o : , .T . a .. . . . ... v. ... üå .7, V.. , är r. . . . ' xx ,c 1, \ ul f". u . cr .
PRT
Nr 164 ' 1978
Statens väg- och trafikinstitut (VTI) - Fack - 581 01 Linköping
ISSN 0347-6030 National Road & Traffic Research Institute - Fack - S-58101 Linköping - Sweden
Effekter av sandning
Trafik- och friktionsstudier
I N N E H Å L L S F Ö R T E C K N I N G _ Sid REFERAT I ABSTRACT IV SAMMANFATTNING - VI SUMMARY X
1. BAKGRUND OCH FRÅGESTÄLLNING l
2. METODER OCH TEORI 2
2.1 Allmän översikt 2 2.2 Hastighets- och friktionsstudier 5 2.2.1 Stoppsträcka 5
2.2.2 Utnyttjad sidfriktion i horisontal- 7
kurvor
3. MÄTNINGAR 9
Mätplatser 9
Mättider 14
Apparatur 16
4. INFORMATION OM SAND OCH SANDNING 18
5. ANALYS OCH RESULTAT ' 20
5.1 Förändring och friktion 21
5.1.1 Sandning med en sand-saltblandning 21
(konventionell sandning)
5.1.2 Vattensandning _ 26
5.2 Förändring av hastighet 27 5.3 Förändring av stoppsträcka 32
5.4 Förändring av utnyttjad sidfriktion 37
i horisontalkurvor
INNEHÅLLSFÖRTECKNING
Sid
6. SLUTSATSER OCH DISKUSSION 46
7. TRAFIKEKONOMISKT RÄKNEEXEMPEL 50
REFERENSER
Effekt av sandning
Trafik- och friktionsstudier av Gudrun Öberg
Statens väg- och trafikinstitut (VTI)
Fack
581 01 LINKÖPING
REFERAT
Under samlingsrubriken "Vintervägservice - inverkan på trafiken av olika driftåtgärder" undersöker institutet hur bl a sandning och saltning påverkar trafiken.
Analysen avser att klarlägga effekter map trafiksäker-het, restid, framkomlighet och friktion. Av praktiska
skäl sker arbetet i olika delstudier, som var för sig
ger en bild av förhållandena i en viss väg- och trafik-miljö. Varje delstudie måste ses som en pusselbit i ett större mönster, där resultaten givetvis gäller för ett visst fall. Man kan således inte på nuvarande sta-dium utan vidare generalisera erhållna resultat till
att gälla hela vägnätet. När alla delstudier genomförts, kommer en sammanfattande analys att utföras.
I denna delstudie, som utfördes under februari 1977,
gjordes trafik- och friktionsstudier i norra Dalarna för att studera sandningens friktionshöjande effekt, frik-tionshöjningens varaktighet och trafikanternas anpass-ning av hastigheten. Mätningarna utfördes på vägsträc-kor som normalt sandas d v 5 med trafikflöden under-stigande 1500 fordon/dygn. Utifrån uppmätta data
be-räknades olika indirekta säkerhetsmått-- t ex
stoppsträc-kor. Man måste vara försiktig vid den'säkerhetsmässiga tolkningen av dessa indirekta säkerhetsmått.
Sandningen av vägarna har medfört följande förändringar
på provsträckorna mellan perioden före sandning och
perioden närmast efter Sändning.
I sammanställningen
nedan har' hänsyn tagits till förändringar på
kontroll-sträckorna.
II
1. Förändringen av vägytans genomsnittliga friktion varierade från en sänkning av friktionen med 0,03 till en höjning av friktionen med 0,18. I genom-snitt höjdes friktionen med 0,09.
2. Förändringen i medelhastighet varierade från en sänk-ning med ungefär 4 km/h till en höjsänk-ning med ungefär ll km/h. I genomsnitt höjdes medelhastigheten med 2,4 km/h.
3. Förändringen i den beräknade medianst0ppsträckan varierade från en förlängning av st0ppsträckan med 8 m till en förkortning med 19 m. I genomsnitt blev det en förkortning av stOppsträckan med 8 m.
4. Skillnaden mellan tillgänglig sidfriktion och beräk-nad utnyttjad sidfriktion vid körning i horisontal-kurvor blevstörre. Däremot är den beräknade an-delen utnyttjad sidfriktion ungefär lika före och efter sandning. De olika resultaten beror på att
det säkerhetskriterium, där skillnaden studeras,
tillåter en större hastighetsökning för oförändrad säkerhet än det kriterium där andelen studeras. Studeras en längre tidsperiod efter sandningen kan
föl-jande slutsatser dras
5. Det friktionstillskott som sandningen medförde
av-tog kontinuerligt och efter ca 300 fordonspassager
var tillskottet borta. Variationen i varaktigheten
mellan olika vägsträckor var dock stor.
6. Den hastighetsökning som konstaterades efter
sand-ningen var relativt kortvarig.
Hastighetsökningen verkar inte vara rationellt betingad
d v 5 inget samband mellan friktions- och
hastighetsför-ändring har konstaterats.itbt'Uñalalmüerküet.
Hastig-hetsökningen efter sandningen torde därför inte primärt kunna förklaras av den faktiska friktionsnivån utan snar-are av den förväntan på bra friktion som en nysandad
väg-bana kan ge.
Ett räkneexempel över kostnader och vinster vid sandning antyder att sandningen troligtvis är ur trafikekonomisk
synpunkt försvarbart. En utredning av sandmängdens
be-tydelse för begynnelsefriktion och friktionshöjningens
III
varaktighet skulle eventuellt kunna leda till ändrade rutiner för sandning vilket i sin tur kan medföra för-bättrad lönsamhet. Under vintrarna 1978/79 och 1979/80
kommer nya undersökningar att göras för att kvantifiera
hur olika standard på vintervägservicen påverkar
väg-banans friktion och bilisternas hastighetsanpassning.
Effekten av alternativa halkbekämpningsmetoder kommer också att studeras. Hastighet och friktion kommer också att mätas sommaren 1979 och dessa mätningar skall använ-das för att studera om de hastigheter trafikanterna väl-jer vid olika väglagsförhållanden under vintern påverkas
av vintervägservicens standard.
IV
Effect of sanding
Traffic and friction studies
by Gudrun Öberg
National Swedish Road and Traffic Research Institute (VTI)
Fack
8-581 01 LINKÖPING SWEDEN
ABSTRACT
Under the heading "Winter road maintenance _ the influence
of various Operational measures on traffic" the institute investigates the effects on traffic of aming other things
sanding and salting. The purpose of this investigation
is to clarify effects with regard to traffic safety, tra-velling time, trafficability and friction. For practi-cal reasons this work is divided into different sub-studies, each one giving a picture of the conditions in a certain road and traffic environment. Each substudy must be looked upon as part of a greater pattern and the results, of course, apply to each special case. At this stage it is therEfore not possible to make a general statement regarding the results and their application to the entire road network. As soon as all substudies are finished a summarizing analysis will be performed.
During February 1977 traffic and friction studies were carried out in north Dalarna in order to examine the fric-tion increase resulting from sanding, the durability of this friction increase and the speed adaption made by road users. The measurements were performed on road stretches which are normally sanded e.g. road stretches with a traffic flow below 1500 vehicles every 24 hour. StOpping distances and utilized lateral friction on cur-ves were calculated from measured data. Caution is
necessary when interpreting these very rough approxima-tions of road safety.
Road sanding has resulted in the following changes on the test stretches between the period before sanding in the
control stretch have been taken into account.
1. The change in the mean coefficient of friction of the
road surface varied from a decrease by 0,03 to an
in-crease by 0,18. On the average, the coefficient of
friction was increasedby 0,09.
2. _The change in mean speed varied from a decrease by approximately 4 km/h to an increase by approximately 11 km/h. On the average, the mean speed was increa-ed by 2,4 km/h.
3. The change in the estimated median stOpping distance
varied from a lenghtening of the stopping distance
by 8 m to a shortening by 19 m. On the average, the
stopping distance was shortened by 8 m.
4. The difference between the available lateral friction
and the calculated utilized lateral friction in
dri-ving on horizontal curves increased. However the
calculated portion of utilized lateral friction was approximately the same before and after sanding. If a longer period of time after sanding is studied the following conclusions can be drawn:
5. The friction increase resulting from sanding dimi-nished continuously and disappeared completely after approximately 300 passages. There was however a large variation in the duration of the increase when comparing different stretches of road.
6. The increase in vehicle speeds following sanding (point 2) was relatively brief.
A calculation of costs and profits indicates that sanding
probably can be motivated with respect to traffic economy.
An investigation of the significance of the sand quantity of initial friction and the durability of the friction
increase would possibly result in improved profitability
from sanding. During the winters 1978/79 and 1979/80 new investigations will be performed to quantify how
diffe-rent standard of winter road maintenance influence the
road surface friction and the drivers speed adaption. The effect of alternative methods, salting - sanding, will also be studied. Nbreover speed and friction will be mea-sured during the summer 1979 and these measurements will be used to investigate if the speed chosen by the road user in different states of road conditions during the
winter, influences the standard of the winter road
main-tenance.
