운동 중 체중 측정

Weigh in motion

WIM(Weight-in-Motion) 또는 Wim(Weighting-in-Motion) 장치는 차량이 측정 현장을 주행할 때 차축 중량과 차량 총 중량을 캡처하고 기록하도록 설계되어 있다. WIM 시스템은 정적 저울과 달리 감소하거나 정상적인 교통 속도로 주행하는 차량을 측정할 수 있으며 차량이 정지할 필요가 없다. 이를 통해 계량 공정이 더욱 효율적이며, 상용 차량의 경우 중량 제한 이하의 트럭이 정적인 저울이나 검사를 우회할 수 있다.

소개

웨이트인 모션(Weight-in-Motion)은 도로 및 철도 차량의 중량 및 축 하중과 관련된 다양한 민간 및 공공 목적(즉, 애플리케이션)에 사용할 수 있는 기술이다. WIM 시스템은 도로나 철도 선로 또는 차량에 설치되며, 교통 흐름 및/또는 특정 차량의 데이터를 측정, 저장 및 제공한다. WIM 시스템의 경우 특정 조건이 적용된다. 이러한 조건은 WIM 시스템이 측정한 데이터의 품질과 신뢰도, 센서와 WIM 시스템 자체의 내구성에 영향을 미친다.

WIM 시스템은 차량의 동적 차축 하중을 측정하고 관련 정적 값의 가능한 최선의 추정치를 계산하려고 시도한다. WIM 시스템은 가혹한 교통 및 환경 조건 하에서 종종 차량이 움직이는 방식을 제어하지 않거나 운전자가 행동하는 방식을 제어하지 않고 무인 상태에서 수행해야 한다. 이러한 특정한 측정 조건의 결과로서 WIM 시스템의 성공적인 구현에는 특정한 지식과 경험이 필요하다.

차량 중량 정보의 중요성

WIM 시스템의 설치, 작동, 교정 및 유지보수가 어렵다는 것을 알고 있는 경우 다음과 같은 의문이 발생한다. "애초에 왜 WIM 시스템을 사용하는가?"

대답은 간단하다: "WIM만이 상세한 차량 중량 정보를 제공할 것이다!"

중량 정보는 날짜 및 시간, 위치, 속도 및 차량 등급과 같은 다른 매개변수와 결합된 차량 총 중량 및 차축(그룹) 하중으로 구성된다. 온보드 WIM 시스템의 경우 이는 특정 차량에만 해당된다. 도로 내 WIM 시스템의 경우 이는 전체 차량 트래픽 흐름에 적용된다.

이 중량 정보는 사용자에게 중품 차량의 적재에 대한 상세한 지식을 제공한다.[1] 이 지식은 이전에 사용되었던 가정과 추정치를 대체할 것이다. 그 결과 불확실성의 여유는 감소한다. 이는 예를 들어 중물차와 도로/철도 인프라 간의 일치를 최적화할 수 있다는 것을 의미한다. 이는 보다 효율적인 상품 운송과 경제 인프라 관리 및 생산성 향상으로 이어진다(Moffatt, 2017).

도로 신청

A28 고속도로(네덜란드)의 이동 위치 중 무게 측정
액슬 부하 센서

특히 트럭의 경우, 총 차량 및 차축 중량 모니터링은 다음을 포함한 일련의 애플리케이션에서 유용하다.

  • 포장 설계, 모니터링 및 연구
  • 교량 설계, 모니터링 및 연구
  • 중량 과부하 시행 정책을 알리고 직접[3][4] 시행을 촉진한다.
  • 계획 및 화물 이동 연구
  • 무게별 통행료
  • 입법 및 규제를 촉진하는 데이터

WIM 데이터의 가장 일반적인 도로 적용은 아마도 포장 설계와 평가일 것이다. 미국에서는 WIM 데이터의 히스토그램이 이 목적을 위해 사용된다. WIM 데이터가 없는 경우 기본 히스토그램을 사용할 수 있다. 포장재는 일반적으로 4차 전력법칙으로 단순화된 기계론적-공해적 피로 과정을[5] 통해 파손된다. 4차 전력법은 원래 형태로 포장 파손 비율이 4차 전력으로 상향된 차축 중량에 비례한다고 명시하고 있다. WIM 데이터는 이러한 종류의 계산을 수행할 수 있는 각 유의 체중 범주의 차축 수에 대한 정보를 제공한다.[citation needed]

Weight in Motion 눈금은 연방 자동차 운송 회사 안전국의 상용 차량 정보 시스템 및 네트워크 프로그램과 같은 중량 과부하 시행을 용이하게 하기 위해 종종 사용된다. 무게 측정 시스템은 전통적인 도로변 검사소의 일부 또는 가상 검사소의 일부로 사용될 수 있다.[6] 대부분의 국가에서 WIM 시스템은 과부하 차량의 직접적 시행을 위해 충분히 정확한 것으로 간주되지 않지만, 이는 향후 변경될 수 있다.[7]

