Wegconditieonderzoek: inspectiemethoden van morgen

Wegconditieonderzoek: inspectiemethoden van morgen. 28 april 2015 – Gent.

Carl Van Geem (OCW).

Wegconditieonderzoek: doel 

Kosteneffectieve strategie voor het onderhoud van wegen: op tijd het gepaste onderhoud doen.



Huidige toestand van de weg onderzoeken:      



Visuele inspectie (o.a. scheurvorming), Langsonvlakheid, Dwarsonvlakheid, Stroefheid, Rolgeluid, Draagkracht (restlevensduur).

Er bestaan allerlei meettoestellen:

2

Opzoekingscentrum voor de Wegenbouw

Draagkracht van een weg Hoelang gaat een wegstructuur mee? Draagkracht van de wegstructuur dient om de belasting van het verkeer over een periode van 20 tot 40 jaar te kunnen weerstaan. Deflectiemetingen meten aan het oppervlak de tijdelijke doorbuiging van de wegstructuur veroorzaakt door verkeersbelasting.

Restlevensduur: Interpretatie van deflectiemetingen geeft aan hoeveel zware voertuigen nog kunnen gedragen worden door de bestaande wegstructuur. Opzoekingscentrum voor de Wegenbouw

3

Traffic Speed Deflectometer (TSD)

Doppler-lasers: ©Schema uit S.W.Katicha, G.W.Flintch, Field Demonstration of the Traffic Speed Deflectometer in New York, TRB, 2015.

“Doppler snelheidsmeter” zend een monochromatische laserstraal naar het wegoppervlak en ontvangt de gereflecteerde straling. Doppler effect: verandering in golflengte na reflectie is functie van de relatieve snelheid van het wegoppervlak. De snelheid van het wegoppervlak kan dus bepaald worden door de verandering in golflengte van het gereflecteerde laser-licht te meten. Opzoekingscentrum voor de Wegenbouw

4

Traffic Speed Deflectometer (TSD) • Standaard as-last, lasers meten continu de verticale snelheid waarmee het wegoppervlak beweegt onder de belasting:

Wiel-lasers vuren continu over de belaste weg, voortdurend. © Jim Johnson-Clarke (ARRB Group), Use of the Travelling Speed Deflectometer (TSD) in Australia, USA FWD User’s Group Meeting (FWDUG), Indianapolis, Indiana, 2014. 5


Traffic Speed Deflectometer (TSD) Voordeel:  Metingen aan hoge snelheid (80km/h). Beperkingen:  Zeer lange vrachtwagen,  Enkel geschikt voor soepele en half-stijve wegstructuren. TO DO:  Nog “kinderziekten”: 

 



IJking van de positiehoek van de lasers, Resultaten per 5m i.p.v. 10m, …

Nog werk aan betere interpretatie van meetresultaten: 

Invloed van wind (cfr. A.Zofka, M.Graczyk, J.Rafa, Qualitative Evaluation of Stochastic Factors Affecting the Traffic Speed Deflectometer Results, TRB 2015),



Deflectie uit Doppler-snelheden (cfr. Muller W.B. & Roberts J. ‘Revised approach to assessing traffic speed deflectometer data and field validation of deflection bowl predictions’, International Journal of Pavement Engineering, Vol. 14 Issue 4, pp. 388 402, 2013),



... 6


Ground Penetrating Radar (GPR) bestaat al lang

Antenna

Direct wave

Reflection surface (1)

(1)

Interface 2 layers (2)

(2) Interface 2 layers

Source : Geophysical Survey Systems, Inc

.

SPW – 2,6 GHz

CRR– 2 GHz


AWV – 1 GHz

7

Recente ontwikkeling: Stepped-frequency 3D-Radar

(UGent, ORBit – heeft er één)

Er bestaan 2 versies van de 3D-Radar: Horn 3D-Radar 13 profielen tegelijk Contact 3D-Radar 12 profielen tegelijk 8


Combinatie GPR en TSD: nog een kwestie van verwerking en interpretatie…

© ARRB, presentatie op conferentie “Pavement Evaluation – 2014” in Blacksburg, VA: cfr. http://www.apps.vtti.vt.edu/PDFs/PE-2014/Muller.pdf Wayne Muller (ARRB Group), Road scanning V2.0: Preliminary results from updated TSD and NM-GPR technologies. 9


Oppervlakteschade aan een weg 

Kan worden bekeken vanuit het technisch oogpunt:  

 

Vlakheidcoëfficiënten VC2.5m , VC10m , VC40m , Aantal mm spoorvorming, Dwarswrijvingscoëfficiënt voor stroefheid, … Technische indicatoren: eigenschappen van de weg



Voor oplevering van werken Voor (technisch) wegbeheer (PMS)

Kan worden bekeken vanuit het oogpunt van de weggebruiker:   



Zijn er putten? Het rijcomfort? Is het glad op de baan? … Functionele indicatoren: doelstellingen dienstverlening

Voor communicatie naar weggebruiker Bijkomende input voor wegbeheer en beleid. 10


CANBus 

Controller Area Network (CAN) is een standaard voor seriële databus communicatie om elektronische sturingseenheden in voertuigen met elkaar te verbinden.

Mercedes-Benz W211 (2002-2009) Bron: http://www.canopen.nl/category/can-bus/



Voertuigen zitten vol sensoren en “mini”-computers die met elkaar communiceren.



