KR101105854B1 - System for measuring vehicle-weight automatically using bridge response, and method for the same - Google Patents

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KR101105854B1 KR1020110100079A KR20110100079A KR101105854B1 KR 101105854 B1 KR101105854 B1 KR 101105854B1 KR 1020110100079 A KR1020110100079 A KR 1020110100079A KR 20110100079 A KR20110100079 A KR 20110100079A KR 101105854 B1 KR101105854 B1 KR 101105854B1
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Abstract

PURPOSE: A system for measuring vehicle-weight automatically using bridge response and a method for the same are provided to automatically determine the overloading of a vehicle. CONSTITUTION: A system for measuring vehicle-weight automatically using bridge response comprises a bridge response characteristics acquisition unit(110), a bridge response data processing unit(120) and an over-load vehicle detecting unit(130). The bridge response characteristics acquisition unit comprises a strain gauge(111) installed the main girder and a longitudinal stiffener strain gauge(112) installed in a longitudinal stiffener. The bridge response data processing unit determines whether the degeneracy and total weight of the running vehicle are over a tolerance. The license plate numbers of the overloaded vehicles is recognized and transmits the overloaded vehicles information.

Description

교량 응답특성을 이용한 차량중량 계측 시스템 및 그 방법 {SYSTEM FOR MEASURING VEHICLE-WEIGHT AUTOMATICALLY USING BRIDGE RESPONSE, AND METHOD FOR THE SAME}Vehicle weight measurement system using bridge response characteristics and method thereof {SYSTEM FOR MEASURING VEHICLE-WEIGHT AUTOMATICALLY USING BRIDGE RESPONSE, AND METHOD FOR THE SAME}

본 발명은 교량 응답특성을 이용한 차량중량의 계측에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 교량 부재에 계측센서인 변형률게이지를 설치하고, 차량이 교량을 통과할 때 발생하는 교량의 변형률인 교량 응답특성을 획득, 처리 및 분석함으로써, 차량의 축간 거리, 주행 속도, 축중 및 총중량을 산출하고, 이를 통한 차량의 과적 여부를 자동으로 판단하는 교량 응답특성을 이용한 차량중량 계측 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.The present invention relates to measurement of vehicle weight using bridge response characteristics. More particularly, a strain gauge as a measurement sensor is installed in a bridge member to acquire bridge response characteristics, which are strains of a bridge generated when a vehicle passes through a bridge. The present invention relates to a vehicle weight measurement system and a method using a bridge response characteristic for calculating an inter-axle distance, a traveling speed, an axle weight, and a gross weight of a vehicle, and automatically determining whether or not the vehicle is overloaded.

도 1a 및 도 1b는 각각 종래의 기술에 따른 과적 단속을 위해 사용되는 이동식 및 고정식 차량중량 측정장치의 설치도로서, 각각 차량중량을 측정하여 과적차량을 식별 및 단속하고 있다.1A and 1B are diagrams illustrating installations of mobile and stationary vehicle weight measuring apparatuses used for overload control according to the related art, respectively, to identify and control overload vehicles by measuring vehicle weight, respectively.

이동식 차량중량 측정장치(10)의 경우, 도 1a에 도시된 바와 같이, 취급의 간편성은 있으나, 차량의 과적 여부를 측정하기 위해서 차량을 차량중량 측정장치(10)까지 인도해야 하는 등 시간이 상당히 오래 걸린다는 문제점이 있고, 특히, 고속 주행하는 차량을 유도 및 정차시킬 때, 교통사고와 같은 안전사고사 발생할 수 있고, 차량의 과적 여부를 식별하는데 직접 및 간접적으로 과도한 비용이 소요된다는 문제점이 있었다.In the case of the mobile vehicle weighing apparatus 10, as shown in FIG. There is a problem that it takes a long time, in particular, when driving and stopping a vehicle traveling at high speed, there may be a safety accident such as a traffic accident, there is a problem that excessive costs are directly and indirectly required to identify whether the vehicle is overloaded.

또한, 고정식 차량중량 측정장치(20)의 경우, 도 1b에 도시된 바와 같이, 차량의 바퀴가 직접 접하는 플레이트에 부착된 로드셀(21)에 컨트롤박스(22) 및 디스플레이 장치(23)를 설치하여 차량중량을 측정함으로써, 차량의 과적 여부를 식별하고 있다. 이러한 고정식 차량중량 측정 방법은 차량중량을 측정하기 위해 차량을 플레이트가 설치된 곳으로 서서히 진입시켜 정차시킨 상태에서 차량중량을 측정하게 된다.In addition, in the fixed vehicle weight measuring apparatus 20, as shown in Figure 1b, by installing the control box 22 and the display device 23 in the load cell 21 attached to the plate directly contacting the wheel of the vehicle By measuring the vehicle weight, it is identified whether the vehicle is overloaded. In the fixed vehicle weight measuring method, the vehicle weight is measured in a state where the vehicle is slowly entered and stopped to install the plate to measure the vehicle weight.

하지만, 로드셀(21)은 시간이 경과함에 따라 그 성능 유지가 어렵고 오차 발생 가능성이 커짐으로써 실제 차량중량 측정값의 신뢰성에 문제점이 있었으며, 또한, 플레이트에 차량의 바퀴가 정확히 접촉하고 있는지 여부 등에 따라 차량중량 결과값에 상당한 오차가 존재한다는 문제점이 있었다. 특히, 고속으로 주행하는 차량의 경우, 차량을 고정식 차량중량 측정장치(20)로 접근시켜야 하므로 차량 운행에 방해가 될 수밖에 없다는 문제점이 있고, 또한, 다수개의 로드셀(21)을 이용한다 할지라도 시간이 경과함에 따라 로드셀(21)의 성능 저하에 의한 오차가 근본적으로 발생할 수 있다는 문제점이 있었다.However, the load cell 21 has a problem in the reliability of the actual vehicle weight measurement value because it is difficult to maintain its performance and increase the possibility of error over time, and also, depending on whether or not the wheel of the vehicle is correctly contacted with the plate, etc. There was a problem that a significant error exists in the vehicle weight result value. Particularly, in the case of a vehicle traveling at a high speed, the vehicle must be approached by the stationary vehicle weight measuring device 20, which inevitably hinders the operation of the vehicle. In addition, even if a plurality of load cells 21 are used, time is required. As the elapse of time, there was a problem that an error due to the deterioration of the load cell 21 may occur.

한편, 관련 기술로서, 대한민국 등록특허번호 제10-499223호에는 "차량축중 측정장치를 이용한 차량중량 측정방법 및 과적차량 식별방법"이 개시되어 있는데, 도로에 센서를 부착하여 중량을 자동으로 검측하는 시스템이다. On the other hand, as a related technology, Korean Patent No. 10-499223 discloses a "vehicle weight measuring method and an overload vehicle identification method using a vehicle weight measuring device", which is attached to the sensor to the road to automatically detect the weight System.

이러한 차량축중 측정장치를 이용한 과적차량 식별 방법의 경우, 전단변형센서가 설치된 차량축중 측정수단을 도로 포장층 하부에 매립하여 주행차량의 중량을 측정하게 된다.In the case of the overload vehicle identification method using the vehicle load measuring device, the vehicle load measuring means in which the shear deformation sensor is installed is buried under the pavement layer to measure the weight of the traveling vehicle.

한편, 다른 관련 기술로서, 교량의 응답특성을 이용하는 BWIM(Bridge Weigh-In-Motion)에 관한 기술이 미국의 Moses에 의해 제안되었는데, 이 방식은 교량의 동적응답으로부터 추출된 정적 모멘트 영향선을 이용하는 방식이다. 이러한 BWIM 시스템은 순수하게 교량부재만을 이용하는 것이 아니라 도로노면에 센서, 예를 들면, 차축 감지기 및 변형률게이지를 설치하여 차량의 중량을 측정한다.On the other hand, as another related technique, a technique of bridge weight-in-motion (BWIM) using the response characteristics of a bridge has been proposed by Moses of the United States, which uses a static moment influence line extracted from the dynamic response of the bridge. That's the way. The BWIM system not only uses the bridge members but also installs sensors on the road surface, for example, axle detectors and strain gauges to measure the weight of the vehicle.

그러나 주행차량의 중량을 측정하기 위해 노면에 센서를 설치하는 경우, 이러한 센서의 설치 시점뿐만 아니라 유지관리 시점에 차량을 통제하고 포장을 제거한 후에 센서를 설치해야 하는 문제점이 있었다. 또한, 이러한 BWIM 시스템은, 특히 장경간 교량에 적용하기 어렵다는 문제점이 있는데, 예를 들면, 장경간 교량의 경우 많은 차량이 통행하므로 계측 구간 이외의 차량 하중에 의한 영향이 전체적인 추정 정확도에 많은 영향을 미치게 되고, 이에 따라 개별 축중에 대한 추정 정확도가 매우 낮아질 수밖에 없다는 문제점이 있다.However, when the sensor is installed on the road surface to measure the weight of the traveling vehicle, there is a problem in that the sensor must be installed after removing the pavement and controlling the vehicle at the time of maintenance as well as the time of installation of the sensor. In addition, such a BWIM system has a problem in that it is difficult to apply to long span bridges. For example, in the case of long span bridges, many vehicles pass, so that the influence of vehicle loads outside the measurement section has a large influence on the overall estimation accuracy. As a result, there is a problem that the estimation accuracy of the individual loads is very low.

1) 대한민국 등록특허번호 제10-499223호(출원일: 2003년 03월 04일), 발명의 명칭: "차량축중 측정장치를 이용한 차량중량 측정방법 및 과적차량 식별방법"1) Republic of Korea Patent No. 10-499223 (application date: March 04, 2003), the title of the invention: "Method of vehicle weight measurement and overload vehicle identification method using the vehicle weight measurement device" 2) 대한민국 등록특허번호 제10-486773호(출원일: 2004년 03월 11일), 발명의 명칭: "과적차량 단속을 위한 자동화 방법 및 장치"2) Republic of Korea Patent No. 10-486773 (application date: March 11, 2004), the title of the invention: "Automation method and apparatus for overload vehicle crackdown" 3) 대한민국 등록특허번호 제10-0445312호(출원일: 2004년 04월 14일), 발명의 명칭: "과적 차량 단속 시스템 및 방법"3) Republic of Korea Patent No. 10-0445312 (Application Date: April 14, 2004), the title of the invention: "Overload vehicle control system and method" 4) 대한민국 등록특허번호 제10-685006호(출원일: 2005년 01월 26일), 발명의 명칭: "과적 차량 단속 방법 및 시스템"4) Republic of Korea Patent No. 10-685006 (Application Date: January 26, 2005), the title of the invention: "Overload vehicle control method and system" 5) 대한민국 등록실용신안번호 제20-376644호(출원일: 2004년12월08일), 고안의 명칭: "교량 구조물 과하중 감지 장치 설치구조"5) Republic of Korea Utility Model Registration No. 20-376644 (Application date: December 08, 2004), Name of the design: "Installation structure for bridge overload detection device"

전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 교량의 여러 부위에 계측센서(변형률게이지)를 설치하고, 차량의 통과시 발생하는 교량의 반응을 획득, 처리 및 분석하여 주행차량의 축중, 총중량, 축간 거리, 주행속도 및 번호판을 보다 정확하고 간편하게 자동으로 확인할 수 있는, 교량 응답특성을 이용한 차량중량 계측 시스템 및 그 방법을 제공하기 위한 것이다.The technical problem to be solved by the present invention is to install a measuring sensor (strain gauge) in various parts of the bridge, and to obtain, process and analyze the response of the bridge generated when the vehicle passes, It is an object of the present invention to provide a vehicle weight measuring system using the bridge response characteristic and a method thereof, which can automatically and accurately check the load, gross weight, the distance between the axes, the traveling speed, and the license plate.

