Los dispositivos de pesaje en movimiento ( WIM , por sus siglas en inglés) están diseñados para capturar y registrar los pesos de los ejes y los pesos brutos de los vehículos a medida que estos pasan por un sitio de medición. A diferencia de las básculas estáticas , los sistemas WIM son capaces de medir vehículos que circulan a una velocidad de tráfico reducida o normal y no requieren que el vehículo se detenga. Esto hace que el proceso de pesaje sea más eficiente y, en el caso de los vehículos comerciales, permite que los camiones que se encuentran por debajo del límite de peso puedan pasar por las básculas estáticas o la inspección.
El pesaje en movimiento es una tecnología que se puede utilizar para diversos fines privados y públicos (es decir, aplicaciones) relacionados con los pesos y las cargas por eje de vehículos de carretera y ferroviarios. Los sistemas WIM se instalan en la carretera o en la vía férrea o en un vehículo y miden, almacenan y proporcionan datos del flujo de tráfico o del vehículo específico. Para los sistemas WIM se aplican ciertas condiciones específicas. Estas condiciones tienen un impacto en la calidad y la fiabilidad de los datos medidos por el sistema WIM y en la durabilidad de los sensores y del propio sistema WIM.
Los sistemas WIM miden las cargas dinámicas de los ejes de los vehículos e intentan calcular la mejor estimación posible de los valores estáticos relacionados. Los sistemas WIM deben funcionar sin supervisión, en condiciones ambientales y de tráfico difíciles, a menudo sin ningún control sobre la forma en que se mueve el vehículo o el comportamiento del conductor. Como resultado de estas condiciones de medición específicas, una implementación exitosa de un sistema WIM requiere conocimientos y experiencia específicos.
La información de peso consta del peso bruto del vehículo y las cargas por eje (grupo) combinadas con otros parámetros como: fecha y hora, ubicación, velocidad y clase de vehículo. En el caso de los sistemas WIM a bordo, esto se aplica únicamente al vehículo específico. En el caso de los sistemas WIM en carretera, esto se aplica a todo el flujo de tráfico del vehículo.
Esta información de peso proporciona al usuario un conocimiento detallado de la carga de los vehículos pesados. [1] Esta información es mejor que con las tecnologías anteriores, por lo que, por ejemplo, es más fácil hacer coincidir los vehículos pesados con la infraestructura vial/ferroviaria. [2] (Moffatt, 2017).
Especialmente para camiones , el monitoreo del peso bruto del vehículo y del eje es útil en una variedad de aplicaciones que incluyen:
La aplicación más común de los datos WIM en las carreteras es probablemente el diseño y la evaluación de pavimentos. En los Estados Unidos, se utiliza un histograma de datos WIM para este propósito. En ausencia de datos WIM, hay histogramas predeterminados disponibles. Los pavimentos se dañan a través de un proceso de fatiga mecanicista-empírico [5] que se suele simplificar como la cuarta ley de potencia . En su forma original, la cuarta ley de potencia establece que la tasa de daño del pavimento es proporcional al peso del eje elevado a la cuarta potencia. Los datos WIM proporcionan información sobre la cantidad de ejes en cada categoría de peso significativa, lo que permite realizar este tipo de cálculos. [ cita requerida ]
Las básculas de pesaje en movimiento se utilizan a menudo para facilitar el control de la sobrecarga de peso, como el programa de Sistemas y redes de información de vehículos comerciales de la Administración Federal de Seguridad de Autotransportistas . Los sistemas de pesaje en movimiento se pueden utilizar como parte de las estaciones de inspección en carretera tradicionales o como parte de las estaciones de inspección virtuales. [6] En la mayoría de los países, los sistemas WIM no se consideran lo suficientemente precisos para el control directo de los vehículos sobrecargados, pero esto puede cambiar en el futuro. [7]
La aplicación más común de WIM en puentes es la evaluación de la carga de tráfico. La intensidad del tráfico en un puente varía mucho, ya que algunas carreteras son mucho más transitadas que otras. En el caso de los puentes que se han deteriorado, esto es importante, ya que un puente con menos tráfico es más seguro y los puentes con más tráfico deben priorizarse para su mantenimiento y reparación. Se ha llevado a cabo una gran cantidad de investigaciones sobre el tema de la carga de tráfico en puentes, tanto de tramo corto [8] [9] [10], incluida una asignación para la dinámica [11] [12] [13] como de tramo largo [14] [15] [16] .
