ma byü zmierzone, otrzymaną jako wynik pomiaru róĪniący siĊ na ogół od wartoĞci
rzeczywistej, równoĞü estymaty i estymowanej wartoĞci jest zdarzeniem wyjątkowym (mało praw-dopodobnym), a fakt jego zajĞcia pozostaje nieznany. Istotą pomiaru jest jednak to, Īe niedokładnoĞü wyniku moĪna zawsze oszacowaü, tzn. moĪna zawsze oszacowaü graniczną odległoĞü miĊdzy zna-nym wynikiem pomiaru, a nieznaną wartoĞcią prawdziwą. Szacowanie niedokładnoĞci pomiaru jest jedną z podstawowych czynnoĞci, która powinna byü wykonywana, bądĨ realizowana w procesie mierzenia, równieĪ podczas badania pojazdów na liniach diagnostycznych. CzĊsto mierzący rezy-gnuje bądĨ nie potrafi dokonaü oceny dokładnoĞci wykonywanych pomiarów i na tej podstawie wnioskowaü, o stanie pojazdów oraz podejmowaü trafne decyzje eksploatacyjne. Ze wzglĊdu na znaczny obszar objĊty problematyką diagnozowania pojazdów samochodowych na linii diagno-stycznej, poruszone w referacie zagadnienia dotyczące dokonywania pomiarów i szacowania ich niedokładnoĞci, ograniczone zostały jedynie do linii diagnostycznych słuĪących do badania pojaz-dów, o dmc (dopuszczalna masa całkowita) do 3,5 tony, produkcji polskiej.
2. Linie diagnostyczne do diagnozowania pojazdów
W zakresie diagnozowania podzespołów i układów podwozi samochodowych realizowane są badania sprawdzające układów: napĊdowego, jezdnego, zawieszenia, kierowniczego i hamulco-wego. OcenĊ stanu technicznego tych układów wykonuje siĊ obecnie najczĊĞciej za pomocą urządzeĔ kontrolnych, wchodzących w skład linii diagnostycznych. MoĪliwe jest to dziĊki rozwo-jowi technik pomiarowych (zwłaszcza dziĊki wykorzystaniu systemów elektronicznych), zastosowanych w nowoczesnych urządzeniach diagnostycznych. Linie diagnostyczne stanowią skomputeryzowane połączenie systemów modułowych tych urządzeĔ z automatycznym, centralnie sterowanym przebiegiem kontroli pojazdu.
Zintegrowaną linią diagnostyczną jest modułowe rozwiązanie techniczne, powiązanych ze sobą systemów pomiarowych (stanowisk) do oceny stanu układów podwozia pojazdów, rozmieszczo-nych wzdłuĪ linii, dokonujących pomiarów w trybie automatycznym lub rĊcznym, w okreĞlonej kolejnoĞci, ich rejestracji, centralnie sterowanym badaniem przejazdu pojazdu, realizowanym przez diagnostĊ, w ramach systemu diagnostycznego. Przy czym system diagnostyczny [12, 465–466; 13, 312–313,], naleĪy rozumieü jako zbiór elementów niezbĊdnych do realizacji działaĔ diagnostycznych i zbiór relacji miedzy właĞciwoĞciami tych elementów. Elementami systemu są: przyrządy pomia-rowe, dane diagnostyczne, pamiĊci tych danych, komparatory, korelator (diagnosta). Relacjami systemu diagnostycznego są: relacje porównania (wartoĞci wielkoĞci mierzonych ze skalami po-miaru, wyników pomiaru z wartoĞciami odniesienia) i relacje implikacji (narzucające kolejnoĞü działaĔ diagnostycznych i zaleĪnoĞü diagnoz od wyników sprawdzeĔ). Wyniki pomiarów (spraw-dzeĔ) i obliczeĔ, po elektronicznym przetworzeniu są wyĞwietlane na ekranie monitora w postaci liczbowej i graficznej (rys. 1). Po zakoĔczeniu badania drukowany jest zbiorczy raport z wynikami przeprowadzonego badania diagnostycznego.
Urządzenia wchodzące w skład zintegrowanej linii diagnostycznej są posadowione w konstruk-cji budowlanej stakonstruk-cji kontroli pojazdów, wg ĞciĞle okreĞlonych zasad i wymiarów podanych przez producenta linii. Przykładowo, dla posadowienia urządzenia najazdowego, dokładnoĞü wypoziomo-wania posadzki w miejscu pasów i urządzenia najazdowego powinna wynosiü do 2 mm/m [2, 26–27], przy czym nie podano czy chodzi tu o poziom wzdłuĪ linii diagnostycznej, czy poziom poprzeczny.