본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 교량을 통과하는 주행차량의 특성을 실시간 자동으로 계측하고, 법적인 중량 초과시 관련 부서에 과적 차량의 특성(총중량, 축중량, 축간 거리, 주행속도 등)을 즉시 전송할 수 있는, 교량 응답특성을 이용한 차량중량 계측 시스템 및 그 방법을 제공하기 위한 것이다.
Another technical problem to be solved by the present invention is to automatically measure the characteristics of the driving vehicle passing through the bridge in real time, and when the legal weight exceeds the relevant department of the overload vehicle characteristics (gross weight, axial weight, inter-axle distance, running speed, etc.) It is to provide a vehicle weight measurement system and method using the bridge response characteristics that can be transmitted.

전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 수단으로서, 본 발명에 따른 교량 응답특성을 이용한 차량중량 계측 시스템은, 교량을 통과하는 주행차량의 중량을 계측하여 과적을 단속하는 차량중량 계측 시스템에 있어서, 주거더에 설치되는 주거더 변형률게이지 및 수직보강재에 설치되는 수직보강재 변형률게이지를 구비하여, 주행차량이 교량의 상부를 주행할 때 발생하는 시간에 따른 변형률인 교량 응답특성(변형률)을 획득하는 교량 응답특성 획득부; 상기 수직보강재 변형률게이지에 의한 교량 응답특성을 이용하여 상기 주행차량의 차축 검지, 차축수, 축간 거리 및 주행속도를 산정하고, 상기 주거더 변형률게이지에 의한 교량 응답특성을 이용하여 상기 주행차량의 축중 및 총중량을 구하며, 상기 주행차량의 축중과 총중량이 허용기준을 넘는지 여부를 판단하는 교량 응답데이터 처리부; 및 상기 교량 응답데이터 처리부에서 상기 주행차량의 축중과 총중량이 허용기준을 넘는 과적 차량인 것으로 판단한 경우, 상기 과적차량의 차량번호를 인식하여 과적차량 정보를 전송하는 과적차량 단속부를 포함하여 구성된다.As a means for achieving the above-described technical problem, the vehicle weight measurement system using the bridge response characteristics according to the present invention, in the vehicle weight measurement system for measuring the weight of the running vehicle passing through the bridge to control the overload Bridge response characteristics for acquiring bridge response characteristics (strain), which are strains according to time generated when the traveling vehicle travels on the upper part of the bridge, provided with the housing strain strain gauge installed in the housing and the vertical reinforcement strain gauge installed in the vertical reinforcement. Acquisition unit; The axle detection, the number of axles, the distance between the axles and the traveling speed of the traveling vehicle are calculated using the bridge response characteristics by the vertical reinforcement strain gauge, and the load bearing of the traveling vehicle is carried out by using the bridge response characteristics of the housing the strain gauge. And a bridge response data processing unit for obtaining a gross weight and determining whether the running weight and the gross weight of the traveling vehicle exceed an allowable standard. And an overload vehicle control unit for recognizing the vehicle number of the overload vehicle and transmitting the overload vehicle information when the bridge response data processor determines that the weight and gross weight of the traveling vehicle exceed an allowable standard.

여기서, 상기 교량 응답특성 획득부는, 교량의 길이 방향(교축 방향)으로 연장되는 주거더에 설치되고, 변형률영향선 길이가 긴 주거더로부터 교량 응답특성을 획득하는 주거더 변형률게이지; 및 교량의 강구조 부재의 보강을 위해 수직 방향에 배치되는 수직보강재에 설치되고, 변형률영향선 길이가 짧은 수직보강재로부터 교량 응답특성을 획득하는 수직보강재 변형률게이지를 포함할 수 있다.Here, the bridge response characteristics acquisition unit, the housing further strain gauge is installed in the housing further extending in the longitudinal direction (bridge direction) of the bridge, and obtains the bridge response characteristics from the housing of the long strain affecting line length; And a vertical reinforcement strain gauge installed in a vertical reinforcement disposed in a vertical direction for reinforcing the steel structural member of the bridge, and obtaining a bridge response characteristic from a vertical reinforcement having a short strain influence line length.

여기서, 상기 교량 응답데이터 처리부는, 아날로그 신호인 교량 응답특성을 증폭시키는 동적 증폭기(Dynamic Amplifier); 상기 증폭된 아날로그 신호인 교량 응답특성을 디지털 신호로 변환시키는 A/D 변환기; 차량 분류 정보, 차종 정보, 차체 정보 및 차축 배열 정보가 저장된 차량정보 DB; 상기 수직보강재 변형률게이지에 의한 교량 응답특성을 이용하여 상기 주행차량의 차축 검지, 차축수, 축간 거리 및 주행속도를 산정하고, 상기 주거더 변형률게이지에 의한 교량 응답특성을 이용하여 주행차량의 축중 및 총중량을 구하는 차량중량 계산부; 및 상기 주행차량의 축중과 총중량이 허용기준을 넘는지 여부를 판단하는 과적 판단부를 포함할 수 있다.The bridge response data processor may include: a dynamic amplifier configured to amplify a bridge response characteristic which is an analog signal; An A / D converter for converting a bridge response characteristic of the amplified analog signal into a digital signal; A vehicle information DB storing vehicle classification information, vehicle model information, body information, and axle arrangement information; The axle detection, axle number, inter-axle distance and traveling speed of the traveling vehicle are calculated using the bridge response characteristic of the vertical reinforcement strain gauge, and the load response of the running vehicle is determined using the bridge response characteristic of the housing the strain gauge. A vehicle weight calculation unit for obtaining a gross weight; And it may include an overload determination unit for determining whether the weight of the vehicle and the gross weight of the vehicle exceeds the acceptance criteria.

여기서, 상기 차량중량 계산부는, 축중(

Figure 112011076817016-pat00001
), 축간 거리(
Figure 112011076817016-pat00002
)를 알고 있는 시험차량에 의해 미리 구해진 주거더의 단위하중에 의한 변형률영향선(
Figure 112011076817016-pat00003
) 및 상기 측정 대상 차량의 축중 및 축간 거리를 조합하여, 상기 측정 대상 차량의 주거더 변형률의 실측치와의 오차가 최소화되는 방향으로 최적화하는 것을 특징으로 한다.Here, the vehicle weight calculation unit, the weight (
Figure 112011076817016-pat00001
), The distance between axes (
Figure 112011076817016-pat00002
Strain influence line due to the unit load of the housing head previously obtained by the test vehicle knowing
Figure 112011076817016-pat00003
And the distance between the shaft weight and the shaft of the vehicle to be measured, to optimize the direction in which the error with the actual value of the strain of the housing of the vehicle to be measured is minimized.

여기서, 상기 차량중량 계산부는, 활하중 변형률 및 온도 변형률이 포함된 계측 결과에 대해, 온도변형에 의한 응답과 활하중에 의한 응답으로 분리하여, 활하중 변형률의 변동만을 대상으로 주행 차량의 총중량을 산출하는 것을 특징으로 한다.Here, the vehicle weight calculation unit is to calculate the total weight of the driving vehicle for only the variation of the live load strain by separating the response by the temperature deformation and the response by the live load, for the measurement results including the live load strain and the temperature strain It features.

여기서, 상기 차량중량 계산부는, 교량 위를 주행할 때 발생하는 주거더 중앙부의 최대 변형률이 일정 규모 이상인 변형률에 대해서만 작동하는 트리거(Trigger) 기능이 설정된 것을 특징으로 한다.Here, the vehicle weight calculation unit is characterized in that the trigger (Trigger) function that operates only for the strain that the maximum strain of the housing the center portion generated when traveling on the bridge is a certain amount or more is set.

여기서, 상기 과적차량 단속부는 상기 교량의 소정 높이에 설치되어 상기 과적차량의 차량번호를 촬영하는 카메라일 수 있다.The overload vehicle control unit may be a camera installed at a predetermined height of the bridge to photograph the vehicle number of the overload vehicle.

한편, 전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 다른 수단으로서, 본 발명에 따른 교량 응답특성을 이용한 차량중량 계측 방법은, 교량을 통과하는 주행차량의 중량을 계측하여 과적을 단속하는 차량중량 계측 방법에 있어서, a) 측정 대상 차량이 교량을 통과할 경우, 주거더에 설치된 주거더 변형률게이지 및 수직보강재에 설치된 수직보강재 변형률게이지가 각각 교량 응답특성(변형률)을 계측하는 단계; b) 상기 수직보강재 변형률게이지에 의한 교량 응답특성을 이용하여 상기 측정 대상 차량의 차축 검지, 차축수, 축간 거리 및 주행속도를 산정하는 단계; c) 차종 판별 알고리즘에 따라 통과 차량을 분리하는 단계; d) 상기 주거더 변형률의 실측치와의 오차가 최소화되는 방향으로 최적화하는 단계; e) 상기 측정 대상 차량의 축중 및 총중량을 산출하는 단계; 및 f) 상기 측정 대상 차량의 축중과 총중량이 허용기준을 넘는지 여부를 비교하여 과적차량을 판단하는 단계를 포함하여 이루어진다.On the other hand, as another means for achieving the above-described technical problem, the vehicle weight measurement method using the bridge response characteristics according to the present invention, in the vehicle weight measurement method for measuring the weight of the running vehicle passing through the bridge to control the overload a) measuring the bridge response characteristics (strain) by the housing strain strain gauge installed in the housing and the vertical reinforcement strain gauge installed in the vertical reinforcement when the vehicle to be measured passes the bridge; b) calculating axle detection, number of axles, distance between axles and traveling speed of the vehicle to be measured by using the bridge response characteristics by the vertical reinforcement strain gauge; c) separating the passing vehicle according to the vehicle type discrimination algorithm; d) optimizing in a direction in which the error of the residential strain is minimized; e) calculating the weight and total weight of the vehicle to be measured; And f) determining whether the overload vehicle is compared by comparing whether the weight of the vehicle to be measured and the gross weight exceed an allowable standard.

본 발명에 따른 교량 응답특성을 이용한 차량중량 계측 방법은, g) 상기 측정 대상 차량의 축중과 총중량이 허용기준을 넘는 과적 차량인 것으로 판단한 경우, 상기 과적차량의 차량번호를 인식하여 과적차량 정보를 전송하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.Vehicle weight measurement method using the bridge response characteristics according to the present invention, g) when it is determined that the vehicle weight and the gross weight of the vehicle to be measured is an overload vehicle that exceeds the acceptance criteria, the vehicle number of the overload vehicle is recognized by the overload vehicle information The method may further include transmitting.

여기서, 상기 d) 단계는, 축중(

Figure 112011076817016-pat00004
), 축간 거리(
Figure 112011076817016-pat00005
)를 알고 있는 시험차량에 의해 미리 구해진 주거더의 단위하중에 의한 변형률영향선(
Figure 112011076817016-pat00006
) 및 상기 측정 대상 차량의 축중 및 축간 거리를 조합하여, 상기 측정 대상 차량의 주거더 변형률의 실측치와의 오차가 최소화되는 방향으로 최적화하는 것을 특징으로 한다.Here, the step d) is,
Figure 112011076817016-pat00004
), The distance between axes (
Figure 112011076817016-pat00005
Strain influence line due to the unit load of the housing head previously obtained by the test vehicle knowing
Figure 112011076817016-pat00006
And the distance between the shaft weight and the shaft of the vehicle to be measured, to optimize the direction in which the error with the actual value of the strain of the housing of the vehicle to be measured is minimized.

