KR102108320B1 - 축중기 시스템에서 축하중 오차를 보정하기 위한 보정값 산정 방법 및 이를 구현하는 축중기 중량 보정 시스템 - Google Patents

축중기 시스템에서 축하중 오차를 보정하기 위한 보정값 산정 방법 및 이를 구현하는 축중기 중량 보정 시스템 Download PDF

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이재현
김종완
정진형
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주식회사에스에이티
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Abstract

본 발명의 축중기 시스템이 설치되어 있는 검측 대상의 차로에서 측정된 차량의 중량을 보정하기 위한 보정값 산정 장치에서의 보정값 산정 방법에 관한 것으로서, 기준 차량의 중량을 기준 중량이라고 할 때, 상기 보정값 산정 장치는 상기 차로에서 상기 기준 차량이 N(N은 2 이상의 자연수)회 주행 시, 상기 축중기 시스템에서 상기 기준 차량의 중량을 검측한 값의 평균값인 검측 중량과 상기 기준 중량을 비교하는 단계, 상기 보정값 산정 장치는 상기 검측 중량과 상기 기준 중량을 비교하여 차이값을 기반으로 윤별 오차율을 계산하는 단계, 상기 보정값 산정 장치는 동일한 윤중 오차율을 갖는 구간으로 상기 차로를 구분하는 단계 및 상기 보정값 산정 장치는 상기 차로의 각 구간 별로 보정값을 산정하는 단계를 포함한다.
본 발명에 의하면, 축하중 정확도를 가장 큰 영향을 미치는 차로의 평탄도에 대한 영향을 반영하여 보정값을 산출함으로써, 축하중을 검측하는데 있어서 정확도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

축중기 시스템에서 축하중 오차를 보정하기 위한 보정값 산정 방법 및 이를 구현하는 축중기 중량 보정 시스템 {Method for calculating correction value for correcting error of axial load in Weigh-In-Motion system, and Weigh-In-Motion system for correcting weight implementing the same}
본 발명은 차량의 축하중을 측정하기 위한 축중기 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 축중기 시스템에서 측정한 축하중 오차를 도로 사정에 맞게 보정하기 위한 보정값 산정 방식에 관한 것이다.
국가산업화의 지속적인 발전 및 이에 따른 물동량 증가로 인하여 기반 도로망의 유지보수에 많은 예산이 소요되고 있다. 특히 과적차량은 기반 도로의 파손을 가져오는 주된 요소이기 때문에 기반 도로에는 과적 차량을 측정하는 별도의 계중 센터가 마련되어 있어 차량의 중량을 계측하고 과적으로 판단될 경우 과태료를 부과하여 과적 차량을 단속하고 있다.
과적 차량으로 인한 폐해가 갈수록 증가하고 있는데, 예를 들어 과적 차량으로 인해 도로가 여기 저기 패이고 울퉁불퉁해지게 되면서, 승용차와 같은 소형 차량들의 사고의 위험이 높아지고, 또한, 이로 인한 도로의 잦은 보수는 국민의 세금을 낭비하는 결과를 초래한다. 특히, 과적 화물 트럭에 의한 문제점은 교량이나 고가 도로와 같은 시설물의 파손에서 더 큰 문제점을 야기하게 되는데, 과적 화물 트럭으로 인한 피로 하중의 누적으로 갑작스런 붕괴 위험성이 높아지는 문제점이 있다. 따라서, 이러한 과적 차량을 단속하기 위한 시스템이 절실한 상황이다.
과적 단속 시스템이란 도로법 및 도로교통법을 위반하는 과적단속 차량을 고발하기 위한 시스템으로서, 차량의 중량을 측정한 후 규정된 중량이 초과되면 운영자가 고발하는 시스템이다. 이러한 시스템은 국도 검문소 및 한국도로공사에서 설치하여 운영되고 있다.
이러한 과적 단속 시스템에서 정확한 화물 차량의 중량을 측정하기 위해서는 차량을 정지상태로 놓고 측정하는 정적인 저울(계중기 또는 이동식 윤중기)을 사용해야 하지만, 고속도로 및 국도에서 정적인 저울을 사용할 경우 많은 교통량으로 인해 교통흐름에 심각한 문제가 유발되기 때문에, 대부분의 과적단속 시스템은 차량이 이동하면서 측정할 수 있는 WIM(Weigh-In-Motion) 시스템을 이용하고 있다.