Rys. 1. Wynik pomiaru siły hamowania osi przedniej pojazdu ħródło: [5, 1–2].
2.1. Linie diagnostyczne do diagnozowania samochodów osobowych
Linie do diagnozowania pojazdów samochodowych są wytwarzane w trzech podstawowych wersjach: do badania samochodów osobowych (dostawczych), do badania samochodów ciĊĪaro-wych (autobusów) oraz linie uniwersalne [9, 256–260].
Zintegrowane linie diagnostyczne do badania pojazdów osobowych i dostawczych o dmc do 3,5 tony składają siĊ z nastĊpujących urządzeĔ:
• Urządzenia do wstĊpnej oceny ustawienia kół jezdnych – zbieĪnoĞü kół jest oceniana na podstawie przesuniĊcia płyty pomiarowej podczas przejazdu badanego pojazdu. Rejestro-wany wynik jest wskaĨnikiem wstĊpnej oceny ustawienia kół w milimetrach.
• Urządzenie do sprawdzania skutecznoĞci tłumienia układu zawieszenia pojazdów – urzą-dzenie generuje drgania zawieszenia pojazdu i mierzy zmiany nacisku kół w czasie. System pomiarowy jest oparty na metodzie EUSAMA lub BOGE, okreĞla w procentach przyczep-noĞü koła do podłoĪa.
• Urządzenie rolkowe do badania układów hamulcowych pojazdów, w tym samochodów osobowych i dostawczych, motocykli, ciągników rolniczych, przyczep oraz pojazdów z na-pĊdem 4x4.
• PodnoĞnik noĪycowy lub kolumnowy. • Obrotnice do pomiaru kąta skrĊtu kół.
• Urządzenie do wymuszania szarpniĊü kołami jezdnymi (szarpak), pozwalające oceniü wielkoĞü luzów układu zawieszenia.
• Wieloskładnikowy analizator spalin dla silników z zapłonem iskrowym ZI i dymomierz absorpcyjny do badania silników z zapłonem samoczynnym ZS.
PodnoĞnik do podnoszenia pojazdu w czasie badania usytuowany jest w koĔcowej czĊĞci linii diagnostycznej. Obrotnice i urządzenie do wymuszania szarpniĊü kołami jezdnymi pojazdu umiesz-czone są w fundamencie na obrzeĪach kanału lub wbudowane w płyty najazdowe podnoĞnika. Przy liniach diagnostycznych rozstawionych na obrzeĪach kanałów, podnoĞnika przeglądowego nie instaluje siĊ. Przykładowe rozmieszczenia podstawowych urządzeĔ linii diagnostycznej produkcji firmy UNIMETAL, przedstawiono na rys. 2.
Jak pokazano w tabeli 1, obie firmy nie podają niepewnoĞci pomiaru dla realizowanych pomia-rów podczas badaĔ diagnostycznych pojazdów na linii diagnostycznej. Tylko w niektórych pozycjach tablicy 1 pojawiają siĊ okreĞlenia, takie jak, dopuszczalny błąd pomiaru czy błąd pomiaru, przy czym dla urządzenia do kontroli zawieszenia (tabela 1, pkt. 3), dla którego okreĞlono wynik pomiaru w procentach, podano błąd pomiaru ±1%, dla zakresu pomiarowego od 0…99%. Zapis taki moĪe budziü pewne wątpliwoĞci, gdyĪ dla pomiaru np. P = 65% wartoĞü pomiaru wyniesie P1 = 65±1% lub jeĪeli jest to błąd procentowy ±1%, który jest stały dla całego zakresu, to wynik koĔcowy pomiaru bĊdzie równy P2 = 65±0,65%, a wartoĞü koĔcowa pomiaru bĊdzie zmienna i zaleĪna od wartoĞci pomiaru, wartoĞü błĊdu bĊdzie najwiĊksza przy najwiĊkszej wartoĞci pomiaru. RównieĪ ciekawym przypadkiem jest urządzenie do badania hamulców (tabela 1, pkt.4.), gdzie obie firmy nie podają, ani błĊdu pomiaru czy niepewnoĞci pomiarowej. Dane techniczne zintegrowanych linii diagnostycznych produkcji polskiej dwóch firm produkcyjnych Fudm-Polmo z Zakrzewa koło Po-znania i Unimetal ze Złotowa, przedstawiono w tabeli 1.
