Perfilómetro Inercial Laser basado en LabVIEW y PXI para la Caracterización de Pavimentos en Infraestructura Vial.

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"El Módulo basado en la plataforma PXI de National Instruments y el módulo de control desarrollado utilizando LabVIEW y LabVIEW RT, permiten sincronizar y adquirir datos tales como el perfil longitudinal del pavimento, GPS y giro, sincronizados con un instrumento de medición de distancia a través de un sensor tipo encoder conectado al eje de las ruedas del vehículo."

- Willians R. Mertz Villa, HOB Consultores SA

The Challenge:
Mejorar el proceso de relevamiento de información para evaluar la regularidad superficial de los pavimentos, perfil longitudinal e IRI, remplazando el uso del Bump Integrator, MERLIN entre otros; equipos de medición con tecnologías ya dejadas de lado y de muy bajo rendimiento que requieren condiciones especiales de operación y con resultados inconsistentes.

The Solution:
Desarrollar un perfilómetro inercial láser portátil, que opere en una plataforma móvil en rangos de 20 a 120 KPH y de manera contínua; diseñada específicamente para medir en forma eficiente y segura el perfil longitudinal y cálculo del IRI de los pavimentos, con un sistema de adquisición de datos en tiempo real con información geo-referenciada, ajustado a normas internacionales.

Author(s):
Willians R. Mertz Villa - HOB Consultores SA
Franck Vásquez Pérez - HOB Consultores SA

Las mediciones realizadas con los perfilómetros laser son parte del proceso de control de calidad de los pavimentos terminados y sirven también para el desarrollo de estrategias de gestión de mantenimiento y rehabilitación. Si no se satisfacen los valores de IRI (International Roughness Index) exigidos en las especificaciones, los Contratistas son sometidos a penalidades. Se exige el uso de equipos de alto rendimiento y certificados en su operación en el campo con alto grado de precisión y exactitud en sus mediciones. El IRI es un indicador de la condición funcional del pavimento o serviciabilidad, estando directamente relacionado con el nivel de confort del usuario al transitar la vía y su tiempo de vida remanente.

Descripción de la Aplicación:

El perfilómetro “Chasqui”, consta de un arreglo de láser y acelerómetros, sistema de adquisición de datos, procesamiento y generación de reportes; el equipo de medición está ajustado a nuestra realidad, costa, selva y el ande con caminos sinuosos y a 5,000m sobre el nivel del mar; aspecto importante a considerar en la electrónica de sensores a utilizar. Se sigue la norma ASTM E 950-98, Tex-1001 S y las recomendaciones del WB TECHNICAL PAPER N°46. Ver Figura 1.

En tal sentido, se ha desarrollo un sistema de adquisición y pre-procesamiento de datos; y un módulo de software para la generación de reportes.

I.- Sistema de adquisición y pre-procesamiento de datos.

E ste módulo está compuesto del hardware de adquisición de datos utilizando la plataforma PXI de National Instrument y el módulo de control a través de la interface de usuario desarrollado utilizando NI LabVIEW y LabVIEW RT (Figura 2).

El hardware permite sincronizar y adquirir datos tales como el perfil longitudinal del pavimento, GPS, giro, entre otros dispositivos; sincronizados con un instrumento de medición de distancia (DMI) a través de un sensor tipo encoder conectado al eje de las ruedas del vehículo.

II.- Módulo de software para la generación de reportes.

L os reportes son generados en función al tipo de información requerida, utilizando toda la información recolectada (geo-referenciada). El sistema permita calcular valores de IRI y PSI, realizar sectorizaciones de la información y exportarlas a diferentes formatos tales como Excel, KML, JPG, etc., todo a través del módulo denominado GUI-CHASQUI el cual ha sido desarrollado utilizando NI LabVIEW, ver figura 3 y 4.

II.- Características generales del sistema.

Velocidades de adquisición de datos de 20 hasta 120 KPH.

Dispositivo de Medición de la Distancia (DMI).- error de medición del desplazamiento menor al 0.1%.

Reporte del perfil longitudinal.- cada 25cm.

Información de marcas.- Información de GPS/DGPS, vinculada a cada muestra del perfil medido.

Cálculo del IRI estadístico.- cada 10m, 100m, 200m, etc.

Generación de Reportes.- IRI, PSI, Perfil, data KML, data Excel, etc.

Datos geo-referenciados (GPS o DGPS).

Muestreo simultaneo de dos perfiles longitudinales.

El quipo cuenta con las especificaciones establecidas para la clase 1 en la norma internacional ASTM-950-98 (reapproved 2004), Tex 1001 s (2012) y recomendaciones del Banco Mundial en su publicación técnica número 46.

Conclusión:

Metodología adecuada, otorga fiabilidad a la información y consistencia a sus resultados, con alto régimen de producción y seguridad (200 km/día). Se pueden intervenir caminos pavimentados, no pavimentados y urbanos.

Generación de reportes ajustados a los requerimientos del usuario. Data verificable, reproducible y exportable a otras plataformas como extensión de su uso. Cuenta con información de GPS o DGPS, pudiéndose importar imágenes de Google maps.

Mejora en la calidad de la información como insumo de los sistemas de gestión de pavimentos, mejores y oportunas decisiones de intervención a la vía.

Ha sido certificado en su operación por el MTC (Lima, Perú) y el TTI (Texas Transportation Institute, Austin, Texas, USA). Capacidad de integrar otros sensores y/o equipos de medición.

Cálculo del IRI indexado con medias variables (IRI100, IRI200, etc.) y generación de reportes. Sectorización de los valores del IRI y cálculo de PSI. Sistema de análisis y comparación de perfiles medidos. Análisis de correlación de perfiles y slope. Análisis de perfil filtrado (slope) con modelo de cuarto de carro para valores de IRI.

La información del perfil longitudinal medido puede ser exportada al formato ERD para el análisis en el sistema ProVAL.

Análisis de la densidad espectral (PSD) de los perfiles longitudinales.

Author Information:
Willians R. Mertz Villa
HOB Consultores SA
Peru
Tel: (51) 1 7199212

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