Weighing in motion and characterization of the railroad traffic with using the B-WIM technique

Abstract

ResumoThe knowledge on the active moving load of a bridge is crucial for the achievement of the information on the behavior of the structure, and thus foresee maintenance, repairs and better definition of the logistics of its active vehicles. This paper presents the development of the algorithms for the application of the Bridge-Weigh In Motion (B-WIM) method created by Moses for the weighing of trains during motion and also for the characterization of the rail traffic, allowing the obtainment of information like passage's train velocity and number and spacing of axles, eliminating the dynamic effect. There were implemented algorithms for the determination of the data referring to the geometry of the train and its loads, which were evaluated using a theoretical example, in which it was simulated the passage of the train over a bridge and the loads of its axles were determined with one hundred percent of precision. In addition, it was made a numerical example in finite elements of a reinforced concrete viaduct from the Carajás' Railroad, in which the developed system reached great results on the characterization and weighing of the locomotive when the constitutive equation of the Brazilian Standards was substituted by the one proposed by Collins and Mitchell.Keywords: B-WIM, axle loads, bridges, numerical modeling, gross vehicle weight.O conhecimento do carregamento móvel atuante em uma ponte é de grande importância para obter a informação do comportamento da estrutura, e assim prever manutenção, reparos e definir melhor a logística dos veículos que circulam sob a mesma. Este trabalho apresenta o desenvolvimento dos algoritmos para aplicação do método Bridge-Weigh In Motion (B-WIM) criado por MOSES (1979) para a pesagem em movimento de trens e também para a caracterização do tráfego ferroviário, permitindo-se obter informações sobre a velocidade de passagem dos trens, número e espaçamento entre eixos, eliminando o efeito dinâmico. Foram implementados os algoritmos para a determinação dos dados referentes a geometria do trem e das cargas, que foi validado a partir de um exemplo teórico, onde se simulou a passagem do trem sobre a ponte e as cargas por eixos foram determinadas com 100% de exatidão. Além disso, foi feito um exemplo numérico em elementos finitos, de um viaduto em concreto armado para aplicações do método, onde foi feita a determinação das cargas por eixo para diferentes velocidades de passagem do trem. Finalmente, o método foi testado em um caso real a partir de monitorações realizadas em um viaduto de concreto armado da Estrada de Ferro Carajás, onde o sistema desenvolvido conseguiu atingir ótimos resultados na caracterização e pesagem da locomotiva quando se substituiu a equação constitutiva da ABNT NBR 6118 (2007) pela equação proposta por Collins e Mitchell (1991).Palavras-chave: B-WIM, carga por eixo, pontes, modelo numérico, peso bruto total.

Development and Testing of a Railway Bridge Weigh-in-Motion System

“…To ensure compliance of train operators with the specified weight limits, simple and efficient methods of calculating train weights are required. This has led to an interest in methods of weighing trains in motion in recent years [1][2][3][4].…”