JP6741744B2 - 加速度センサを備えるwimセンサ、並びにwimセンサを使用してたわみ及び存在を測定する方法 - Google Patents
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Description
2 道路表面部
3 道路表面下部
4 変形
5 変形
6 路面
9 ハウジング
10 車両
11 車輪
20 WIMセンサ
21 空間
22 空間
23 力センサ
26 プロファイル
27 A/D変換器
28 信号伝送素子
29 加速度センサ
30 温度センサ
31 マイクロプロセッサ
32 不揮発性メモリ素子
34 電源
35 環境発電回路
36 外部評価素子
100 力センサ信号
101 デジタル力センサ信号
102 加速度センサ信号
103 デジタル加速度センサ信号
104 温度センサ信号
105 デジタル温度センサ信号
106 タイム・スタンプ
107 存在情報
108 補正力センサ信号
109 たわみ情報
110 たわみパラメータ
111 補正車輪荷重情報
XX’ 車両の移動方向に沿う軸
YY’ 車両の移動方向に垂直且つ、道路表面部に平行な軸
ZZ’ 道路表面部に垂直な軸
Claims (13)
- WIMセンサ(20)の上を車両(10)の車輪(11)が横断する間に道路セグメント(1)にかかる車両(10)の荷重を検出するWIMシステム(19)であって、前記WIMセンサ(20)は、路面(6)と同一平面の道路表面部(2)において前記道路セグメント(1)に配置され、前記WIMセンサ(20)は、少なくとも1つの空間(21、22)を有する、長手方向軸に沿った細長いプロファイル(26)としておおよそ形成され、前記空間(21、22)には、少なくとも1つの力センサ(23)が配置され、前記力センサ(23)が、力センサ信号(100)を生成し、前記力センサ信号(100)は、前記横断車輪(11)に対する動的な地面反作用力に対応する、WIMシステム(19)において、少なくとも1つの加速度センサ(29)が、少なくとも1つの空間的方向において、前記WIMセンサ(20)が配置される前記道路セグメント(1)の前記道路表面部(2)の加速度を検出し、前記加速度センサ(29)は、前記加速度を加速度センサ信号(102)として提供することを特徴とし、前記加速度センサ(29)が、横断車両(10)の進行方向に感度を有し、前記加速度センサ(29)が、前記路面(6)に垂直な軸(ZZ’)に沿った感度を有することを更に特徴とする、WIMシステム(19)。
- 前記加速度センサ(29)が、前記空間(21、22)に配置される、又は前記加速度センサ(29)が、高さ軸(ZZ’)に関して前記プロファイル(26)の下に配置される、又は前記加速度センサ(29)が、前記プロファイル(26)の前記長手方向軸に垂直な方向において前記プロファイル(26)から間隔を空けて前記道路表面部(2)に配置されることを特徴とする、請求項1に記載のWIMシステム(19)。
- 前記加速度センサ(29)が、A/D変換器(27)に電気的に接続され、前記A/D変換器(27)は、少なくとも1つの加速度センサ信号(102)を、前記A/D変換器(27)が提供するデジタル加速度センサ信号(103)へと変換し、少なくとも1つの力センサ(100)が、A/D変換器(27)に電気的に接続され、前記A/D変換器は、力センサ信号(100)を、前記A/D変換器が提供するデジタル力センサ信号(101)へと変換することを特徴とする、請求項2に記載のWIMシステム(19)。
- 少なくとも1つの温度センサ(30)が、前記道路セグメント(1)に配置され、前記温度センサ(30)が、温度センサ信号(104)を提供し、前記温度センサ(30)が、A/D変換器(27)に接続され、前記A/D変換器(27)が、前記温度センサ信号(104)を、前記A/D変換器(27)が提供するデジタル温度センサ信号(105)へと変換することを特徴とする、請求項3に記載のWIMシステム(19)。
- 少なくとも1つのマイクロプロセッサ(31)が、前記道路セグメント(1)に配置され、少なくとも1つの不揮発性メモリ素子(32)が、前記道路セグメント(1)に配置され、少なくとも1つの関連付けられたデジタル力センサ信号(101)と1つの関連付けられたデジタル温度センサ信号(105)とを有する少なくとも1つのデジタル加速度センサ信号(103)が、前記マイクロプロセッサ(31)において利用可能であり、少なくとも1つのアルゴリズムが、前記不揮発性メモリ素子(32)に格納され、前記不揮発性メモリ素子(32)から前記アルゴリズムが、前記マイクロプロセッサ(31)によりロードされ、前記デジタル加速度センサ信号(103)が、前記マイクロプロセッサ(31)により、前記アルゴリズムを用いて評価され、前記デジタル力センサ信号(101)が、前記マイクロプロセッサ(31)により、前記アルゴリズムを用いて評価され、前記デジタル温度センサ信号(105)が、前記マイクロプロセッサ(31)により、前記アルゴリズムを用いて評価され、補正力センサ信号(108)として前記評価が、前記アルゴリズムにより、提供されることを特徴とする、請求項4に記載のWIMシステム(19)。
- 少なくとも1つの信号伝送素子(28)が、前記プロファイル(26)に、又はその中に配置され、前記信号伝送素子(28)が、前記WIMセンサ(20)の外部に位置付けられる受信機へと少なくとも1つの力センサ信号(100)又は少なくとも1つのデジタル力センサ信号(101)を伝達し、前記受信機は、前記道路セグメント(1)に配置されるマイクロプロセッサ(31)又は外部評価素子(36)であり、前記伝達が、少なくとも1つの電気導体を用いて又は電磁波を用いてなされることを特徴とする、請求項5に記載のWIMシステム(19)。