본 발명에 따르면, 교량의 여러 부위에 계측센서(변형률게이지)를 설치하고, 차량의 통과시 발생하는 교량의 반응을 획득, 처리 및 분석하여 주행차량의 축중, 총중량, 축간 거리, 주행속도 및 번호판을 보다 정확하고 간편하게 자동으로 확인할 수 있다.According to the present invention, a measurement sensor (strain gauge) is installed at various parts of a bridge, and the response, bridge, and distance of the running vehicle are acquired, processed, and analyzed by acquiring, processing, and analyzing the response of the bridge generated when the vehicle passes. Can be automatically and accurately verified.

본 발명에 따르면, 차량통제 없이 일상적인 사용조건 하에서 설치 및 유지관리가 용이하고, 비교적 저렴한 비용과 일반 계측장비를 사용하여, 교량을 통과하는 주행차량의 특성을 실시간 자동으로 계측하고, 법적인 중량 초과시 관련 부서에 과적 차량의 특성(총중량, 축중량, 축간 거리, 주행속도 등)을 즉시 전송할 수 있다. 이에 따라 차량의 과적 단속에 소요되는 비용과 시간을 대폭 절약할 수 있고, 차량의 과적 및 과속 예방에 기여함으로써 이로 인한 매연 배출량을 감소시키는데 기여할 수 있다. According to the present invention, it is easy to install and maintain under daily use conditions without vehicle control, and uses a relatively low cost and general measuring equipment to automatically measure the characteristics of the driving vehicle passing through the bridge in real time, when legal weight is exceeded. The characteristics of the overload vehicle (gross weight, axle weight, distance between axles, speed of travel, etc.) can be immediately transmitted to the relevant department. Accordingly, the cost and time required for the overloading of the vehicle can be greatly saved, and contributing to the prevention of the overload and the speeding of the vehicle can contribute to the reduction of soot emissions.

본 발명에 따르면, 통행 차량의 실제 중량을 정확히 파악할 수 있어 도로 및 도로구조물의 설계기준 개정뿐만 아니라 교량 구조물의 수명 예측에 적용되어 효율적인 유지관리 정책 수립에 활용될 수 있다.According to the present invention, it is possible to accurately grasp the actual weight of the traffic vehicle can be applied to the prediction of the life of the bridge structure as well as the revision of the design standards of roads and road structures can be utilized to establish an effective maintenance policy.

도 1a 및 도 1b는 각각 종래의 기술에 따른 과적단속을 위해 사용되는 이동식 및 고정식 차량중량 측정장치의 설치도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차량중량 계측을 위해 교량에 설치되는 변형률게이지를 예시하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 교량 응답특성을 이용한 차량중량 계측 시스템의 구성도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 교량 응답특성을 이용한 차량중량 계측 시스템에 적용되는 차량분류 데이터를 예시하는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 교량 응답특성을 이용한 차량중량 계측 방법의 동작흐름도이다.
도 6은 도 5에 도시된 시험차량에 의한 사전 계측 과정의 구체적인 동작흐름도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 교량 응답특성을 이용한 차량중량 계측 방법에 적용되는 주거더 변형률영향선 산정하는 과정을 예시하는 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 교량 응답특성을 이용한 차량중량 계측 시스템이 설치되는 대상 교량의 사시도이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 교량 응답특성을 이용한 차량중량 계측 시스템에서 온도 변형 및 활하중에 따른 변형률응답, 온도 변형에 따른 변형률응답, 및 활하중에 따른 변형률응답을 나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 교량 응답특성을 이용한 차량중량 계측 시스템에서 동특성 보정 개념을 예시하는 도면이다.
1A and 1B are installation diagrams of a mobile and stationary vehicle weighing apparatus used for overload control according to the prior art, respectively.
2 is a diagram illustrating a strain gauge installed on a bridge for vehicle weight measurement according to an embodiment of the present invention.
3 is a block diagram of a vehicle weight measurement system using the bridge response characteristics according to an embodiment of the present invention.
4 is a diagram illustrating vehicle classification data applied to a vehicle weight measuring system using a bridge response characteristic according to an exemplary embodiment of the present invention.
5 is an operation flowchart of the vehicle weight measuring method using the bridge response characteristics according to an embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a detailed flowchart illustrating a preliminary measurement process by the test vehicle illustrated in FIG. 5.
7 is a diagram illustrating a process of calculating a residential strain rate influence line applied to a vehicle weight measuring method using a bridge response characteristic according to an exemplary embodiment of the present invention.
8 is a perspective view of a target bridge on which a vehicle weight measuring system using a bridge response characteristic according to an exemplary embodiment of the present invention is installed.
FIG. 9 is a diagram illustrating a strain response according to temperature deformation and a live load, a strain response according to temperature deformation, and a strain response according to a live load in a vehicle weight measuring system using a bridge response characteristic according to an exemplary embodiment of the present invention.
10 is a diagram illustrating a dynamic characteristic correction concept in a vehicle weight measurement system using a bridge response characteristic according to an embodiment of the present invention.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. In the drawings, parts irrelevant to the description are omitted in order to clearly describe the present invention, and like reference numerals designate like parts throughout the specification.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.Throughout the specification, when a part is said to "include" a certain component, it means that it can further include other components, without excluding other components unless specifically stated otherwise. Also, the term "part" or the like, as described in the specification, means a unit for processing at least one function or operation, and may be implemented by hardware, software, or a combination of hardware and software.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차량중량 계측을 위해 교량에 설치되는 변형률게이지를 예시하는 도면이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 교량 응답특성을 이용한 차량중량 계측 시스템의 구성도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 교량 응답특성을 이용한 차량중량 계측 시스템에 적용되는 차량분류 데이터를 예시하는 도면이다.2 is a diagram illustrating a strain gauge installed on a bridge for vehicle weight measurement according to an embodiment of the present invention, Figure 3 is a block diagram of a vehicle weight measurement system using the bridge response characteristics according to an embodiment of the present invention 4 is a diagram illustrating vehicle classification data applied to a vehicle weight measurement system using a bridge response characteristic according to an embodiment of the present invention.

먼저, 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 차량중량 계측을 위해 차량(300)이 통과하는 교량(200)의 주거더(210) 및 수직보강재(220)에 변형률게이지가 각각 적어도 하나 이상 설치되며, 과적 단속을 위해 과적 차량의 차량번호를 인식하는 카메라(130)가 교량(200)의 일측에 설치된다.First, referring to FIG. 2, at least one strain gauge is present in the housingder 210 and the vertical reinforcement 220 of the bridge 200 through which the vehicle 300 passes for measuring the vehicle weight according to an embodiment of the present invention. The camera 130, which recognizes the vehicle number of the overloaded vehicle, is installed at one side of the bridge 200.

예를 들면, A-A 단면으로 도시된 바와 같이, 교량(200)의 주거더(210)에 주거더 변형률게이지(111)가 설치되고, 또한, B-B 단면으로 도시된 바와 같이, 수직보강재(220)에 수직보강재 변형률게이지(112)가 각각 설치될 수 있다.For example, as shown in the AA cross section, the housing strain strain 111 is installed in the housing deck 210 of the bridge 200, and, as shown in the BB cross section, in the vertical stiffener 220 Vertical reinforcement strain gauges 112 may be installed respectively.

본 발명의 실시예에 따른 교량 응답특성을 이용한 차량중량 계측 시스템은, 대상교량(200)에 시험차량(차량의 축간 거리 및 축중을 미리 알고 있는 차량)의 주행을 통해 영향선 길이가 긴 교량부재, 예를 들면, 주거더(210)의 단위하중에 의한 변형률영향선을 미리 산정한다. 이후, 임의의 차량(300) 주행시 차량에 관한 제반 정보를 얻기 위해서 영향선 길이가 짧은 교량부재, 예를 들면, 수직보강재(220)의 변형률 응답을 이용하여 주행차량(300)을 검지하고, 차축 수, 주행속도 및 축간 거리를 산출한다. 또한, 영향선 길이가 긴 교량부재(210)의 변형률 응답과 상기의 단위하중에 의한 변형률영향선을 이용하여 주행차량(300)의 축중 및 총중량을 구하게 된다.In the vehicle weight measurement system using the bridge response characteristic according to the embodiment of the present invention, a bridge member having a long influence line length through the driving of a test vehicle (a vehicle that knows the distance between the axis and the axis of the vehicle in advance) of the target bridge 200. For example, the strain influence line by the unit load of the housing | casing 210 is calculated previously. Thereafter, the vehicle 300 is detected using the strain response of the bridge member having a short influence line, for example, the vertical stiffener 220, to obtain various information about the vehicle when the vehicle 300 is driven, and the axle Calculate the number, speed, and distance between the wheels. In addition, using the strain response line of the bridge member 210 having a long influence line length and the strain influence line by the unit load, the shaft weight and the gross weight of the traveling vehicle 300 are obtained.

구체적으로, 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 교량 응답특성을 이용한 차량중량 계측 시스템(100)은, 교량 응답특성 획득부(110), 교량 응답데이터 처리부(120) 및 과적차량 단속부(130)를 포함한다.Specifically, referring to Figure 3, vehicle weight measurement system 100 using the bridge response characteristics according to an embodiment of the present invention, the bridge response characteristics acquisition unit 110, bridge response data processing unit 120 and overload vehicle crackdown The unit 130 is included.

교량 응답특성 획득부(110)는 교량(200)에 설치되는 주거더 변형률게이지(111) 및 수직보강재 변형률게이지(112)를 포함하며, 이러한 변형률게이지(111, 112), 예를 들면, 스트레인게이지(Strain Gage)는 주거더(210) 및 수직보강재(220)의 변형되는 상태와 그 양을 측정하기 위하여 각각 주거더(210) 및 수직보강재(220) 표면에 부착됨으로써, 차량(300)이 교량(200)의 상부를 주행할 때 발생하는 시간에 따른 변형률, 즉, 교량 응답특성을 획득한다.The bridge response characteristic acquisition unit 110 includes a housing strain strain gauge 111 and a vertical reinforcement strain gauge 112 installed in the bridge 200, such strain gauges 111 and 112, for example, strain gauges. The strain gage is attached to the surface of the housingder 210 and the vertical reinforcement 220, respectively, in order to measure the deformation state and the amount of the housingder 210 and the vertical reinforcement 220, so that the vehicle 300 is a bridge. The strain according to time generated when driving the upper portion of the 200, that is, the bridge response characteristics are obtained.

구체적으로, 상기 주거더 변형률게이지(111)는 주거더(210)와 같이 길이 방향(교축 방향)으로 연장되는 변형률영향선 길이가 긴 교량부재에 설치되고, 상기 수직보강재 변형률게이지(112)는 수직보강재(112)와 같이 변형률영향선 길이가 짧은 교량부재에 구분되어 설치된다. 이때, 상기 수직보강재(112)는 교량(200)의 강구조 부재의 보강을 위해 수직 방향에 배치되는 수직 스티프너(Vertical Stiffener)일 수 있다.Specifically, the housing the strain gauge 111 is installed on the bridge member having a long length of the strain influencing line extending in the longitudinal direction (crossing direction) like the housing 210, the vertical reinforcement strain gauge 112 is vertical Like the reinforcement 112, the strain influencing line is shortly installed in the bridge member. In this case, the vertical stiffener 112 may be a vertical stiffener (Vertical Stiffener) disposed in the vertical direction for the reinforcement of the steel structural member of the bridge (200).

