Successfully reported this slideshow.
We use your LinkedIn profile and activity data to personalize ads and to show you more relevant ads. You can change your ad preferences anytime.
Mötesfri landsväg – Nollvision med Nollbudget? Konferens 13/14 Juni 2001
Sidan 1 av 6
Geometrisk vägbeläggningsprojekterin...
Mötesfri landsväg – Nollvision med Nollbudget? Konferens 13/14 Juni 2001
Sidan 2 av 6
Detta innebär att brytpunkten hamnar...
Mötesfri landsväg – Nollvision med Nollbudget? Konferens 13/14 Juni 2001
Sidan 3 av 6
en lösning enligt Figur 3 med i snit...
Mötesfri landsväg – Nollvision med Nollbudget? Konferens 13/14 Juni 2001
Sidan 4 av 6
Geometrisk vägbeläggningsprojekterin...
Mötesfri landsväg – Nollvision med Nollbudget? Konferens 13/14 Juni 2001
Sidan 5 av 6
sitta i under mycket lång tid (dygn)...
Mötesfri landsväg – Nollvision med Nollbudget? Konferens 13/14 Juni 2001
Sidan 6 av 6
Reparation av långvågiga vägojämnhet...
Upcoming SlideShare
Loading in …5
×

Geometrisk vägbeläggningsprojektering inför mötesfri landsväg

655 views

Published on

Från Vägverkets konferens 2001 "Mötesfri landsväg – Nollvision med Nollbudget (går det?)".

