Procédé pour déterminer la charge et la
position d'un essieu de véhicule et
dispositif de mesure destiné à être
utilisé dans ce procédé Procédé pour déterminer la charge et la position d'un essieu de véhicule et dispositif de mesure destiné à être utilisé dans ce procédé
Pour la construction de routes et autoroutes et pour leur entretien, il est usuel de déterminer les charges auxquelles seront ou sont soumis les revêtements routiers. Cela se fait en mesurant la charge des essieux de véhicules, appelée charge à l'essieu. Un procédé courant pour mesurer la charge à l'essieu consiste à utiliser une plateforme de pesée constituée d'une plaque hyperstatique installée dans le revêtement routier. L'entretien d'une telle plateforme hyperstatique est coûteux car il doit être fréquent étant donné que l'usure rapide des appuis influence considérablement les mesures.
De plus, une plateforme hyperstatique ne permet pas
de déterminer par exemple la position transversale des essieux des véhicules, la vitesse des véhicules ou leur type. Lorsque ces données sont souhaitées, il est nécessaire de prévoir des câbles piézoélectriques ou à pression incorporés dans le revêtement. Ces câbles ont pour inconvénient d'être sensibles à l'environnement et donc de ne pas fournir des mesures fiables.
Une autre solution connue pour mesurer les charges à l'essieu consiste à utiliser une colonne de pesée verticale enfouie dans le sol. Les frais d'installation d'une colonne de ce genre sont énormes en raison des travaux de terrassement qui sont nécessaires. En bref, jusqu'à présent la détermination des charges à l'essieu imposait des frais d'installation et/ou d'entretien très importants.
L'intérêt d'un procédé de détermination des charges à l'essieu qui réduirait les frais d'investissement et d'entretien est donc considérable. L'invention apporte une solution attrayante à ce problème grâce à un procédé
qui ne requiert qu'un investissement réduit comparé aux investissements généralement nécessaires avec les procédés connus, qui n'entraîne que peu de frais d'entretien et
qui permet de manière simple une détermination aisée et fiable non seulement de la charge à l'essieu de véhicules, mais également de divers autres paramètres utiles pour l'établissement d'un diagnostic du trafic routier, par exemple la position transversale des essieux, l'écartement des essieux, la vitesse de circulation.
Suivant l'invention, on fait passer les essieux successivement sur plusieurs lamelles parallèles ayant un faible écartement entre elles, chaque lamelle étant supportée de manière à constituer une poutre sur appuis multiples, on mesure l'allongement créé dans plusieurs lamelles différentes pendant le passage d'un essieu, l'allongement étant mesuré dans chaque lamelle en un endroit situé de manière que l'allongement mesuré soit différent pour chaque lamelle et on engendre une séquence
de signaux de mesure pendant le passage de l'essieu,
chaque signal représentant l'allongement créé dans une lamelle distincte. Chaque signal d'une séquence est alors une fonction de la valeur et de la position de la charge de l'essieu, les différents signaux obtenus permettant de déterminer aisément la valeur et la position de la charge de l'essieu.
Pour mettre ce procédé en oeuvre, l'invention a également pour objet un dispositif de mesure comprenant plusieurs lamelles parallèles disposées transversalement à l'axe d'une voie de circulation avec un faible écartement entre elles, ces lamelles étant supportées de manière à former plusieurs poutres sur appuis multiples, plusieurs jauges de contrainte pour mesurer les allongements créés dans plusieurs lamelles lors du passage d'un essieu d'un véhicule, chaque jauge de contrainte étant fixée sous une lamelle distincte de manière à engendrer un signal de mesure représentant l'allongement créé dans la lamelle, chaque jauge de contrainte étant positionnée en un endroit d'une lamelle de manière que l'allongement mesuré soit différent pour chaque lamelle,
et un dispositif récepteur connecté pour recevoir les signaux de mesure d'allongement des jauges de contrainte engendrés pendant le passage d'un essieu sur les lamelles, chacun desdits signaux étant une fonction de la valeur et de la position transversale de la charge de l'essieu.
Dans un mode d'exécution avantageux, les lamelles parallèles précitées peuvent faire partie d'un joint de pont, ce qui réduit et simplifie l'installation de mesure. Le coût de l'installation de mesure se réduit au coût d'un équipement de traitement de données pour recevoir et traiter les signaux de mesure des jauges de contrainte.
De plus, la longue durée de vie d'un joint de pont permet de réduire considérablement les frais d'entretien.
