WP6: Bezpečnost, spolehlivost a diagnostika konstrukcí

• Foto

VÁŽENÍ VOZIDEL ZA POHYBU A JEHO PŘÍNOSY
WIM systémy sestávají ze senzorů instalovaných do povrchu konstrukce vozovky silniční komunikace, doplněných indukčními smyčkami. Senzory registrují síly vyvolané přejezdem vozidel a prostřednictvím elektronického zařízení je převádí na kolové, nápravové a celkové hmotnosti jedoucích vozidel. Indukční smyčky slouží pro měření rychlostí a dynamických (celkových) délek vozidel. Kombinace různých senzorů umožňuje analýzu průjezdu vozidla, analýzu okolních podmínek a zajištění validity měření.

Systém WIM poskytuje uživateli celé spektrum informací o dopravním proudu vozidel o jeho skladbě a chování. Data projetých vozidel jsou v reálném čase ukládána do paměti a mohou být přenášena prostřednictvím modemu k centrální záznamové jednotce. Datový soubor obsahuje následující informace:

• dynamické hmotnosti vozidel (jednotlivých kol nebo soukolí, náprav, skupin náprav a celkovou hmotnost vozidla),
• délky vozidel, včetně vzdáleností jednotlivých náprav,
• časové a délkové odstupy vozidel,
• klasifikaci vozidel podle zvoleného schématu.

Automatickým zpracováním dat získáme okamžitou informaci o základních veličinách dopravního inženýrství – intenzitě, hustotě a rychlosti dopravního proudu vozidel. Prostřednictvím vyhodnocení údajů ze stanic WIM lze provádět podrobnou analýzu zatížení vozovek silničních komunikací v čase. Společně s údaji o stavu vozovek slouží tyto údaje pro potřeby plánování údržby a oprav vozovek.

Stanice WIM neslouží pouze pro sledování vytížení, resp. Přetěžování komunikací, ale jsou zřizovány za účelem rozšíření klasického sčítání dopravy (sběru dat) o prvky telematiky (dopravního inženýrství) v souvislosti s organizací a řízením dopravy.

Omezením přetěžování vozidel lze významně přispět ke snížení nehodovosti. Dále je možné WIM systémy využít k regulaci těžké dopravy a její přesměrování na vybrané komunikace. Tímto způsobem se dá např. zamezit vjezdu přetíženým vozidlům na městské komunikace.

Na obrázku 1 je uveden příklad namátkového kontrolního měření mobilními statickými váhami, které se provádí na odstavné ploše a na obrázku 2 je uveden příklad kontinuálního měření systémem WIM na silnici I/52 v Brně.

V rámci řešení projektu CESTI se připravuje metodika pro navržení a provoz systémů vážení vozidel za pohybu, která by měla napomoci k vyššímu využití tohoto užitečného nástroje na úrovni různých správců pozemních komunikací.

NOVÉ DIAGNOSTICKÉ METODY A MOŽNOSTI JEJICH UPLATNĚNÍ NA SILNIČNÍ SÍTI
Níže jsou uvedeny 4 nedestruktivní diagnostické (NDT) metody, které poskytují kontinuální informace o stavu povrchu nebo konstrukce vozovky, a které se v poslední době začínají ve větší míře uplatňovat u nás a v zahraničí. Jde o georadar, laserové skenování, termografii a vysokorychlostní deflektograf. Na obrázku 3 až 6 jsou uvedena jednotlivá zkušební zařízení.

Diagnostika georadarem je založena na opakovaném vysílání vysokofrekvenčního elektromagnetického signálu (v rozsahu od několika set MHz do několika GHz) do zkoumaného prostředí a záznamu odrazu části energie tohoto signálu od rozhraní vrstev a různých materiálů.

Nejčastější aplikace georadaru v oblasti pozemních komunikací jsou stanovení tlouštěk konstrukčních vrstev vozovek, stanovení polohy zabudované výztuže, detekce dutin pod krytem vozovky a detekce nadměrného obsahu vody v konstrukčních vrstvách vozovek.

Měření je možné provádět za vysokých rychlostí až 80 km/h s krokem měření od 5 cm.

Laserový skenovací systém umožňuje bezkontaktní určování prostorových souřadnic a vizualizaci složitých staveb a konstrukcí. Nasnímaný objekt může být pomocí softwaru zobrazen ve formě mračen bodů, na jejichž základě může být vytvořen model objektu, který lze přenést do CAD systému.

Nejčastější aplikace v oblasti dopravní infrastruktury jsou zaměření zájmové lokality jako podklad pro přípravu stavby, kontrola kubatur zemních prací, kontrolní měření vedení liniových staveb a umístění objektů dopravní infrastruktury, zaměření stavby jako podklad pro přípravu zásahu, celoplošné vyjádření nerovností povrchu vozovky (např. zjištění odtokových poměrů) apod.

Mobilní laserové skenování se provádí za vysokých rychlostí, dosahujících až 100 km/h. Přesnost naměřených prostorových bodů při tomto měření uvádí jejich výrobci zpravidla 5 – 10 mm. Absolutní přesnost výsledků naměřených bodů se pak pohybuje kolem 1 – 2 cm.

Termokamera je nedestruktivní diagnostické zařízení, které se používá ke snímání infračerveného záření, které transformuje na viditelný obraz, tzv. termogram. Výstupem jsou jednotlivé termosnímky nebo kontinuální záznam celého zkoumaného úseku.

Pomocí termokamery lze například odhalit přítomnost trhlin, delaminace vrstev a průnik vody pod povrch konstrukce vozovky, který je v zimních měsících jeden z nejčastějších důvodů vzniku poruch.

Tato metoda se zatím v ČR používá pro jiné účely, zejména tepelné audity budov. Pro diagnostiku objektů dopravní infrastruktury zatím není k dispozici žádný předpis a tato měření se u nás teprve začínají provádět.

Vysokorychlostní deflektograf (TSD – Traffic Speed Deflectograph) se používá k bezkontaktnímu měření průhybů povrchu vozovky při přejezdu referenční nápravy rychlosti 8 – 90 km/h. Únosnost vozovky je hodnocena kontinuálně při pohyblivém dynamickém zatížení vyvolaným rychle se pohybujícím kolem vozidla.

Jde o variantu k měření průhybů a hodnocení únosnosti vozovek rázovým zařízením FWD, které se provádí lokálně s požadovaným krokem 25 až 100 m.

Těchto zařízení je nyní pouze 8, nejblíže k nám ho vlastní výzkumný ústav IBDiM v Polsku a italský ústav ANAS. V současné době se provádí ověřování těchto zařízení a nastavení systému jejich používání na síťové úrovni. 

V rámci řešení projektu CESTI se ověřuje přesnost měření výše uvedenými metodami, jejich různé aplikace a přínosy použití kombinace vícero diagnostických metod.

WP6: Safety, Reliability and Diagnostics of Structures
The WP6 working group deals with four main topics: weighing of vehicle in motion (WIM – Weight in Motion), new and progressive diagnostic methods, systems of continual monitoring of transport infrastructure objects, and fire in tunnels – verification and proposal of escape scenarios. Information on the first two topics is provided hereunder.

Autor

• Ing. Stryk Josef Ph.D.