3. Pomiar i niepewnoĞü pomiaru
Pomiarem wg [8, 43–45], nazywamy zbiór operacji mających na celu wyznaczenie wielkoĞci mierzonej. Przy czym naleĪy pomiar rozumieü, jako ten, który odnosi siĊ do całego systemu opera-cji, a której wynikiem jest wartoĞü wielkoĞci mierzonej, jako pomiar złoĪony. RównieĪ tym terminem okreĞlany jest pomiar pojedynczy lub prosty, składający siĊ na pomiar złoĪony. Przykła-dami pomiarów złoĪonych są: pomiar wyznaczający wartoĞci wielkoĞci mierzonej jako Ğrednią arytmetyczną wartoĞci zmierzonych w pomiarach pojedynczych i pomiar poĞredni wyznaczający wartoĞci wielkoĞci mierzonej jako funkcjĊ wartoĞci innych wielkoĞci zmierzonych w pomiarach pojedynczych. KaĪdy pomiar charakteryzuje wiele cech jakoĞciowych pomiaru takich jak dokład-noĞü pomiaru, powtarzaldokład-noĞü i odtwarzaldokład-noĞü wyników pomiarów, zaleĪnych od warunków powtarzalnoĞci i odtwarzalnoĞci [8, 48–49].
NiepewnoĞü pomiaru [8,4–5], jest parametrem związanym z wynikiem pomiaru, charakteryzu-jący rozrzut (rozproszenie) wartoĞci pomiaru, które moĪna w uzasadniony sposób przypisaü wielkoĞci mierzonej. Takimi parametrami mogą byü miary statystyczne rozrzutu (rozproszenia) wy-ników pomiarów, takie jak: odchylenie standardowe, wariancja, albo połowa szerokoĞci przedziału, odnosząca siĊ do ustalonego poziomu ufnoĞci.
Rys. 2. Przykładowe rozmieszczenie urządzeń linii osobowej produkcji UNIMETAL ħródło: [4].
Tab. 1. Dane techniczne zintegrowanych linii diagnostycznych do badań pojazdów o dmc 3,5 t
Producent Fudim-Polmo Unimetal
Lp. Typ linii diagnostycznej Autoline LDP-3,5 Uniline Quantum 2000
1. Dane wspólne dla linii
– dopuszczalny nacisk pomiarowy koła jezdnego
– zasilanie – zakres temperatury pracy
– tryb pracy
10 kN 3 x 400V/ 50Hz
0… 35OC
automatyczny lub rĊczny
10 kN 3 x 400V/ 50 Hz
5… 40OC
automatyczny lub rĊczny
2. Tester do oceny ustawienia kół pojazdu
– typ urządzenia – charakterystyka – wymiary zespołu najazdowego
– długoĞü płyty pomiarowej – zakres pomiarowy – dopuszczalny błąd pomiarowy – mierzony parametr – pobór mocy PZK-3,5 2-płytowy, automatyczny cykl pomiaru, czujnik
poło-Īenia elektroniczny 1190 x 710 x 46 mm 750 mm ± 9,9 mm 0,2 mm/m poĞlizg boczny w mm/m 15 W UNO-2A 1-płytowy, automatyczny cykl pomiaru, czujnik
poło-Īenia elektroniczny 1000 x 500 x 109 mm 1000 mm ± 9 mm 0,2 mm wskaĨnik ustawienia kół w mm 15 W
3. Urządzenie do kontroli zawieszenia
– typ urządzenia – charakterystyka – wymiary zespołu wibracyjnego
– rozstaw kół badanego pojazdu – zakres pomiarowy – czĊstotliwoĞü drgaĔ płyty
najaz-dowej – skok płyty – błąd pomiaru – moc silników napĊdowych
UKA-3,5 test Eusama, czujniki siły tensometryczne, układ
wa-gowy 1132 x 705 x 225 mm 1050 … 1850 mm 0… 99% 24 Hz 6 mm ± 1% 2 x 2,2 kW TUZ-1/L test Eusama, czujniki siły tensometryczne, układ
wa-gowy 1150 x 500 x 220 mm 900 x 2200 mm 0… 99% 24 Hz 6 mm ± 1% 2 x 2,2 kW
4. Urządzenie do badania hamulców
– typ urządzenia – charakterystyka – wymiary rolek (Ğred. x dł. x
rozst.)
– rozstaw kół badanego pojazdu – prĊdkoĞü obwodowa rolek – moc silników napĊdowych – zakres pomiarowy siły ham.