En los últimos años, han surgido varios sistemas de pesaje en movimiento "especializados". Un ejemplo popular es la báscula de horquilla delantera para camiones de basura. En esta aplicación, se pesa un contenedor (mientras está lleno) mientras el conductor lo levanta y, nuevamente, mientras está vacío, mientras el contenedor se devuelve al suelo. La diferencia entre el peso lleno y el peso vacío es igual al peso del contenido. [ cita requerida ]
Entre los países que utilizan el pesaje en movimiento en las carreteras se incluyen:
La precisión de los datos de pesaje en movimiento es generalmente mucho menor que la de las básculas estáticas, donde el entorno está mejor controlado. El grupo europeo COST 323 [32] desarrolló un marco de clasificación de precisión en la década de 1990. [33] También coordinaron tres pruebas en carretera controladas de forma independiente de sistemas WIM disponibles comercialmente y prototipos, una en Suiza, [34] una en Francia (Prueba de autopista continental) y otra en el norte de Suecia (Prueba de entorno frío). [35] Se puede lograr una mejor precisión con sistemas WIM de múltiples sensores [36] y una compensación cuidadosa de los efectos de la temperatura. La Administración Federal de Carreteras de los Estados Unidos ha publicado criterios de garantía de calidad para sistemas WIM [37] cuyos datos se incluyen en el proyecto de Rendimiento de Pavimentos a Largo Plazo .
Los sistemas WIM pueden emplear varios tipos de sensores para la medición.
Los primeros sistemas WIM, que todavía se utilizan en una minoría de instalaciones, utilizan un puente existente instrumentado como plataforma de pesaje. [38] [39] Las placas de flexión abarcan un hueco cortado en el pavimento y utilizan la flexión a medida que la rueda pasa por encima como medida del peso. Las células de carga utilizan sensores de deformación en los soportes de las esquinas de una gran plataforma incrustada en la carretera. [40]
La mayoría de los sistemas actuales son sensores de banda: materiales sensibles a la presión instalados en una ranura de 2 a 3 cm cortada en el pavimento de la carretera. En los sensores de banda, se utilizan diversos materiales de detección, incluidos piezopolímeros, piezocerámicos, capacitivos y piezoeléctricos de cuarzo. Muchos de estos sistemas de detección dependen de la temperatura y se utilizan algoritmos para corregirla. [40]
Los transductores de tensión se utilizan en los sistemas WIM de puentes. Los extensómetros se utilizan para medir la flexión en las placas de flexión y la deformación en las celdas de carga. Los sistemas de sensores de banda utilizan materiales piezoeléctricos en la ranura.
Los sistemas capacitivos miden la capacitancia entre dos placas cargadas colocadas muy cerca una de otra. [41]
Más recientemente, se han propuesto sensores de pesaje que utilizan sensores de rejilla de fibra óptica. [42] [43] [44]
Las señales de carga de alta impedancia se amplifican con amplificadores de carga basados en MOSFET y se convierten en una salida de voltaje, que se conecta al sistema de análisis. [ cita requerida ]
Los bucles inductivos definen la entrada y salida del vehículo de la estación WIM. Estas señales se utilizan como entradas de activación para iniciar y detener la medición y comenzar a calcular el peso bruto total de cada vehículo. También miden la longitud total del vehículo y ayudan con la clasificación del mismo. Para las aplicaciones de baja velocidad o en las barreras de peaje, los bucles inductivos pueden reemplazarse por otros tipos de sensores para vehículos, como cortinas de luz, sensores de eje o cables piezoeléctricos. [ cita requerida ]
El sistema de medición de alta velocidad está programado para realizar cálculos de los siguientes parámetros: [ cita requerida ]
Distancias entre ejes, pesos de cada eje, peso bruto del vehículo, velocidad del vehículo, distancia entre vehículos y la marca de tiempo sincronizada con GPS para cada medición del vehículo.
El sistema de medición debe estar protegido ambientalmente, tener un amplio rango de temperatura de funcionamiento y soportar la condensación.
