KR20190105514A - 도로에 wim 센서를 설치하는 방법 - Google Patents

도로에 wim 센서를 설치하는 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 도로(12)에 WIM(Weigh-In-Motion) 센서를 설치하는 방법에 관한 것이며; 설치된 WIM 센서(4)는 도로(12)상을 주행하는 차량의 무게를 검출하고; 도로(12)는 표층(1) 및 상기 표층(1, 1')에 직접적으로 인접한 기층(2)을 가지며; 홈(3)이 도로(12)에 형성되며 상기 기층(2)까지 연장되고; WIM 센서(4)는 홈(3)에 삽입되며; 및 홈(3)에는 그라우트(5)가 주입되는 것을 특징으로 한다.

Description

도로에 WIM 센서를 설치하는 방법{Method of mounting a Weigh-In-Motion sensor in a roadway}
본 발명은 독립 청구항의 전제부에 따른 도로에 WIM(Weigh-In-Motion) 센서를 설치(mounting)하는 방법에 관한 것이다.
WIM 센서는 도로에 설치되는 힘 변환기(force transducer)이다. 도로에 삽입된 WIM 센서에 의해, 도로 상을 주행하는 차량의 무게(weight force)를 판단할 수 있다. 따라서, 압전 힘 변환기(piezoelectric force transducer) 관련 실시예에서, WIM 센서는 수(several) pC/N의 감도 및 수 퍼센트의 정확도로 최대 250 km/h의 속도로 WIM 센서를 지나가는 차량의 무게를 검출한다. 검출된 무게는 주행차량의 차륜 부하, 차축 부하, 전체 중량, 차축 압력 등과 같은 광범위한 교통 정보를 도출하는데 사용될 수 있다.
전술한 유형의 WIM 센서는 문헌 EP0491655A1에 개시되어 있다. WIM 센서는 직경 20 mm 내지 30 mm 및 수미터 까지의 길이를 갖는 금속으로 제조된 원통형 중공 프로파일(hollow profile)을 포함한다. 중공 프로파일에는 복수의 디스크형 압전변환소자(piezoelectric transducer elements)가 배열된다. WIM 센서는 도로의 표층에 30 mm 내지 50 mm 깊이의 홈에 삽입되어 그라우트(grout)가 주입된다. 중공 프로파일은 2 가지 기능을 가지며, 이는 유해한 환경조건으로부터 압전변환소자를 보호하고 압전변환소자에 무게를 전달하는 것이다. 무게를 감지하면, 압전변환소자는 검출된 무게의 크기에 비례하는 전기신호를 방출하며, 이 신호는 신호가 평가되는 중공 프로파일의 외부에 배치된 평가 유닛으로 전달된다. WIM 센서와 평가 유닛은 교통 정보를 자동으로 검출하는 시스템을 구성한다.
그러나, WIM 센서는, 특히 교통량이 많은 도로에서, 도로의 표층보다 긴 수명을 갖는 내구성을 갖는 제품이다. 따라서, 마모로 인해 도로 표층을 복원해야 한다면 도로에 삽입되어 있는 WIM 센서가 손상되기 때문에 교체해야 한다.
또한, 도로 표층에 배치된 WIM 센서 자체는, 예를들어 WIM 센서를 둘러싸는 그라우트가 유해한 환경조건으로 인해 국부적으로 손상 및 마모되었을때 마모될 수 있고, 이로 인해 WIM 센서는 WIM 센서의 사용수명(service life)에 악영향을 미치는 주행차량과의 직접적인 기계적 접촉(direct mechanical contact)에 노출된다.
마지막으로, 그라우트가 주입되는 홈은 도로의 표층과 색상이 다르다. 시각적으로 인식할 수 있는 이러한 홈은 차량 운전자의 혼란(disconcertion)을 유발하고 교통안전에 해로울 수 있는 위험한 회피기동(evasive maneuvers)을 야기할 수 있다. 또한, WIM 센서가 특정 위치에 설치되어있다는 것을 알고 있는 차량운전자는 차량 무게의 검출을 피하기 위해 교통안전에 유해할 수 있는 위험한 회피기동을 행할 수 있다. 예를 들어, 감지된 차량 무게에 따라 통행료가 부과되는 경우이다.
본 발명의 제1 목적은, 도로의 표층이 복원될 때 도로에 설치된 WIM 센서가 손상되지 않는, 도로에 WIM 센서를 설치하는 방법을 제공하는 것이다. 본 발명의 또 다른 목적은, 설치된 WIM 센서의 마모가 현저히 적고 도로 상의 차량운전자가 도로에서 상기 WIM 센서의 설치 위치를 시각적으로 인식할 수 없는, 도로에 상기 WIM 센서를 설치하는 방법을 제공하는 것이다.
이들 목적들 중 적어도 하나는 독립항들의 특징에 의해 달성된다.
본 발명은 도로에 WIM 센서를 설치하는 방법에 관한 것이며; 설치된 WIM 센서는 도로 상을 주행하는 차량의 무게를 검출하고; 상기 도로는 표층(surface layer)과 상기 표층에 직접적으로 인접한 기층(base layer)을 가지며; 홈이 상기 도로에 형성되며, 상기 홈은 아래로 상기 기층까지 연장되고; 상기 WIM 센서가 상기 홈에 삽입되며; 그리고 상기 홈은 그라우트가 주입된다.
