057 wim fo crow 2014

Verkeersbelastingen meten met de

WIM-FO

Rien Huurman, Mar van der Hoek, Roland van Niekerk

BAM / VanderHoekPhotonics / BAM

Inhoud

• Piëzo sensoren in de weg

• WIM-FO sensor in de weg

• Asfaltgedrag en meten

• WIM-FO sensor voor de weg

2 BAM Wegen bv

Piëzo sensoren in de weg

• Piëzo sensoren zijn enkel last gevoelig,

• Worden in het wegoppervlak ingebouwd,

• Grote spanningen treden hier op,

• Schade aan weg en/of sensor zijn gevolg.

3 BAM Wegen bv


4 BAM Wegen bv

• Verlies van hechting

• Discontinuiteit in deklaag

• Lage Temp scheuren

• Verlies opsluiting van de

deklaag

Schade soms al na enige

weken!!


5 BAM Wegen bv

• Sensor tekent af door

spoorvorming

• Dit beinvloed de metingen

• Onderhoud: bijslijpen van

de sensor

• Verlies van de sensor bij

vervanging deklaag

WIM-FO sensor in de weg

6 BAM Wegen bv

Zeer nauwkeurige sensor die onder de deklaag kan worden

aangebracht.

• Geen schade aan deklaag: lange levensduur.

• Sensor tekent zich niet af.

• Waardoor metingen nauwkeurig blijven.

• Geen bijslijpen, geen onderhoud.

• Sensor blijft behouden en bruikbaar ook na vervangen deklaag.

Asfaltgedrag & meten

7 BAM Wegen bv

Is nog niet zo gemakkelijk

Hoe kun je nauwkeurig door de deklaag meten?

Asfalt is visco-elastisch en temperatuur gevoelig

WIM-FO sensor geeft tijd-rek signalen voor 72 locaties

Dit vraagt om begrip van de mechanica van de weg en de sensor.


8 BAM Wegen bv

-0.02

-0.01

0

0.01

0.02

-1.5

-1

-0.5

0

0.5

1

1.5

0 1 2 3 4 5

Stra

in [

-]

Stre

ss [M

pa]

Time [s]

Stress

Strain

-0.02

-0.01

0

0.01

0.02

-1.5

-1

-0.5

0

0.5

1

1.5

0 1 2 3 4 5

Stra

in [

-]

Stre

ss [M

pa]

Time [s]

Stress

Strain


9 BAM Wegen bv

10

100

1000

10000

100000

0.001 0.01 0.1 1 10 100 1000 10000

Stiff

ness

[MPa

]

Frequency [Hz]


10 BAM Wegen bv

4 pb test


11 BAM Wegen bv

4 pb test


12 BAM Wegen bv

Gemodelleerde verharding met WIM-FO sensor


13 BAM Wegen bv



14 BAM Wegen bv



15 BAM Wegen bv


Asfaltgedrag & Meten

16 BAM Wegen bv


-800

-600

-400

-200

0

200

400

600

0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3

80 km/h : 30°C

10 km/h : 20°C

• We hebben een model dat

nauwkeurig beschrijft wat er

gebeurt.

•Materiaalgedrag, belasting en

geometrie worden gerespecteerd.

•Dit vormt basis voor interpretatie

van tijd-rek signalen.

•Simulaties bij verschillende

snelheden en temperaturen.


17 BAM Wegen bv



18 BAM Wegen bv


-800

-600

-400

-200

0

200

400

600

0 0.5 1 1.5 2 2.5

mic

rore

k [

-]

tijd [s]

Lokale rekken in kolommidden

50°C

40°C

30°C

20°C

10°C

0°C

-10°C


19 BAM Wegen bv

Sensor is een strip die de druk onder passerende wielen aftast.

Dit vraagt om integreren signalen.

Kauwgom-gedrag maakt dit moeilijk.

Maar via model hebben we controle (start en stop).

-100000

-80000

-60000

-40000

-20000

0

20000

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000

Belas

ting

[N]

Afstand [mm]

80 km/h / 50°C

80 km/h / 40°C

80 km/h / 30°C

80 km/h / 20°C

80 km/h / 10°C

80 km/h / 0°C

80 km/h / -10°C

10 km/h / 50°C

10 km/h / 40°C

10 km/h / 30°C

10 km/h / 20°C

10 km/h / 10°C

10 km/h / 0°C

10 km/h / -10°C

belasting


20 BAM Wegen bv

Enorme verbetering in signaal interpretatie

-50000

-40000

-30000

-20000

-10000

0

10000

3000 3050 3100 3150 3200 3250 3300 3350

Be

last

ing

[N]

Afstand [mm]

80 km/h / 50°C

80 km/h / 40°C

80 km/h / 30°C

80 km/h / 20°C

80 km/h / 10°C

80 km/h / 0°C

80 km/h / -10°C

10 km/h / 50°C

10 km/h / 40°C

10 km/h / 30°C

10 km/h / 20°C

10 km/h / 10°C

10 km/h / 0°C

10 km/h / -10°C

belasting


21 BAM Wegen bv

Validatie conform COST 323 loopt

RelatieWIM-FO versus Piëzo sensor

0

20

40

60

80

100

120

0 200 400 600 800 1000 1200 1400

Asla

st Pi

ëzo s

enso

r [kN

]

Aslast WIM-FO sensor [-]

WIM-FO versus Piëzo sensoren

WIM-FO sensor voor de weg

22 BAM Wegen bv

Bestaande WIM systemen registeren

• Aslasten van individuele assen

• Schrijven deze toe aan voertuigen

• Berekenen voortuiggewichten

• Statistiek op verkregen data

WIM-FO doet dit ook, maar meer…….