WIM 시스템은 교통량의 효과는 좋으나 정확도의 문제로 인해 현재까지 법정계량기로 승인이 이루어지지 않았고, 그로 인해 2번 이상의 계중을 통해 과적단속을 진행하고 있는 실정이다. 2번 이상을 측정하기 위해서는 1차 측정 후 2차 측정 판단을 위해 운영자가 개입해야 하고, 365일 24시간 지속운영을 해야 하기 때문에 인력적인 비용이 많이 소요된다는 문제점이 있다.
종래 검문소에서의 과적단속 시스템은 고속 축중기와 저속 축중기 시스템을 이용하는 방안으로서, 화물차량이 도로로 통행하는 지점에 고속 축중기 시스템을 설치하여 차량의 중량을 검측한다.
보통 고속 축중기(High Speed WIM, HS-WIM) 시스템은 저속 축중기(Low Speed WIM, LS-WIM) 시스템보다 정확도가 떨어지지만 고속으로 주행하는 화물차량의 중량을 측정할 수 있는 장점을 가지고 있다. 따라서 고속 축중기를 통해 1차 과적 의심 화물차량을 검측해내고, 검측된 1차 과적 의심 차량을 저속 축중기 시스템에서 2차로 검측하는 방식이다. 이는 교통흐름을 유지하면서 과적단속을 할 수 있는 효과적인 방식으로 세계의 많은 국가에서 유사한 방식으로 과적단속을 진행하고 있다.
이러한 과적 단속 시스템의 경우, 차로에 센서를 설치하여 센서를 통과하는 윤중량을 검측하는 방식으로 차량의 하중을 측정한다. 즉, 좌우 윤중의 합이 축중이며, 차량의 모든 축의 합하여 총 중량을 계산하는 것이다. 국내 도로법 기준으로 총 중량 40톤 초과, 축 중량 10톤 초과이면 과적차량으로 고발된다.
종래 WIM(Weigh-In-Motion) 시스템에서 축하중 오차를 보정하기 위한 절차는 N회(예를 들어, 10회) 차량을 주행한 후 기준중량(참값)과 검측중량(시스템 검지값)을 비교하여 발생한 오차율에 대한 보정알고리즘을 적용하는 과정으로 진행된다. 이 때 WIM 시스템 검측중량에 가장 큰 오차를 유발하는 것이 노면 평탄도이다.
도 1은 노면 평탄도에 영향을 주는 포장의 손상 현상들을 예시한 것이다.
도 1에서, (a)는 밀림 소성변형, (b)는 소성변형과 균열, (c)는 소성변형과 포트홀, (d)는 윤하중에 의한 소성변형, (e)는 포트홀과 균열발생, (f)는 포트홀 현상을 예시한 것이다.
이처럼 종래 WIM 시스템에서 노면 평탄도는 횡경사, 파손, 소성변형 등을 고려하여 적합한지 여부를 판단한다. 그러나 도로에 WIM 시스템을 설치한 후에는 평탄도에 영향을 미치는 파손 및 소성변형 등이 지속적으로 발생할 수 밖에 없고, 이러한 요인이 있는 지점과 그렇치 않은 지점을 주행할 때의 오차율에 차이가 발생하게 된다.
다시 말해서, 도 1과 같이 포장이 파손된 도로에서 기존과 동일한 축하중 보정을 진행할 경우, 도로의 어느 위치에서 보정주행을 수행했는지에 따라 보정값이 상이하게 나오므로, 일관성이 없어서 정확도를 유지할 수 없다. 그 이유는 기존의 보정방식이 1개 차로단위로 N회의 보정데이터를 수집하는데, 여러가지 비용 상의 문제로 그 수집 횟수가 작다는 것이다. 또한, 비용을 더 들여서 수집 횟수를 늘리더라도 오차율을 낮추는 데는 한계가 있다는 문제점이 있다.
