Project WIM-Hand 1e tussenrapport. Resultaten van de eerste fase van het project Weigh-In- Motion voor directe Handhaving

Project WIM-Hand 1e tussenrapport

Resultaten van de eerste fase van het project Weigh-InMotion voor directe Handhaving

Maart 2001

.............................................................................................

Colofon

Rapport nr

IB-R-01-07

Titel

Project WIM-Hand, 1e tussenrapport

Subtitel

Resultaten van de eerste fase van het project Weigh-InMotion voor directe Handhaving in 2000.

Status

Concept

Versie

1.0

Datum rapport

8 maart 2001

Auteur:

ir. F.J. van Loo, ARCADIS Bouw/Infra B.V.

Opdrachtgever

Directoraat Generaal Goederenvervoer Postbus 20904 2500 EX Den Haag

Opdrachtnemer

Dienst Weg- en Waterbouwkunde Postbus 55044 2600 GA Delft

Trefwoorden

overbelading, directe handhaving, aslasten, aslastmeting, Weigh in Motion, High Speed, Multi sensor, zwaar verkeer

Versie

Status

Datum

0.2

concept

22-12-2000

Commentaar R.J. Henny

0.3

concept

19-01-2001

R.J. Henny, R.A. van Doorn, L.B. de Wit

0.4

concept

31-01-2001

Projectgroep Overbelading

1.0

definitief

08-03-2001

-------

© Copyright: Rijkswaterstaat, Dienst Weg- en Waterbouwkunde De Dienst Weg- en Waterbouwkunde van de Rijkswaterstaat heeft de in dit rapport opgenomen gegevens zorgvuldig verzameld naar de laatste stand van zaken. Desondanks kunnen er onjuistheden in dit rapport voorkomen. Het Rijk sluit iedere aansprakelijkheid uit voor schade die uit het gebruik van de hierin opgenomen gegevens mocht voortvloeien.

Project WIM-Hand, 1e tussenrapport, maart 2001

2

Inhoudsopgave .............................................................................................

Inhoudsopgave

3

Voorwoord

4

1 Management samenvatting 1.1 Achtergrond en doelstelling 1.2 Multi Sensor Weigh-In-Motion 1.3 Kalibratie en testen 1.4 Testlokatie

5 5 6 7 7

2 Projectomgeving 2.1 Achtergrond 2.2 Huidige handhaving 2.3 Aanleiding 2.4 Probleemstelling 2.5 Doelstelling 2.6 Uitgangspunten en randvoorwaarden 2.7 Relatie met andere projecten 2.8 Fasering en planning

9 9 10 11 12 13 13 14 15

3 Technische achtergrond WIM 3.1 Nauwkeurigheid, foutkans en betrouwbaarheid 3.2 Piëzo-quartz sensoren 3.3 Voertuigdynamica 3.4 Multi-sensor WIM systemen 3.5 Principe ontwerp voor sensor-array 3.6 Commentaar op het principe ontwerp 3.7 Nader onderzoek voor opbouw sensor-array 3.8 Gekozen sensor array 3.9 Schattingsalgoritmen

16 16 17 18 19 19 20 22 23 24

4 Kalibratie en testen 4.1 Inleiding kalibratie 4.2 Haalbaarheid kalibratievoertuig 4.3 Kalibratie- en testprocedure 4.4 Snelheidsonafhankelijkheid 4.5 Eventuele aanvullende tests 4.6 Certificering

26 26 26 27 29 30 30

5 Voorbereiding bouw testsysteem 5.1 Keuze van testlokatie 5.2 Aanpassingen aan de locatie 5.3 Functionele specificaties 5.4 Vervolg

31 31 34 35 37

Bijlage 1, Acroniemen en afkortingen

38

Bijlage 2, Begrippen en definities

39

Bijlage 3, Referentielijst

42


3

Voorwoord .............................................................................................

Onderliggend document bevat de eerste tussenrapportage van het project WIM-Hand dat in opdracht van het Directoraat Generaal Goederenvervoer in het kader van het project ‘Overbelading’, wordt uitgevoerd door de Dienst wegen Waterbouwkunde van Rijkswaterstaat. ‘WIM-Hand’ staat voor Weigh In Motion voor directe Handhaving. In dit project wordt onderzocht of het mogelijk is om met bestaande technologie een aslastmeetsysteem te bouwen dat ingezet kan worden voor automatische handhaving van overbelading door zware vrachtwagens. Dit rapport bevat de achtergrond, aanleiding, probleemstelling, doelstelling en de uitgangspunten van het project. Tevens worden de resultaten beschreven van de eerste fase van het project, het vooronderzoek. De belangrijkste onderwerpen van het vooronderzoek waren; het ontwerp van het sensor-array voor het testsysteem, de keuze van de testlocatie en het opstellen van een testen kalibratie-programma. Dit rapport dient als vastlegging van de resultaten van het vooronderzoek tot nu toe en dient verder als basis voor het vervolg van het project.


4

1 Management samenvatting .............................................................................................

Onderliggend document bevat de eerste tussenrapportage van het project WIM-Hand dat in opdracht van het Directoraat Generaal Goederenvervoer in het kader van het project ‘Overbelading’, wordt uitgevoerd door de Dienst wegen Waterbouwkunde van Rijkswaterstaat. ‘WIM-Hand’ staat voor Weigh In Motion voor directe Handhaving. In dit project wordt onderzocht of het mogelijk is om met bestaande technologie een aslastmeetsysteem te bouwen dat ingezet kan worden voor automatische handhaving van overbelading door zware vrachtwagens. Dit rapport bevat de achtergrond, aanleiding, probleemstelling, doelstelling en de uitgangspunten van het project. Tevens worden de resultaten beschreven van de eerste fase van het project, het vooronderzoek. Dit rapport dient als vastlegging van de resultaten van het vooronderzoek tot nu toe en dient verder als basis voor het vervolg van het project.

1.1 Achtergrond en doelstelling

Het (inter-) nationale goederentransport over de weg is een belangrijk onderdeel van de Nederlandse economie, 173.000 vrachtwagens vervoeren jaarlijks 600 miljoen ton, [CBS, 2000]. De infrastructuur wordt met name belast door het vrachtverkeer. Het aantal en de gewichten van vrachtwagen (-assen/s) bepalen voor het grootste deel de mate van onderhoud. Omdat er een progressieve (4e orde) relatie bestaat tussen een aslast en de door die aslast veroorzaakte schade aan het wegdek, wordt er een onevenredig groot deel van de schade aan de infrastructuur veroorzaakt door vrachtwagens met hogere aslasten dan de wettelijke maxima. De directe kosten voor extra verhardingsonderhoud worden grofweg geraamd op ca. ƒ50 miljoen per jaar dit is exclusief de kosten ten gevolge van extra verkeershinder (files) door wegwerkzaam-heden. Het beleid van het Ministerie van Verkeer en Waterstaat is er tevens op gericht eerlijke concurrentie tussen bedrijven te stimuleren. Het overbeladen van vrachtwagens is in dit kader ongewenst. Als één of meerdere assen van een vrachtwagen of het gehele voertuig overbeladen zijn dan heeft dit waarschijnlijk eveneens een negatieve invloed op de verkeersveiligheid. De huidige handhaving op overbelading wordt uitgevoerd door de politie en de Rijksverkeersinspectie. In de uitvoering ervan zijn verschillende werkwijzen te onderscheiden; repressief met handmatige voorselectie, repressief met WIMVID voorselectie en preventief door bedrijfscontroles. In het project WIM-VID [Henny, 1998] is reeds aangetoond dat Weigh-In-Motion in combinatie met Video een efficiënt hulpmiddel is bij staandehoudingen en preventieve aanpak. Nadeel blijft dat deze werkwijze nog steeds erg arbeidsintensief is omdat de statische (stilstaande) naweging noodzakelijk blijft. In het plan van aanpak ‘Overbelading’, opgesteld door het Directoraat Generaal Goederenvervoer, is nadrukkelijk de behoefte aangegeven om WIM- systemen in de toekomst in te kunnen zetten voor directe handhaving van overbelading, dus zonder de statische naweging. De nauwkeurigheid en zekerheid van bestaande aslastmeetsystemen zijn echter niet voldoende om deze in de kunnen zetten voor directe handhaving. De doelstelling van het WIM-Hand project is als volgt geformuleerd:


5

Het ontwikkelen van een aslastmeetsysteem dat ingezet kan worden als meetmiddel voor directe handhaving van overbelading. Voor de uitvoering van het WIM-Hand project zijn de volgende uitgangspunten en randvoorwaarden geformuleerd; • WIM-systemen kunnen in de toekomst gebruikt worden voor directe handhaving van overbelading mits zij aan bepaalde, nog nader gedurende het project te definiëren, voorwaarden voldoen. • Een WIM-systeem met een onnauwkeurigheid van minder dan 10% bij een zekerheid van meer dan 99% wordt haalbaar geacht vanuit de techniek en bruikbaar geacht voor toepassing bij directe handhaving. • Er wordt gebruik gemaakt van Kistler Lineas piëzo-quartz-sensoren. • De doelgroep voor het te ontwikkelen systeem zijn voertuigen waarvan overbelading in het kader van schade aan infrastructuur relevant is. • Het project richt zich op het meettechnische deel. Het verwerken van de informatie tot een maatregel (procesverbaal) behoort niet tot het project • De eventuele invoering van de ontwikkelde WIM-Hand-systemen en de inpassing in het operationele proces van de handhavende instanties behoort niet tot dit project; • Het automatisch lezen van kentekens behoort niet tot het project • De certificering van het ontwikkelde meetsysteem voor gebruik bij directe handhaving behoort niet tot het project.

1.2 Multi Sensor Weigh-In-Motion

Elk meetsysteem zal over het algemeen een fout maken in de bepaling van de te meten grootheid. De grootte en de kans op een dergelijke meetfout wordt bepaald door de kwaliteit van het meetsysteem en de uitvoering van de meting. Voor handhavingssystemen geldt hierbij dat een kleinere foutkans belangrijker is dan een grotere nauwkeurigheid. Met de gekozen TolerantieInterval methode kunnen op een wetenschappelijk onderbouwde manier de nauwkeurigheid en de zekerheid van een WIM-testysteem vastgesteld worden, [van Lieshout, 2000]. Als een voertuig over de weg rijdt, zullen de aslasten op het wegdek variëren (de dynamische aslast) rond een statische waarde (de statische aslast). De totale aslast van een rijdend voertuig is, in sterk vereenvoudigde vorm, te beschrijven als een combinatie van een constante statische aslast met twee periodieke signalen; 1e de deinende beweging van het gehele voertuig en 2e het stuiteren van de individuele assen. Echter een WIM-sensor meet de totale aslast waarbij het onbekend is hoe groot de waarde van de dynamische aslast op dat moment is. Een multi-sensor WIM-systeem (MS-WIM) is een aslastmeetsysteem waarbij meerdere sensoren achter elkaar in het wegdek zijn geplaatst. Het idee achter een MS-WIM systemen is dat de dynamische aslast gecompenseerd kan worden door het combineren van de metingen van de achtereenvolgende sensoren. Voor de opbouw van het sensor-array van het WIM-Hand-testsysteem is op basis van bestaande literatuur een principe ontwerp gemaakt. Dit ontwerp is vervolgens door een drietal instanties Cebon, TNO en CQM onderzocht. Op basis van de conclusies is gekozen voor de volgende sensor lay-out; 16 maal 4 Kistler sensoren van elk 1m lengte, met een onderlinge afstand van 1.5m.


6

1.3 Kalibratie en testen

Bij een WIM-systeem worden de krachtsensoren in het wegdek aangebracht. De combinatie van het wegdek en de sensoren vormt feitelijk het meetsysteem. Als gevolg hiervan kan een WIM-systeem pas gekalibreerd worden nadat de sensoren in het wegdek zijn aangebracht. De kalibratie van een WIM-systeem kan op verschillende manieren plaatsvinden; met standaard vrachtwagens of met een kalibratievoertuig. In eerste instantie zijn de mogelijkheden voor een zeer nauwkeurig kalibratievoertuig door TNO onderzocht. Een dergelijk voertuig heeft het voordeel dat de kalibratieprocedure snel en eenvoudig uitgevoerd kan worden. Echter uit het onderzoek bleek dat de totale kosten voor de bouw van het kalibratievoertuig geschat werden op ca. Hfl. 2,2 miljoen met een doorlooptijd voor bouw van ca 18 maanden. Daarom is besloten om in eerste instantie de kalibratieprocedure op te stellen waarbij geen gebruik gemaakt wordt van een zeer nauwkeurig kalibratievoertuig. De procedure is onderverdeelt in 6 verschillende tests; 1. Kalibratie van een aslast meetsysteem voor een statische weging; 2. Testen van de herhaalbaarheid van de statische weging; 3. Low speed kalibratie van de individuele sensoren van het MS-WIMsysteem; 4. Testen van een compleet (MS) HS-WIM-systeem met gehuurde voertuigen; 5. Testen van het complete (MS) HS-WIM-systeem met een selectie van voertuigen uit het verkeer; 6. De officiële acceptatie test van het complete (MS) HS-WIM-systeem voor directe handhaving.