이에 따라, 교량 응답데이터 처리부(120)의 차량중량 계산부(124)는 수직보강재 변형률게이지(112)에 의한 교량 응답특성(변형률)을 이용하여 주행차량(300)의 차축 검지, 차축수, 축간 거리 및 주행속도를 산정한다. 또한, 상기 교량응답데이터 처리부(120)의 차량중량 계산부(124)는 주거더 변형률게이지(111)에 의한 교량 응답특성(변형률)을 이용하여 주행차량의 축중 및 총중량을 구할 수 있다.Accordingly, the vehicle weight calculation unit 124 of the bridge response data processing unit 120 uses the bridge response characteristic (strain) by the vertical reinforcement strain gauge 112 to detect the axle, number of axles, and shaft axle of the traveling vehicle 300. Calculate distance and speed. In addition, the vehicle weight calculation unit 124 of the bridge response data processing unit 120 may calculate the weight and total weight of the traveling vehicle using the bridge response characteristic (strain) by the housing strain gauge 111.

구체적으로, 상기 교량 응답특성 획득부(110)는 상기 교량 응답특성 획득부(110)에서 획득한 교량 응답특성(변형률)을 처리할 수 있도록 증폭기(121), A/D 변환기(122), 차량정보 DB(123), 차량중량 계산부(124) 및 과적 판단부(125)를 포함할 수 있지만, 이에 국한되는 것은 아니다.In detail, the bridge response characteristic acquisition unit 110 may process the bridge response characteristic (strain) obtained by the bridge response characteristic acquisition unit 110. The information DB 123, the vehicle weight calculation unit 124, and the overload determination unit 125 may be included, but are not limited thereto.

상기 증폭기(121)는 동적 증폭기(Dynamic Amplifier)로서, 아날로그 신호인 교량 응답특성(변형률)을 증폭시키는 역할을 하고, 상기 A/D 변환기(122)는 상기 증폭된 아날로그 신호인 교량 응답특성(변형률)을 디지털 신호로 변환시키는 역할을 한다.The amplifier 121 is a dynamic amplifier, and serves to amplify a bridge response characteristic (strain), which is an analog signal, and the A / D converter 122 is a bridge response characteristic (strain), which is the amplified analog signal. ) Is converted into a digital signal.

상기 차량정보 DB(123)는 차량 분류 정보, 차종 정보, 차체 정보 및 차축 배열 정보 등의 차량정보가 미리 저장된 데이터베이스이다. 상기 차량정보 DB(123)는 도 4에 도시된 바와 같이, 승용차, 미니트럭, 버스, 소형화물차, 중형화물차, 대형화물차를 구분하고 각 차종에 따른 차체와 차축 배열(2열, 3열 등)에 대한 차량정보가 저장되어 있기 때문에 상기 차량중량 계산부(124)가 차량(300)이 교량(200)을 주행할 때 발생하는 교량 응답특성과 상기 차량정보를 대비하여 교량(200)을 주행하는 차량(300)이 어떠한 차량인지를 확인할 수 있다. 또한, 상기 차량정보 DB(123)는 축간 거리 및 축중을 미리 알고 있는 시험차량의 주행을 통해 미리 산정된 영향선 길이가 긴 교량부재인 주거더(210)의 단위하중에 의한 변형률영향선에 대한 데이터가 저장된다.The vehicle information DB 123 is a database in which vehicle information such as vehicle classification information, vehicle model information, vehicle body information, and axle arrangement information is stored in advance. As shown in FIG. 4, the vehicle information DB 123 divides a passenger car, a mini truck, a bus, a small van, a medium van, and a large van, and the body and axle arrangement (2 rows, 3 rows, etc.) according to each vehicle type. Since the vehicle information is stored for the vehicle weight calculation unit 124 to run the bridge 200 in comparison with the vehicle information and the bridge response characteristics generated when the vehicle 300 runs the bridge 200 It is possible to determine what vehicle the vehicle 300 is. In addition, the vehicle information DB 123 is for the strain affecting line due to the unit load of the housing member 210, which is a bridge member having a long influence line length, which is calculated in advance through the running of a test vehicle that knows the distance between the shaft and the load. The data is saved.

상기 차량중량 계산부(124)는 데스크탑 PC 또는 노트북 컴퓨터에 저장된 주행차량 축중 및 총중량 계산 응용프로그램으로 실현된다. 즉, 주행차량 축중 및 총중량 계산 응용프로그램으로서, 시험차량에 대한 영향선 길이가 긴 교량부재의 단위하중에 의한 변형률영향선 산정식, 영향선 길이가 짧은 교량부재의 변형률 응답특성을 이용한 차축 검지, 차축 수, 주행속도 및 축간 거리 산정식, 차량분류 판독 응용프로그램, 과적차량 여부를 판단하는 응용프로그램을 포함할 수 있다.The vehicle weight calculator 124 is realized as a running vehicle weight and gross weight calculation application program stored in a desktop PC or a notebook computer. In other words, the application program for calculating the weight and gross weight of a running vehicle, the equation of the strain influence line due to the unit load of the bridge member with a long influence line length for the test vehicle, the axle detection using the strain response characteristics of the bridge member with a short influence line length, The axle number, the traveling speed and the distance between the axle equation, vehicle classification reading application, may include an application for determining whether or not overload vehicle.

상기 과적 판단부(125)는 상기 차량중량 계산부(124)에 의하여 산출된 주행차량(300)의 축중과 총중량이 허용 기준을 넘는지 여부를 판단한다.The overload determination unit 125 determines whether the weight and the total weight of the traveling vehicle 300 calculated by the vehicle weight calculation unit 124 exceed an allowable standard.

또한, 과적차량 단속부(130)는 상기 과적 판단부(125)에서 주행차량의 축중과 총중량이 허용기준을 넘는 것으로 판단한 경우, 주행차량(300)의 차량번호를 인식하여 과적차량 정보를 해당 기관에 전송하는 역할을 하게 된다. 예를 들면, 상기 과적차량 단속부(130)는 교량(200)의 소정 높이에 설치된 카메라일 수 있다.In addition, the overload vehicle control unit 130 recognizes the vehicle number of the driving vehicle 300 when the overload determination unit 125 determines that the accumulation weight and the gross weight of the traveling vehicle exceed the allowable criteria, and the overload vehicle information is recognized. It is responsible for transmitting to. For example, the overload vehicle control unit 130 may be a camera installed at a predetermined height of the bridge 200.

전술한 바와 같이 상기 교량 응답특성 획득부(110)는 변형률게이지(111, 112)로 구체화되고, 상기 교량응답데이터 처리부(120)는 동적 증폭기(121), A/D 변환기(122), 주행차량 차축 수, 주행속도, 축간 거리, 축중 및 총중량 계산 및 과적차량 여부를 판단하는 응용프로그램이 탑재된 컴퓨터(노트북 컴퓨터 등), 차량정보에 대한 데이터베이스로 구체화되며, 상기 과적차량 단속부(130)는 과적단속용 카메라로 구체화될 수 있지만, 이에 국한되는 것은 아니다.As described above, the bridge response characteristic acquisition unit 110 is embodied as strain gauges 111 and 112, and the bridge response data processing unit 120 includes a dynamic amplifier 121, an A / D converter 122, and a traveling vehicle. A computer (laptop computer, etc.) equipped with an application program for determining axle number, driving speed, inter-axle distance, weight and gross weight, and whether or not an overload vehicle is included, and a database for vehicle information, the overload vehicle control unit 130 It may be embodied as an overload camera, but is not limited thereto.

본 발명의 실시예에 따른 교량 응답특성을 이용한 차량중량 계측 시스템(100)은 주행차량(300)에 의해 발생되는 교량(200)의 응답특성을 이용하여 주행차량(300)의 주행속도, 축간 거리, 축중 및 총중량을 계측하게 되는데, 기존의 방법과는 달리 도로 노면에는 어떠한 센서, 예를 들면, 변형률게이지도 설치하지 않고 단지 교량부재만의 응답을 대상으로 하므로 센서의 설치 및 유지관리시 교통 흐름에 전혀 영향을 미치지 않는 특성이 있다.The vehicle weight measurement system 100 using the bridge response characteristic according to an exemplary embodiment of the present invention uses the response characteristic of the bridge 200 generated by the driving vehicle 300 to drive the vehicle speed and the distance between the shafts. In contrast to the conventional method, the sensor does not install any sensors, such as strain gauges, on the road surface, but only responds to bridge members. There is a characteristic that does not affect at all.

한편, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 교량 응답특성을 이용한 차량중량 계측 방법의 동작흐름도이고, 도 6은 도 5에 도시된 시험차량에 의한 사전 계측 과정의 구체적인 동작흐름도로서, 전술한 교량 응답특성을 이용한 주행차량의 중량계측 시스템을 이용하여 주행차량의 중량을 계측하는 방법을 살펴보면 다음과 같다.5 is a flowchart illustrating a method of measuring a vehicle weight using a bridge response characteristic according to an exemplary embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a detailed flowchart illustrating a preliminary measurement process by the test vehicle illustrated in FIG. 5. Looking at the method of measuring the weight of the running vehicle using the weight measurement system of the running vehicle using the response characteristics as follows.

도 5 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 교량 응답특성을 이용한 차량중량 계측 방법은, 먼저, 시험차량에 의한 주거더의 단위하중에 의한 변형률영향선을 결정한다(S110). 구체적으로, 시험차량에 의한 주거더 변형률영향선을 도 6의 S111 내지 S115 단계와 같이 사전 계측한다.5 and 6, in the vehicle weight measurement method using the bridge response characteristics according to an embodiment of the present invention, first, the strain influence line due to the unit load of the housing by the test vehicle is determined ( S110 ). Specifically, the housing strain strain line by the test vehicle is measured in advance as in steps S111 to S115 of FIG. 6.

이러한 사전 계측은 교량(200)마다 교량 응답특성(변형률영향선)이 다르기 때문에 대상 교량에 미리 시험차량을 주행시킴으로써, 주거더(210)의 단위하중에 의한 변형률영향선(

Figure 112011076817016-pat00007
)을 미리 구하여 차량정보 DB에 저장한다.Since the pre-measurement has different bridge response characteristics (strain influence line) for each bridge 200, the test vehicle is driven in advance to the target bridge, whereby the strain influence line due to the unit load of the housing unit 210 (
Figure 112011076817016-pat00007
) Is obtained in advance and stored in the vehicle information DB.

이때, 상기 시험차량은, 도 4에 도시된 차종분류에 의하여 1개의 시험차량을 결정하게 되므로 시험차량의 축중(

Figure 112011076817016-pat00008
), 축간 거리(
Figure 112011076817016-pat00009
)를 알고 있는 상태이다.At this time, the test vehicle, since one test vehicle is determined by the vehicle type classification shown in FIG.
Figure 112011076817016-pat00008
), The distance between axes (
Figure 112011076817016-pat00009
I know).

또한, 교량(200)에는 주행차량(300)에 의한 변형률 계측을 위해 전술한 주거더 변형률게이지(111)와 수직보강재 변형률게이지(112)가 구분되어 설치되어 있다.In addition, the bridge 200 is provided with the above-described housing the strain gauge 111 and the vertical reinforcement strain gauge 112 are separately installed to measure the strain by the traveling vehicle 300.