– zakres pomiarowy nacisku – współczynnik przyczepnoĞci
opon
– układ przeciwpoĞlizgowy
BHE-5CL urz. rolkowe, czujniki induk.
229 x 620 x 420 mm 850…2150 mm 5,18 km/h 2 x 3 kW 0…6 kN 0…99 daN 0,7/0,8 elektroniczny RHO-6/L
urz. rolkowe, czujniki induk. 230 x 660 x 420 mm 900…2140 mm 5 km/h 2 x 3 kW 0…6 kN 0…100 daN 0,7/0,9 elektroniczny
NiepewnoĞü wyników pomiarów obrazuje brak dokładnej znajomoĞci wartoĞci wielkoĞci mie-rzonej. Wynik pomiaru po korekcji rozpoznanych oddziaływaĔ systematycznych, pozostaje wciąĪ estymatą wartoĞci wielkoĞci mierzonej, a to z powodu niepewnoĞci wynikających z oddziaływaĔ przypadkowych i niedokładnej korekcji oddziaływaĔ systematycznych.
Istnieje wiele róĪnych Ĩródeł niepewnoĞci pomiaru, do których moĪna zaliczyü oddziaływania rozpoznane i nierozpoznane, a przyczyny ich powstawania zaleĪą od:
9 niepełnej definicja wielkoĞci mierzonej; 9 niedokładnej realizacji wielkoĞci mierzonej;
9 niereprezentatywnego próbkowanie – próbka mierzona moĪe nie reprezentowaü danej wielkoĞci mierzonej;
9 niepełnej znajomoĞü oddziaływaĔ otoczenia na pomiar albo niedokładny (niepełny) po-miar warunków otoczenia;
9 błĊdów subiektywnych, spowodowanych odczytami wskazaĔ przyrządów analogowych; 9 skoĔczonej rozdzielczoĞü albo progu czułoĞci (pobudliwoĞci) przyrządu;
9 niedokładnej wartoĞci wzorców i materiałów odniesienia;
9 niedokładnej wartoĞci stałych i innych wartoĞci parametrów otrzymywanych ze Ĩródeł zewnĊtrznych do pomiaru, a uĪywanych w procedurach przetwarzania danych; 9 uproszczeĔ (stosowania wartoĞci przybliĪonych) wynikających z załoĪeĔ
upraszczają-cych, tkwiących w metodzie i procedurze pomiarowej;
9 zmian w powtarzanych obserwacjach wielkoĞci mierzonej, w pozornie identycznych wa-runkach pomiarowych;
9 innych nierozpoznanych oddziaływaĔ systematycznych.
Poszczególne Ĩródła niepewnoĞci pomiaru, wymienione wyĪej, nie muszą byü od siebie nieza-leĪne, a niektóre z przyczyn wymienione od a) do i) mogą składaü siĊ na przyczyny wymienione w j). Poza tym, naleĪy podkreĞliü, Īe nierozpoznane oddziaływania systematyczne nie mogą byü brane przy szacowaniu niepewnoĞci wyników pomiaru, ale wchodzą w skład jego błĊdu.
Opublikowane przez MiĊdzynarodową Organizacje Normalizacji (ISO) przewodnik do wyra-Īania niepewnoĞci pomiaru [8, 1–192], w znacznym stopniu porządkuje i ujednolica postĊpowanie przy wyznaczaniu tej ogromnie istotnej informacji. Punktem wyjĞcia przy wyznaczaniu niepewnoĞci pomiaru jest stwierdzenie, Īe parametr ten zawiera na ogół wiele składników. Przyjmuje siĊ ponadto, Īe kaĪdy z tych składników niepewnoĞci moĪna scharakteryzowaü odchyleniem standardowym. Po-jĊcie niepewnoĞci standardowej naleĪy rozumieü jako niepewnoĞü wyraĪoną przy pomocy odchylenia standardowego. Poszczególne składniki niepewnoĞci standardowej szacuje siĊ wg jednej z dwóch metod nazywanych szacowaniem typu A lub typu B, gdzie metoda typu A polega na obli-czaniu niepewnoĞci drogą analizy statystycznej serii pojedynczych obserwacji, a metoda typu B, metodami innymi niĪ analiza serii obserwacji.
