Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

การหาน้ำหนักรถจากโมเมนต์ดัดของสะพานโดยปราศจากการตรวจจับเพลา

Other Title (Parallel Title in Other Language of ETD)

Determination of vehicle weight from bridge bending moment without axle detection

Year (A.D.)

2007

Document Type

Thesis

First Advisor

ทศพล ปิ่นแก้ว

Faculty/College

Faculty of Engineering (คณะวิศวกรรมศาสตร์)

Degree Name

วิศวกรรมศาสตรมหาบัณฑิต

Degree Level

ปริญญาโท

Degree Discipline

วิศวกรรมโยธา

DOI

10.58837/CHULA.THE.2007.1256

Abstract

งานวิจัยนี้ทำการศึกษาถึงความเป็นไปได้ และประสิทธิภาพของระบบการหาน้ำหนักรถบรรทุกขณะเคลื่อนที่บนสะพาน (bridge weigh in motion, B-WIM) แบบปราศจากข้อมูลระยะห่างเพลาและความเร็วของรถ โดยระบบการหาน้ำหนักรถบรรทุกแบบ B-WIM นั้นสามารถทำการติดตั้งได้ง่ายโดยไม่กระทบต่อการจราจรบนสะพาน อีกทั้งในการหาน้ำหนักก็ไม่จำเป็นต้องจอดหรือชะลอความเร็วเหมือนในด่านชั่งปกติ แต่เนื่องจากระบบที่มีการใช้งานอยู่เป็นระบบที่ต้องใช้เครื่องตรวจจับเพลาในการหาข้อมูลตำแหน่งรถ และความเร็ว เพื่อที่จะนำข้อมูลดังกล่าวมาใช้ในการหาน้ำหนักรถ ซึ่งจำเป็นต้องติดตั้งอุปกรณ์ตรวจจับเพลา (axle detector) บนผิวสะพาน ซึ่งเป็นอุปสรรคอย่างยิ่งต่อการประยุกต์ใช้งานจริง เพราะนอกจากต้องซ่อมบำรุงอุปกรณ์เป็นประจำแล้ว ยังทำให้ผู้ขับขี่เกิดความรู้สึกรำคาญ อีกทั้งรถที่บรรทุกน้ำหนักเกินพิกัดกฎหมายก็จะทราบ และหลบหลีกเส้นทางได้ในงานวิจัยนี้จึงได้เสนอวิธีการหาน้ำหนักรถโดยปราศจากอุปกรณ์การตรวจจับเพลา โดยจะใช้เพียงข้อมูลความเครียดของสะพานขณะที่มีรถบรรทุกแล่นผ่าน ซึ่งถูกติดตั้งไว้อยู่แล้วบริเวณใต้ท้องสะพาน มาทำการวิเคราะห์เพื่อหาค่าระยะห่างระหว่างเพลา ค่าความเร็วรถ และค่าน้ำหนักเพลาโดยตรง ซึ่งงานวิจัยนี้ได้เสนอการหาค่าตัวแปรต่างๆ ของรถบรรทุกผ่านวิธีการหาค่าต่ำที่สุด (minimization) ของผลต่างกำลังสองระหว่าง ค่าโมเมนต์ดัดของสะพานที่ตรวจวัดจริง กับค่าโมเมนต์ที่คำนวณขึ้นจากฟังก์ชันของเส้นอิทธิพล (influence line)จากการศึกษาโดยอาศัยแบบจำลองสมมติในคอมพิวเตอร์ (computer simulation) เพื่อจำลองสถานการณ์ต่างๆ ของการเคลื่อนที่ผ่านของรถ ผลการศึกษาพบว่าวิธีการหาน้ำหนักรถจากโมเมนต์ดัดของสะพานโดยปราศจากข้อมูลระยะห่างเพลา และความเร็วรถที่นำเสนอนั้น มีความเป็นไปได้ โดยมีความสัมฤทธิผลในการหาน้ำหนักถึง 98% และมีความคลาดเคลื่อนในการหาน้ำหนักรวมของรถไม่เกิน ±15% สำหรับกรณีที่สะพานไม่มีความขรุขระ แต่หากสะพานมีความขรุขระจะพบว่าค่าความคลาดเคลื่อนมีค่าสูงขึ้นตามระดับความขรุขระของพื้นผิวสะพาน โดยในบางกรณีอาจเกิดความคลาดเคลื่อนได้ถึง 30-40%ถัดมาจึงทำการศึกษาการหาน้ำหนักรถบรรทุกจากข้อมูลผลการทดสอบภาคสนามในอดีต โดยประยุกต์ใช้วิธีการหาน้ำหนักรถแบบปราศจากข้อมูลระยะห่างเพลา และความเร็วรถที่นำเสนอ ผลการศึกษาพบว่าวิธีการหาน้ำหนักที่ใช้สามารถหาน้ำหนักได้ทั้งหมด และได้ความถูกต้องของน้ำหนักรวม | ระยะห่างเพลา และความเร็วของรถบรรทุกอยู่ในช่วง ±15% ±20% และ ±10% ตามลำดับ จากผลการศึกษาที่ได้รับในงานวิจัยนี้ แสดงให้เห็นถึงความเป็นไปได้ และประสิทธิภาพของวิธีการที่นำเสนอ ซึ่งเป็นประโยชน์อย่างยิ่งในการนำไปประยุกต์ใช้งานจริงต่อไป

Other Abstract (Other language abstract of ETD)

This research studies the feasibility and efficiency of weight determination of vehicles moving on bridges (bridge weigh-in-motion, B-WIM) without information of axle spacing and speed of the vehicles. In general, the B-WIM system is very attractive, since it can be easily installed without traffic disturbance and, unlike the conventional weight station, its weighing method can be conducted under normal speed of vehicles. However, the existing system requires axle detectors installed on the bridge surface to obtain the vehicle position and its speed. This makes the system become impractical because the detector device needs regular maintenance. Moreover, the drivers might notice and might avoid the instrumented route.This study proposes the vehicle weight identification technique without the use of axle detector. Bridge bending moment measured during the vehicle crossing is solely used to identify the axle spacing, vehicle speed and axle weights. The proposed identification technique is based on the minimization of the square errors (least-square) between the measured bending moments and the corresponding reconstructed moments calculated from influence line function.Based on computer simulation of various traffic situations, it is found that the proposed technique can identify vehicle weight from bridge bending moment without axle spacing and moving speed of vehicle. The success rate of the technique is up to 98% and the errors of vehicle gross weight identification are observed to be within ±15 % for the cases of smooth bridge surface. However, it is found that these errors tend to increase to 30-40% for the cases of rough bridge surface. The weight identification from the actual field test data is also studied employing the proposed identification technique. Based on previous field test data, it is found that the technique can provide reasonable results in all considered cases and the identification errors of gross weight, truck axle spacing and truck speed are within ±15 % | ±20 % and ±10 % ,respectively. These obtained results indicate the possibility and the effectiveness of the proposed technique that would be very attractive toward the real application.

Link to Full Text

Share

COinS