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Un BISONTE sul ponte di Genova

Il sistema di pesatura dinamica (Weigh in Motion) a servizio di ponti, viadotti e infrastrutture

Centinaia di Imprese coinvolte, un’opera che è simbolo di rinascita per l’Italia ricostruita in tempi record, e anche noi di IWIM ne siamo parte. In questi mesi tanti sono stati gli aggiornamenti, le notizie sul nuovo ponte di Genova, in attesa della sua riapertura: una straordinaria opera che ha impegnato senza sosta Costruttori e Fornitori, per completare i lavori nei tempi a disposizione (si veda “Strade & Autostrade” n° 143 Settembre/Ottobre 2020 a pag. 50 con https://www.stradeeautostrade.it/ponti-e-viadotti/linaugurazione-del-nuovo-ponte-genova-san-giorgio/, a pag. 53 con https://www.stradeeautostrade.it/ponti-e-viadotti/il-monitoraggio-per-la-sicurezza-del-ponte-genova-san-giorgio/, a pag. 94 con https://www.stradeeautostrade.it/tecnologie-e-sistemi/un-bisonte-sul-ponte-di-genova/ e a pag. 102 con https://www.stradeeautostrade.it/tecnologie-e-sistemi/sistemi-di-monitoraggio-avanzati/).

Il turno di IWIM (www.iwim.it) è arrivato a fine Luglio: abbiamo così concluso con successo l’installazione del nostro sistema di pesatura dinamica BISONTE sul nuovo ponte Genova San Giorgio.

Occuparsi di viabilità e in particolare di progettazione, costruzione, manutenzione e gestione di strade, è un tema delicato e richiede ai tanti Professionisti coinvolti di porre grande attenzione al carico a cui queste complesse infrastrutture sono soggette sia da un punto di vista qualitativo che quantitativo.

Questo non solo per la tutela e il monitoraggio di specifiche infrastrutture “puntuali” quali un singolo viadotto, ma anche e soprattutto per la gestione efficace e profittevole dell’intera infrastruttura viaria in un’ottica olistica.

Sebbene la pesatura statica dei veicoli ormai sia tecnologia nota e assodata, questa risulta intrinsecamente inadeguata per ottenere la misurazione in tempo reale del carico in transito sulla viabilità.

La pesatura dinamica dei veicoli in transito rappresenta quindi la vera sfida tecnologica per la misurazione dei carichi senza interferire con il flusso dei mezzi riuscendo a produrre un dato in real time.

Iwim
1. Il sistema BISONTE installato su due corsie del nuovo ponte di Genova

Le applicazioni e i vantaggi della pesatura dinamica

La pesatura dinamica rappresenta la tecnologia abilitante per poter disporre oggi di reali dati di carico rilevati estemporaneamente in passato. Questo nuovo patrimonio informativo è propedeutico per la definizione di scelte progettuali e strategie di gestione e manutenzione delle infrastrutture che siano data driven e che determinano una notevole riduzione dell’incertezza nelle stime e la conseguente ottimizzazione degli investimenti.

Le applicazioni ed i vantaggi derivanti dal possesso e dall’utilizzo dei dati rilevati in tempo reale da un sistema di pesatura dinamica spaziano dai già citati ambiti di pianificazione a lungo termine di progettazione e manutenzione dell’infrastruttura a quelli di gestione quotidiana della viabilità.

Ad esempio come il controllo del sovraccarico e l’enforcement di quanto prescritto dal Codice della Strada riguardo i carichi massimi, assicurando quindi maggiore sicurezza agli utenti, limitando nel contempo l’eccesso di usura fortemente legato ai mezzi sovraccarichi.

Quando poi l’impossibilità di manutenere o restaurare un’opera ne richiede il declassamento in termini di carico massimo transitabile, un sistema di pesatura dinamica diventa alleato insostituibile per un effettivo controllo e per l’intercettazione dei mezzi con carico oltre il limite consentito dallo stato della struttura.

Anche nelle nuove Linee Guida per la classificazione e gestione del rischio, la valutazione della sicurezza e il monitoraggio dei ponti esistenti, approvate dal Consiglio Superiore dei Lavori Pubblici si parla proprio dei sistemi WIM.

Tali sistemi sono consigliati come opzioni per il monitoraggio strutturale, e vengono raccomandate tecnologie caratterizzate da “insensibilità ai disturbi elettromagnetici […] e in generale da preferire tecnologie in fibra ottica”.