Szacowanie niepewnoĞci typu A to metoda szacowania niepewnoĞci standardowej przy pomocy analizy statystycznej przy załoĪeniu rozkładu normalnego zmiennej losowej, dla której dokonano
n niezaleĪnych obserwacji qk w warunkach powtarzalnoĞci pomiaru [8, 48–49], jest Ğrednia
arytme-tyczna czyli wartoĞü przeciĊtna
_
q
, n obserwacji, dana równaniem 1.¦
==
n k kq
n
q
1 _1
(1)gdzie:
_
q
– Ğrednia arytmetyczna niezaleĪnych obserwacji,k
q
– niezaleĪna obserwacja od k =1 do n.Praktycznie przy szacowaniu niepewnoĞci metoda A w grĊ wchodzą nastĊpujące trzy przy-padki, zaleĪne od liczby zrealizowanych pomiarów:
jeĪeli wykonano n(n≥≥≥≥10) pomiarów, dla których obliczono wartoĞü Ğrednią wg równania 1
i odchylenie standardowe eksperymentalne s, to wynik pomiaru przyjmuje siĊ
_
q
, a związany z powtarzalnoĞcią pomiarów składnik niepewnoĞci standardowej u oblicza siĊ wg równania 2.n
s
u
=
(2)gdzie:
s
– odchylenie standardowe eksperymentalne,n
– liczba serii niezaleĪnych obserwacji.jeĪeli wykonano n(2n10) pomiarów, dla których obliczono wartoĞü Ğrednią wg równania 1 i odchylenie standardowe eksperymentalne s, to wynik pomiaru przyjmuje siĊ
_
q
, a związany z powtarzalnoĞcią pomiarów składnik niepewnoĞci standardowej u oblicza siĊ wg równania 3.n
ks
u
=
(3)gdzie:
s
– odchylenie standardowe eksperymentalne,n
– liczba serii niezaleĪnych obserwacji,Tab. 2. Wartość współczynnika k w funkcji liczby n niezależnych pomiarów
n 2 3 4 5 6 7 8 9 k 7,0 2,3 1,7 1,4 1,3 1,3 1,2 1,2 ħródło: [3].
jeĪeli wykonano n(n≥≥≥≥1) pomiarów i jeĪeli dostĊpna jest wartoĞü odchylenia standardowego z tego
eksperymentu
s
p(wartoĞü obliczona na podstawie wykonanych wczeĞniej eksperymentów pod do-brą kontrolą statystyczną), to wynik pomiarów przyjmuje siĊ jako wartoĞü Ğredniej arytmetycznej, okreĞlonej równaniem 1, a składnik niepewnoĞci standardoweju
, oblicza siĊ wg równania 4.n
s
u
=
p (4)gdzie:
p
s
– odchylenie standardowe eksperymentalne obliczone pod dobrą kontrolą statystyczną,n
– liczba serii niezaleĪnych obserwacji.Do szacowania niepewnoĞci typu B wykorzystuje siĊ te wszystkie dostĊpne informacje o czyn-nikach mogących mieü wpływ na niepewnoĞü pomiaru. Takimi informacjami mogą byü m.in. ogólna znajomoĞü zjawisk wystĊpujących przy pomiarze, właĞciwoĞci przyrządów pomiarowych, informa-cje podane przez producenta itp. Szacowanie odbywa siĊ na podstawie dokonanych załoĪeĔ, Īe dany wpływ ma rozkład normalny lub inny niĪ normalny [3, 72–73].
4. NiepewnoĞü pomiaru skutecznoĞci działania hamulców na linii diagnostycznej
NiepewnoĞü pomiaru skutecznoĞci działania hamulców głównych dokonano na zintegrowanych liniach diagnostycznych pojazdem osobowym zdatnym technicznie, o masie całkowitej mc = 1780 kg, identycznych oporach toczenia, owalizacji, róĪnym współczynniku przyczepnoĞci opony do bĊbna, wynikającym ze stopnia zuĪycia bĊbnów i ich powierzchni roboczych (rys. 3). Eksperyment został przeprowadzony w tym samym czasie, w zbliĪonych warunkach atmosferycznych w tempe-raturze otoczenia 13OC dla linii nr 1 i 18OC dla linii nr 2. Serii pomiarów na linii nr 1 i linii nr 2 dokonał diagnosta z doĞwiadczeniem, uprawniony do przeprowadzania badaĔ diagnostycznych. Na kaĪdej linii diagnostycznej wykonano po n = 10 niezaleĪnych pomiarów. Stan linii diagnostycz-nych był zgodny z planem obsługiwaĔ i konserwacji linii. Na obsługiwanie i konserwacjĊ linii diagnostycznych składały siĊ zabiegi wykonywane okresowo, zgodnie z dokumentacją techniczno-ruchową, okreĞlone przez producentów linii.
