動きながら計量する

走行中重量計測装置または走行中重量測定装置( WIM ) は、車両が計測場所を通過するときに車軸重量と車両総重量を捕捉して記録するように設計されています。静的スケールとは異なり、WIM システムは、減速または通常の交通速度で走行する車両を計測することができ、車両を停止させる必要がありません。これにより、計量プロセスがより効率的になり、商用車の場合、重量制限以下のトラックは静的スケールまたは検査をバイパスできます。

走行中重量計測は、道路車両や鉄道車両の重量や車軸荷重に関連するさまざまな民間および公共の目的 (アプリケーションなど) に使用できる技術です。WIM システムは、道路や鉄道の線路、または車両に設置され、交通の流れや特定の車両からデータを測定、保存、提供します。WIM システムには、特定の条件が適用されます。これらの条件は、WIM システムによって測定されるデータの品質と信頼性、およびセンサーと WIM システム自体の耐久性に影響を与えます。

WIM システムは、車両の動的な車軸荷重を測定し、関連する静的値の可能な限り最良の推定値を計算しようとします。WIM システムは、車両の移動方法やドライバーの行動を制御せずに、過酷な交通状況や環境条件下で無人で実行する必要があります。これらの特定の測定条件の結果、WIM システムを正常に実装するには、特定の知識と経験が必要です。

重量情報は、車両総重量と車軸（グループ）荷重、および日時、場所、速度、車両クラスなどの他のパラメータの組み合わせで構成されます。車載 WIM システムの場合、これは特定の車両にのみ適用されます。路上 WIM システムの場合、これは車両の交通フロー全体に適用されます。

この重量情報は、ユーザーに大型貨物車両の積載に関する詳細な知識を提供します。^[1]この情報は古い技術よりも優れているため、たとえば、大型貨物車両と道路/鉄道インフラを一致させることが容易になります。^[2] (Moffatt、2017)。

特にトラックの場合、総車両重量と車軸重量の監視は、次のようなさまざまなアプリケーションで役立ちます。

• 舗装設計、監視、研究
• 橋の設計、監視、研究
• 重量過積載の施行政策を通知し、施行を直接促進するため^{[3] [4]}
• 計画と貨物輸送の研究
• 重量による通行料
• 立法や規制を促進するためのデータ

WIM データの最も一般的な道路用途は、おそらく舗装の設計と評価です。米国では、この目的のために WIM データのヒストグラムが使用されています。WIM データがない場合、デフォルトのヒストグラムを利用できます。舗装は、一般に4 乗法則として簡略化される機械的経験的疲労プロセス^[5]によって損傷します。元の形式では、4 乗法則は、舗装の損傷率が車軸重量の 4 乗に比例することを述べています。WIM データは、各重要な重量カテゴリの車軸数に関する情報を提供し、これらの種類の計算を実行できるようにします。^{[引用が必要]}

移動中重量測定器は、連邦自動車運送安全局の商用車情報システムおよびネットワークプログラムなど、重量過積載の取り締まりを容易にするためによく使用されます。移動中重量測定システムは、従来の路上検査ステーションの一部として、または仮想検査ステーションの一部として使用できます。^[6]ほとんどの国では、WIMシステムは過積載車両を直接取り締まるには十分な精度がないと考えられていますが、将来的には変わる可能性があります。^[7]

WIM の最も一般的な橋梁への応用は、交通負荷の評価です。一部の道路は他の道路よりも交通量が多いため、橋梁の交通量は大きく異なります。老朽化した橋梁の場合、交通量の少ない橋の方が安全であり、交通量の多い橋は優先的に保守と修理を行う必要があるため、これは重要です。橋梁の交通負荷については、ダイナミクスを考慮した短スパン^{[8] [9] [10]と長スパン[11] [12] [13]}の両方で、多くの研究が行われてきました。^{[14] [15] [16]}

近年、いくつかの「特殊な」移動中計量システムが登場しています。1 つの一般的な例は、フロントフォーク式ゴミ収集車のスケールです。このアプリケーションでは、運転手がコンテナを持ち上げるときにコンテナが満杯の状態で計量され、コンテナが地面に戻されるときに再びコンテナが空の状態で計量されます。満杯の重量と空の重量の差は、内容物の重量に等しくなります。^{[引用が必要]}