I sistemi “weigh in motion” rappresentano infine un importante strumento di gestione per l’esazione di pedaggi vincolati al carico trasportato o nel monitoraggio di varchi in aree logistiche, scali marittimi, siti industriali o di smaltimento coadiuvando il controllo e la repressione di possibili illeciti.

  • ponti
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    2. Un dettaglio delle piastre: il sistema installato al casello di Trento Nord sull’Autostrada A22 del Brennero
  • Weigh in Motion
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    3. La rappresentazione grafica del sistema

Oltre ai vantaggi pratici sopra esposti, quali la certezza e contemporaneità del dato, un sistema di pesatura dinamica se declinato con l’opportuna tecnologia, rende disponibile un ampio spettro di informazioni prima inimmaginabili, rendendo disponibili dati quali i carichi per ciascun asse/semiasse nonché puntuali dati cinematici quali velocità ed accelerazione e informazioni meccaniche come lunghezza e larghezza del mezzo, distanze fra gli assi, tipologia di asse singolo o gemellato, con possibile classificazione immediata del mezzo. 

IWIM: dal prototipo all’omologazione

Sebbene la pesatura dinamica appaia ora come una grande opportunità, risulta chiaro a chi possiede un background tecnologico come questa tipologia di misurazione rappresenti una sfida non da poco. Ad IWIM questa sfida non ha fatto paura anzi è apparsa subito come uno stimolo irrinunciabile alla propria voglia di creare ed innovare. Così nel 2012 ha iniziato a sviluppare da zero al proprio interno un innovativo sistema di pesatura dinamica.

Molteplici erano le tecnologie già utilizzate sul mercato, principalmente a celle di carico. IWIM decise allora di sviluppare una tecnologia assolutamente innovativa che permettesse di “pesare con la luce”.

Fu così sviluppato un sistema di bending plates da collocarsi nella pavimentazione stradale equipaggiato con speciali sensori in fibra ottica illuminati con una luce laser.

Uno speciale analizzatore rileva dai sensori le informazioni che, elaborate tramite un algoritmo sviluppato anch’esso interamente all’interno di IWIM, permettono di calcolare il peso di ciascun asse transitato sul sistema.

Grazie alla vicinanza geografica e alla collaborazione con la Dirigenza tecnica dell’Autostrada A22 del Brennero, il sistema di pesatura dinamica di IWIM è stato lungamente testato e messo a punto sul campo presso un sito di test installato su una pista di esazione del casello autostradale di Trento Nord.

sistema di pesatura dinamica
4. La tabella delle tolleranze delle classi di precisione

Il sistema ha visto transitare dal 2016 ad oggi circa 2.000.000 di mezzi per un peso complessivo maggiore di 18.000.000 di t, dimostrando ottima adattabilità alle differenti stagioni climatiche, resistenza gli agenti atmosferici, all’utilizzo intenso di sale antigelo e al passaggio di mezzi sgombraneve, prestazioni verificate periodicamente con passaggio di mezzi a peso noto.

I risultati incoraggianti ed il tenace lavoro di IWIM hanno fatto sì che il nuovo prodotto denominato BISONTE nel suo modello IWIM_50_10 vedesse ufficialmente la luce conseguendo, nel Gennaio 2017, la certificazione volontaria secondo la raccomandazione OIML R134 con veicoli in transito a bassa velocità (5-50 km/ora).

Ulteriore traguardo è stata l’omologazione quale pesa dinamica presso il M.I.S.E. – Ministero dello Sviluppo Economico che ne ha sancito l’adeguatezza quale sistema di misura dinamica a funzionamento automatico, il quale lo ha portato ad una proficua collaborazione con la locale Polizia Stradale.

Il sistema di pesatura dinamica BISONTE risulta conforme alla raccomandazione COST 323 nella classe di confidenza B+(7) e nella sua declinazione denominata Safe Road, preposta al monitoraggio statistico del traffico permette la misura a velocità fino a 90 km/ora.

Le caratteristiche tecniche di BISONTE e le sue installazioni

Il sistema BISONTE è costituito da due piastre in lega di acciaio inox austenitico installate nella pavimentazione stradale in grado di coprire le differenti larghezze di una corsia, intercettanti ciascuna un semiasse dei mezzi in transito nelle quali sono installati i sensori in fibra ottica.

La posa delle piastre può avvenire sia su platea di calcestruzzo armato tipicamente già presente presso i caselli o aree attrezzate alla sosta, oppure anche in itinere ove non sia presente alcuna fondazione: nel qual caso è stata predisposta una soluzione con prefabbricato in CLSA che riduce i tempi di posa.