본 발명은 도로 표층에 WIM 센서를 설치하지 않는다. 본 발명에 따르면, WIM 센서는 표층 바로 밑의 기층까지 아래로 연장되는 홈에 삽입된다. 바람직하게는, 홈은 홈에 삽입된 WIM 센서가 기층의 기층 표면을 넘어서 돌출하지 않는 깊이로 상기 기층에 준비된다.
이는 WIM 센서가 표층 밑에, 즉 기층에 완전히 삽입되기 때문에 도로 표층이 교체될 때 도로에 설치된 WIM 센서를 손상시키는 것이 불가능하다는 첫 번째 이점을 갖는다.
이는 설치된 WIM 센서가 온전한 표층(intact surface layer)에 의해 주행차량과의 직접적인 기계적 접촉으로부터 보호되어 상당히 적은 마모에 노출되도록 하는 추가적인 이점을 갖는다.
바람직하게는, 홈은 표층이 없는 도로에서 준비되며; 홈은 그라우트가 기층의 기층 표면과 평탄(flush)하기 위해 필요한 만큼의 그라우트가 주입되고; 홈에 그라우트가 주입된 후에 표층이 기층 상에 도포된다.
이는 설치 위치(mounting location)가 도로 상의 차량운전자들에게 시각적으로 인식되지 않을 것이라는 추가적인 이점을 갖는다.
이하에서, 본 발명이 첨부된 도면을 참조하여 예시적으로 설명될 것이며, 도면에서
도 1은 WIM 센서의 실시예의 일부의 개략적 단면도;
도 2는 표층 및 기층을 포함하는 도로의 제1 실시예의 일부의 단면도;
도 3은 표층 및 기층에 준비된 홈을 구비한 도 2에 따른 도로의 단면도;
도 4는 도 1에 따른 WIM 센서가 홈에 현수되어 있는 도 3에 따른 도로의 단면도;
도 5는 홈 내에 그라우트가 주입된 도 1의 WIM 센서를 갖는 도 4에 따른 도로의 단면도;
도 6은 표층이 제거된 후의 도 5에 따른 도로의 단면도;
도 7은 새로운 표층이 도포된 후의 도 6에 따른 도로의 단면도;
도 8은 표층 및 기층이 없는 도로의 제 2 실시예의 일부의 단면도;
도 9는 기층에 홈이 형성된 도 8에 따른 도로의 단면도;
도 10은 도 1에 따른 WIM 센서가 홈에 현수되어 있는 도 9에 따른 도로의 단면도;
도 11은 홈 내에 그라우트가 주입된 도 1의 WIM 센서를 갖는 도 10에 따른 도로의 단면도;
도 12는 표층이 도포된 후의 도 11에 따른 도로의 단면도;
도 13은 표층이 제거된 후의 도 12에 따른 도로의 단면도; 및
도 14는 새로운 표층이 도포된 후의 도 13에 따른 도로의 단면도를 도시한다.
도 1은 WIM 센서(4)의 일 실시예를 도시한다. 도 2 내지 도 7은 도로(12)에 WIM 센서(4)를 설치하는 본 발명에 따른 방법의 제 1 실시예를 도시하며, 도 8 내지 도 14는 도로(12)에 WIM 센서(4)를 설치하는 본 발명에 따른 방법의 제 2 실시예를 도시한다.
도로(12)는 표층(1, 1') 및 상기 표층 (1, 1') 바로 (directly) 밑에 있는 기층(2)을 포함한다. 도로(12)를 주행하는 차량은 표층(1, 1')의 표층 표면(10)과 직접 기계적으로 접촉한다. 여기서 차량은 도시되지 않았다. 표층(1, 1')은 기층(2) 위에 형성된다. 본 발명의 목적을 위해, "위에(above)" 및 "밑에(underneath)"와 같이 표층(1, 1') 및 기층(2)의 특징을 기술하는 용어는 표층(1, 1')이 기층(2)위에 도시되는 도로(12)의 도시적 표현(figurative representation)이다.
따라서, 표층 (1, 1')은 주행차량과 직접 기계적으로 접촉한다. 그러나, 표층(1, 1')은 또한 물, 눈, 얼음, 열, 냉기(cold), 해동제 등과 같은 유해한 환경조건에 직접적으로 노출된다. 따라서, 표층(1, 1')은 특히 매스틱 아스팔트(mastic asphalt), 아스팔트 콘크리트(asphalt concrete) 등과 같은 내마모성 재료(wear-resistant material)로 구성된다. 표층(1, 1')은 고미립자 재료(very finely grained material)로 구성된다. 표층(1, 1')은 통상 30 내지 40 mm의 두께를 갖는다. 표층(1, 1')은 마모에 노출되며 노면 복원 프로그램(road surface reconstruction programs)의 일부로서 마모에 따라 5 내지 20 년 간격으로 대체된다. 그러나, 이러한 표층(1, 1')의 교체를 수행하기 전에 이미 표층의 두께가 균일하지 않고, 많은 차량이 주행하는 표층 표면(10)의 영역에는 예를 들어 바퀴자국(wheel ruts)이 보인다.