여기서, 상기 수직보강재 변형률게이지(112)는 차축 검지와 차축 수, 주행속도 및 축간 거리를 추정하기 위한 것이므로 차종을 알고 있는 시험차량에 의한 계측에서는 주거더(210)와 같이 변형률영향선이 길게 형성되는 교량부재의 단위하중에 의한 변형률영향선(

Figure 112011076817016-pat00010
)을 결정하게 된다.Here, since the vertical reinforcement strain gauge 112 is for estimating the axle and the number of axles, the traveling speed and the distance between the axles, in the measurement by the test vehicle knowing the vehicle model, the strain influence line is formed long such as the housing 210. Strain influence line due to unit load of bridge member
Figure 112011076817016-pat00010
).

이러한 주거더(210)와 같이 영향선 길이가 긴 교량부재의 응답을 이용하여 단위하중에 의한 변형률영향선을 구하는 방법을 도 7을 참조하여 설명한다. 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 교량 응답특성을 이용한 차량중량 계측 방법에 적용되는 주거더 변형률영향선 산정하는 과정을 예시하는 도면이다.A method of obtaining a strain influence line due to a unit load by using the response of a bridge member having a long influence line like the housing der 210 will be described with reference to FIG. 7. 7 is a diagram illustrating a process of calculating a residential strain rate influence line applied to a vehicle weight measuring method using a bridge response characteristic according to an exemplary embodiment of the present invention.

본 발명의 실시예에 따른 교량 응답특성을 이용한 차량중량 계측 방법에서, 축중, 축간 거리 및 주행속도가 기지인 시험차량이 교량(200)을 통과하면 주거더 변형률게이지에 의하여 도 7의 d)와 같은 변형률 응답이 얻어진다. 이러한 변형률 응답은 시험차량의 전륜(

Figure 112011076817016-pat00011
)에 의한 변형률 응답(도 7의 b) 참조)과 후륜(
Figure 112011076817016-pat00012
)에 의한 변형률 응답(도 7의 c) 참조)이 중첩된 것이다.In the vehicle weight measurement method using the bridge response characteristics according to an embodiment of the present invention, if the test vehicle having a known load, the distance between the shaft and the traveling speed is known to pass through the bridge 200, d) of FIG. The same strain response is obtained. This strain response is the front wheel of the test vehicle.
Figure 112011076817016-pat00011
Strain response (see b) of FIG. 7) and the rear wheel (
Figure 112011076817016-pat00012
Strain response (see c) of FIG. 7) is superimposed.

이때, 전륜과 후륜 양 축의 위치차이(d)에 따른 시간적 편차를 갖는 전륜과 후륜에 의한 변형률 응답은 차축의 위치(축간 거리)에 따른 시간적 편차를 제외하면 유사한 형태를 가지게 된다. At this time, the strain response by the front wheel and the rear wheel having a temporal deviation according to the position difference (d) between the front and rear axles has a similar form except for the temporal deviation according to the position (distance between the axles) of the axle.

구체적으로, 단위하중에 의한 변형률영향선을, 도 7의 a)에 도시된 바와 같이

Figure 112011076817016-pat00013
라 하면, 도 7의 d)에 도시된 시험차량의 축중(
Figure 112011076817016-pat00014
)인 전륜(
Figure 112011076817016-pat00015
) 및 후륜(
Figure 112011076817016-pat00016
)에 의한 주거더의 변형률응답(
Figure 112011076817016-pat00017
)은 다음의 수학식 1과 같이 표현될 수 있다.Specifically, the strain influence line due to the unit load, as shown in Figure 7a)
Figure 112011076817016-pat00013
If it is, the accumulation of the test vehicle shown in (d) of FIG.
Figure 112011076817016-pat00014
Front wheel ()
Figure 112011076817016-pat00015
) And rear wheels
Figure 112011076817016-pat00016
Strain response of the housing by
Figure 112011076817016-pat00017
) May be expressed as Equation 1 below.

Figure 112011076817016-pat00018
Figure 112011076817016-pat00018

여기서,

Figure 112011076817016-pat00019
Figure 112011076817016-pat00020
는 각각 전륜 및 후륜의 축중을 나타내고,
Figure 112011076817016-pat00021
는 전륜과 후륜의 통과시각 차이를 나타낸다.here,
Figure 112011076817016-pat00019
And
Figure 112011076817016-pat00020
Denotes the declination of the front and rear wheels, respectively
Figure 112011076817016-pat00021
Represents the difference in the passing time of the front wheel and the rear wheel.

이때, 수학식 1에서 시험차량에 의한 주거더(210)의 변형률응답(

Figure 112011076817016-pat00022
), 시험차량의 전륜과 후륜의 축중인
Figure 112011076817016-pat00023
Figure 112011076817016-pat00024
, 시험차량의 전륜과 후륜의 통과시각 차이(
Figure 112011076817016-pat00025
)는 시험차량의 축간 거리와 주행속도로부터 계산된 기지의 값이므로 상기 단위하중에 의한 변형률영향선(
Figure 112011076817016-pat00026
)을 구할 수 있다.At this time, the strain response of the housing (210) by the test vehicle in the equation (1)
Figure 112011076817016-pat00022
In the front and rear wheels of the test vehicle
Figure 112011076817016-pat00023
and
Figure 112011076817016-pat00024
Difference in the passing time between the front and rear wheels of the test vehicle (
Figure 112011076817016-pat00025
) Is a known value calculated from the axial distance and the traveling speed of the test vehicle.
Figure 112011076817016-pat00026
) Can be obtained.

이와 같이 수학식 1에 의해 주거더(210)의 단위하중에 의한 변형률영향선이 결정되면, 이를 이용하여 주행차량(300)의 축중 및 총중량을 구할 수 있다.As such, when the strain influencing line due to the unit load of the housing der 210 is determined by Equation 1, the load and the total weight of the traveling vehicle 300 can be obtained.

도 5를 다시 참조하면, 주행차량의 제반 특성인 주행속도, 축간 거리, 축중, 총중량은 다음과 같이 결정할 수 있다.Referring back to FIG. 5, the driving speed, the distance between the axes, the weight, and the gross weight, which are all characteristics of the traveling vehicle, may be determined as follows.

측정 대상 차량이 교량을 통과할 경우(S120), 주거더에 설치된 주거더 변형률게이지 및 수직보강재에 설치된 수직보강재 변형률게이지가 각각 교량 응답특성(변형률)을 계측한다(S130).When the vehicle to be measured passes the bridge ( S120 ), the housing strainer gauge installed in the housingder and the vertical reinforcement strain gauge installed in the vertical reinforcement measure the bridge response characteristics (strain), respectively ( S130 ).

다음으로, 상기 수직보강재 변형률게이지에 의한 교량 응답특성을 이용하여 상기 측정 대상 차량의 차축 검지, 차축수, 축간 거리 및 주행속도를 산정한다(S140).Next, the axle detection, the number of axles, the distance between the axles and the traveling speed of the measurement target vehicle are calculated using the bridge response characteristic by the vertical reinforcement strain gauge ( S140 ).

다시 말하면, 수직보강재와 같이 영향선의 길이가 짧은 교량부재의 응답을 이용하여 주행차량(200)의 차축을 검지하고 주행속도 및 축간 거리를 계산한 후 이러한 계산된 주행속도, 축간 거리 및 전술한 수학식 1에 의한 주거더(210)의 단위하중에 의한 변형률영향선을 임의의 주행차량(300) 주행시에 얻어진 주거더(210)의 실측 변형률응답과 조합하여 임의의 주행차량(300)에 대한 축중을 산정한다. 물론 산정된 축간 거리와 차량정보 DB(123)를 이용하여 차량종류의 판별이 가능하므로 임의의 주행차량(300)에 대한 축중을 합산하여 총중량을 계산할 수 있다.In other words, the axle of the traveling vehicle 200 is detected using the response of the bridge member having a short influence line like the vertical reinforcement, the driving speed and the distance between the axes are calculated, and the calculated driving speed, the distance between the shafts, and the above-described math. The load factor for any vehicle 300 is combined by combining the strain influence line due to the unit load of the housing unit 210 according to Equation 1 with the measured strain response of the housing unit 210 obtained when the vehicle 300 is driven. Calculate Of course, since the vehicle type can be determined using the calculated inter-axle distance and the vehicle information DB 123, the total weight can be calculated by summing the weights of the vehicle for any driving vehicle 300.

이때, 교량(200)을 통과하는 주행차량(300)의 교량(200) 상의 주행위치는 차로와 차량진행 방향의 위치에 의해 표현된다. 이중에서 주행차량(300)의 진행 방향 위치는 주행차량(300)이 교량(200)의 기준위치를 통과한 시각과 주행차량(300)의 주행속도에 의해 계산되므로 이를 계측할 필요가 있다.At this time, the traveling position on the bridge 200 of the traveling vehicle 300 passing through the bridge 200 is represented by the position of the lane and the vehicle travel direction. Since the traveling direction position of the traveling vehicle 300 is calculated by the time when the traveling vehicle 300 passes the reference position of the bridge 200 and the traveling speed of the traveling vehicle 300, it is necessary to measure this.

본 발명의 실시예에서는 주행차량(300)의 차축이 교량(200)의 기준위치를 통과한 시각과 차로를 판정하기 위해 영향선의 길이가 짧은 교량부재, 즉, 수직보강재(220)의 응답특성을 이용하게 된다.In the exemplary embodiment of the present invention, the response characteristics of the bridge member having a short length of the influence line, that is, the vertical stiffener 220, are used to determine the time and the lane at which the axle of the traveling vehicle 300 passes the reference position of the bridge 200. Will be used.

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 교량 응답특성을 이용한 차량중량 계측 시스템이 설치되는 대상 교량의 사시도로서, 수직보강재(220)는, 도 8에 도시된 바와 같이, 주거더(210)의 상부플랜지(201)와 하부플랜지(202) 사이의 복부 측면에 설치되는 부재로서, 차축이 수직보강재(220)의 바로 위를 통과하는 짧은 시간 동안에만 변형이 발생하므로 차축 통과의 계측에 적합하다. 또한, 차량(300)의 주행속도도 상기 수직보강재(220)의 응답특성을 이용하여 계산한다.FIG. 8 is a perspective view of a target bridge on which a vehicle weight measuring system using a bridge response characteristic according to an exemplary embodiment of the present invention is installed. The vertical reinforcement 220 is illustrated in FIG. As a member installed on the side of the abdomen between the flange 201 and the lower flange 202, the deformation occurs only for a short time when the axle passes directly above the vertical stiffener 220, it is suitable for measuring the axle passage. In addition, the running speed of the vehicle 300 is also calculated using the response characteristics of the vertical reinforcement (220).

구체적으로, 교량 길이방향으로 일정거리 만큼 이격(이격거리)된 수직보강재(220)에 변형률게이지(112)를 부착(두 측정점 A, B)하여 상기 이격된 수직보강재(220)를 통과하는 주행 차량에 의한 변형률을 계측하면, 두 측정점의 차축 통과시각을 알 수 있으며, 여기에 알고 있는 두 측정점의 이격거리를 적용하면 주행차량(300)의 주행속도를 용이하게 산정할 수 있다.Specifically, the traveling vehicle passing through the spaced vertical stiffener 220 by attaching the strain gauges 112 (two measuring points A and B) to the vertical stiffener 220 spaced by a predetermined distance in the bridge longitudinal direction (separation distance). By measuring the strain by, it is possible to know the passing time of the axle of the two measuring points, and by applying the separation distance of the two measuring points known here, the traveling speed of the traveling vehicle 300 can be easily calculated.

