Väg i rörelse

Enheter för vägning i rörelse eller vägning i rörelse ( WIM ) är utformade för att fånga och registrera axelvikter och bruttovikter för fordon när fordon kör över en mätplats. Till skillnad från statiska vågar kan WIM-system mäta fordon som färdas med en reducerad eller normal trafikhastighet och kräver inte att fordonet stannar. Detta gör vägningsprocessen mer effektiv och, när det gäller kommersiella fordon, tillåter lastbilar under viktgränsen att kringgå statiska vågar eller inspektion.

Introduktion

Vägning i rörelse är en teknik som kan användas för olika privata och offentliga ändamål (dvs applikationer) relaterade till väg- och järnvägsfordons vikter och axellaster. WIM-system installeras på vägen eller järnvägen eller på ett fordon och mäter, lagrar och tillhandahåller data från trafikflödet och/eller det specifika fordonet. För WIM-system gäller vissa specifika villkor. Dessa förhållanden har en inverkan på kvaliteten och tillförlitligheten hos de data som mäts av WIM-systemet och på hållbarheten hos sensorerna och själva WIM-systemet.

WIM-system mäter fordonens dynamiska axellaster och försöker beräkna bästa möjliga uppskattning av de relaterade statiska värdena. WIM-systemen måste fungera obevakat, under hårda trafik- och miljöförhållanden, ofta utan kontroll över hur fordonet rör sig eller föraren beter sig. Som ett resultat av dessa specifika mätförhållanden kräver en framgångsrik implementering av ett WIM-system specifik kunskap och erfarenhet.

Viktinformationen består av fordonets bruttovikt och axel(grupp)laster i kombination med andra parametrar som: datum och tid, plats, hastighet och fordonsklass. För WIM-system ombord gäller detta endast det specifika fordonet. För in-road WIM-system gäller detta hela fordonstrafikflödet.

Denna viktinformation ger användaren detaljerad kunskap om lastning av tunga godsfordon. Denna information är bättre än med äldre teknik, så det är till exempel lättare att matcha tunga lastbilar och väg-/järnvägsinfrastrukturen. (Moffatt, 2017).

Vägapplikationer

Väg i rörelse på motorväg A28 (Nederländerna)

Axellastsensor

Speciellt för lastbilar är övervakning av bruttofordon och axelvikt användbar i en rad applikationer inklusive:

Beläggningsdesign , övervakning och forskning
Brodesign , övervakning och forskning
Att informera om policyer för upprätthållande av viktöverbelastning och för att direkt underlätta tillämpningen
Planerings- och godsrörelsestudier
Avgift per vikt
Data för att underlätta lagstiftning och reglering

Den vanligaste vägtillämpningen av WIM-data är förmodligen beläggningsdesign och bedömning. I USA används ett histogram av WIM-data för detta ändamål. I avsaknad av WIM-data är standardhistogram tillgängliga. Trottoarer skadas genom en mekanistisk-empirisk utmattningsprocess som vanligtvis förenklas som den fjärde maktlagen . I sin ursprungliga form säger den fjärde maktlagen att frekvensen av beläggningsskador är proportionell mot axelvikten upphöjd till fjärde potensen. WIM-data ger information om antalet axlar i varje betydande viktkategori, vilket gör det möjligt att utföra denna typ av beräkningar. ^{[ citat behövs ]}

Vägning i rörelsevågar används ofta för att underlätta upprätthållande av viktöverbelastning, såsom Federal Motor Carrier Safety Administrations program för informationssystem och nätverk för kommersiella fordon. Vägningssystem kan användas som en del av traditionella vägkontrollstationer, eller som en del av virtuella kontrollstationer. I de flesta länder anses WIM-system inte vara tillräckligt exakta för direkt upprätthållande av överbelastade fordon, men detta kan komma att förändras i framtiden.

Den vanligaste broapplikationen av WIM är bedömning av trafikbelastning. Trafikintensiteten på en bro varierar mycket eftersom vissa vägar är mycket mer trafikerade än andra. För broar som har försämrats är detta viktigt då en mindre trafikerad bro är säkrare och mer tungt trafikerade broar bör prioriteras för underhåll och reparation. En hel del forskning har utförts på ämnet trafikbelastning på broar, både korta spann, inklusive hänsyn till dynamik, och långa spann.