기층(2)의 기층 표면(20)은 표층(1, 1')에 직접적으로 인접한다. 기층(2)은 본딩(bonded)되거나 비본딩(unbonded)될 수 있다. 본딩된 기층(2)은 지면과 일체화(consolidated)되거나 또는 비튜멘(bitumen), 시멘트 등과 같은 결합제와 혼합되는, 자갈, 모래, 분쇄된 암석(crushed rock) 등과 같은 입상 재료(granular material)로 이루어진다. 이러한 방식으로, 본딩된 기층(2)은 내구성이 있고 동결 방지된다. 본딩된 기층(2)은 바인더층(binder layer)으로도 지칭된다. 비본딩 기층(2)은 자갈, 모래, 분쇄된 암석 등과 같은 거친 입자 재료(coarsely grained material)로 이루어진다. 비본딩 기층(2)은 도로(12)로 침투하는 물을 신속하게 소산(dissipate)시키도록 특히 물에 대해 투과성이다. 최하위 비본딩 기층(2)은 부동층(antifreeze layer)으로도 지칭된다.
표층(1, 1') 및 기층(2)의 재료의 입자크기는 흔히 표준화(normalized)된다. 따라서, 스위스에서는 표층(1, 1') 및 기층(2)의 재료의 입자크기가 기본표준번호(basic standard No.) SN-640420-2015에 의해 규제된다. 바람직하게는, 표층(1, 1')의 고미립자 재료는 최대 입자크기가 8 mm이다. 바람직하게는, 본딩된 기층(2)의 입상 재료의 최대 입자크기는 22 mm이다. 바람직하게는, 비본딩된 기층(2)의 거친 입자 재료는 16 mm 내지 32 mm범위의 최대 입자크기를 갖는다.
통상의 기술자는 여러가지 방식으로 표층(1, 1')과 기층(2)을 구별할 수 있다. 따라서, 통상의 기술자는 도로(12)의 설계도(blueprint)를 참조할 수 있다. 설계도는 흔히 +/- 5 mm의 정확도로 표층(1, 1')의 두께를 명시한다. 따라서, 통상의 기술자는 건설계획서(construction plan)에 기초하여 표층(1, 1')의 두께를 정확하게 판단할 수 있다. 그러나, 이와는 무관하게 표층(1, 1')의 고미립자 재료의 등가 직경(equivalent diameter)이 기층(2)의 입상 재료 또는 거친 입자 재료의 등가 직경과 상이하기 때문에, 통상의 기술자는 또한 도로(12)의 코어 구멍(core hole)을 형성할 수 있다. 형성된 코어 구멍은 도로(12)의 두께방향으로 도로(12)의 프로파일을 나타내는 원통형 드릴코어를 제공한다. 이 두께 프로파일은 표층(1, 1')의 표층 표면(10)으로부터 멀리 기층(2)까지 연장된다. 표층(1, 1')으로부터 기층(2)의 기층 표면(20)으로의 전이(transition)는 +/- 5 mm의 정확도로 시각적으로 검출될 수 있다. 따라서, 통상의 기술자는 드릴코어에 기초하여 표층(1, 1')의 두께를 정확하게 판단할 수 있다.
극심한 교통량을 갖는 도로(12)는 지반(subgrade) 위에 복수의 기층(2)을 포함한다. 따라서, 예를 들어, 복수의 비본딩된 기층(2) 위에 복수의 본딩된 기층(2)이 배치된다. 일반적으로, 기층(2)에 사용된 재료의 입자 크기 및 기층(2)의 두께는 위에서 아래로 증가한다. 본 발명의 목적을 위해, "위에", "상부(upper)", "아래(below)" 및 "더 아래(lower)"와 같은 기층(2)의 특징을 기술하는 용어는 최상 기층(2)이 기층 표면(20)에 의해 정해지는(delimited) 도시적 표현을 의미한다. 또한, 단 하나의 최상 기층(2)만이 도시되어 있다. 일반적으로, 개별 기층(2)은 80 mm(바인더층) 내지 300 mm(부동층)의 두께를 갖는다. 이 경우, 2 개의 본딩된 기층(2) 및 2 개의 비본딩된 기층(2)을 포함하는 차도(carriageway)는 750 mm까지의 두께를 가질 것이다. 표층(1, 1')과는 달리, 기층(2)은 정기적으로 대체되지 않는다. 기층(2)은 약 50 년의 사용수명 보다 더 오래 사용하도록 구성된다.
WIM 센서는 당업계에 공지되어 있다. 따라서, EP0491655A1 및 EP0654654A1 또한 압전 힘 변환기 관련 실시예에서 WIM 센서를 개시한다. 이러한 WIM 센서는 또한 출원인에 의해 상업적으로 판매되고 있으며 데이터시트번호 9195G_003-75e-04.16에 설명되어 있다. WIM 센서는 1.5 m, 1.75 m 및 2.0 m의 길이로 이용될 수 있다. WIM 센서의 폭은 56 mm이고 높이는 34 mm이다.
도 1은 상부 힘 도입 플랜지(41) 및 하부 힘 고정 플랜지(42)와 그 사이에 배치된 관형 소자(43)를 갖는 금속으로 제조된 중공 프로파일을 포함하는 WIM 센서(4)를 개략적으로 도시한다. 힘 도입 플랜지(41), 힘 고정 플랜지(42) 및 관형 소자(43)는 바람직하게는 서로 일체로 형성된다. 본 발명의 목적을 위해, "상부" 및 "하부(lower)"와 같은 WIM 센서(4)의 특징을 설명하는 용어는 힘 도입 플랜지(41)가 힘 고정 플랜지(42) 위에 도시되는 도시적 표현을 나타낸다. 검출할 무게가 힘 도입 플랜지(41)의 상부 표면(410) 상으로 작용한다. 힘 도입 플랜지(41)는 무게를 관형 소자(43) 상으로 전달한다. 힘 고정 플랜지(42)는 WIM 센서(4)를 그라우트(5)로 고정한다.
