W poprzednich częściach artykułu przedstawiono znaczenie ustawienia kół i osi jezdnych dla bezpieczeństwa jazdy i ekonomii eksploatacji pojazdu, ogólne zasady pomiaru kątów ustawienia kół i osi oraz urządzenia laserowo-mechaniczne i komputerowe (z głowicami elektronicznymi i pasywnymi) do kontroli geometrii kół pojazdów o dmc do 3,5 t. W tej części opisane zostaną urządzenia do kontroli geometrii podwozia w pojazdach o dmc powyżej 3,5 t.

Prawidłowe ustawienie kół i osi w pojazdach o dmc powyżej 3,5 t (samochody ciężarowe, ciągniki siodłowe, autobusy, przyczepy i naczepy), ze względu na ich dużą masę i osiągane prędkości, ma bardzo duży wpływ na ich prowadzenie i bezpieczeństwo jazdy (rys. 1). Ponadto niewłaściwe ustawienie kół i osi przynosi wymierne straty w postaci zmniejszenia trwałości ogumienia i zwiększenia zużycia paliwa. Potwierdzają to następujące przykłady. Jeżeli w 3-osiowym pojeździe jedna z osi tylnych jest nieprostopadła do osi ramy o 10’, to po przejechaniu 1000 km uzyska się efekt równy przesuwaniu opon bokiem przez około 3 km. Natomiast ciągnięcie naczepy z osiami nieprostopadłymi do osi ramy o 10 może spowodować zwiększenie zużycia paliwa o ponad 10% [2].
Najlepszym stanowiskiem do pomiaru ustawienia kół w samochodach ciężarowych, autobusach, przyczepach i naczepach jest kanał przeglądowy. Nawierzchnia przy kanale musi być twarda, płaska i wypoziomowana, jest to warunek niezbędny do zachowania dokładności pomiarów. Kanał powinien być ustawiony w sposób przejazdowy. Ma to duże znaczenie podczas sprawdzania ustawienia kół i osi w przyczepach i naczepach. Droga dojazdowa powinna być prostoliniowa na odpowiednio długim odcinku. Oprócz stanowiska kanałowego do pomiaru ustawienia kół i osi w pojazdach o dmc powyżej 3,5 t niekiedy stosuje się podnośniki kolumnowe. Pomiary należy wykonywać na takiej wysokości, na której pomosty podnośnika są ustawione poziomo (tylne koła powinny znajdować się na tej samej wysokości co przednie). Oba rodzaje stanowisk pomiarowych powinny być wyposażone w przesuwny podnośnik do podnoszenia osi kół w celu dokonania kompensacji bicia obręczy. Wskazane jest, aby stanowiska pomiarowe miały specjalne zagłębienia pod obrotnice i płyty przesuwne.
Na rynku krajowym, podobnie jak w innych państwach, wybór urządzeń do pomiarów ustawienia kół i osi w samochodach ciężarowych jest niewielki. Wielu producentów sprzętu diagnostycznego nie ma w swojej ofercie ani jednego przyrządu do sprawdzania ustawienia kół w takich pojazdach.
Urządzenia przeznaczone do określenia ustawienia kół i osi pojazdów ciężarowych, autobusów, przyczep i naczep powinny spełniać podobne warunki jak przyrządy do samochodów osobowych, oczywiście po uwzględnieniu ich specyfiki. Sprawdzanie ustawienia kół tylnych powinno być wykonywane względem osi symetrii ramy pojazdu. Ma to szczególne znaczenie w przypadku długich zestawów. Podczas pomiaru bardzo istotne jest ustawienie w pierwszej kolejności osi tylnej, której prostopadłość do osi symetrii ramy jest warunkiem prawidłowości (bazą) dalszego pomiaru. Bardzo ważne jest też przeprowadzenie kompensacji bicia kół, to znaczy ustawienie głowic pomiarowych w płaszczyźnie koła, która często nie jest równoległa do obręczy ze względu na ich odkształcenie. W pomiarach ustawienia kół tylnych osi wykorzystuje się specjalne liniały pomiarowe służące do bazowania na ramie pojazdu (rys. 2). Zawsze są to dwa komplety liniałów pomiarowych umożliwiające zmierzenie: zbieżności całkowitej kół tylnych, kątów nieprostopadłości osi kół do osi symetrii ramy, bocznego przesunięcia kół względem osi symetrii ramy.
Urządzenia przeznaczone do kontroli geometrii podwozia w pojazdach o dmc powyżej 3,5 t oferują między innymi następujący producenci: Hofmann, Hunter, Josam, Precyzja-Technik, TruckCam. Do badania ustawienia kół w samochodach ciężarowych i autobusach stosuje się najczęściej następujące rodzaje przyrządów:

• optyczne (laserowe),
• laserowo-mikroprocesorowe,
• komputerowe. 