WIM의 가장 일반적인 교량 적용은 교통 부하 평가다. 일부 도로가 다른 도로보다 훨씬 혼잡하기 때문에 교량의 교통 강도는 매우 다양하다. 악화된 교량의 경우, 덜 밀도가 높은 교량이 안전하며 유지관리 및 수리를 위해 보다 밀도가 높은 교량이 우선되어야 하기 때문에 이것이 중요하다. 교량의 교통하중을 주제로 한 다이나믹스 허용치 [8][9][10][11][12][13]등 짧은 경간과 긴 경간 모두에 대해 많은 연구가 진행되어 왔다.[14][15][16]

최근 몇 년 동안 몇몇 "특수" 중량 측정 시스템이 증가했다. 대표적인 예가 앞 포크 쓰레기차 저울이다. 이 애플리케이션에서, 컨테이너는 가득 차 있을 때, 운전자가 들어올릴 때, 그리고 비어 있을 때, 컨테이너가 지상으로 되돌아올 때 무게를 측정한다. 가득 찬 무게와 비어 있는 무게의 차이는 내용물의 무게와 같다.[citation needed]

사용하다

고속도로에서 Weight in movement를 사용하는 국가는 다음과 같다.

정확도

운동 중 체중계 데이터의 정확도는 일반적으로 환경이 더 잘 제어되는 정적 체중계에 비해 훨씬 낮다. 유럽 COST 323[28] 그룹은 1990년대에 정확도 분류 프레임워크를 개발했다.[29] 그들은 또한 상용 및 시제품 WIM 시스템의 3가지 독립적으로 제어되는 도로 주행 테스트를 조정했으며, 스위스에서 1회,[30] 프랑스에서 1회(대륙간 고속도로 시험), 북스웨덴에서 1회(콜드 환경 시험)했다.[31] 다중 센서 WIM 시스템과[32] 온도의 영향에 대한 세심한 보상으로 더 나은 정확도를 달성할 수 있다. 미국 연방도로청은 장기 포장 성능 프로젝트에 데이터가 포함된 WIM 시스템에[33] 대한 품질 보증 기준을 발표했다.

대부분의 시스템의 시스템 기본 사항

센서스

WIM 시스템은 측정을 위해 다양한 종류의 센서를 사용할 수 있다.

초기 WIM 시스템은 소수 설비에서 여전히 사용되며 계측된 기존 다리를 계량 플랫폼으로 사용한다.[34][35] 벤딩 플레이트는 포장으로 절단된 빈 공간에 걸쳐 있으며 바퀴가 무게 측정으로 통과할 때 굴곡을 사용한다. 로드 셀은 도로에 내장된 대형 플랫폼의 코너 지지대에 변형 센서를 사용한다.[36]

오늘날 대부분의 시스템은 스트립 센서 - 도로 포장에 잘려진 2~3cm의 홈에 설치된 압력 감지 물질이다. 스트립 센서에는 피에조 폴리머, 피에조 세라믹, 용량성, 피에조 사분위츠 등 다양한 감지 물질이 사용된다. 이러한 감지 시스템 중 다수는 온도에 의존하며 알고리즘을 사용하여 이를 교정한다.[36]

변형 변환기는 브리지 WIM 시스템에 사용된다. 스트레인 게이지는 벤딩 플레이트의 굴곡과 하중 셀의 변형을 측정하는 데 사용된다. 스트립 센서 시스템은 홈에 피에조 전기 재료를 사용한다.

용량성 시스템은 밀접하게 설치된 두 개의 충전 플레이트 사이의 정전 용량을 측정한다.[37]

최근에는 광섬유 그링 센서를 이용한 체중감지 센서가 제안되고 있다.[38][39][40]

충전 증폭기

고임피던스 충전 신호는 MOSFET 기반 충전 증폭기로 증폭되어 전압 출력으로 변환되어 분석 시스템에 연결된다.[citation needed]

유도 루프

유도 루프는 WIM 스테이션에서 차량 진입과 출구를 정의한다. 이러한 신호는 각 차량의 총 차량 중량을 측정하기 위해 측정을 시작 및 중지하기 위한 트리거 입력으로 사용된다. 또한 총 차량 길이를 측정하고 차량 분류에 도움이 된다. 톨게이트 또는 저속 애플리케이션의 경우 유도 루프는 라이트 커튼, 액슬 센서 또는 피에조커블과 같은 다른 형식의 차량 센서로 대체될 수 있다.[citation needed]

측정 시스템

고속 측정 시스템은 다음 파라미터의 계산을 수행하도록 프로그램되어 있다.[citation needed]

차축 거리, 개별 차축 중량, 차량 총 중량, 차량 속도, 차량 간 거리 및 각 차량 측정에 대한 GPS 동기화 타임스탬프

측정 시스템은 환경적으로 보호되어야 하며 작동 온도 범위가 넓고 응결에 견디어야 한다.

