Устройства для взвешивания в движении или взвешивания в движении ( WIM ) предназначены для захвата и регистрации веса осей и общего веса транспортного средства, когда транспортные средства проезжают по месту измерения. В отличие от статических весов , системы WIM способны измерять транспортные средства, движущиеся с пониженной или нормальной скоростью движения, и не требуют остановки транспортного средства. Это делает процесс взвешивания более эффективным, а в случае коммерческих транспортных средств позволяет грузовикам с весом ниже предельного обходить статические весы или проверку.
Взвешивание в движении — это технология, которая может использоваться для различных частных и общественных целей (т. е. приложений), связанных с весом и осевыми нагрузками автомобильных и железнодорожных транспортных средств. Системы WIM устанавливаются на автомобильных или железнодорожных путях или на транспортном средстве и измеряют, хранят и предоставляют данные о транспортном потоке и/или конкретном транспортном средстве. Для систем WIM применяются определенные особые условия. Эти условия влияют на качество и надежность данных, измеренных системой WIM, а также на долговечность датчиков и самой системы WIM.
Системы WIM измеряют динамические нагрузки на ось транспортных средств и пытаются рассчитать наилучшую возможную оценку соответствующих статических значений. Системы WIM должны работать без присмотра, в тяжелых условиях дорожного движения и окружающей среды, часто без какого-либо контроля за тем, как движется транспортное средство, или поведением водителя. В результате этих особых условий измерения успешное внедрение системы WIM требует определенных знаний и опыта.
Информация о весе состоит из общей массы транспортного средства и нагрузки на ось (группу), объединенных с другими параметрами, такими как: дата и время, местоположение, скорость и класс транспортного средства. Для бортовых систем WIM это относится только к конкретному транспортному средству. Для дорожных систем WIM это относится ко всему транспортному потоку.
Эта информация о весе предоставляет пользователю подробные сведения о загрузке большегрузных транспортных средств. [1] Эта информация лучше, чем при использовании старых технологий, поэтому, например, легче сопоставлять большегрузные транспортные средства и инфраструктуру автомобильных/железных дорог. [2] (Моффатт, 2017).
Мониторинг полной массы транспортного средства и нагрузки на ось особенно полезен для грузовых автомобилей в ряде областей применения, включая:
Наиболее распространенным применением данных WIM на дорогах, вероятно, является проектирование и оценка дорожного покрытия. В Соединенных Штатах для этой цели используется гистограмма данных WIM. При отсутствии данных WIM доступны гистограммы по умолчанию. Дорожные покрытия повреждаются в результате механистически-эмпирического процесса усталости [5], который обычно упрощается до закона четвертой степени . В своей первоначальной форме закон четвертой степени гласит, что скорость повреждения дорожного покрытия пропорциональна весу оси, возведенному в четвертую степень. Данные WIM предоставляют информацию о количестве осей в каждой значимой весовой категории, что позволяет выполнять такие виды расчетов. [ необходима цитата ]
Весы для взвешивания в движении часто используются для облегчения контроля за перегрузкой по весу, например, в рамках программы «Информационные системы и сети коммерческих транспортных средств» Федеральной администрации по безопасности автотранспортных средств . Системы взвешивания в движении могут использоваться как часть традиционных придорожных инспекционных станций или как часть виртуальных инспекционных станций. [6] В большинстве стран системы WIM не считаются достаточно точными для прямого контроля за перегрузкой транспортных средств, но это может измениться в будущем. [7]
Наиболее распространенным применением WIM для мостов является оценка транспортной нагрузки. Интенсивность движения на мосту сильно различается, поскольку некоторые дороги намного загруженнее других. Для мостов, которые пришли в негодность, это важно, поскольку мост с меньшей интенсивностью движения безопаснее, а мосты с большей интенсивностью движения должны быть в приоритете для обслуживания и ремонта. Было проведено много исследований на тему транспортной нагрузки на мосты, как с короткими пролетами, [8] [9] [10], включая допуск на динамику, [11] [12] [13] так и с длинными пролетами. [14] [15] [16]