Przykładami urządzeń laserowych są przyrządy Laser AM szwedzkiej firmy Josam i Truck Eco oferowany przez Precyzję-Technik. Drugą grupę (często spotykaną w krajowych stacjach kontroli pojazdów i warsztatach samochodowych) stanowią przyrządy laserowo-mikroprocesorowe, do których można zaliczyć GTL Truck firmy Precyzja--Technik. Również dla samochodów ciężarowych i autobusów przeznaczone są przyrządy komputerowe, na przykład urządzenia firm Hunter, Precyzja-Technik i TruckCam.

1. Przyrządy laserowe
System pomiarowy Laser AM jest najprostszym i najbardziej uniwersalnym w ofercie firmy Josam. Elementy składowe urządzenia (rys. 3) i sposób pomiaru są podobne do wcześniej stosowanych w przyrządach optycznych (typu żarówkowego). Istotną różnicą jest użycie projektora laserowego, mocowanego do obręczy koła za pomocą uchwytu (z możliwością kompensacji wpływu bicia obręczy na dokładność pomiaru). Promień lasera jest kierowany na podziałki liniałów pomiarowych umieszczone na obu końcach pojazdu. Samocentrujące liniały pomiarowe, przedni i tylny, wytyczają oś symetrii podłużnej ramy pojazdu. Równoległe odniesienie osi, przebiegające obok samochodu (wyznaczone po każdej stronie przez skale pomiarowe), jest bazą pomiarową (patrz rys. 2a). Josam Laser AM stanowi system pomiarowy o znacznej dokładności, nadaje się przede wszystkim do pomiarów ustawienia kół i osi w dużych samochodach ciężarowych, autobusach, przyczepach i naczepach. Wykorzystanie projektora laserowego umożliwia przeprowadzenie pomiarów nawet podczas silnego nasłonecznienia. Przyrządem można zmierzyć podstawowe parametry ustawienia kół i osi pojazdu, z wyjątkiem zbieżności połówkowej kół przednich. Można również określić wymiary kontrolne ramy pojazdu. Jedyną niedogodnością urządzenia Laser AM jest konieczność wzrokowego odczytu wskazań na ekranach pomiarowych i wpisania wartości w specjalny protokół lub do programu komputerowego. Oferowane oprogramowanie AM Communicator pozwala na archiwizację danych na twardym dysku komputera i wizualizację wyników. Dodatkową funkcją programu jest możliwość wpisania wyników pomiaru ramy pojazdu. Na tej podstawie program wykreśla krzywą obrazującą odkształcenia ramy. 
Urządzenia laserowe do kontroli geometrii podwozia pojazdów użytkowych oferują również polscy producenci. Na przykład firma Precyzja-Technik wytwarza przyrząd laserowy Truck Eco (rys. 4) do pomiaru ustawienia kół i osi różnych pojazdów o dmc powyżej 3,5 t (samochody ciężarowe, autobusy, ciągniki rolnicze, pojazdy budowlane, naczepy i przyczepy). Urządzenie umożliwia wykonywanie pomiarów w pojazdach dwu- i wieloosiowych z kołami o dowolnych średnicach obręczy (po zastosowaniu zacisków magnetycznych).
Przyrząd Truck Eco składa się z następujących elementów: 2 laserowych zespołów pomiarowych, 4 ekranów głównych z zestawem liniałów, stanowiska odkładczego, zacisków uniwersalnych 14-24” (z kompensatorami bicia obręczy kół), zacisków magnetycznych, obrotnic mechanicznych, płyt wyrównawczych i wyposażenia dodatkowego. Laserowe zespoły pomiarowe (rys. 5) przyrządu są zasilane bezprzewodowo za pomocą umieszczonych w nich pakietów akumulatorów. Po odłożeniu zespołów pomiarowych na stanowisku odkładczym akumulatory są doładowywane automatycznie. Zespoły pomiarowe można również doładować w sposób przewodowy (z zasilacza). 
Pomiar parametrów ustawienia kół i osi wykonywany jest za pomocą 2 zespołów pomiarowych oraz 4 ekranów głównych rozmieszczonych symetrycznie względem osi symetrii ramy pojazdu (rys. 6). Po zastosowaniu dodatkowego zestawu liniałów i ekranów mocowanych w punktach bazowych (określonych przez producenta) można sprawdzić osiowość ramy badanego pojazdu. Przeprowadzenie pomiarów wspomaga oprogramowanie Truck PC z obszerną bazą danych. 