1.4 Testlokatie

In de selectie van een geschikte locatie voor bouw van het testsysteem voor het WIM-Hand project zijn de volgende criteria aangehouden; 1. in nabijheid van een geschikte locatie voor staandehoudingen en voor een statische weging; 2. een geschikte meetlocatie op basis van een wegdek-analyse; 3. een geschikte locatie om testen en werkzaamheden uit te voeren; 4. een locatie in de omgeving van de DWW in Delft. Mede gezien de wens om WIM-systemen in de toekomst breed in te zetten voor directe handhaving, is de uiteindelijke keuze voor de locatie voor het testsysteem gevallen op: de A12/A50, noordbaan, km 125.8. Bij nadere inspectie van de testlokatie bleek het hoogteverschil in het dwarsprofiel van de rechterrijstrook te groot om op te vangen in de slijtlaag van de sensoren. Daarom is besloten om het wegdek is over een afstand van 400m voor het testsysteem de toplaag vervangen. Tevens is een nieuw soort belijning (In-lay) aangebracht dat nauwelijks boven het wegdek uitsteekt en toch voldoende reflecterend is. Dit is belangrijk om een homogene verdeling van de aslasten over de gehele dwarsdoorsnede van de rijstrook te krijgen. Voor de bouw van het WIM-Hand systeem is ervoor gekozen om dit te combineren met het project WIM-NL, dit betreft de aanleg van 6 zes operationele WIM+video systemen. De basis specificaties voor WIM-NL systemen en het WIM-Hand systeem zijn grotendeels gelijk. De bouw van alle systemen kan daarom goed gecombineerd worden binnen één bestek. Dit bespaart de moeite van het schrijven van een speciaal bestek voor WIM-Hand.


7

Het vervolg van het WIM-Hand project richt zich op de realisatie van het ontworpen test-systeem, de kalibratie en het testen ervan en het analyseren van de meetresultaten.


8

2 Projectomgeving .............................................................................................

Om het WIM-Hand project in de juiste context te kunnen plaatsen wordt in dit hoofdstuk een beschrijving gegeven van de omgeving van het project. Hierbij wordt als eerste een beeld geschetst van de achtergrond van overbelading, de huidige handhaving ervan en de problemen die daarbij een rol spelen. Vervolgens wordt in gegaan op de doelstelling, de uitgangspunten en randvoorwaarden voor het project. Verder wordt de relatie gegeven met andere projecten binnen en buiten het Ministerie van Verkeer en Waterstaat. Tenslotte wordt de opbouw van het project beschreven aan de hand van de fasering en de planning.

2.1 Achtergrond

Goederenvervoer Het (inter-) nationale goederentransport over de weg is een belangrijk onderdeel van de Nederlandse economie. Om een indicatie te geven van het belang van het goederenvervoer volgen hier enige cijfers over 2000. Volgens opgave van het CBS [CBS, 2000] bedraagt het aantal vrachtauto’s, trekkers en speciale voertuigen in Nederland in dat jaar 173.000 stuks. Zij leggen bij elkaar bijna 7 miljard kilometer in Nederland af. De totale omvang van het binnenlandse goederenvervoer over de weg in 1999 bedroeg ruim 600.000.000 ton. Infrastructuur De totale lengte van de infrastructuur die het vervoer van goederen over de weg mogelijk maakt is 115.000 km. Het hoofdwegennet dat door Rijkswaterstaat wordt beheerd, heeft een totale lengte van ‘slechts’ 3.400 km. over dit hoofdwegennet wordt echter circa 60% van het totale aantal voertuigkilometers gemaakt. De infrastructuur wordt met name belast door het vrachtverkeer. Het aantal en de gewichten van vrachtwagen(-assen/-s) bepalen voor het grootste deel de mate van onderhoud. Voor de droge infrastructuur (wegen en kunstwerken) spelen personenvoertuigen voor wat betreft de levensduur van de constructie een ondergeschikte rol. Voor het instandhouden van het hoofdwegennet wordt jaarlijks ca. ƒ400 miljoen uitgegeven aan verhardingsonderhoud. Schade aan infrastructuur Omdat er een progressieve (4e orde) relatie bestaat tussen een aslast en de door die aslast veroorzaakte schade aan het wegdek, wordt er een onevenredig groot deel van de schade aan de infrastructuur veroorzaakt door vrachtwagens met hogere aslasten dan de wettelijke maxima. Uit door de DWW [Henny, 1995] uitgevoerd onderzoek blijkt dat ca. 10% van de vrachtwagens zwaarder is dan toegestaan. Deze overbeladen assen veroorzaken echter wel ca. 50% van de wegschade op het hoofdwegennet. Hoewel hier geen gegevens over beschikbaar zijn is het aandeel in de schade op het onderliggende wegennet waarschijnlijk nog hoger. Dit aangezien de infrastructuur van het onderliggende wegennet over het algemeen minder zwaar is uitgevoerd en dus meer kwetsbaar is voor zware belasting. De directe kosten voor extra verhardings-onderhoud op het hoofdwegennet worden grofweg geraamd op ca. ƒ50 miljoen per jaar. Daarin zijn niet opgenomen de kosten ten gevolge van


9

extra verkeershinder (files) door wegwerkzaamheden, de extra kosten ten gevolge van verkorting van de levensduur en extrareparatiekosten aan kunstwerken. Op dit moment wordt deze grove raming door de DWW nader onderzocht. Concurrentie Het beleid van het Ministerie van Verkeer en Waterstaat is er op gericht eerlijke concurrentie tussen bedrijven te stimuleren. Het overbeladen van vrachtwagens is in dit kader ongewenst. Daarom is sinds 1995 het overbeladen van vrachtwagens een economisch delict. Voor de vervoerder in kwestie betekent dit dat als het totaal gewicht van zijn vrachtwagen tijdens een controle te groot wordt bevonden de boete extra wordt verhoogd. Tevens is het dan mogelijk hem voor de rechter verantwoording te laten afleggen. Veiligheid Als één of meerdere assen van een vrachtwagen of het gehele voertuig overbeladen zijn dan heeft dit effect op het weggedrag van het voertuig. Te denken valt aan een langere remweg en moeilijke bestuurbaarheid bij onverwachte situaties. Tevens heeft een structurele overbelading extra slijtage aan onderdelen van het voertuig tot gevolg waardoor is het mogelijk dat deze eerder dan verwacht defect raken. Al met al heeft overbelading een negatieve invloed op de verkeersveiligheid, hoewel het exacte verband moeilijk aantoonbaar is.

2.2 Huidige handhaving

De handhaving op overbelading wordt uitgevoerd door de politie en de Rijksverkeersinspectie (RVI). In de uitvoering ervan zijn verschillende werkwijzen te onderscheiden: Repressief met handmatige selectie, Dit betreft het statisch wegen van voertuigen bij staandehoudingen door zowel de politie als de RVI. Hierbij worden potentiële overtreders op basis van uiterlijke kenmerken geselecteerd door motorrijders. De selectie gebeurt niet altijd op basis van overbelading maar er spelen ook andere subjectieve, op ervaring gebaseerde factoren een rol. De motorrijder begeleidt vervolgens het geselecteerde voertuig naar de controleplaats voor de statische weging, dit is over het algemeen een steunpunt van RWS of een grote parkeerplaats. Op deze controleplaats worden achtereenvolgend de aslasten van alle afzonderlijke assen van het voertuig gemeten en opgeteld tot het totaal gewicht van het voertuig. Nadeel van deze werkwijze is dat niet alle geselecteerde voertuigen overbeladen zijn en erger dat (groepen) overbeladen voertuigen niet geselecteerd en dus niet gecontroleerd worden. Repressief met WIM-VID voorselectie, Dit betreft het statisch wegen van voertuigen bij staandehoudingen door de politie. Hierbij worden potentiële overtreders door een WIM-VID-systeem geselecteerd. Een WIM-VID-systeem is een combinatie van een aslastmeetsysteem met een video camera [Henny, 1998]. In geval van overbelading maakt het WIM-VID-systeem een digitale foto van het betreffende voertuig en zend dit door naar de politiefunctionaris op de statische controleplaats. Deze geeft een beschrijving van de overtreder door aan de motorrijder die langs de kant van de weg gereed staan. De motorrijder begeleidt het betreffende voertuig wederom naar de controleplaats voor de statische naweging. Voordeel van deze methode is dat vrijwel (meer dan 95%)


10

alle geselecteerde voertuigen ook daadwerkelijk overbeladen zijn. Nadeel is dat deze werkwijze nog steeds erg arbeidsintensief is doordat de statische naweging noodzakelijk blijft. Voor de uitvoering van staandehoudingsactie gedurende één werkdag (van effectief 6 uur) zijn 6 tot 8 personen nodig, hierbij worden gemiddeld tussen de 30 en de 40 vrachtwagens gecontroleerd. Een eventuele controle op alle strategische punten in Nederland gedurende 24 uur per dag is op deze manier een kostbare zaak. Preventief, Het uitvoeren van bedrijfscontroles door de RVI. De selectie van bedrijven die voor een bedrijfscontrole in aanmerking komen gebeurt op basis van gegevens uit een database met meetresultaten van staandehoudingen en WIM-VIDsystemen. Door combinatie van deze gegevens wordt een dossier gevormd van alle bedrijven waarvan er overbeladen vrachtwagens gedetecteerd zijn. Een bezoek van een inspecteur van de RVI met het betreffende dossier dient een preventieve werking te hebben en de overtreder er toe aan te zetten passende maatregelen te nemen om niet langer overbeladen te vervoeren. Voordeel van deze methode is dat op een meetlokatie gedurende 24 uur per dag de gegevens van alle passerende overbeladen voertuigen worden geregistreerd. Nadeel is dat deze gegevens niet als bewijsmateriaal voor vervolging gebruikt kunnen worden.

2.3 Aanleiding

Behoefte aan WIM voor directe handhaving In het project WIM-VID [Henny, 1998] is aangetoond dat Weigh-In-Motion in combinatie met Video een efficiënt hulpmiddel is bij staandehoudingen (voorselectie) en preventieve aanpak (dossiervorming RVI). Nadeel blijft dat deze werkwijze nog steeds erg arbeidsintensief is omdat de statische naweging noodzakelijk blijft. In het plan van aanpak ‘Overbelading’, opgesteld door het Directoraat Generaal Goederenvervoer (DGG), is nadrukkelijk de behoefte aangegeven om WIM- systemen in de toekomst in te kunnen zetten voor directe en efficiënte handhaving van overbelading, dus zonder de extra menscapaciteit voor statische naweging. Het is daarom belangrijk om de mogelijkheden van de techniek te onderzoeken zoals die nu beschikbaar is. Ook in andere Europese landen is er sterke behoefte aan een dergelijk toepassing van dynamische aslastmeetsystemen. Hoewel de wetgeving in de verschillende deelstaten sterk verschilt wordt er in de meeste landen vanuit gegaan dat direct handhaven op een dynamische meting met normale snelheid in het verkeer lastig, maar haalbaar is. De uitkomsten van dit onderzoek kunnen dienen als input voor het opstellen van een uniforme Europese regelgeving. Ontwikkelingen in de techniek De nauwkeurigheid (δ) van een meetsysteem is het gebied rond de gemeten waarde waarbinnen de werkelijke waarde moet vallen. De nauwkeurigheid wordt vaak weergegeven in ± x%. De zekerheid (α) van een meetsysteem is de kans dat een gemeten waarde binnen de nauwkeurigheid van de werkelijke waarde afligt. De nauwkeurigheid en zekerheid van bestaande aslastmeetsystemen zijn niet voldoende om deze in de kunnen zetten voor directe handhaving. Deze systemen zijn ontwikkeld om tegen relatief lage kosten statistische gegevens te verzamelen. Daarbij zijn de eisen ten aanzien van de nauwkeurigheid en de zekerheid van iedere individuele (aslast) metingen minder hoog dan in bij de toepassing voor handhaving. Een WIM-systeem met een nauwkeurigheid van


11

minder dan 10% met een zekerheid van meer dan 99% wordt haalbaar geacht. In het Europese project WAVE [WAVE, 1999], waar DWW in heeft geparticipeerd, zijn een aantal technieken ontwikkeld om de nauwkeurigheid van dynamische aslastmetingen te verhogen. De ontwikkelde technieken en methoden zijn echter niet als ‘kant en klaar’ produkt op de markt te koop. Voor toepassing in het kader van directe handhaving moeten de grenzen van de technische mogelijkheden worden onderzocht, gebruikmakend van de ervaringen uit het WAVE-project.