Rys. 3. Powierzchnia robocza bębnów hamulcowych linii nr 1 ħródło: opacowanie własne.
Rys. 4. Powierzchnia robocza bębnów hamulcowych linii nr 2 ħródło: opacowanie własne.
Wyniki pomiarów dla badanych linii diagnostycznych przedstawiono w tablicy 3 i tablicy 4. Dla obu linii diagnostycznych na podstawie dokonanych pomiarów obliczono wskaĨnik skuteczno-Ğci hamowania, zgodnie z równaniem 4.
%
100
1×
=
¦
=P
T
Z
i k k h (5) gdzie: kT
– siła hamowania uzyskana ze wszystkich kół podczas pomiaru;Na podstawie przedstawiony wyników w tabeli 3 moĪna stwierdziü, Īe wyniki pomiarów mak-symalnej siły hamowania są bardziej rozproszone niĪ wartoĞü sił zawierających siĊ w granicach błĊdu dopuszczalnego okreĞlonego w procentach, którą podają producent tego typu urządzenia. WartoĞü tego błĊdu producent okreĞlił w procentach, w przedziale do ±3%. PoniewaĪ badania na linii diagnostycznej zostały wykonane jako seria pomiarów, to pomiar zrealizowany w poz.2, tabeli 3, naleĪy uznaü za wątpliwy, gdyĪ dla badanej serii, wynik testu statystycznego Ğrednich, okreĞlony w literaturze [6, 38–50; 11, 45–60], nie pozwalał na przyjĊcie hipotezy o równoĞci wariancji. Badane Ğrednie róĪniły siĊ istotnie dla wartoĞü statystyki testu-F, a nie róĪniły siĊ istotnie dla wartoĞü staty-styki testu-T, od wartoĞci krytycznych testu, dla poziomu istotnoĞci 0,05.
Dla linii diagnostycznej nr 2 wykonano seriĊ badaĔ maksymalnej siły hamownia, dla tego sa-mego pojazdu osobowego wg tej samej metodyki, przedstawionej wyĪej. Wyniki pomiarów zestawiono w tabeli 4.
Tab. 3. Wyniki pomiarów maksymalnej siły hamowania na linii nr 1
Lp.
WartoĞci maksymalnej siła hamowania na kołach (mierzona z dokładnoĞcią ±2%) WskaĨnik h
Z
w [%] OĞ przednia w [N] OĞ tylnia w [N] RóĪnica ΔT
k [%]Lewe Prawe Lewe Prawe OĞ przednia OĞ tylnia
1. 2780 3080 1680 1860 10,8 10,7 52,8 2. 1510 1690 1550 1680 11,9 8,4 36,1 3. 2860 3130 1750 1760 9,4 0,6 53,4 4. 2470 2780 1870 1920 12,6 2,7 50,8 5. 3040 3330 1940 1860 9,5 4,3 57,1 6. 2640 2940 2150 1990 11,4 8,0 54,6 7. 2698 2924 2120 1800 8,4 17,8 53,6 8. 2650 2730 2260 2020 3,0 11,9 54,3 9. 2740 2670 2330 2050 2,6 13,7 55,0 10. 3190 2940 2040 1930 8,5 5,7 56,7 _
q
2657,8 2821,4 1969 1887 8,81 8,37 52,44s
453,0 443,8 256,8 118,2 3,5 5,3 6,0u
143,24 140,34 81,19 37,39 1,09 1,67 1,90u
[%] 5,39 4,97 4,12 1,98 12,38 19,97 3,63ħródło: opacowanie własne.
Na podstawie przedstawionych wyników (tabeli 4) naleĪy przyjąü, Īe wyniki pomiarów mak-symalnej siły hamowania, są mniej rozproszone niĪ wartoĞü sił uzyskane podczas badania pojazdu zrealizowane na linii nr 1. WartoĞü niepewnoĞci zbliĪona jest do granicy błĊdu, okreĞlonego w pro-centach dla siły hamowania, którą podał producent urządzenia zamontowanego na linii. WartoĞü tego błĊdu producent okreĞlił w procentach, w przedziale do ±3%. Zmierzone wartoĞci maksymalnej siły hamowania sprawdzono testem statystycznym Ğrednich, jak dla pomiarów z tabeli 3. Badane
Ğrednie nie róĪniły siĊ istotnie, gdyĪ wartoĞü statystyki testu-F i wartoĞü statystyki testu-T, były mniejsze od wartoĞci krytycznych, dla poziomu istotnoĞci 0,05.
Tab. 4. Wyniki pomiarów maksymalnej siły hamowania na linii nr 2
Lp.