L'invention est exposée plus en détails dans ce qui suit avec référence aux dessins ci-annexés dans lesquels :
- les figures 1 et 2 sont des vues en plan et en élévation, respectivement, montrant schématiquement une disposition exemplaire pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention,
- la figure 3 est une représentation schématique partielle d'une lamelle servant à illustrer la relation entre appuis et point de mesure,
- la figure 4 illustre une séquence de signaux de mesure typique produite lors du passage d'une roue de véhicule sur le dispositif selon l'invention.
Suivant l'invention, on fait passer les essieux des véhicules successivement sur plusieurs lamelles parallèles faiblement écartées les unes des autres et disposées transversalement à l'axe de la voie de circulation, ces lamelles étant supportées de manière à constituer des poutres sur appuis multiples, et on mesure l'allongement créé dans plusieurs lamelles en un endroit déterminé de chaque lamelle. Les figures 1 et 2 montrent schématiquement (en plan et en élévation) une disposition exemplaire des lamelles à appuis multiples et des endroits de mesure selon l'invention. Dans cet exemple, le dispositif comprend quatre lamelles parallèles la, lb, le, ld disposées transversalement à une voie de circulation 10. Les lamelles 1 sont par exemple constituées de profilés en I.
Les appuis 2 des lamelles sont ici disposés sur des lignes A obliques par rapport à la direction longitudinale des lamelles. Sous chaque lamelle est fixée une jauge de contrainte 3, un dispositif connu en soi pour la mesure de déformations. Les positions des jauges de contrainte, c'est-à-dire les positions des endroits de mesure d'allongement sur les différentes lamelles, sont situées sur des lignes telles que la ligne M pratiquement perpendiculaire à la direction longitudinale des lamelles 1. De cette manière, on assure dans chacune des lamelles un allonge-ment mesuré différent sous le passage d'un essieu de véhicule.
Se reportant à la figure 3 qui représente schématiquement une portée d'une lamelle 1, on désigne par D la portée entre deux appuis et par Y la distance entre la position d'une jauge de contrainte et un appui de la lamelle. Dans chaque lamelle il faut assurer que l'allongement mesuré soit différent. Dans le cas du mode d'exécution représenté à la figure 1, cet objectif est atteint en situant les appuis sur des lignes A obliques par rapport à la direction longitudinale des lamelles tandis que les jauges de contrainte 3 sont situées sur des lignes M perpendiculaires à la direction longitudinale des lamelles 1.
Dans le cas où les appuis 2 des lamelles seraient situés sur des lignes perpendiculaires à la direction longitudinale des lamelles, les jauges de contrainte 3 correspondantes seraient situées sur des lignes obliques par rapport à la direction longitudinale des lamelles. On observera que les jauges de contrainte correspondantes sur les différentes lamelles peuvent se trouver dans des portées adjacentes des lamelles, ce qui permet d'obtenir une zone de mesure plus étendue transversalement à la voie de circulation.
Une jauge de contrainte est un dispositif connu qui, alimenté par une source de courant, engendre un signal électrique proportionnel à la déformation (allongement) de l'élément sur lequel est fixée la jauge. Lorsque les roues d'un véhicule passent sur les tronçons des lamelles sur lesquels sont situées les jauges de contrainte 3,
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qui varient pendant le passage d'une roue sur les lamelles. Ces signaux de mesure sont reçus dans un ou des dispositifs récepteurs 4. Les signaux de mesure de chaque séquence de signaux permettent, par un simple traitement de données, de déterminer la charge à l'essieu et la position transversale de l'essieu ainsi que d'autres paramètres utiles pour établir un diagnostic du trafic routier, notamment la vitesse de circulation, l'écartement des axes des véhicules, le type de véhicule, pour citer quelques exemples typique.
Le dispositif récepteur peut être constitué par des enregistreurs ou être connecté à des enregistreurs. Le dispositif récepteur peut également être compris dans un ordinateur ou une unité de traitement de données organisés en vue de dériver directement des signaux de mesure, les informations utiles souhaitées.
Connaissant la position des jauges de contrainte 3 et la portée entre les appuis 2 de chaque lamelle, le signal
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dans laquelle:
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lamelle par rapport à un repère fixe R.
Les différentes mesures d'allongement effectuées selon l'invention fournissent plusieurs relations liant les allongements, la charge à l'essieu et la position de cette charge, et la résolution simultanée de ces relations permet de déterminer la charge à l'essieu et la position transversale des essieux.
Un calibrage avec une charge connue permet d'établir des courbes d'iso-allongement pour divers couples de valeurs de charge P et de position de charge AX Une comparaison des allongements mesurés avec les courbes d'isoallongement permet de déterminer le couple de valeurs satisfaisant simultanément aux relations d'allongement obtenues grâce aux mesures. Cette comparaison des mesures avec des valeurs de référence peut être effectuée automatiquement par un ordinateur ou une unité de traitement de données programmés de manière appropriée.