이처럼 과적단속에 사용되는 축하중 중량에 정확도를 확보하지 못하는 경우 무용지물이 되기 때문에, 명확하게 정확도를 유지할 수 있는 방안이 필요하다. 특히 무인으로 운영되는 본선 도로의 경우는 더욱 더 정확도 유지에 대한 방안이 수반되어야 할 필요성이 있다.
일반적으로 과적단속 장비를 운영하는데 있어서 가장 많은 유지관리 비용이 들어가는 부분이 편차조정, 즉 보정값 산출 작업이다. 차량을 임대하고 주행하는 작업은 절대시간 및 절대노동력이 필요하기 때문에 정확한 방법론과 그에 따른 명확한 결과를 얻을 수 있어야 한다. 그러나 현재의 편차조정 방식으로는 명확한 정확도를 보장할 수 없기 때문에, 막대한 경제적인 비용이 들어감에도 그 결과는 매번 상이하여 운영자로 하여금 장비에 대한 신뢰를 갖기 어렵다는 문제점이 있다.
대한민국 공개특허 10-2015-0085579
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 차로의 평탄도에 따른 축하중 계측의 오차율을 반영하여 축하중 검측의 정확도를 향상시킬 수 있는 보정값 산정 방법 및 이를 구현하는 축하중 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 축중기 시스템이 설치되어 있는 검측 대상의 차로에서 측정된 차량의 중량을 보정하기 위한 보정값 산정 장치에서의 보정값 산정 방법에 있어서, 기준 차량의 중량을 기준 중량이라고 할 때, 상기 보정값 산정 장치는 상기 차로에서 상기 기준 차량이 N(N은 2 이상의 자연수)회 주행 시, 상기 축중기 시스템에서 상기 기준 차량의 중량을 검측한 값의 평균값인 검측 중량과 상기 기준 중량을 비교하는 단계, 상기 보정값 산정 장치는 상기 검측 중량과 상기 기준 중량을 비교하여 차이값을 기반으로 윤별 오차율을 계산하는 단계, 상기 보정값 산정 장치는 동일한 윤중 오차율을 갖는 구간으로 상기 차로를 구분하는 단계 및 상기 보정값 산정 장치는 상기 차로의 각 구간 별로 보정값을 산정하는 단계를 포함한다.
상기 차로를 좌우로 이등분한 가상의 선을 기준선이라고 할 때, 상기 보정값 산정 장치는 상기 기준 차량의 좌륜의 윤중을 기반으로 산출된 윤중 오차율에 따라 상기 기준선의 좌측 영역을 소정 구간으로 구분하고, 좌측 영역과 동일하게 상기 기준선의 우측 영역을 구분할 수 있다.
본 발명의 축중기 중량 보정 시스템은 검측 대상의 차로에 설치되어 통행하는 차량의 중량과 위치를 측정하는 차량 위치 측정 장치 및 상기 차로에서 측정된 차량의 중량을 보정하기 위한 보정값을 산정하는 보정값 산정 장치를 포함한다.
보정값을 산출하기 위해 마련된 기준 차량의 중량을 기준 중량이라고 할 때, 상기 보정값 산정 장치는 상기 차로에서 상기 기준 차량이 N(N은 2 이상의 자연수)회 주행 시, 상기 차량 위치 측정 장치에서 상기 기준 차량의 중량을 검측한 값의 평균값인 검측 중량과 상기 기준 중량을 비교하고, 그 차이값을 기반으로 윤별 오차율을 계산하고, 상기 차량 위치 측정 장치에서 측정한 차량의 위치를 기반으로 동일한 윤중 오차율을 갖는 구간으로 상기 차로를 구분하고, 상기 차로의 각 구간 별로 보정값을 산정할 수 있다.
상기 차로를 좌우로 이등분한 가상의 선을 기준선이라고 할 때, 상기 보정값 산정 장치는 상기 기준 차량의 좌륜의 윤중을 기반으로 산출된 윤중 오차율에 따라 상기 기준선의 좌측 영역을 소정 구간으로 구분하고, 좌측 영역과 동일하게 상기 기준선의 우측 영역을 구분할 수 있다.
