En av de frågor som skulle besvaras i denna förstudie var vilka konsekvenser införandet av EU:s vibrationsdirektiv kan få för Vägverket.
Avseende ansvarsfrågan framgår det av EU-direktivet (Europaparlamentet, 2002), och även av Arbetsmiljöverkets föreskrifter (Arbetsmiljöverket, 2005) att det är ett arbets- givaransvar att tillse att arbetet planeras och bedrivs så att kraven i direktivet uppfylls och att arbetstagarens vibrationsexponering minimeras så långt möjligt. När det gäller vägtransporter är det därför exempelvis åkeriägare och bussbolag som har ansvaret att se till att förarna inte exponeras för otillåtna vibrationsnivåer. Vägverket skulle därmed egentligen inte ha något direkt ansvar för att yrkesförarna inte utsätts för vibrationer enligt EU-direktivet.
Indirekt skulle man dock kunna säga att direktivet ändå medför ett visst ”ansvar” för Vägverket eftersom uppgiften som väghållare är att utveckla och förvalta det statliga vägnätet på ett sådant sätt att man bidrar till Riksdagens transportpolitiska mål. Det övergripande målet för Vägverket är att säkerställa en samhällsekonomiskt effektiv och långsiktigt hållbar transportförsörjning för medborgarna och näringslivet i hela landet. Detta har brutits ned i följande sex delmål för vägtransportsystemet:
• Ett tillgängligt transportsystem • Ett jämställt transportsystem • En positiv regional utveckling • En hög transportkvalitet • En god miljö
• En säker trafik.
Om stora delar av vägnätet har ett tillstånd som är sådant att kraven i EU-direktiven inte kan uppfyllas för yrkesförare skulle detta innebära att åtminstone de tre delmålen ”Ett tillgängligt transportsystem”, ”En positiv regional utveckling” samt ”En hög transport- kvalitet” motverkas.
För att utreda omfattningen av ”vibrationsproblemet” skulle en kartläggning av
vägnätets tillstånd ur denna aspekt behöva göras. Denna kartläggning skulle naturligtvis kunna göras med hjälp av omfattande mätningar. Detta skulle dock vara tämligen tids- och resurskrävande. Ett möjligt alternativ som undersökts inom denna förstudie är att utifrån uppmätta längsprofiler beräkna vibrationerna. Längsprofiler mäts numera in på det belagda svenska vägnätet enligt en bestämd strategi så att huvudvägar mäts varje år och andra vägar åtminstone var tredje år. Som den enkla analysen i kapitel 6 ovan visar är denna typ av analys möjlig. Dock bör fordonsmodellen utvecklas och nya mer om- fattande mätningar måste göras för kontroll och validering av modellen.
Idag utnyttjas IRI (International Roughness Index) som jämnhetsmått för vägar inom det statliga vägnätet. En andra frågeställning som skulle besvaras av denna förstudie är om IRI är ett lämpligt mått för att beskriva hälsorisker och diskomfort vid färd på väg. Studier har visat att det är en relativt god överensstämmelse både mellan hur ojämn och hur komfortabel en väg upplevs och vilket IRI-värde som uppmätts. Men det har också konstaterats i ett par av de ovan refererade studierna att vägsträckor med samma IRI- värde kan upplevas väldigt olika beroende på att olika kombinationer av ojämnheter med olika våglängder kan ge samma IRI-värde.
IRI är ett mått som endast tar hänsyn till vertikala ojämnheter i det spår som mäts och är dessutom ett mått som är anpassat till en personbils fjädrings- och dämpningsegen- skaper. IRI tar alltså inte hänsyn till krängningar som kan uppstå då tvärfallet hos vägen varierar kraftigt. Särskilt i en lastbil kan dessa krängningsrörelser skapa ett stort obehag för föraren.
Genom att istället utnyttja en s.k. fullcar-modell kan mått på krängningar och vibra- tioner för olika hastigheter och fordonstyper inkluderas. Till skillnad från IRI–modellen (enhjulig) utnyttjar fullcar-modellen fyra hjul. Fullcar-modellen kan utnyttja de tre parallella längsprofiler som samlas in, för att efterlikna olika fordonstyper (olika axel- bredder och -avstånd). En första prototypmodell finns redan framtagen och har demon- strerats. Modellen bör vidareutvecklas för att kunna simulera både tunga och lätta fordon. Från en fullcar-modell kan flera olika tillståndsmått beräknas. Inte minst mått som är relevanta för att beskriva vägytans inverkan på yrkesförares åk- och hälso- komfort m.m. Ytterligare fördelar med en fullcar-modell är att den vid behov kan beräknas på lagrade data och nya parametrar kan alltid testas på historiska data. Vidare kan man beräkna effekter med utgångspunkt från olika platser i modellen såsom på förar- och passagerarplatser, i lastutrymmet (påverkan på godset), på däcket eller fjädringen. Det är också möjligt att beräkna det traditionella IRI-måttet.