VI
Effekter av sandning
Trafik- och friktionsstudier av Gudrun Öberg
Statens väg- och trafikinstitut (VTI) Fack
581 01 LINKÖPING
SAMMANFATTNING
Under samlingsrubriken "Vintervägservice - inverkan på trafiken av olika driftåtgärder" undersöker institutet hur bl a sandning och saltning påverkar trafiken.
Analysen avser att klarlägga effekter map trafiksäker-het, restid, framkomlighet och friktion. Av praktiska
skäl sker arbetet i olika delstudier, som var för sig
ger en bild av förhållandena i en viss väg- och
trafik-miljö. Varje delstudie måste ses som en pusselbit i ett större mönster, där resultaten givetvis gäller för
ett visst fall. Man kan således inte på nuvarande
stadium utan vidare generalisera erhållna resultat till att gälla hela vägnätet. När alla delstudier genomförts, kommer en sammanfattande analys att utföras.
Föreliggande studie avser att belysa sandningens effekt på vägbanans friktion, effektens varaktighet och
trafi-kens hastighet samt att grovt uppskatta förändringar i trafikanternas säkerhetsmarginaler.
Studien gjordes i norra Dalarna under februari 1977 på vägar som normalt sandas, dvs med trafikflöden
under-stigande 1500 fordon/dygn. I studien ingick 6 mätsträc-kor som sandades på vanligt sätt och 1 sträcka där vatten-sandning provades (vägbanan sandas och duschas med vatten).
De utvalda mätsträckorna delades in i två delsträckor,
där den ena delsträckan sandades (provsträckan) efter
en viss tid, medan den andra förblev
osandad(kontroll-sträcka) hela mättiden. Vilken av delsträckorna som
skulle sandas bestämdes slumpmässigt. På varje
VII
sträcka fanns en raksträcka och en kurva med skymd sikt, där hastigheten mättes. Friktionen mättes i hjulspåren i de båda riktningarna över hela mätsträckan.
Sandningen av vägarna har medfört följande förändringar på provsträckorna mellan perioden före sandning och pe-rioden närmast efter sandning. I nedanstående samman-ställning har hänsyn tagits till förändringar på kon-trollsträckan.
l. Förändringen av vägytans genomsnittliga friktion varierade från en sänkning av friktionen med 0,03 till en höjning av friktionen med 0,18. I genomsnitt höjdes friktionen med 0,09.
2. Förändringen i medelhastighet varierade från en sänk-ning med ungefär 4 km/h till en höjsänk-ning med ungefär ll km/h. I genomsnitt höjdes medelhastigheten med 2,4 km/h.
3. Förändringen i den beräknade medianstOppsträckan varierade från en förlängning av stOppsträckan med 8 m till en förkortning med 19 m. I genomsnitt blev det en förkortning av stOppsträckan med 8 m.
4. Skillnaden mellan tillgänglig sidfriktionoch beräk-nad utnyttjad sidfriktion vid körning i horisontal-kurvor blev större. Däremot är den beräknade an-delen utnyttjad sidfriktion ungefär lika före och efter sandning. De olika resultaten beror på att det säkerhetskriterium, där Skillnaden studeras tillåter en större hastighetsökning för oförändrad säkerhet än det kriterium där andelen studeras.
Studeras en längre tidsperiod efter sandning kan följande
slutsatser dras
5. Det friktionstillskott som sandningen medförde avtog kontunerligt och efter ca 300 fordonspassager var tillskottet borta. Variationen i varaktigheten mel-lan olika vägsträckor var dock stor.
6. Den hastighetsökning som konstaterades efter
sand-ningen var relativt kortvarig.
VIII
Sandningen medförde på de flesta mätsträckorna en ökning av såväl vägbanans friktion som av personbilarnas
hastig-het för tiden närmast efter sandningen. Den avvägning
mellan hastighetsökning och friktionsökning som görs i
punkterna 3 och 4 visar att sandningen kan ha medfört ökad trafiksäkerhet. Man bör dock vara försiktig vid tolkning av de mycket grova mått på trafiksäkerheten som beräknade stoppsträckor och beräknat utnyttjat väg-grepp i kurvor utgör. Även om sandningen medför
för-kortade stoppsträckor och större skillnad mellan tillgäng-lig sidfriktion och beräknad utnyttjad sidfriktion så är fortfarande stOppsträckorna mycket långa och friktions-utnyttjandet högt. StOppsträckorna är ungefär dubbelt
så långa som de stOppsträckor som beräknats utifrån has-tighets- och friktionsstudier på grus- och YlG-belagda
vägar. Skillnaden mellan tillgänglig och beräknad
ut-nyttjad sidfriktion var på osandade och sandade vinter-vägar betydligt mycket mindre än på ovan nämnda torra
sommarvägar.
Hastighetsökningen verkar inte vara rationellt betingad,
d v s inget samband mellan hastighets- och
friktionsför-ändring har konstaterats i det totala materialet.
Has-tighetsökningen efter sandningen torde därför inte
pri-märt kunna förklaras av den faktiska friktionsnivån utan
snarare av den förväntan på bra friktion som en
nysan-dad vägbana kan ge.
Som framgår av punkt 1 har friktionen försämrats på en
mätsträcka efter sandningen. Den sand som användes där var nyblandad med salt och då temperaturen pendlade mel-lan -4OC och -80C innebar det att saltet var verksamt
och smälte ett ytskikt av isen. När saltkoncentrationen
sjunkit tillräckligt mycket frös vägbanan igen. Då
san-den blåst bort innebar det att en tunn isbeläggning
bil-dades som var halare än isen före sandningen.
På en mätsträcka provades vattensandning.
IX
des på en Väg som var täckt med packad Snö, Vilket inte är ett lämpligt underlag att prova vattensandning på, eftersom isskorpan med sand bryts loss från snön av for-donet. På en väg täckt med is skulle däremot vattnet frysa ihOp med den tidigare isen och sandningen skulle därmed får större varaktighet. En väg täckt med is hade
valts ut för detta experiment, men dagen innan provet med vattensandning, ansåg man vägen vara så hal att man var
tvungen att sanda på vanligt sätt. Det återstod då en-dast osandade Vägar som var täckta med snö att utföra provet på. På vattensandningsbilen frös de ventiler som skulle duscha ut vattnet på vägen och därför fungerade
vattensandningen endast halva den sträcka som var bestämt. Trots detta fick den vattensandade delsträckan i
genom-snitt en begynnelsefriktion på 0,45 jämfört med 0,35 för konventionell sandning. Friktionen före sandning var
unge-fär 0,26-0,29. Varaktigheten var ungefär densamma för
båda metoderna.
I ett räkneexempel har vinster och kostnader av sandning-en beräknats och det antyder att sandningsandning-en troligtvis är ur trafikekonomisk synpunkt försvarbar. En undersök-ning av spridundersök-ningsmängdens betydelse för begynnelsefrik-tion och frikbegynnelsefrik-tionshöjningens varaktighet skulle eventuellt kunna leda till ändrade rutiner för sandning, vilket i
sin tur kan medföra förbättrad lönsamhet.
Till sist kan konstateras, att denna studie påvisat behov-et av fortsatt FoU-arbbehov-ete för att man skall kunna uttala
sig mer bestämt om sandningens effekt på säkerhet och
has-tigheter. Under vintrarna 1978/79 och 1979/80 kommer nya
undersökningar att göras för att kvantifiera hur olika standard på vintervägservicen påverkar vägbanans friktion
och bilisternas hastighetsanpassning. Effekten av
alter-nativa halkbekämpningsmetoder kommer också att studeras.
Hastighet och friktion kommer också att mätas sommaren
1979 och dessa mätningar skall användas för att studera om de hastigheter trafikanterna Väljer vid olika väglags-förhållanden under Vintern påverkas av vintervägservicens
standard.
Effects of sanding
Traffic and friction studies
by Gudrun öberg
National Swedish Road and Traffic Research Institute (VTI) Fack
5-581 01 LINKÖPING SWEDEN
SUMMARY
Under the heading "Winter road maintenance - the in-fluence of various operational measures on traffic" the institute investigates the effects on traffic of among other things sanding and salting. The purpose of this investigation is to clarify effects with regard to traf-fic safety, travelling time, traftraf-ficability and friction. For practical reasons this work is divided into different substudies, each one giving a picture of the conditions in a certain road and traffic environment. Each sub-study must be looked upon as part of a greater pattern and the results, of course, apply to each special case. At this stage it is therefore not possible to make a general statement regarding the results and their appli-cation to the entire road network. As soon as all sub-studies are finished a summarizing analysis will be
per-formed.
The aim of this study is to examine the effect of sanding on road surface friction, the durability of this effect and speed adaption by traffic, in addition to obtaining an approximate idea of the changes in road users safety
margins.
The study was made in north Dalarna during February 1977, and included 6 test stretches sanded in the normal way and 1 stretch where water sanding was tested (the road surface being sanded and then sprayed with water). The measurements were performed on road stretches which are normally sanded e.g. road stretches with a traffic flow below 1500 vehicles every 24 hour.