Aslasten en schade?

WIM-FO voor de weg

23 BAM Wegen bv


24 BAM Wegen bv

Aslasten en schade


25 BAM Wegen bv

Aslasten en schade

0

5

10

15

20

25

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220

Re

lati

ve 1

00

kN

dam

age

[-]

Axle load [kN]

Pavement damage as function of axle load

0.4

1

m

n

ist

iieq L

LNN


26 BAM Wegen bv

Aslasten en schade

0%

5%

10%

15%

20%

25%

30%

35%

30 50 70 90 110 130 150 170 190 210

Axle load group [kN]

Axle load versus damage distribution

axle load distribution

damage distribution


27 BAM Wegen bv

Het zijn niet de aslasten, maar de wiellasten die schade veroorzaken.

De WIM-FO sensor geeft de belasting als functie van de dwarslocatie

en maakt dus onderscheid tussen individuele wielen.

Een factor 2 in belasting wordt eenvoudig niet gezien!

0

1

2

3

4

5

6

1 1.5 2 2.5 3

Re

lati

ve d

amag

e [

-]

Ratio heavy wheel/light wheel [-]

Damage heavy wheel [-]

Damage light wheel [-]

Damage wheel track [-]


28 BAM Wegen bv

Aslasten en schade??


29 BAM Wegen bv

Er zit een factor 1,4 in rek

als gevolg verschillende

typen wielen. Dit is een

factor 3,9 in schade!!!

Wat is waarde WIM als

wielbelasting onbekend

blijft?


30 BAM Wegen bv

Met 2 x 36 sensoren registreerd de WIM-FO sensor de

bandbreedte en band positie en daarmee het type band.

Bestaande Piëzo systemen kunnen dit niet omdat deze alleen

lastgevoelig zijn.


31 BAM Wegen bv


Versporing verlengt de levensduur.


32 BAM Wegen bv

Versporing spreidt schade en is daarmee erg belangrijk bij de

bepaling van de wegbelasting. Met WIM-FO wordt versporing

gemeten.



33 BAM Wegen bv

Spoorvorming is een

gevolg van contactdruk

en temperatuur.



34 BAM Wegen bv

De WIM-FO sensor ligt op 7 tot 8 cm onder wegoppervlak en meet

temperatuur in schuifzone.

De wielprint en de wiellast geven gecombineerd de contactdruk.

WIM-FO registreert dus de drijvende krachten achter spoorvorming.


35 BAM Wegen bv

Conclusies

36 BAM Wegen bv

•WIM-FO geeft geen schade aan deklaag,

•WIM-FO blijft na vervanging deklaag bruikbaar,

•WIM-FO tekent niet af in deklaag (onzichtbaar),

•WIM-FO lange onderhoudsvrije levensduur (hinder & kosten)

•WIM-FO heeft zeer nauwkeurige sensor,

•WIM-FO vormt daarmee een zeer nauwkeurig systeem,

•WIM-FO meet en registreert de daadwerkelijke verkeersbelasting

(aslast, wiellast, versporing, type band, band belasting, temperatuur

in schuifzone, contact druk).

Vragen??

Behaviour of asphalt & measuring

38 BAM Wegen bv

Calibration function (Dutch asphalt i.e. stiff asphalt)

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

35000

40000

45000

50000

-20 0 20 40 60

Wie

llast

[N]

Temperatuur [°C]

80 km/h

10 km/h


39 BAM Wegen bv

Asfalt: Burgers’ model

0

0.5

1

0 1 2 3 4 5St

ress

[Mp

a]Time [s]

0

0.01

0 1 2 3 4 5

Stra

in [

-]

Time [s]


40 BAM Wegen bv


0

0.5

1

0 1 2 3 4 5St

ress

[Mp

a]Time [s]

0

0.01

0 1 2 3 4 5

Stra

in [

-]

Time [s]


41 BAM Wegen bv


0

0.5

1

0 1 2 3 4 5St

ress

[Mp

a]Time [s]

0

0.01

0 1 2 3 4 5

Stra

in [

-]

Time [s]


42 BAM Wegen bv


0

0.5

1

0 1 2 3 4 5St

ress

[Mp

a]Time [s]

0

0.005

0.01

0.015

0.02

0.025

0.03

0 1 2 3 4 5

Stra

in [

-]

Time [s]


43 BAM Wegen bv

4 pb test


44 BAM Wegen bv


-400

-350

-300

-250

-200

-150

-100

-50

0

50

0 0,5 1 1,5 2 2,5

mic

rore

k [

-]

tijd [s]

Lokale rekken in kolommidden

50°C

40°C

30°C

20°C

10°C

0°C

-10°C


45 BAM Wegen bv


46 BAM Wegen bv

4 pb test

057 wim fo crow 2014

Engineering

Transcript of 057 wim fo crow 2014