WartoĞci maksymalnej siła hamowania na kołach (mierzona z dokładnoĞcią ±2%)
WskaĨnik
h
Z
w [%] OĞ przedniaw [N] OĞ tylnia w [N] RóĪnica
Δ
T
k [%]Lewe Prawe Lewe Prawe OĞ przednia OĞ tylnia
1. 2950 3300 2080 1730 11,9 20,2 56,5 2. 2670 2750 2200 2020 3,0 8,9 54,2 3. 3370 3020 2220 2110 11,6 5,2 60,2 4. 4070 4580 2260 1990 12,5 13,6 72,5 5. 2950 2940 1980 1970 0,3 0,5 55,3 6. 3200 3200 2370 2140 0,0 10,7 61,3 7. 3190 3820 2520 2430 19,7 3,7 67,2 8. 3670 3860 2270 2320 5,2 2,2 68,1 9. 3540 3630 2550 2280 2,5 11,8 67,4 10. 3360 3090 2080 1990 8,7 4,5 59,1 _
q
3297 3419 2253 2098 7,6 8,1 62,2s
402,7 553,2 186,1 204,3 6,4 6,1 6,2u
127,36 174,94 58,86 64,62 2,03 1,92 1,98u
[%] 3,86 5,12 2,61 3,08 26,86 23,57 3,18ħródło: opacowanie własne. 4.1. Podawanie niepewnoĞci
Zgodnie z zaleceniem MiĊdzynarodowej Organizacji Normalizacji (ISO) podawanie wyników pomiaru naleĪy podawaü z jej niepewnoĞcią (niepewnoĞü standardowa, złoĪona niepewnoĞü stan-dardowa czy niepewnoĞü rozszerzona) [8,4–5]. W praktyce iloĞü informacji niezbĊdna do udokumentowania wyniku pomiaru zaleĪy od zamierzonego jego wykorzystania, przy czym naleĪy podawaü wszystkie te informacje, które pozwolą:
9 podaü i opisaü metody zastosowane do obliczania wyniku pomiaru i jego niepewnoĞci na po-stawie obserwacji eksperymentalnych i danych wejĞciowych;
9 podaü składowe niepewnoĞci pomiaru i udokumentowaü to, jak były one oszacowane; 9 w publikowanych dokumentach (Ğwiadectwach wzorcowania, dokumentów odbioru i
kon-troli), przedstawiü analizĊ danych wyników pomiaru i niepewnoĞci w taki sposób, aby na kaĪdym etapie mógł byü odtworzony i aby obliczenie podanego wyniku mogło byü niezaleĪnie odtworzone, w ramach istniejącej potrzeby;
5. Podsumowanie
Szacowania niepewnoĞci wyniku pomiaru jest jedną z podstawowych czynnoĞci, która powinna byü wykonywana w procesie mierzenia. Niestety, jest jednak w praktyce czynnoĞcią nielubianą, niedocenianą a nawet unikaną i wykonywaną, na niskim poziomie jakoĞci, związanej z pomiarem. Przedstawiony w niniejszym opracowaniu problem szacowania niepewnoĞci pomiaru w ramach ba-daĔ diagnostycznych realizowany na zintegrowanej linii diagnostycznej, w ramach zaplanowanego i zrealizowanego eksperymentu badawczego, pozwala na sformułowanie nastĊpujących wniosków:
Wyniki pomiarów maksymalnej siły hamowania na linii diagnostycznej dwóch producentów, na wskutek zrealizowanych badaĔ tego samego pojazdu o stałym, znanym stanie technicznym, od-biegają od siebie pod wzglĊdem wskaĨnika skutecznoĞci hamowania pojazdu, co przedstawiono w tablicy 3 i 4.
Na podstawie otrzymanych wyników i obliczonej niepewnoĞci pomiaru, moĪna by wniosko-waü, Īe pochodzą one z dwóch obiektów technicznych o zróĪnicowanym stanie układu hamulcowego, gdyby nie fakt wykonania badaĔ w zbliĪonych warunkach otoczenia i stałym stanie technicznym obiektu badaĔ.
NaleĪy przyjąü, Īe pewien wpływ na niepewnoĞü, powtarzalnoĞü i odtwarzalnoĞü zrealizowa-nych pomiarów miał fakt, realizacji badaĔ przez dwóch operatorów. Jednak ich doĞwiadczenie i umiejĊtnoĞci (uprawnienia) w realizacji badaĔ na linii diagnostycznej, były porównywalne, co miało niewielki wpływ na szacowanie niepewnoĞci pomiaru.