Las cámaras para el reconocimiento automático de matrículas pueden formar parte del sistema para comparar el peso medido con el peso máximo permitido para el vehículo y, en caso de superarse los límites, informar a las autoridades para perseguir el vehículo o multar directamente al propietario. [45]
Es necesario instalar diversos métodos de comunicación en el sistema de medición. Se puede proporcionar un módem o un módem celular. En instalaciones más antiguas o donde no existe infraestructura de comunicación, los sistemas WIM pueden funcionar de forma autónoma mientras guardan los datos para recuperarlos físicamente más tarde. [ cita requerida ]
Un sistema WIM conectado a cualquier medio de comunicación disponible puede conectarse a un servidor de monitoreo central. Se requiere un software de archivo automático de datos para recuperar los datos de muchas estaciones WIM remotas y que estén disponibles para cualquier procesamiento posterior. Se puede construir una base de datos central para vincular muchos WIM a un servidor para una variedad de propósitos de monitoreo y cumplimiento. [ cita requerida ]
El pesaje en movimiento también es una aplicación común en el transporte ferroviario. Las aplicaciones conocidas son [46]
El sistema de medición consta de dos partes principales: el componente de la vía, que contiene el hardware para la comunicación, la alimentación, los cálculos y la adquisición de datos, y el componente montado sobre raíles, que consta de sensores y cableado. Los principios de los sensores conocidos incluyen:
Los trenes se pesan, ya sea en la línea principal o en los patios. [ cita requerida ] Los sistemas de pesaje en movimiento instalados en las líneas principales miden el peso completo (distribución) de los trenes a medida que pasan a la velocidad designada de la línea. Por lo tanto, el pesaje en movimiento en la línea principal también se conoce como "pesaje acoplado en movimiento": todos los vagones están acoplados. [ cita requerida ] El pesaje en movimiento en los patios a menudo mide vagones individuales. Requiere que el vagón esté desacoplado en ambos extremos para poder pesar. Por lo tanto, el pesaje en movimiento en los patios también se conoce como "pesaje desacoplado en movimiento". Los sistemas instalados en los patios generalmente funcionan a velocidades más bajas y son capaces de lograr mayores precisiones. [ cita requerida ]
Algunos aeropuertos utilizan el método de pesaje de los aviones, en el que el avión se desplaza por la plataforma de la báscula y se mide su peso. [49] El peso puede utilizarse entonces para correlacionarlo con la entrada del diario del piloto, para garantizar que haya suficiente combustible, con un pequeño margen de seguridad. Esto se ha utilizado durante algún tiempo para ahorrar combustible para aviones. [ cita requerida ]
Además, la principal diferencia entre estas plataformas, que son básicamente una aplicación de “transmisión de peso”, son las controladoras de peso , también conocidas como básculas dinámicas o básculas en movimiento. [ cita requerida ]
La Sociedad Internacional de Pesaje en Movimiento (ISWIM, www.is-wim) es una organización internacional sin fines de lucro, legalmente establecida en Suiza en 2007. ISWIM es una red internacional de y para personas y organizaciones activas en el campo del pesaje en movimiento. La sociedad reúne a usuarios, investigadores y vendedores de sistemas WIM. Esto incluye sistemas instalados en o debajo de pavimentos de carreteras, puentes, vías férreas y a bordo de vehículos. ISWIM organiza periódicamente conferencias internacionales sobre WIM (ICWIM), seminarios regionales y talleres como parte de otras conferencias y exhibiciones internacionales.
En la década de 1990, se publicó en América del Norte la primera norma WIM ASTM-E1318-09 [50] , y la acción COST 323 proporcionó borradores de especificaciones europeas de WIM [33] , así como informes sobre pruebas paneuropeas del sistema WIM. El proyecto de investigación europeo WAVE [51] y otras iniciativas proporcionaron tecnologías mejoradas y nuevas metodologías de WIM. Estas primeras pruebas se realizaron con la combinación de sistemas WIM con video como herramienta para ayudar a los controles de aplicación de la sobrecarga. [52]
A principios de la década de 2000, la precisión y la confiabilidad de los sistemas WIM mejoraron significativamente y se utilizaron con mayor frecuencia para la detección de sobrecarga y la preselección para los controles de aplicación de peso en la carretera (estaciones de pesaje virtuales). La OIML R134 [53] se publicó como un estándar internacional de sistemas WIM de baja velocidad para aplicaciones legales como el peaje por peso y la aplicación directa del peso. Más recientemente, el estándar NMi-WIM [54] ofrece una base para la introducción de sistemas WIM de alta velocidad para la aplicación automática directa y el peaje de flujo libre por peso.
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