Projekt współfinansowany przez Unię Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego
AKADEMIA GÓRNICZO-HUTNICZA
WYDZIAŁ EALiE
KATEDRA METROLOGII
PROF. DR HAB. INŻ. JANUSZ GAJDA
DR HAB. INŻ. RYSZARD SROKA
DR INŻ. MAREK STENCEL
DR INŻ. TADEUSZ ŻEGLEŃ
System pomiaru i monitoringu parametrów ruchu
Stosowane w praktyce systemy monitoringu i pomiaru parametrów ruchu drogowego różnią się znacznie ze względu na: wykorzystywany typ i liczbę czujników, mierzone parametry i złożoność systemu. Budowane są zarówno proste systemy mierzące jeden z parametrów (np. systemy zliczające pojazdy) jak też rozbudowane systemy pomiarowe mierzące równocześnie kilka z wymienionych parametrów (np. systemy Weigh-In-Motion WIM). Wszystkie tego typu systemy pomiarowe, niezależnie od ich stopnia złożoności, posiadają jednakową strukturę, w której można wyróżnić część analogową obejmującą układy kondycjonowania współpracujące z czujnikami oraz część cyfrową realizującą w sposób programowy algorytmy estymacji parametrów ruchu drogowego. Biorąc pod uwagę, że o cenie systemu pomiarowego decyduje w głównej mierze koszt części cyfrowej oraz jej oprogramowania postawiono hipotezę, że jest możliwe i celowe zbudowanie systemu pomiaru parametrów ruchu drogowego, który dzięki swojej modułowej strukturze umożliwi użytkownikowi elastyczne i łatwe dostosowywanie posiadanego systemu do aktualnych potrzeb. System taki oparty jest na jednym module cyfrowym, wyposażonym w szeroką gamę algorytmów estymacji parametrów ruchu drogowego dla różnych typów i konfiguracji czujników pomiarowych oraz zestaw wymiennych modułów kondycjonowania sygnałów pomiarowych pochodzących z różnych typów czujników. Modyfikacja struktury i funkcji systemu polega na zainstalowaniu w systemie odpowiedniego typu modułu kondycjonowania sygnału i połączeniu go z odpowiednimi czujnikami. System samodzielnie rozpoznaje swoją konfigurację i uruchomia odpowiadający jej algorytm estymacji parametrów. Przedstawione rozwiązanie przyczyni się w znacznym stopniu do obniżenia kosztów modernizacji systemów pomiarowych, realizowanej w miarę rozwoju potrzeb użytkownika.
Opracowany system umożliwia współpracę z różnymi typami i różną liczbą typowych czujników pomiarowych (pętle indukcyjne, taśmowe, piezoelektryczne detektory osi pojazdu, taśmowe, piezoelektryczne czujniki nacisku, kwarcowe czujniki nacisku) oraz umożliwia pomiar różnych parametrów ruchu drogowego takich jak: czas pojawienia się pojazdu w strefie pomiarów, liczba pojazdów w zadanym przedziale czasu, prędkość, długość pojazdu, liczba osi, występowanie przyczepy, klasyfikacja pojazdów na podstawie ich profili magnetycznych, klasyfikacja na podstawie liczby osi (różne schematy klasyfikacji np. schemat FHWA F), naciski dynamiczne i statyczne poszczególnych osi oraz masa całkowita pojazdu poruszającego się z prędkością drogową (systemy WIM - Weigh-In-Motion). Zbudowane układy kondycjonowania przeznaczone do współpracy z różnymi typami czujników zestawiono w tabeli 1 wraz z listą wypełnianych funkcji.
Tabela 1. Wykaz skonstruowanych analogowych układów kondycjonowania sygnałów pomiarowych.
Połączenie układów kondycjonowania zestawionych w tabeli 1.1 w różnych konfiguracjach uwzględniających strukturę czujników zainstalowanych na stanowisku pomiarowym pozwoliło na otrzymanie dziewięciu wymiennych modułów analogowych, obsługujących wybrany zestaw czujników. Wykaz zbudowanych modułów analogowych wraz z listą mierzonych parametrów ruchu drogowego zestawiono w tabeli 2.