La demanderesse a vérifié l'influence de l'écartement entre les lamelles sur les mesures d'allongement par le truchement du coefficient de répartition de la charge mobile sur les lamelles parallèles. Les expérimentations ont montré que l'écartement ne doit pas dépasser 80 mm environ. Un écartement moyen est de 40 mm. Il est possible de ne pas devoir tenir compte du coefficient de répartition de la charge si l'on prévoit au moins quatre lamelles avec jauges de contrainte et une même disposition comme dans le mode de réalisation exemplaire décrit plus haut.
REVENDICATIONS
1. Procédé pour déterminer la charge à l'essieu et la position d'un essieu de véhicule sur une voie de circulation routière, caractérisé par la disposition de plusieurs lamelles parallèles (1) de manière à se trouver successivement sur le passage de l'essieu, les lamelles ayant un faible écartement entre elles, chaque lamelle étant supportée de manière à constituer une poutre sur appuis multiples, et
par la mesure de l'allongement créé dans plusieurs lamelles différentes pendant le passage d'un essieu, l'allongement étant mesuré dans chaque lamelle en un endroit (3) situé de manière que l'allongement mesuré soit différent pour chaque lamelle, et la génération d'une séquence de signaux de mesure (ci) pendant le passage de l'essieu, chaque signal représentant l'allongement créé dans une lamelle distincte,
<EMI ID=4.1>
ce étant une fonction de la valeur et de la position transversale de la charge de l'essieu, de manière que ladite
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l'essieu et la position transversale de l'essieu.
Method for determining the charge and
position of a vehicle axle and
measuring device intended to be
used in this method Method for determining the load and position of a vehicle axle and measuring device for use in this method
For the construction of roads and highways and for their maintenance, it is usual to determine the loads to which the road surfaces will be or are subjected. This is done by measuring the axle load of vehicles, called the axle load. A common method of measuring axle load is to use a weighing platform consisting of a hyperstatic plate installed in the road surface. The maintenance of such a hyperstatic platform is costly because it must be frequent since the rapid wear of the supports considerably influences the measurements.
In addition, a hyperstatic platform does not allow
to determine for example the transverse position of the axles of the vehicles, the speed of the vehicles or their type. When these data are desired, it is necessary to provide piezoelectric or pressure cables incorporated in the coating. The disadvantage of these cables is that they are sensitive to the environment and therefore do not provide reliable measurements.
Another known solution for measuring axle loads is to use a vertical weighing column buried in the ground. The cost of installing such a column is enormous because of the earthwork that is required. In short, until now the determination of axle loads has imposed very high installation and / or maintenance costs.
The advantage of a method for determining axle loads which would reduce investment and maintenance costs is therefore considerable. The invention provides an attractive solution to this problem using a method
which requires only a reduced investment compared to the investments generally necessary with known processes, which involves only low maintenance costs and
which allows an easy and reliable determination not only of the axle load of vehicles, but also of various other parameters useful for establishing a road traffic diagnosis, for example the transverse position of the axles, the axle spacing, driving speed.
According to the invention, the axles are passed successively over several parallel strips having a small spacing between them, each strip being supported so as to constitute a beam on multiple supports, the elongation created in several different strips is measured during the passage of '' an axle, the elongation being measured in each lamella in a place situated so that the measured elongation is different for each lamella and a sequence is generated
of measurement signals during the passage of the axle,
each signal representing the elongation created in a separate strip. Each signal of a sequence is then a function of the value and of the position of the axle load, the various signals obtained making it possible to easily determine the value and the position of the axle load.
To implement this method, the invention also relates to a measuring device comprising several parallel strips arranged transversely to the axis of a traffic lane with a small spacing between them, these strips being supported so as to form several beams on multiple supports, several strain gauges to measure the elongations created in several lamellae during the passage of an axle of a vehicle, each strain gauge being fixed under a separate lamella so as to generate a measurement signal representing the elongation created in the lamella, each strain gauge being positioned in a location of a lamella so that the measured elongation is different for each lamella,
and a receiving device connected to receive the signals for measuring the elongation of the strain gauges generated during the passage of an axle over the lamellae, each of said signals being a function of the value and of the transverse position of the load of the axle.
In an advantageous embodiment, the above-mentioned parallel strips can be part of a bridge joint, which reduces and simplifies the measuring installation. The cost of the measurement installation is reduced to the cost of data processing equipment for receiving and processing the measurement signals from the strain gauges.
In addition, the long service life of a bridge seal significantly reduces maintenance costs.