XI
The test stretches selected-were divided into two
sub-stretches , one of which was sanded (the test stretch) after a certain time, while the other was left unsanded
(the control stretch) during the entire test period.
The choice of sub-stretches to be sanded was random.
Each sub-stretch included a straight road section and a
curve with limited vision where traffic speeds were mea-sured. Friction was measured in the tyre tracks in both
directions throughout the entire test stretch.
Road sanding has resulted in the following changes on the test stretches between the period before sanding and the period immediately after sanding in which changes in
the control stretch have been taken into account.
1. The change in the mean coefficient of friction of
the road surface varied from a decrease by 0,03 to
an increase by 0,18. On the average, the coefficient
of friction was increased by 0,09.
2. The change in mean speed varied from a decrease by approximately 4 km/h to an increase by approximately ll km/h. On the average, the mean speed was increas-ed by 2,4 km/h.
3. The change in the estimated median stOpping distance varied from a lengthening of the stopping distance by 8 m to a shortening by 19 m. On the average, the stopping distance was shortened by 8 m.
4. The difference between the available lateral friction
and the calculated utitlized lateral friction in dri-ving on horizontal curves increased. However the calculation portion of utilized lateral friction was approximately the same before and after sanding. If a longer period of time after sanding is studied the following conclusions can be drawn:
5. The friction increase resulting from sanding diminish-ed continuously and disappeardiminish-ed completely after
approximately 300 passages. There was however a
large variation in the duration of the increase when
comparing different stretches of road.
6. The increase in vehicle speeds following sanding (point 2) was realtively brief.
XII
On most test stretches sanding resulted in an increase
in both road surface friction and the speeds of passen-ger cars, during the time immediately after the sanding. Setting speed increases against friction increases as in points 3 and 4 above shows that sanding may have increased
road safety. However, caution is necesseary when
inter-preting the very rough approximations of road safety
based on calculated stOpping distances and utilized
la-teral friction on curves.
The speed increase does not seem to have a rational basis e.g no relationship between change of friction and change of vehicle speed has been found in the total amount of data collected. The increase of speed after sanding might therefore not primarily be explained by the real
friction level but more likely by the expectation of a good friction that a newly sanded stretch of road might
give.
Even if sanding results in reduced stOpping distances and a greater difference between available and calcula-ted utilized lateral friction, stOpping distances are very long and friction utilization very high. The stOp-ping distances are approximately twice as long as those calculated from the speed and friction studies made on gravel and YlG surfaced roads. The difference between available and calculated utilized lateral friction on sanded and unsanded winter roads was considerably less than on the same roads under dry summer conditions. As can be seen from point l, friction has decreased on
one test stretch after sanding. In this case the sand
used was newly mixed with salt and since the air tempera-ture fluctuated between -4OC and -8OC the salt took ef-fect and melted a surface layer of ice. When the salt concentration had drOpped sufficiently the road surface
froze again. The sand had however been blown away and
a thin layer of ice reformed which was more leppery than the ice surface before sanding.
XIII
Water sanding was applied to one test stretch. The test was carried out on a road which was covered with packed
snow, which is not a suitable base for testing water sanding since the ice crust together with the sand was
broken away from the snow by traffic. On a road covered with ice the water would however freeze together with the earlier ice and sanding would therefore provide a more durable effect. On road covered with ice had been
selected for this experiment, but on the day prior to sanding the road surface was considered to be so slip-pery that it was necessary to sand in the normal way. There remained therefore only unsanded snow-covered roads which could be used for testing. Since the sprayer
val-ves on the vehicle used for water sanding froze this
re-sulted in spraying of only half of the stretch planned for this test. In spite of this, the sub-stretch which was water sanded had an average coefficient of initial
friction of 0,45 compared to 0,35 for conventional san-ding. The coefficient of friction before sanding was approximately 0,26-O,29. Durability of the effect was approximately the same for both methods.
A calculation of costs and profits indicates that sanding probably can be motivated with respect to traffic economy.
An investigation of the significance of the sand
quanti-ty for initial friction and the durabiliquanti-ty of the fric-tion increase would possibly result in changed sanding routines and may be also improved profitability from
sanding.
Finally, this study indicated the need for continued
R & D work to be able to state more firmly the effects
of sanding on traffic safety and vehicle speed. During
the winters 1978/79 and 1979/80 new investigations will be performed to quantify how different standard of winter road maintenance influence the road surface friction and the drivers speed adaption. The effect of alternative methods, salting - sanding, will also be studied.
over speed and friction will be measured during the sum-mer 1979 and these measurements will be used to investi-gate if the speed chosen by the road user in different
states of road conditions during the winter, influences the standard of the winter road maintenance.
BAKGRUND OCH FRÅGESTÄLLNING
Det under 1975 publicerade betänkandet "Vägplanering"
(SOU 1975:85) har starkt understrukit behovet av ett
intensifierat FoU-arbete för att kartlägga hur olika
driftåtgärder påverkar trafiken och miljön.
I ovannämnda publikation anges att de årliga driftåt-gärderna under femårsperioden 1976-1980 kommer att
upp-gå till ca 1 350 miljoner kronor i 1976 års
penning-värde, av detta belopp åtgår ca 170 miljoner kronor till Vinterväghållning och därav ca 70 miljoner kronor till
sandning.
Då man från olycksstudier (l) vet att is- och snötäckta
vägar har en mycket högre olyckskvot (antal olyckor/
miljoner fordonskm) än barmarksvägar, bör åtgärder
sät-tas in för att förbättra vintervägservicen. Detta kan
t ex göras genom en förbättrad beredskap och en ökad
resursinsats, så att vägarna snabbt blir farbara efter
ett oväder eller snabbt blir sandade eller saltade vid halka. För att bedöma nyttan av en åtgärd bör under-sökningar göras av vilka effekter den har på t ex väg-banans friktion och trafikantens hastighet. VV har
där-för gett VTI i uppdrag att studera sandningens effekt på vägbanans friktion, effektens varaktighet och
tra-fikens hastighet samt att grovt uppskatta förändringar
i trafikanternas säkerhetsmarginaler.
METODER OCH TEORI
Allmän översikt
För att bl a studera hur olika halkbekämpningsmetoder påverkar trafiksäkerheten kommer två olika
olycksanaly-ser att göras. Den ena är en olycksanalys i anslutning
till 1977 års väglagsundersökning och den andra utgör
en mer ingående analys av det material som insamlades
under 1973 inom dubbdäcksprojektets ram. Dessa
olycks-analyser kommer att redovisas i var sin rapport senare. Det går dock att genom indirekta metoder dra vissa slut* satser om trafiksäkerheten genom att studera bilisternas
hastighetsval före och efter sandningen. Tidigare
stu-dier har visat att en ökning av hastighetsnivån under i Övrigt oförändrade förhållanden medför ett ökat antal
olyckor (2). Förklaringen till detta förhållande torde
vara att en högre hastighet medför mindre marginaler
att manövrera fordonet i kritiska situationer. Bl a
medför en högre hastighet längre stoppsträckor samt större sannolikhet att förlora väggreppet vid körning
i kurvor.
Sandningen medför emellertid att det maximalt möjliga
väggreppet (vägytans friktion) ökar. Bilisterna borde således kunna köra något fortare på den sandade vägen
utan att den totala risken för trafikolyckor ökar.
Man bör emellertid observera att vid vissa olyckor hin-ner bilisten över huvud taget inte vidta någon åtgärd
(bromsning, undanmanöver) innan olyckan är ett faktum.
En högre hastighet medför att denna typ av olyckor får
mer allvarliga konsekvenser. Vid de olyckor där
bilis-ten hinner bromsa innan kollisionsögonblicket ger
emellertid ett förbättrat väggrepp möjlighet till lindri-gare olyckor.
En före- och efterstudie på vägar som åtgärdats kan en-dast ge ett entydigt svar på vilken effekt åtgärden har
om studien utförs som ett statistiskt experiment.
Det-ta innebär att åtgärden (i detta fall sandningen)
genom-förs på en del av det vägnät som är av intresse och att vilken del som skall åtgärdas bestäms genom ett
slump-mässigt urval. Genom att jämföra förändringen av den
storhet man är intresserad av (t ex hastigheten) på de
på detta sätt åtgärdade vägarna med förändringen på de
icke åtgärdade vägarna kan effekten av åtgärden
kvanti-fieras.
Denna studie av sandningens effekt på vägbanans friktion
och trafikens hastighet har planerats enligt ovan. Det
innebär att de utvalda mätsträckorna har delats in i två
xdelsträckor, där den ena delsträckan sandades (provsträc-ka) efter en viss tid, medan den andra förblev osandad
(kontrollsträcka) hela mättiden. Vilken delsträcka som
skulle sandas bestämdes slumpmässigt. På varje
del-sträcka finns en rakdel-sträcka och en kurva, där
hastighe-ten mäts (se figur 1). Friktionen mäts i hjulspåren i
de båda riktningarna över hela mätsträckan.