Published in: Technology
  • Be the first to comment

  • Be the first to like this

Geometrisk vägbeläggningsprojektering inför mötesfri landsväg

  1. 1. Mötesfri landsväg – Nollvision med Nollbudget? Konferens 13/14 Juni 2001 Sidan 1 av 6 Geometrisk vägbeläggningsprojektering vid ombyggnad till mötesfri landsväg Bengt Magnusson, Vägverkets enhet för statlig väghållning Johan Granlund, Vägverket Konsult Sten-Åke Moberg, Vägverket Konsult En numera vanlig metod att skapa mötesfria och därmed säkrare landsvägar, är att bygga om tvåfältiga 13-meters vägar till 2+1 vägar. För att ge god avvattning har vägarna före ombyggnation ett dubbelsidigt tvärfall på raksträckor, centrerat kring vägbanans mittlinje - vilken även utgör vägsektionens brytpunkt. Vidare har alla befintliga vägar mer eller mindre omfattande skador i form av ojämnheter, vilka påverkar fordonsrörelser, dynamiska laster, färdkvalitet, avvattning och vinterväghållning. Det är lätt att inse att dessa vägskador därmed påverkar säkerheten. I nedre delen av Figur 1 visas för en vanlig tvåfältsväg önskvärd vägbaneform (röd linje) respektive befintlig vägbana med rådande tvärfall och ojämnheter i tvärled / spårbildning (gul linje). I övre delen av figuren visas vägbanans ojämnhetsprofil i längdled (grön och rödstreckad linje). Figur 1 Raksträcka på vanlig tvåfältig 8-meters väg; tvärsektion samt ojämnhetsprofil Inför det praktiska genomförandet av ombyggnation till 2+1 väg uppstår oundvikligen frågan om, och i så fall hur, vägbanans ytgeometri ska repareras / omformas. En lågbudgetvariant är att strunta i att ändra vägbanans geometri, och helt enkelt sätta mittbarriären i önskat läge; på raksträcka på 2+1 väg därmed ett gott stycke bredvid vägens gamla mittlinje - vägbanans brytpunkt.
  2. 2. Mötesfri landsväg – Nollvision med Nollbudget? Konferens 13/14 Juni 2001 Sidan 2 av 6 Detta innebär att brytpunkten hamnar inne i omkörningsfältet, som därmed kommer att innehålla kraftiga lutningsförändringar i tvärled. Resultatet blir svårigheter med vinterväghållningen och en kraftigt ökad saltförbrukning, eftersom plogbilens blad inte får god anliggning mot vägbanan. Lösningen medför även rollexcitering (Figur 2) av fordon som korsar brytpunkten, vilket är oundvikligt vid körfältsbyte. Detta framgår även i Vägutformning 94, avsnitt 6.6 ”Tvärfall”. Känsligast för rollexcitering är höga fordon (i allmänhet tunga fordon). Rollrörelsen åtföljs av en rörelse i sidled med hög acceleration. Denna rörelse kan av en dåsig eller oförberedd förare lätt komma att uppfattas som en sladdtendens. En reflexmässig reaktion är då att styra emot den upplevda ”sladden”. Emellertid har tunga fordon en egenfrekvens för rollrörelser på ca 2- 3 Hz. Detta innebär att ungefär samtidigt (några tiondelar av en sekund efter det att rollrörelsen startade) som föraren styr emot den falska sladden kommer returrollen och åtföljande sidoacceleration1 i samma riktning som föraren parerar med ratten. Risken för att en riktig sladd ska uppstå är i detta läge ganska stor. Detta kan vara en av de faktorer som leder till många räckespåkörningar på vissa 2+1 vägar. Figur 2 Rollexcitering med sidoacceleration i lastbil, orsakat av ojämnhet i vägbana [VV publ 2000:31] Ett annat tänkbart sätt att utforma vägbanan på en väg som byggs om till 2+1 väg, är att flytta brytpunkten till läget för mittbarriären. Detta kräver omfattande fyllning med asfaltbetong. Asfaltbetong är emellertid det dyraste bulkmaterial Vägverket köper, näst konstruktionsstålet till våra broar. I Figur 3 framgår av skillnaderna mellan gammal vägbana (gul linje) och ny vägbana att det verkligen åtgår avsevärda mängder asfaltbetong med detta upplägg. Varje ruta i figuren motsvarar 10 cm i höjd och 100 cm i bredd. Med ett asfaltpris på ca 550 kr/ton och en skrymdensitet på ca 2,2 ton/m3 kostar varje varje centimeter fyllning ungefär 11 kr/m2 . För 1 Rollrörelsernas betydelse för säker tung trafik är väl känd bland fordonsspecialister. Vid typgodkännande av tunga fordon ingår därför vid säkerhetsprov av körstabilitet vanligen mätning av hur mycket rattrörelser som skulle krävas för att kompensera de rollrörelser som skapas i fordonet under vissa körmoment. Stor rollrörelse och därmed även kraftig vibration i sidled