복수의 디스크형 압전변환소자(44)가 관형 소자(43) 내에 배치되어 있다. 압전변환소자(44)는 디스크형이고, 석영(SiO2 단결정), 칼슘 갈로 저메네이트(calcium gallo germanate; Ca3Ga2Ge4O14 또는 CGG), 랑가사이트(langasite; La3Ga5SiO14 또는 LGS), 토르말린(tourmaline), 갈륨 오르토 인산염(gallium orthophosphate), 압전세라믹(piezoceramics) 등의 압전 결정 재료(piezoelectric crystal material)로 제조된다. 압전변환소자(44)는 결정학적 방향(crystallographic orientation)으로 절단되어 검출될 무게에 대한 고감도를 보장한다. 바람직하게는, 압전변환소자(44)의 배향은 무게가 수직방향에 대해(against) 가하여지는 표면상에 음의 및 양의 전기분극 전하(negative and positive electric polarization charges)가 생성되도록 하는 수준이다. 검출된 무게에 대해 압전변환소자(44)는 검출된 무게의 크기에 비례하는 전기신호를 방출하며, 이 신호는, 평가되는 관형 소자(43) 외부에 배치된 평가 유닛으로 전달된다. WIM 센서(4) 및 평가 유닛은 교통정보를 자동으로 수집하는 시스템을 형성한다. 평가 유닛은 도시되지 않았다. 관형 소자 (43)는 압전변환소자(44)가 유해한 환경조건으로부터 보호되도록 수밀(water-tight) 및 가스기밀(gas-tight) 방식으로 밀봉된다.
분리 부재(45, 45')는 각각 중공 프로파일의 좌우에 배치된다. 2 개의 분리 부재(45, 45')는 중공 프로파일의 외부 표면에 부착된다. 본 발명의 목적을 위해, "좌(left)"및 "우(right)"와 같은 WIM 센서(4)의 특징을 설명하는 용어는 2 개의 분리 부재(45, 45')가 중공 프로파일의 좌우에 도시되는 도시적 표현을 나타낸다. 분리 부재(45, 45')의 상부 단부는 힘 도입 플랜지(41)의 좌측면(411)과 우측면(411')까지 연장된다. 2 개의 분리 부재(45, 45')는 실리콘 폼(silicone foam), 고무, 발포폴리프로필렌(expanded polypropylene; EPP), 에틸렌-프로필렌-디엔 고무(ethylene-propylene-diene rubber; EPDM) 등과 같은 저압축 모듈러스(low compression modulus)와 저탄성 모듈러스(low elastic modulus)를 갖는 재료로 제조된다. 2 개의 분리 부재(45, 45')는 중공 프로파일로의 롤링 힘(rolling force)의 도입을 방지한다. 실제로, 차량의 무게는 도로(12)의 굴곡(bending)을 야기하며, 또한 편향(deflection)이라고도 지칭된다. 차량이 도로(12)상에서 주행할 때, 편향은 주행 방향으로 주행 차량의 전후에 작용하는 롤링 힘의 형태로 나타난다. 롤링 힘은 그라우트(5)로부터뿐만 아니라 표층(1, 1') 및 기층(2)으로부터 WIM 센서(4)로 전달되고, 압전변환소자(44)에 도달할 때 무게의 검출을 왜곡(falsify)한다. 따라서 무게를 정확하게 검출하기 위해서는 중공 프로파일에 롤링 힘이 도입되는 것을 효과적으로 방지할 필요가 있다.
데이터 시트 번호 9195G_003-75e-04.16에 따른 WIM 센서가 커버를 포함하는 반면, 본 발명에 따른 WIM 센서(4)는 커버없이 설계된다. 본 발명에 따른 WIM 센서(4)의 상부 표면(410)은 커버를 포함하지 않는다. 데이터 시트 번호 9195G_003-75e-04.16에 따른 WIM 센서는 커버와 함께 제공되며 커버가 표면과 평탄하게 표층 표면(10)에 장착된다. 커버는 힘 도입 플랜지 위에 배치된다. 커버는 경화 그라우트(hardened grout) 또는 복합 재료 등으로 구성된다. 커버의 두께는 10 mm이므로 데이터 시트 번호 9195G_003-75e-04.16에 따른 WIM 센서의 총 두께는 44 mm이다. 센서가 표층(1, 1') 아래에 설치되기 때문에, 본 발명에 따른 WIM 센서(4)는 커버를 필요로 하지 않는다. 그러므로, 본 발명에 따른 WIM 센서(4)는 커버를 적용하는 제조 단계가 생략되기 때문에 저비용으로 제조될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 WIM 센서(4)는 커버를 포함하는 WIM 센서보다 무게가 훨씬 가볍기 때문에 설치위치(mounting site)로의 운반이 더 저렴하다. 마지막으로, 본 발명에 따른 WIM 센서(4)는 중량이 훨씬 가볍기 때문에 도로(12)에서 설치가 더 용이하며, 이에 따라 본 발명에 따른 WIM 센서(4)의 리프팅(lifting) 및 위치설정(positioning)이 용이해진다.