예를 들면, 차축이 특정 A점을 통과하는 경우 A점에 짧은 시간동안에만 변형이 발생하므로 차축을 검지하고 통과 차축의 수를 알 수 있다. 또한, A점을 통과한 차축과 다음 차축들이 A점을 통과하는 시간 차이 및 상기 주행속도로부터 주행차량(300)의 차축거리 산정이 가능하게 된다.For example, when the axle passes a specific point A, the deformation occurs only for a short time at the point A, so that the axle is detected and the number of passing axles can be known. In addition, the axle distance of the traveling vehicle 300 can be calculated from the time difference between the axle passing through the point A and the next axles passing the point A and the traveling speed.

이와 같이 계측된 차축 수 및 차축거리에 의하여 전술한 도 4를 이용하여 주행차량(300)의 차종을 분류할 수 있다.The vehicle model of the traveling vehicle 300 can be classified using the above-described FIG. 4 according to the measured axle number and axle distance.

이에 주행차량(300)의 차축 수, 축간 거리(

Figure 112011076817016-pat00027
, 차축거리), 주행속도(v)를 계측하게 되면 차량중량 계산부(124)에 의하여 축중(Pi) 및 총중량을 계산할 수 있는데 이는 전술한 시험차량의 주행을 통해 구한 주거더(210)의 단위하중에 의한 변형률영향선을 이용하여 계산하게 된다.Accordingly, the number of axles and the distance between the axles of the traveling vehicle 300 (
Figure 112011076817016-pat00027
, Axle distance), and the traveling speed (v) can be calculated by the vehicle weight calculation unit 124 to calculate the weight (Pi) and gross weight, which is the unit of the housing (210) obtained through the driving of the test vehicle described above It is calculated using the strain influence line due to the load.

다음으로, 차종 판별 알고리즘에 따라 통과 차량을 분리하고(S150), 상기 주거더 변형률의 실측치와의 오차가 최소화되는 방향으로 최적화한다(S160). 즉, 축중(

Figure 112011076817016-pat00028
), 축간 거리(
Figure 112011076817016-pat00029
)를 알고 있는 시험차량에 의해 미리 구해진 주거더의 단위하중에 의한 변형률영향선(
Figure 112011076817016-pat00030
) 및 상기 측정 대상 차량의 축중 및 축간 거리를 조합하여, 상기 측정 대상 차량의 주거더 변형률의 실측치와의 오차가 최소화되는 방향으로 최적화한다.Next, the passing vehicle is separated according to the vehicle type discrimination algorithm ( S150 ), and optimized in a direction in which an error with the measured value of the housing strain is minimized ( S160 ). That is,
Figure 112011076817016-pat00028
), The distance between axes (
Figure 112011076817016-pat00029
Strain influence line due to the unit load of the housing head previously obtained by the test vehicle knowing
Figure 112011076817016-pat00030
) And the load and the distance between the shaft of the vehicle to be measured are optimized in a direction in which an error with the actual value of the housing strain of the vehicle to be measured is minimized.

다음으로, 상기 측정 대상 차량의 축중 및 총중량을 산출하게 된다(S170). Next, the weight and total weight of the vehicle to be measured are calculated ( S170 ).

전술한 주거더(210)의 단위하중에 의한 변형률영향선(

Figure 112011076817016-pat00031
)가 수학식 1에 의해 구해진 상태에서 임의의 주행차량(300)이 교량(200) 위를 주행할 때 실제 계측되는 주거더(210)의 변형률응답에 의해 교량을 통과하는 차량(300)의 중량을 구할 수 있다.Strain influence line due to the unit load of the above-mentioned housing (210) (
Figure 112011076817016-pat00031
The weight of the vehicle 300 passing through the bridge by the strain response of the housing 210 actually measured when the arbitrary traveling vehicle 300 travels on the bridge 200 in the state obtained by Equation 1). Can be obtained.

즉, 임의의 차량(300)이 교량(200)을 통과할 때 계측된 변형률응답(

Figure 112011076817016-pat00032
)와 단위하중에 의한 주거더의 변형률영향선(
Figure 112011076817016-pat00033
)의 관계는 전술한 수학식 1과 동일하다. 이에 임의의 차량(300)이 통과할 때 계측된 변형률응답(
Figure 112011076817016-pat00034
)와 단위하중에 의한 주거더(210)의 변형률영향선(
Figure 112011076817016-pat00035
) 및 수직보강재(220)의 응답으로부터 구한 차축의 통과시각 차이(
Figure 112011076817016-pat00036
)가 기지의 값이고, 축중(
Figure 112011076817016-pat00037
)만이 미지의 값이 된다. 만약 여러 개의 주거더(210)에 대한
Figure 112011076817016-pat00038
Figure 112011076817016-pat00039
가 기지의 값이라면, 수학식 1은 연립방정식 형태로 표현되며, 이로부터 축중(
Figure 112011076817016-pat00040
)를 계산할 수 있다.That is, the strain response measured when an arbitrary vehicle 300 passes through the bridge 200 (
Figure 112011076817016-pat00032
) And the strain-influence line of housing houses due to unit load
Figure 112011076817016-pat00033
) Is the same as the above equation (1). Accordingly, the strain response measured when an arbitrary vehicle 300 passes (
Figure 112011076817016-pat00034
) And the strain influence line of the housing der 210 by unit load (
Figure 112011076817016-pat00035
And passing time difference of the axle obtained from the response of the vertical stiffener 220 (
Figure 112011076817016-pat00036
) Is a known value, and
Figure 112011076817016-pat00037
) Is unknown. If for more housing 210
Figure 112011076817016-pat00038
Wow
Figure 112011076817016-pat00039
If is a known value, Equation 1 is expressed as a system of simultaneous equations,
Figure 112011076817016-pat00040
) Can be calculated.

다음으로, 상기 측정 대상 차량의 축중과 총중량이 허용기준을 넘는지 여부를 비교하여 과적차량을 판단하고(S180), 이후, 상기 측정 대상 차량의 축중과 총중량이 허용기준을 넘는 과적 차량인 것으로 판단한 경우, 상기 과적차량의 차량번호를 인식하여 과적차량 정보를 전송한다(S190).Next, the overload vehicle is determined by comparing whether the weight of the vehicle under measurement and the gross weight exceed an allowable standard ( S180 ), and after that, the load and gross weight of the vehicle under measurement are determined to be an overload vehicle exceeding an allowable standard. If the vehicle number of the overloaded vehicle is recognized, the overloaded vehicle information is transmitted ( S190 ).

한편, 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 교량 응답특성을 이용한 차량중량 계측 시스템에서 온도 변형 및 활하중에 따른 변형률응답, 온도 변형에 따른 변형률응답, 및 활하중에 따른 변형률응답을 나타내는 도면이다.9 is a diagram illustrating a strain response according to temperature deformation and a live load, a strain response according to temperature deformation, and a strain response according to a live load in a vehicle weight measuring system using a bridge response characteristic according to an exemplary embodiment of the present invention.

교량부재에서 계측되는 변형률은, 도 9의 a)에 도시된 바와 같이, 활하중에 의한 변형률(이하, 활하중 변형률)과 온도변화에 의한 변형률(이하, 온도 변형률)의 두 가지 성분이 포함된다. 본 발명의 실시예에 따른 교량 응답특성을 이용한 차량중량 계측 시스템에서는 활하중 변형률의 변동만을 대상으로 주행 차량의 총중량을 산출해야 하므로 계측 결과에 대해, 도 9의 b)에 도시된 바와 같이, 온도변형에 의한 응답과, 도 9의 c)에 도시된 바와 같이, 활하중에 의한 응답으로 각각 분리할 필요가 있다.As shown in a) of FIG. 9, the strain measured by the bridge member includes two components, a strain due to live load (hereinafter referred to as a live load strain) and a strain due to temperature change (hereinafter referred to as a temperature strain). In the vehicle weight measurement system using the bridge response characteristic according to an embodiment of the present invention, the total weight of the driving vehicle should be calculated only for the variation of the live load strain, so as to the measurement result, as shown in FIG. It is necessary to separate the response by and the response by live load, as shown in FIG. 9C.

이러한 온도 변형률은 온도의 일변동 및 계절에 따라 변화하므로 활하중 변형률과 비교하면, 도 9의 b)에 도시된 바와 같이, 매우 장주기적인 변동 특성을 갖는다. 즉, 짧은 시간동안, 예를 들면, 1~2분 사이에는 온도 변화가 무시할 수 있을 정도로 매우 작으므로 온도에 의한 변형률 변화는 거의 발생하지 않는다고 볼 수 있다. 따라서 짧은 시간동안의 계측데이터에 대해 빈도 해석을 실시하여 얻어지는 최빈치(Mode value)가 온도의 영향에 의한 변형률 성분으로 볼 수 있으며, 이러한 방법으로 본 발명의 실시예에 따른 교량 응답특성을 이용한 차량중량 계측 시스템에서는 활하중 변형률과 온도 변형률을 각각 분리하는 기능을 포함한다.Since the temperature strain varies with the daily variation of the temperature and the season, as compared with the live load strain, as shown in b) of FIG. 9, the temperature strain has a very long period of variation. That is, for a short time, for example, between 1 and 2 minutes, the change in temperature is so small that it is negligible, so that the change in strain due to temperature hardly occurs. Therefore, the mode value obtained by performing frequency analysis on the measurement data for a short time can be regarded as a strain component due to the influence of temperature. In this way, a vehicle using the bridge response characteristics according to the embodiment of the present invention. Weighing systems include the ability to separate live load strain and temperature strain separately.

한편, 도 10은 본 발명의 실시예에 따른 교량 응답특성을 이용한 차량중량 계측 시스템에서 동특성 보정 개념을 예시하는 도면이다.10 is a diagram illustrating a dynamic characteristic correction concept in a vehicle weight measurement system using bridge response characteristics according to an exemplary embodiment of the present invention.

차량이 교량 위를 주행하는 경우, 노면 상태, 교량과 차량의 상호작용 등에 의해 교량의 응답은 증폭되며, 이를 동하중 효과라고 한다. 차량의 실제 중량은 이러한 동하중 효과를 포함하지 않은 상태에 대한 것이므로, 본 발명의 실시예에 따른 교량 응답특성을 이용한 차량중량 계측 시스템은 회귀분석법의 일종인 최소자승법, 즉, 잔차의 제곱을 최소화시키는 방법에 의해서, 도 10에 도시된 바와 같이, 동하중 효과를 제거할 수 있다.When the vehicle travels on the bridge, the response of the bridge is amplified by the road condition, the bridge and the vehicle interaction, and this is called a dynamic load effect. Since the actual weight of the vehicle does not include such dynamic load effect, the vehicle weight measurement system using the bridge response characteristics according to the embodiment of the present invention minimizes the square of the residual, that is, the square of the residual, which is a kind of regression analysis. By the method, as shown in FIG. 10, the dynamic load effect can be eliminated.

