BWIM 시스템 정형화를 위한 현장 실험 연구 = Field Experiment for Standardization of BWIM System

국문 초록 (Abstract)

교량의 설계에 있어서 정확한 하중의 산정은 교량의 안전성 확보에 가장 핵심적인 사항이며, 향후 유지 관리면에서도 매우 중요하다. 또한 교량에 작용하는 여러 가지 하중 중에서 몇 가지 특수한 형식의 교량을 제외하고는 차량에 의한 하중효과가 가장 중요한 인자가 된다.
따라서 이들 하중의 정형화를 위해서는 실제 교량상을 주행하는 차량의 중량 및 통행특성을 정확히 파악하는 것이 중요하다.
고속으로 주행하는 차량에 대해 중량을 계측하는 시스템은 도로의 포장체에 축중센서를 설치하여 계측하는 방법(WIM)과 교량에 변형율게를 설치하여 계측하는 방법(BWIM)이 있다.
도로의 포장체에 축중센서를 설치하여 계측하는 방법은 차량과 도로면의 동적인 신호작용에 의해 측정오차가 크게 발생하여 정확도 향상에 한계가 있다. 또한 포장체 변형 및 파손에 따라 신호 왜곡이 심하게 발생함은 물론 이에 따른 시스템 유지보수가 매우 어렵다.
따라서 이러한 문제점을 보안하기 위한 방법으로 최근 B-WIM 시스템에 대한 연구가 활발히 진행되고 있으며, 본 연구에서는 BWIM 시스템 정형화를 위한 현장 실험을 통해 상시 계측을 할수있는 센서를 개발하고, BWIM 시스템을 무선화 하여 좀더 편하고, 정확하며, 시장성 있는 시스템을 연구해 보았다.
실험 대상교량은 강구조 교량과 PSC교량을 비교분석하고 실험방법은 동일하중에 속도별 비교와 다른 하중별 같은 속도로 실험을 하였다.
알고리즘은 MOSES 이론에 근거하여 축검지 센서를 이용한 BWIM 시스템으로 변형률 값을 통해 축중량, 총중량, 속도, 축간거리를 산출하여 오차율이 적고 어느교량에서도 적용가능한 정형화된 시스템을 연구해보았다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Accurate load calculation is the core safety factor when it comes to designing a bridge, which is also crucial in terms of maintenance. Also, except for few special type bridges, load effects by automobiles play as the biggest factor among many loads that affect the bridge.
Hence, it is important to clearly understand characteristics and the weights of actual automobiles that use the bridge in order to standardize the load.
There are two systems that calculate the weight of automobile that is driving at a fast speed; WIM method which uses weight-measure sensor on the road, and BWIM method which uses strain gauge installed to the bridge.
WIM method which uses weight-measure sensor on the road creates measure error created by motion signal between the car and the road, restricting accuracy improvement. Furthermore, damages and changes to the road create huge signal errors making it hard to maintain the system.
Therefore, B-WIM system research is in active progress to provide solutions to the above problems. Particular research developed a sensor that can be used for measurement at all times through field experiment for BWIM system standardization, as well as a system with market potential with its wireless function providing comfort and accuracy.
The experiments were comparatively analyzed on hard-structured bridges and PSC bridges, and the experiment was conducted by speed comparison on same weights as well as weight compassion on same speed.
Algorithm was based on MOSES theory using BWIM system to calculate total weight, axis weight, speed, and axis distance through change rate. This standardized system has low error rate and is adaptable in any bridges

목차 (Table of Contents)

• 차례 = 1
• 그림차례 = 4
• 표차례 = 8
• 기호 = 10
• <국문요약> = 11
• 제1장 서론 = 1
• 1.1 연구배경 및 목적 = 1
• 1.2 국내외 연구동향 = 4
• 1.2.1 국외 동향 = 4
• 1.2.2 국내 동향 = 6
• 1.3 연구목적 = 7
• 1.4 연구범위 및 내용 = 8
• 제2장 BWIM (Bridge Weigh-In-Motion) 시스템 = 10
• 2.1 BWIM 시스템의 개요 = 10
• 2.1.1 기존 BWIM 시스템 장비 = 13
• 2.2 BWIM(BridgeWeigh-In-Motion)알고리즘 = 15
• 2.3 BWIM 센서의 원리 = 17
• 2.3.1 전기저항 원리를 이용한 BWIM 센서 = 17
• 2.3.2 정전용량 원리를 이용한 BWIM용 센서 = 20
• 2.3.3 압전 원리를 이용한 BWIM용 센서 = 21
• 2.3.4 광 파장 및 간섭원리를 이용한 BWIM용 센서 = 23
• 2.3.5 BWIM 실험 센서 = 29
• 2.3.5.1 센서 검증 = 31
• 2.3.5.2 센서 비교 분석 데이터 = 32
• 2.4 현장실험 = 34
• 2.4.1 실험 방법 = 34
• 2.4.2 실험 장비 = 34
• 2.4.3 강구조 교량(문막교) = 36
• 2.4.3.1 센서 설치 = 36
• 2.4.3.2 설치완료 및 측정 = 37
• 2.4.3.3 축중 실험 = 38
• 2.4.4 PSC 교량(금당교) = 39
• 2.4.4.1 금당교 센서부착 = 40
• 2.4.4.2 테잎스위치 부착 방법 = 40
• 2.4.4.3 변형률센서 부착 방법 = 42
• 2.4.4.4 적재작업 = 43
• 2.4.4.5 축중실험 = 44
• 2.4.4.6 변형률 센서 보정 작업 = 46
• 제3장 동적재하실험 = 47
• 3.1 강구조 교량(문막교) = 47
• 3.1.1 시험 조건 = 47
• 3.1.2 시험 결과 = 48
• 3.1.3 문막교 통행차량 통계 = 53
• 3.1.3.1 차종별 총중량별 일일 통과대수 = 53
• 3.1.3.2 일자별 통과 차량 종류 = 55
• 3.1.3.3 일자별 차량 통과 비율 = 55
• 3.1.3.4 차종별 과적 통과 비율 = 56
• 3.2 PSC 교량(금당교) = 60
• 3.2.1 시험 조건 = 60
• 3.2.1.1 공차(15t)주행실험 = 60
• 3.2.1.2 만차(35t)주행실험 = 64
• 3.2.1.3 차선별 변형률 차이 = 70
• 제4장 비교 · 분석 = 71
• 4.1 동적재하 실험 비교 분석 = 71
• 제5장 결론 = 73
• 참고문헌 = 75
• ABSTRACT = 78