2. Urządzenia laserowo-mikroprocesorowe
Dalej opisano dokładniej urządzenie laserowo-mikroprocesorowe GTL Truck firmy Precyzja-Technik (rys. 7), przeznaczone dla samochodów ciężarowych (dwuosiowych i wieloosiowych), autobusów (w tym również przegubowych), przyczep i naczep. Mierzone pojazdy mogą mieć obręcze kół o średnicach od 14” do 26”. Przyrząd umożliwia pomiar następujących parametrów informujących o stanie ustawienia kół i osi jezdnych:

• zbieżności połówkowej kół przednich,
• zbieżności całkowitej kół przednich i tylnych (na kolejnych osiach),
• kątów pochylenia kół przednich i tylnych (na wszystkich osiach),
• kątów pochylenia i wyprzedzenia osi sworzni zwrotnic,
• kątów nierównoległości osi kół,
• kątów nieprostopadłości osi kół do osi symetrii ramy,
• bocznego przestawienia kół (osi jezdnych) względem osi symetrii ramy,
• kontrolnych i maksymalnych kątów skrętu kół.

Urządzenie oferowane jest w dwóch odmianach: podstawowej lub pełnej. Odmiana podstawowa przeznaczona jest do kontroli samochodów ciężarowych i autobusów. Kompletacja pełna umożliwia dodatkowo badanie ciągników siodłowych, autobusów przegubowych, przyczep i naczep. W skład przyrządu wchodzą między innymi:

• zespoły pomiarowe,
• osprzęt do pomiaru względem ramy (liniały pomiarowe, zawiesie do naczep, zawiesie do przyczep, ekrany główny i zbieżności, listwy pionowe i uchwyty magnetyczne),
• zaciski mocujące zespoły pomiarowe na obręczach kół,
• obrotnice (wersja ciężarowa),
• rozpórka pedału hamulca i blokada kierownicy,
• stanowisko odkładcze z ładowarką akumulatorów,
• wyposażenie dodatkowe (interfejs komputerowy, dodatkowe wyświetlacze).