2.4 Probleemstelling

Bij het gebruik van dynamische aslastmeetsystemen voor directe handhaving doen zich een aantal problemen voor: De eenheid van aslast In het voertuigregelement van de Wegenverkeerswet van 1994 staan de totale massa van een voertuig en de maximale lasten onder de individuele assen beiden vermeld in kg. Echter een aslast is de kracht die de wielen van een as uitoefenen op de ondergrond. Een aslast zou daarom de eenheid Newton (kg.m/s2) moeten hebben. Men zou kunnen aannemen dat een equivalente massa (in kg) bedoeld wordt, de maximale aslast is dan gelijk aan de kracht die deze massa op de ondergrond uitoefent. De bedoelde massa is niet de massa van de betrokken as maar het deel van de totale voertuigmassa dat via die as een kracht uitoefent op het wegdek. Deze aanname ligt voor de hand maar staat echter niet in de wet. Een vergelijkbaar geval speelt namelijk ook bij het wegen van een kilo appels bij de groenteboer. Feitelijk meet de weegschaal niet de massa van de appels maar de kracht ervan op de weegschaal. Ook hier wordt in de dagelijkse praktijk de zelfde aanname gedaan. In het vervolg van het project wordt van deze aanname uitgegaan. Dynamische of statische aslasten Zoals gezegd is een aslast de kracht die de wielen van een as uitoefenen op de ondergrond. Bij een rijdend voertuig zijn de aslasten echter niet constant, ondermeer door het deinen van het voertuig. Er is sprake van een dynamische waarde die varieert rond een constante waarde. De grootte van de dynamische component, de dynamische aslast, is afhankelijk van : • de technische toestand van de weg (dwarsonvlakheid waaronder de spoorvorming, langsonvlakheid, deflectie, doorbuiging) • de omgeving (bochten, optrekkend verkeer, wind) • het voertuig (tractie, vering, schokdempers, banden) De grootte van de constante component, de statische aslast, is afhankelijk van de totale massa van het voertuig en de verdeling van de totale massa over de verschillende assen. De som van de statische aslasten van een voertuig is altijd gelijk aan de totale massa van dat voertuig vermenigvuldigd met g (de versnelling van de zwaartekracht, 9,83m/s2). Het ligt voor de hand om aan te nemen dat de limieten zoals genoemd in het voertuigregelement van de Wegenverkeerswet van 1994 [WVW, 1994] betrekking hebben op de statische aslast. De dynamische aslasten zijn immers ook afhankelijk van factoren die buiten de invloedssfeer (massa en de belading) van het voertuig liggen. In de huidige praktijk vindt er handhaving plaats op basis van de statische aslasten. Van deze aanname zal in het vervolg van het project uitgegaan worden, zij staat echter niet expliciet in de wet.


12

Dynamische of statische aslastmeting Een dynamische aslastmeting of Weigh-In-Motion (WIM) wil zeggen dat het gewogen voertuig gedurende de weging over het meetsysteem reed. Bij een statische aslastmeting staat het voertuig stil op het moment van de weging. Bij een dynamische weging wordt van het passerende voertuig de totale momentane aslast gemeten. De totale momentane aslast betekent de combinatie van de waarde van de statische aslast en de waarde van de dynamische aslast op het moment van passeren. Bij een statische weging worden alleen de statische aslasten gemeten. In het voertuigregelement van de Wegenverkeerswet van 1994 [WVW, 1994] staat niets over de methode waarop de weging uitgevoerd dient te worden. In de huidige situatie wordt voor handhaving alleen statisch gewogen. Aangenomen wordt dat dynamische aslastmetingen ook direct voor handhaving gebruikt kunnen worden, mits deze aan bepaalde voorwaarden voldoen. Wat deze voorwaarden precies zijn, zal gedurende de loop van het WIM-Hand project duidelijk moeten worden. Certificering van meetmiddelen Voordat een meetmiddel voor handhaving gebruikt mag worden dient het eerst door een erkende instantie gecertificeerd te worden. De certificering van de gebruikte weegsystemen gebeurt op dit moment door het NMI (Nederlands Meetinstituut). Als basis voor de certificering wordt het Concept Voorschriften Meetmiddelen Politie gebruikt [NMI, 2000]. Voor aslastmeetsystemen is dit voorschrift gebaseerd op de nu en in het verleden gebruikte statische meetmiddelen. De keuring van de meetmiddelen voor statische aslastmeting gebeurt met behulp van herleidbare standaard massa’s. De procedure voor certificering van een dynamisch aslastmeetsysteem bestaat op dit moment nog niet. Als gevolg hiervan mogen dynamische aslastmeetsystemen op dit moment nog niet direct voor handhaving gebruikt worden. Uitgangspunt voor het WIM-Hand project is dat door uitbreiding en/of aanpassing van de voorschriften in de toekomst WIM-systemen wel goedgekeurd kunnen worden voor gebruik bij directe handhaving van overbelading.

2.5 Doelstelling

De doelstelling van het WIM-Hand project is als volgt geformuleerd:

Het ontwikkelen van een aslastmeetsysteem dat ingezet kan worden als meetmiddel voor directe handhaving van overbelading. Hierbij dient opgemerkt te worden dat de regelgeving/richtlijnen op het gebied van het vaststellen van aslasten en voertuigmassa’s moet worden aangepast. Een WIM-systeem met een onnauwkeurigheid van minder dan 10% bij een zekerheid van meer dan 99% wordt haalbaar geacht vanuit de techniek en bruikbaar geacht voor toepassing bij directe handhaving. De criteria waar het systeem aan moet voldoen worden derhalve tijdens het project geformuleerd.

2.6 Uitgangspunten en randvoorwaarden

Uitgangspunten Bij de uitvoering van het WIM-Hand project wordt van de volgende punten uitgegaan:


13

•

•

WIM-systemen kunnen in de toekomst gebruikt worden voor directe handhaving van overbelading mits zij aan bepaalde, nog nader gedurende het project te definiëren, voorwaarden voldoen. Een WIM-systeem met een onnauwkeurigheid van minder dan 10% bij een zekerheid van meer dan 99% wordt haalbaar geacht vanuit de techniek en bruikbaar geacht voor toepassing bij directe handhaving. Er wordt gebruik gemaakt van Kistler WIM-sensoren, Type: Lineas piëzoquartz-sensor. Deze sensoren zijn reeds getest in verschillende Europese onderzoeksprojecten (COST-323, WAVE). Hierbij is gebleken dat deze sensoren zeer nauwkeurig kunnen meten en ongevoelig zijn voor externe invloeden. Het betreft hier geen prototype systeem maar een uitontwikkeld, commercieel beschikbaar produkt . Het aanbrengen en verwijderen van deze sensoren is relatief eenvoudig vergeleken andere typen sensoren (weegplaten). De keuze van de sensoren is vooraf gemaakt om te voorkomen dat er vertraging ontstaat door onregelmatigheden in de meettechniek.

Randvoorwaarden Aan de uitvoering van het WIM-Hand project zijn de volgende randvoorwaarden gesteld: • De doelgroep voor het te ontwikkelen systeem zijn voertuigen waarvan overbelading in het kader van schade aan infrastructuur relevant is. Lichte vrachtvoertuigen (<3,5ton) met een overschrijding van de op het kenteken toegestane asdrukken zijn daarmee geen onderwerp van onderzoek. • Het project richt zich op het meettechnische deel, het verwerken van de informatie tot een maatregel (procesverbaal) behoort niet direct tot het project. Dit is een juridische aangelegenheid die in de projectgroep Overbelading wordt aangepakt; • De eventuele invoering van de ontwikkelde WIM-Hand-systemen en de inpassing in het operationele proces van de handhavende instanties behoort niet tot dit project; • Het automatisch lezen van kentekens behoort niet tot het project. Dit is van belang voor de afhandeling van de geconstateerde overtredingen Er zijn reeds diverse kentekenleessystemen ontwikkeld in het kader van andere projecten (bijv. rekening rijden en trajectcontrole). • De certificering van het ontwikkelde meetsysteem voor gebruik bij directe handhaving behoort niet tot het project.

2.7 Relatie met andere projecten

Project ‘Overbelading’ Het project WIM-Hand is zoals gezegd onderdeel van het project ‘Overbelading’ van DGG en heeft dus directe relatie met alle deelprojecten die in het kader van dit plan worden uitgevoerd zoals: • Inrichten van een netwerk van aslastmeetsystemen met videocamera’s voor ondersteuning handhaving (DWW project WIM-NL); • Onderzoek naar de juridische haalbaarheid van handhaving op basis van dynamische meting en een uitspraak over de gewenste nauwkeurigheid en zekerheid, (DGG, Justitie); • Verhoging van de handhavingscapaciteit voor overbelading (KLPD); • Onderzoeken mogelijkheden om verladers mede aansprakelijk te stellen voor overbelading (DGG); • Nader onderzoek naar de kosten veroorzaakt door overbelading (DWW/AVV).


14

Top Trial De DWW neemt samen met de RVI deel aan het Europees project ‘Top Trial’ dat binnen het EU 5e kaderprogramma wordt gefinancierd. Het doel van het Top-Trial project is het ontwikkelen van een zeer nauwkeurig en betrouwbaar WIM-systeem. Binnen dit project wordt in Duitsland bij München eveneens een test-site ingericht waar een systeem voor automatische handhaving van asdrukken en voertuiggewichten zal worden getest. Deelname aan het TopTrial project is gericht op het uitwisselen van kennis, ervaring en meetresultaten en het opzetten van Europese standaards voor zowel de techniek als de wetgeving. RWS Testcentrum Voor het inrichten van het testsysteem zal worden samengewerkt met het Testcentrum voor Verkeerssystemen voorheen de Euro Delta Test-site (EDT). Het testcentrum biedt faciliteiten voor ontwikkelprojecten binnen Rijkswaterstaat. Binnen het WIM-Hand project zal de analyse van de meetgegevens van de praktijktesten vanuit het testcentrum plaatsvinden. Tevens kunnen in het testcentrum demonstraties van de werking van het systeem gegeven worden. Een nadere uitwerking van de samenwerking zal plaatsvinden gedurende de volgende fase van het project.

2.8 Fasering en planning

De uitvoering van het project is verdeeld in een aantal onderdelen waarvan de planning als volgt is; Periode Activiteiten

2000 2001 2002 kw1 kw2 kw3 kw4 kw1 kw2 kw3 kw4 kw1 kw2 kw3 kw4 Fase

Oriëntering op problematiek

1

Haalbaarheids kalibratievoertuig

1

Selectie van lokatie voor test-site

1

Aanpassing aan testlokatie

1

Principe ontwerp meetsysteem

1

Onderzoek opzet meetsysteem

1

Vaststellen opzet meetsysteem

1

Opstellen testprocedure

1

Opstellen calibratieprocedure

1

Bouw van testsysteem

2

Uitwerken testen kalibratieproc. Uitvoering kalibratieprocedure

3

Uitvoering testprocedure

3

Uitvoering gegevensverwerking Evaluatie

3 4


15

3 Technische achtergrond WIM .............................................................................................

Dit hoofdstuk geeft een beschrijving van de technische achtergrond van Weigh-In-Motion (WIM) systemen. Voor WIM-systemen zijn een aantal verschillende zaken van belang zoals de sensoren, het voertuiggedrag, de berekenmethode en de kalibratie. Van elk van de aspecten worden de belangrijkste gevolgen voor WIM behandeld zonder al te veel in de technische details te treden. Voor deze details wordt de geïnteresseerde lezer verwezen naar de referenties.

3.1 Nauwkeurigheid, foutkans en betrouwbaarheid

Elk meetsysteem zal over het algemeen een fout maken in de bepaling van de te meten grootheid. De grootte en de kans op een dergelijke meetfout wordt bepaald door de kwaliteit van het meetsysteem en de uitvoering van de meting. De nauwkeurigheid of tolerantie (δ) van een meetsysteem is het gebied rond de gemeten waarde waarbinnen de werkelijke waarde moet vallen. De nauwkeurigheid wordt vaak weergegeven in ± x%. Voor bestaande handhavingssystemen wordt de nauwkeurigheid vastgelegd in het testcertificaat van het NMI. In de praktijk van de handhaving wordt de nauwkeurigheid van het meetsysteem afgetrokken van de gemeten waarde. Op deze manier weet men ‘zeker’ dat de betrokken overtreder altijd ten minste die waarde heeft gehad/gereden. De foutkans (1-α) van een meetsysteem is de kans dat een gemeten waarde verder dan de nauwkeurigheid van de werkelijke waarde afligt. Omgekeerd wordt ook vaak de zekerheid (α) van een meetsysteem aangegeven. Voor bestaande handhavingssystemen wordt de foutkans afgedekt door het NMIcertificaat. Dit certificaat zegt feitelijk dat 100% van alle metingen van een bepaald meetsysteem binnen de gespecificeerde nauwkeurigheid vallen. Met andere woorden dat de foutkans 0% is hoewel dit statistisch onmogelijk is. De betrouwbaarheid (β) van een acceptatietest is de zekerheid dat op basis van de steekproef een juiste uitspraak wordt gedaan over de nauwkeurigheid en de zekerheid van het geteste systeem. De gewenste betrouwbaarheid bepaald de grootte van de steekproef. Des te groter de steekproef des te groter de betrouwbaarheid van de uitspraak. Voor een meetsysteem dat nog in ontwikkeling is om in de toekomst gebruikt te gaan worden voor handhaving moet de nauwkeurigheid en de betrouwbaarheid in uitgebreide test vastgesteld worden. Er bestaan verschillende methoden om de nauwkeurigheid en de zekerheid van WIMsystemen vast te stellen, [Jacob, 1999] en [CQM, 1999]. Op basis van de uitkomsten van het onderzoek van CQM over dit onderwerp, [CQM, 1999] is gekozen voor de Tolerantie-Interval-Methode. Met deze methode kunnen op een wetenschappelijk onderbouwde manier de nauwkeurigheid en de zekerheid van een meetsysteem vastgesteld worden op basis van vooraf aangegeven betrouwbaarheid van de steekproef.


16

Voor handhavingssystemen dienen de nauwkeurigheid zo groot mogelijk en de kans op fouten zo klein mogelijk te zijn. Hierbij geldt dat een kleinere foutkans belangrijker is dan een grotere nauwkeurigheid. In de praktijk komt daar nog een derde eis bij namelijk zo laag mogelijke kosten, d.w.z. zo min mogelijk of zo goedkoop mogelijke sensoren.