K2 Kl
L_; 1
I
R1
s
R2
B
Figur 1. Schematisk skiss över en mätsträcka.
R = raksträcka K = kurva
5 : gräns mellan prov- (sandas efter viss tid)
och kontrollsträcka (osandad)
För att trafikanten ska hinna anpassa sig till rådande väglag valdes mätpunkterna minst 2 km bort från en för-ändring (A,B eller 8).
Hastighetsmätningarna är avsedda att ge svar på frågan om sandningen medför att de bilister som trafikerar provsträckorna kommer att höja hastigheten och i så fall med hur mycket. Genom att utföra mätningarna i olika vägmiljöer kan man avgöra om en eventuell hastig-hetshöjning är beroende av vägmiljön. Genom att både hastighet och friktion mäts finns en möjlighet att göra
en säkerhetsmässig tolkning av resultaten.
I kurvor är avsikten att jämföra den utnyttjade sidfrik-tionen med vägytans tillgängliga friktion före respekti-ve efter sandningen.
På raksträckorna kan sandningens effekt på
trafiksäker-heten belysas genom att beräkna möjliga stoppsträckor
utifrån de uppmätta storheterna.
I kurvorna kan däremot inte stoppsträckan beräknas, då den formel som används för beräkning av stoppsträckan, bygger på att bilisterna kör utefter den cirkelbåge, som bildas av vägens geometriska kurvradie. Då dessa vintervägar har låg friktion och hastigheten inte an-passas därefter leder det till så långa stoppsträckor, att fordonet inte lyckas stanna förrän kurvan redan har upphört och detta går ej att ta hänsyn till i
beräkning-arna.
På en mätsträcka gjordes försök med vattensandning, som innebär att vägen sandas och duschas med vatten vilket
medför att sanden fryser fast. För att kunna göra jäm-förelse med den "vanliga" sandningen delades mätsträckan in i fyra delsträckor, där delsträcka l sandades på van-ligt sätt (med saltinblandning). Delsträcka 2 sandades
med ren sand av VV och vattnades av vattensandningsbilen. Delsträcka 3 sandades och vattnades av
vattensandnings-bilen och delsträcka 4 var osandad hela tiden.
Del-sträcka 3 har mindre sandkorn än delDel-sträcka 1 och 2 och
därför planerades prov med vattensandning på två
sträckor för att inte skillnaden i kornstorlek skulle bli till vattensandningens för- eller nackdel. Tyvärr
fungerade inte vattenspridningen som den skulle utan
endast delar av delsträcka 3 blev vattensandad. Vid
vattensandningsproven gjordes inte någon mätning av
bilisternas hastighetsanpassning utan endast av
vägba-nans friktion.
Hastighets- och friktionsstudier
Som tidigare nämnts omfattar studierna
hastighetsmät-ningar på raksträckor och i horisontalkurvor med skymd sikt och friktionsmätningar utefter hela mätsträckan.
§EQEE§EE§SEê
På raksträckor kan säkerheten belysas genom att beräkna
de passerade bilarnas möjliga stoppsträckor. Eftersom
studier har visat att bromsning är den manöver som
bil-förare i allmänhet använder för att komma ur en kritisk situation (3) så bör en jämförelse mellan stoppsträckor
före och efter sandningen vara relevant för att bedöma
sandningens effekt på trafiksäkerheten. För att
elimi-nera övriga faktorers inverkan på stoppsträckan tas
hänsyn till förändringar i stoppsträcka på kontrollvä-garna.
Stoppsträckorna beräknas med hjälp av uttrycket:
S = v - At + :äng - - - (1)
där
S = bilens stoppsträcka i m v = bilens hastighet i m/s
At = förarens reaktionstid i 3
f = friktionstal för bromsning med optimalt slip
g = tyngdaccelerationen i m/s2
v och f mätes medan At ges värdet l s
Vid tolkningen av en förändring av stOppsträckor börnan observera, att denna storhet endast belyser en mycketlxy-gränsad del av trafiksäkerhetsproblemet. Det har redan påpekats att för en viss andel av olyckorna så tordeväg-banans friktion över huvud taget sakna betydelse (se sid 2). Såkerhetsaspekterna i anslutning till olyckor där
bilisten bromsat eller ämnat bromsa före
kollisionsögon-blicket beskrivs inte heller med enbart stOppstråckor.
Detta illustreras av figur 2, som visar teoretiska
sam-band mellan hastighet och vägkoordinat enligt ekvationlu
I figuren har antagits att sandningen medför en höjning av såväl hastigheten som friktionen och att dessa
till-sammans möjliggör en kortare bromssträcka på den
sanda-de vägen.
A
Figur 2. Exempel på teoretiska samband mellan hastighet (v) och vägkoordinat (s) under ett bromsnings-förlopp.
s = stoppsträcka på sandad väg
S
så = stOppsträcka på osandad väg
StannandeförlOppet kan indelas i tre olika delsträckor
(A, B och C). Inträffar en eventuell kollision på
del-sträckan Amedför den högre hastigheten på den sandade vågen sannolikt en svårare olycka. På delsträckan B är
.2.
hastigheten lägre på den sandade vägen, varför en
even-tuell olycka på denna sträcka bör bli lindrigare.
Even-tuella olyckor på delsträckan C kommer endast att
inträf-fa på den osandade vägen, eftersom bilisten hunnit
stan-na på den sandade vägen. Hur andelen olyckor fördelar
sig på A, B och C beror på fordonshastighet, vägbanans
friktion och övriga vägfaktorer t ex siktlängd.
Vinter-tid inträffar troligen större andel olyckor i A, än
un-der sommaren beroende på t ex kortare siktlängd och sma-lare väg p g a snövallar.
Ovanstående resonemang är med nödvändighet starkt för-enklat men är viktigt att beakta då man gör en säkerhets-mässig tolkning av beräknade differenser i stoppsträckor.
QEEYEEiê§_§iåårikäi9§_i_b922seatêlhgryer
För att belysa hur sandningen påverkar säkerheten i
kur-vor jämföres det utnyttjade väggreppet med det maximalt möjliga dels på osandad, dels på sandad väg. Denna jäm-förelse kan göras på olika sätt. Kriteriet på en
rele-vant jämförelse är att denna är väl korrelerad med
in-träffade olyckor. Tyvärr finns det ingen möjlighet att
utgå från detta kriterium eftersom kunskapen är
otill-räcklig om sambanden mellan olyckor, hastighet och
frik-tion i kurvor. Intuitivt grundade jämförelser som
före-faller rimiliga är att sandning försämrar säkerheten om
den leder till en hastighetshöjning som medför att:
1. Differensen mellan maximalt möjlig sidfriktion och
utnyttjad sidfriktion är mindre på den sandade vä-gen än på den osandade.
2. En större andel av den tillgängliga sidfriktionen
utnyttjas på den sandade vägen än på den osandade.
3. Differensen mellan maximalt möjlig hastighet och
faktisk hastighet är mindre på den sandade vägen än på den osandade.
4. En större andel av den maximalt möjliga hastigheten
utnyttjas på den sandade vägen än på den osandade.
I referens nr (4) har de olika kriterierna undersökts och därav framgår att kriterium l tillåter den största hastighetsökningen, medan kriterium 2 tillåter den min-sta ökningen över hela hastighetsregistret för oföränd-rad säkerhet. Det framgår också, att skillnaden mellan
de olika kriterierna blir mindre ju närmare den
maxi-malt möjliga hastigheten bilisten kör.
Vi utvärderingen av resultaten från de enskilda kurvor-van väljes kriterierna 1 och 2 för att på så sätt fånga upp den övre respektive undre gränsen bland de fyra
kri-terierna. Hänsyn tas även till förändringar på
kontroll-sträckan.
De olika kriterierna för vad somskall gälla om sandning-en skall anses ha försämrat säkerhetsandning-en uttrycks i mate-matisk form på följande sätt:
. _ _ _ . _ F _ _
1' ((fsm fs)p (fsm fslå 2 < ((fsm 's)p (fsm fs)g°1
fs fs fs fs
2. ((-)-(--).)7>((--)-(--))fsm p fsm k 2 fsm p fsm k 1
där
f = maximalt möjlig sidfriktion (tillgänglig
sm
sidfriktion)
fs = utnyttjad sidfriktion p = provsträcka
k = kontrollsträcka
1 = period 1 (både prov- och kontrollsträcka osandade)
2 = period 2 (provsträckan sandad och
kontroll-sträckan osandad)
MÄTNINGAR
Mätplatser
Mätsträckorna utgjordes av vägar som normalt sandas.
Detta innebär att vägarna har ett trafikflöde per
års-medeldygn som är < 2000, då vägen normalt annars saltas. För att mätningarna på varje mätsträcka inte skulle
vara längre än cirka 2 dygn valdes vägar med så högt
flöde som möjligt. Vidare skulle vägarna vara täckta
av is och/eller packad snö.