Vägverket följer idag regelmässigt upp de statliga vägarnas tillstånd med hjälp av vägytemätningar. I huvudsak är det spårdjup (mm) och ojämnheter uttryckt i måttet IRI (mm/m) som ligger till grund för bedömningen av vägytans tillstånd. Det man generellt kan säga är att baserat på dessa mätningar så har tillståndet på vägarna varken avsevärt förbättrats eller försämrats över åren. Trenden ser dock lite olika ut i Vägverkets olika regioner.
Samtidigt så undersöker man också årligen hur nöjda eller missnöjda trafikanterna är med underhållet av de statliga vägarna. Man frågar dels vad trafikanterna anser om skötsel och underhåll av vägarna allmänt sett, men också mer specifikt om deras åsikter vad gäller spårbildning och ojämnheter, dvs. de faktorer som följs upp med mätningar. Den generella tendensen, med undantag för det senaste året, är att andelen nöjda trafikanter sjunker. Andelen nöjda trafikanter ligger dessutom på en låg nivå. Detta gäller inte minst yrkesförarna.
Överensstämmelsen mellan de objektiva mätningar som görs av vägarnas tillstånd (eller snarare de tillståndsmått man använder) och trafikanternas betyg enligt enkäterna är alltså inte särskilt god. Det finns alltså anledning att gå djupare i denna fråga och under- söka vad trafikanterna har för krav och förväntningar på vägarnas/vägytans tillstånd och också vilka mått som behövs för att på ett tillfredsställande sätt beskriva tillståndet. Är det tillräckligt att komplettera IRI-måttet med mätning av krängningar (roll)?
Det behövs fler undersökningar för att öka kunskapen om vägytors ojämnheter och upplevda vibrationer i olika fordonstyper.
Vid en genomgång av litteraturen finner man att det inte finns mycket forskning gjord på vibrationers påverkan på kognition. En tänkbar möjlighet i ett framtida projekt skulle vara att genomföra en attitydundersökning, intervju och/eller enkätundersökning där frågeställningarna skulle vara relaterade till upplevda kognitiva problem av vibrationer hos förare. Undersökningen skulle främst gälla långvarig exponering av vibrationer men även kortare tidsintervall som i till exempel personbilar och körning i cirkulationsplats.
Referenser
Ahlin, K. (2000): Helkroppsvibrationer vid färd på ojämna vägar. Mät- och analysrapport S-13542-r-A, Ingemansson Technology AB.
Ahlin, K. och Granlund, J. (2002): Relating road roughness and vehicle speeds to
human whole body vibration and exposure limits. International Journal of Pavement
Engineering, Vol. 3 (4), pp. 207–216.
Ahlin, K., Granlund, J. och Lindström, F. (2004): Comparing road profiles with
vehicle perceived roughness. International Journal of Vehicle Design, Vol. 36, Nos.
2/3, pp.270–286.
Arbetsmiljöverket (2005): Arbetsmiljöverkets föreskrifter om vibrationer. AFS 2005:15. Brittisk Standard 6841 (1987): Measurement and evaluation of human exposure to whole-body mechanical vibration and repeated shock. British Standard 6841. British Standards Institution, London.
Burdorf, A. and Swuste, P. (1993): The effect of seat suspension on exposure to
whole-body vibration of professional drivers. Ann. Occup. Hyg., Vol. 37(1),
pp. 45–55.
Cann, A.P., Salmoni, A.W. and Egers, T.R. (2004): Predictors of whole-body vibra-
tion exposure experienced by highway transport truck operators. Ergonomics, Vol.
47(13), pp. 1432–1453.
Cooper, D. and Young, J. (1980): Road Surface Irregularity and Vehicle Ride, Part
3 – Riding Comfort in Coaches and Heavy Goods Vehicles. TRRL Supplementary
report 560. Transport and Road Research Laboratory, Crowthorne, Berkshire, Great Britain.
Dahlstedt, S. (2001): Bedömd vägojämnhet på vägar med låga IRI-värden. VTI rapport 474. Statens väg- och transportforskningsinstitut, Linköping, Sverige.
Europaparlamentet (2002): Europaparlamentets och rådets direktiv 2002/44/EG av den 25 juni 2002 om minimikrav för arbetstagares hälsa och säkerhet vid exponering för risker som har samband med fysikaliska agens (vibration) i arbetet (sextonde särdirek- tivet enligt artikel 16.1 i direktiv 89/391/EEG). EGT nr 177, 6.7.2002, s. 13–16. Celex 32002L0044.
