7.1 Kalibreringsbil
För att kalibrera och normera utrustningen då den är monterad på olika broar behövs en mätning med kända laster och axelkombinationer. Därför har några tunga
fordonskombinationer hyrts in för detta ändamål. Så långt möjligt har samma fordon och förare anlitats för alla provplatser och tillfällen.
Inför varje nyetablering av provplats har kalibreringsbil/ar använts. Kontrollvägning har skett vid en och samma vägningsplats, Ringeby trafikplats, Norrköping. Förankrade vikter
(järnbalkar) fördelade på dragbil och släp har använts för att åstadkomma så stor belastning som möjligt. Den första kalibreringsbilen består av en tre-axlad dragbil och ett fyraxlat släp, se Figur 7-1. Typiskt låg lastnivån vid kalibreringarna på ungefär 59 ton.
Figur 7-1 Sjuaxliga kalibreringsbilen
Den andra kalibreringsbilen består av en sexaxlig trailer kombination, se . Detta fordon lastades till ca 46 ton vid varje kalibrerings- och kontrolltillfälle.
Figur 7-2 Några viktiga faktorer som kan påpekas då kalibreringsbilen används är att det bör finns lämpliga vändplatser i båda riktningarna inte allt för långt från testbron. Ett så stort och tungt fordon som kalibreringsbilen utgör innebär att det krävs en rejäl vändplats.
För att uppnå så stor vikt (belastning) som möjligt har s.k. ”dummy”-vikter i form av järnskrot använts. Det är viktigt att lasten är väl förankrad på bilen och inte förflyttar sig under kalibreringsproceduren.
Slutligen kan det påpekas att körinstruktioner till föraren behövs. Hur ska han placera bilen lateralt då det finns spår? Om man kör i spåren kan slangarna komma i svängning och ge falska pulser. En regel är att hålla samma laterala position vid samtliga passager och att provplatsen är vald så inga spår finns.
Figur 7-2 Den sex axliga kalibreringsbilen
7.2 Utförda jämnhetsmätningar
Som mätdata finns längsprofiler inklusive jämnhetsmått (IRI och Megatextur), två för varje mätdrag. Längsprofilerna är samplade med 5 cm täthet till skillnad mot ordinarie
vägnätsmätningar som använder 10 cm. Vidare finns tvärprofiler inklusive spårdjupsmått samt tvärfall och kurvatur.
Ett mätförfarande valdes och användes vid samtliga mätningar. Förfarandet innebar att ”täcka” och samla in data från hela vägbredden som möjligt. Detta innebar ett förfarande att mäta tvärprofil samt längsprofil i båda hjulspåren med en lateral placering enligt normal vägytemätning, 1h och 2h i Figur 7-3. Mätningen med denna placering upprepas en gång. Därefter görs en mätning där mätbilen placeras så långt som möjligt tillhöger, läge 2h och 2v i
. Samma procedur utförs med en placering lateralt så långt till vänster som möjligt, läge 3h och 3v enligt Figur 7-1. Enligt detta förfarande finns nu sex lateralt olika placerade längsprofiler som en ”fullcar” modell kan utnyttja för analys av en simulerad
axelkombinations dynamiska påverkan på bron. Figur 7-3
Figur 7-3 Lateral lägesplacering för längsprofilmätning, streckade linjer anger läge för mätt profil. Vägen är sedd uppifrån och färdriktning åt vänster. (ej skalenlig)
7.3 Slutsatser från jämnhetsmätningarna
För att genomföra noggranna mätningar av tunga axlars last då dessa rullar i fart måste ett antal krav på provplatsen uppfyllas. Information och förslag till sådana kan återfinnas i rapporter från de två Europeiska projekten WAVE ”Weighing in motion of Axles and
Vehicles for Europé” samt COST 323, ”Weigh-in-Motion of Road Vehicles”. Vid mätning av fordon och axelvikter i fart är det välkänt att dynamiska påkänningar från fordonen som ska vägas kan påverka resultatet. Detta sker på grund av att den dynamiska belastningen, som härrör från bilens vertikalrörelse och som uppkommer från vägens ojämnheter tillförs till den statiska lasten. Vid mätning på broar kan man anta att detta är ett påtagligt problem på grund av övergången från vanlig vägkonstruktion till bro ofta kan innehålla ojämnheter eller
sättningar . Under försökens genomförande har det visat sig att också tvärprofilen är en viktig faktor vid val av mätplats. De slangar som används, för att detektera trafiken och klassificera fordonstyp kan lossna eller skadas, t.ex. slits de sönder då ett fordon bromsar med hjulen på slangen men de lossnar också på grund av stora spårdjup. Typiska problem som då uppstår är att t.ex. ”falska” pulser kan åstadkommas vilket medför att klassificeringen av fordonstyp blir fel.