Tabela 2. Konfiguracje modułów analogowych
WYDZIAŁ EALiE
KATEDRA METROLOGII
PROF. DR HAB. INŻ. JANUSZ GAJDA
DR HAB. INŻ. RYSZARD SROKA
DR INŻ. MAREK STENCEL
DR INŻ. TADEUSZ ŻEGLEŃ
System pomiaru i monitoringu parametrów ruchu
Stosowane w praktyce systemy monitoringu i pomiaru parametrów ruchu drogowego różnią się znacznie ze względu na: wykorzystywany typ i liczbę czujników, mierzone parametry i złożoność systemu. Budowane są zarówno proste systemy mierzące jeden z parametrów (np. systemy zliczające pojazdy) jak też rozbudowane systemy pomiarowe mierzące równocześnie kilka z wymienionych parametrów (np. systemy Weigh-In-Motion WIM). Wszystkie tego typu systemy pomiarowe, niezależnie od ich stopnia złożoności, posiadają jednakową strukturę, w której można wyróżnić część analogową obejmującą układy kondycjonowania współpracujące z czujnikami oraz część cyfrową realizującą w sposób programowy algorytmy estymacji parametrów ruchu drogowego. Biorąc pod uwagę, że o cenie systemu pomiarowego decyduje w głównej mierze koszt części cyfrowej oraz jej oprogramowania postawiono hipotezę, że jest możliwe i celowe zbudowanie systemu pomiaru parametrów ruchu drogowego, który dzięki swojej modułowej strukturze umożliwi użytkownikowi elastyczne i łatwe dostosowywanie posiadanego systemu do aktualnych potrzeb. System taki oparty jest na jednym module cyfrowym, wyposażonym w szeroką gamę algorytmów estymacji parametrów ruchu drogowego dla różnych typów i konfiguracji czujników pomiarowych oraz zestaw wymiennych modułów kondycjonowania sygnałów pomiarowych pochodzących z różnych typów czujników. Modyfikacja struktury i funkcji systemu polega na zainstalowaniu w systemie odpowiedniego typu modułu kondycjonowania sygnału i połączeniu go z odpowiednimi czujnikami. System samodzielnie rozpoznaje swoją konfigurację i uruchomia odpowiadający jej algorytm estymacji parametrów. Przedstawione rozwiązanie przyczyni się w znacznym stopniu do obniżenia kosztów modernizacji systemów pomiarowych, realizowanej w miarę rozwoju potrzeb użytkownika.
Opracowany system umożliwia współpracę z różnymi typami i różną liczbą typowych czujników pomiarowych (pętle indukcyjne, taśmowe, piezoelektryczne detektory osi pojazdu, taśmowe, piezoelektryczne czujniki nacisku, kwarcowe czujniki nacisku) oraz umożliwia pomiar różnych parametrów ruchu drogowego takich jak: czas pojawienia się pojazdu w strefie pomiarów, liczba pojazdów w zadanym przedziale czasu, prędkość, długość pojazdu, liczba osi, występowanie przyczepy, klasyfikacja pojazdów na podstawie ich profili magnetycznych, klasyfikacja na podstawie liczby osi (różne schematy klasyfikacji np. schemat FHWA F), naciski dynamiczne i statyczne poszczególnych osi oraz masa całkowita pojazdu poruszającego się z prędkością drogową (systemy WIM - Weigh-In-Motion). Zbudowane układy kondycjonowania przeznaczone do współpracy z różnymi typami czujników zestawiono w tabeli 1 wraz z listą wypełnianych funkcji.
Tabela 1. Wykaz skonstruowanych analogowych układów kondycjonowania sygnałów pomiarowych.
Połączenie układów kondycjonowania zestawionych w tabeli 1.1 w różnych konfiguracjach uwzględniających strukturę czujników zainstalowanych na stanowisku pomiarowym pozwoliło na otrzymanie dziewięciu wymiennych modułów analogowych, obsługujących wybrany zestaw czujników. Wykaz zbudowanych modułów analogowych wraz z listą mierzonych parametrów ruchu drogowego zestawiono w tabeli 2.
Tabela 2. Konfiguracje modułów analogowych
Przykładowy wynik pomiarów uzyskany przy użyciu opracowanego systemu przedstawiono na rysunku 1.
Rys. 1. Rozkład masy całkowitej pojazdów. Wartość dopuszczalna 42 tony.
Opracowany i zbudowany rekonfigurowalny system pomiaru parametrów ruchu drogowego poprzez swoją uniwersalność jest bardzo dobrym narzędziem pomiarowym nadającym się zarówno do długotrwałych pomiarów parametrów ruchu drogowego lub do pomiarów krótkookresowych realizowanych w ramach prac badawczych. Może być łatwo przenoszony pomiędzy różnymi stanowiskami pomiarowymi. Jego elastyczna struktura oraz możliwość współpracy z szerokim zbiorem czujników pomiarowych powodują, że jest on niezastąpiony w laboratoriach dydaktycznych.
Opracowany i zbudowany rekonfigurowalny system pomiaru parametrów ruchu drogowego poprzez swoją uniwersalność jest bardzo dobrym narzędziem pomiarowym nadającym się zarówno do długotrwałych pomiarów parametrów ruchu drogowego lub do pomiarów krótkookresowych realizowanych w ramach prac badawczych. Może być łatwo przenoszony pomiędzy różnymi stanowiskami pomiarowymi. Jego elastyczna struktura oraz możliwość współpracy z szerokim zbiorem czujników pomiarowych powodują, że jest on niezastąpiony w laboratoriach dydaktycznych.