3.2 Piëzo-quartz sensoren

De werking van de gekozen Lineas-sensor van de firma Kistler berust op de piëzo-elektrische eigenschappen van het in de sensor gebruikte kwarts materiaal. Als op het kwarts materiaal in de sensor een kracht wordt uitgeoefend, geeft dit een elektrisch signaal af dat proportioneel is met de grootte van deze kracht. Dit verband tussen het elektrische signaal en de uitgeoefende kracht is zeer nauwkeurig mits er een in de tijd veranderende (dynamische) kracht wordt uitgeoefend. Het is daarom niet mogelijk om met piëzo-kwarts sensoren een constante (statische) kracht/aslast te meten.

Figuur 1, doorsnede van Kistler-sensor Omdat de sensor smaller is dan de afdruk van een band zal nooit de gehele wiellast tegelijkertijd op de sensor uitgeoefend worden. Als een wiel de sensor passeert zal gedurende een bepaalde tijd steeds een deel van de totale wiellast gemeten worden. Om uit het gemeten signaal toch de totale wiellast te krijgen moet het gemeten signaal geïntegreerd worden over de passagetijd. De passagetijd is afhankelijk van de snelheid waarmee de vrachtwagen over de sensor rijdt en de breedte van de sensor. De totale wiellast (Ft ) is het produkt van het geïntegreerde meetsignaal (A), de snelheid van het voertuig (Vv), de breedte van de sensor (Ls) en een kalibratie factor (C) Ft = ( Vv / Ls ) A C Voor de laatste produktie series van de sensor geeft de fabrikant een nauwkeurigheid van ±1% met een zekerheid van 100%hetgeen statistisch onmogelijk is. Dit betreft de meting van de kracht op de sensor op het moment van passeren van de as.


17

3.3 Voertuigdynamica

Door oneffenheden in het wegdek zal een rijdend voertuig zich naast de voorwaartse richting ook in diverse andere richtingen bewegen, b.v. het deinen en rollen van vrachtwagens. De manier waarop het voertuig zich in al deze richtingen beweegt, wordt het dynamisch gedrag van het voertuig genoemd. De vorm van het dynamische gedrag word in hoge mate bepaald door de massa, de massaverdeling, de demping en het soort vering van het voertuig. Als een voertuig over de weg rijdt dan zullen de aslasten op het wegdek variëren (dynamische aslast) rond een statische waarde ( statische aslast), zie figuur 2.

Kracht [N] Statisch

Dynamisch

Afstand [m] Figuur 2, Statische en dynamische aslast Het dynamische deel van de aslasten van een rijdend voertuig is afhankelijk van het dynamisch gedrag van het voertuig. De totale aslast F(t) van een rijdend voertuig is, in sterk vereenvoudigde vorm, te beschrijven als een combinatie van een constante statische aslast (F0) met twee periodieke signalen, zie onderstaande formule; F(t) = F0 + Fbsin(2Πfbt+φ1) + Fasin(2Πfat+φ2) Hierbij is Fb sin(2Πfbt+φ1) de dynamische kracht ten gevolge van de ‘bodybounce’, de deinende beweging van het gehele voertuig. Voor zwaar beladen vrachtwagens ligt de frequentie van de body-bounce (fb) tussen de 1 en 3Hz. Fasin(2Πfat+φ2) is de kracht t.g.v. de ‘axle-hop’, het stuiteren van de individuele assen. De frequentie van de ‘axle-hop’ (fa) ligt over het algemeen tussen de 8 en 13Hz. De hoeken φ1 en φ2 geven de faseverschuiving weer van het betreffende deel signaal op het moment t=0. Bij zwaar beladen vrachtwagens met moderne, luchtgeveerde veersystemen is de invloed van de axle-hop verwaarloosbaar ten opzichte van die van de bodybounce. Voor een vlak deel van een ‘normale’ snelweg kan de amplitude van de body-bounce component 10 tot 20% van de statische aslast bedragen.


18

3.4 Multi-sensor WIM systemen

Zoals gezegd is het doel van een WIM-systeem het bepalen van de statische aslast (F0). Echter een WIM-sensor meet de totale aslast F(t ) waarbij het onbekend is hoe groot de waarde van de dynamische aslast op dat moment is. Bij het gebruik van één sensor is, ongeacht de nauwkeurigheid van de gebruikte sensor, de fout in de gemeten waarde altijd ten minste zo groot als de dynamische aslast op dat moment. Een multi-sensor WIM-systeem (MS-WIM) is een aslastmeetsysteem waarbij meerdere sensoren achter elkaar in het wegdek zijn geplaatst. Het idee achter een MS-WIM systemen is dat de dynamische aslast gecompenseerd kan worden door het combineren van de metingen van de achtereenvolgende sensoren. Een mogelijkheid is om het gemiddelde te nemen van de waarden van de individuele sensoren. Ook kan op basis van de gemeten waarden het dynamische deel van de aslast gereconstrueerd worden. Aangezien de snelheid van de passerende vrachtwagens varieert, zal in het ontwerp van het sensorarray rekening gehouden worden met de gemiddelde snelheid en de spreiding ervan. Het aantal sensoren en de plaatsing ervan in een array bepalen de prestaties van een MS-WIM-systeem. Met name de onderlinge afstand tussen de sensoren en de totale lengte van het sensor-array zijn belangrijk. De dynamische kracht zoals die op het wegdek gemeten kan worden, is afhankelijk van de snelheid van het voertuig. De snelheid bepaalt de mate waarin de dynamische kracht over het wegdek ‘uitgesmeerd’ wordt. Aangezien de snelheid van de passerende vrachtwagens varieert, zal in het ontwerp van het sensor-array de gemiddelde snelheid en de spreiding meegenomen moeten worden.

3.5 Principe ontwerp voor sensor-array

Voor de opbouw van het sensor-array van het WIM-Hand-testsysteem is op basis van bestaande literatuur een principe ontwerp gemaakt. Dit ontwerp is vervolgens door een drietal instanties Cebon, TNO en CQM onderzocht en becommentarieerd. Voor het principe ontwerp zijn de volgende uitgangspunten en aannames gehanteerd. Uitgangspunten: U1. Doel van het testsysteem is het vinden van een WIM-systeem met een maximale nauwkeurigheid en een minimaal aantal sensoren; U2. Het maximaal aantal te gebruiken WIM-sensoren bedraagt 20, d.w.z. 20 halve rijstroken of 10 hele rijstroken of een combinatie van hele en halve rijstroken. Deze beperking komt voort uit de beschikbare financiële middelen; U3. Het WIM-systeem zal aangelegd worden op een zeer vlakke weg, (langsonvlakheid<1.0 en verkanting<3%); U4. De vrachtwagens passeren het WIM met snelheden tussen 75-90km/u. Aannames: A1. De invloed van de axle-hop (frequentiegebied 10-15Hz) is voor zwaarbeladen vrachtwagens te verwaarlozen t.o.v. de body-bounce (frequentiegebied 1.5-4.5Hz); A2. Het effect van de rolbeweging van vrachtwagens is te verwaarlozen; A3. De invloed van niet lineair gedrag is voor een groot aantal typen vrachtwagens niet verwaarloosbaar.


19

Gevolgtrekkingen: G1. Op basis van U4 en A1 volgt de minimale lengte van het sensor array van 16.6m; G2. Op basis van U4 en A1 (en ten minste 2,5 samples per periode) volgt een maximale sensorafstand van 1.1m. Opm. Cebon [WAVE eindrapport, 1999] komt voor een array met 17 sensoren uit op een ‘ideale’ onderlinge afstand van tussen de 1.05 en 1.17m; G3. Op basis van U3 en A2 kunnen WIM-sensoren alternerend geplaatst worden; G4. Op basis van A3 moet de onderlinge afstand tussen de sensoren gelijk te zijn. Op basis hiervan is tot het volgende principe ontwerp voor lay-out van WIMsysteem gekomen. Twee keer twee induktielussen met daartussen 20 sensoren waarvan 3 dubbel en 14 enkel, (d.w.z. 17 meetpunten) op een onderlinge afstand van 1,1m, (d.w.z. de totale afstand = 17.6m), zie onderstaand schema;

Voordelen De voorgestelde lay-out heeft een aantal voordelen: • Het alternerende plaatsen van de WIM-sensoren geeft een extra aantal meetpunten. • Door de 3 meetpunten met dubbele WIM-sensoren uit te voeren ontstaat de mogelijkheid om G3 te controleren, scheef beladen vrachtwagens te detecteren en enkele sensoren te corrigeren. • Mogelijkheid bestaat om het minimale aantal sensoren te onderzoeken doordat het aantal sensoren is te delen door 2,4 en 8 (in geval van 16) maar ook door 3 en 5 (in het geval van 15). • Het is mogelijk om A7 te controleren door een niet uniforme sensorafstand te gebruiken.

3.6 Commentaar op het principe ontwerp

Het principe ontwerp is vervolgens door een drietal personen/instanties onderzocht en becommentarieerd. De uitgangspunten voor de onderzoeken waren gelijk aan die van het principe ontwerp, (U1 tm. U4). De vraag was of het principe ontwerp optimaal was en zo nee, hoe dit verbeterd zou kunnen worden. Commentaar Cebon David Cebon is professor aan de Universiteit van Cambridge en een (de) autoriteit op het gebied van voertuigdynamica en MS-WIM-systemen. Hij heeft een methode ontwikkeld waarmee MS-WIM-systemen ontworpen kunnen worden [Cebon, 1999]. Cebon gaf de volgende opmerkingen van t.a.v. de voorgestelde lay-out van het WIM-sensor-array, voor onderbouwing zie [Cebon, 1999]. • Hij ontraadt het alternerend plaatsen van de sensoren i.v.m. de rolbeweging met name bij de hogere frequenties (axle-hop 10-15Hz). • Voor het minimale aantal gehele sensoren adviseert hij om minimaal 10 en liefst meer sensoren te gebruiken.


20

•

• •

De sensoren moeten perfect gelijk liggen met de bovenkant van het asfalt, anders meet je vooral de stijfheid van de band. Ter indicatie; een isolatietape op de sensor geeft een afwijking van 10%. De spreiding in de snelheid van de passerende vrachtwagens is van belang voor de opzet en de nauwkeurigheid van het array. De opbouw van de vloot van passerende vrachtwagens is van belang voor de opzet en de nauwkeurigheid van het array.

Onderzoek TNO De afdeling voertuigdynamica van TNO heeft op basis van het principe ontwerp een ‘experts opinion’ gegeven. De conclusies van het onderzoek door TNO waren, zie ook [TNO,2000]: • De rolbeweging kan niet worden verwaarloosd vanwege verstoring t.g.v. stuurbewegingen of zijwind. Het alternerend plaatsen van de sensoren wordt daarom afgeraden. • De beweging van de assen kan niet adequaat met slechts tien sensoren gemeten worden. • De beweging van de assen kan worden verwaarloost indien het percentage vrachtwagens met een slecht gedempt veersysteem kleiner is dan de vereiste betrouwbaarheid van het systeem. • De maximale sensorafstand om aliasing (zie bijlage 2) te voorkomen is 2.1m voor het meten van frequenties tot 4.4Hz bij 75km/u. • De maximale sensorafstand is 1.4m als een sample-rate van 5 wordt aangehouden bij een frequentie van 3HZ. • Als een gemiddelde waarde schatter wordt gebruikt dan moet het array meer dan 10 sensoren bevatten. • Als een schatter wordt gebruikt die het tijdssignaal reconstrueert dan kan de totale lengte van het sensor-array korter zijn dan de golflengte van de laagste frequentie. Onderzoek CQM Doel van het onderzoek was het vinden van een optimale opzet voor het sensor-array. Voor dit onderzoek zijn twee van de oorspronkelijke uitgangspunten aan gepast; U2, maximaal 16 sensoren over de gehele rijstrookbreedte en U4, de gemiddelde snelheid van de passerende vrachtwagens is 87km/u. Er zijn drie mogelijke sensorconfiguraties vergeleken; uniform verdeeld, | | | | | | | in twee groepen, | | | | | | | | niet uniform, | | | | | | | | |

| |

|

| |

|

| | | | | | | | | | | | | | | | | |

Er zijn drie verschillende schatters vergeleken, • Sinusreconstructie, een reconstructie van het ingangssignaal met behulp van de kleinste kwadratenmethode; • Mediaan-schatter, d.w.z. de middelste waarde van alle gemeten waarden; • Min-max-schatter, d.w.z. het gemiddelde tussen de maximale en de minimale gemeten waarde In simulaties is het effect bekeken van variaties in het aantal sensoren; 8, 12 of 16 sensoren en in de totale lengte van het sensor-array. Tevens is gevarieerd in de grootte van het dynamische signaal (F)b en de verhouding tussen de bodybounce frequentie en de snelheid van het voertuig (fb /v). De vergelijking van de prestaties van de schatters is gedaan op basis van de Mean Square Error (MSE) van het verschil tussen de werkelijke statische aslast en de geschatte statische aslast. De conclusies van het onderzoek zijn dat:


21

• • •

De sinusreconstructieschatter de beste resultaten geeft, dit was te verwachten gezien de overeenstemming met het ingangssignaal. De optimale sensorconfiguratie bestaat uit 16 uniform verdeelde sensoren met een totale lengte van het array van 20m. De totale array-afstanden is niet erg kritisch zolang deze maar groter is dan 15m.