De senaste åren har flera "specialiserade" vägningssystem utvecklats. Ett populärt exempel är sopbilsvågen med framgaffeln. I den här applikationen vägs en behållare - medan den är full - när föraren lyfter, och igen - när den är tom - när behållaren återförs till marken. Skillnaden mellan full och tom vikt är lika med vikten av innehållet. ^{[ citat behövs ]}

Använda sig av

Länder som använder Väg i rörelse på motorvägar inkluderar:

Australien
Belgien
Kina
Frankrike
Tyskland
Italien
Japan
Nederländerna
Polen
Ukraina
Storbritannien
USA (Användning varierar från stat till stat)

Noggrannhet

Noggrannheten för vägningsdata är i allmänhet mycket mindre än för statiska vågar där miljön är bättre kontrollerad. Den europeiska COST 323-gruppen utvecklade ett ramverk för noggrannhetsklassificering på 1990-talet. De samordnade också tre oberoende kontrollerade vägtester av kommersiellt tillgängliga och prototyp-WIM-system, ett i Schweiz, ett i Frankrike (Continental Motorway Test) och ett i norra Sverige (Cold Environment Test). Bättre noggrannhet kan uppnås med WIM-system med flera sensorer och noggrann kompensation för temperatureffekter. Federal Highway Administration i USA har publicerat kvalitetssäkringskriterier för WIM-system vars data ingår i Long Term Pavement Performance- projektet.

Systemgrunderna för de flesta system

Sensorer

WIM-system kan använda olika typer av sensorer för mätning.

De tidigaste WIM-systemen, som fortfarande används i en minoritet av installationerna, använder en instrumenterad befintlig bro som vägningsplattform. Böjande plattor spänner över ett tomrum som skär in i trottoaren och använder böjningen när hjulet passerar som ett mått på vikten. Lastceller använder töjningssensorer i hörnstöden på en stor plattform inbäddad i vägen.

Majoriteten av systemen idag är bandsensorer - tryckkänsliga material installerade i ett 2 till 3 cm spår som skärs in i vägbeläggningen. I bandsensorer används olika avkänningsmaterial, inklusive piezo-polymer, piezo-keramik, kapacitiv och piezo-kvarts. Många av dessa avkänningssystem är temperaturberoende och algoritmer används för att korrigera för detta.

Töjningsgivare används i brygg-WIM-system. Töjningsmätare används för att mäta böjningen i bockningsplattor och deformationen i lastceller. Bandsensorsystemen använder piezoelektriska material i spåret.

Kapacitiva system mäter kapacitansen mellan två tätt placerade laddade plattor.

På senare tid har vägningssensorer som använder optiska fibergittersensorer föreslagits.

Ladda förstärkare

Laddningssignaler med hög impedans förstärks med MOSFET-baserade laddningsförstärkare och omvandlas till en spänningsutgång som är ansluten till analyssystem. ^{[ citat behövs ]}

Induktiva slingor

Induktiva slingor definierar fordonets in- och utfart från WIM-stationen. Dessa signaler används som triggande ingångar för att starta och stoppa mätningen för att initiera den totala totala fordonsvikten för varje fordon. De mäter också total fordonslängd och hjälper till med fordonsklassificering. För tullportar eller låghastighetsapplikationer kan induktiva slingor ersättas av andra typer av fordonssensorer såsom ljusridåer, axelsensorer eller piezokablar. ^{[ citat behövs ]}

Måttsystem

Höghastighetsmätsystemet är programmerat att utföra beräkningar av följande parametrar: [ ^{citat behövs ]}

Axelavstånd, individuella axelvikter, totalvikt, fordonshastighet, avstånd mellan fordon och GPS-synkroniserad tidsstämpel för varje fordonsmätning.

Mätsystemet bör vara miljöskyddat, bör ha ett brett driftstemperaturområde och tåla kondens.

Registreringsskyltavläsning

Kameror för automatisk registrering av registreringsskyltar kan vara en del av systemet för att kontrollera den uppmätta vikten mot den högsta tillåtna vikten för fordonet och, vid överskridande av gränsvärden, informera polisen för att förfölja fordonet eller för att direkt bötfälla ägaren .