바람직하게는, WIM 센서(4)는 도로(12)에서 주행하는 차량의 주행 방향에 대해 비스듬히(obliquely) 또는 수직으로 도로(12)에 설치된다. 이를 위해, 도로(12)에 홈(3)이 형성되고 WIM 센서(4)가 홈(3)에 삽입되며 홈(3)에 그라우트(5)가 주입된다.
도 2 내지 도 7은 표층(1)을 갖는 도로(12)에 WIM 센서(4)를 설치하는 본 발명에 따른 방법의 제 1 실시예를 도시한다. 이 실시예에서는 도로(12)의 시공(construction)이 완료되고, WIM 센서(4)가 이미 완성된 도로(12)에 설치되어 있다.
도 2는 표층(1) 및 기층(2)을 갖는 도로(12)를 도시한다. 표층(1)은 예를 들어 40 mm의 두께를 갖는다. 표층(1)의 두께는 표층 표면(10)으로부터 기층 표면(20)까지 측정된다.
도 3에 따르면, 도로(12)에 홈(3)이 준비된다. 홈(3)은 밀링 머신 등과 같은 적절한 도구를 이용하여 만들어진다. 홈은 도로(12)에서 주행하는 차량의 주행 방향에 대해 비스듬히 또는 수직으로 연장된다. 홈(3)은 WIM 센서(4)의 길이보다 긴 길이를 갖는다. 예를 들어, 2.0 m의 길이를 갖는 WIM 센서의 경우, 홈의 길이는 2.2 m일 것이다. 홈(3)은 WIM 센서(4)의 폭보다 넓은 폭을 갖는다. 예를 들어, 폭이 56 mm 인 WIM 센서(4)의 경우 홈의 폭은 75 mm일 것이다. 홈(3)은 기층(2)까지 아래로 연장된다. 홈(3)은 WIM 센서(4)의 깊이보다 큰 깊이를 갖는다. 예를 들어, 깊이가 34 ㎜ 인 WIM 센서(4)는 홈의 깊이가 80 mm일 것이다.
도 4에 따르면, WIM 센서(4)는 홈(3)에 삽입된다. 바람직하게는, WIM 센서(4)는 삽입 장치(6)를 이용하여 홈(3)의 중앙으로 삽입된다. 바람직하게는, WIM 센서(4)의 힘 고정 플랜지가 홈(3)의 바닥 위로 수 밀리미터의 고정거리(31)에서 현수되도록, 삽입 장치(6)를 이용하여 WIM 센서(4)를 현수시킴으로써 WIM 센서(4)가 홈(3)에 매우 정밀하게 삽입된다. 예를 들어, 힘 고정 플랜지의 하부 표면과 홈(3)의 바닥의 상면 사이의 고정거리(31)는 정확히 10 mm이며, WIM 센서(4)를 현수시키는데 있어 1 mm 미만의 부정확도(inaccuracy)를 갖는다.
홈(3)은 홈(3)에 현수된 WIM 센서(4)가 기층 표면(20)을 넘어서 돌출하지 않는 깊이로 기층(2)에 준비된다. 바람직하게는, WIM 센서(4)가 기층 표면(20) 아래의 안전거리(21)에 현수되도록, 삽입 장치(6)를 이용하여 WIM 센서(4)를 현수시킴으로써 WIM 센서(4)가 홈(3)에 매우 정밀하게 삽입된다. 표층 표면(10)의 40 mm 아래에 위치하는 기층 표면(20)과 깊이가 80 mm인 홈(3)뿐만 아니라 깊이가 34 m인 WIM 센서(4)에 있어서 힘 도입 플랜지의 상면과 기층 표면(20) 사이의 안전거리(21)는 정확히 6 mm이며, WIM 센서(4)를 현수시키는데 있어 1 mm 미만의 부정확도를 갖는다.
삽입 장치(6)는 하나의 부재 또는 다수의 부재들(one piece or in multiple pieces)로 제조된다. 바람직하게는, 삽입 장치(6)는 폭이 홈(3)의 폭보다 크고 금속, 목재 등으로 제작된 빔(beam)이다. 예를 들어, 75 mm의 폭을 갖는 홈(3)의 경우, 삽입 장치(6)는 100 mm의 폭을 갖게 될 것이다. WIM 센서(4)는 적절한 수단에 의해 삽입 장치(6)의 하부면에 가역적으로 부착(reversibly attached)되어, WIM 센서(4)가 부착된 삽입 장치(6)가 홈(3)의 영역에서 표층(1) 상에 위치될 때 삽입 장치(6)에 부착된 WIM 센서(4)는 홈(3) 내로 현수된다. WIM 센서(4)는 예를 들어 힘-끼워맞춤(force-fitting) 및/또는 형태-끼워맞춤(form-fitting) 방식으로 삽입 장치(6)의 하측(underside)에 부착된다. 현수장치(suspension device; 6)로의 WIM 센서(4)의 힘-끼워맞춤 부착은 진공 등에 의해 달성될 수 있다. 현수장치(6)로의 WIM 센서(4)의 힘-끼워맞춤 및 형태-끼워맞춤 부착은 나사 등에 의해 달성될 수 있다. 현수장치(6)로의 WIM 센서(4)의 형태-끼워맞춤 부착은 케이블 타이(cable ties), 로프 등에 의해 달성될 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, WIM 센서(4)가 현수된 홈(3)은 그라우트(5)가 주입된다. 그라우트(5)는 에폭시 수지 등과 같이 대기(ambient air)에서 신속하게 경화되는(cured) 액상 수지이다. 그라우트(5)는 주위온도(ambient temperature)에 따라 몇 시간 내에 대기에서 경화된다. 그라우트(5)는 출원인에 의해 시판되고 있으며 데이터 시트 번호 1000A1_003-156e-01.18에 설명되어 있다. 홈(3)에는 그라우트(5)를 표층 표면(10)과 평탄하게 하는데 필요한 만큼의 그라우트(5)가 주입된다. 바람직하게는, 삽입 장치(6)는 그라우트(5)를 홈(3)에 주입하기 위한 개구를 포함한다. 개구는 도시되지 않았다. 홈(3)에는, 주입되는 그라우트(5)가 삽입 장치(6)에 도달할 만큼 많은 양의 그라우트(5)로 주입된다. 홈(3)에 그라우트(5)를 주입하는 동안, 삽입 장치(6)의 하부 표면은 측정 게이지(measuring gage)로서 기능하는데, 이는 홈(3)이 완전히 그라우트(5)로 채워지자마자 그라우트(5)가 표층 표면(10)과 평탄하도록 삽입 장치(6)의 하부면에 인접하기 때문이다. 본 발명의 목적을 위해, "평탄(flush)"은 홈(3)에 주입된 그라우트(5)의 표면이 가공 오차(machining tolerance) 내에서 표층 표면(10)으로부터 1 mm 미만으로 편이되는 것을 의미한다. 도 5는 현수장치(6)가 제거된 후에 그라우트(5)로 완전히 주입된 WIM 센서(4)를 도시한다.
