Los dispositivos de pesaje en movimiento o pesaje en movimiento ( WIM ) están diseñados para capturar y registrar los pesos por eje y los pesos brutos del vehículo cuando los vehículos pasan por un sitio de medición. A diferencia de las básculas estáticas , los sistemas WIM son capaces de medir vehículos que circulan a velocidad de circulación 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 vehículos comerciales, permite que los camiones por debajo del límite de peso eviten las básculas estáticas o la inspección.
El pesaje en movimiento es una tecnología que se puede utilizar para diversos fines públicos y privados (es decir, aplicaciones) relacionados con los pesos y cargas por eje de vehículos de carretera y ferroviarios. Los sistemas WIM se instalan en la carretera, en la vía férrea o en un vehículo y miden, almacenan y proporcionan datos del flujo de tráfico y/o del vehículo específico. Para los sistemas WIM se aplican ciertas condiciones específicas. Estas condiciones tienen un impacto en la calidad y confiabilidad 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 por eje de los vehículos e intentan calcular la mejor estimación posible de los valores estáticos relacionados. Los sistemas WIM tienen que funcionar sin supervisión, en condiciones ambientales y de tráfico adversas, 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) combinados con otros parámetros como: fecha y hora, ubicación, velocidad y clase de vehículo. Para los sistemas WIM a bordo, esto se refiere únicamente al vehículo específico. En el caso de los sistemas WIM de carretera, esto se aplica a todo el flujo de tráfico de vehículos.
Esta información sobre el peso proporciona al usuario un conocimiento detallado de la carga de vehículos pesados. [1] Esta información es mejor que con tecnologías más antiguas, por lo que, por ejemplo, es más fácil relacionar los vehículos pesados con la infraestructura de carreteras/ferrocarriles. [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 vial más común de los datos WIM es probablemente el diseño y evaluación de pavimentos. En Estados Unidos, se utiliza un histograma de datos WIM para este fin. En ausencia de datos WIM, hay histogramas predeterminados disponibles. Los pavimentos se dañan mediante un proceso de fatiga mecanicista-empírico [5] que comúnmente se simplifica como la cuarta ley potencia . En su forma original, la ley de la cuarta potencia establece que la tasa de daño al pavimento es proporcional al peso por eje elevado a la cuarta potencia. Los datos WIM proporcionan información sobre el número de ejes en cada categoría de peso importante, lo que permite realizar este tipo de cálculos. [ cita necesaria ]
Las básculas de pesaje en movimiento se utilizan a menudo para facilitar el cumplimiento de la sobrecarga de peso, como el programa de Redes y Sistemas de Información de Vehículos Comerciales de la Administración Federal de Seguridad de Autotransportes . Los sistemas de pesaje en movimiento se pueden utilizar como parte de estaciones de inspección tradicionales en carretera o como parte de estaciones de inspección virtuales. [6] En la mayoría de los países, los sistemas WIM no se consideran lo suficientemente precisos para controlar directamente los vehículos sobrecargados, pero esto puede cambiar en el futuro. [7]
La aplicación puente más común de WIM es la evaluación de la carga de tráfico. La intensidad del tráfico en un puente varía mucho ya que algunas carreteras están mucho más transitadas que otras. Para 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 tener prioridad 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 luces cortas, [8] [9] [10] incluyendo un margen para la dinámica, [11] [12] [13] como de luces largas. durar. [14] [15] [16]
En los últimos años se ha visto el surgimiento de varios sistemas de pesaje en movimiento "especializados". Un ejemplo popular es la báscula para camiones de basura con horquilla delantera. En esta aplicación, se pesa un contenedor (mientras está lleno) cuando el conductor lo levanta, y nuevamente (mientras está vacío) cuando el contenedor regresa al suelo. La diferencia entre el peso lleno y vacío es igual al peso del contenido. [ cita necesaria ]
Los países que utilizan Pesar en movimiento en carreteras 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 independientemente de sistemas WIM prototipo y disponibles comercialmente, una en Suiza, [34] una en Francia (Prueba de autopista continental) y otra en el norte de Suecia (Prueba de ambiente frío). [35] Se puede lograr una mayor precisión con sistemas WIM de sensores múltiples [36] y una compensación cuidadosa de los efectos de la temperatura. La Administración Federal de Carreteras de Estados Unidos ha publicado criterios de garantía de calidad para los sistemas WIM [37] cuyos datos se incluyen en el proyecto Long Term Pavement Performance .
Los sistemas WIM pueden emplear varios tipos de sensores para la medición.