W urządzeniu do pomiaru ustawienia kół i osi wykorzystano skupione wiązki światła laserowego oraz sygnały elektryczne przekazywane przez wychyleniowe (grawitacyjne) czujniki optoelektroniczne i czujniki potencjometryczne. Dzięki cyfrowemu przetwarzaniu sygnału czujniki elektroniczne współpracują z odpowiednio oprogramowanym mikroprocesorem. Wartości zmierzonych kątów pionowych i zbieżności połówkowych wraz z ich nazwami są wyświetlane bezpośrednio na wyświetlaczu ciekłokrystalicznym umieszczonym w obudowie zespołu pomiarowego. Przyrząd pamięta wartości zmierzonych kątów ustawienia kół i osi badanego pojazdu.
Diagnosta, przebywający w kanale i wykonujący czynności regulacyjne może obserwować zmiany parametrów na dodatkowych wyświetlaczach podłączonych do zespołu pomiarowego.
Elementami przyrządu służącymi do mocowania go na obręczach kół są zaciski, na których mocuje się zespoły pomiarowe (rys. 8). Zaciski mocujące, w zależności od kształtu obręczy, mogą być wyposażone w różne rodzaje wymiennych łap (uniwersalne, rolkowe, specjalne). Każdy zacisk posiada osiem otworów do umieszczania w nich wymiennych łap. Kompensację bicia układu koło – zacisk przeprowadza się w sposób mechaniczny, z wykorzystaniem specjalnego zacisku i wiązki światła laserowego. W ciągu jednego obrotu koła, w trzech jego położeniach, za pomocą dwóch śrub regulacyjnych można dokładnie skompensować bicie.
Zespoły pomiarowe są wyposażone w wyświetlacze ciekłokrystaliczne, znajdujące się na powierzchni czołowej obudowy. Jest na nich wyświetlana nazwa mierzonego kąta i jego wartość (rys. 9). Przyrząd pamięta wartości zmierzonych kątów badanego pojazdu. Zespoły pomiarowe zasilane są bateriami niklowo-kadmowymi (bez efektu pamięciowego) i zapewniają prowadzenie pomiarów bez przerwy przez 10 godzin. Doładowanie baterii akumulatorów odbywa się automatycznie, po odłożeniu zespołów pomiarowych na stanowiska odkładcze wózka. Istnieje oczywiście możliwość awaryjnego zasilania przewodowego. W przypadku konieczności obniżenia zespołów pomiarowych (nisko zawieszone podwozie) stosuje się specjalne przedłużacze, wyposażone w poziomnice. Poziomowanie zespołów pomiarowych wykonywane jest za pomocą elektronicznej poziomnicy składającej się z trzech diod, umieszczonej na powierzchni czołowej obudowy. 
Do pomiaru kątów pionowych kół wykorzystano wychyleniowe (grawitacyjne) czujniki optoelektroniczne, znajdujące się wewnątrz obudowy zespołu pomiarowego. Dzięki cyfrowemu przetwarzaniu sygnału współpracują one z odpowiednio oprogramowanym mikroprocesorem. Natomiast pomiar zbieżności połówkowych kół przednich realizowany jest bardzo dokładnymi czujnikami potencjometrycznymi, umieszczonymi na końcach wysięgników obu zespołów pomiarowych. Ustawienie kół do jazdy na wprost i pomiar kątów poziomych kół osi tylnych wykonywany jest z pomocą niskoenergetycznego i bezpiecznego lasera półprzewodnikowego oraz specjalnych liniałów pomiarowych.
Sprawdzenie kątów ustawienia kół osi tylnej powinno odbywać się względem osi symetrii ramy pojazdu. Pomiar taki ma szczególne znaczenie w przypadku długich zespołów pojazdów.
Pomiar kątów ustawienia kół przednich umożliwiają dwa zespoły pomiarowe zakładane na te koła. Jest on realizowany względem osi symetrii pojazdu, elementami bazowymi są wówczas ekrany zawieszane na tylnych kołach. 

Pomiar zbieżności połówkowych kół przednich polega na:

• sprzęgnięciu końcówek pomiarowych czujników potencjometrycznych elastyczną linką,
• wybraniu odpowiedniej funkcji za pomocą przycisku,
• wypoziomowaniu zespołów pomiarowych.