Kommunikationer

Olika kommunikationsmetoder måste installeras på mätsystemet. Ett modem eller mobilmodem kan tillhandahållas. I äldre installationer eller där det inte finns någon kommunikationsinfrastruktur kan WIM-system vara självgående samtidigt som data sparas för att senare fysiskt hämta dem. ^{[ citat behövs ]}

Dataarkivering

Ett WIM-system kopplat till alla tillgängliga kommunikationsmedel kan anslutas till en central övervakningsserver. Automatisk dataarkiveringsprogram krävs för att hämta data från många fjärranslutna WIM-stationer för att vara tillgängliga för ytterligare bearbetning. En central databas kan byggas för att länka många WIM till en server för en mängd olika övervaknings- och tillämpningsändamål. ^{[ citat behövs ]}

Järnvägsapplikationer

Vägning i rörelse är också en vanlig tillämpning inom järnvägstransporter. Kända applikationer är

Tillgångsskydd (obalanser, överbelastning)
Kapitalförvaltning
Underhållsplanering
Lagstiftning och reglering
Administration och planering

Grunderna i systemet

Det finns två huvuddelar i mätsystemet: den markbaserade komponenten, som innehåller hårdvara för kommunikation, kraft, beräkning och datainsamling, och den rälsmonterade komponenten, som består av sensorer och kablage. Kända sensorprinciper inkluderar:

töjningsmätare : mäter töjningen vanligtvis i skenans nav
fiberoptiska sensorer: mäter en förändring av ljusintensiteten orsakad av böjning av skenan
lastceller : Mätning av töjningsförändringen i lastcellen snarare än direkt på själva skenan.
laserbaserade system: mätning av skenans förskjutning

Gård och stambana

Tågen vägs, antingen på stambanan eller på gårdar. ^{[ citat behövs ]} Vägning i rörelse-system installerade på huvudlinjerna mäter tågens fullständiga vikt (fördelning) när de passerar med den angivna linjehastigheten. Vägning i rörelse på huvudlinjen kallas därför också för "kopplad vägning i rörelse": alla rälsvagnar är kopplade. ^{[ citat behövs ]} Vägning i rörelse på gårdar mäter ofta individuella vagnar. Det kräver att rälsvagnen är frånkopplad i båda ändar för att väga. Vägning i rörelse på varv kallas därför också för "uncoupled-in-motion vägning". System installerade på gårdar fungerar vanligtvis i lägre hastigheter och kan ha högre noggrannhet. ^{[ citat behövs ]}

Flygplatsapplikationer

Vissa flygplatser använder flygplansvägning, varvid planet tar en taxi över vågsängen och dess vikt mäts. Vikten kan sedan användas för att korrelera med pilotens loggpost, för att säkerställa att det finns precis tillräckligt med bränsle, med en liten marginal för säkerheten. Detta har använts under en tid för att spara flygbränsle. ^{[ citat behövs ]}

Den största skillnaden i dessa plattformar, som i grunden är en "överföring av vikt"-applikation, det finns kontrollvågar , även känd som dynamiska vågar eller vågar i rörelse. ^{[ citat behövs ]}

Internationellt samarbete och standarder

International Society for Weigh-In-Motion (ISWIM, www.is-wim ) är en internationell ideell organisation, juridiskt etablerad i Schweiz 2007. ISWIM är ett internationellt nätverk av, och för, människor och organisationer som är verksamma inom området av vägning i rörelse. Föreningen samlar användare, forskare och leverantörer av WIM-system. Detta inkluderar system installerade i eller under vägbeläggningar, broar, räls och ombord på fordon. ISWIM anordnar med jämna mellanrum de internationella konferenserna om WIM (ICWIM), regionala seminarier och workshops som en del av andra internationella konferenser och utställningar.

På 1990-talet publicerades den första WIM-standarden ASTM-E1318-09 i Nordamerika, och COST 323-åtgärden gav utkast till europeiska specifikationer för WIM samt rapporter om paneuropeiska tester av WIM-system. Det europeiska forskningsprojektet WAVE och andra initiativ levererade förbättrad teknik och nya metoder för WIM. Dessa första tester gjordes med kombinationen av WIM-system med video som ett verktyg för att hjälpa överbelastningskontroller.

I början av 2000-talet förbättrades WIM-systemens noggrannhet och tillförlitlighet avsevärt, och de användes oftare för överbelastningskontroll och förval för vägkantskontroller för viktkontroll (virtuella vägningsstationer). OIML R134 publicerades som en internationell standard för låghastighets WIM-system för juridiska tillämpningar som vägtullning och direkt viktkontroll. Nu senast erbjuder NMi-WIM-standarden en grund för införandet av höghastighets-WIM-system för direkt automatisk kontroll och fritt flödestull per vikt.

externa länkar