Granlund, J. (2000): Helkroppsvibrationer vid färd på ojämna vägar. En skakande
studie. Publikation 2000:31. Vägverket, Borlänge, Sverige.
Granlund, J. (2004): Lastbilsförares exponering av helkroppsvibrationer. Skandinaviska Vibrationsföreningen, Temadag om hälsorisker med vibrationer i arbetsmiljön, Solna, Sverige.
Granlund, J. och Lindström, F. (2004): Reducing whole-body vibration by geometric
repair of pavements. Journal of low frequency noise, vibration and active control, Vol.
23, No 2, pp. 103–114.
Griffin, M.J. (1990): Handbook of human vibration. Human factors Research Unit, University of Southhampton.
Griffin; M.J. (2004): Minimum health and safety requirements for workers exposed
to hand-transmitted vibration and whole-body vibration in the European Union; a review. Occupational and Environmental Medicine, Vol. 61, pp. 387–397.
Hassan, R.A. and McManus, K. (2003): Assessment of interaction between road
roughness and heavy vehicles. Transportation Research Record 1819, pp. 236–243.
Heinz, W. (1999): Kriterier för åkkomfort i buss. Examensarbete TRITA-IEO-EX 1999:07, KTH, Stockholm, Sverige.
Hornick, R. (1973): Vibration. In: Bioastronautics data book (2nd ed.). NASA SP- 3006, Washington, DC: National Aeronautics and space administration. In: Sanders, M.S. and McCormick, E.J. (Eds.), 1992, Human factors in engineering and design. New York: McGraw-Hill, Inc.
Ihs, A., Grudemo, S. och Wiklund, W. (2004): Vägytans inverkan på körkomforten.
Bilisters monetära värdering av komfort. VTI meddelande 957. Statens väg- och
transportforskningsinstitut, Linköping, Sverige.
ISO 2631-1 (1997). Vibration and shock – Evaluation of human exposure to whole- body vibration – Part 1: General requirements. Vibration och stöt – Vägledning för
bedömning av helkroppsvibrationers inverkan på människan – Del 1: Allmänna krav.
Lawther, A. and Griffin, M. (1988). Motion sickness and motion characteristics of
vessels at sea. Ergonomics, Vol. 31, pp. 1373–1394. In: Sanders, M.S., and
McCormick, E.J. (Eds.), (1992), Human factors in engineering and design. New York: McGraw-Hill, Inc.
Lundström, R. (2000): Helkroppsvibrationer vid färd på ojämna vägar – en
förstudie. Arbetslivsinstitutet, Tekniska enheten, Uppdragsrapport 2000:1.
Mabott, N., Foster, G. and McPhee, B (2001): Heavy vehicle seat vibration and
driver fatigue. Road Safety Report CR 203. ARRB Transport Research Ltd, Australien.
Magnusson, M., Pope, M., Wilder ,D. och Hansson, T (1995): Vibrationer ger länd-
ryggsbesvär. Yrkesförare särskilt utsatt grupp. Läkartidningen. Volym 92, Nr 16.
Magnusson, M.L., Pope, M.H., Wilder, D.G. and Areskoug, B. (1996): Are occupa-
tional drivers at an increased risk for developing musculoskeletal disorders? Spine,
Vol. 21, No. 6, pp. 710–717.
Mistrot, P., Donati, P., Galmiche, J.P. and Florentin, D. (1990): Assessing the discom-
fort of the whole-body multi-axis vibration: laboratory and field experiments.
Ergonomics, Vol. 3(12), pp. 1523–1536.
Moseley, M. and Griffin, M. (1986): Effects of display vibration and whole-body
vibration on visual performance. Ergonomics, Vol. 29, pp. 977–983. In: Sanders,
M.S. and McCormick, E.J. (Eds.) (1992), Human factors in engineering and design. New York: McGraw-Hill, Inc.
Moseley, M., Lewis, C. and Griffin, M. (1982): Sinusoidal and random whole-body
vibration. Comparative effects of visual performance. Aviation, space and
environmental medicine, Vol. 53, pp. 1000–1005. In: Sanders, M.S. and McCormick, E.J. (Eds.), (1992), Human factors in engineering and design. New York: McGraw-Hill, Inc.
Paddan, G.S. et al. (1999): Whole-body vibration: Evalutaion of some common
sources of exposure in Great Britain. Health and Safety Executive Books, Contract
Paddan, G.S. (2004): Repeated measures of vehicle vibration during normal work
journey. 39th United Kingdom Conference on Human Response to Vibration. 15–17
September. Ludlow, Shropshire, England.
