Введение
Устройство, предназначенное для измерения и регистрации веса по осям и полной массы транспортного средства.
Устройства взвешивания в движении (WIM) предназначены для измерения и регистрации веса по осям и полной массы транспортных средств во время их движения по месту измерения. В отличие от статических весов, системы WIM способны измерять транспортные средства, движущиеся с пониженной или нормальной скоростью, и не требуют их остановки. Это повышает эффективность процесса взвешивания, а в случае с коммерческим транспортом позволяет грузовикам, вес которых не превышает допустимые нормы, избегать проезда через статические весы или прохождения инспекции.
Введение
Весы в движении – это технология, которая может использоваться в различных частных и государственных целях (т.е. областях применения), связанных с весом и осевыми нагрузками дорожных и железнодорожных транспортных средств. Системы WIM устанавливаются на дороге, железнодорожном полотне или на транспортном средстве и измеряют, сохраняют и предоставляют данные о транспортном потоке и/или конкретном транспортном средстве. Для систем WIM действуют определенные специфические условия. Эти условия влияют на качество и надежность данных, измеряемых системой WIM, а также на долговечность датчиков и самой системы. Системы WIM измеряют динамические осевые нагрузки транспортных средств и стремятся рассчитать наиболее точную оценку соответствующих статических значений. Системы WIM должны работать в автоматическом режиме, в сложных условиях движения и окружающей среды, часто без контроля за движением транспортного средства или поведением водителя. В результате этих специфических условий измерений, успешное внедрение системы WIM требует специальных знаний и опыта. Информация о весе включает в себя полную массу транспортного средства и нагрузки на ось (оси), а также другие параметры, такие как: дата и время, местоположение, скорость и класс транспортного средства. Для бортовых систем WIM это относится только к конкретному транспортному средству. Для стационарных систем WIM это относится ко всему транспортному потоку. Эта информация о весе предоставляет пользователю подробные сведения о загруженности грузового транспорта. Эта информация более точна, чем при использовании устаревших технологий, что, например, облегчает сопоставление грузовых транспортных средств и дорожно-железнодорожной инфраструктуры (Moffatt, 2017).
Точность
Точность данных систем взвешивания в движении, как правило, значительно ниже, чем у статических весов, где условия окружающей среды лучше контролируются. Европейская группа COST 323 разработала систему классификации точности в 1990-х годах. Они также координировали три независимых дорожных испытания коммерческих и опытных систем WIM, проведенных в Швейцарии, Франции (Continental Motorway Test) и Северной Швеции (Cold Environment Test). Более высокой точности можно добиться при использовании систем WIM с несколькими датчиками и тщательной компенсации влияния температуры. Федеральное управление автомобильных дорог США опубликовало критерии обеспечения качества для систем WIM, данные которых используются в проекте "Долгосрочная оценка характеристик дорожного покрытия".
Датчики
В системах WIM могут использоваться различные типы датчиков для измерений. Самые ранние системы WIM, которые до сих пор применяются в небольшом количестве установок, используют существующий мост с установленными измерительными приборами в качестве весовой платформы. Изгибающие пластины перекрывают вырез в дорожном покрытии и измеряют прогиб при проезде колеса, определяя вес. Тензодатчики (нагрузочные ячейки) используют датчики деформации в угловых опорах большой платформы, встроенной в дорогу. В настоящее время большинство систем представляют собой ленточные датчики – материалы, чувствительные к давлению, установленные в канавке глубиной 2–3 см, прорезанной в дорожном покрытии. В ленточных датчиках используются различные чувствительные материалы, включая пьезополимеры, пьезокерамику, емкостные и пьезоэлектрические кварцевые датчики. Многие из этих систем чувствительны к температуре, и для компенсации этого используются алгоритмы. В последнее время были предложены весовые датчики, использующие датчики на основе волоконно-оптических решеток.
Усилители заряда
Сигналы заряда с высоким импедансом усиливаются с помощью усилителей заряда на основе МОП-транзисторов и преобразуются в выходное напряжение, которое подключается к системе анализа.