高速道路で移動体重量計測を導入している国は次のとおりです。

• オーストラリア^[17]
• ベルギー^{[18] [19]}
• ブラジル^[20]
• チェコ共和国^[21]
• フランス^[22]
• ドイツ^[22]
• 中国^{[23] [24]}
• イタリア^[25]
• 日本^[26]
• ポーランド^[27]
• オランダ^[28]
• ウクライナ^[29]
• アラブ首長国連邦^[30]
• イギリス^[22]
• アメリカ合衆国（州によって用法が異なる）^[31]

走行中の重量測定データの精度は、環境がより適切に制御されている静的重量測定データに比べて、一般的にはるかに低くなります。欧州のCOST 323 ^[32]グループは、1990年代に精度分類フレームワークを開発しました。^{[33]また、同グループは、スイスで1回、 [34]}フランス（大陸高速道路テスト）、スウェーデン北部（寒冷環境テスト）で1回、それぞれ独立して制御された市販のWIMシステムとプロトタイプの路上テストを3回調整しました。 ^{[35]複数のセンサーを備えたWIMシステム[36]}と温度の影響を慎重に補正することで、より高い精度を実現できます。米国連邦道路管理局は、 WIMシステムの品質保証基準を公開しており^{[37]、そのデータは}長期舗装性能プロジェクトに含まれています。

WIM システムでは、測定にさまざまな種類のセンサーを使用できます。

最も初期のWIMシステムは、現在でも少数の施設で使用されているが、既存の橋を計量プラットフォームとして使用する。^{[38] [39]}曲げプレートは舗装に切り込まれた空洞にまたがり、車輪が通過する際のたわみを重量の尺度として使用する。ロードセルは、道路に埋め込まれた大きなプラットフォームのコーナーサポートにひずみセンサーを使用する。^[40]

今日のシステムの大半はストリップセンサーです。これは、道路の舗装に切り込まれた2〜3cmの溝に設置された圧力感知材料です。ストリップセンサーでは、圧電ポリマー、圧電セラミック、静電容量、圧電石英など、さまざまな感知材料が使用されています。これらの感知システムの多くは温度に依存しており、これを補正するためにアルゴリズムが使用されています。^[40]

ひずみトランスデューサーは橋梁 WIM システムで使用されます。ひずみゲージは曲げプレートのたわみとロードセルの変形を測定するために使用されます。ストリップ センサー システムでは、溝に圧電材料を使用します。

静電容量システムは、近接して配置された2つの帯電プレート間の静電容量を測定します。^[41]

最近では、光ファイバーグレーティングセンサーを使用した計量センサーが提案されている。^{[42] [43] [44]}

高インピーダンスの電荷信号は MOSFET ベースの電荷増幅器で増幅され、電圧出力に変換され、分析システムに接続されます。^{[引用が必要]}

誘導ループは、WIM ステーションへの車両の出入りを定義します。これらの信号は、各車両の総重量を合計するための測定を開始および停止するためのトリガー入力として使用されます。また、車両の長さも測定し、車両の分類に役立ちます。料金所や低速アプリケーションの場合、誘導ループは、ライト カーテン、車軸センサー、ピエゾケーブルなどの他のタイプの車両センサーに置き換えられる場合があります。^{[引用が必要]}

高速測定システムは、以下のパラメータの計算を実行するようにプログラムされています。^{[引用が必要]}

車軸距離、個々の車軸重量、車両総重量、車両速度、車両間の距離、および各車両測定の GPS 同期タイムスタンプ。

測定システムは環境的に保護され、動作温度範囲が広く、結露に耐えられる必要があります。

自動ナンバープレート認識用カメラは、測定された重量を車両の最大許容重量と比較し、制限を超えた場合には、車両を追跡するか所有者に直接罰金を科すために法執行機関に通知するシステムの一部である可能性がある。 ^[45]

測定システムには、さまざまな通信方法をインストールする必要があります。モデムまたはセルラー モデムを用意できます。古いシステムや通信インフラストラクチャが存在しないシステムでは、WIM システムはデータを保存しながら自動操作し、後で物理的に取得することができます。^{[引用が必要]}