Vid kalibrering av viktmätningen görs överfarter med kända statiska laster (kalibreringsbil). Man tar då vid fastställande av kalibreringsfaktorer hänsyn till de dynamiska effekter (tillskott) som uppstår, när kalibreringsbilen passerar. Olika fordon har olika dynamiska egenskaper så att ju flera typer av kalibreringsbilar som används desto säkrare blir kaliberingsfaktorerna.
Slutsatsen är att det behövs ett kriterium för ojämnheter både i vägens längs- och tvärriktning Resultaten är sammanställda i ”Appendix, Data från jämnhetsmätningar”.
Någon detaljerad analys av jämnhetsdata och jämförelse med axellastdata har inte gjorts ännu. Flera observationer har dock gjorts som inneburit byte av mätplats, både vad gäller för stor
spår som för stora längsgående ojämnheter. Att ojämnheterna i längsled påverkar
lastmätningarna är helt tydligt. Ett exempel är den först valda provplatsen vid Örnsköldsvik som fick ersättas med en ny på grund av en kraftig ojämnhet före provplatsen. Vid Färgelanda byttes provplats på grund av för stort spårdjup. Man kan också konstatera att spårdjupet har en stor påverkan på fordonens val av sidoläge när de passeras bron hos både kalibreringsfordon och den tunga trafiken. Olika sidolägen för fordonen påverkar axellastmätningen. Man bör alltså kontrollera spårbildningen både på och före bron samtidigt med fordonens val av sidoläge. Om man vill utnyttja högre noggrannhet i axellastmätningarna bör man avgöra lämpligheten hos provplatsen via mätning av ojämnheter.
I nuläget med den relativt låga noggrannheten på lastmätningen (~5 %) räcker troligen en visuell bedömning. Men i ett läge då man vill utnyttja högre noggrannhet i axellastmätningen bör man kontrollera jämnheten via mätning. Genom att fortsätta samla in data under nästa testperiod bör man få ett tillräckligt bra material att sätta gränsvärden för vad som är en lämplig provplats.
7.4 Beskrivning av längsprofil, IRI, megatextur och
spårdjup
7.4.1 Längsprofil
Längsprofilen utgör grunden för många av de mått som beskriver vägens ojämnheter i längsled. Längsprofilen mäts i praktiken kontinuerligt och presenteras normalt som vägens höjdskillnad för presentationslängden 100 mm. Längsprofilen utgör inte den ”sanna” vägprofilen utan beskriver ojämnheter inom våglängdsintervallet 0,5 – 100 m.
7.4.2 IRI-International Roughness Index
Längsprofilen är grunden för beräkning av exempelvis IRI. IRI är ett standardiserat mått för ojämnheter i längsled. IRI kan beskrivas som en sammanvägning av de viktigaste
ojämnheterna som påverkar trafikanten vid körning på väg. Denna sammanvägning kan egentligen tecknas som en effektmodell, d.v.s. har vi lågt IRI-värde så är effekterna på trafikanten låga och vice versa. Måttet beräknas utifrån vägens längsprofil. Förutom att verka som en ”effektmodell” så används måttet för att kvantifiera vägens status och nedbrytning utifrån ett väghållarperspektiv. IRI-måttet bestäms normalt i mätfordonets högra hjulspår, därav benämningen IRI höger. Den med tecken summerade vertikala rörelsen hos hjulet och chassiet då modellen åker med 80 km/h fart utmed längsprofilen utgör IRI-värdet, se
.
Figur 7-4
7.4.3 Megatextur
Megatextur definieras av ojämnheter som har våglängder mellan 0.05 och 0.5 meter. Detta betyder att potthål, skarvar, kanter och liknande kan upptäcks med måttet. För närvarande uttrycks det i form av ett rms-värde. Rms står för Root Mean Square och kan i detta
sammanhang beskrivas som vägprofilens energiinnehåll inom ett våglängdsintervall 0.05 till 0.5 meter. Allmänt kan man säga att förekomst av megatextur enbart har negativa effekter och är därmed helt oönskat.