본 발명의 이해에 따르면, WIM 센서(4)는 또한 그라우트(5)로 이미 부분적으로 채워져있는 홈(3)에 현수되어 있을 수 있다. 예를 들어, WIM 센서(4)를 홈(3)에 현수시키기 전에 홈(3)은 삽입면(introduction surface; 10) 아래로 25 mm의 높이까지 그라우트(5)로 채워진다. 이는 그라우트(5)가 삽입 장치(6)의 개구를 통해 홈(3) 내로 주입될 필요가 없고, 대신 삽입 장치(6)가 홈(3)의 영역에서 표층(1) 상에 배치되기 전에 그라우트(5)가 홈(3) 내로 주입되는 훨씬 빠르고 쉽게 수행되는 이점을 갖는다. 그런 다음, 삽입 장치(6)에 부착된 WIM 센서(4)가 홈(3)에 삽입되고, WIM 센서(4)가 그라우트(5)에 침강(immerged)되고, 그리고 홈(3)은 이미 그라우트(5)로 거의 완전히 채워진다. 본 발명의 목적을 위해 형용사 "거의(almost)"는 +/- 10 %의 편차를 나타낸다.
표층(1)이 마모된 후, 마모된 표층(1)은 도로 재포장 프로그램(roadway resurfacing program)에 의해 교체된다. 이 목적을 위해, 마모된 표층(1)은 제거되고 새로운 표층(1')으로 대체된다. 도 6은 표층(1)이 제거된 후의 도 5에 따른 도로(12)를 도시한다. 표층(1)은 밀링 머신 등과 같은 적절한 도구에 의해 제거된다. 예를 들어, 40 mm 두께의 마모된 표층(1)은 기층 표면(20)까지 완전히 제거된다. WIM 센서(4)가 기층 표면(20)을 넘어서 돌출하지 않기 때문에, WIM 센서(4)는 마모된 표층(1)이 제거될 때 손상되지 않는다. WIM 센서(4)는 예를 들어 기층 표면(20) 아래 정확히 6 mm의 안전거리(21)에 삽입되어, 마모된 표층(1)의 제거를 위한 5 mm의 제거 허용 오차(removal tolerance)가 고려될 지라도, 마모된 표층(1)을 제거하는 동안 WIM 센서(4)를 손상시키는 것은 불가능하다.
도 7은 새롭게 도포된 표층(1')을 갖는 도 6에 따른 도로(12)를 도시한다. 새롭게 도포된 표층(1')은 또한 예를 들어 40 ㎜의 두께를 갖는다.
도 8 내지 도 14는 본 발명에 따른 표층(1)이 없는 도로(12)에 WIM 센서(4)를 설치하는 방법의 제 2 실시예를 도시한다. 이 실시예에서, 도로(12)는 미완성이고, WIM 센서(4)는 미완성 도로(12)에 설치된다.
도 8은 표층(1)이 없고 기층(2)만을 포함하는 도로(12)를 도시한다.
도 9에 따르면, 도로(12)에 홈(3)이 준비된다. 홈(3)은 밀링 머신 등과 같은 적절한 도구를 이용하여 만들어진다. 바람직하게는, 홈은 도로(12)에서 주행하는 차량의 주행 방향에 대해 비스듬히 또는 수직으로 연장된다. 홈(3)은 WIM 센서(4)의 길이보다 긴 길이를 갖는다. 예를 들어, 길이가 2.0 m인 WIM 센서의 경우 홈의 길이는 2.2 m일 것이다. 홈(3)은 WIM 센서(4)의 폭보다 넓은 폭을 갖는다. 예를 들어, 폭이 56mm인 WIM 센서(4)의 경우 홈의 폭은 75 mm일 것이다. 홈(3)은 기층(2)까지 아래로 연장된다. 홈(3)은 WIM 센서(4)의 깊이보다 큰 깊이를 갖는다. 예를 들어, 깊이가 34 ㎜ 인 WIM 센서(4)는 홈의 깊이가 40 ㎜일 것이다.