Los primeros sistemas WIM, todavía utilizados en una minoría de instalaciones, utilizan un puente instrumentado existente como plataforma de pesaje. [38] [39] Las placas de flexión abarcan un hueco cortado en el pavimento y utilizan la flexión cuando la rueda pasa como medida de peso. Las células de carga utilizan sensores de tensión 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 tira se utilizan diversos materiales de detección, incluidos piezopolímero, piezocerámico, capacitivo y piezocuarzo. Muchos de estos sistemas de detección dependen de la temperatura y se utilizan algoritmos para corregir esto. [40]
Los transductores de tensión se utilizan en sistemas WIM de puente. Las galgas extensométricas se utilizan para medir la flexión en placas de flexión y la deformación en células 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 juntas. [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 necesaria ]
Los bucles inductivos definen la entrada y salida del vehículo desde la estación WIM. Estas señales se utilizan como entradas de activación para iniciar y detener la medición para iniciar el peso bruto total de cada vehículo. También miden la longitud total del vehículo y ayudan con la clasificación del vehículo. Para puertas de peaje o aplicaciones de baja velocidad, los bucles inductivos pueden sustituirse por otros tipos de sensores de vehículos, como cortinas de luz, sensores de ejes o cables piezoeléctricos. [ cita necesaria ]
El sistema de medición de alta velocidad está programado para realizar cálculos de los siguientes parámetros: [ cita necesaria ]
Distancias entre ejes, pesos de ejes individuales, peso bruto del vehículo, velocidad del vehículo, distancia entre vehículos y marca de tiempo sincronizada con GPS para cada medición del vehículo.
El sistema de medición debe estar protegido del medio ambiente, debe tener un amplio rango de temperatura de funcionamiento y resistir la condensación.
Las cámaras de 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 superar los límites, informar a las autoridades para perseguir el vehículo o multar directamente al propietario. [45]
Es necesario instalar una variedad de 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 ser autooperativos mientras guardan los datos, para luego recuperarlos físicamente. [ cita necesaria ]
Un sistema WIM conectado con cualquier medio de comunicación disponible se puede conectar 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 crear una base de datos central para vincular muchos WIM a un servidor para diversos fines de supervisión y cumplimiento. [ cita necesaria ]
El pesaje en movimiento también es una aplicación habitual en el transporte ferroviario. Las aplicaciones conocidas son [46]
El sistema de medición consta de dos partes principales: el componente situado en la vía, que contiene hardware para comunicación, alimentación, cálculo y adquisición de datos, y el componente montado en el carril, que consta de sensores y cableado. Los principios de sensores conocidos incluyen:
Los trenes se pesan, ya sea en la línea principal o en los patios. [ cita necesaria ] 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 de línea designada. Por eso, el pesaje en movimiento en la vía principal también se denomina "pesaje acoplado en movimiento": todos los vagones están acoplados. [ cita necesaria ] El pesaje en movimiento en los patios a menudo mide los vagones individuales. Requiere que el vagón esté desacoplado en ambos extremos para poder pesar. Por eso, el pesaje en movimiento en yardas también se denomina "pesaje en movimiento desacoplado". Los sistemas instalados en los astilleros suelen funcionar a velocidades más bajas y son capaces de alcanzar mayores precisiones. [ cita necesaria ]
Algunos aeropuertos utilizan el pesaje de aviones, mediante el cual el avión se desplaza sobre la base de la báscula y se mide su peso. [49] El peso puede luego usarse para correlacionarlo con la entrada del registro del piloto, para garantizar que haya suficiente combustible, con un pequeño margen por seguridad. Esto se ha utilizado durante algún tiempo para conservar el combustible para aviones. [ cita necesaria ]
Asimismo, la principal diferencia en estas plataformas, que son básicamente una aplicación de “transmisión de peso”, existen las controladoras de peso , también conocidas como básculas dinámicas o básculas en movimiento. [ cita necesaria ]
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 este campo. de pesaje en movimiento. La sociedad reúne a usuarios, investigadores y proveedores de sistemas WIM. Esto incluye sistemas instalados dentro o debajo de las aceras de las carreteras, puentes, vías férreas y a bordo de vehículos. ISWIM organiza periódicamente conferencias internacionales sobre WIM (ICWIM), seminarios y talleres regionales como parte de otras conferencias y exposiciones internacionales.
En la década de 1990, se publicó en Norteamérica 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 generaron tecnologías mejoradas y nuevas metodologías de WIM. Estas primeras pruebas se realizaron con la combinación de sistemas WIM con vídeo como herramienta para ayudar a sobrecargar los controles de cumplimiento. [52]
A principios de la década de 2000, la precisión y confiabilidad de los sistemas WIM mejoraron significativamente y se utilizaron con mayor frecuencia para la detección de sobrecargas y la preselección para los controles de cumplimiento del peso en las carreteras (estaciones de pesaje virtuales). El OIML R134 [53] se publicó como un estándar internacional de sistemas WIM de baja velocidad para aplicaciones legales como peaje por peso y control directo del peso. Más recientemente, el estándar NMi-WIM [54] ofrece una base para la introducción de sistemas WIM de alta velocidad para el control automático directo y el peaje de flujo libre por peso.
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