한편, 도로를 이용하는 차량의 종류는 승용차, 버스 및 화물차로 크게 구분된다. 교통량은 승용차가 전체 교통량의 약 60~70%로서 대부분을 차지하지만 교량구조물과 도로포장의 내구성 및 유지관리계획 수립에 있어서 중요한 비중을 차지하는 것은 화물차, 특히 대형화물차이다. 따라서 도로의 유지관리계획 수립을 목적으로 본 발명의 실시예에 따른 차량중량 계측 시스템을 이용하는 경우, 교량을 통행하는 모든 차량을 대상으로 하는 것은 비효율적이므로 본 발명의 실시예에서는 일정 규모 이상의 차량에 대한 중량을 산출하기 위한 트리거(Trigger) 기능을 포함한다. 예를 들어 승용차가 교량 위를 주행할 때 발생하는 주거더 중앙부의 최대 변형률이

Figure 112011076817016-pat00041
이라 하면,
Figure 112011076817016-pat00042
을 초과하는 변형률에 대해서만 본 발명의 실시예에 따른 차량중량 계측 시스템이 작동하도록 설정하는 것이 트리거 기능이다.On the other hand, the types of vehicles using the road are largely classified into passenger cars, buses and vans. Although traffic accounts for most of the traffic, about 60 ~ 70% of total traffic, freight cars, especially large trucks, are the most important factor in establishing the durability and maintenance plans for bridge structures and pavement. Therefore, when using the vehicle weight measurement system according to an embodiment of the present invention for the purpose of establishing a road maintenance plan, it is inefficient to target all vehicles passing through the bridge, so in the embodiment of the present invention, It includes a trigger function for calculating the weight. For example, the maximum strain in the center of a dwelling that occurs when a car travels on a bridge
Figure 112011076817016-pat00041
If you say,
Figure 112011076817016-pat00042
It is a trigger function to set the vehicle weight measuring system according to an embodiment of the present invention to operate only for strains exceeding.

전술한 활하중 변형률과 온도 변형률의 분리, 동하중 효과 제거 및 트리거 기능은 상기 차량중량 계산부(124)에서 보정프로그램을 이용하여 작동하게 된다.The above-described separation of the live load strain and the temperature strain, the removal of the dynamic load effect, and the trigger function are operated by using the calibration program in the vehicle weight calculation unit 124.

결국, 본 발명의 실시예에 따른 교량 응답특성을 이용한 차량중량 계측 시스템 및 그 방법의 특징을 요약하면 다음과 같다.As a result, the vehicle weight measurement system using the bridge response characteristics according to an embodiment of the present invention and the features of the method are summarized as follows.

첫째로, 교량의 응답특성을 이용하여 교량을 통과하는 차량의 중량을 계측하고 이러한 계측된 차량의 중량이 허용기준을 넘는지 여부를 판단하고, 만약 허용기준을 넘을 경우, 예를 들면, 교량에 설치된 카메라를 이용하여 과적 차량의 차량번호를 인식할 수 있다.Firstly, the weight of the vehicle passing through the bridge is measured using the response characteristics of the bridge, and it is determined whether the weight of the measured vehicle exceeds the acceptance criteria, and if it exceeds the acceptance criteria, for example, The vehicle number of the overloaded vehicle can be recognized using the installed camera.

둘째로, 교량 응답특성을 이용하여 주행차량의 중량을 계측하는 방법으로서, 대상으로 하는 교량부재의 영향선(influence line, 하중에 의한 변형률영향선) 길이에 따라 두 가지로 구분할 수 있다. 예를 들면, 영향선 길이가 긴 교량부재의 응답특성을 이용하는 방법은 영향선 길이가 짧은 경우에 비해 차로 내에서 교축직각방향(차량 진행 방향과 직각이 되는 방향)의 재하 위치가 다소 변화하여도 응답의 크기 변화가 크지 않고, 차량과 교량의 상호작용에 의해 발생되는 동적인 영향을 분리하는 것이 비교적 용이한 장점이 있다. 그러나 교량의 규모가 큰 경우, 영향선 길이가 긴 특성으로 인해 계측대상으로 하는 차량이외에 교량 상에 재하되는 차량에 의한 영향이 응답특성에 포함되며, 이러한 영향을 분리하는 것이 어렵다는 기본적인 문제가 있다. 이에 본 발명의 실시예에서는 영향선 길이가 긴 교량부재의 응답을 이용하는 방법뿐만 아니라 영향선 길이가 짧은 교량부재의 응답을 함께 이용하여 주행차량의 중량을 계측한다. 이때, 상기 영향선 길이가 긴 교량부재는 교량부재중 주거더(Main girder)와 같이 길이방향(교축 방향)으로 길게 연장되는 교량부재로서 차량의 전륜 또는 후륜에 의한 축중에 의한 변형률영향선이 길게 형성되는 경우를 의미한다. 또한, 상기 영향선 길이가 짧은 교량부재는, 도 8에 도시된 바와 같이, 교량부재중 거더의 상부플랜지와 하부플랜지 사이의 복부 측면에 수직방향으로 설치되는 수직보강재(스티프너)와 같은 교량부재로서 차량의 전륜 또는 후륜에 의한 축중에 의한 변형률영향선이 교축방향으로 짧게 형성되는 경우를 의미한다. 이때, 상기 영향선은 특정 지점에서 하중이 작용할 때 상기 특정 지점으로부터 다른 지점까지 상기 하중에 의한 변형률의 영향을 정량적으로 표시한 것이다.Second, as a method of measuring the weight of a traveling vehicle by using the bridge response characteristics, it can be divided into two types according to the length of the influence line (strain influence line due to load) of the target bridge member. For example, the method of using the response characteristics of a bridge member having a long influence line length may be changed even if the loading position of the bridge perpendicular to the vehicle running direction is slightly changed in the lane compared to the case where the influence line length is short. The magnitude of the change in the response is not large, and it is relatively easy to isolate the dynamic influence caused by the interaction between the vehicle and the bridge. However, when the size of the bridge is large, the influence of the vehicle loaded on the bridge other than the vehicle to be measured is included in the response characteristics due to the long influence line length, and there is a fundamental problem that it is difficult to separate these effects. Accordingly, in the embodiment of the present invention, the weight of the traveling vehicle is measured using not only the method of using the response of the bridge member having a long influence line length but also the response of the bridge member having a short influence line length. At this time, the bridge member having a long length of the influence line is a bridge member that extends in the longitudinal direction (bridge direction), such as the housing (main girder) of the bridge member is formed with a long strain rate influence line due to the load caused by the front wheel or rear wheel of the vehicle It means the case. In addition, the bridge member having a short influence line length, as shown in Figure 8, the vehicle as a bridge member, such as a vertical reinforcement (stiffener) is installed in the vertical direction between the upper side and the lower flange of the girder of the girder of the bridge member It means the case where the strain influence line due to the load by the front wheel or the rear wheel is short in the axial direction. In this case, the influence line quantitatively displays the influence of the strain due to the load from the specific point to another point when the load is applied at a specific point.

셋째로, 대상교량에 시험차량(차량의 축간 거리 및 축중이 기지인 차량)의 주행을 통해 영향선이 길이가 긴 교량부재의 단위하중에 의한 변형률영향선을 미리 산정한다. 그 후 임의의 차량 주행시 차량에 관한 제반 정보를 얻기 위해 영향선 길이가 짧은 교량부재의 변형률 응답을 이용하여 주행차량을 검지하고, 차축 수, 주행속도 및 축간 거리를 산정한 후 길이가 긴 교량부재의 변형률 응답과 상기의 단위하중에 의한 변형률영향선을 이용하여 주행차량의 축중 및 총중량을 구하게 된다.Third, the strain influence line due to the unit load of the bridge member whose length is long is influenced in advance by running the test vehicle (vehicle distance between the vehicle and the vehicle whose base is known) on the target bridge. After that, the vehicle is detected by using the strain response of the bridge member having a short influence line length to obtain all kinds of information about the vehicle, and after calculating the number of axles, the traveling speed, and the distance between the shaft members, Using the strain response of and the strain influence line due to the unit load, the load and total weight of the traveling vehicle are obtained.

넷째로, 교량부재에서 계측되는 변형률에는 활하중에 의한 변형률(이하 활하중 변형률)과 온도변화에 의한 변형률(이하 온도 변형률)의 두 가지 성분이 포함된다. 본 발명의 실시예에서는 활하중 변형률의 변동만을 대상으로 차량중량을 산출하므로 계측 결과에 대해 활하중과 온도 변형률에 의한 응답을 각각 분리할 필요가 있다. 온도 변형률은 온도의 일변동 및 계절에 따라 변화하므로 활하중 변형률과 비교하면 매우 장주기적인 변동 특성을 갖으며, 이러한 특성을 고려하여 본 발명의 실시예에서는 활하중 변형률과 온도 변형률을 분리하는 기능을 포함한다.Fourth, the strain measured in the bridge member includes two components, a strain due to live load (hereinafter referred to as a live load strain) and a strain due to temperature change (hereinafter referred to as a temperature strain). In the embodiment of the present invention, since the vehicle weight is calculated only for the variation of the live load strain, it is necessary to separate the response due to the live load and the temperature strain from the measurement result. Since the temperature strain varies with the daily variation of the temperature and the season, it has a very long-term fluctuation characteristic compared to the live load strain, and the embodiment of the present invention includes the function of separating the live load strain and the temperature strain in consideration of these characteristics. .

다섯째로, 차량이 교량 위를 주행하는 경우, 노면상태, 교량과 차량의 상호작용 등에 의해 교량의 응답은 증폭되며, 이를 동하중 효과라고 한다. 차량의 실제 중량은 이러한 동하중 효과를 포함하지 않은 상태에 대한 것이므로, 본 발명의 실시예에서는 최소자승법 등에 의해 동하중 효과를 제거하는 기능을 포함한다.Fifth, when a vehicle travels on a bridge, the response of the bridge is amplified by road conditions, bridge interactions, and the like, which is called a dynamic load effect. Since the actual weight of the vehicle is for a state not including the dynamic load effect, the embodiment of the present invention includes a function of removing the dynamic load effect by the least square method or the like.

여섯째로, 도로를 이용하는 차량의 종류는 승용차, 버스 및 화물차로 크게 구분된다. 교통량은 승용차가 전체교통량의 약 60~70%로서 대부분을 차지하지만 교량구조물과 도로포장의 내구성 및 유지관리계획 수립에 있어서 중요한 비중을 차지하는 것은 화물차, 특히 대형화물차이다. 따라서 도로의 유지관리계획 수립을 목적으로 본 발명의 실시예에 따른 차량중량 계측 시스템을 이용하는 경우, 교량을 통행하는 모든 차량을 대상으로 하는 것은 비효율적이므로 본 발명의 실시예에서는 일정 규모 이상의 차량에 대한 중량을 산출하기 위한 트리거(trigger) 기능도 포함된다.Sixth, the types of vehicles using roads are largely classified into passenger cars, buses, and vans. Although traffic accounts for most of the traffic, about 60 ~ 70% of total traffic, trucks, especially large trucks, are the most important factor in establishing the durability and maintenance plans of bridge structures and pavements. Therefore, when using the vehicle weight measurement system according to an embodiment of the present invention for the purpose of establishing a road maintenance plan, it is inefficient to target all vehicles passing through the bridge, so in the embodiment of the present invention, Also included is a trigger function to calculate the weight.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.The foregoing description of the present invention is intended for illustration, and it will be understood by those skilled in the art that the present invention may be easily modified in other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. will be. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive. For example, each component described as a single type may be implemented in a distributed manner, and similarly, components described as distributed may be implemented in a combined form.

본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is shown by the following claims rather than the above description, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents should be construed as being included in the scope of the present invention. do.