Ur planeringssynpunkt var det enklare om alla
mätsträck-or låg i ett län och då det i Kopparbergs län (W-län) fanns tillräckligt många godtagbara mätsträckor vid rekognosceringen valdes detta län. Sex mätsträckor
valdes ut och där delades varje mätsträcka i två delar.
Den ena delsträckan förblev osandad hela tiden
(kon-trollsträckan), medan den andra delsträckan sandades
efter en viss tid (provsträckan) (se sid 3). Dessutom
valdes en speciell mätsträcka ut för att prova
vatten-sandning.
På varje delsträcka valdes två mätpunkter, en raksträcka
och en kurva, där hastigheten hos fordonen
registrera-des (ej vattensandningssträckan).
Av figur 3 framgår mätsträckornas geografiska läge och
av bilaga 1 även var på sträckorna de olika
mätpunkter-na ligger och vilken riktning som definieras som rikt-ning 1.
I fortsättningen kommer de olika mätpunkterna att nämnas
med en siffer- och bokstavskombination, t ex W 242:2
R 1, där W betecknar län, 242 är vägnummer, 2 är andra mätsträckan på väg 242, R 1 är raksträcka nummer 1 på denna mätsträcka. Beträffande mätsträckans indelning
i delsträckor och mätpunkternas placering hänvisas till figur 1 på sidan 3.
i /iLñ . _ i o .' 4 /' SVEG 34) , .. Kårböle t ( i ' . *\4 FI )1n|ngen 'dra \ J . . : V ° L'Usdal + 9 '-. $ <0 5. x' m I. :i Rx Q *R E 2 'i Edsbyn . 82 i 8280 LNÄ5 S .-i vi "4' BERGSUND . Holmsvede 'Bb
4 *VwFH* HK i§ \_ :3Q å-+ 4. #.p m ä ä ä n Syssleback 'i m - MALUN . \
"
\,
' - '- 0 . x | 0. \ .. i. 4 r . Furudal , .- ' . 0--<.'
\_ Ockel 0 o*5 =
\ \. W/ § 2
. Ja'rbo '. / '. ?9 kKungsgárde . z ." ' :r /Iké 5t
1
r
.
-
c
-i. 7 - o :i STÖLLET I' I ' . ade, + V ' '
t
\.
'
m-;
cs v
i* Torsby Ii F) 3 6 -_ \ .I 1 '-,Ha ors Mu ' forsHLIPSTA j .\ .5 . - ENKÖP|N olkom :_ __ v macka * u VASTERÅS 7;, o är
_v-a °
'
NOrsbroñ \ " /\ E1. E _. _ _ KILSTUäJAf
KARLSTAD/,Q i Karlå'lkoga H 'H 'I EJ \ ---_ 'Krishnehamn w_ E1. :3 * Dêg'érfors r:) få J FU ES? . \v) 4, y. q 9 B . . ' _ . . Malmkopin Err-__---{w? På _ - 0A KUMLA . 5 " 214. _ , -*
-E *fw 'å Hallsbr ålsbody Vnngåker 4(57); ant-N
Figur 3. Mätsträckornas ungefärliga läge.
11
På mätsträcka W 1047:1 finns inte hastighetdata från
raksträckorna och detta beror på fel i apparaturen. För att få en uppfattning om på vilken typ av vägar som mätningarna gjorts redovisas i tabell l-4 en del
väg-data. AV tabell 1 framgår det vilket flöde vägen har
och om den är belagd.
I tabell 2 redovisas tvärsektionen för varje mätpunkt. Det som betecknas som totala vägbredden är området mel*
lan snövallarna, medan det som betecknas som körbana
är området mellan de båda lössnöområdena (se figur 4). I tabell 3 redovisas kurvornas radie och skevning och i tabell 4 finns mätpunktens sikt i båda riktningarna redovisade. Sikten mäts från en höjd av 1,2 m över vägbanan dels till en punkt på vägbanan (stoppsikt) och dels till en punkt 1,2 m över vägbanan (mötessikt). Sikten på raksträckorna är mätt från mätpunkten medan sikten i kurvorna anger minimisikt.
snövall lössnö lössnö snövall
_ körbana
totala vägbredden
Figur 4. Skiss Över hur tvärsektionen har uppmätts.
12
Tabell 1. Mätsträckornas årsmedeldygnstrafik och
läggning.
Mät- Årsmedel- Belägg-plats dygnstrafik ning
1975 W 234 800 belagd W 242:l 1340 belagd W 242:2 770 belagd W 1047:1 0-250 belagd W 1047:2 0-250 belagd W'1054 0-250 ej belagd
Tabell 2. Tvärsektionen i mätpunkterna.
Nät_ 'R 1 K 1 R.2 K 2
Sträcka Kör- T0- Kör- Tou Kör- 'To- Kör-
To-bana talt To-bana talt To-bana talt To-bana talt W 234 4,7 6,5 4,9 7,1 5,5 7,0 6,0 7,2 W'Züsl 6,5 7,1 6,6 7,2 6,0 6,8 7,2 8,0 W 242:2 5,2 6,6 4,8 6,5 4,5 5,9 5,0 6,2
W 1047:1 - - 5,5 7,4 - - 5,2 8,0 W 1047:2 5,4 7,0 5,0 7,1 5,0 6,8 4,7 7,7 W'1054 3,8 5,6 4,1 6,2 4,0 5,6 4,0 5,8
Tabell 3. Kurvornas radier och skevningar.
Nät_ K11 K 2 plats Kurv- Skev- Kunv-
Skev-radie ning radie ning
w 234
161
0,05
146
0,07
w 242:1
250
0,03
98
0,08
w 242:2
536
0,07
341
0,06
w 1047:1
113
0,05
161
0,05
w 1047:2
118
0,03
61'
0,06
w 1054
73
0,06
78
0,07
,VTI RAPPORT 164
13
Tabell 4. Sikten i mätpunkterna (m). För kurvorna
anges minimisikt.
LL., Stoppsikt (m) Mötessikt (m)
mat_ i riktning i riktning plats 1 2 l 2 W 234:2 R1 460 100 500 140 Kl 90 100 110 120 R2 170 150 210 220 K2 60 90 90 100 W 242:l R1 250 200 310 200 Kl 125 230 200 235 R2 270 180 280 410 K2 110 210 150 210 W 242:2 Rl 260 150 260 250 Kl 100 120 150 135 R2 135 140 200 190 K2 110 80 130 110 W 1047:1 Kl 50 80 90 80 K2 45 80 90 80 W 104h2 R1 400 225 400 260 Kl 50 80 80 85 R2 170 270 180 340 K2 30 70 60 80 W 1054 R1 400 260 450 300 Kl 40 30 50 50 R2 80 550 240 550 K2 55 35 55 55
VTI RAPPORT 164
14
Mättider
Mätningarna utfördes under februari l977 och av tabell 5 framgår mättid och sandningstidpunkt för varje enskild punkt. AV tabellen framgår också att på mätsträcka
W 234 har båda delsträckorna sandats, Vilket inte var
planerat.
Tabell 5. Mättider
Mät- Start Stoop
Sandnings-lats Datum Tidpunkt Datum Tidpunkt tidpunkt
W 234 Tisdag Torsdag 770216 Rl 14.44 15.42 15_00 Kl 770215 14.51 770217 16.00 15.00 R2 15.02 16.25 09.50 K2 15.09 16.35 09,55 242-1 Tisdag Tisdag R1 770201 11.28 770201 17.04 770202 10.13 770202 18.19 770203 10.07 770203 14.50 Torsdag Torsdag Kl 11.16 16.57 10.07 18.12 10.00 14.36 R2 g 11.41 g 17.12 770202 3 10 23 3 18.28 13.30 10.18 15.28 K2 11.46 17.18 13.25 10.27 18.35 10.23 15.25 242-2 Torsdag Fredag 770210 R1 770210 10.26 770211 15.31 14.35 Kl 10.21 15.37 14.40 R2 10.44 15.15 K2 10.42 15.22 W 1047-1 Torsdag Lördag 770225 Kl 770224 22.45' 770226 13.58 14.00 K2 770225 00.07 11.00 W 1047-2 Tisdag Torsdag R1 11.38 20.35 Kl 770222 11.48 770224 20.53 770223 R2 12.05 21.10 10.25 K2 12.15 21.23 10.30 1054 Söndag Onsdag R1 13.43 10.48 Kl 770227 13.35 770302 11.01 770228 R2 14.04 10.32 14.25 K2 13.56 10.37 14.20
VTI RAPPORT 164
15
Ijtabell 6 redovisas rådande väderlek och väglag under
mätningarna.
Tabell 6. Väderlek och väglag
Mätsträcka Väderlek Väglag
W 234 Temperatur: -5 _ -llOC Kontrollsträckan mer torr
Sol i början, sedan barmark än provsträckan.
mulet. På provsträckan dominerar
tjock is. Sista mätdagen dominerar torr barmark på båda delsträckorna samti-digt som lös snö bildats. Båda delsträckorna sanda-des mellandagen med 5 tim-mars mellanrum.
W 242:l Första dagen mulet Första dagen:
-18 - -l4OC. Andra da- Tjock is dominerar.