Индуктивные петли
Индуктивные петли определяют въезд и выезд транспортного средства со станции WIM. Эти сигналы используются в качестве триггерных входов для запуска и остановки измерения, необходимого для суммирования полной массы каждого транспортного средства. Они также измеряют общую длину транспортного средства и помогают в его классификации. В системах оплаты проезда или при низких скоростях индуктивные петли могут быть заменены другими типами датчиков транспортных средств, такими как световые завесы, датчики осей или пьезокабели.
Счет номерной таблички
Камеры автоматического распознавания номерных знаков могут входить в систему для сопоставления измеренного веса с максимально допустимым для транспортного средства, а при превышении установленных лимитов – уведомлять правоохранительные органы для задержания транспортного средства или вынесения штрафа владельцу.
Сообщения
Для системы измерений необходимо предусмотреть различные способы связи. Может быть установлен модем или сотовый модем. В старых установках или в местах, где отсутствует инфраструктура связи, системы WIM могут работать автономно, сохраняя данные для последующего физического извлечения.
Архивирование данных
Система WIM, подключенная к любому доступному каналу связи, может быть соединена с центральным сервером мониторинга. Для извлечения данных с множества удаленных станций WIM необходимо программное обеспечение для автоматического архивирования данных, обеспечивающее их доступность для последующей обработки. Централизованная база данных может быть создана для связи множества систем WIM с сервером в целях мониторинга и контроля соблюдения правил.
Подвалы и магистральная линия
Поезда взвешиваются как на главных путях, так и на сортировочных станциях. Системы взвешивания в движении, установленные на главных путях, измеряют полный вес (распределение веса) поездов по мере их прохождения со скоростью, установленной для данного участка. Взвешивание в движении на главных путях также называют "взвешиванием сцепленных вагонов в движении", поскольку все вагоны остаются сцепленными. Взвешивание в движении на сортировочных станциях часто измеряет вес отдельных вагонов. Для этого требуется отцепить вагон с обоих концов. Поэтому взвешивание в движении на сортировочных станциях также называют "взвешиванием разцепленных вагонов в движении". Системы, установленные на сортировочных станциях, обычно работают на более низких скоростях и обеспечивают более высокую точность.
Приложения для аэропортов
В некоторых аэропортах используется взвешивание самолетов, когда самолет проезжает по весовой платформе, и его вес измеряется. Полученные данные о весе могут быть сопоставлены с записью в бортовом журнале пилота, чтобы убедиться в достаточном количестве топлива с небольшим запасом безопасности. Эта практика применяется уже некоторое время для экономии авиационного керосина. Кроме того, основное отличие этих платформ, которые по сути представляют собой систему передачи веса, заключается в использовании контрольно-измерительных весов, также известных как динамические весы или весы для взвешивания в движении.
Международное сотрудничество и стандарты
Международное общество по взвешиванию в движении (ISWIM, www.iswim) – международная некоммерческая организация, юридически зарегистрированная в Швейцарии в 2007 году. ISWIM – это международная сеть людей и организаций, работающих в сфере взвешивания в движении. Общество объединяет пользователей, исследователей и поставщиков систем WIM. Это включает системы, устанавливаемые на дорожном покрытии, мостах, железнодорожных путях и под ними, а также на борту транспортных средств. ISWIM периодически организует международные конференции по WIM (ICWIM), региональные семинары и воркшопы в рамках других международных конференций и выставок. В 1990-х годах в Северной Америке был опубликован первый стандарт WIM – ASTM E1318 09, а в рамках программы COST 323 были разработаны проекты европейских спецификаций WIM, а также реализованы другие инициативы, позволившие улучшить технологии и разработать новые методики WIM. Эти первые испытания проводились с использованием систем WIM в сочетании с видео для помощи в контроле перегрузов. В начале 2000-х годов точность и надежность систем WIM значительно возросли, и они стали чаще использоваться для предварительного отбора транспортных средств, превышающих допустимую нагрузку, и для контроля веса на обочинах дорог (виртуальные пункты весового контроля). OIML R134 был опубликован как международный стандарт для низкоскоростных систем WIM, применяемых в юридических целях, таких как взимание платы за проезд по весу и прямой весовой контроль. В последнее время стандарт NMi WIM предоставляет основу для внедрения высокоскоростных систем WIM для автоматического контроля перегрузов и организации свободного потока движения с оплатой по весу.