MoĪna przyjąü, Īe stan techniczny linii nr 1, był zróĪnicowany w stosunku do linii nr 2 i para-metrów granicznych okreĞlonych przez producentów tych urządzeĔ, co przedstawiono w zrealizowanym eksperymencie.
Przedstawione opracowanie nie wyczerpuje problemów związanych z pomiarem i szacowaniem niepewnoĞci pomiaru, oraz przedstawianiem i dokumentowaniem wyników pomiarów, w warun-kach diagnozowania pojazdów osobowych przy pomocy zintegrowanej linii diagnostycznej.
Jak pokazują zrealizowane badania, dla zapewnienia wymaganej jakoĞci pomiarów okreĞlonych przez producentów w dokumentacji techniczno-ruchowej linii, do nadzorowania cech pomiaru okre-Ğlonych w pkt.3, moĪna wprowadziü karty kontrolne, które zapewniaü bĊdą wyznaczanie niepewnoĞci pomiarowej w warunkach realizowanych jako, pod dobrą kontrolą statystyczną, co po-zwoli weryfikowaü zarówno stan techniczny linii, jak i umiejĊtnoĞci diagnosty, juĪ na początkowym etapie powstawania rozregulowaĔ czy uszkodzeĔ elementów linii diagnostycznej.
Bibliografia
1. Dokumentacja Techniczno-Ruchowa, Urządzenie rolkowe do pomiaru sił hamujących pojazdów o dmc do 3,5 t typ BHE-5CL, Fudim-Polmo Sp. z o.o. PoznaĔ 2002.
2. Dokumentacja Techniczno-Ruchowa, Urządzenie do oceny prawidłowoĞci ustawienia kół jezdnych pojazdów o dmc do 3,5 t typ PZK-3,5, Fudim-Polmo Sp. z o.o. PoznaĔ 2002. 3. Jakubiec W., Malinowski J.: Metrologia wielkości geometrycznych, WNT, Warszawa 1999. 4. Linia diagnostyczna Uniline 2000 Quantum, Unimetal Sp. zo.o. Złotów 2011.
5. Linia diagnostyczna SAXSON FPS 2000, SAXON Prueftechnik GmbH, Plauen Germany, 2014.
6. Kupraszewicz W.: Budowa i egzemplifikacja systemu doradczego wybranego silnika wyso-koprężnego, Rozprawa doktorska, Akademia Techniczno – Rolnicza, Bydgoszcz 2002 7. NiziĔski St., ĩółtowski B.: Zarządzanie eksploatacją obiektów technicznych za pomocą
ra-chunku kosztów, Uniwersytet WarmiĔsko – Mazurski, Akademia Techniczno – Rolnicza, Olsztyn – Bydgoszcz 2002.
8. Przewodnik, WyraĪanie niepewnoĞci pomiaru, Główny Urząd Miar, 1999. 9. Sitek K., Badania stanowiskowe i diagnostyka, WKiŁ, Warszawa 2011. 10. Szydłowski H., Teoria pomiarów, PWN, Warszawa 1981.
11. Tylicki H., GołĊbiowski A.: Model procesu rozpoznawania stanu technicznego obiektów, Rozprawa doktorska; WAT; Warszawa 1987.
12. ĩółtowski B.: Podstawy diagnostyki maszyn, Wydawnictwo uczelniane Akademii Tech-niczno-Rolniczej, Bydgoszcz 1996.
13. ĩółtowski B., ûwik Z.: Leksykon diagnostyki technicznej, Wydawnictwo Uczelniane Aka-demii Techniczno – Rolniczej, Bydgoszcz 1996.
METROLOGY IN VEHICLE DIAGNOSIS WITH USE OF DIAGNOSTIC LINE Summary
The essence of technical diagnostics, including diagnostic tests carried out on the diagnostic lines is to determine the condition of the vehicle (unit, subunit, element) in an indirect way, without disassembly, based on the measurement of generated diag-nostic signals (symptoms) and their comparison with nominal (acceptable) values, which are specified for a particular brand and type of vehicle. In the paper are pre-sented the problems of measurement values of diagnostic parameters, using integrated diagnostic lines, which are in the state of vehicle inspection stations being the major component of the safety system of road users in Poland.
Keywords: diagnostic test, measurement, measurement uncertainty Wiktor Kupraszewicz
Stanisław Staszic State School of Higher Vocational Education in Piła e-mail: wkupraszewicz@pwsz.pila.pl