Fläck-gen sol - 7OC.Tredje da- vis torr barmark.
gen disigt, lätt snöfall, Andra dagen:
-8 - -50C. Fjärde dagen tunn is men tjock is
domi--4OC. nerar. Provsträckan sandas
Tredje dagen:
På provsträckan uppkommer snömodd och tunn is på be-kostnad av tjock is.
W 242:2 Sol. Kalla nätter ca Torr barmark, tjock och
-250C. Dagtemperatur tunn is första dagen.
upp till -l2OC, lätt Provsträckan sandas.
San-snöfall. den blåser bort snabbt.
Andra dagen samma väglag som första dagen, men med lite lös snö.
W 1000 Sol. Temperaturen varie- Packad snö och lite lös
rar från första dagen snö. Efter sandning får
-SOC till sista dagen den sandsaltade delen
-210C. Kalla nätter. brun snömodd.
W 1047:1 Sol. Temperaturen varie- Packad snö och tjock is.
rar på dagen från 60
--9OC. Nattemperatur -210
W 1047:2 Sol. Temperatur -3 - 670. Packad snö och tunn is,
Andra dagen -10 - -17 C. lös snö i kurvor.
Andra dagen dominerar pac-kad snö men torr barmark finns också,efter sand-ningen bildas snömodd på den delsträckan.
W 1054 Temperatur 0 - -60C Packad snö/tjock is.
16
Apparatur
Vid mätningarna användes för registrering av hastighet den vid VTI utvecklade DTA-2-apparaturen (Qifferentie-rade grafik-gnalysator, se referens 5 ). Data registre-ras i DTA-Z på hålremsa i kodad form och kan sedan be-arbetas vidare i dator. Apparatens registrerande enhet består av en FACIT hålremsstans, som kompletterats med
elektronik för omvandling och bearbetning av signalerna
från givarna. Som givare används 3 gummislangar, vilka
spänns över vägbanan med ett inbördes avstånd av 1,65 m.
När ett hjulpar passerar en av slangarna uppstår en
luft-puls, som omvandlas till en elektrisk signal och lagras i ett register i DTA-2. Slangarna benämnes A-, B- res-pektive C-slang. Varje passage av ett fordon med visst axelarrangemang ger upphov till en unik pulsföljd. En
personbil som först passerar över A-slangen ger t ex
upphov till pulsföljden ABACBC. Man kan alltså på
det-ta sätt differentiera mellan olika slags axelarrangemang.
Den information, som registreras på hålremsan vid en
fordonspassage, är följande: 1. Tidpunkt för passagen
2. Pulsföljden
3. Fordonets hastighet
Hastigheten registreras indirekt som den tid det tar för
fordonet att färdas mellan två närbelägna slangar, d V s en sträcka av 1,65 m. Tiden uttrycks i pulser ä 0,833 och 0,833/2 ms beroende på vilken hastighet fordonet har. Ur den registrerade pulsföljden kan lätt härledas:
4. Färdriktning
5. Antal axlar
6. Fordonskod, som karakteriserar axelarrangemanget
Under dessa mätningar har en gasolkamin placerats intill
17
varje DTA-2-a eftersom stansenheten inte fungerar till-fredsställande vid minusgrader. För att hålla värmen kvar, placerades allt i ett plasttält. Dessutom var allt nergrävt i snövallen, vilket gjorde att snön också isolerade mot kylan.
Friktionen mättes utefter hela mätsträckan med VTIs mät-vagn BVll (6). Denna är en enaxlad släpkärra med ett tredje hjul - bromshjulet - som bromsas med optimalt slip under körningen samtidigt som friktionskraften
mellan hjulet och vägbanan mäts och registreras med en
pennskrivare. Med kännedom om hjulbelastningen kan
friktionstalet därefter beräknas som kvoten mellan frik-tionskraft och hjulbelastning.
Normalt gjordes en friktionsmätning vid start av hastig-hetsmätningarna. Därefter gjordes en mätning
omedel-bart före och en omedelomedel-bart efter sandningen och
se-dan gjordes ytterligare några mätningar samma dag och dagen därpå. Mätningarna gjordes i hjulspåren vid en hastighet, som verkade "normal" för mätsträckan.
l8
INFORMATION OM SAND OCH SANDNING
De sandningar som gjordes på varje provsträcka utför-des av respektive arbetsområde inom Vägförvaltningen i Kopparbergs län. Detta innebär att en viss skillnad i
utrustning, körsätt och sandens beskaffenhet kan finnas.
Eftersom sandning endast görs i en riktning kan frik-tionen variera ganska mycket mellan de båda riktning-arna om sandbilen av olika orsaker inte kan köra mitt
i vägen.
I tabell 7 finns andra variationer vid sandningen
upp-tagna och där spridningsmängden får ses som ett
unge-färligt mått, då inga noggrannare uppmätningar har kunnat göras.
Eabell7 .
Ao Mätsträcka Kör- Sprid- Tidpunkt för
hastig- nings- blandning av
het mängd salt och sand
km/h (m3/km) 3l 242zl och 2 40 0,4-0,6 Nyblandat 33 234 50 ca 1,0 Knappt l må-nad före mätningen 34 l047:l och 2, 1054 30 ca 0,6 hösten -76
Vad beträffar blandning av salt och sand görs den
ofta på hösten, men p g a den långa vintern hade den höstblandade sanden tagit slut i några områden och en ny blandning hade fått göras. Om blandningen är någon månad gammal blir friktionseffekten bättre än om nyblandad sand används (7).
Pa ss er an de män gd . vi kt pr oc en t 19
I figur 5 finns siktningskurvor för sand från de tre
ar-betsområdena. Dessa kurvor visar, att man här använder
en finare sand än vad VV rekommenderar (7). Av referens ll framgår dock att skillnader i kornstorlek endast ger upphov till små skillnader i friktion.
Protokoll 9.32.22_
Prov:
Grovmo Mellansand Grovsand Fingrus Grovgrus
mm 02 05 6 20 1m 1 1 1 l 1
.E
5
IE
5'
5
5121151"
' E" E' 'Jl E' P E' .. 'I' 'J E' 90 5 E E u E /E i E 5 1 E 1 E E 1 E . E 5 F5 5 1 K 5 I 5 / 5 5 l 5 U :- :L .J :1. :._I Z. _Z_ I. .1 i". E_ .I 7.. 80 ; E 5 g 5 5 g 5 5/ ;I : E 5 g 5 . s 5 f 5/ 5 i 1 I 5 E .' 5 g -_ :. .J :. :..1 :. 1:. /L .1 L :. .1 L I Z E. I 1: : i: L'. 2: I C E I T. 70 . : : 1 : :t : j : : u : : n : : t ' t - ' : I : : ' : : ' : l _- F: | : _ - - - l ;- i- 'r-: =.-
E-
-J :
§1/
:- '6 -5- / :- 4, E-
E--J
5-60 , :VTI : 414111 1:a: VTI :9. 99: : : r_ : : :
.E E . _ Z] . 57 5/ E . E 5 . _ kl Z.. :. .I I. / .J " ...2. 1:. J 7.. i.. .J 2.". i E I I E : I " : I I: L . | 1"_ : L' : :I I: I Z Z 2 l : I: I L' E I : 2 E I I: I I 2 I 1" t z. :.1 r. _7_ c. .1 t_ t. .1 :. I VTI 9541011 : : I : /: : I : : a : 40 i : : : : I - : *' i : : I : _ '- -n T F. ... - ' ._. ._ I _ I : :I I .. E l .2 / I :5 I : L' I i: I _1:_ E. .1 5. 5..: / :. _r_ 5. .1. r_ :_ .1. :_1. H .. ,. I ... .- Z Z _ E I. .. 30 | : : I : ': r : 1 : : I I : l : . 5 E I 5 =_ I 5 5 I .=. 5 i 5 g :- E- -1 5-' E -E- E- -{ E E- 4. E 20 . E E .j . E E . E E u E - i- ' -ár _ p- - I - h 1 '-4 E i 5 / : n /: : : J : : J : l I .. Z : L". : :Z | I; E i: 10 n : /: I : A : : : : I : : : : .. ._ I .. ._ (7 _.. ,_ ,.. I .. .. I .. ; å n :/ : : : : l : : l : : é /i :. :. _r_ :. .1. L. L.: :. 1 E_ : : | : : : : : : 0 I :I I 2 t 2 I I L' Z LI C 1 : Ill 1 :I 111
IIITIIIITTWH I I [1 T 1 I T IIIIIIIH I I IÃTIII I TI III [II] I I TI I Il]
0.074 0.125 0.25 0.5 1.0 2 4 5.6 8 11,3 16 20 32 50 64
VTI 94099 Mora Ao 3l
VTI 94100 Sälen AO 34
VTI 94101 Malung A0 33
Figur 5. Siktningskurvor för sandningssand från
ovan-stående arbetsområden. De sträckade linjerna
anger det siktområde inom vilket sandnings-sanden bör vara enligt vägverket.