7.4.4 Spårdjup
Spårdjup max är medelvärdet över 20 m för det maximala spårdjupet från var och en av 200 st. tvärprofiler, där varje tvärprofil är mätt i 17 punkter. Måttet är en kvantifiering av vägens hjulspår som uppstått genom trafikarbetet och medfört slitage eller deformation på vägen. Spårdjupet definieras och beräknas enligt den s.k. trådprincipen. Trådprincipen innebär att en tänkt tråd spänns över tvärprofilen och den största vinkelräta avvikelsen utgör spårdjup max, se Figur 7-5. S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 S8 S9 S10S11 S12 S13 Mätpunkt
Figur 7-5 Spårdjup beräknat enligt trådprincipen (S5=spårdjup max).
7.5 Kontroll av påverkan från temperaturvariationer i bron
För att få ett svar på om temperaturen och dess påverkan på brokonstruktionen påverkar resultaten av lastmätningen gjordes en mindre undersökning. Utrustning för mätning av temperaturen monterades på två av försöksbroarna, vid Ljungsbro och Borensberg. En givare placerades hängande under bron för att mäta lufttemperaturen. En annan givare placerades klistrad under bron mot betongytan för att mäta brokroppens temperatur. Temperaturdata samlades sedan in med ett värde för var femte minut under ca en vecka per bro samtidigt som lastmätningar pågick, se ”Appendix Data från temperaturmätningar”. Resultaten från dessa temperaturmätningar visar ingen särskild påverkan på viktmätningarna. (Data från Ljungsbro gick ej att analysera se avsnitt 5.2.3)
7.6 Kontroll av axelöverfarter mha videoanalys
För att kontrollera systemets förmåga att avgöra antal axelöverfarter och bestämning av fordonstyp gjordes videofilmning vid två broar, Borensberg samt Ljungsbro. Från
videofilmen kunde utläsas antal axlar som passerade samt om flera fordon befann sig på bron samtidigt. Detta jämfördes sedan med resultatet från SiWIM-systemet. Filmningen gjordes med en digitalvideo placerad på ett stativ så att hjulen från passerande fordon kunde observeras. Resultaten visar att det inte fanns några olikheter mellan videoanalys och slangmatningen vad gäller axeldetekteringen.
7.7 Resultat av kontrollmätningar i samarbete med polisen
Nedanstående tabell redovisar resultaten från de kontrollmätningar som genomfördes vid respektive mätplats under 2002 års mätningar.
Poliskontrollmätningar
2002
Fordon Polisvåg WIM Differens Differens
[ton] [ton] [ton]
1 33,79 33,85 -0,06 0,2% 2 37,92 38,33 -0,41 1,1% 3 36,94 38,73 -1,79 4,6% 4 59,35 58,80 0,55 0,9% 5 63,00 64,59 -1,59 2,5% 6 68,27 67,46 0,81 1,2% 7 61,18 62,38 -1,20 1,9% 8 59,14 57,65 1,49 2,6% 9 58,05 57,76 0,29 0,5% 10 63,38 62,56 0,82 1,3% 11 48,30 49,24 -0,94 1,9% 12 57,24 55,70 1,54 2,8% 13 57,14 55,70 1,44 2,6% 14 63,38 62,56 0,82 1,3% 15 63,82 64,45 -0,63 1,0% 16 23,00 23,30 -0,30 1,3%
Differenser mellan Polisvåg och SiWIM-systemen
0,00 10,00 20,00 30,00 40,00 50,00 60,00 70,00 80,00 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 [to n] Polisvåg SiWIM
Differens mellan Polisvåg och SiWIM-systemet -2,00 -1,50 -1,00 -0,50 0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 [t on] Differens
Diagram 7-2 Differens i ton mellan Polisvåg och SiWIM-systemen vid kontrollmätningar 2002.
Procentuell differens mellan Polisvåg och SiWIM-systemet
-4,0% -3,0% -2,0% -1,0% 0,0% 1,0% 2,0% 3,0% 4,0% 5,0% 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 Differens