Autokalibracja systemów ważących pojazdy samochodowe w ruchu oraz analiza i korekcja wpływu temperatury na wynik ważenia

Abstract

Weighing of vehicles using WIM (Weigh In Motion) systems is becoming widespread. The estimation of the vehicle's static axle load and total mass is the main aim of the weighing process. In WIM systems sensors are installed directly in the road surface, perpendicular to the direction of the traffic such that the axles have to pass over them. Piezoelectric sensors the form of strips 4 m in length are mounted beneath the road surface which transmits the exerted loads onto the sensors. That is one of the major causes of limited accuracy of the vehicle weighing because asphalt is a material whose physical and mechanical properties are the function of temperature. That phenomenon cause that the WIM system is not stationary and weighing results could vary 40% during one day. These negative impacts might be limited through the application of one of the two compensation methods described in this thesis: ongoing autocalibration of WIM systems or temperature correction of measurement data.

Podstawowym narzędziem ochrony infrastruktury drogowej przed niszczeniem jest kontrola wagi pojazdów najcięższych, która polega na pomiarze nacisków poszczególnych osi oraz masy całkowitej pojazdu. Szczególnym rodzajem wag pojazdów są tak zwane systemy WIM (Weigh In Motion - Ważenie w Ruchu), których czujniki pomiarowe zainstalowane są na stałe w przekroju drogi, w taki sposób że osie ważonego pojazdu przetaczają się kolejno przez te czujniki. Pośredniczenie asfaltu w przenoszeniu sygnału pomiarowego na czujnik powoduje, że wyniki ważenia są wrażliwe na zmiany właściwości nawierzchni, a sam system jest niestacjonarny. Zjawisko to jest odpowiedzialne za dużą niedokładność ważenia, która w ciągu 24 godzin po kalibracji systemu może sięgać nawet 40%. Celem pracy było opisanie właściwości systemów WIM wyposażonych w polimerowe (piezoelektryczne) czujniki nacisku pod kątem ich niestacjonarności oraz opracowanie metod eliminacji wpływu niestacjonarności systemu na dokładność wyników ważenia. W pracy przedstawiono dwie nowe metody realizujące to założenie: autokalibrację systemów WIM oraz korekcję temperaturową wyników ważenia. W rozprawie przedstawiono wyniki badań symulacyjnych oraz eksperymentalnych.