В последние годы наблюдается рост нескольких «специализированных» систем взвешивания в движении. Одним из популярных примеров являются передние вилочные весы мусоровоза. В этом приложении контейнер взвешивается — пока он полный — когда водитель его поднимает, и снова — пока он пустой — когда контейнер опускается на землю. Разница между полным и пустым весом равна весу содержимого. [ необходима цитата ]
Страны, использующие функцию взвешивания в движении на автомагистралях:
Точность данных взвешивания в движении, как правило, намного ниже, чем для статических весов, где окружающая среда лучше контролируется. Европейская группа COST 323 [32] разработала структуру классификации точности в 1990-х годах. [33] Они также координировали три независимо контролируемых дорожных испытания коммерчески доступных и прототипных систем WIM, одно в Швейцарии, [34] одно во Франции (испытание на континентальной автомагистрали) и одно в Северной Швеции (испытание в холодной среде). [35] Более высокой точности можно добиться с помощью многосенсорных систем WIM [36] и тщательной компенсации влияния температуры. Федеральное управление шоссейных дорог в Соединенных Штатах опубликовало критерии обеспечения качества для систем WIM [37], данные которых включены в проект Long Term Pavement Performance .
Системы WIM могут использовать различные типы датчиков для измерения.
Самые ранние системы WIM, которые все еще используются в небольшом количестве установок, используют существующий мост с измерительными приборами в качестве весовой платформы. [38] [39] Изгибающие пластины охватывают пустоту, вырезанную в дорожном покрытии, и используют изгиб при прохождении колеса в качестве меры веса. Тензодатчики используют датчики деформации в угловых опорах большой платформы, встроенной в дорогу. [40]
Большинство систем сегодня представляют собой полосовые датчики — чувствительные к давлению материалы, установленные в канавке глубиной 2–3 см, вырезанной в дорожном покрытии. В полосовых датчиках используются различные чувствительные материалы, включая пьезополимерные, пьезокерамические, емкостные и пьезокварцевые. Многие из этих сенсорных систем зависят от температуры, и для коррекции этого используются алгоритмы. [40]
Тензодатчики используются в мостовых системах WIM. Тензодатчики используются для измерения прогиба в изгибаемых пластинах и деформации в тензодатчиках. Системы с полосовыми датчиками используют пьезоэлектрические материалы в канавке.
Емкостные системы измеряют емкость между двумя близко расположенными заряженными пластинами. [41]
Совсем недавно были предложены датчики веса, использующие оптоволоконные решетчатые датчики. [42] [43] [44]
Высокоомные зарядные сигналы усиливаются усилителями заряда на основе МОП-транзисторов и преобразуются в выходное напряжение, которое подключается к системе анализа. [ необходима цитата ]
Индуктивные петли определяют въезд и выезд транспортного средства со станции WIM. Эти сигналы используются в качестве пусковых входов для запуска и остановки измерения для инициирования суммарного веса брутто каждого транспортного средства. Они также измеряют общую длину транспортного средства и помогают в классификации транспортного средства. Для платных ворот или приложений с низкой скоростью индуктивные петли могут быть заменены другими типами датчиков транспортного средства, такими как световые завесы, датчики осей или пьезоэлектрические кабели. [ необходима цитата ]
Высокоскоростная измерительная система запрограммирована на выполнение расчетов следующих параметров: [ необходима цитата ]
Межосевое расстояние, индивидуальная нагрузка на ось, полная масса транспортного средства, скорость транспортного средства, расстояние между транспортными средствами и синхронизированная с GPS временная метка для каждого измерения транспортного средства.
Измерительная система должна быть защищена от воздействия окружающей среды, иметь широкий диапазон рабочих температур и выдерживать конденсацию.