상기 차량 위치 측정 장치는 상기 보정값 산정 장치로부터 상기 차로의 각 구간별 보정값을 전달받고, 상기 차로를 주행하는 차량에 대해 측정된 중량에서 각 구간별 보정값을 적용하여 최종 중량을 산출할 수 있다.
본 발명에 의하면, 축하중 정확도를 가장 큰 영향을 미치는 차로의 평탄도에 대한 영향을 반영하여 보정값을 산출함으로써, 축하중을 검측하는데 있어서 정확도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 축하중 시스템에 대한 검측 결과의 정확도를 확보함으로써, 장비에 대한 신뢰성을 높일 수 있고, 경제적인 이익을 창출하는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 어떠한 도로에도 적용할 수 있으며, 각각의 도로마다 편차조정을 통해 도로 포장에 대한 정확도의 오차율을 감소시켜서, 축하중 시스템 운영자로 하여금 합리적인 운영이 가능하도록 하며, 정확도를 확보하여 직접 단속이 가능하도록 하여 과적단속의 효율을 향상시킬 수 있다는 효과가 있다.
도 1은 노면 평탄도에 영향을 주는 포장의 손상 현상들을 예시한 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 축중기 중량 보정 시스템의 구성을 개념적으로 나타낸 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 보정값 산출 방법을 보여주는 흐름도이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 도로 소성변형을 예시한 것이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 위치 측정 장치의 내부 구성을 보여주는 블록도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 위치 측정 장치에서 센서들의 레이아웃(layout)을 도시한 것이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 중량감지센서에서 감지된 신호 파형을 도시한 것이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 감지센서에서 감지된 신호 파형을 도시한 것이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 차로 내 차량의 위치를 검측하는 방식을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 갖는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조 부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 축중기 중량 보정 시스템의 구성을 개념적으로 나타낸 블록도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 축중기 중량 보정 시스템은 차량 위치 측정 장치(400) 및 보정값 산정 장치(500)를 포함한다.
차량 위치 측정 장치(400)는 검측 대상의 차로에 설치되어 통행하는 차량의 중량과 위치를 측정한다.
보정값 산정 장치(500)는 차로에서 측정된 차량의 중량을 보정하기 위한 보정값을 산정한다.
본 발명에서 보정값을 산출하기 위해 마련된 기준 차량의 중량을 기준 중량이라고 할 때, 보정값 산정 장치(500)는 차로에서 기준 차량이 N(N은 2 이상의 자연수)회 주행 시, 차량 위치 측정 장치(400)에서 기준 차량의 중량을 검측한 값의 평균값인 검측 중량과 기준 중량을 비교한다. 그리고, 그 차이값을 기반으로 윤별 오차율을 계산하고, 차량 위치 측정 장치(400)에서 측정한 차량의 위치를 기반으로 동일한 윤중 오차율을 갖는 구간으로 차로를 구분한다. 그리고, 차로의 각 구간 별로 보정값을 산정한다.
차량 위치 측정 장치(400)는 보정값 산정 장치(500)로부터 차로의 각 구간별 보정값을 전달받고, 차로를 주행하는 차량에 대해 측정된 중량에서 각 구간별 보정값을 적용하여 최종 중량을 산출할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 보정값 산출 방법을 보여주는 흐름도이다.
도 3을 참조하면, 축중기 시스템이 설치되어 있는 검측 대상의 차로에서 측정된 차량의 중량을 보정하기 위한 보정값 산정 장치(500)에서의 보정값 산정 방법에서, 보정값 산정 장치(500)는 차로에서 기준 차량이 N(N은 2 이상의 자연수)회 주행 시, 축중기 시스템에서 기준 차량의 중량을 검측한 값의 평균값인 검측 중량과 기준 중량을 비교한다(S510, S520).
그리고, 보정값 산정 장치(500)는 검측 중량과 기준 중량을 비교하여 차이값을 기반으로 윤별 오차율을 계산한다(S530).
그리고, 보정값 산정 장치(500)는 동일한 윤중 오차율을 갖는 구간으로 차로를 구분한다(S540).