  3. 3. Mötesfri landsväg – Nollvision med Nollbudget? Konferens 13/14 Juni 2001 Sidan 3 av 6 en lösning enligt Figur 3 med i snitt ca 5 cm fyllning utmed 10 km 13-metersväg har vägbaneutformningen därmed ett pris på i storleksordningen 11*5*10000*13 = 7,1 Mkr. Figur 3 Flyttning av brytpunkt till mittbarriärposition vid ombyggnad till 2+1 väg En alternativ typisk sektionsutformning visas i Figur 4. Där projekteras fräsning av befintlig brytpunkt och andra ev. gränssättande ”ryggar”, vilket möjliggör minimerat fyllningsbehov. För en lösning enligt Figur 4 med i snitt ca 3 cm fyllning utmed 10 km 13-metersväg blir priset för vägbaneutformningen nu istället ca 11*3*10000*13 = 4,3 Mkr. Fräsningen har naturligtvis också ett pris. Mellanskillnaden blir därför lite mindre än de 7,1 – 4,3 = 2,8 Mkr som exemplet visar för en mil 13-meters väg. Vidare ser lösningarna annorlunda ut i kurvor med enkelsidigt tvärfall (”dosering”). Exemplet ger hursomhelst en tydlig indikation på att det finns en stor ekonomisk potential i att utföra en seriös vägbeläggningprojektering. Figur 4 Flyttning av brytpunkt, situationsanpassad vägbaneutformning med Vägverket Konsults CAD-program ”Fyll och Fräs”
  4. 4. Mötesfri landsväg – Nollvision med Nollbudget? Konferens 13/14 Juni 2001 Sidan 4 av 6 Geometrisk vägbeläggningsprojektering medför inte bara möjligheten att skapa en vettig tvärsektion med till minimalt pris. Metoden innebär även en unik möjlighet att effektivt reparera långvågiga vägojämnheter; sättningar, profilfel mm. Detta visas i övre delen av Figur 5, där grön linje visar befintliga långvågiga ojämnheter, medan röd streckad linje visar projekterad jämnhetsreparation. Färd över måttligt stora ”långa” ojämnheter är normalt inte obehagligt, eftersom de inte ger skakningar, utan mjuka gungningar och långsamma fordonsrörelser. Så varför reparera dem, med de dyra asfaltarbeten det medför? Figur 5 Raksträcka på vanlig tvåfältig 13-meters väg; tvärsektion samt ojämnhetsprofil En god anledning att laga dessa ”långa” ojämnheter är de effekter som gungande och vaggande rörelser har på människan. Sedan urminnes tider är det känt att rörelser av denna typ har en sövande effekt. Så används exempelvis vaggan och vaggvisan över hela vår planet för att få barnen att komma till ro. En grupp internationellt erkända trafikolycksfallsforskare har nyligen i ett ”Consensus Statement” slagit fast att den största enskilt identifierbara och förebyggbara orsaken till trafikolyckor är trötthet och insomning. En god anledning att dessutom laga ”extremt långa” ojämnheter är att de ger upphov till lågfrekventa åksjukeframkallande rörelser. Åksjuka i lindriga former kan uppstå utan att människan ens inser orsaken, med symptom som svettningar och ökad salivavsöndring. Åksjukan medför påverkan på koordinationen mellan balansorgan och muskelsinne, vilket medför nedsatt prestationsförmåga och utgör därmed en säkerhetsrisk som i svåra fall kan
  5. 5. Mötesfri landsväg – Nollvision med Nollbudget? Konferens 13/14 Juni 2001 Sidan 5 av 6 sitta i under mycket lång tid (dygn) efter rörelseexponeringen. Långa vägojämnheter är därmed en säkerhetsrisk även efter avslutad bilfärd; på arbetet, i hemmet etc. Åksjuka är ett särskilt svårt problem under akuta ambulanstransporter. Delvis de höga hastigheterna, men framförallt det faktum att patienter och vårdpersonal saknar möjlighet till horisontföljning med blicken, medför speciellt höga krav på vägbanans storskaliga jämnhet. Åksjukebesvär är ett konstaterat frekvent arbetsmiljöbesvär bland ambulanssjukvårdare, och självklart än mer besvärande - ofta traumaframkallande - för svårt skadade patienter. Årligen utförs ca 850.000 ambulanstransporter i Sverige, varav ca 200.000 är Prio 1 (fri väg, blåljus på...). Ökad specialiseringsgrad och den sjukhusnedläggningsvåg som nu förändrar sjukvården medför också en kraftig pågående ökning av ambulanstransporterna. Under dessa ambulanstransporter avlider årligen