Detekcja osi pojazdów z użyciem petli indukcyjnej

• Autorzy: Marszałek Z.

Warianty tytułu

EN

Inductive loop sensors for vehicle axle detection

• Konferencja: Sympozjum Naukowe AKTUALNE PROBLEMY W METROLOGII 2013 (II ; 16.09.2013 ; Gdańsk, Polska)
• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Aktualnie stosowane rozwiązania, umożliwiające detekcje osi pojazdów samochodowych, bazują na mechanicznych czujnikach nacisku, po których przeje d a pojazd. Powszechnie stosowane są czujniki piezoelektryczne, lub o wiele droższe, kwarcowe, umożliwiające poza detekcja osi, ważenie pojazdów w ruchu (WIM). Tam, gdzie nie jest wymagana informacja o masie pojazdu, a wymagana jest klasyfikacja pojazdów ze względu na liczbę osi, drogie systemy WIM nie są konieczne. Nie zawsze sprawdzają sie w stu procentach, ponieważ samochody cie arowe mogą podnosić przynajmniej jedna os. Systemy bazujące na pętli indukcyjnej, dzięki innej zasadzie działania, pozwalają na detekcje równie podniesionych osi, przez co możliwa jest poprawna klasyfikacja pojazdów cie arowych. Pętle indukcyjne charakteryzują sie bardzo duża trwałością oraz prosta budowa. Czas ich eksploatacji wielokrotnie przekracza czas eksploatacji stosowanych detektorów. Pętle indukcyjne do detekcji osi pojazdów wymagają stosowania bardzo czułych układów kondycjonowania.

EN

Currently used solutions for the axle vehicle detection sensors are based on measurements of mechanical stress or pressure generated in the tube or a special mat installed in the road surface on which the vehicle travels. Piezoelectric, or quartz sensors are commonly used in WIM systems (weight in motion) and allow detection and weighting vehicles in motion. If no information is required regarding the values axle (or estimate the weight of the vehicle), and only the classification of vehicles based on the number of axles is required, WIM systems are not popular because of its cost. Furthermore, WIM systems would lose its efficiency if the trucks could pick up and leave at least one axle. Systems based on an inductive loop sensor, with a different mode of operation may also allow the detection of elevated axles, whereby it is possible to correctly classify vehicles. Moreover, inductive loop sensors have very high durability, simple construction and its lifetime many times exceeds the lifetime of the classical axle detectors. However, inductive loops sensors require the design of complex electronic systems and even the use of computer systems equipped with so-called advanced signal analysis of magnetic profiles. This paper presents the design and operation of inductive loop sensors. A new approach is proposed for the detection of vehicle axles. It is based on the new conditioning systems that provides magnetic profile of resistance (R~) and magnetic profile of reactance (X~) of the inductive loop sensor. Figure 2 shows the measurement system in which the profiles of R~ and X~ for a passenger vehicle are obtained in a static conditions (zero vehicle speed during the measurement). The details of main parameters of considered inductive loops are shown in Table 1 and in Figure 1. Thanks to the profiles of R~ and X~ and formulas (2) and (3) the sensitivity of sensors, SR and SX respectively were determined and these are shown in Table 1. Figures 3 and 4 show profiles respectively R~ and X~ obtained from the inductive loop sensors 1, 2, 3, 4. The Figure 5 shows the profiles R~ and X~ with a narrow sensor No. 4 (according to the Table 1) while the signal W1 shown in Figure 6 shows the result of the weighted sum W1=a R~ + X~. Digital signal W3 is obtained by comparing the signals W1 and W2 in the comparator and it provides information regarding the presence of the vehicle axle that can be easily counted by the digital device. Finally profiles R~ and X~ recorded in real traffic by means of a narrow sensor No. 4 (vehicles shown in the pictures a-f in Table 2 were considered) are shown in Figures 7-12.