3.7 Nader onderzoek voor opbouw sensor-array

Naar aanleiding van het commentaar van Cebon, TNO en CQM is op een aantal punten nader onderzoek verricht. Het betrof met name de opbouw van de snelheidsverdeling en van de voertuigvloot ter plaatse van het testsysteem. Tevens is een quick scan uitgevoerd naar het aantal vrachtwagens met een ‘Walking-Beam’ veersysteem aangezien deze vrachtwagens een een afwijkend dynamisch gedrag vertonen dat lastig te detecteren is. Onderzoek snelheidsopbouw De snelheidsopbouw van het vrachtverkeer op de locatie waar het WIM-Hand testsysteem gerealiseerd zal worden, (zie § 5.1) is gevonden uit de MTMmeetgegevens van AVV (Adviesdienst Verkeer en Vervoer). Van de snelheidsopbouw is alleen het deel groter dan de gemiddelde snelheid V(50) beschikbaar. Als V(x) = y dan wil dit zeggen dat x% van het vrachtverkeer ten minste Y km/u reed. De onderstaande gegevens zijn de gemiddelden over de maanden april, mei en juni van 2000. V(x) [%] Y [km/u]

V(50) 86.96

V(55) 87.84

V(60) 88.74

V(65) 89.66

V(70) 90.64

V(75) 91.69

V(80) 92.86

V(85) 94.23

V(90) 95.95

V(95) 98.50

Opvallend is dat de snelheidsverdeling aan de hoge kant ligt terwijl de meeste zware vrachtwagens zijn uitgerust met een snelheidsbegrenzer, maximaal ca. 90km/u. Een verklaring kan er in liggen dat de indeling in de categorie zware vrachtwagens gebeurt op basis van de gemeten voertuiglengte. Hiermee kunnen lichte vrachtwagens zonder snelheidsbegrenzer en auto’s met aanhanger in de categorie voor zware vrachtwagens vallen terwijl zij harder dan 90km/u kunnen rijden. Ondanks dit wordt voor berekeningen in het vervolg een gemiddelde snelheid van 87km/u aangehouden. Onderzoek voertuigvloot Om een indicatie te krijgen van de verdeling van de verschillende typen zware vrachtwagens die op de testlokatie passeren is één middag een telling uitgevoerd. De resultaten van de telling waren; Categorie Trekker + oplegger Vrachtwagen +aanhanger Vaste vrachtwagens Overige voertuigen

Aandeel 61% 17% 21% 1%

De grootste subcategorie was de T11O3 (een trekker met twee enkele assen + een oplegger met een tridem-asstelmet een aandeel van 47%. Voor uitleg over de methode van codering van voertuigcategoriën zie [van Doorn, 2000]. De gevonden cijfers komen overeen met de resultaten van eerder onderzoek door de DWW [Henny, 1995]. Inventarisatie Walking Beam vering Bij vrachtwagens met een ‘Walking-Beam’ veersysteem is de ‘axle-hop’ component in het dynamische gedrag niet te verwaarlozen. Gebaseerd op


22

quick scan van leveranciers van zware vrachtwagens wordt het totaal aantal vrachtwagens met een Walking Beam veersysteem in Nederland geschat op maximaal 1250. Dit aantal komt vrijwel geheel voor rekening van één fabrikant (Ter Berg) met ca. 1000 stuks. Genomen over het totaal aantal vrachtwagens in Nederland van ca. 185.000 komt dit overeen met minder dan 0.7% van het totaal. Dit aantal zal de komende jaren alleen nog verminderen aangezien een Walking Beam een verouderd veersysteem is waarvoor moderne alternatieven beschikbaar zijn. Het type vrachtwagen waarbij Walking Beam’s worden toegepast (zware zandauto’s), worden over het algemeen ingezet voor vervoer over korte afstand. Hierdoor zal het percentage Walking Beam’s dat in de praktijk bij een steekproef op de weg wordt aangetroffen nog lager zijn. De verwachting is dat niet meer dan 0.1% van de vrachtwagens die door een WIM-systeem gemeten worden uitgerust zullen zijn met een Walking Beam veersysteem. In het vervolg is dan ook aangenomen dat in Nederland het aantal vrachtwagens dat met een Walking Beam veersysteem is uitgerust te verwaarlozen is.

3.8 Gekozen sensor array

Voor de uiteindelijke gekozen opzet voor het sensor-array is een afweging gemaakt tussen de onderlingen afstand tussen de sensoren en de totale lengte van het array. Aanvullende uitgangspunten • maximaal 16 sensoren beschikbaar, d.w.z. 16 x 4 Kistler sensoren • gelijke onderlinge afstanden • gemiddelde passage snelheid 87km/u Onderlinge afstand • Om de hogere body-bounce frequenties (tot 3Hz) ook bij lagere snelheden (75km/u) te kunnen meten zal de onderlingen afstand kleiner zijn dan 1.4m moeten zijn; • De body-bounce frequentie van zwaar beladen vrachtwagens zal vrijwel nooit boven de 3.0Hz uitkomen en zal over het algemeen rond de 2Hz liggen; • Conclusie; de onderlinge afstand tussen de sensoren mag groter zijn dan 1.4m; Totale lengte • Om ook bij hogere snelheden (95km/u) en lage body-bounce frequenties (1Hz) één volledige golflengte binnen het array te laten vallen dient de totale lengte groter dan 26.4 m te zijn; • De meetgegevens betreffende de snelheid zijn vervuild met waarden van auto’s met aanhangers welke geen snelheidsbegrenzer hebben. De snelheidsverdeling voor vrachtwagens zal dus lager liggen; • Zwaarbeladen vrachtwagens met een lage body-bounce frequentie van rond 1Hz die met een hoge snelheid (V>95km/u) passeren zullen een uitzondering vormen; • De voorwaarde van één volledige golflengte binnen de lengte van het array geldt niet voor alle bereken-methoden zoals schattingsalgoritmen; • Het onderzoek van CQM geeft aan dat de keuze van de grootte van de totale lengte van het array niet kritisch ligt; • Conclusie; de totale lengte van het array van de test-site mag kleiner zijn dan 26.5m.


23

Afweging • Het gemiddelde van de totale lengte van het array (15 x 1.4m) en 25m komt op 23m; • Gezien de vervuiling van de snelheidsdata is de grens van de totale lengte van het sensor-array minder hard; • Het onderzoek van Cebon [Cebon, 1999] komt uit op een onderlinge afstand van 1.51m; Conclusie: Voor het sensor array van de WIM-Hand test-site wordt een onderlinge afstand van 1.5m gekozen. Hiermee komt de totale lengte van het array op 22.5m.

3.9 Schattingsalgoritmen

Voor het berekenen van de statische aslast uit de gemeten dynamische aslasten kunnen verschillende schattingsalgoritmen gebruikt worden. Tijdens de testfase zullen de prestaties van de verschillende algoritmen met elkaar vergeleken worden. De belangrijkste prestatie-indicatoren zullen hierbij zijn; de betrouwbaarheid en de nauwkeurigheid. In het volgende worden de principes van verschillende methoden besproken. De sinus-reconstructie schatter, Hierbij wordt op basis van de gemeten waarden een sinus bepaalt die de gemeten data zo goed mogelijk benadert. De sinus is het model dat aangenomen wordt voor het ingangssignaal. Voor een optimale benadering wordt de kleinste kwadraten-methode gebruikt. Het verwachtte voordeel van deze methode is dat doordat gebruik gemaakt van voorkennis over voertuigeigenschappen het werkelijk dynamische gedrag beter benaderd kan worden en daarmee tevens de statische aslast. Nadelen van deze methode zijn dat het succes afhankelijk is van de mate waarin het werkelijke dynamische gedrag overeenkomt met een sinus. Tevens is deze methode minder eenvoudig te berekenen. De Mediaan-schatter, Hierbij wordt de mediaan van de metingen genomen. De mediaan is de middelste meting als de metingen van klein naar groot worden geordend, en het gemiddelde van de middelste twee metingen bij een even aantal. Voordelen van deze methode zijn dat uitschieters binnen de metingen, bijvoorbeeld één verkeerde meting, nauwelijks invloed hebben op de schatting. Tevens is deze methode eenvoudig te berekenen. Een nadeel van deze methode is dat wanneer er niet een geheel aantal perioden in het meetgebied zit, de middelste meting gemiddeld niet gelijk zal zijn aan de statische aslast. De Min-Max schatter, Hierbij wordt het gemiddelde van de grootste en de kleinste meting genomen. Voordelen van deze methode zijn dat een niet geheel aantal perioden in het meetgebied geen invloed heeft op de schatting. Tevens is deze methode eenvoudig te berekenen. Nadeel van deze methode is dat uitschieters binnen de metingen direct doorwerken in de kwaliteit van de schatting. Nieuwe schatters, Gedurende de testfase zullen alle meetgegevens worden opgeslagen. Hierdoor is het mogelijk om ook de prestatie te vergelijken van nieuwe, tijdens de loop van het project ontwikkelde, algoritmen. Hiertoe zullen de meetresultaten


24

regelmatig teruggekoppeld worden met andere Europese onderzoeksinstituten op het gebied van WIM zoals LCPC en de universiteiten van Cambridge en Weimar. De DWW heeft vanuit het verleden reeds goede contacten met deze instituten op het gebied van WIM.


25

4 Kalibratie en testen 4.1 Inleiding kalibratie

Bij een WIM-systeem worden de krachtsensoren in het wegdek aangebracht. De combinatie van het wegdek en de sensoren vormt feitelijk het meetsysteem. Als gevolg hiervan kan een WIM-systeem pas gekalibreerd worden nadat de sensoren in het wegdek zijn aangebracht. Kalibratie is het softwarematig wegregelen van constante (absolute en/of relatieve) meetfouten. De kalibratie van een WIM-systeem kan op verschillende manieren plaatsvinden; low speed met standaard vrachtwagens of high speed met een kalibratievoertuig. Voor een high speed kalibratievoertuig bestaan twee mogelijkheden; een zeer nauwkeurig voertuig dat de kalibratie in één passage kan uitvoeren of een minder nauwkeurig voertuig dat het WIM-systeem een groot aantal keren moet passeren om de kalibratie uit te voeren. In eerste instantie zijn de mogelijkheden voor een zeer nauwkeurig kalibratievoertuig onderzocht. Een dergelijk voertuig heeft het voordeel dat de kalibratieprocedure snel en eenvoudig uitgevoerd kan worden. Een zeer nauwkeurig kalibratievoertuig bestaat echter nog niet en is mogelijk zeer kostbaar. Daarom is eerst de haalbaarheid ervan onderzocht [TNO, 2000].

4.2 Haalbaarheid kalibratievoertuig

De functie Een kalibratievoertuig zal de volgende drie hoofdfuncties moeten hebben: 1. Het kalibratievoertuig moet al rijdend met een bepaalde snelheid een aslast van verschillende grootte kunnen aanbrengen. 2. Het kalibratievoertuig moet in staat zijn om de dynamische krachten die uitgeoefend worden op de WIM-sensoren nauwkeurig te meten en vast te leggen. 3. De door het kalibratievoertuig uitgeoefende kracht op de WIM-sensoren moet gesynchroniseerd kunnen worden met de metingen van de aslast door de WIM-sensoren zelf. De functionele eisen Tevens zal het kalibratievoertuig aan de volgende functionele eisen moeten voldoen: • Het WIM-systeem moet door het kalibratievoertuig kunnen worden belast met een statische aslast tussen de 5 en 15 ton door een meetas met een bepaalde stapgrootte. • De kalibratie moet bij een snelheid tussen de 50 en 100 km/h kunnen worden uitgevoerd. • Het kalibratiesysteem moet de dynamische aslasten, d.w.z. de kracht die door de meetas op het wegdek wordt uitgeoefend, kunnen meten en opslaan voor later gebruik. • De onnauwkeurigheid van de bepaling van de dynamische aslasten door het kalibratievoertuig dient kleiner of gelijk te zijn dan 2 %. • Het kalibratievoertuig moet herleidbaar te kalibreren zijn. • De dynamische aslast gemeten door de WIM-sensoren moet gesynchroniseerd zijn met de meting van de dynamische aslast van het kalibratievoertuig.


26

De uitvoering. Op basis van de gewenste functionaliteit is gekozen voor de volgende uitvoering van het kalibratievoertuig. Voor het rijdend gedeelte is gekozen voor een 5-assige motorwagen, waarbij de middelste as is uitgevoerd als meetas. De aandrijving en besturing zijn verdeeld over de overige vier assen, zodoende blijft het voertuig bestuurbaar bij het aanbrengen van zowel de maximale als de minimale een aslast. Voor het aanbrengen van de statische aslast tussen de 5 en 15 ton is gekozen voor een actuator die de aslast via de meetas op het wegdek kan aanbrengen. In combinatie met de 5-assige motorwagen geeft dit de beste de voertuigstabiliteit. Tevens kan de meetas worden ingetrokken als er niet gemeten wordt, waardoor er geen onnodige slijtage aan het meetsysteem optreedt. Het meetsysteem zelf wordt uitgevoerd in de vorm van een meetnaaf welke de kracht meet die de wielen op de as uitoefenen. Dit meetconcept heeft een hoge nauwkeurigheid, lineariteit, geen frequentie-afhankelijkheid en een goede robuustheid. De synchronisatie van de metingen van het kalibratievoertuig met de metingen met het WIM-systeem vindt plaats door gebruik te maken van een TTL-triggersignaal. Op basis van de technische beschrijving komt de (worst case) schatting van de verwachte nauwkeurigheid uit op een relatieve meetfout van 1,5%. De schatting voor de totale kosten voor de bouw van het kalibratievoertuig bedraagt ca. Hfl. 2,2 miljoen. De doorlooptijd voor de constructie, bouw en de ingebruikstelling zal ca 18 maanden bedragen. Naar aanleiding hiervan is besloten om in eerste instantie de kalibratieprocedure op te stellen waarbij geen gebruik gemaakt wordt van een zeer nauwkeurig kalibratievoertuig.