도 10에 도시된 바와 같이, WIM 센서(4)는 홈(3)에 삽입된다. 바람직하게는, WIM 센서(4)는 삽입 장치(6)를 이용하여 홈(3)의 중앙으로 삽입된다. 바람직하게는, WIM 센서(4)의 힘 고정 플랜지가 홈(3)의 바닥 위로 수 밀리미터의 고정거리(31)에서 현수되도록, 삽입 장치(6)를 이용하여 WIM 센서(4)를 현수시킴으로써 WIM 센서(4)가 홈(3)에 매우 정밀하게 삽입된다. 예를 들어, 힘 고정 플랜지의 하부 표면과 홈(3)의 바닥의 상면 사이의 고정거리(31)는 정확히 10 mm이며, WIM 센서(4)를 현수시키는데 있어 1 mm 미만의 부정확도를 갖는다.
홈(3)은 홈(3)에 현수된 WIM 센서(4)가 기층 표면(20)을 넘어서 돌출하지 않는 깊이로 기층(2)에 형성된다. 바람직하게는, WIM 센서(4)가 기층 표면(20) 아래의 안전거리(21)에 현수되도록, 삽입 장치(6)를 이용하여 WIM 센서(4)를 현수시킴으로써 WIM 센서(4)가 홈(3)에 매우 정밀하게 삽입된다. 깊이가 40 mm인 홈(3)과 깊이가 34 m인 WIM 센서(4)에 있어서 힘 도입 플랜지의 상면과 기층 표면(20) 사이의 안전거리(21)는 정확히 6 mm이며, WIM 센서(4)를 현수시키는데 있어 1 mm 미만의 부정확도를 갖는다.
삽입 장치(6)는 하나의 부재 또는 다수의 부재들로 제조된다. 바람직하게는, 삽입 장치(6)는 폭이 홈(3)의 폭보다 크고 금속, 목재 등으로 제작된 빔이다. 예를 들어, 75 mm의 폭을 갖는 홈(3)의 경우, 삽입 장치(6)는 100 mm의 폭을 갖게 될 것이다. WIM 센서(4)는 적절한 수단에 의해 삽입 장치(6)의 하부면에 가역적으로 부착되어, WIM 센서(4)가 부착된 삽입 장치(6)가 홈(3)의 영역에서 기층(2) 상에 위치될 때 삽입 장치(6)에 부착된 WIM 센서(4)는 홈(3) 내로 현수된다. WIM 센서(4)는 예를 들어 힘-끼워맞춤 및/또는 형태-끼워맞춤 방식으로 삽입 장치(6)의 하면에 부착된다. 현수장치(6)로의 WIM 센서(4)의 힘-끼워맞춤 부착은 진공 등에 의해 달성될 수 있다. 현수장치(6)로의 WIM 센서(4)의 힘-끼워맞춤 및 형태-끼워맞춤 부착은 나사 등에 의해 달성될 수 있다. 현수장치(6)로의 WIM 센서(4)의 형태-끼워맞춤 부착은 케이블 타이, 로프 등에 의해 달성될 수 있다.
도 11에 도시된 바와 같이, WIM 센서(4)가 현수된 홈(3)은 그라우트(5)가 주입된다. 그라우트(5)는 에폭시 수지 등과 같이 대기에서 신속하게 경화되는 액상 수지이다. 그라우트(5)는 주위온도에 따라 몇 시간 내에 대기에서 경화된다. 그라우트(5)는 출원인에 의해 시판되고 있으며 데이터 시트 번호 1000A1_003-156e-01.18에 설명되어 있다. 홈(3)에는 그라우트(5)가, 기층 표면(20)과 평탄하게 하는데 필요한 만큼의 그라우트(5)로 주입된다. 바람직하게는, 삽입 장치(6)는 그라우트(5)를 홈(3)에 주입하기 위한 개구를 포함한다. 개구는 도시되지 않았다. 홈(3)은 주입되는 그라우트(5)가 삽입 장치(6)에 도달할 만큼 많은 양의 그라우트(5)로 주입된다. 홈(3)에 그라우트(5)가 주입되는 동안, 삽입 장치(6)의 하부 표면은 측정 게이지로서 기능하는데, 이는 홈(3)이 완전히 그라우트(5)로 채워지자마자 그라우트(5)가 기층 표면(20)과 평탄하도록 삽입 장치(6)의 하부면에 인접하기 때문이다. 본 발명의 목적을 위해, "평탄"은 홈(3)에 주입된 그라우트(5)의 표면이 가공 오차 내에서 기층 표면(20)으로부터 1 mm 미만으로 차이가 발생하는 것을 의미한다. 도 11은 현수장치(6)가 제거된 후에 그라우트(5)가 완전히 주입된 WIM 센서(4)를 도시한다.