100: 차량중량 계측 시스템
200: 교량
300: 차량
110: 교량 응답특성 획득부
120: 교량 응답데이터 처리부
130: 과적차량 단속부(카메라)
111: 주거더 변형률게이지
112: 수직보강재 변형률게이지
121: 동적 증폭기(Dynamic Amplifier)
122: A/D 변환기(아날로그/디지털 변환기)
123: 차량정보 DB
124: 차량중량 계산부
125: 과적 판단부
210: 주거더
220: 수직보강재
100: vehicle weight measurement system
200: bridge
300: vehicle
110: bridge response characteristics acquisition unit
120: bridge response data processing unit
130: overload vehicle control unit (camera)
111: housing the strain gauge
112: vertical stiffener strain gauge
121: Dynamic Amplifier
122: A / D Converter (Analog / Digital Converter)
123: vehicle information DB
124: vehicle weight calculation unit
125: Overload Judgment
210: more housing
220: vertical reinforcement

Claims (10)

교량을 통과하는 주행차량의 중량을 계측하여 과적을 단속하는 차량중량 계측 시스템에 있어서,
주거더에 설치되는 주거더 변형률게이지 및 수직보강재에 설치되는 수직보강재 변형률게이지를 구비하여, 주행차량이 교량의 상부를 주행할 때 발생하는 시간에 따른 변형률인 교량 응답특성(변형률)을 획득하는 교량 응답특성 획득부;
상기 수직보강재 변형률게이지에 의한 교량 응답특성을 이용하여 상기 주행차량의 차축 검지, 차축수, 축간 거리 및 주행속도를 산정하고, 상기 주거더 변형률게이지에 의한 교량 응답특성을 이용하여 상기 주행차량의 축중 및 총중량을 구하며, 상기 주행차량의 축중과 총중량이 허용기준을 넘는지 여부를 판단하는 교량 응답데이터 처리부; 및
상기 교량 응답데이터 처리부에서 상기 주행차량의 축중과 총중량이 허용기준을 넘는 과적 차량인 것으로 판단한 경우, 상기 과적차량의 차량번호를 인식하여 과적차량 정보를 전송하는 과적차량 단속부를 포함하며
상기 교량 응답특성 획득부는, 교량의 길이 방향(교축 방향)으로 연장되는 주거더에 설치되고, 변형률영향선 길이가 긴 주거더로부터 교량 응답특성을 획득하는 주거더 변형률게이지; 및 교량의 강구조 부재의 보강을 위해 수직 방향에 배치되는 수직보강재에 설치되고, 변형률영향선 길이가 짧은 수직보강재로부터 교량 응답특성을 획득하는 수직보강재 변형률게이지를 포함하는 교량 응답특성을 이용한 차량중량 계측 시스템.
In a vehicle weight measurement system that measures the weight of a traveling vehicle passing through a bridge and controls overload,
A bridge for acquiring a bridge response characteristic (strain), which is a strain according to time generated when a traveling vehicle travels on an upper portion of a bridge, having a housing girder strain gauge installed in a housing girder and a vertical stiffener strain gauge installed in a vertical stiffener. Response characteristic acquisition unit;
The axle detection, the number of axles, the distance between the axles and the traveling speed of the traveling vehicle are calculated using the bridge response characteristics by the vertical reinforcement strain gauge, and the load bearing of the traveling vehicle is carried out by using the bridge response characteristics of the housing the strain gauge. And a bridge response data processing unit for obtaining a gross weight and determining whether the running weight and the gross weight of the traveling vehicle exceed an allowable standard. And
If the bridge response data processor determines that the overload and the total weight of the running vehicle is an overload vehicle exceeding an allowable standard, the overload vehicle control unit recognizes the vehicle number of the overload vehicle and transmits the overload vehicle information.
The bridge response characteristic acquisition unit may include: a housing strain strain gauge installed in a housing header extending in a longitudinal direction (bridge direction) of the bridge and obtaining a bridge response characteristic from a housing header having a long strain affecting line length; And vehicle reinforcement measurement using bridge response characteristics including a vertical reinforcement strain gauge installed on a vertical reinforcement disposed in a vertical direction for reinforcing the steel structural member of the bridge and obtaining a bridge response characteristic from a vertical reinforcement having a short strain influence line length. system.
삭제delete 제1항에 있어서, 상기 교량 응답데이터 처리부는,
아날로그 신호인 교량 응답특성을 증폭시키는 동적 증폭기(Dynamic Amplifier);
상기 증폭된 아날로그 신호인 교량 응답특성을 디지털 신호로 변환시키는 A/D 변환기;
차량 분류 정보, 차종 정보, 차체 정보 및 차축 배열 정보가 저장된 차량정보 DB;
상기 수직보강재 변형률게이지에 의한 교량 응답특성을 이용하여 상기 주행차량의 차축 검지, 차축수, 축간 거리 및 주행속도를 산정하고, 상기 주거더 변형률게이지에 의한 교량 응답특성을 이용하여 주행차량의 축중 및 총중량을 구하는 차량중량 계산부; 및
상기 주행차량의 축중과 총중량이 허용기준을 넘는지 여부를 판단하는 과적 판단부
를 포함하는 교량 응답특성을 이용한 차량중량 계측 시스템.
The method of claim 1, wherein the bridge response data processing unit,
A dynamic amplifier for amplifying a bridge response characteristic which is an analog signal;
An A / D converter for converting a bridge response characteristic of the amplified analog signal into a digital signal;
A vehicle information DB storing vehicle classification information, vehicle model information, body information, and axle arrangement information;
The axle detection, axle number, inter-axle distance and traveling speed of the traveling vehicle are calculated using the bridge response characteristic of the vertical reinforcement strain gauge, and the load response of the running vehicle is determined using the bridge response characteristic of the housing the strain gauge. A vehicle weight calculation unit for obtaining a gross weight; And
Overload determination unit for determining whether the weight and gross weight of the traveling vehicle exceeds the allowable standard
Vehicle weight measurement system using the bridge response characteristics comprising a.
제3항에 있어서,
상기 차량중량 계산부는, 축중(
Figure 112011076817016-pat00043
), 축간 거리(
Figure 112011076817016-pat00044
)를 알고 있는 시험차량에 의해 미리 구해진 주거더의 단위하중에 의한 변형률영향선(
Figure 112011076817016-pat00045
) 및 측정 대상 차량의 축중 및 측간 거리를 조합하여, 상기 측정 대상 차량의 주거더 변형률의 실측치와의 오차가 최소화되는 방향으로 최적화하는 것을 특징으로 하는 교량 응답특성을 이용한 차량중량 계측 시스템.
The method of claim 3,
The vehicle weight calculation unit, the bearing (
Figure 112011076817016-pat00043
), The distance between axes (
Figure 112011076817016-pat00044
Strain influence line due to the unit load of the housing head previously obtained by the test vehicle knowing
Figure 112011076817016-pat00045
) And a vehicle weight measurement system using a bridge response characteristic, by combining the load-to-axis and side-to-side distances of the vehicle to be measured and optimizing it in a direction in which an error with the actual value of the housing strain of the vehicle to be measured is minimized.
제3항에 있어서,
상기 차량중량 계산부는, 활하중 변형률 및 온도 변형률이 포함된 계측 결과에 대해, 온도변형에 의한 응답과 활하중에 의한 응답으로 분리하여, 활하중 변형률의 변동만을 대상으로 주행 차량의 총중량을 산출하는 것을 특징으로 하는 교량 응답특성을 이용한 차량중량 계측 시스템.
The method of claim 3,
The vehicle weight calculation unit may be configured to calculate the total weight of the driving vehicle based only on the variation of the live load strain by separating the response due to the temperature deformation and the response due to the live load, for the measurement result including the live load strain and the temperature strain. Vehicle weight measurement system using the bridge response characteristics.
제3항에 있어서,
상기 차량중량 계산부는, 교량 위를 주행할 때 발생하는 주거더 중앙부의 최대 변형률이 일정 규모 이상인 변형률에 대해서만 작동하는 트리거(Trigger) 기능이 설정된 것을 특징으로 하는 교량 응답특성을 이용한 차량중량 계측 시스템.
The method of claim 3,
The vehicle weight calculation unit, the vehicle weight measurement system using the bridge response characteristics, characterized in that the trigger (Trigger) function is set to operate only for the strain that the maximum strain of the housing the center portion generated when traveling on the bridge over a certain size is set.
제1항에 있어서,
상기 과적차량 단속부는 상기 교량의 소정 높이에 설치되어 상기 과적차량의 차량번호를 촬영하는 카메라인 것을 특징으로 하는 교량 응답특성을 이용한 차량중량 계측 시스템.
The method of claim 1,
And the overload vehicle control unit is a camera installed at a predetermined height of the bridge to photograph the vehicle number of the overload vehicle.
교량을 통과하는 주행차량의 중량을 계측하여 과적을 단속하는 차량중량 계측 방법에 있어서,
a) 측정 대상 차량이 교량을 통과할 경우, 주거더에 설치된 주거더 변형률게이지 및 수직보강재에 설치된 수직보강재 변형률게이지가 각각 교량 응답특성(변형률)을 계측하는 단계;
b) 상기 수직보강재 변형률게이지에 의한 교량 응답특성을 이용하여 상기 측정 대상 차량의 차축 검지, 차축수, 축간 거리 및 주행속도를 산정하는 단계;
c) 차종 판별 알고리즘에 따라 통과 차량을 분리하는 단계;
d) 상기 주거더 변형률의 실측치와의 오차가 최소화되는 방향으로 최적화하는 단계;
e) 상기 측정 대상 차량의 축중 및 총중량을 산출하는 단계; 및
f) 상기 측정 대상 차량의 축중과 총중량이 허용기준을 넘는지 여부를 비교하여 과적차량을 판단하는 단계
를 포함하는 교량 응답특성을 이용한 차량중량 계측 방법.
In the vehicle weight measurement method for measuring the weight of the traveling vehicle passing through the bridge to control the overload,
a) measuring the bridge response characteristics (strain) by the strainer gauge installed in the housing and the strain gauge of the vertical reinforcement installed in the vertical reinforcement when the vehicle to be measured passes the bridge;
b) calculating axle detection, number of axles, distance between axles and traveling speed of the vehicle to be measured by using the bridge response characteristics by the vertical reinforcement strain gauge;
c) separating the passing vehicle according to the vehicle type discrimination algorithm;
d) optimizing in a direction in which the error of the residential strain is minimized;
e) calculating the weight and total weight of the vehicle to be measured; And
f) determining the overload vehicle by comparing whether the weight of the vehicle to be measured and the gross weight exceed an allowable standard;
Vehicle weight measurement method using the bridge response characteristics comprising a.
제8항에 있어서,
g) 상기 측정 대상 차량의 축중과 총중량이 허용기준을 넘는 과적 차량인 것으로 판단한 경우, 상기 과적차량의 차량번호를 인식하여 과적차량 정보를 전송하는 단계를 추가로 포함하는 교량 응답특성을 이용한 차량중량 계측 방법.
The method of claim 8,
g) vehicle weight using the bridge response characteristic, further comprising the step of transmitting the overload vehicle information by recognizing the vehicle number of the overload vehicle when the load and gross weight of the vehicle under measurement are determined to be an overload vehicle exceeding an allowable standard; Measurement method.
제8항에 있어서,
상기 d) 단계는, 축중(
Figure 112011076817016-pat00046
), 축간 거리(
Figure 112011076817016-pat00047
)를 알고 있는 시험차량에 의해 미리 구해진 주거더의 단위하중에 의한 변형률영향선(
Figure 112011076817016-pat00048
) 및 상기 측정 대상 차량의 축중 및 축간 거리를 조합하여, 상기 측정 대상 차량의 주거더 변형률의 실측치와의 오차가 최소화되는 방향으로 최적화하는 것을 특징으로 하는 교량 응답특성을 이용한 차량중량 계측 방법.
The method of claim 8,
The d) step, the accumulation (
Figure 112011076817016-pat00046
), The distance between axes (
Figure 112011076817016-pat00047
Strain influence line due to the unit load of the housing head previously obtained by the test vehicle knowing
Figure 112011076817016-pat00048
) And a vehicle load and a distance between the shafts of the vehicle under measurement to optimize the direction in which the error of the housing strain of the vehicle under measurement is minimized from the measured value.
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