20
ANALYS OCH RESULTAT
De storheter som utvärderats och som jämföres före
respektive efter sandningen är:
. Uppmätt friktion
Uppmätta hastigheter
Beräknade stOppsträckor på raksträckorna
ub L UN l -J
. Beräknat utnyttjat väggrepp i kurvor
Mättiden har delats in i olika perioder där tiden före sandningen är första perioden och tiden efter sandning-en är indelad i sandning-en eller flera perioder berosandning-ende på hur
friktionen har varierat på provsträckan.
Kontroll-sträckan har tidsindelats som respektive provsträcka. Vid utvärdering av friktionsmätningarna visade det sig
att det på en del provsträckor var stor
friktionsskill-nad mellan riktningarna. Detta beror på att sandningen endast görs vid körning i en riktning och om sandbilen inte har möjlighet att köra mitt i vägen kan riktnings-skillnader uppstå. Detta innebär att allt material har
riktningsuppdelats.
Då förändringar mellan perioder före och efter sand-ningen i ovan nämnda fyra storheter skall studeras, får hela tiden hänsyn tas till förändringar på både prov-och kontrollsträckan. Den grundläggande förutsättning-en i analysförutsättning-en är att dförutsättning-en studerade storheten skulle ha förändrats lika mycket på provsträckan som på
kontroll-sträckan om sandningen inte utförts, d v s skillnaden
mellan resultat från prov- och kontrollsträcka jämförs mellan olika perioder.
21
Förändring av friktion
Friktionsmätningarna utfördes som tidigare nämnts med VTIs bromsvagn BV ll. Mätningarna gjordes i det
hjul-spår som var närmast vägkanten i båda riktningarna. Friktionen mäts vid optimalt slip (bästa inbromsning) och registreras på pennskrivarremsa. Vid utvärdering avlästes det friktionstal som erhölls ca var 40:e meter från start av friktionsmätningen. Fördelningen av dessa tal har ritats upp för att få en uppfattning om hur
friktionen har varierat utefter vägen. I denna rapport kommer endast medelvärde och standardavvikelse att re-dovisas (bilaga 2) men även ur dessa tal går det att få en uppfattning om vägbanans friktionsvariation utefter
vägen. En del mätsträckor har stora standardavvikelser
vilket ofta beror på att vägen är täckt med snö eller
is men fläckvis har barmark (se även tabell 5).
Media-nen i varje friktionsfördelning har prickats som funktion
av tiden (bilaga 3) och därav framgår hur friktionen förändrats på varje delsträcka. Skillnaden i friktions-median mellan prov- och kontrollsträckan är i bilaga 4 uppritad som funktion av flödet, för att kunna avgöra varaktigheten av sandningen.
ånnénlng_neé_ên_§ên§:§êlfälnnéning (konventionell
sand-ning)
Sandens friktionshöjande effekt har varierat från en varaktighet på ca 80 fordon per riktning upp till mer än 250 fordon per riktning. På de flesta mätsträckor har sanden haft en positiv effekt på de i genomsnitt 100-200 första bilarna i vardera riktningen (bilaga 4). Ibland har dock en riktning fått en större friktions-höjning än den andra riktningen vid sandningen beroende på hur sandbilen kört. Den omedelbara friktionshöjningen
varierar mellan 0,02 och 0,20 (jämförelse mellan
frik-tionsmätningarna på prov- och kontrollsträcka närmast före och efter sandningen). På mätsträcka W 1054, som
22
är den enda grusvägen, ligger friktionen kvar på en
högre nivå hela tiden efter sandningen på provsträckan och detta beror på att sanden delvis har nött bort den packade snön och att grusvägbanan har kommit fram.
Sanden nötte även bort is och snö på de belagda Vägarna, men där blev det ofta en lägre friktion en tid, då lite snömodd fanns på vägen innan friktionen åter höjdes
p g a bortnötningen. På mätsträcka W 242:l har andelen
packad snö eller tjock is minskat och istället har tunn
is bildats, vilket innebär att det efter en viss tid är
lägre friktion på provsträckan än på kontrollsträckan. Detta kan bero på att sanden och saltet var nyblandat och att sanden blåste bort ganska snabbt. Saltet låg
kvar på Vägen och smälte en del av den tjocka isen och
när saltkoncentrationen sjunkit tillräckligt mycket frös den fuktiga vägbanan igen och en tunn isbeläggning bil-dades. Temperaturen pendlade efter sandningen mellan
- 80 och - 40.
Vid sandning sprides på varje längdmeter något mer salt
än vad saltningen ger på varje kvadratmeter (7,8). Vid saltning fås därför en betydligt högre saltkoncen-tration än vid sandning vilket medför att risken för återfrysning är betydligt större vid sandning, men
"normalt" finns även sand kvar på vägen, som då fryser fast. Mätsträcka W 242:2 är också sandad med denna nyblandade sand, men där pendlade temperaturen mellan - 150 och - 200 C på dagarna och vid dessa temperaturer
är saltets "smältande" effekt mindre.
För att kunna beräkna vissa säkerhetsmått före och
efter sandningen har mättiden delats in i perioder, där friktionsförändringen (medianen) på provsträckan har varit avgörande för den indelningen. Perioderna kan
dock inte vara allüfm korta, eftersom ett visst antal
fordon samtidigt skall ha passerat mätsträckan ty for-donens hastigheter skall paras ihop med periodens frik-tion (medelvärde av medianer över tiden) och vägdata
23
och därur skall säkerhetsmåtten beräknas.
I tabell 8 finns en sammanställning av friktionen under olika perioder, riktningar och delsträckor.
I figur 6 är sambandet mellan friktiOnsmedelvärden i period 1 och 2 på provsträckorna uppritade. Av regres--sionsanalysen framgår att sanden har mest positiv effekt
vid låga friktioner och att för litet material finns
för att dra några slutsatser om hur friktionen förändras vid sandning då det från början är ganska hög friktion, vilket inte heller är av något större intresse.
Tabellfl. Medelvärden av uppmätta friktionstal i hjul-spåren med odubbat mäthjul.
Mät- Del- Rikt- Friktionstal för period stracka stracka ning l 2 3 4 W 234 wProv 0,27 0,41 0,40 0,38 _0,26 0,32 0,29 0,31 0,33 0,35 0,43 0,42 0,38 0,42 0,41 0,51 30,39 0,43 0,33 0,37 0,39 0,43 0,32 0,37 0,33 0,40 0,32 0,43 >0,36 0,40 0,34 0,45 0,20 0,30 0,26 0,21 0,23 0,29 0,26 0,22 0,25 0,26 0,24 0,22 0,23 0,22 0,22 0,21 0,23 0,23 0,24 0,22 0,32 0,23 0,25 0,22 0,23 0,21 0,19 0,19 0,25 0,41 0,31 0,27 0,23 0,39 0,31 0,27 0,23 0,22 0,21 0,25 0,21 0,21 0,19 0,22 0,27 0,41 0,38 0,32 0,42 0,38 0,28 0,24 0,24 0,33 0,28 0,25 Kontroll W 242:l Prov Kontroll W 242:2 Prov Kontroll W 1047:1 Prov Kontroll W 1047:2 Prov Kontroll W 1054 Prov .Kontroll N H N H N H N H N H N H N H N H N H N H N H N H
VTI RAPPORT 164
24 Friktion period 2 A 1,0 ' 0,9 -m5 ' fp2 :opn fpl + 0,16 r = 0,48 4 1 l I | 1 I 1 I 1 A 7 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 Friktion period 1 Figur 6. Samband mellan friktionsmedelvärden i perioden
före och perioden närmast efter sandningen på provsträckan.
För att avgöra om någon signifikant förbättring av frik-tionen har erhållits vid jämförelse mellan period 1 och 2 testas följande nollhypotes HO mot alternativhypotesen
H1.
HO: Den genomsnittliga friktionen är lika under period 1 och 2
(fp-fk)2 = (fp-fk)l Af = 0
H1: Jämfört med kontrollsträckan är provsträckans genom-snittliga friktion högre under period 2 än under period 1.
(fp-fk)2 >(fp-fk)l Af > O
25
där fp = den genomsnittliga friktionen på provsträokan fk = den genomsnittliga friktionen på
kontroll-strackan
fl = den genomsnittliga friktionen för period 1 f2 = fen genomsnittliga friktionen för period-2
AV tabell 9 framgår att friktionen i genomsnitt har
höjts med 0,09 mellan perioden före sandningen (period 1) och perioden närmast efter sandningen (period 2). Den-na höjning är signifikant (5 % risknivå) vilket innebär att hypotesen HO förkastas.
Tabell 9. Förändring i det genomsnittliga
friktions-talet mellan period 1 och 2 på provsträckan med hänsyn tagen till förändringen på
kontroll-sträckorna. (Förklaring till förkortningar,
se ovan.)