Słowa kluczowe

PL

czujnik indukcyjny pętlowy; detekcja osi pojazdów; magnetyczny profil rezystancji; magnetyczny profil reaktancji

EN

inductive loop sensor; axle detection; magnetic profile of resistance; magnetic profile of reactance

• Wydawca: Wydział Elektrotechniki i Automatyki Politechniki Gdańskiej
• Czasopismo: Zeszyty Naukowe Wydziału Elektrotechniki i Automatyki Politechniki Gdańskiej
• Rocznik: 2013
• Tom: Nr 34
• Strony: 43--47
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., rys., tab., wykr., fot.

Twórcy

autor

Marszałek Z.

• Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie, Wydział Elektrotechniki, Automatyki, Informatyki i Inżynierii Biomedycznej, Katedra Metrologii i Elektroniki, Al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków tel.: [phone]

Bibliografia

• 1. Marszałek Z.: Detekcja osi pojazdów przy użyciu czujników indukcyjnych pętlowych, Materiały VI Kongresu Metrologii, 2013, s. 163-170.
• 2. Carter, Burgess, Best Practices Guidebook: Collecting Short Duration Manual Vehicle Classification Counts on High Volume Urban Facilities, FHWA (Federal Highway Administration), 2005.
• 3. Klein, L. A.: Sensor Technologies and Data Requirements for ITS, Artech House 2001.
• 4. Gajda J., Piwowar P., Sroka R., Stencel M., Żeglen T.: Pomiary parametrów ruchu drogowego, Wydawnictwa AGH 2012.
• 5. Gajda J., Piwowar P., Sroka R., Stencel M., Żeglen T.: Application of inductive loops as wheel detectors, Transportation Research Part C: Emerging Technologies, 2012, s. 57-66.
• 6. Stanczyk D.: Device to Detect Particularly One or Several Wheels of a Vehicle or of a Wheeled Mobile Engine and Process for Using this Device, US Patent 1997.
• 7. Lees R. H.: Inductive loop sensor for traffic detection, and traffic monitoring apparatus and method using such a loop sensor, US Patent 2002.
• 8. Gajda J., Sroka R., Stencel M., Żeglen T., Piwowar P., Burnos P.: Układ elektryczny do detekcji osi pojazdów samochodowych, Biuletyn Urzędu Patentowego 2010, s. 32-33.
• 9. Marszałek Z.: Sposób pomiaru składowych impedancji czujnika indukcyjnego i układ pomiarowy składowych impedancji czujnika indukcyjnego, Biuletyn Urzędu Patentowego 2012, s. 35.
• 10. Marszałek Z., Sroka R., Stencel M.: A new method of inductive sensor impedance measurement applied to the identification of vehicle parameters, Metrology and Measurement Systems, 2011, s. 69-76.
• 11. Żeglen, T.: Badania symulacyjne i eksperymentalne układu kondycjonowania sygnału czujnika indukcyjnościowego do detekcji obiektów metalowych, Materiały XVIII sympozjum: Modelowanie i symulacja systemic pomiarowych, 2011, s. 49-57.
• 12. Day C., Brennan T., Harding M., Premachandra H., Jacobs A., Bullock D., Krogmeier J. Sturdevant J.: Three-Dimensional Mapping of Inductive Loop Detector Sensitivity with Field Measurement, Transportation Research Record: Journal of the Transportation Research Board, 2009, s. 35-47.
• 13. Agilent: Agilent E4980A Precision LCR Meter 20 Hz to 2 MHz, 2010.
• 14. Leica: Leica Disto D8 Laser Tape - Bluetooth, 2010.
• 15. Marszałek Z., Mielczarek M.: Model systemu oraz otwarte technologie internetowe w zdalnym systemie do automatycznej rejestracji profili magnetycznych pojazdów, Materiały XVIII Sympozjum Modelowanie i Symulacja Systemów Pomiarowych, 2011, s. 175-180.