Spis treści

Detektory w systemach WIM cz. IPod pojęciem detektora, w pomiarach parametrów ruchu drogowego, rozumie się urządzenie, które współpracując z czujnikiem, pozwala na wykrycie obecności pojazdu w ściśle określonym punkcie pomiarowym lub w wyznaczonej strefie i ewentualnie pomiar wybranych jego parametrów.

W kontekście zastosowań w systemach ważenia pojazdów w ruchu (systemy WIM) interesujące są detektory (czujniki) reagujące na parametry indywidualnego pojazdu. Ze względu na specyfikę zastosowania (wymagany jest kontakt fizyczny obiektu z czujnikiem) będą stosowane zawsze tzw. czujniki wbudowane (czyli czujniki ingerujące w nawierzchnię jezdni).

Rys. 1. Struktura typowego detektora

Zgodnie z definicją sformułowaną przez American Society for Testing and Materials (ASTM): Ważenie pojazdów w ruchu jest to proces estymacji nacisków statycznych na podstawie pomiarów dynamicznych nacisków kół pojazdu na podłoże, w sytuacji, kiedy kontakt obiektu mierzonego z czujnikiem jest bardzo krótki. System, który realizuje taki proces nazywa się właśnie systemem WIM (Weigh in Motion).

Detektory stosowane w systemach WIM pozwalają na pomiar parametrów stałych (np.: klasa pojazdu, numer rejestracyjny, liczba osi, odległości między poszczególnymi osiami, odległości między skrajnymi osiami, długość) i zmiennych (np.: czas pojawienia się w punkcie pomiarowym, prędkość, kierunek ruchu, numer pasa, na którym wykryto pojazd, nacisk osi – składowa statyczna, nacisk osi – składowa dynamiczna, całkowita masa) pojazdu.

W systemach WIM możliwe jest wykorzystanie następujących czujników: piezoelektrycznego, kwarcowego, pojemnościowego, tensometrycznego, światłowodowego.

Detektor światłowodowy

Należy on do grupy detektorów kontaktowych i jest aktualnie jednym z rzadziej używanych, ale z perspektywą na wzrost jego zastosowań. Wykorzystuje się w nim zjawisko zmiany warunków propagacji fali świetlnej wewnątrz światłowodu poddanego działaniu siły zewnętrznej. Typowy światłowód zbudowany jest z rdzenia, w którym następuje propagacja światła, płaszcza i osłony zewnętrznej. Włókno światłowodowe w czujnikach tego typu umieszcza się w specjalnym płaszczu stalowym, który pełni rolę ochronną, jednocześnie przenosząc nacisk na światłowód. Czujniki montuje się w wyfrezowanej w nawierzchni jezdni szczelinie, którą następnie wypełnia zalewa epoksydowa, bądź montuje się na nawierzchni jezdni w przypadku pomiarów doraźnych. Przykładowy sposób montażu czujnika światłowodowego w nawierzchni jezdni przedstawia rysunek 2.

Rys. 2. Sposób montażu czujnika światłowodowego w nawierzchni jezdni

Ze względu na zasadę działania czujniki światłowodowe dzieli się na:

  • amplitudowe, wykorzystujące tłumienie strumienia świetlnego pod wpływem czynnika mierzonego; czujniki działające na tej zasadzie pracują zwykle przy długości fali 850 nm,
  • interferometryczne, w których porównując fazy sygnału w dwóch gałęziach (pomiarowej i odniesienia) wnioskuje się o zmianach parametrów gałęzi pomiarowej podlegającej oddziaływaniu wielkości mierzonej,
  • polaryzacyjne, wykorzystujące zmiany kąta polaryzacji światła pod wpływem wielkości mierzonej; źródłem światła jest laser o długości fali równej 1330 nm, a elementem światłoczułym dwie fotodiody połączone z nadrzędnym układem kondycjonowania i przetwarzania sygnałów,
  • wykorzystujące efekt Bragg’a (czujniki z przemianą falową), w których zmienia się długość fali światła pod wpływem mierzonej wielkości.

W zakresie pomiarów w ruchu drogowym, najczęściej stosowane są czujniki polaryzacyjne.

Czujniki światłowodowe charakteryzuje:

  • mała wrażliwość na zmiany temperatury (-40, +80°C),
  • duża czułość na naciski pionowe (ok. 10% zmiany natężenia światła przy nacisku pochodzącym od średniej wielkości pojazdu osobowego),
  • pomiar nacisków stałych i zmiennych w czasie (możliwe pomiary statyczne),
  • duża odporność na zakłócenia elektromagnetyczne (w tym wyładowania atmosferyczne) – systemy z takimi czujnikami mogą być montowane w pobliżu linii wysokiego napięcia lub trakcji kolejowej,
  • duża trwałość mechaniczna (długi czas eksploatacji), odporność na korozję, niezawodność i powtarzalność uzyskiwanych wyników,
  • niewielka inwazyjność w nawierzchnię przy ich montażu,
  • możliwość wykorzystania na stanowiskach nie posiadających zasilania elektrycznego (sygnał z czujnika może być odbierany światłowodem w odległości do 2 km od punktu pomiarowego).

Czujniki światłowodowe to względnie nowa technologia, której rozwój ukierunkowany jest głównie na zastosowania w systemach WIM (od 1997 roku), a badania nad ich wykorzystaniem i określeniem właściwości metrologicznych wciąż trwają. Mogą być również stosowane tylko do detekcji osi, pomiaru prędkości i realizowanej na tej podstawie klasyfikacji pojazdów.

Dodaj komentarz
Komentarze do artykułów może dodać każdy użytkownik Internetu. Administrator portalu nie opublikuje jednak komentarzy łamiących prawo oraz niemerytorycznych, tj. nieodnoszących się bezpośrednio do treści zawartych w artykule. Nie będą również publikowane komentarze godzące w dobre imię osób czy podmiotów, rasistowskie, wyznaniowe czy uwłaczające grupom etnicznym, oraz zawierają treści nieetyczne albo niemoralne, pornograficzne oraz wulgarne. Z komentarzy zostaną usunięte: reklamy towarów, usług, komercyjnych serwisów internetowych, a także linki do stron konkurencyjnych.