4.3 Kalibratie- en testprocedure

Dit beschrijft de procedure voor de kalibratie en het testen van het WIM-Hand testsysteem zonder het gebruik van een speciaal meet- of kalibratievoertuig. De procedure is onderverdeelt in 5 verschillende tests; Test 0. Kalibratie van een aslast meetsysteem voor een statische weging, (weegplaten). Het doel van deze test is zekerheid krijgen over de nauwkeurigheid van het meetsysteem. Als referentie worden standaard massa’s gebruikt. Deze test zal uitgevoerd worden door het NMI. Het type statische weegplaat dat in Nederland normaliter voor handhaving gebruikt wordt is Haenni type: WL 103. De prestaties van dit type zullen worden vergelijken met die van de Captels type: ALCO CET10-6. Getest worden; lineariteit, temperatuurgevoeligheid, excentriciteit van belasting en herhaalbaarheid. Het resultaat van test 0 is dat de meest nauwkeurige weegplaat geselecteerd wordt en dat deze ‘correct’ meten met een bekende nauwkeurigheid en in het vervolg van de tests als referentie gebruikt kunnen worden. Test 1. Testen van de herhaalbaarheid van de statische weging. Het doel van deze test is zekerheid krijgen over de maximale afwijkingen in de metingen ten gevolge van: • de positionering van het te meten voertuig (links, rechts, vooruit, achteruit; • het type voertuig, (trekker + oplegger of vaste vrachtwagen; • de som van de individuele aslasten in vergelijking met de totale massa van het voertuig;


27

De volgende gehuurde voertuigen worden gebruikt, een 2-assige trekker met tridem-assigge oplegger (met luchtvering, belading van 25ton ), en een 3 assige vaste vrachtwagen (bladvering, belading van 15ton). Als referentie worden de gekalibreerde weegplaten vanuit test 0 gebruik. Het resultaat van deze test is een beeld van de spreiding in de metingen en dat deze methode als referentie gebruikt kan worden. De spreiding zal nooit binnen de bij test 0 vastgestelde nauwkeurigheid vallen. Wellicht geeft het ook een beeld van een structurele afwijking van de werkelijke statische aslasten, hoewel er discussie bestaat over wat de werkelijke statische aslast is. Test 2. Low speed kalibratie van de individuele sensoren van het MS-WIM-systeem. Het doel van deze test is zekerheid krijgen over de nauwkeurigheid van de individuele sensoren en om de kalibratiefactoren te bepalen. De beide uitgangspunten zijn; 1. Bij lage snelheden is het dynamisch gedrag van het voertuig verwaarloosbaar klein. Dit is niet geheel juist aangezien er door het optrekken of remmen maar ook door het profiel van het wegdek ook bij lage snelheden treden er dynamische effecten op in het voertuiggedrag. Het is daardoor mogelijk om een structurele fout voor een sensor te meten die in werkelijkheid veroorzaakt word door de spatial-repeatibility, zie bijlage 2. 2. Het meetsysteem (sensoren + wegdek) onafhankelijk kunnen van de snelheid van de passerende vrachtwagens. Uit het WAVE project bleek met name de combinatie van de daar geteste sensoren met het wegdek niet snelheids-onafhankelijk was. Feitelijk weet je nog steeds niet hoe de sensoren zich gedragen bij hoge snelheden. Als referentie worden gekalibreerde weegplaten van test 1 gebruikt worden welke in een op maat gemaakte betonnen bak geplaatst worden. Test 2 moet uitgevoerd worden met een speciale aanhanger (A11, luchtvering, belading van 20ton, met goede demping (G=0.2), perfect ronde banden zonder profiel). Met deze aanhanger wordt met twee snelheden (10 en 15km/u) over de sensoren gereden met 25 runs per snelheid. Praktische aandachtspunten zijn een constante voertuigmassa (i.v.m. regen en brandstofverbruik), een constante snelheid bij passeren van het meetsysteem) en de temperatuur van het asfalt (en de onderlaag). Deze test wordt vier keer per jaar uitgevoerd worden om de invloed te controleren van temperatuur, weersomstandigheden en slijtage aan het meetsysteem (wegdek + sensoren). Het resultaat van test 2 is dat High-Speed WIM sensoren ‘correct’ meten met een bekende nauwkeurigheid en in het vervolg gebruikt kunnen worden als referentie. Test 3. Testen van een compleet (MS) HS-WIM-systeem met gehuurde voertuigen. Het doel van deze test is zekerheid krijgen over de nauwkeurigheid van het totale systeem. De volgende gehuurde voertuigen worden gebruikt, een 2assige trekker met tridem-assigge oplegger (met luchtvering, belading van 25ton ), en een 2 assige vaste vrachtwagen (bladvering, belading van 15ton), een 3 assige vaste vrachtwagen met een twee assige ‘dog’ aanhanger (V12A11, luchtvering, 15+10 ton)en een 4 assige vaste ‘zandauto (bladvering, 20 ton). Voor elk voertuig worden de aslasten gemeten bij de volgende drie snelheden (70, 80, 90km/u) met ten minste 25 runs per snelheid. Voor de uitvoering van de test moeten de condities van het wegdek opgemeten worden. Deze test wordt vier keer per jaar uitgevoerd worden om de invloed te controleren van temperatuur, weersomstandigheden en slijtage aan het


28

systeem (het systeem is in dit geval de combinatie van wegdek + sensoren). Als referentie worden gekalibreerde weegplaten in een betonnen plaat gebruikt. Het resultaat van test 3 is dat het systeem ‘correct’ meet met een bekende nauwkeurigheid. Test 4. Testen van het complete (MS) HS-WIM-systeem met een selectie van voertuigen uit het verkeer. Het doel van deze test is zekerheid krijgen over de nauwkeurigheid van het totale systeem. De selectie van de zware voertuigen moet een afspiegeling zijn van het verkeer dat het testsysteem passeert. Om zeker te zijn van de prestaties van het systeem bedraagt het totaal aantal voertuigen voor deze test 300. Met ca. 40 voertuigen per controledag kost dit ca 8 dagen. Deze 8 dagen moeten binnen 1 maand liggen om de testomstandigheden zoveel mogelijk gelijk te laten zijn. Deze test wordt vier keer per jaar uitgevoerd worden om de invloed te controleren van temperatuur, weersomstandigheden en slijtage aan het systeem (het systeem is in dit geval de combinatie van wegdek + sensoren). Als referentie worden gekalibreerde weegplaten in een betonnen plaat gebruikt. Het resultaat van test 4 is dat het systeem ‘correct’ meet met een bekende nauwkeurigheid. Test 5 De officiële acceptatie test van het complete (MS) HS-WIM-systeem voor directe handhaving. Het doel van deze test is zekerheid krijgen over de nauwkeurigheid en de betrouwbaarheid van het totale systeem. De opzet van de test zal vergelijkbaar zijn met die van test 4. Het resultaat van test 5 is dat het systeem ‘correct’ meet en is gecertificeerd voor gebruik bij directe handhaving van overbelading, het doel van het WIM-Hand project.

4.4 Snelheidsonafhankelijkheid

De snelheidsonafhankelijkheid van het WIM-systeem is een voorwaarde voor de methode van het low-speed kalibreren en het high-speed meten. Op basis van ervaringen van Cebon uit het WAVE-project is besloten de snelheidsonafhankelijkheid van het totale meetsysteem nader te onderzoeken. De specificaties van de fabrikant geven aan dat de Lineas sensoren zouden voldoen, aan de hand van door de fabrikant uitgevoerde testen wordt dit gecontroleerd. Mocht dit niet het geval zijn of als de testresultaten niet eenduidig zijn dan moet een extra test, de high-speed kalibratie, toegevoegd worden. Voor deze high-speed kalibratie is echter weer een kalibratievoertuig nodig. Door een groot aantal kalibratie-runs te maken en de resultaten te combineren kan statistisch de uiteindelijke nauwkeurigheid vergroot worden. Voordeel van deze methode is dat een minder nauwkeurig (±3% RMS) en dus goedkoper en sneller te bouwen, kalibratievoertuig gebruikt kan worden. Dit bestaat uit een oplegger met rekstrookjes en een versnellingsopnemer op één van de assen, (Faslast = Frekstrookjes + Mwiel * a). Door veel (100) meetruns te maken voor het gehele snelheidsbereik van wordt toch gemiddeld/statistisch de nauwkeurigheid van 1% gehaald. Nadeel is echter wel dat de uitvoering van de kalibratieprocedure veel meer tijd in beslag neemt. Met ca. 100 runs van elk 15 minuten en uitgaande van 6 werkuren per dag komt dit neer op 4 gehele meetdagen. Voor het testsysteem vormt dit geen onoverkomelijk probleem maar voor de eventuele operationele systemen kunnen vier dagen kalibratie onacceptabel


29

zijn. In dat geval kan een zeer nauwkeurig kalibratievoertuig weer in beeld komen.

4.5 Eventuele aanvullende tests

Uit de discussie met Cebon zijn nog een aantal andere aspecten naar voren gekomen die nader onderzoek dan wel aanvullende tests nodig maken. Dit betreft: • De variatie van de meetresultaten over de lengte van de sensoren kan met een valgewicht meting gemeten worden. Alternatief is de onderzoeksgegevens van Kistler opvragen. • De invloed van deflectie van het asfalt op de sensor kan bekeken worden door aan weerszijde van de sensor een gewicht te laten vallen en de uitslag van de sensor te bekijken. Als de uitslag nihil is dan heeft de deflectie van het asfalt geen effect op de meting. De deflectie van het asfalt in de toplaag is afhankelijk van de temperatuur van het asfalt en de onderlagen, hoe hoger de temperatuur, hoe lager de stijfheid en hoe hoger de deflectie. Als de sensoren deflectie afhankelijk zijn, zijn ze daardoor ook direct temperatuur afhankelijk, hoe hoger de snelheid hoe hoger de stijfheid hoe minder van de kracht wordt doorgegeven. Alternatief is de onderzoeksgegevens van Kistler opvragen. • De stijfheid van de epoxy slijtlaag op de sensor heeft eveneens invloed op het meetresultaat van de sensor, hoeveel van de kracht wordt doorgegeven aan het quartz-materiaal. De stijfheid is afhankelijk van de frequentie (de snelheid) waarmee de slijtlaag word aangestoten en wellicht van ook de temperatuur. Alternatief is de onderzoeksgegevens van Kistler opvragen. • Het profiel van de banden heeft invloed op de meting van de aslast aangezien de contactspanning (druk) onder een band over het gehele contactvlak vrijwel constant is. Dus als er minder oppervlakte van de band op de sensor drukt zal de gemeten kracht dus evenredig minder zijn.

4.6 Certificering

Het is waarschijnlijk technisch mogelijk om met een zeer hoge nauwkeurigheid en betrouwbaarheid overbelading vast te stellen. Er zal echter een uitspraak (certificering) moeten komen waaruit blijkt dat een dynamische meting bruikbaar is voor handhaving. Dit certificaat geeft aan welk niveau het betreffende systeem voldoet met grenswaarden voor de nauwkeurigheid en de betrouwbaarheid. In het opstellen en vastleggen van de eisen voor certificering speelt het NMI waarschijnlijk een belangrijke rol. Dit omdat het NMI op dit moment de instantie is waar alle meetmiddelen voor handhavende instanties getest en gecertificeerd (moeten) worden. Het is mogelijk dat overbelading in de toekomst met een bestuurlijke boete afgehandeld kan worden. In dat geval kan wellicht ook een andere instantie de certificering uitvoeren. De juridische kant van de mogelijkheid voor de bestuurlijke boetes wordt binnen de projectgroep Overbelading van DGG uitgewerkt. Over de voortgang van het project en de mogelijke gevolgen voor de certificering wordt regelmatig overleg gevoerd met het NMI.


30

5 Voorbereiding bouw testsysteem .............................................................................................

Voor de uitvoering van het onderzoek in het kader van het WIM-Hand-project zal een MS-WIM-systeem aangelegd worden. Dit testsysteem zal bestaan uit een meetdeel dat in het wegdek aangebracht zal worden, een deel voor eerstelijns verwerking dat lang de kant van de weg zal staan, een politieapplicatie op de locatie van de statische naweging en een analyse deel in het RWS-testcentrum in Delft. Als eerst is een geschikte locatie voor het testsysteem gezocht. Vervolgens is op basis van een pakket met specificaties een aanbesteding gedaan van de daadwerkelijke bouw van het systeem.