등록판 수치

자동 번호판 인식용 카메라는 차량의 최대 허용 중량에 대해 측정된 중량을 확인하고, 한계를 초과하는 경우, 차량을 추적하거나 소유자에게 직접 벌금을 부과하기 위해 사법 당국에 통보하는 시스템의 일부일 수 있다.[41]

커뮤니케이션

측정 시스템에는 다양한 통신 방법이 설치될 필요가 있다. 모뎀이나 휴대폰 모뎀이 제공될 수 있다. 이전 설치 또는 통신 인프라가 존재하지 않는 경우 WIM 시스템은 데이터를 저장하면서 자체 운영하여 나중에 물리적으로 데이터를 검색할 수 있다.[citation needed]

데이터 보관

이용 가능한 통신 수단과 연결된 WIM 시스템은 중앙 모니터링 서버에 연결할 수 있다. 자동 데이터 보관 소프트웨어는 많은 원격 WIM 스테이션에서 데이터를 검색하여 추가 처리에 사용할 수 있도록 해야 한다. 중앙 데이터베이스는 다양한 감시 및 시행 목적을 위해 많은 WIM을 서버에 연결하도록 구축될 수 있다.[citation needed]

철도 애플리케이션

움직이는 무게 또한 철도 운송에서 공통적인 응용이다. 알려진 애플리케이션은[42]

  • 자산 보호(불균형, 과부하)
  • 자산관리
  • 유지 관리 계획
  • 법률 및 규정
  • 관리 및 계획

시스템 기본 사항

측정 시스템에는 통신, 전력, 연산, 데이터 획득을 위한 하드웨어를 포함하는 선로측 부품과 센서와 케이블로 구성된 레일 장착 부품 두 가지가 있다. 알려진 센서 원칙은 다음과 같다.

  • 스트레인 게이지: 보통 레일[43] 허브의 스트레인 측정
  • 광섬유 센서: 레일의[44] 휨에 의한 광도 변화 측정
  • 로드 셀: 레일 자체에서 직접 측정하기 보다는 하중 셀의 변형률 변화 측정.
  • 레이저 기반 시스템: 레일의 변위 측정

야드와 본선

기차는 중앙선이나 마당에서 무게를 두고 있다.[citation needed] 본선에 설치된 Motion 시스템을 계량하면 열차가 지정된 선 속도로 통과할 때 전체 중량(분산)을 측정한다. 따라서 본선에서의 이동 중 무게를 "커플링 인 모션 웨이트"라고도 한다. 즉, 모든 레일이 결합된다.[citation needed] 마당에서 움직이는 무게는 종종 개별 마차를 측정한다. 그것은 무게가 나가기 위해 양끝에 철도를 분리해야 한다. 따라서 야드에서 동작하는 체중을 "무커플 인 모션 웨이트"라고도 한다. 야드에 설치된 시스템은 보통 저속에서도 작동하며 더 높은 정확도가 가능하다.[citation needed]

공항 신청서

일부 공항은 저울 침대를 가로지르는 비행기 택시를 이용하여 무게를 측정한다.[45] 중량은 조종사의 로그 입력과 상관관계를 맺고, 안전을 위해 약간의 여유와 함께 연료가 충분함을 보장하는데 사용될 수 있다. 이것은 제트 연료를 보존하기 위해 한동안 사용되어 왔다.[citation needed]

또한 기본적으로 "무게의 전송" 애플리케이션인 이러한 플랫폼의 주요 차이점에는 동적 저울 또는 인모션 저울이라고도 하는 체크 웨이터가 있다.[citation needed]

국제 협력 및 표준

국제체중인모션협회(ISWIM, www.is-motion)는 국제 비영리 단체로, 2007년 스위스에서 합법적으로 설립되었다. ISWIM은 Weight-In-Motion 분야에서 활동하는 사람들과 조직들의 국제적인 네트워크다. 그 사회는 WIM 시스템의 사용자, 연구원, 그리고 판매업자들을 하나로 모은다. 여기에는 도로 포장, 교량, 철도 선로 및 보드 차량에 설치되는 시스템이 포함된다. ISWIM은 정기적으로 WIM에 관한 국제회의(ICWIM), 지역 세미나 및 워크숍을 다른 국제회의 및 전시회의 일부로 조직한다.

1990년대에 북미에서 최초의 WIM 표준 ASTM-E1318-09가[46] 발표되었고, COST 323 조치는 WIM의[29] 유럽 사양 초안은 물론 WIM 시스템의 범유럽 테스트에 관한 보고서를 제공했다. 유럽의 연구 프로젝트 WAVE와 다른 이니셔티브들은 WIM의 향상된 기술과 새로운 방법론을 제공했다. 이러한 첫 번째 테스트는 WIM 시스템을 비디오와 결합하여 시행 제어의 과부하를 지원하는 도구로 수행되었다.[48]

2000년대 초반 WIM 시스템의 정확성과 신뢰성이 크게 향상되었으며, 도로측 중량 집행관제(가상체중계소)의 과부하 선별 및 사전선정에 더욱 빈번하게 사용되었다. OIML R134는 저속 WIM 시스템의 국제 표준으로서 중량별 조정 및 직접 중량 집행과 같은 법적 적용을 위한 표준으로 발표되었다. 가장 최근에 NMi-WIM 표준은 직접 자동 시행과 무게별 자유 유량을 위한 고속 WIM 시스템의 도입 근거를 제공하고 있다.

참조

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외부 링크