Un esempio per quest’ultimo tipo di installazione è proprio il lavoro recentemente realizzato per Autostrade Meridionali e Autostrade tech, installando le nostre piastre con scopi di monitoraggio sulla tratta Scafati/Pompei dell’Autostrada A3.

  • ponte di Genova
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    5. L’installazione con prefabbricato di cemento a Enego
  • sensori
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    6. Il sistema si avvale di sensori in fibra ottica

L’elaborazione dei dati rilevati dalle piastre viene effettuata ad opera di un datalogger che integra in un solo dispositivo i device optoelettronici per la gestione delle fibre ottiche e il sistema di calcolo ed elaborazione dei segnali per ricostruire il peso e i parametri cinematici che verranno poi memorizzati in un database locale.

L’utilizzo della fibra ottica quale sistema di rilevazione e trasmissione dell’informazione conferisce al sistema l’assoluta immunità ai disturbi elettromagnetici con il conseguente vantaggio di poter condividere cavidotti con cavi elettrici anche di potenza e di poter remotizzare il sito di pesatura a diversi chilometri di distanza dal datalogger non richiedendo quindi infrastrutturazioni ad hoc, ma permettendo l’utilizzo di locali tecnici già esistenti.

Il sistema BISONTE nel proprio datalogger, basato su sistema operativo Linux, offre una potente interfaccia web multiutente per la consultazione da remoto e cross-platform, ovvero da PC, tablet e smartphone, dell’intero sistema di pesatura in base ai privilegi di ciascun utente, implementando anche la stampa immediata dello scontrino di pesatura riportante il sovraccarico rilevato, tramite stampante Bluetooth connessa al dispositivo mobile.

BISONTE offre anche l’integrazione di telecamere ANPR per il riconoscimento targhe e telecamere di contesto, le cui immagini vengono memorizzate unitamente a tutti i dati relativi al transito.

Nonostante l’elaborazione e la memorizzazione del dato avvenga all’interno del datalogger il sistema BISONTE è un sistema aperto pensato per l’interscambio dei dati con sistemi di monitoraggio, di automazione e segnalazione già in essere presso il cliente, come pure servizi di notifica via email di transiti eccedenti soglie personalizzate di sovraccarico.

BISONTE è un sistema solido, fatto per durare, realizzato con materiali di alta qualità e che può vedere passare molte “stagioni” di rinnovo del manto di usura essendo facilmente rimovibile e può essere anche riposizionato in un nuovo sito installativo.

Il sistema di pesatura dinamica BISONTE può annoverare ad oggi alcune importanti installazioni in Italia e all’estero, in contesti prettamente autostradali. Un’interessante implementazione è stata realizzata in Trentino al fine di monitorare il transito su di un varco bidirezionale dei mezzi dedicato al trasporto del legname schiantato dalla tempesta Vaia del 2018 che vede l’installazione del sistema a 1.650 m di quota, in ambiente severo con presenza di neve e ghiaccio.

Una pesa statica certificata installata all’interno del sito ha permesso verificare sul lungo periodo l’ottimo intervallo e grado di confidenza delle misure rilevate.

  • A22
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    7. L’interfaccia grafica da cui monitorare i dati rilevati
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    8. ll monitoraggio 24 ore su 24 del trasporto del legname schiantato durante la tempesta Vaia avvenuta nel 2018

Conclusioni

Come accennato all’inizio del presente articolo, la sfida più grande per IWIM si è concretizzata con la collaborazione di Fincantieri, tramite la propria controllata Cetena SpA – Centro per gli Studi di Tecnica navale, che ha creduto nel prodotto offrendo la possibilità di installare ben quattro sistemi BISONTE per monitorare, in tempo reale, il peso dei mezzi in transito su tutte e quattro le corsie.

Del sistema BISONTE è stata quindi riconosciuta, oltre che la sua accuratezza, la caratteristica di durare nel tempo, requisito cogente per questa prestigiosa infrastruttura.

Si andranno quindi a pesare tutti i veicoli in transito sia sulla carreggiata di Levante che di Ponente, inviando poi i dati ponderali rilevati al sistema di monitoraggio strutturale che, integrandoli con le informazioni proveniente dai sensori di flessione, spostamento e accelerazione presenti sul ponte, contribuiranno alla creazione del modello di analisi modale operativa dell’intera infrastruttura. Un orgoglio per l’Italia e anche per noi.

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