5.1 Keuze van testlokatie

Als eerste stap in de keuze voor een geschikte locatie voor het WIM-Handteststysteem is op basis van ervaring uit het verleden een aantal mogelijke locaties geselecteerd. De locaties waren de A4 tussen Den Haag en Leiden, de A16 tussen Dordrecht en Lage Zwaluwe, de A12 tussen Gouda en Woerden, de A12/A50 tussen Arnhem en Ede, de A-13 tussen Delft en Rotterdam en de A15 tussen Papendrecht en Gorinchem. De criteria. In de selectie van een geschikte locatie voor bouw van het testsysteem voor het WIM-Hand project zijn de volgende criteria aangehouden. De criteria staan in volgorde van gewicht en van doorlopen bij selectie. 1. Geschikte locatie voor staandehouding voor en statische (na-)weging. Dit bestaat uit: • Het terrein van de dienstkring is qua bereikbaarheid en uitvoering (ruimte en verharding) geschikt om de statische nawegingen uit te voeren. • De locatie ligt in een dienstkring met tijd en enthousiasme voor een onderzoeksproject. Dit wordt bepaald op basis van ervaringen binnen de DWW. 2. Geschikte locatie voor meetsysteem op basis van een wegdek-analyse. Dit bestaat uit: • Eisen aan het wegdek; zie ook [Cost-323,1997]: • Spoorvorming : < 4mm • IRI-waarde : < 1.0 over 300m voor meetpunt • Verkanting : < ±3% • Boogstraal : > 2000m • Langshelling : < ±2%, constant (±0.5%) over 200m voor en 20m na meetpunt • Deflectie : < 200µm, bij bitumineuze verharding • Voor de komende 3 jaar geen groot onderhoud aan wegdek gepland; • Meetlokatie bevindt zich niet op of vlak na een kunstwerk; • De afstand vanaf dichtstbijzijnde toerit is groter dan 500m; • De afstand van afrit tot de locatie voor statische weging is kleiner dan 10km;


31

• •

Een homogene wegdekconstructie zonder zichtbare scheurvorming in de verharding. Aanwezigheid van een portaal voor bevestiging van de videocamera.

3. Geschikte locatie voor testsysteem voor het uitvoeren van testen en werkzaamheden. Dit bestaat uit: • Voldoende aanbod van (overbeladen) vrachtwagens voor zinvolle metingen; • Lage verkeersintensiteit tijdens de nacht, i.v.m. mogelijkheid voor wegafzettingen voor uitvoering van testen of werkzaamheden aan het systeem; • Locatie is aanwezig op de lijst met inwinlokaties voor WIM door de projectgroep Overbelading, zie rapporten van [Henny,1999] en [AVV, 1999]. 4. Locatie in de omgeving van de DWW in Delft. Dit bestaat uit: • Korte reisafstanden van DWW van/naar test-site. • Ook geografisch/ gevoelsmatig een DWW-site. De selectie. Op basis van criteria 1 en 3 is gekozen voor het terrein van de dienstkring Planken Wambuis langs de A12 en A50 bij Arnhem. Globaal gezien is het wegdek van de A12 rond Palkenwambuis van goede kwaliteit. De locaties is niet in de buurt van de DWW in Delft maar dit is het minst zwaar wegende criterium. Vervolgens is in detail gekeken naar de kwaliteit van het wegdek de A12 van km 110 tot 127, d.w.z. de zuidbaan van km 110 tot 119 en de noordbaan van km 127 tot 122, zie onderstaande tabellen. A12/A50 Noordbaan

1 HR L, 3R-L

Portaal

IRI-

Spoorvor-

Boog-

km.

waarde kanting [%] helling [%]

Gem. Ver-

Langs-

ming [mm]

straal [m]

Opmerkingen over locatie

122.2

0.7

-2.4

0.0

6

3800

122.8 123.3 123.9 124.5

0.7 0.8 0.7 0.8

-2.2 -2.6 -2.1 -1,7

0.0 0.0 -0.2 0.0

7 7 6 4

3800 3800 3800 4000

125.1

0.6

2.6

0.6

4

> 10000

Ter hoogte van tankstation

125.8

0.7

2.2

0.0

5

4000

In een bocht, Locatie 2

126.0

1.2

1.9

0.0

7

4000

Vlak na kunstwerk met IRI-

126.3

0.7

2.8

0.0

8

3700

126.6

0.7

2.3

0.0

5

> 10000

126.9

1.1

2.1

-0.3

10

> 10000

127.2

1.1

2.3

-1.2

6

> 10000

+/-

Begin afslag Grijsoord bij km -122.4 Afstand tot afrit < 1.0km Afstand tot afrit < 1.0km In een bocht Vlak na oprit en kunstwerk

--+ --

met IRI-waarde 1.4

+ --

waarde 2.0, enkele paal

Slecht wegdek tot km 126.8 -Kort na weefvak, slecht In een bocht, spoorvorming

wegdek Einde weefvak bij km 127.0, -enkele paal

A12 Zuidbaan

1 HR R, 2R-R

110.3 110.9

0.8 0.8

2.4 -3.1

1.4 0.0

6 7

> 10000 2300

111.5 112.2 112.8

0.8 0.7 0.9

2.3 -3.2 -3.4

1.6 0.7 0.0

6 7 6

> 10000 2100 2100

Kort na oprit Vlak na kunstwerk met IRI-

---

waarde 2.0, in bocht


In een bocht In een bocht

+ -

32

113.3 113.8

0.9 1.5

1.9 2.9

0.3 0.5

7 5

2200 2200

114.3

1.1

4.3

1.3

5

2200

Direct na kunstwerk met IRI -Hobbels in begin van bocht waarde 1.5 In een bocht en slecht

--

wegdek

114.8 115.4 116.0

0.8 0.7 0.8

4.2 1.8 2.1

0.8 0.0 0.0

7 4 7

2200 > 10000 > 10000

117.3 117.9 118.5

0.9 1.2 0.7

2.4 2.6 2.1

1.1 0.0 0.0

6 8 6

8500 8500 8500

In een bocht Locatie 1 Vlak na kunstwerk met IRI-

++ --

waarde 1.0 Kort na oprit Afstand tot afrit < 1.0km Begin afslag Planken

---

Wambuis bij km 118.7

Op basis van criterium 2 is de optimale Meetlocatie gevonden op de zuidbaan van de A12 bij km 115.4, (locatie 1). Hier wordt aan het eerste item van criterium 3 voldaan, maar aan het derde echter niet. Op basis van het derde item van criterium 3 zou gekozen worden voor de noordbaan van de A12/A50 tussen km 127 en 122 omdat dit het stuk overlap van de A12 en de A50 is. Uitgaande van dit stuk ligt de beste Meetlocatie bij km 125.8, (locatie 2). Argumenten voor keuze van locatie 1 zijn • Het wegdek is hier het meest geschikt om een WIM-systeem te plaatsen; • Het doel van de test-site is het aantonen dat met een WIM-systeem mogelijk is om aslasten zodanig nauwkeurig te meten dat directe handhaving mogelijk is. Argumenten voor keuze van locatie 2 zijn:: • De locatie is meettechnisch niet ideaal maar in de toekomst zullen ook niet alle handhavingslocaties ideale meetlocaties zijn en daar moet het handhavingssysteem dan ook kunnen werken. • De locatie komt overeen met een locatie geselecteerd door de projectgroep Overbelading voor toekomstige directe handhaving. De keuze: Mede gezien de wens om WIM-systemen in de toekomst breed in te zetten voor directe handhaving, is de uiteindelijke keuze voor de locatie voor het testsysteem gevallen op: de A12/A50, noordbaan, km 125.8, zie onderstaande figuur.


33

A50 A12/A50 A12

Test-Site A12

A50

ARNHEM Figuur 3, Locatie van WIM-Hand Testsysteem.

5.2 Aanpassingen aan de locatie

Nieuwe toplaag Bij nadere inspectie van het wegdek op de gekozen locatie bleek dat de gemiddelde spoorvorming weliswaar slechts 5mm bedroog maar het verschil tussen het hoogste en het laagste punt meer dan 13m bedroeg. Dit werd veroorzaakt door het ‘dakvormige’ dwarsprofiel van de toplaag waarbij het midden tussen de twee rijsporen hoger ligt dan de beide zijkanten, zie figuur 4. 405

Afstand tot meetbalk in [mm]

410

Rijspoordiepte

415 420 425

Hoogteverschil

430 435 100

200

300

Lengte van meetbalk [mm]

350

Figuur 4, Dwarsprofiel op gekozen locatie. De diepte van de spoorvorming wordt dergelijke gevallen berekend ten opzichte van de lijn tussen de hoogste punten aan weerszijde van het betreffende spoor (rode lijn). Het verschil tussen het hoogste en het laagste punt wordt berekend door een lijn te trekken tussen de twee laagste punten van de dwarsdoorsnede (dit komt overeen met de WIM-sensor ) en vervolgens de afstand tot het hoogste punt te berekenen (blauwe lijn). Aangezien de dikte van de slijplaag op de sensoren slechts 10mm dik is, was het onmogelijk om de sensoren volledig aan te laten sluiten met de bovenkant van de toplaag. Daarom is besloten om de toplaag ter plaatse van het toekomstige testsysteem te vervangen door een nieuwe geheel vlakke deklaag. Om het aantal dwarslassen in het asfalt te beperken, is over een afstand van


34

400m voor het testsysteem de toplaag vervangen. Bij de vervanging is de gehele rechter rijstrook vervangen en ca 50 cm van de vluchtstrook. Belijning Uit het dwarsprofiel en inspectie ter plaatse bleek tevens dat de kantlijn precies aansloot bij het rechter rijspoor waardoor de rijspoordiepte nog vergroot werd. Doordat de Thermoplast lijnen ca. 3mm dik op de ZOAB zijn aangebracht, zal als een wiel half over de lijn rijdt, de kracht ongelijk verdeeld worden over de lijn en de ZOAB. Doordat de sensor eveneens door de lijn loopt zullen hierdoor verstoringen in de metingen optreden. Ter vergelijk; een isolatietape aangebracht op een sensor geeft al verschillen tot 10% in de gemeten krachten. Om dit probleem op te lossen, is gezocht naar een soort belijning dat niet of nauwelijks boven het wegdek uitsteekt en toch voldoende reflecterend is. Deze belijning is gevonden in de ‘In-Lay’ lijnen van de firma 3M. Deze lijnen worden direct na het aanbrengen van de deklaag in de nog warme ZOAB gewalst. Het resultaat is dat de lijnen niet waarneembaar boven het wegdek uitsteken.

Statische weeglocatie In het testen kalibratieplan is reeds aangegeven dat de statische weging als referentie meting gebruikt wordt. Het is daarom van het grootste belang dat de statische weging onder optimale omstandigheden kan plaatsvinden. Een probleem bij statische wegingen is dat de onvlakheid van de ondergrond. Scheefstand of oneffenheden in het oppervlak hebben verstoringen van de metingen tot gevolg. Daarom is besloten om voor de locatie voor de statische weging op het dienstkringterrein een speciale betonnen verharding aan te brengen. De bak is 45m lang en heeft in het middel een uitsparing waarin precies de gebruikte weegplaten passen.

5.3 Functionele specificaties

Voor de bouw van het WIM-Hand systeem is ervoor gekozen om dit te combineren met de bouw van de zes WIM-systemen welke voor het project WIM-NL worden gebouwd. De specificaties voor de bouw van de WIM-NL systemen en die van het WIM-Hand systeem zijn grotendeels gelijk. De bouw van alle systemen kan daarom goed gecombineerd worden binnen één bestek. Dit bespaart de moeite van het schrijven van een speciaal bestek voor WIMHand. Beide soorten systemen hebben grofweg de zelfde basis functionaliteit; het zo nauwkeurig mogelijk vaststellen of er sprake is van overschrijding van wettelijk toegestane aslast en/of voertuigmassa. In de basis functionaliteit de volgende stappen te onderscheiden: 1. het detecteren van een voertuig 2. het meten van de dynamische aslasten door meerdere sensoren 3. het voorspellen van de statische asdrukken en de massa van het voertuig op basis van de dynamische metingen 4. het vaststellen of er sprake is van overbelading op basis van het voertuigtype. 5. het filteren van mogelijke onjuiste metingen (bijvoorbeeld op niet eenparige snelheid)


35

Beide soorten hebben een ander doel; WIM-NL als voorselectiemiddel en voor dosiervorming en WIM-Hand als meetmiddel voor directe handhaving. Daarom bestaan er verschillen in de uitvoering van het op de weg aanwezige meetsysteem. De verschillen zitten in: •

het aantal sensoren per rijstrook, WIM-NL 2 lijnen van elk 4 sensoren en WIM-Hand 16 lijnen van 4 sensoren; het aantal beïnstrumenteerde rijstroken, WIM-NL 2 rijstroken met inductie lussen en 2 rijstroken met WIM-sensoren en inductie lussen, WIM-Hand 1 rijstrook met WIM-sensoren en inductie lussen het aantal inductielussen, WIM-NL 2 lussen op alle 4 rijstroken, WIM-Hand 4 lussen op 1 rijstrook het aantal videocamera’s, WIM-NL 4 camera’s met vooraanzicht (één per rijstrook inclusief vluchtstrook) en 2 camera’s met zijaanzicht, WIM-Hand 1 camera met vooraanzicht en 1 camera met zijaanzicht.