Камеры для автоматического распознавания номерных знаков могут быть частью системы для проверки измеренного веса относительно максимально допустимого веса транспортного средства и, в случае превышения пределов, информирования правоохранительных органов с целью преследования транспортного средства или непосредственного наложения штрафа на владельца. [45]
В измерительной системе необходимо установить различные методы связи. Можно установить модем или сотовый модем. В старых установках или там, где отсутствует инфраструктура связи, системы WIM могут работать автономно, сохраняя данные, чтобы впоследствии физически извлечь их. [ необходима цитата ]
Система WIM, подключенная к любым доступным средствам связи, может быть подключена к центральному серверу мониторинга. Для извлечения данных из множества удаленных станций WIM, чтобы они были доступны для дальнейшей обработки, требуется программное обеспечение для автоматического архивирования данных. Центральная база данных может быть создана для связи множества WIM с сервером для различных целей мониторинга и обеспечения соблюдения. [ необходима цитата ]
Взвешивание в движении также является распространенным применением на железнодорожном транспорте. Известные применения [46]
Измерительная система состоит из двух основных частей: компонент на пути, который содержит оборудование для связи, питания, вычислений и сбора данных, и компонент, монтируемый на рельсах, который состоит из датчиков и кабелей. Известные принципы работы датчиков включают:
Поезда взвешиваются либо на главной линии, либо на станциях. [ необходима цитата ] Системы взвешивания в движении, установленные на главных линиях, измеряют полный вес (распределение) поездов, когда они проезжают с назначенной скоростью линии. Поэтому взвешивание в движении на главной линии также называется «взвешиванием в сцепке»: все вагоны сцеплены. [ необходима цитата ] При взвешивании в движении на станциях часто измеряют отдельные вагоны. Для этого требуется, чтобы вагоны были расцеплены с обоих концов для взвешивания. Поэтому взвешивание в движении на станциях также называется «взвешиванием в расцепке». Системы, установленные на станциях, обычно работают на более низких скоростях и способны обеспечивать более высокую точность. [ необходима цитата ]
В некоторых аэропортах используется взвешивание самолета, при котором самолет проезжает по платформе весов, и его вес измеряется. [49] Затем вес может быть использован для сопоставления с записью в бортовом журнале пилота, чтобы убедиться, что топлива достаточно, с небольшим запасом для безопасности. Это использовалось в течение некоторого времени для экономии реактивного топлива. [ необходима цитата ]
Кроме того, основным отличием этих платформ, которые по сути являются приложением «передачи веса», является наличие контрольных весов , также известных как динамические весы или весы в движении. [ необходима цитата ]
Международное общество по взвешиванию в движении (ISWIM, www.is-wim) — международная некоммерческая организация, официально учрежденная в Швейцарии в 2007 году. ISWIM — это международная сеть людей и организаций, работающих в области взвешивания в движении. Общество объединяет пользователей, исследователей и поставщиков систем WIM. Сюда входят системы, установленные в или под дорожными покрытиями, мостами, железнодорожными путями и на борту транспортных средств. ISWIM периодически организует международные конференции по WIM (ICWIM), региональные семинары и практикумы в рамках других международных конференций и выставок.
В 1990-х годах в Северной Америке был опубликован первый стандарт WIM ASTM-E1318-09 [50] , а действие COST 323 предоставило проект европейских спецификаций WIM [33] , а также отчеты о панъевропейских испытаниях системы WIM. Европейский исследовательский проект WAVE [51] и другие инициативы предоставили улучшенные технологии и новые методологии WIM. Эти первые испытания проводились с использованием комбинации систем WIM с видео в качестве инструмента для содействия перегрузке контроля за соблюдением. [52]
В начале 2000-х годов точность и надежность систем WIM были значительно улучшены, и они стали чаще использоваться для проверки перегрузки и предварительного отбора для контроля веса на обочине дороги (виртуальные станции взвешивания). OIML R134 [53] был опубликован в качестве международного стандарта низкоскоростных систем WIM для законных приложений, таких как взимание платы по весу и прямое весовое принуждение. Совсем недавно стандарт NMi-WIM [54] предлагает основу для внедрения высокоскоростных систем WIM для прямого автоматического принуждения и свободного потока взимания платы по весу.
{{cite news}}
: CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка ){{cite news}}
: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ){{cite news}}
: CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка )