[논문]U-중차량 무인과적 단속시스템 구현을 위한 WIM Sensor 산정에 관한 연구

최해윤; 장정희; 조병완; 윤석민; 오영국; 이규완

U-중차량 무인과적 단속시스템 구현을 위한 WIM Sensor 산정에 관한 연구
A Study on Determination of WIM Sensor for Implementation of U-Overloaded Vehicle Regulation System 원문보기

최해윤 ((주)동일기술공사 부설기술연구소) , 장정희 ((주)동일기술공사 부설기술연구소) , 조병완 (한양대학교 토목공학과) , 윤석민 (한양대학교 토목공학과) , 오영국 (한국도로전산(주)) , 이규완 (한국유지관리(주))

For the design and maintenance of highways and road structures, the statistical data are needed for the vehicle, especially heavy truck crossing. So far, static weighing has been used but it needs fixed station, crews, and it takes a lot of time. Also truck mix and headway distances cannot be obtained. Weigh-In-Motion system uses the sensor as a weighing scale and collects the axle weights, axle distances, vehicle types and etc. without stopping or slowing down the vehicle. Objectives of the study is make a determination of WIM Sensor for Implementation of U-Overloaded Vehicle Regulation System.

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문제 정의

본 연구에서는 최적의 WIM Sensor 선정을 위하여 우선 성능, 가격, 선호도 등을 비교하여, 현재 국내외에 개발되어 있는 센서 중 2가지를 선정 한 후, 이 2가지 센서에 대한 실냬실험을 통하여, 신뢰도를 비교 분석하였다.

제안 방법

Bending Plated 센서률 설치 한 후 y축 방향으로 하중재하를 하여 살혐하였으며, 중량을 점점 증가시키면서 5단계로 나수어 단계별로 3회씩 실험읊 하여, 평균값과 오차号 계산하였다. 실혐장비는 끄림 4과 같이 UTO 강도 측정기-暑 사용하였으펴, 센서의 데이터 값은 그림 5꽈 같이 kg 也는 ton 단위로 확인할 수 있었다.
Micro-bending Fiter Opti Sensorc는 광섬유센서로써 WIM 센서화 시키기 위하여 미세한 변위제어가 가능한 device를 제작 한 후 그림1과 같은 x축 인장 테스트기를 이용하여 센서에 압력을 가하는 위치와 접지 폭(2.5cm와 10cm)을 변수로 하여 변위 응답에 태한 실험을 하였다. 실험은 그림 2와 같이 테스트기에 광섬유 센서를 끼워 넣은 후 X축 빙.
습도 64%의 조건에서 실시하였다. 실혐시 전압의 크기는 10V 였고' 실험은 중량의 크기를 2, 4, 6, 8, lOton으로 다르게 하여 단계별 총 3회씩 하였다. n 결과 표 2와 같이 2to의 중량에서는 평균 L院7으로 (167%의 가장 큰 오차를 나타내었■고, 4ton 재하시는 평世 3.
이러한 인식의 변화에 따른 산물이 지능형 교통체게 FFS<Intelligent Transport Systems)0!ITS뉸 정보통신과 제어기숢 둥 침단기술을 응용한 교통정보 감지기숲과 실시花 정보의 송 - 수신기술, 시스템 통합과 제어기술 그■리그 윤영기술읖 기존의 도료교통체계에 접목하여 섒로오 개념의 도로교통체제를 만들어낸 것이다. 이에 본 연구얘서는 ITS기반 기술을 바탕으로 하여, 중차량 부인과적 단속시스템의 개발을 위한 %MWeigh4n-Motion System) Sensor 선정을 위* 하여 설내 살험을 통해 Miao-tending Fiber Optic, Bending Plate Sei&ir의 WIM 센서로서 신뢰성을 검증하였다.

성능/효과

실혐시 전압의 크기는 10V 였고' 실험은 중량의 크기를 2, 4, 6, 8, lOton으로 다르게 하여 단계별 총 3회씩 하였다. n 결과 표 2와 같이 2to의 중량에서는 평균 L院7으로 (167%의 가장 큰 오차를 나타내었■고, 4ton 재하시는 평世 3.斑67에 오차 0.33%. 중량 6ton 재하시에는 핑균 5.
또한, Bending Plate Sensor의 경우도 같은 중량을 3회씩 실험한 결과 오차의 폭이 1%미만으로 나타났다. 결과적으로 Micro-bending Fiber Optic Sensorr, Bending Plate Sensor 두 가지 모두 정적하중에 따른 실내실험 결과로는 WIM 센서로서 적합한 것으로 나타났다. 또한, WIM 센서로서 보다 높은 신뢰성을 얻기 위해서는 두 센서의 온도저항성, 부식저항성 등의 정밀한 실험이 더욱 요구되어지고, 더 나아가 실외에 테스트베드를 구축해 현장 적용실험을 거쳐 현장 적용성도 확인해야 할 것으로 판단된다.
본 연구에서 한 위치에서 한 센서를 이용해 3회 이상의 실험을 한 결과는 모두 일치 하였다. 또한, 동일 센서의 위치만 변경하여 실험한 결과도 그림 6에서와 같이 접지폭 K)cm의 센서에서는 데이터 값이 거의 일치 하였다. 하지만, 접지폭 2.
본 연구애서 Micro-berxHng Fiber Optic Sensor, Bending Plate Sen沖와 WIM 센서로서의 실내 실험 결과 Micro-bend施 Fiber Optic Sensor의 경우 하중을 받는 접지폭의 크기를 하중을 가하는 폭보다 상대적으로 크게 해주면 WIM으로서 가능하다고 보았다. 또한, Bending Plate Sensor의 경우도 같은 중량을 3회씩 실험한 결과 오차의 폭이 1%미만으로 나타났다.
본 연구에서 한 위치에서 한 센서를 이용해 3회 이상의 실험을 한 결과는 모두 일치 하였다. 또한, 동일 센서의 위치만 변경하여 실험한 결과도 그림 6에서와 같이 접지폭 K)cm의 센서에서는 데이터 값이 거의 일치 하였다.

후속연구

결과적으로 Micro-bending Fiber Optic Sensorr, Bending Plate Sensor 두 가지 모두 정적하중에 따른 실내실험 결과로는 WIM 센서로서 적합한 것으로 나타났다. 또한, WIM 센서로서 보다 높은 신뢰성을 얻기 위해서는 두 센서의 온도저항성, 부식저항성 등의 정밀한 실험이 더욱 요구되어지고, 더 나아가 실외에 테스트베드를 구축해 현장 적용실험을 거쳐 현장 적용성도 확인해야 할 것으로 판단된다. 이를 통해 WIM 센서가 개발되어지고, U-중차량 무인과적 단속시스템이 구축되어진다면, ITS개념의 새로운 도로교통체제가 구현될 것으로 사료되어진다.

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