De “OBD-stekker” (on-board diagnostics) wordt gebruikt door de garagist om data op te vragen over “slecht” functionerende onderdelen: d.i. een toegang tot de CANBus. 11


CANBus data (schade aan wegdek) – SENSOVO project OBD stekker uCAN

Defect DB

Data con Algoritme

weggebruiker wegbeheerder

1 wiel in een put z-acceleratie wordt gemeten

“simpele formule” op “overal beschikbare” CANBus data

informatie wordt op CANBus gezet VIM project, uitgevoerd door OCW, UA, VITO (cfr. http://www.vim.be/projecten/sensovo) 12


CANBus data (comfort) – TRIMM project

(Europees onderzoeksproject, Taak 4.5 uitgevoerd door OCW, VTI, AIT, cf. Deliverable 4.4)

Allerlei CANBus data voeden een ANN om een comfort-indicator te berekenen die overeenkomt met een technische indicator (WLP).

cfr. Nitsche Ph., Van Geem C., Stütz R., Mocanu I., and Sjögren L., Monitoring Ride Quality On Roads With Existing Sensors In Passenger Cars. In Proceedings of the 26th ARRB conference, Sydney, 19-22/10/2014.


13

CANBus data (gladheid en ijsvorming, comfort, beheer) in Zweden, Finland en omstreken… 

BiFi (II): draagkracht van onverharde wegen evalueren uit (gesimuleerde) CANBus data (wijzigingen n.a.v. vorst/dooi cyclus in het hoge noorden)  



GPS, 3G/GPRS en accelerometers, wagens van Zweeds postbedrijf laterale vibraties en snelheid van het voertuig, verwerking aan boord

SRIS: evalueren van winteromstandigheden uit CANBus data Volvo V70s en Saab 9-5s CANBus data, taxis en bedrijfswagens  EPS, ABS, temperatuur, gebruik van ruitenwissers 



MOBI-ROMA: kwaliteit van het wegoppervlak  



Volvo V70 CANBus data, interne accelerometer, post-processing in MATLAB

MOBI-ROMA doet meer: 

software voor onderhoudsbeheer die de indicatoren uit CANBus data opslaat, interpreteert, presenteert.

Cfr. Pirkko Saarikivi, Magnus C. Andersson, Pär Ekström, Eric Zachrisson,Torbjörn Gustavsson, Stephanie Müller, MOBI-ROMA tool for mobile road monitoring, in Proceedings of Transport Research Arena 2014, Paris.


14

Smartphone 

Met een smartphone kan je mobiel bellen…



maar het ding zit ook vol sensoren die andere toepassingen mogelijk maken… i.h.b.:  



en laat toe om: 





een GPS-localisatie systeem, accelerometers,

bestaande (vaak gratis) “apps” te gebruiken, “apps” zelf te programmeren.

Sommige applicaties worden nu al commercieel aangeboden, andere worden ontwikkeld en bestudeerd in onderzoekscentra: hier volgt een kleine, “willekeurig gemaakte”, selectie (die anderen vermoedelijk onrecht aandoet)… 15


Smartphones (comfort) – Canada

(cfr. Rubix van firma Rival Solutions Inc.)



iPhone 4.x en 5.x leveren een “comfortwaarde” (rRuf).



Bedoeld voor toepassing op gemeentewegen (in Canada):   

als een “goedkope” meting, vult informatie aan uit een eenvoudige visuele inspectie, wordt gebruikt in het PMS aangeboden door dezelfde firma.

rRuf uit iPhone, IRI uit “klasse 1 profilometer”, rRuf zou een “redelijke” correlatie met IRI opleveren vergelijkbaar met “klasse 3”, Enkele pistes voorgesteld om correlatie te verbeteren. Bron: Claude Laflamme (Rival Solutions), Democratizing the Measurement of IRI values (in het frans), INFRA 2014 Congress, 1-3 dec. 2014, Montreal, Canada. Opzoekingscentrum voor de Wegenbouw

16

Smartphones (cracks) – Japan (cfr. firma BumpRecorder Co. Ltd.) Smartphone eerder al gebruikt voor langsvlakheid:  Verticale acceleratie (Lz) wordt door smartphone gemeten,  Eenvoudig model (1 veer onder 1 lichaam):  Fast Fourier Transformation (FFT) levert onvlakheid van de weg (u),  Was bedoeld als snelle evaluatie na aardbeving,  Kan worden omgezet in “IRI”. Bron: Koichi Yagi, Extensional Smartphone Probe for Road Bump Detection, 17th ITS World Congress, Busan, 2010.

Voorstel om nu ook detectie van scheuren te bestuderen:  Bereken uit FFT het met amplitude gewogen frequentiegemiddelde fave,  Scheurindex CI = fave x aave met aave de gemiddelde amplitude.  Sample rate heeft grote invloed op CI.  Invloed van merk van smartphone, merk van voertuig en snelheid tijdens meting is verwacht.  Nog geen echt bewijs dat dit echt werkt. Bron: Koichi Yagi (BumpRecorder), Road Cracking Detection by Using Smartphone Acceleration, Pavement Evaluation 2014, 15-18 sept. 2014, Blacksburg, Virginia, USA. Opzoekingscentrum voor de Wegenbouw

17

Smartphones (comfort) – TRIMM project (Europees onderzoeksproject, Taak 4.5 uitgevoerd door OCW, VTI, AIT, cf. Deliverable 4.4)

Uitgetest: een app van VTI, 3D acceleratie + GPS, Root-Mean-Square van verticale acceleratie als comfortindex. Allerlei invloeden werden bevestigd…

Niet gezegd dat de IRI de beste comfort index is!

Kan soms een goede correlatie opleveren… cfr. TRIMM project Deliverable 4.4 Opzoekingscentrum voor de Wegenbouw

18

Wegconditieonderzoek: inspectiemethoden van morgen. 28 april 2015 – Gent.

Carl Van Geem (OCW).

Wegconditieonderzoek: inspectiemethoden van morgen

Recommend Documents