그리고, 보정값 산정 장치(500)는 차로의 각 구간 별로 보정값을 산정한다(S550).
본 발명에서 차로를 좌우로 이등분한 가상의 선을 기준선(L)이라고 할 때, 보정값 산정 장치(500)는 기준 차량의 좌륜의 윤중을 기반으로 산출된 윤중 오차율에 따라 기준선의 좌측 영역을 소정 구간으로 구분하고, 좌측 영역과 동일하게 기준선의 우측 영역을 구분할 수 있다. 이에 대해 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 도로 소성변형을 예시한 것이다.
도 4에서 보는 것과 같이 차로에 소성변형이 일어난 경우, (a)는 기준선(L)의 좌측 영역에서 좌륜에 대한 오차율에 따라 A구간과 B구간으로 구분된 것을 도시한 것이다. 그리고, 도 4 (b)에서 보는 것과 같이, 본 발명에서는 좌측 영역의 좌륜에 대한 오차율에 따라 구간을 구분한 것과 동일하게, 기준선(L)의 우측 영역을 A'구간과 B'구간으로 구분할 수 있다. 이때, A구간과 A'구간의 오차율이 동일하며, B구간과 B'구간의 오차율이 동일하다.
도 5는 윤하중 소성변형으로 차로의 좌측 영역과 우측 영역의 중심이 가라앉은 경우이다. 이 경우, 도 5 (a)에서 보는 바와 같이, 좌륜 오차율에 따라 A, B, C의 세구간으로 구분되는 것을 확인할 수 있다. 마찬가지로, 도 5 (b)에서 보는 것과 같이, 본 발명에서는 좌측 영역의 좌륜에 대한 오차율에 따라 구간을 구분한 것과 동일하게, 기준선(L)의 우측 영역을 A', B', C'구간으로 구분할 수 있다. 이때, A구간과 A'구간의 오차율이 동일하며, B구간과 B'구간의 오차율이 동일하고, C구간과 C'구간의 오차율이 동일하다.
이처럼, 본 발명에서는 소성변형과 균열이 발생한 지점으로 주행한 경우와 평탄한 지점으로 주행한 결과를 분석해보면 각각의 오차율에 일관성을 발견할 수 있으며, 이러한 원리를 이용하여 각 차로의 주행위치 별로 보정계수를 각각 산출하는 방식을 도입하고 보정계수를 주행 위치별로 적용시키는 방식을 제안한다.
본 발명의 구체적인 실시예에서 축중기 시스템에서 축하중 오차를 보정하기 위한 보정값을 생성하기 위해서는 편차 조정 과정과 검증 주행 과정으로 진행할 수 있다.
편차 조정 과정을 예시하면 다음과 같다.
먼저, 차량에 기준분동을 적정한 수준으로 적재한 기준차량을 제작한다. 가령, 기준분동으로 1톤 추를 적재하여 기준차량을 제작할 수 있다.
다음, 법정계량기인 이동식 윤중기 또는 계중기를 이용하여 기준차량의 정확한 중량을 측정한다. 측정된 중량은 기준중량으로 사용된다.
다음, 편차조정을 위해 차로별로 기준차량을 10회 주행시킨다. 여기서 10회 주행은 일 실시예에 불과하며 편차조정을 위해 다양한 횟수로 기준차량을 주행시킬 수 있다.
그리고, 각각의 주행에 대한 윤별 오차율을 계산하고 평균값을 산출한다. 그리고, 동일한 윤별 오차율을 갖는 구간으로 차로를 분할한다. 그리고, 각 구간에 대한 단일 보정계수를 산정한다.
그리고, 기존의 보정계수에 단일 보정계수를 반영하여 각 구간별 보정계수를 수정한다.
이제 수정된 보정계수를 검증하기 위한 검증주행 과정을 예시하면 다음과 같다.
먼저, 검증주행을 위한 기준차량 제작을 위하여, 차량에 기준분동을 적정한 수준으로 적재한 기준차량을 제작한다. 가령, 기준분동으로 1톤 추를 적재하여 기준차량을 제작할 수 있다.