•

• •

De functionele en de technische specificaties van de WIM-systemen staan beschreven in respectievelijk [Dukker(1), 2000] en [Dukker (2), 2000]. De sensoren van het MS-WIM-systeem voor het WIM-Hand testsysteem zijn als volgt aangebracht, zie figuur 5,

Overzicht Rijrichting

0.35m

1.5m

1.8m

1.5m 18.0m

22.5m

2.5m

2.0m Nieuw

Induktielussen 16 x 4 Sensoren

Marksman 660

Oud

Induktielussen Vluchtstrook

28,5 m

Portaal Km 125.7

Figuur 5, Overzicht van installatie van WIM-systeem

Meer in detail worden de sensoren als volgt geplaatst, hierbij bestaat een sensor van 4m feitelijk uit 2x2 aan een geschakelde Kistler sensoren van elk 1m, zie figuur 6,


36

Test-site A12/A50, Project WIM-Hand Langsnaad 15cm

20cm 3M Inlay-lijn

Deelstreep

Rijstrook tt 350cm

Kantstreep

Rijstrook hh 365cm

Nieuwe Deklaag 450cm

WIM Sensor 400cm

20cm

3M Inlay-lijn

30cm

45cm Langsnaad

Figuur 6, Detail van installatie van WIM-sensoren

Er is voor gekozen om per WIM-sensor 4 Kistler sensoren van elk 1m te gebruiken en daarmee de totale WIM-sensor langer te maken dan de breedte van de rijstrook. Het voordeel hiervan is dat de sensor nu iets (30cm) over de vluchtstrook kan uitsteken zodat ook vrachtwagen gemeten kunnen worden die met één wiel over de vluchtstrook rijden. Doordat de ingewalste lijnen gebruikt zijn vindt er geen concentratie van de aslast op de lijn plaats. Bij de aanleg van de sensoren in het wegdek zal het bovenoppervlak van de sensor met een parketschuurmachine gelijk geschuurd worden met het omliggende ZOAB. 5.4 Vervolg

In het vervolg van het WIM-Hand project zullen de volgende activiteiten uitgevoerd worden: • • • • • • • • • • • • • •

Uitvoering begin van testprocedure, (test 0); Uitwerken van verdere tests in testprocedure; Aanleg van het testsysteem, inclusief aanpassing van de statische weeglokatie; Uitvoering van de controle test van de statische weging, (test 1); Onderzoek naar snelheidsafhankelijkheid van de gebruikte sensoren; Onderzoek van de temperatuurgevoeligheid van het totale meetsysteem; Inrichten van een back office in het RWS Testcentrum voor de analyse van de meetresultaten; Eventueel het bouwen van een minder nauwkeurig kalibratievoertuig; Ontwikkeling en implementatie van verschillende analyse methoden; Uitvoeren van de kalibratie van de geïnstalleerde sensoren, (test 3); Internationale uitwisseling van meetresultaten binnen het Top-Trial project; Aanpassen/opstellen van eisen aan meetsysteem voor certificering voor toekomstig gebruik bij directe handhaving; Uitvoeren van de operationele tests, (test 4); Uitvoeren van de acceptatie test (tests 5);


37

Bijlage 1, Acroniemen en afkortingen .............................................................................................

ARAN AVV DGG DWW EDT HS-WIM IRI KLPD LCPC LS-WIM MSE MS-WIM MTM RVI RWS Top Trial TTL VIC-net WAVE WIM WIM-Hand WIM-NL ZOAB


Automatische Road Analyser Adviesdienst Verkeer en Vervoer Directoraat Generaal Goederenvervoer Dienst Weg- en Waterbouwkunde Euro Delta Test-site High-Speed-WIM International Roughness Index Korps Landelijke Politie Diensten Laboratoire Central des Ponts et Chaussees Low-Speed-WIM Mean Square Error Multi-Sensor-WIM Motorway Traffic Management systeem Rijksverkeersinspectie Rijkswaterstaat Europees project, gericht op de verbetering van MSWIM-systemen Transistor Transistor Logic dit is een bepaald soort digitaal circuit/signaal. Verkeers Informatie- en Communicatie netwerk Europees project, acroniem voor ‘Weighing Axles and Vehicle for Europe’ Weigh-In-Motion Ontwikkeling van een Weigh-In-Motion systeem geschikt voor directe handhaving Realisatie van 6 operationele van Weigh-In-Motion + video systemen in Nederland Zeer Open Asfalt Beton

38

Bijlage 2, Begrippen en definities .............................................................................................

Aliasing

Aslast

Aslastmeetsysteem

Asgroep

Asstel Betrouwbaarheid

Drift Dynamisch gedrag

Dynamische aslast

Dynamische weging

Foutkans

Gewicht


Aliasing treedt op bij het bemonsteren van een periodiek signaal waarbij de sample-frequentie minder dan twee maal de frequentie van het signaal is. De samples van een signaal met een frequentie f zijn dan gelijk aan die van een signaal met een frequentie van n maal f (n=1,2,3,…). Een aslast is de kracht die de wielen van een as uitoefenen op de ondergrond, kan zowel statisch als dynamisch zijn, de eenheid van aslast is Newton. Een aslastmeetsysteem bestaat uit sensoren en hulpinstrumenten. Het systeem detecteert de aanwezigheid van een bewegend voertuig en stelt de wielbelastingen, aslast, totaal gewicht en andere data zoals snelheid, asafstand en voertuigcategorie. Een aantal assen in één en dezelfde vrachtwagen, tractor, aanhanger of oplegger, die minder dan twee meter van elkaar gescheiden liggen. Zie Asgroep. De betrouwbaarheid (β) van een acceptatietest is de zekerheid dat op basis van de steekproef een juiste uitspraak wordt gedaan over de nauwkeurigheid en de foutkans van het geteste systeem. Drift: is de langzame verandering van het meetresultaat in de loop van de tijd. Het dynamisch gedrag van het voertuig is de manier waarop het voertuig zich beweegt ten gevolge van oneffenheden in het wegdek, b.v. het deinen en rollen van vrachtwagens. Het dynamische gedrag wordt bepaald door de massa, de massaverdeling, de demping en het soort vering van het voertuig. Een dynamische aslast is het variërende deel van de totale momentane aslast. De grootte van de dynamische aslast is o.a. afhankelijk van de technische toestand van de weg en het voertuig. Tractie, vering, schokdempers, banden) Een dynamische aslastmeting of Weigh-In-Motion (WIM) wil zeggen dat het gewogen voertuig gedurende de weging over het meetsysteem reed. Hierbij worden de statische aslasten en het voertuiggewicht berekent op basis van de gemeten dynamische krachten. De foutkans (1-α) van een meetsysteem is de kans dat een gemeten waarde verder dan de nauwkeurigheid van de werkelijke waarde afligt. Het gewicht van een object is de kracht die gelijk is aan het produkt van massa en versnelling door zwaartekracht, de eenheid is N.

39

Herhaalbaarheid

Kalibratie

Langshelling Meetfout

Meetprocedure

Nauwkeurigheid

Relatieve fout Reproduceerbaarheid

Resolutie

Spatial repeatibility

Standaardafwijking

Statische aslast

Statische weging

Tandem asstel

Tolerantie Tridem asstel


De herhaalbaarheid van resultaten is de mate van overeenkomst tussen de resultaten van achtereenvolgende metingen van dezelfde variabele, uitgevoerd onder dezelfde meetcondities. Kalibratie van een meetsysteem is het softwarematig wegregelen van constante (absolute en/of relatieve) meetfouten. De hoek tussen de as van de weg en het horizontale vlak, de eenheid is graden. De meetfout is het verschil tussen een gemeten waarde en de echte waarde of de geaccepteerde referentie (relatieve en absolute fouten). Een reeks handelingen, specifiek beschreven, die uitgevoerd moeten worden om bepaalde metingen te verrichten volgens een vastgestelde methode. De nauwkeurigheid (δ) van een meetsysteem is de uiterste grens van het gebied rond de gemeten waarde waarbinnen de werkelijke waarde moet vallen. De nauwkeurigheid wordt vaak relatief weergegeven in ± x%. De relatieve fout is de meetfout gedeeld door een echte waarde van de meetgrootte. De reproduceerbaarheid van resultaten is de mate van overeenkomst tussen de resultaten van metingen van dezelfde meetgrootte (variabele), uitgevoerd met soortgelijke instrumenten onder veranderde meetvoorwaarden. De kleinste waarde van een parameter die onderscheiden kan worden door een meetapparaat in het meetgebied. Spatial repeatibility is het verschijnsel dat het gemiddelde van de aslasten van alle voertuigen die een bepaald punt passeren afhankelijk is van de plek van dat punt in de langsrichting van de weg. Dit ontstaat onder andere doordat een groot deel van de vrachtwagens op een gelijke wijze reageert op het aan het punt voorafgaande wegdek. de standaardafwijking is de positieve vierkantswortel uit de variantie. Het is de grootte die de spreiding van de resultaten van een steekproef weergeeft. Een statische aslast is het constante deel van de totale momentane aslast. De grootte van statische aslast is afhankelijk van de totale massa van het voertuig en de verdeling van de totale massa over de verschillende assen. Een statische aslastmeting is het meten van een verticale kracht van een niet bewegend lichaam (wiel, as van een voertuig). Een groep van twee assen die niet van elkaar geïsoleerd zijn en minder dan twee meter van elkaar gescheiden liggen. Zie nauwkeurigheid. Een groep van drie assen die niet van elkaar geïsoleerd zijn en minder dan twee meter van elkaar gescheiden liggen.

40

Variantie

Verharding Voertuiggewicht

Voertuigmassa

Weegbrug Weegplaat Wiellast Weigh-In-Motion WIM-systeem Zekerheid


Een spreidingsmaat, die de som is van de gekwadrateerde afwijkingen van waarnemingen van hun rekenkundig gemiddelde, gedeeld door het aantal waarnemingen minus één. De deklaag (rijoppervlak) waarover het verkeer zich voortbeweegt. Het voertuiggewicht is de totale kracht die de wielen van een voertuig uitoefenen op de ondergrond. Dit is de som van de aslasten van de individuele assen, de eenheid van kracht is Newton. De voertuigmassa is de totale massa van een voertuig, dit is een combinatie van de lading en eigen massa van het voertuig, de eenheid van massa is kg.. Een weegbrug is een grote weegschaal die in één keer het totale gewicht van een voertuig kan meten. Een plaat die is uitgerust met sensoren en geschikt is voor het wegen van een wiel, een as of een asgroep. Een wiellast is de kracht die één wiel van een as uitoefent op de ondergrond. Zie Dynamische weging. Zie Aslastmeetsysteem De zekerheid (α) van een meetsysteem is de kans dat een gemeten waarde binnen de nauwkeurigheid van de werkelijke waarde afligt.

41

Bijlage 3, Referentielijst .............................................................................................

AVV, (1999), ‘Voorstel Inwinlokaties’, Eindrapportage, Adviesdienst Verkeer en Vervoer, DG Rijkswaterstaat; CBS, (2000), Centraal Bureau voor de Statistiek, ‘Kerncijfers 2000’, Cat. Verkeer, Vervoer en Communicatie, www.cbs.nl/nl/cijfers/kerncijfers; Cebon, D. (1999), ‘Handbook of Vehicle-Road Interaction’, Part 2 ‘Vehicle Dynamics’, ISBN 9026515545, Swets & Zeitlinger BV, Lisse, The Netherlands; COST 323 (1997), European Specification on Weigh-In-Motion of Road Vehicles’, Draft 2.2, EUCO-COST/323/6/1997, Cost Transport, EC/DGVII; van Doorn, R.A., (2000), ‘Voertuigcategoriëen in het kader van de projecten WIM-NL en WIM-Hand’, W-DWW-2000066, Dienst Weg- en Waterbouwkunde, DG RWS; Dukker (1), M., (2000), ‘Functionele Specificatie Weigh In Motion systemen’, SSS versie 1.0, DWW-Publicatie: IBR-00-09, Dienst Weg- en Waterbouwkunde, DG RWS ; Dukker (2), M., (2000), ‘Technische Specificatie Weigh In Motion systemen’, IRS versie 1.0, DWW-Publicatie: IBR-00-10, Dienst Weg- en Waterbouwkunde, DG RWS; Henny, R.J., (1995), ‘Samenvatting aslastmetingen 1978 1994’, DWW-Publicatie: P-DWW-95-05, Dienst Wegen Waterbouwkunde, DG Rijkswaterstaat; Henny, R.J., (1996), ‘Overbelading’, DWW-Publicatie: IB-R-9607, Dienst Weg- en Waterbouwkunde, DG RWS; Henny, R.J. en Drouen, C.B.W. (1998), ‘Project WIM-VID, Eindrapport’, DWW-Publicatie: W-DWW-98-042, Dienst Weg- en Waterbouwkunde, DG Rijkswaterstaat; Henny, R.J., Nieuwsma R. en Drouen, C.B.W. (1999). ‘Voorstel Inwinlocaties, Weigh-In-Motion met Video’, DWWPublicatie: W-DWW-99-014, Dienst Weg- en Waterbouwkunde, DG Rijkswaterstaat; van Lieshout R.A. and Zoutenbier M.H.M. (2000), ‘Onderzoek naar de optimale sensor lay-out voor een MS-WIMsysteem’, CQM report, E1687-01; NMI, (1998), Nederlands Meetkundig Instituut, ‘Concept Voorschriften Meetmiddelen Politie’, Versie 25a, art 18 Wiellastmeters; Verschuren R.M.A.F., (2000), ‘Sensor array for Weigh-inMotion Test Site’, TNO Automotive report, 00.OR.VD.033.1/RMV; WAVE (1999), Weighing Axles and Vehicle for Europe, ‘Multiple-Sensor Weigh-In-Motion Systems’, Work package 1.1; WVW (1994), WegenVerkeersWet, Voertuigregelement, Hoofdstuk3 ‘Eisen Toelating’ en 5 ‘Permanente Eisen’, Afd. 3 ‘Bedrijfsauto’s’ en Afd.7 ‘Aanhangwagens’,


42


43

Project WIM-Hand 1e tussenrapport. Resultaten van de eerste fase van het project Weigh-In- Motion voor directe Handhaving

Recommend Documents