The invention is explained in more detail in the following with reference to the attached drawings in which:
FIGS. 1 and 2 are plan and elevation views, respectively, schematically showing an exemplary arrangement for implementing the method according to the invention,
FIG. 3 is a partial schematic representation of a strip used to illustrate the relationship between supports and measuring point,
- Figure 4 illustrates a typical measurement signal sequence produced during the passage of a vehicle wheel on the device according to the invention.
According to the invention, the axles of the vehicles are passed successively over several parallel strips slightly spaced from one another and arranged transversely to the axis of the taxiway, these strips being supported so as to form beams on multiple supports, and the elongation created in several strips is measured at a determined location on each strip. Figures 1 and 2 schematically show (in plan and in elevation) an exemplary arrangement of the multi-support strips and measurement locations according to the invention. In this example, the device comprises four parallel strips 1a, 1b, 1c, 1d arranged transversely to a traffic lane 10. The strips 1 are for example made up of I-sections.
The supports 2 of the lamellae are here arranged on lines A oblique to the longitudinal direction of the lamellae. Under each strip is fixed a strain gauge 3, a device known per se for the measurement of deformations. The positions of the strain gauges, that is to say the positions of the elongation measurement locations on the various lamellae, are located on lines such as the line M practically perpendicular to the longitudinal direction of the lamellas 1. From this way, it provides in each of the lamellae a different measured elongation under the passage of a vehicle axle.
Referring to FIG. 3 which schematically represents a span of a strip 1, denote by D the span between two supports and by Y the distance between the position of a strain gauge and a support of the strip. In each strip it is necessary to ensure that the measured elongation is different. In the case of the embodiment represented in FIG. 1, this objective is achieved by locating the supports on lines A oblique to the longitudinal direction of the lamellae while the strain gauges 3 are located on lines M perpendicular to the longitudinal direction of the slats 1.
In the case where the supports 2 of the lamellae are located on lines perpendicular to the longitudinal direction of the lamellae, the corresponding strain gauges 3 are located on oblique lines with respect to the longitudinal direction of the lamellae. It will be observed that the corresponding strain gauges on the different lamellae can be found in adjacent spans of the lamellae, which makes it possible to obtain a more extensive measurement zone transverse to the taxiway.
A strain gauge is a known device which, powered by a current source, generates an electrical signal proportional to the deformation (elongation) of the element on which the gauge is fixed. When the wheels of a vehicle pass over the sections of the lamellae on which the strain gauges 3 are located,
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which vary during the passage of a wheel on the slats. These measurement signals are received in one or more receiving devices 4. The measurement signals of each sequence of signals make it possible, by simple data processing, to determine the axle load and the transverse position of the axle as well as other parameters useful for establishing a diagnosis of road traffic, in particular the speed of circulation, the spacing of the axes of vehicles, the type of vehicle, to cite some typical examples.
The receiving device may consist of recorders or be connected to recorders. The receiving device can also be included in a computer or a data processing unit organized in order to derive directly from the measurement signals, the desired useful information.
Knowing the position of the strain gauges 3 and the range between the supports 2 of each strip, the signal
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in which:
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lamella with respect to a fixed reference mark R.
The different elongation measurements carried out according to the invention provide several relationships linking the elongations, the axle load and the position of this load, and the simultaneous resolution of these relationships makes it possible to determine the axle load and the position transverse axles.
A calibration with a known load makes it possible to establish iso-elongation curves for various pairs of load values P and of load position AX A comparison of the elongations measured with the iso-elongation curves makes it possible to determine the couple of satisfactory values simultaneously with the elongation relationships obtained by the measurements. This comparison of the measurements with reference values can be carried out automatically by a computer or an appropriately programmed data processing unit.
The Applicant has verified the influence of the spacing between the lamellae on the elongation measurements by means of the distribution coefficient of the mobile load on the parallel lamellae. Experiments have shown that the spacing should not exceed approximately 80 mm. An average spacing is 40 mm. It is possible to not have to take account of the load distribution coefficient if at least four strips with strain gauges and the same arrangement are provided as in the exemplary embodiment described above.
CLAIMS
1. Method for determining the axle load and the position of a vehicle axle on a road, characterized by the arrangement of several parallel strips (1) so as to be successively on the passage of the axle, the strips having a small spacing between them, each strip being supported so as to constitute a beam on multiple supports, and
by measuring the elongation created in several different lamellae during the passage of an axle, the elongation being measured in each lamella in a place (3) situated so that the elongation measured is different for each lamella, and the generation of a sequence of measurement signals (ci) during the passage of the axle, each signal representing the elongation created in a separate strip,
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this being a function of the value and of the transverse position of the axle load, so that said
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the axle and the transverse position of the axle.