다음, 법정계량기인 이동식 윤중기 또는 계중기를 이용하여 기준차량의 정확한 중량을 측정한다. 측정된 중량은 기준중량으로 사용된다.
다음, 검증주행을 위해 차로별로 기준차량을 10회 주행시킨다. 여기서 10회 주행은 일 실시예에 불과하며 검증주행을 위해 다양한 횟수로 기준차량을 주행시킬 수 있다. 이때, 검증주행 시 편차조정에서 산정한 보정계수를 각 구간별로 반영한다.
마지막으로, 검증 주행한 기준차량의 축중량, 총중량을 비교하여 오차율을 평가한다.
이처럼, 본 발명에서는 차량이 도로에 설치된 축중기 시스템에서 센서영역을 통행할 때, 도로의 횡방향 위치를 검측하여 동일한 오차율을 갖는 구간을 분할하고, 각 구간마다 보정값를 계산한다. 이렇게 산출된 보정값은 차량이 주행할 때의 위치를 검측하여, 해당 위치에서의 축하중 측정시 오차보정에 사용된다.
본 발명에서 동일한 오차율을 갖는 구간은 1개부터 N개까지 다양하게 분할 될 수 있다. 그리고, 도로 평탄도에 따라 축단위 보정값, 윤단위 보정값, 총중단위 보정값을 선택적으로 사용할 수 있다.
만일 차량이 차로를 부분적으로 벗어나는 경우, 좌윤의 보정값이 우륜에 대한 보정값으로 적용될 수 있으며, 역으로 우륜의 보정값이 좌륜에 대한 보정값으로 적용될 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 위치 측정 장치의 내부 구성을 보여주는 블록도이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 위치 측정 장치에서 센서들의 레이아웃(layout)을 도시한 것이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 본 발명의 차량 위치 측정 장치(400)는 제1 중량감지센서(210), 제2 중량감지센서(220), 루프센서(300), 주행 감지센서(100), 제어부(410)를 포함한다.
제1 중량감지센서(210)는 각 차로마다 설치되어, 차량의 중량을 감지하는 역할을 한다.
제2 중량감지센서(220)는 각 차로마다 설치되어, 차량의 중량을 감지하는 역할을 한다.
루프센서(loop sensor)(300)는 각 차로마다 설치되어, 통행하는 차량을 감지하는 역할을 한다.
주행 감지센서(100)는 각 차로마다 설치되어, 제1 중량감지센서(210) 및 제2 중량감지센서(220)를 피하기 위해 차로를 벗어나서 주행하는 차량을 감지하는 역할을 한다.
제어부(410)는 제1 중량감지센서(210), 제2 중량감지센서(220), 루프센서(300), 주행 감지센서(100)로부터 감지된 신호를 이용하여 각 차로를 통행하는 차량의 위치를 검측한다.
도 7에서 보는 바와 같이, 본 발명에서 각 차로에서 차량의 주행 방향을 기준으로, 제1 중량감지센서(210), 루프센서(300), 제2 중량감지센서(220) 및 주행 감지센서(100)의 순서로 위치되는 것이 바람직하다.
그리고, 주행 감지센서(100)는 각 차로에 비스듬히 사선 방향으로 설치될 수 있다. 본 발명에서 주행 감지센서(100)는 검측신호를 전기신호로 변환할 수 있는 다양한 전기신호 센서들이 사용될 수 있으며, 예를 들어 피에조 센서로 구현될 수 있다.
제1 중량감지센서(210) 및 제2 중량감지센서(220)는 각 차로마다 좌측 윤과 우측 윤을 각각 측정할 수 있는 길이로 설치될 수 있다.
제어부(410)는 주행 감지센서(100)에서 감지된 신호를 이용하여 차량의 윤폭과 차로 내 차량의 위치를 산출한다.
본 발명에서 주행 감지센서(100)는 차로에 설치되어 차량이 차로내에서 주행하는 방향을 알 수 있으며, 또한 신호파형을 통해 차량의 윤폭을 계산할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 중량감지센서에서 감지된 신호 파형을 도시한 것이다.