Następnie z pomocą kierownicy ustawia się koła do jazdy na wprost (kontrolę umożliwiają promienie laserowe). Wartości zbieżności połówkowych każdego z kół są pokazywane na wyświetlaczach zespołów pomiarowych. Po zsumowaniu tych wartości otrzymuje się zbieżność całkowitą.
Pomiar kąta pochylenia wszystkich kół polega na wybraniu właściwej funkcji, wypoziomowaniu zespołu pomiarowego i na odczytaniu wartości na wyświetlaczu.
Pomiar kątów pochylenia i wyprzedzenia osi sworzni zwrotnic kół skrętnych wykonuje się równocześnie podczas jednego skrętu danego koła o 20° do wewnątrz, a następnie na zewnątrz.
Nierównoległość osi kół przednich i tylnych wyznacza się na podstawie wartości zbieżności połówkowych koła lewego i prawego. Kontrolne i maksymalne kąty skrętu kół wyznacza się na podstawie odczytów ze skal obrotnic wchodzących w skład wyposażenia przyrządu. 
Pomiar kątów poziomych kół osi tylnych (rys. 10) odbywa się za pomocą promieni laserowych, wysyłanych przez zespoły pomiarowe zamocowane na zaciskach znajdujących się na kołach tych osi. Do pomiaru wykorzystuje się 2 liniały pomiarowe, zawieszane na ramie pojazdu w odległości co najmniej 2 m od siebie. Mechanizmy samocentrujące liniałów wyznaczają oś symetrii ramy pojazdu (linia bazowa pomiaru). Równoległe przeniesienie jej na boki pojazdu uzyskuje się za pomocą wysięgników i zamocowanych na nich 4 ekranów głównych. Tak tworzy się siatkę pomiarową opartą na osi symetrii ramy pojazdu.
Pomiar polega na rzutowaniu promieni laserowych na ekrany główne i na pomocnicze ekrany zbieżności (nasuwane na ekrany główne). Tak określa się zbieżność całkowitą kół tylnych oraz nieprostopadłość osi tych kół do osi symetrii pojazdu. Możliwy jest również pomiar przesunięcia bocznego kół osi tylnych względem osi symetrii ramy pojazdu, z wykorzystaniem kompensatorów bicia znajdujących się na zaciskach. Można także wyznaczyć nierównoległość wzajemną wszystkich osi kół tylnych.
Przyrząd jest także wyposażony w zawiesie do naczepy, które umożliwia bazowanie liniału pomiarowego na czopie naczepy, oraz w zawiesie do przyczepy, które zapewnia mocowanie i jednoznaczne bazowanie na uchu dyszla pociągowego przyczepy.
Pomiar ustawienia kół naczepy odbywa się podobnie jak pomiar kół tylnych samochodu. Zawiesie naczepy umożliwia bazowanie jednego z liniałów pomiarowych na elemencie wyznaczającym tor ruchu całej naczepy (na jej czopie). Przez czop przechodzi jednocześnie oś symetrii ramy nośnej naczepy. Zawiesie ma pryzmatyczny element bazowy, pozwalający na jego stabilne mocowanie do czopa. Drugi liniał pomiarowy zawieszany jest bezpośrednio na ramie naczepy w odległości co najmniej 2 m od pierwszego. Tak utworzony układ pomiarowy pozwala na dokonanie pomiarów kątów poziomych kolejno wszystkich kół naczepy.
Wykorzystanie zawiesia do przyczepy umożliwia pomiar ustawienia kół przednich przyczepy. Ma ono element zapewniający stabilne mocowanie na uchu pociągowym dyszla przyczepy. Sprawdzanie kół tylnych przyczepy nie różni się od pomiarów kół tylnych samochodów ciężarowych.
Urządzenie GTL Truck jest przystosowane do zastosowania specjalnego interfejsu komputerowego. Umożliwia to bezprzewodową transmisję danych z zespołów pomiarowych do komputera zewnętrznego z odpowiednim oprogramowaniem. Współpracujący z przyrządem komputer nie musi być z nim na stałe powiązany.

Program komputerowy Truck PC umożliwia tworzenie bazy klientów i bazy zbadanych pojazdów. Zastosowane oprogramowanie pozwala na:

• wpisanie przez diagnostę danych pojazdu i użytkownika (będą one umieszczone w nagłówku protokołu pomiarowego i pozwolą na identyfikację pojazdu podczas kolejnych pomiarów);
• wpisanie w poszczególnych rubrykach danych z pomiarów realizowanych mechanicznie (dla poszczególnych osi pojazdów), zgodnie z odczytami z ekranów pomiarowych (stanowią podstawę do obliczenia parametrów pośrednich);
• automatyczną transmisję wszystkich pomiarów wykonanych elektronicznie;
• otrzymanie pełnych wyników badań w postaci protokołu pomiarowego w formie wydruku oraz zapisu w bazie danych w pamięci komputera.

