Назначение
Комплексы аппаратно-программные КАПШ (далее по тексту - комплексы) предназначены для измерений массы транспортных средств (далее - ТС), нагрузки на ось (группу осей), скорости движения, межосевых расстояний ТС.
Комплексы позволяют определить класс ТС, фиксировать на видеоизображении (фотографии) государственный номерной знак, осуществлять сбор, хранение и обработку полученных данных о ТС, их массе, нагрузках по осям (группам осей), скорости, направлении движения, дате и времени прохождения через зону контроля комплексов.
Область применения - предприятия и учреждения, осуществляющие организацию и контроль движения ТС, а также их эксплуатацию.
Описание
Комплексы представляют собой набор технических средств, состоящий из:
- весоизмерительных модулей;
- индукционных контуров;
- видеокамер;
- оптических устройств обнаружения и классификации ТС;
- рабочего места оператора;
- центрального сервера;
- устройств управления и сбора данных на базе персональных компьютеров с установленным специальным программным обеспечением.
Комплексы имеют модульную структуру и, в зависимости от решаемых задач, могут комплектоваться теми или иными модулями.
Принцип действия весоизмерительного модуля комплекса основан на преобразовании сигнала измерительного пьезоэлектрического датчика, возникающего под действием давления колес движущегося ТС, в аналоговый сигнал, параметры которого изменяются пропорционально этому воздействию. Аналоговый электрический сигнал датчика преобразуется и обрабатывается аналого-цифровым преобразователем, а результаты передаются на устройства управления и сбора данных. В состав весоизмерительного модуля может входить до 15 пьезоэлектрических датчиков.
В комплексах применяются датчики пьезоэлектрические Lineas фирмы Kistler Instrumente AG, Швейцария. Модели применяемых датчиков и их основные размеры указаны в таблице 1.
Таблица!
| Модель | Длина, мм | Ширина, мм | Толщина, мм | Масса, кг | Длина, м | Длина, м |
| датчика | датчика с кабелем | кабеля | защиты кабеля |
| 9195F311 | 1500 | 50 | 44 | 6,1 | 40 | 15 |
| 9195F321 | 1500 | 50 | 44 | 7,6 | 100 | 15 |
| 9195F411 | 1750 | 50 | 44 | 6,8 | 40 | 15 |
| 9195F421 | 1750 | 50 | 44 | 8,3 | 100 | 15 |
| 9195F511 | 2000 | 50 | 44 | 7,6 | 40 | 15 |
| 9195F521 | 2000 | 50 | 44 | 9,1 | 100 | 15 |
Основные технические и метрологические характеристики датчиков, применяемых в весовых модулях, приведены в таблице 2
Таблица 2
| Диапазон измерений нагрузок, кН | 0-150 |
| Максимальное избыточное давление на поверхность датчика, Н/мм2 | 4,6 |
| Номинальная чувствительность, пКл/Н | -1,76 |
| Порог чувствительности, Н | <0,5 |
| Нелинейность, %, не более | ±2 |
| Гистерезис, %, не более | ±2 |
| Диапазон рабочих температур, °C | от минус 40 до плюс 80 |
| Температурный коэффициент чувствительности, %/ °C | минус 0,02 |
| Сопротивление изоляции, Ом, более | Ю10 |
| Пылевлагозащищенность | IP 68 |
Индукционные контуры представляют собой незамкнутые медные провода в виде 4-х витковой петли и предназначены для обнаружения ТС и подсчета его осей. Концы петли через удлинительный кабель подключаются к детектору петли и, по изменению магнитного поля при проезде ТС, выдается цифровой сигнал обнаружения и количества осей ТС.
Модуль видеокамер представляет собой обзорные видеокамеры, устанавливаемые над дорогой по краям, и видеокамеры LPN, устанавливаемые над каждой полосой движения. Видеокамеры оснащены встроенными инфракрасными прожекторами.
Модуль оптических устройств обнаружения и классификации ТС представляет собой источник лазерного излучения и фотоприемник. Принцип работы устройства основан на измерении времени пролета импульса лазерного излучения до объекта и обратно до приемника. Разворачивание лазерного луча проводится с помощью вращающегося зеркала в угле 110° с частотой 75 Гц. Для обнаружения и классификации ТС модуль устанавливается над полосой движения под углом 30° к дорожному покрытию. При прохождении ТС зоны контроля проводится определение пространственных координат точек отражения импульсов излучения от ТС, измерение геометрических размеров и классификация ТС.
Центральный сервер предназначен для обработки и хранения информации, поступающей с модулей устройств управления и сбора данных.