도 8을 참조하면, 중량감지센서(210, 220)에서 차량의 축이 통과하면서 이에 대한 중량을 감지하는 것이 신호 파형으로 나타나 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 감지센서에서 감지된 신호 파형을 도시한 것이다. 도 9에서 (a)는 싱글타이어가 구비된 차량의 경우이고, (b)는 듀얼타이어가 구비된 차량의 경우이다.
도 9를 참조하면, 차량 감지센서(100)에 타이어가 최초로 접촉한 시점부터 신호파형이 시작되고, 타이어가 벗어난 시점에 신호파형이 종료된다. 즉, 신호파형은 타이어가 차량 감지센서(100)에 접촉한 시점부터 벗어난 시점까지를 나타낸다. 이러한 신호 파형의 상승하는 시작점과 끝점 간의 간격을 통해 차량의 윤폭을 계산할 수 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 차로 내 차량의 위치를 검측하는 방식을 설명하기 위한 도면이다.
도 10을 참조하면, 차량이 제2 중량감지센서(220)와 주행 감지센서(100)를 통과한 경우이다. 여기서, 차로에 센서 설치시, 제2 중량감지센서(220)와 주행 감지센서(100)가 이루는 각도(θ)와, 제2 중량감지센서(220)의 길이 및 차로 내 위치 정보는 미리 설정되어 있다고 가정한다.
차량의 제1 중량감지센서(210) 통과 시간과 제2 중량감지센서(220) 통과 시간을 측정하는 것과 같은 다양한 방법으로(제1 중량감지센서와 제2 중량감지센서 사이의 거리는 상수임), 차량이 제2 중량감지센서(220)를 통과할 때의 속도(V)를 계산할 수 있다.
그리고, 차량이 제2 중량감지센서(220)를 통과한 시간을 Wt라 하고, 차량이 주행 감지센서(100)를 통과한 시간을 Pt라 하면, 차량이 제2 중량감지센서(220)를 통과한 후 주행 감지센서(100)를 통과하는데 걸리는 시간은 Lt=Pt-Wt로 나타낼 수 있다.
그러면, 차량이 제2 중량감지센서(220)를 거쳐 주행 감지센서(100)에 도달하는 거리 S=V×Lt로 계산할 수 있다.
도 10에서, 차량이 통과한 통과 지점을 710으로 가정하면, 전술한 정보를 통해 θ를 하나의 각으로 하는 삼각형을 구할 수 있고, 이 삼각형에서 제2 중량감지센서(220)와 주행 감지센서(100) 사이의 거리(S)를 이미 계산하여 알고 있다. 여기서, 중량감지센서(220)와 주행 감지센서(100) 사이의 거리(S)를 Lheight라 하면, 삼각함수의 탄젠트(tangent) 정보를 이용하여 제2 중량감지센서(220) 상의 길이 Ltarget을 다음과 같이 구할 수 있다.
[수학식 1]
Tan(θ)= Lheight / Ltarget
Ltarget = Lheight×Tan(θ)
그리고 윤폭은 도 9에 도시된 신호 파형의 상승하는 시작점과 끝점 간의 간격을 통해 차량의 윤폭을 계산할 수 있다.
따라서, 이상의 방식을 통해, 차로를 통행하는 차량의 위치정보와 윤폭을 계산할 수 있다.
도 10의 실시예에서는 차량의 우륜을 대상으로 설명하였지만 이상의 방식은 좌륜의 위치정보와 윤폭을 계산하는 경우에도 동일하게 적용할 수 있다.
이상 본 발명을 몇 가지 바람직한 실시예를 사용하여 설명하였으나, 이들 실시예는 예시적인 것이며 한정적인 것이 아니다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 지닌 자라면 본 발명의 사상과 첨부된 특허청구범위에 제시된 권리범위에서 벗어나지 않으면서 다양한 변화와 수정을 가할 수 있음을 이해할 것이다.