본 발명의 이해에 따르면, WIM 센서(4)는 또한 그라우트(5)로 이미 부분적으로 채워져있는 홈(3)에 현수되어 있을 수 있다. 예를 들어, WIM 센서(4)를 홈(3)에 현수시키기 전에 홈(3)은 기층 표면(20) 아래로 25 mm의 높이까지 그라우트(5)로 채워진다. 이는 그라우트(5)가 삽입 장치(6)의 개구를 통해 홈(3) 내로 주입될 필요가 없고, 대신 삽입 장치(6)가 홈(3)의 영역에서 기층(2) 상에 배치되기 전에 그라우트(5)가 홈(3) 내로 주입되는, 훨씬 빠르고 쉽다는 이점을 갖는다. 그런 다음, 삽입 장치(6)에 부착된 WIM 센서(4)가 홈(3)에 삽입되고, WIM 센서(4)가 그라우트(5)에 침강되고, 그리고 홈(3)은 이미 그라우트(5)로 거의 완전히 채워진다. 본 발명의 목적을 위해 형용사 "거의"는 +/- 10 %의 편차를 나타낸다.
도 12는 표층(1)이 도포된 후의 도 11에 따른 도로(12)를 도시한다. 이로써 도로(12)는 완성된다. 도포된 표층(1)은, 예를 들어 두께가 40 mm이다.
표층(1)이 마모되었을때, 마모된 표층(1)은 도로 재포장 프로그램에 의해 교체된다. 이 목적을 위해, 마모된 표층(1)은 제거되고 새로운 표층(1')으로 대체된다. 도 13은 표층(1)이 제거된 후의 도 12에 따른 도로(12)를 도시한다. 표층(1)은 밀링 머신 등과 같은 적절한 도구에 의해 제거된다. 예를 들어, 두께 40 mm의 마모된 표층(1)은 기층 표면(20)까지 완전히 제거된다. WIM 센서(4)가 기층 표면(20)을 넘어서 돌출하지 않기 때문에, WIM 센서(4)는 마모된 표층(1)이 제거될 때 손상되지 않는다. WIM 센서(4)는 예를 들어 기층 표면(20) 아래 정확히 6 mm의 안전거리(21)에 삽입되어, 마모된 표층(1)의 제거를 위한 5 mm의 제거 허용 오차가 고려될 지라도, 마모된 표층(1)을 제거하는 동안 WIM 센서(4)를 손상시키는 것은 불가능하다.
도 14는 새롭게 도포된 표층(1')을 갖는 도 13에 따른 도로(12)를 도시한다. 새롭게 도포된 표층(1') 또한 예를 들어 40 ㎜의 두께를 갖는다.
1, 1' 표층
2 기층
3 홈
4 WIM 센서
5 그라우트
6 삽입 장치
10 표층 표면
12 도로
20 기층 표면
21 안전거리
31 고정거리
41 힘 도입 플랜지
42 힘 고정 플랜지
43 관형 소자
44 압전변환소자
45, 45' 분리 부재
410 상면
411, 411' 측면

Claims (12)

  1. 도로(12)에 WIM(Weigh-In-Motion) 센서를 설치하는 방법에 있어서; 설치된 WIM 센서(4)는 도로(12)상을 주행하는 차량의 무게를 검출하고; 상기 도로(12)는 표층(1)과 상기 표층(1, 1')에 직접적으로 인접한 기층(2)을 가지며; 홈(3)이 상기 도로(12)에 형성되며, 상기 홈(3)은 상기 기층(2)까지 연장되고; WIM 센서(4)가 홈(3)에 삽입되며; 그리고 상기 홈(3)에는 그라우트(5)가 채워지는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 홈(3)은 상기 홈(3) 내로 삽입된 상기 WIM 센서(4)가 기층(2)의 기층 표면(20)을 넘어서 돌출하지 않는 깊이로 상기 기층(2)에 형성되는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제1항 또는 제2항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 WIM 센서(4)가 삽입 장치(6)에 의해 홈(3)의 중앙으로 삽입되는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 WIM 센서(4)는 상기 삽입 장치(6)에 의해 상기 기층(2)의 기층 표면(20) 아래 안전거리(21)에서 현수되어 있는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제3항 또는 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 WIM 센서(4)는 상기 삽입 장치(6)에 의해 상기 홈(3)의 바닥 위 고정거리(31)에서 현수되어 있는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 홈(3)는 표층(1)을 포함하는 도로(12)에 형성되고; 상기 홈은 상기 그라우트(5)가 상기 표층(1)의 표층 표면(10)과 평탄하도록 충분한 그라우트(5)가 주입되는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 홈(3)은 표층(1)이 없는 도로(12)에 형성되고; 상기 홈은 상기 그라우트(5)가 상기 기층(2)의 기층 표면(20)과 평탄하도록 충분한 그라우트(5)가 주입되는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제6항 또는 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 WIM 센서(4)는 삽입 장치(6)에 의해 상기 홈(3)의 중앙에 삽입되고; 상기 홈(3)은 주입 그라우트(5)가 삽입 장치(6)에 인접하도록 충분한 그라우트(5)가 주입되는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제7항에 있어서, 상기 홈(3)에 그라우트(5)가 주입된 후에 상기 기층(2) 위에 표층(1)을 도포하는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제6항 또는 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 마모된 표층(1)이 제거되고; 새로운 표층(1 ')이 도포되는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 방법에 사용하기 위한 WIM 센서(4)에 있어서, 상기 WIM 센서(4)는 힘 도입 플랜지(41)를 포함하며, 상기 힘 도입 플랜지(41)는 커버가 없는 상면(410)을 갖는 것을 특징으로 하는 센서.
  12. 제11항에 있어서, WIM 센서(4)는 분리 부재(45, 45')를 포함하며, 상기 분리 부재(45, 45')는 힘 도입 플랜지(41)의 측면(411, 411')까지 연장되는 것을 특징으로 하는 센서.
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