利用可能なあらゆる通信手段に接続された WIM システムは、中央監視サーバーに接続できます。多数のリモート WIM ステーションからデータを取得して、さらに処理できるようにするには、自動データ アーカイブ ソフトウェアが必要です。中央データベースを構築して、多数の WIM をサーバーにリンクし、さまざまな監視や強制の目的に使用できます。^{[引用が必要]}

移動中の計量も鉄道輸送では一般的な用途である。既知の用途としては^{[46]がある。}

• 資産保護（不均衡、過負荷）
• 資産運用管理
• メンテナンス計画
• 法律と規制
• 管理と計画

測定システムには、通信、電源、計算、およびデータ取得用のハードウェアを含む線路側コンポーネントと、センサーとケーブルで構成されるレール搭載コンポーネントの 2 つの主要な部分があります。既知のセンサーの原理は次のとおりです。

• ひずみゲージ：通常はレールのハブのひずみを測定する^[47]
• 光ファイバーセンサー：レールの曲がりによる光強度の変化を測定する^[48]
• ロードセル: レール自体ではなくロードセル内のひずみの変化を測定します。
• レーザーベースのシステム：レールの変位を測定

列車は、本線またはヤードで計量されます。^[要出典]本線 に設置された走行中計量システムは、指定された線路速度で通過する列車の全重量（分布）を測定します。したがって、本線で走行中計量を行うことは、「連結走行中計量」とも呼ばれます。つまり、すべての鉄道車両が連結されています。^[要出典]ヤード で走行中計量を行うことは、多くの場合、個々の貨車を測定します。計量するには、鉄道車両の両端が連結されていない必要があります。したがって、ヤードで走行中計量を行うことは、「連結されていない走行中計量」とも呼ばれます。ヤードに設置されたシステムは通常、低速で動作し、より高い精度が可能です。^[要出典]

いくつかの空港では飛行機の重量測定を行っており、飛行機を計量台の上を滑走させ、その重量を計測する。^[49]この重量はパイロットのログエントリと相関し、安全のために少し余裕を持たせた燃料が十分にあることを確認するために使用される。これはジェット燃料を節約するために長い間使用されてきた。^{[引用が必要]}

また、基本的に「重量の伝達」アプリケーションであるこれらのプラットフォームの主な違いは、ダイナミック スケールまたはインモーション スケールとも呼ばれるチェックウェイジャーがあることです。 ^{[引用が必要]}

国際走行重量計測協会 (ISWIM、www.is-wim) は、2007 年にスイスで正式に設立された国際的な非営利団体です。ISWIM は、走行重量計測の分野で活動する人々や組織のための国際ネットワークです。この協会は、WIM システムのユーザー、研究者、ベンダーを集めています。これには、道路の舗装、橋、線路、車両の内部または下に設置されるシステムが含まれます。ISWIM は、WIM に関する国際会議 (ICWIM)、その他の国際会議や展示会の一環として地域セミナーやワークショップを定期的に開催しています。

1990年代には、北米で最初のWIM規格ASTM-E1318-09 ^{[50]が発行され、COST 323アクションによりWIMの欧州仕様草案[33]}とWIMシステムの汎欧州テストの報告書が提供されました。欧州の研究プロジェクトWAVE ^[51]やその他の取り組みにより、WIMの改良された技術と新しい方法論がもたらされました。これらの最初のテストは、過負荷の強制制御を支援するツールとしてWIMシステムとビデオを組み合わせて行われました。^[52]

2000年代初頭には、WIMシステムの精度と信頼性が大幅に向上し、過積載スクリーニングや路側重量執行管理（仮想計量所）の事前選択に頻繁に使用されるようになりました。OIML R134 ^[53]は、重量による通行料徴収や直接重量執行などの法的用途向けの低速WIMシステムの国際規格として発行されました。最近では、NMi-WIM規格^[54]が、重量による直接自動執行やフリーフロー通行料徴収用の高速WIMシステム導入の基礎を提供しています。

• 国際移動体重量測定協会