Do niektórych rodzajów pojazdów firma Precyzja-Technik oferuje zaciski mocujące zespoły pomiarowe niewymagające wykonywania kompensacji bicia układu koło – zacisk (pozwala to skrócić czasu pomiaru).
Przed wykonaniem pomiarów należy zawsze zapoznać się z wymaganiami wytwórcy pojazdu dotyczącymi wartości nominalnych mierzonych parametrów oraz warunkami prowadzenia pomiaru (obciążenie pojazdu, ciśnienie powietrza w ogumieniu itd.). Dane te można uzyskać z instrukcji obsługi lub naprawy samochodu albo z dostępnych w kraju wydawnictw (np. Autodata) rozprowadzanych w formie drukowanej lub elektronicznej.
Przykładem innego urządzenia laserowo-mikroprocesorowego, oferowanego przez firmę Josam, jest Truckaligner II, który wykorzystuje tę samą zasadę pomiaru (rys. 11) co system pomiarowy Laser AM. Truckaligner II jest dostępny w wersjach na wózku lub z szafką mieszczącą cały osprzęt (rys. 12) i nie wymaga stosowania obrotnic podkładanych pod koła. Czas przygotowania przyrządu do pomiaru jest krótszy. Sygnały z zespołów pomiarowych przekazywane są do jednostki centralnej bezprzewodowo za pomocą fal radiowych. Wszystkie wartości mierzonych parametrów są wyświetlane na ekranie jednostki sterującej i mogą być wydrukowane w formie opisowej lub graficznej. Dodatkowo oprogramowanie umożliwia przesyłanie wyników pomiarów do komputera stacjonarnego i tworzenie bazy danych badanych pojazdów na twardym dysku.
Przenośna jednostka sterująca z wyświetlaczem umożliwia obsługę przyrządu oraz regulację ustawienia kół tylko przez jedną osobę. Urządzenie informuje diagnostę o kolejnych czynnościach niezbędnych do prawidłowego wykonania pomiaru. Jednostka centralna jest wyposażona w duży kolorowy wyświetlacz, na którym w wyraźny sposób przedstawione są wyniki pomiarów.
Jedna z wersji przyrządu pozwala wykonać pomiary na stanowisku niespełniającym wymagań odnośnie do wypoziomowania nawierzchni. Zespoły pomiarowe wyposażone są wtedy w elektroniczne poziomnice, za pomocą których można skompensować wpływ nierówności podłoża i wykonać prawidłowy pomiar.
Dodatkową funkcją przyrządu jest możliwość określenia luzu występującego w mechanizmie zwrotniczym drugiej osi (w przypadku samochodów wieloosiowych z dwiema przednimi osiami kierowanymi). Jest to ważny parametr, który podczas eksploatacji pojazdu decyduje o prawidłowym zużyciu opon na kołach tej osi. Oprogramowanie przyrządu zawiera specjalną procedurę ustawienia zbieżności drugiej osi kierowanej.
Niedawno wprowadzone na rynek urządzenie Truckaligner 180 firmy Josam (rys. 13) zapewnia szybką diagnostykę ustawienia kół i osi samochodów ciężarowych z zachowaniem dużej dokładności pomiaru. Zaletą tego systemu jest uproszczenie czynności związanych z kompensacją bicia obręczy kół. Jednostka centralna dokonuje kompensacji podczas przetaczania pojazdu na niewielkim odcinku (około 180° obrotu koła), a następnie oblicza bicie obręczy kół. Kompensację można też wykonać metodą tradycyjną przez podniesienie osi pojazdu i obracanie kołami o 180°. Ten sposób jest bardziej pracochłonny, lecz może okazać się przydatny na stanowiskach o ograniczonej długości.
Natomiast nowy system pomiarowy geometrii podwozia i-track firmy Josam (rys. 14) charakteryzuje się tym, że tablice pomiarowe są instalowane na podłodze warsztatu (lub na ścianie), a nie na pojeździe. Dzięki temu kontrola geometrii podwozia jest dużo szybsza, wystarczy znaleźć miejsce na postawienie tablic. Pomiar zajmuje zaledwie kilka minut. Na pojeździe instaluje się jedynie zaciski mocujące na koła i głowice pomiarowe. Ułatwia to pomiar ustawienia kół i osi w autobusach, w których często występują trudności z montażem liniałów pomiarowych z tablicami.
Opis urządzeń komputerowych do kontroli ustawienia kół i osi jezdnych w samochodach ciężarowych i autobusach zostanie przedstawiony w kolejnym numerze „Nowoczesnego Warsztatu”.

dr inż. Kazimierz Sitek

Literatura
1.    Kocznur S.: Pomiar geometrii ustawienia kół i osi w pojazdach użytkowych. „Transport – Technika Motoryzacyjna” 1/2002. 
2.    Materiały informacyjne producentów urządzeń diagnostycznych.
3.    Sitek K.: Diagnozowanie układów kierowniczych (cz. 2). „Poradnik Serwisowy” 7-8/2008.