ca 1500 människor [personlig kommunikation med Leif Leding, SKAF ledamot i SIS/HSS Ambulanssjukvård]. Många av dessa i princip enbart till följd av svåra skador och sjukdomstillstånd. Men det finns goda skäl att anta att en betydande andel av dessa 1500 dödsfall även beror av lång transporttid, samt av alltför krävande belastningar under färden. Exempel på sådana belastningstyper är skakningar, åksjukeframkallande rörelser samt buller. Figur 6 Trötthetsframkallande vägojämnheter, uppmätta med Profilograf P16 lasermätbil De rörelser som ger upphov till åksjuka har frekvenser mellan 0,1 och 0,63 Hz. För en ambulans i 125 km/tim (ca 35 m/s) orsakas rörelser med frekvensen 0,1 Hz av vägbane- ojämnheter som har hela 350 meters våglängd! Mest åksjukekänslig är människan för rörelser med ca 0,2 Hz frekvens. Dessa orsakas för samma ambulanstransport av ojämnheter med ca 165 meters våglängd. Att reparera dessa typer av ojämnheter gör man alltså inte med ett schablonmässigt 2 tums asfaltlager, utan här krävs verkligen en omsorgsfull projektering. "Lång" vägojämnhet ger tröttande vaggande - gungande rörelser vid körning i hög landsvägshastighet Mätsträcka: E4 Vaggeryd - Jönköping. Yttre hjulspår i körfält 1, norrgående riktning Mätinstrument: Profilograf P16 lasermätbil, Vägverket Konsult -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 3820 3840 3860 3880 Distans [m]
  6. 6. Mötesfri landsväg – Nollvision med Nollbudget? Konferens 13/14 Juni 2001 Sidan 6 av 6 Reparation av långvågiga vägojämnheter ger alltså minskad risk för trötthet och nedsatt prestationsförmåga, vilket förebygger olyckor. På E22 vid Bräkne Hoby som byggts om till 2+1 sker idag exceptionellt få räckespåkörningar och andra olyckor. På denna sträcka har vägbanan byggts efter geometrisk vägbeläggningsprojektering med Vägverket Konsults CAD-program ”Fyll och Fräs”. En av de sträckor som är ökänd för många trötthets- och insomningsolyckor är motorvägen E4 Vaggeryd – Jönköping. Vägbanan på denna sträcka har mycket lite ”korta” ojämnheter som ger ohälsosamma skakningar. Däremot har den rikligt med ”långa” vägojämnheter som ger upphov till trötthetsframkallande gungande och vaggande rörelser. Se Figur 6. Sammanfattningsvis kan vi konstatera att geometrisk vägbeläggningsprojektering bjuder på bl.a. dessa fördelar: ü Förbättrad färdkvalitet ü Säkrare färd ü Minskad risk under ambulanstransporter (idag ca 1500 avlidna/år) ü Mindre saltförbrukning i vägdriftskedet ü Bättre produktionsplanering/ekonomistyrning för själva ombyggnadsprojektet ü Minskade kostnader för framtida underhåll av vägbana och vägräcken Referenser • Ahlin, K. & Granlund, J. (2001). Calculation of Reference Ride Quality, using ISO 2631 Vibration Evaluation. 36´th UK Group Meeting on Human Response to Vibration, Centre for Human Sciences, QinetiQ, Farnborough, England • Granlund, J. & Lenngren, A. (2001). Några hälso- och säkerhetsaspekter på vägbanans skick. Trafiksäkerhetskonferens 2001, Örnsköldsvik • Granlund, J. (2000). Helkroppsvibrationer vid färd på ojämna vägar. Vägverket, VV publ. 2000:31 http://www.vv.se/publ_blank/bokhylla/miljo/2000_31/intro.htm • Granlund, J. (2000). CAD/CAM pavement maintenance actions - An efficient method to reduce human whole body vibrations. 1´st European Pavement Management Systems Conference, Budapest • Granlund, J. & Lang, J. (1999). Vägbanemodell för datorstödd utformning av underhållsbeläggningar. Vägverket, publ 1999:100 http://www.vv.se/publ_blank/bokhylla/vagar/1999_100/intro.htm • Cebon, D. (1999). Handbook of Vehicle-Road Interaction. University of Cambridge, England. • ISO 2631-1 (1997) Mechanical vibration and shock – Evaluation of human exposure to whole-body vibration – Part 1: General requirements. • ISO 2631-3 (1985) Mechanical vibration and shock – Evaluation of human exposure to whole-body vibration – Part 3: Human impact from vertical whole-body vibration in the z-direction in the frequency range 0.1 – 0.63 Hz. • Arendt, J., et al. Consensus Statement: Fatigue and accidents in transport operations. European Sleep Research Society. J. Sleep Res. (2000) 9, 395

×