VEHICLE AXLE LOAD IDENTIFICATION USING MEASURED STRAIN INFLUENCE LINE VIA UPDATED STATIC COMPONENT TECHNIQUE

Abstract

This research studied the axle load identification of a moving truck from bridge response. The objective is to improve the effectiveness of the truck axle load identification method by using the extracted influence line of bridge strain obtained from direct measurement via the iterative calculation called the updated static component technique. Moreover, selecting the appropriate bridge influence line to the moving truck speed was considered. Comparison on the accuracy between the proposed and existing methods was conducted based on the mathematical model in computer simulation. Regarding the parametric study, it was found that the proposed method effectively identifies truck axle loads when the calculation employs the appropriate bridge influence line. The dynamic axle loads perform higher accuracy with corresponding behavior to the actual loads when the analysis applied the different regularization parameter to one used for the static axle weight analysis. The factors significantly affecting the system accuracy are pavement roughness and truck speed while the vehicle mass performs less effort to the accuracy level. From the statistical study by the random of the relevant parameters, it was observed that the accuracy of the static weight at the 95% confidence level performs in the range of 76.5 – 83.1 %, 91.2 – 94.5 % and 97.4 – 98.5 % for front axle, rear axle and gross weights respectively depending on road roughness level. The dynamic axle loads provide the average errors of 11.8%, 6.4% and 4.7% for front axle, rear axle and total loads, respectively. For the application to the real structures, the accuracy and effectiveness of the system could be increased by smoothening the bridge surface roughness, controlling the truck speed limit as well as using the instrument inducing low measurement noise.

งานวิจัยนี้ได้ศึกษาการหาน้ำหนักเพลาของรถบรรทุกขณะเคลื่อนที่จากผลตอบสนองของสะพานโดยมีวัตถุประสงค์เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพของวิธีการหาน้ำหนักเพลารถบรรทุกจากการปรับปรุงการวิเคราะห์โดยใช้เส้นอิทธิพลความเครียดของสะพานซึ่งคัดแยกได้จากการทดสอบโดยตรงผ่านการคำนวณซ้ำด้วยเทคนิคการปรับปรุงองค์ประกอบทางสถิตย์ และเลือกใช้เส้นอิทธิพลของสะพานให้เหมาะสมกับความเร็วของรถบรรทุก โดยได้วิเคราะห์ผ่านแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ในคอมพิวเตอร์เพื่อเปรียบเทียบความถูกต้องระหว่างวิธีที่นำเสนอกับวิธีการเดิม จากการศึกษาเชิงตัวแปรพบว่าวิธีที่นำเสนอสามารถหาน้ำหนักเพลารถบรรทุกขณะเคลื่อนที่ได้อย่างมีประสิทธิภาพเมื่อเลือกใช้เส้นอิทธิพลของสะพานที่เหมาะสมในการคำนวณ น้ำหนักเพลาทางพลศาสตร์มีความถูกต้องและสอดคล้องกับพฤติกรรมที่แท้จริงมากขึ้นเมื่อใช้ค่าเรกูลาร์ไรเซชั่นพารามิเตอร์ที่แตกต่างจากการวิเคราะห์น้ำหนักเพลาทางสถิตย์ โดยปัจจัยที่ส่งผลต่อความถูกต้องอย่างมีนัยสำคัญได้แก่ ความขรุขระของผิวทางและความเร็วของรถบรรทุกขณะที่มวลรถบรรทุกส่งผลน้อยต่อระดับความถูกต้อง จากการศึกษาเชิงสถิติด้วยการสุ่มค่าตัวแปรที่เกี่ยวข้องพบว่า ความถูกต้องของน้ำหนักทางสถิตย์ที่ความเชื่อมั่นร้อยละ 95 มีค่าอยู่ในช่วง 76.5 – 83.1 %, 91.2 – 94.5 % และ 97.4 – 98.5 % สำหรับเพลาหน้า เพลาหลังและน้ำหนักรวมตามลำดับโดยขึ้นอยู่กับระดับความขรุขระ ค่าเฉลี่ยของความคลาดเคลื่อนของน้ำหนักเพลาทางพลศาสตร์เท่ากับ 11.8 %, 6.4% และ 4.7% สำหรับเพลาหน้า เพลาหลังและน้ำหนักรวมตามลำดับ โดยสามารถเพิ่มความถูกต้องและประสิทธิภาพให้สูงขึ้นได้ในการประยุกต์กับโครงสร้างจริงโดยปรับพื้นผิวสะพานให้ราบเรียบ ควบคุมพิกัดความเร็วรถบรรทุก และใช้อุปกรณ์ตรวจวัดที่มีระดับสัญญาณรบกวนต่ำ