การศึกษาเชิงพารามิเตอร์ของการหาน้ำหนักเพลาของยานพาหนะขณะเคลื่อนที่จากผลตอบสนองทางพลศาสตร์ของสะพาน

Abstract

โครงงานวิจัยนี้ทำการศึกษาการหาน้ำหนักรถบรรทุกขณะเคลื่อนที่บนสะพานจากสัญญาณความเครียดของสะพานเป็นข้อมูลในการคำนวณน้ำหนักรถบรรทุก การหาค่าน้ำหนักเพลาทางสถิตและน้ำหนักรวมของรถบรรทุกกระทำโดยสมมติให้ค่าน้ำหนักเพลามีค่าคงที่ตลอดช่วงเวลาที่สัญจรผ่านโครงสร้างสะพาน และใช้วิธีการหาค่าที่เหมาะสมที่สุดด้วยวิธียกกำลังสองน้อยที่สุดจากการเปรียบเทียบสัญญาณความเครียดที่ตรวจวัดและสัญญาณความเครียดทางทฤษฎีที่ได้จากความสัมพันธ์ระหว่างแรงกระทำและผลตอบสนองของสะพานในระบบพลศาสตร์ด้วยเทคนิคซุปเปอร์โพซิชั่นเชิงโหมด การศึกษานี้ได้ทำการสังเคราะห์สัญญาณความเครียดของสะพานจากแบบจำลองปฏิกิริยาซึ่งกันและกันระหว่างสะพานและรถบรรทุกในโปรแกรมคอมพิวเตอร์ เพื่อทำการจำลองให้มีความใกล้เคียงกับสภาพจริงสำหรับใช้ในการประเมินประสิทธิภาพของวิธีการหาน้ำหนักที่นำเสนอ โดยทำการศึกษาเชิงตัวแปรเพื่อศึกษาผลกระทบของปัจจัยต่างๆ ที่มีต่อความถูกต้อง ซึ่งประกอบด้วย 1) พารามิเตอร์ที่เกี่ยวข้องกับการตรวจวัดข้อมูล ได้แก่ จำนวนและตำแหน่งของจุดตรวจวัดความเครียด, ความถี่ในการเก็บข้อมูล และระดับสัญญาณรบกวน 2) พารามิเตอร์ของยานพาหนะ ได้แก่ ขนาดของมวล, ความเร็วในการเคลื่อนที่, อัตราส่วนระหว่างน้ำหนักเพลา และระยะห่างระหว่างเพลา และ 3) พารามิเตอร์ของสะพาน ได้แก่ จำนวนโหมดของการสั่นสะเทือนที่ใช้ในการคำนวณ และระดับความขรุขระของผิวทาง จากผลการศึกษาพบว่าปัจจัยต่างๆ ที่ทำการศึกษามีผลต่อความคลาดเคลื่อนในการหาน้ำหนักอย่างมีนัยสำคัญ โดยรถบรรทุกที่มีน้ำหนักมาก เคลื่อนที่ด้วยความเร็วต่ำ มีระยะห่างเพลาที่ยาว และเคลื่อนที่บนพื้นผิวที่มีความขรุขระต่ำจะสามารถหาน้ำหนักเพลาและน้ำหนักรวมได้ถูกต้องมากกว่ารถบรรทุกที่มีน้ำหนักเบา เคลื่อนที่ด้วยความเร็วสูง มีระยะเพลาที่แคบ และเคลื่อนที่บนพื้นผิวที่มีความขรุขระสูง โดยพบว่าความขรุขระของพื้นผิวสะพานมีผลกระทบต่อความถูกต้องมากที่สุด อย่างไรก็ตามในกรณีที่พื้นผิวสะพานมีความราบเรียบค่าความคลาดเคลื่อนของน้ำหนักเพลาหน้าน้ำหนักเพลาหลัง และน้ำหนักรวมมีค่าสูงสุดเพียง 3.5%, 1.9% และ 2.7% ตามลำดับ ซึ่งอยู่ในเกณฑ์ที่สามารถนำไปประยุกต์ใช้ในระบบจริงได้