Рабочее место оператора предназначено для настройки и управления комплексом. С него проводится настройка дополнительных сервисных функций комплекса, включающих в себя:
- создание записи о проезде каждого обнаруженного транспортного средства;
- создание записи о нарушении для каждого подозрительного транспортного средства;
- обнаружение и фиксация номерных знаков;
- запрос по базе данных номерных знаков на основании информации LPN;
- наблюдение за проезжающими транспортными средствами;
- обработка списков;
- оформление квитанций;
- составление отчётов.
В дорожное покрытие полосы движения ТС монтируется пара пьезоэлектрических датчика перпендикулярно направлению движения ТС на строго определенном расстоянии друг от друга. Перед и между парой датчиков в дорожное покрытие монтируется пара индукционных контуров, с помощью которых производится обнаружение ТС, его осей и их подсчет. Когда ТС проезжает зону контроля комплекса, по амплитуде импульса с пьезодатчиков определяется осевая нагрузка ТС, а интервалы времени между импульсами с первого и второго пьезодатчиков при известном расстоянии между ними, позволяют измерить скорость и межосевые расстояния ТС. Обзорная видеокамера по команде с индукционного контура производит «захват» изображения ТС при въезде его в зону контроля, дает команду на начало измерения, команду на окончание измерения при выезде из зоны контроля и команду на фиксацию изображения ТС с его государственным регистрационным знаком, датой и временем проезда на видеокамеру, расположенную над полосой движения ТС.
Одновременно с проведением измерений, по команде с обзорной видеокамеры, с помощью модуля оптических устройств обнаружения и классификации ТС, проводится измерение геометрических размеров (длина, ширина, высота) ТС.
Измерение скорости движения ТС может проводиться еще тремя способами:
Первый способ основан на обработке изображения ТС, двигающегося в зоне контроля видеокамеры, с помощью специального программного обеспечения. При этом за время прохождения ТС зоны контроля происходит покадровая фиксация положения государственного регистрационного знака (или другой характерной детали ТС) с привязкой к отметке времени. В качестве таймера используется генератор тактовых импульсов контроллера. Зная расстояние, пройденное ТС в зоне контроля видеокамеры и время, устройство управления вычисляет скорость движения ТС.
Второй способ основан на применении оптического устройства обнаружения и классификации ТС, устанавливаемого на обочине на высоте примерно 50 см. Разворачивание лазерного луча проводится с помощью вращающегося в горизонтальной плоскости зеркала в угле 110° с частотой 75 Гц. Зона контроля ТС составляет 20 - 25 м. Информация с устройства преобразуется программным обеспечением в декартовые координаты ТС с привязкой ко времени и по прохождении ТС зоны контроля вычисляется его скорость.
Третий способ заключается в контроле скоростного режима движения ТС на контрольном дорожном участке. Видеокамеры устанавливаются на специальных конструкциях над полосами движения ТС на расстоянии до 1 км друг от друга. При движении потока ТС они фиксируют регистрационный знак ТС и время входа ТС в зону контроля видеокамеры. То же самое происходит при выходе ТС из контрольного участка. Время прохождения определяется при идентификации обоими видеокамерами одного и того же регистрационного знака. Зная длину контрольного участка, устройство управления вычисляет среднюю скорость движения ТС.
Весоизмерительные модули и индукционные контуры монтируются в дорожное покрытие, модули видеокамер и оптических устройств обнаружения и классификации ТС устанавливаются стационарно над полосами движения ТС, а оптическое устройство для измерения скорости движения ТС на обочине.
На основании проезда каждого ТС создаётся запись о его проезде. Такие записи о проезде состоят из временной метки, информации о нагрузке на каждую ось, полной массе, расстоянии между осями, колесной базе, длине, категории, скорости, направлении и полосе движения и видеоинформации о ТС, а также о расстоянии между ТС и о наличии дорожных заторов.
Модульная структура комплексов позволяет использовать в процессе их работы результаты измерений, выполненных на СИ утвержденных в РФ типов (в частности, на платформенных весах статического взвешивания), а также использовать справочную информацию, содержащуюся в различных внешних базах данных.
Программное обеспечение (ПО) комплексов Kapsch IMC ver.l защищено от несанкционированного доступа паролями различного уровня (пользователь, администратор, производитель). Установка ПО в комплексы осуществляется фирмой-производителем. Обеспечение защиты информации комплекса требованиям ИСО/МЭК 27001 подтверждено Сертификатом № 480/0 от 23.10.2007 г., выданным Certification & Information Security Services GmbH.
ОСНОВНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ И МЕТРОЛОГИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
| Наименование параметра | Значение параметра |
| Диапазон измерений общей массы ТС, кг | От 3 500 до 100 000 |
| Наибольший предел взвешивания одной оси ТС, кг | 15000 |
| Наименьший предел взвешивания одной оси ТС, кг | 500 |
| Дискретность отсчета (d), кг | 50 |
| Пределы допускаемой погрешности при измерении общей массы ТС, % | ±5 |
| Пределы допускаемой погрешности при измерении нагрузки на одну ось, % -двухосного ТС -всех типов ТС за исключением двухосных | ±8 ±11 |
| Пределы допускаемой погрешности при измерении нагрузки на группу осей, % | ±10 |
| Пределы допускаемой погрешности при измерении нагрузки на ось в группе осей, % | ±14 |
| Диапазон измерения скорости движения ТС, км/ч | 20...150 |
| Предел допускаемой относительной погрешности измерения скорости движения ТС, % | ±5 |
| Предел допускаемой относительной погрешности измерения межосевых расстояний, % | ±1,5 |
| Предел допускаемой относительной погрешности измерения геометрических размеров ТС, % | ±4 |
| Высота установки видеокамеры, м | 5,5-7,5 |
| Размеры зоны контроля: • длина, м • ширина,м | 8±1 3±0,5 |
| Высота установки оптического устройства на обочине, м | 0,5±0,1 от дорожного полотна |
| Рабочий диапазон температур, °C | от -35 до ±40 |
| Наименование параметра | Значение параметра |
| Относительная влажность, % | Не более 80 |
| Атмосферное давление, кПа | от 86,6 до 106,7 |
| Напряжение питания комплекса, В | «220 |
| Потребляемая мощность, Вт, не более | 1500 |
| Средняя наработка на отказ, ч, не менее | 4320 |
| Средний срок службы, лет, не менее | 5 |
Знак утверждения типа
Знак утверждения типа наносится на титульный лист Руководства по эксплуатации методом печати.
Комплектность
В комплект поставки в зависимости от решаемых задач могут входить:
| Наименование | Количество |
| Датчик весоизмерительный пьезоэлектрический | По 2 на полосу движения |
| Индуктивный контур | По 2 на полосу движения |
| Устройство управления и сбора данных | 1 шт. |
| Обзорная видеокамера VDR OV | 1 шт. |
| * Видеокамера с устройством позиционирования VDR | По 1 на полосу движения |
| Оптическое устройство обнаружения и классификации транспортных средств LVDC | По 1 на полосу движения |
| *Видеокамера контрольного участка с устройством позиционирования VDR | По 2 на полосу движения |
| * Оптическое устройство для измерения скорости движения ТС | 1 шт. |
| Компьютер оператора персональный PC 620 | 1 шт. |
| Сервер обработки и архивации | 1 шт. |
| Система электропитания | В зависимости от исполнения |
| Элементы крепления | 1 компл. |
| Кабели соединительные | 1 компл. |
Программное обеспечение | 1 шт. |
| Руководство по эксплуатации | 1 экз. |
| Методика поверки | 1 экз. |
* возможна комплектация одним из трех устройств измерения скорости ТС.
Поверка
Поверка комплексов осуществляется в соответствии с Методикой поверки МП РТ 1475-2010 «Комплексы аппаратно-программные КАПШ. Методика поверки», утвержденной ГЦИ СИ ФГУ «РОСТЕСТ-МОСКВА» в октябре 2010 г.
Основные средства поверки.
Рулетка металлическая Р50УЗК (№ Госреестра 35281-07);
Осциллограф цифровой GDS-840C (№ Госреестра 25618-04)
Частотомер 43-63 (№ Госреестра 9084-83);
Весы неавтоматического действия по ГОСТ Р 53228;
Эталонные ТС:
- двухосные;
- трехосное (четырехосное);
- многоосное (тягач с прицепом, трейлер)
Межповерочный интервал - 1 год.
Нормативные документы
МИ 2060-90 «ГСИ. Государственная поверочная схема для средств измерений длины в диапазоне 1 * 10‘6 ...50 м и длин волн в диапазоне 0,2.. .50 мкм».
ГОСТ 8.129-99 «ГСИ. Государственная поверочная схема для средств измерений времени и частоты».
ГОСТ 8.021-2005 «ГСИ. Государственная поверочная схема для средств измерений массы».
Международная Рекомендация МОЗМ Р 134-1 (OIML R 134-1) Автоматические приборы для взвешивания дорожных транспортных средств в движении. Общее взвешивание транспортных средств.
ASTM Е 1318-09 Стандартные технические требования к дорожным системам динамического взвешивания, включая требования к условиям эксплуатации и методы испытаний.
COST 323 «Измерение массы ТС в движении», Европейская спецификация, 1999 Техническая документация фирмы Kapsch TrafficCom AG, Австрия.
Заключение
Тип комплексов аппаратно-программных КАПШ утвержден с техническими и метрологическими характеристиками, приведенными в настоящем описании типа, метрологически обеспечен при выпуске из производства и в эксплуатации согласно государственным поверочным схемам средств измерений массы, средств измерений длины и средств измерений времени и частоты..