100 차량 위치 측정 장치
200 보정값 산정 장치

Claims (5)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 검측 대상의 차로에 설치되어 통행하는 차량의 중량과 위치를 측정하는 차량 위치 측정 장치; 및
    상기 차로에서 측정된 차량의 중량을 보정하기 위한 보정값을 산정하는 보정값 산정 장치를 포함하되,
    보정값을 산출하기 위해 마련된 기준 차량의 중량을 기준 중량이라고 할 때,
    상기 보정값 산정 장치는 상기 차로에서 상기 기준 차량이 N(N은 2 이상의 자연수)회 주행 시, 상기 차량 위치 측정 장치에서 상기 기준 차량의 중량을 검측한 값의 평균값인 검측 중량과 상기 기준 중량을 비교하고, 그 차이값을 기반으로 윤별 오차율을 계산하고, 상기 차량 위치 측정 장치에서 측정한 차량의 위치를 기반으로 동일한 윤중 오차율을 갖는 구간으로 상기 차로를 구분하고, 상기 차로의 각 구간 별로 보정값을 산정하고,
    상기 차로를 좌우로 이등분한 가상의 선을 기준선이라고 할 때, 상기 보정값 산정 장치는 상기 기준 차량의 좌륜의 윤중을 기반으로 산출된 윤중 오차율에 따라 상기 기준선의 좌측 영역을 소정 구간으로 구분하고, 좌측 영역과 동일하게 상기 기준선의 우측 영역을 구분하고,
    상기 차량 위치 측정 장치는 상기 보정값 산정 장치로부터 상기 차로의 각 구간별 보정값을 전달받고, 상기 차로를 주행하는 차량에 대해 측정된 중량에서 각 구간별 보정값을 적용하여 최종 중량을 산출하고,
    상기 차량 위치 측정 장치는,
    각 차로마다 설치되어, 차량의 중량을 감지하기 위한 제1 중량감지센서;
    각 차로마다 설치되어, 차량의 중량을 감지하기 위한 제2 중량감지센서;
    각 차로마다 설치되어, 통행하는 차량을 감지하기 위한 루프센서;
    각 차로마다 설치되어, 주행하는 차량의 주행 방향과 윤폭을 감지하기 위한 주행 감지센서; 및
    상기 제1 중량감지센서, 상기 제2 중량감지센서, 상기 루프센서, 상기 주행 감지센서로부터 감지된 신호를 이용하여 각 차로를 통행하는 차량의 위치와 윤폭을 산출하는 제어부를 포함하며,
    각 차로에서 차량의 주행 방향을 기준으로, 상기 제1 중량감지센서, 상기 루프센서, 상기 제2 중량감지센서 및 상기 주행 감지센서의 순서로 위치되고,
    차량이 상기 제2 중량감지센서를 통과한 시간을 Wt라 하고, 차량이 상기 주행 감지센서를 통과한 시간을 Pt라 하면,
    상기 제어부는 차량이 상기 제2 중량감지센서를 통과한 후 상기 주행 감지센서를 통과하는데 걸리는 시간을 Lt=Pt-Wt로 계산하고,
    상기 제2 중량감지센서와 상기 주행 감지센서가 이루는 각도를 θ라 하고, 상기 제2 중량감지센서와 상기 주행 감지센서 사이의 거리를 Lheight라 하고, 상기 제2 중량감지센서의 가상의 연장선과 상기 주행 감지센서의 가상의 연장선이 만나는 지점으로부터 상기 제2 중량감지센서 상에서 차량이 통과한 통과 지점까지의 길이를 Ltarget이라고 할 때,
    상기 제어부는 차량이 상기 제2 중량감지센서를 거쳐 상기 주행 감지센서에 도달하는 거리를 Lheight=V×Lt로 계산하고,
    Tan(θ)= Lheight / Ltarget
    Ltarget = Lheight×Tan(θ) (수학식 1)
    로 계산할 수 있고,
    상기 제어부는 상기 수학식 1을 이용하여 상기 제2 중량감지센서를 밟은 차량의 바퀴 위치를 산출하고,
    상기 제어부는 차량의 바퀴 위치가 속한 구간을 확인하고, 상기 보정값 산정 장치로부터 상기 차량의 바퀴 위치가 속한 구간의 보정값을 읽어들이고, 읽어들인 보정값을 적용하여 차량의 최종 중량을 산출하는 것을 특징으로 하는 축중기 중량 보정 시스템.
  4. 삭제
  5. 삭제
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