Papagiannakis and Raveendran (1998): International Standards Organization –
Compatible Index for Pavement Roughness. Transportation Research Record 1643
Poulton, E. (1978): Increased vigilance with vertical vibration at 5 Hz: An alerting
mechanism. Applied ergonomics, Vol. 9, pp. 73–76. In: Sanders, M.S. and
McCormick, E.J. (Eds.), (1992), Human factors in engineering and design. New York: McGraw-Hill, Inc.
prEN 14253 (2003): Mechanical vibration – Measurement and evaluation of
occupational exposure to whole-body vibration with reference to health – Practical guide.
Sayers, Michael W., Gillespie, Thomas D. and Queiroz, Cesar A.V. (1986): The
international road roughness experiment. World Bank Technical Paper Number 45.
Sayers, Michael W. (1995): On the calculation of international roughness index
from longitudinal road profile. Transportation Research Record, No 1501, 1995.
Smith, S.D., Smith, J.A. and Newman, R.J. (2004): Head and helmet biodynamics
and tracking performance during exposure to whole-body vibration. Presentation at
the 39th United Kingdom Conference on Human Response to Vibration. 15–17 September. Ludlow, Shropshire, England
Sweatman, P. and McFarlane, S. (2000): Investigation into the specification of heavy
trucks and consequent effects on truck dynamics and drivers: Final report. Federal
Office of Road Safety.
Vägverket (2004): Metodbeskrivning 115:2004. Vägytemätning med mätbil;
Bilaga 1 Sid 1 (2)
Olika sätt att kvantifiera vibrationer
Root-Mean-Square (RMS)Är ett slags kvadrerad medelvärdesbildning och beräknas utifrån en signal i tidsplanet enligt nedan:
[ ]
∑
= 2 ) ( 1 i a N RMSdiskret =∫[ ]
a t dt T RMSkontinuerlig 1 ( ) 2N=antalet observationer T=mättiden a=accelerationen a=accelerationen
Crest Factor (CF)
Används för att bedöma storleken på en så kallad ”spik” i en accelerationsmätning, vilken uppkommit på grund av exempelvis ett gupp.
RMS Peak CF =
Peak är högsta uppmätta accelerationen under mätperioden.
Root-Mean-Quad (RMQ)
Är lämpligt att använda om signalen innehåller flera spikar.
[ ]
4 1∑
() 4 = a i N RMQdiskret =4 1∫[ ]
a(t) 4dt T RMQkontinuerligVibration Dose Value (VDV)
Till skillnad från RMS och RMQ tas här hänsyn till exponeringstiden.
[ ]
a i T RMQ N T VDV s s diskret =4∑
=4 ⋅ 4 ) ( VDV =4∫[ ]
a(t)4dt ig kontinuerl Ts = exponeringstiden Ts = TBilaga 1 Sid 2 (2)
Power Spectral Density (PSD)
En signal som funktion av tiden, a(t), kan omvandlas till en signal som funktion av frekvensen, a(ω), genom Fouriertransformering enligt nedan:
∫
+∞ ∞ − − ⋅ = a t e dt a(ω) ( ) iωtOm denna acceleration multipliceras med sitt komplexkonjugat erhålls det s.k. autospektrat, G(ω), vilket på engelska kallas Power Spectral Density (PSD):
) ( ) ( 2 ) (ω = a ω ⋅a∗ ω T G (0<ω<∞) ⎥⎦ ⎤ ⎢⎣ ⎡ ⋅ Hz s m 2
www.vti.se vti@vti.se
VTI är ett oberoende och internationellt framstående forskningsinstitut som arbetar med forskning och utveckling inom transportsektorn. Vi arbetar med samtliga trafikslag och kärnkompetensen finns inom områdena säkerhet, ekonomi, miljö, trafik- och transportanalys, beteende och samspel mellan människa-fordon-transportsystem samt inom vägkonstruktion, drift och underhåll. VTI är världsledande inom ett flertal områden, till exempel simulatorteknik. VTI har tjänster som sträcker sig från förstudier, oberoende kvalificerade utredningar och expertutlåtanden till projektledning samt forskning och utveckling. Vår tekniska utrustning består bland annat av körsimulatorer för väg- och järnvägstrafik, väglaboratorium, däckprovnings- anläggning, krockbanor och mycket mer. Vi kan även erbjuda ett brett utbud av kurser och seminarier inom transportområdet.
VTI is an independent, internationally outstanding research institute which is engaged on research and development in the transport sector. Our work covers all modes, and our core competence is in the fields of safety, economy, environment, traffic and transport analysis, behaviour and the man-vehicle-transport system interaction, and in road design, operation and maintenance. VTI is a world leader in several areas, for instance in simulator technology. VTI provides services ranging from preliminary studies, highlevel independent investigations and expert statements to project management, research and development. Our technical equipment includes driving simulators for road and rail traffic, a road laboratory, a tyre testing facility, crash tracks and a lot more. We can also offer a broad selection of courses and seminars in the field of transport.