- 前記不揮発性メモリ素子(32)が、カスタマイズ可能な時間間隔で、少なくとも1つの関連付けられたデジタル力センサ信号(101)及び少なくとも1つの関連付けられたデジタル温度センサ信号(104)、並びにタイム・スタンプ(106)と共に、少なくとも1つのデジタル加速度センサ信号(103)を格納し、タイム・スタンプ(106)が、前記デジタル加速度センサ信号(103)又は前記デジタル力センサ信号(101)の検出時刻を示すことを特徴とする、請求項5又は6に記載のWIMシステム(19)。
- 電源(34)が、前記道路セグメント(1)に配置され、前記電源(34)が、前記道路セグメント(1)に配置される少なくとも1つの電子素子に電気エネルギーを供給し、電子素子が、以下の素子、すなわち力センサ(23)、加速度センサ(29)、温度センサ(30)、A/D変換器(27)のうちの少なくとも1つであり、前記道路セグメント(1)に位置付けられる少なくとも1つの電子素子の前記電源(34)が、前記マイクロプロセッサ(31)の中のアルゴリズムによってオン若しくはオフにされるか又は抑制され、前記抑制により、前記道路セグメント(1)に配置される少なくとも1つの電子素子が、動作モードから低エネルギー・モードへと変更され、低エネルギー・モードにおいては、前記動作モードに比べて、前記電子素子が要求するエネルギーは少なくなり、前記電源(34)が、前記電源(34)がほぼ使い果たされたときに終了する給電期間にわたって電気エネルギーを提供し、電子素子の前記電源(34)をオフにするか又は抑制することにより、前記給電期間が延長されることを特徴とする、請求項5から7までのいずれか一項に記載のWIMシステム(19)。
- 力が作用した際に前記空間(21)に配置される圧電素子によって生成される電荷を利用し且つそれらを電源(34)に提供する環境発電回路(35)が前記道路セグメント(1)に配置されることを特徴とする、請求項8に記載のWIMシステム(19)。
- 前記同じ道路セグメント(1)に配置される、請求項6から10までのいずれか一項に記載のWIMセンサ(20)の測定精度を向上させるために、前記道路セグメント(1)に配置される加速度センサ(29)のデジタル加速度センサ信号(103)を評価する方法であって、前記アルゴリズムにおいて、少なくとも1つのデジタル加速度センサ信号(103)が使用されることにより、前記デジタル加速度センサ信号(103)を時間について2回積分する形で、前記加速度センサ(29)の位置での前記道路表面部(2)のたわみが計算され、前記たわみは、力の作用の下における、前記道路表面部(2)及び道路表面下部(3)の平衡位置からの可逆的な変位であり、前記アルゴリズムが、前記たわみをたわみ情報(109)として提供し、前記アルゴリズムが、数学的関数として前記たわみ情報(109)を提供し、前記数学的関数は、たわみパラメータ(110)と、変数としての時間とを含むことを特徴とし、前記アルゴリズムにより、さらなる数学的関数に前記たわみパラメータ(110)が導入され、前記さらなる数学的関数が、前記デジタル力センサ信号(101)を変数として有し、前記アルゴリズムが、前記さらなる数学的関数を用いて補正力センサ信号(108)を与え、前記さらなる数学的関数が、前記補正力センサ信号(108)に対する前記道路表面部(2)及び前記道路表面下部(3)の前記たわみの効果を最小化することを特徴とする方法。
- 前記アルゴリズムにより、ユーザによって事前に決定された時間点において、前記関連付けられたデジタル力センサ信号(101)及び前記関連付けられたデジタル温度センサ信号(105)と共に、タイム・スタンプ(106)と一緒に、前記たわみ情報(109)が前記不揮発性メモリ素子(32)又は前記外部評価素子(36)に格納されることを特徴とする、請求項6に従属する請求項10に記載の方法。
- 前記アルゴリズムが、格納されたたわみ情報(109)が前記不揮発性メモリ素子(32)又は前記外部評価素子(36)からロードされることによって、前記たわみ情報(109)の時間的推移を提供し、前記アルゴリズムにより、外挿が用いられ、前記たわみ情報(109)が予め設定されたある値に到達することになる時間期間が計算され、前記アルゴリズムが、前記予め設定された値に到達することになるまでの前記時間期間を、前記道路セグメント(1)の次のメンテナンスまでの前記時間期間として与えることを特徴とする、請求項11に記載の方法。
- 前記アルゴリズムにより、少なくとも1つのデジタル加速度センサ信号(103)を前記加速度センサ(29)上の車両(10)の存在に関する少なくとも1つの固有シグネチャと比較され、固有シグネチャが、前記不揮発性メモリ素子(32)に格納される、前記デジタル加速度センサ信号(103)の少なくとも1つの知られている既定の振幅であり、固有シグネチャが認められた場合、前記アルゴリズムが、正の存在情報(107)を生成し、正の存在情報(107)が、前記道路セグメント(1)上での車両(10)の前記存在を示し、前記アルゴリズムにより、前記正又は負の存在情報(107)に基づいて、電子素子の前記電源(34)のオン、オフ、又は抑制が実施されることを特徴とする、請求項8に従属する請求項10から12までのいずれか一項に記載の方法。
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