Mät: Rikt- Förändring i friktionstal
Sträcka nlng
f2=(fp-fk)2
fl=(fp-fk)l =
Af=f2-fl
W 234 1 + 0,06 0,06 + 0,12'
2
- 0,10
0,12
+ 0,02
W 242:1 1 + 0,03 + 0,06 - 0,03 2 + 0,03 + 0,03 0,00 W 242:2 1 + 0,04 0,05 + 0,09 2 + 0,07 0,00 + 0,07 WlO47:1 1 + 0,01 0,02 + 0,03 2 + 0,13 0,01 + 0,14 WlO47:2 1 + 0,19 0,02 + 0,17 2 + 0,18 0,02 + 0,16 W 1054 1 + 0,17 0,01 + 0,18 2 + 0,14 0,01 + 0,15 Medelvärde i 95 % konfidensintervall 0,09i0.03 VTI RAPPORT 164"ser ihop med den tidigare isen.
«tet hade fungerat hela mätsträckan. 26
*Yêääsgêêaéaias
Vattensandningsprdvet gjordes på en väg täckt med pac-kad snöooh detta är inte lämpligt underlag att prova
vattensandning på, ty då bildas en isskorpa ovanpå snön, vilken Sedan snabbt körs sönder. *Provet borde istället
ha gjorts på en isväg, där vattnet och sanden då
fry-En isväg hade valts ut för dessa studier,men dagen innan sandsaltades den vägen och då återstod endast den Väg, som vägmästaren
anvisade och där provet sedan utfördes.
Då vattensandningen skulle göras visade det sig vara
problem med vattenspridningen eftersom de ventiler som
finfördelar vattnet delvis hade frusit igen. Över
unge-fär halva delsträcka 3 fungerade dock vattensandnings-äoaggregatet, medan delsträcka 2 enbart blev sandad.
Friktionen på delsträckorna före sandningen hade unge-Omedelbart efter sandningen hade delsträckorna som sandats respektive
fär ett medianvärde av 0,26-0,29.
sand-saltats en friktion av ungefär 0,35, medan den
vattensandade delsträckan hade friktionen 0,45. Den
hade troligen varit ytterligare något högreom
aggrega-Vid nästa frik-tionsmätning som utfördes efter två timmar var friktio-nen ca 0,3 för de tre olika sandade delsträckor och
0,27 för den osandade delsträckan (se bilaga 3 och 4).
27
Förändring av hastighet
Vid utvärderingen av hastigheter har endast person-bilar med hastigheter över 20 km/h medtagits. Antalet lastbilar under mättiden har varit för litet för att en meningsfull analys av lastbilshastigheten skulle kunna göras. Då sanden på en del mätsträckor var ojämnt fördelat på de båda körriktningarna har allt material riktningsuppdelats.
Medelhastigheten för personbilar redovisas i bilaga 5 för varje mätplats, riktning och period.
Det finns två skäl att undersöka hur hastigheten på-verkas av sandning. För det första anses sandning höja
friktionen men detta medför en trafiksäkerhetsvinst endast om trafikanterna ej höjer hastigheten mer än vad friktionsförbättringen motiverar. För det andra är höjd reshastighet en effektvariabel som tillmäts positivt värde i trafikekonomiska kalkyler. I detta avsnitt undersöks hur sandningen påverkat fordonshastigheten. I bilaga 6 finns en beskrivning av de olika tester som används för att avgöra denna påverkan.
För att avgöra om sandningen inverkar på fordonshastig-heterna prövas i tur och ordning följande tre frågor.
1. Är hastigheten efter sandning högre än hastigheten
före sandning?
Svaret på denna fråga ges i tabell 10, där det framgår
att medelhastigheten över samtliga mätperioder efter sandningen är 0,7 km/h högre än i perioden före sand-ningen, men att den höjningen inte är signifikant
(5 % risknivå).
28
Eftersom svaret på fråga 1 är nej omformuleras frågan till
2. Är hastigheten omedelbart efter sandning (under
period 2) högre än hastigheten före sandning?
Svaret på denna fråga fås också ur tabell lO.
Medel-hastigheten är i perioden närmast efter sandningen
2,4 km/h högre än i perioden före sandningen och den höjningen är signifikant (5 % risknivå).
Denna ökning framgår även av figur 7 där sambandet
mellan medelhastigheten för olika mätplatser och
rikt-ningar under period 1 (före) och 2 (efter sandningen) illustreras dels för provsträckorna och dels för
kon-trollsträckorna.
En hastighetsökning på de sandade vägsträckorna har så-ledes konstaterats under mätperioden närmast efter
sandningen samtidigt som även en friktionsökning
kon-staterats under denna period. Av tabell 8 framgår att
skillnaden mellan prov- och kontrollsträckornas
frik-tionstal har varierat i betydande utsträckning även om
man bortser från perioden omedelbart efter sandningen. Speciellt stora variationer kan konstateras mellan perioderna 3 och 4 vilket torde förklaras av att
dags-mejan medförde att vägarna började bli bara. Det är
intressant att ställa frågan om dessa variationer i friktion även påverkar hastigheten i samma utsträckning som konstaterats omedelbart efter sandningen.
För att kunna svara på denna fråga har en
regressions-analys gjorts på det totala materialet där
hastighets-skillnaden mellan prov- och kontrollsträcka varit den
beroende variabeln och där skillnaden i friktion mellan prov- och kontrollsträckor varit en oberoende variabel
och vägmiljö (kurva, raksträcka och riktning) en annan.
29
Tabell 10. >Förändring i medelhastigheten efter sandningr på provsträckor, då hänsyn tagits till
för-ändringar på osandade vägar
(kontrollsträc-kor). (på mätsträcka W 234 är även
kontroll-sträckan sandad efter period 2).
Mat- Miljo :åät- (vp-vk)2 - (vp-vk)l (v -vkå 3 4 - (vp-vk) sträcka g ' ' MWh hwh W 234 Rakstr 1 0,11 -2 6,97 -Kurva 1 5,10 -2 2,73 -W 242:1 Rakstr 1 4,29 3,39 2 2,17 -0,09 Kurva 1 1,03 -0,60 2 4,32 2,91 W 242:2 Rakstr 1 0,07 -2,14 2 11,02 5,18 Kurva 1 4,43 -0,04 2 3,06 2,79 W1047:1 Kurva 1 -1,54 -1,54 2 -4,24 -4,24 W1047:2 'Rakstr 1 -2,61 -2,50 2 2,04 2,17 Kurva 1 2,04 1,32 W1054 Rakstr 1 7,35 3,33 2 1,57 1,43 Kurva 1 -0,64 -0,70 2 1,60 1,61 Medelvärde i 95 % konfi-densintervall +2'4 :1'3 +'0'7 :1'4
vp = medelhastighet på provsträckor vk = medelhastighet på kontrollsträckor vn = medelhastighet för period n VTI RAPPORT 164
km/h C)
4
x Provstrackor..
/
0 Kontrollsträckor // 80 - X //,ra/O
f 6? X 0//X 70 - O ° o c X x . X60 q
8,
0 50 ///
40 X 30 * á _Q_ 1 _m_ A Tvv 1 T Y I i 1 I *7' 30 40 50 60 70 80 90Vi
(km/h) Figur 7. Samband mellan medelhastigheten under period30
1 (V ) och period 2 (V2) för prov- och kon-trolisträckor. Regressionslinjerna är för provsträckan 2 V2 = 1,03 Vl + 0,93 r = 0,94 och för kontrollsträckan 2 V2 = 0.93 Vl + 4,50 r = 0,96 ----VTI RAPPORT 164
31
Den regressionsekvation som erhållits är
V
p_k
=5,00 x fp_k + c
där V _k = hastighetsskillnad mellan prov- och
kontroll-p sträcka
f _k = friktionsskillnad mellan prov- och
kontroll-p sträcka
C = konstant som beror på olikheter mellan
prov-kontrollsträcka
Konstanten C varierar mellan ca -20 och +5 km/h och
det-ta beror på olikheter mellan prov- och kontrollsträckans
mätpunkter. Dessa olikheter kan t ex bero på förmiljön
men även på själva mätpunkten då t ex kurvorna har olika radier på prov- och kontrollsträckan, även om de mest lika kurvorna på de båda delsträckorna valts ut.
Friktionstalet höjs i genomsnitt med ca 0,1 från perioden före sandningen till perioden efter sandningen och detta skulle enligt regressionskevationen ge en hastighetshöj-ning av 0,5 km/h vilket är försumbart. Dessutom är re-gressionskoefficienten (=5,00) ej signifikant skilt från
noll (5 % risknivå).
Svaret på den ställda frågan är således att något signi-fikant samband mellan hastighetsförändring och friktions-förändring inte kunnat påvisas i det totala materialet
men däremot omedelbart efter sandningen.
Hastighetshöj-ningen efter sandHastighetshöj-ningen torde därför inte primärt kunna förklaras av den faktiska friktionsnivån utan snarare
av den förväntan på bra friktion som en nysandad vägbana
kan ge. För att avgöra om sandning medför trafiksäker-hetsförbättring kan man relatera hastigheter\till frik-tion exempelvis genom att beräkna stoppsträckor eller
utnyttjad sidfriktion. Detta genomföres i avsnitt 5.3
och 5.4.
