VVPubl 2003:165
BWIM-mätningar 2002 och 2003
Slutrapport
? ?
1 BWIM – VÄGNING AV TUNGA AXLAR I FART
1.1 Inledning
Denna rapport är en slutrapport av projektet som pågått i två år. Förutom resultaten redovisas projektmål, försöksprogram och analysupplägg. Rapporten innehåller också ett avsnitt om det fordon som använts vid kalibrering av mätsystemet, kontroll av mätplatserna samt ett
resonemang om statistiska förutsättningar för olika generaliseringar
Mätningarna startades 2002, under detta år mätte projektet på totalt 15 platser. Rapporten innehåller resultat från 11 av dessa. Fyra har måst utgå på grund av olika problem på
mätplatserna såsom skadegörelse, olyckor etc. Under 2003 har jämförande mätningar i avsikt att validera systemets driftsäkerhet och prestanda genomförts i Östergötland på tre mätplatser.
Under 2003 har två produktions-mätningar genomförts, på riksväg 40 vid Landvetter respektive Europaväg 4 vid Mjölby.
När det gäller analysresultaten är det viktigt att påpeka att vi för flertalet av mätplatserna endast har analyserat en veckas mätningar varför resultaten skulle kunna förändras om en betydligt längre mätperiod analyseras. Dock tyder våra erfarenheter på att förändringarna i sådana fall inte skulle vara av betydande storlek. Det kan vara riskabelt att generalisera mätresultaten eftersom mätplatserna inte är ett slumpmässigt urval och vi endast har mätt vid ett tillfälle under året.
Rapporten är sammanställd av Tomas Winnerholt på sektionen för vägteknik, som också
samordnat analysen. Övriga författare är Benny Ersson VM som också lett mätningarna samt
Gösta Forsman Trafikantavdelningen, Leif Sjögren VTI och Arne Lindeberg som också har
varit projektledare för B-WIM projektet. Synpunkter rörande SiWIM-systemets hantering i
fält har lämnats av fältorganisationen genom Vägverket Konsult (Trafik) försorg. Dessa
synpunkter är sammanställda av fältpersonalen.
1.2 Slutsatser
• Vi har ett problem med överlaster detta gäller både bruttovikt och axellaster. Övervikt på axellaster innebär att vi har fellastade fordon som i och för sig klarar bruttovikten men skapar onödigt vägslitage.
• Vi behöver öka vår kunskap om de faktiska lasterna. Även utan överlaster kan i en del fall de faktiska lasterna, uttryckt i antal standardaxlar per fordon (den s.k. B-faktorn) vara högre än vad vi tidigare antagit. B-faktorn och förekomst av överlaster
samvarierar inte. B-faktorn varierar mer än vad som tidigare antagits.
• Vi behöver veta mer om hur faktiska laster varierar i relation till andel tung trafik. Den information som vi via projektet fått från ett fåtal platser behöver följas upp och kompletteras.
• De system vi köpt in är avsedda för riktade undersökningar. Metoden lämpar sig bäst för tillfälliga installationer under kortare perioder, mindre än tre veckor.
• Under testerna med långtidsmontage, mer än tre veckor, av utrustningarna framkom en del problem främst rörande lagring av data samt tillförlitlighet av varningssystemen i utrustningarna. Under dessa kontrollmätningar har vi uppnått goda resultat vid tre av fyra montage. Mätningarna har genomförts, i princip kontinuerligt, från mars till oktober.
• Om långtidsmontage, mer än tre veckor, skall tillämpas måste mellanliggande kontrollmätningar mot känd last utföras. Systemen är inte avsedda för permanenta installationer.
• Vi har tillgång till en mätmetod som med tillräcklig noggrannhet gör det möjligt att få en tillståndsbild från olika mätplatser.
• Validering av fordonsklassificeringen i systemen med hjälp av videofilmning på några platser har genomförts. Denna videofilmning analyserades och jämfördes sedan med det som systemen lagrat. En mycket god överensstämmelse mellan registrerade fordon i SiWIM-systemen och de som filmats kunde konstateras.
• Kompetens och kunskap måste byggas upp och spridas i organisationen.
• De hastigheter som mätts upp tyder på en något hög medelhastighet.
Utveckling av mätmetod och framtagning av en metodbeskrivning har genomförts i nära
samarbete med ZAG och CESTEL i Ljubljana. Metodbeskrivningen som skrivits är författad
av ZAG och finns i en engelsk version som fältorganisationen använt under arbetet 2003. Det
är mycket viktigt att metodbeskrivningen följs och att mätplatserna dokumenteras utförligt.
1 BWIM – VÄGNING AV TUNGA AXLAR I FART... 2
1.1 Inledning ... 2
1.2 Slutsatser... 3
2 PROJEKTBESKRIVNING... 8
2.1 Bakgrund ... 8
2.2 Hypoteser ... 8
2.3 Projektidé ... 9
2.4 Mål... 9
2.5 Förslag till mätstrategi för fortsatta mätningar... 10
2.5.1 Summering av projektet ... 10
2.5.2 Förslag till fortsättning ... 10
2.5.3 Försöksprogram... 10
3 MÄTSTRATEGI... 11
3.1 Mätsystemet... 11
3.2 Val av mätplats... 13
3.3 Mätplatser 2002 - 2003 ... 13
3.3.1 Mätplatser för samtliga B-WIM mätningar under projekttiden... 14
3.3.2 Mätplatser – testmätningar inom B-WIM projektet, 2003 ... 15
3.3.3 Mätplatser Region Mitt ... 16
3.3.4 Mätplatser Region Väst... 17
3.3.5 Mätplatser Region Mälardalen ... 18
3.3.6 Mätplatser Region Sydöst ... 19
4 MÄTNINGAR 2002... 20
4.1 Mätprogram 2002 ... 20
4.1.1 Inledning ... 20
4.1.2 Planerade mätplatser 2002 - Mätprogram WIM 2002... 20
4.1.3 Mätprogram 2002... 20
4.2 Trafikflöden som mätts upp... 21
4.2.1 Uppmätta trafikflöden 2002 ... 21
5 MÄTNINGAR 2003... 22
5.1 Mätprogram 2003 ... 22
5.2 Testomgång 1... 22
5.2.1 Motala ... 22
5.2.2 Borensberg ... 22
5.2.3 Ljungsbro ... 22
5.3 Testomgång 2 – Borensberg ... 23
5.4 Övriga mätningar 2003... 23
5.5 Slutsatser från 2003 års mätningar ... 23
6 ANALYS 2002 – 2003... 24
6.1 Bakgrund ... 24
6.3.1 Kommentar om bruttoviktanalyserna ur tidsperspektiv ... 25
6.3.2 Kommentar om bruttoviktanalyserna ur viktperspektiv... 25
6.3.3 Bortfall av mätdata... 26
6.3.4 Bortfall av mätplatser... 26
6.4 Hastigheter som mätts upp ... 27
6.5 Medelvikter tunga fordon ... 27
6.6 Resultat i kortform ... 28
6.6.1 Överlast, alla tunga fordon ... 28
6.6.2 Överlast, tunga fordon med bruttovikt lika med eller större än 35 ton... 29
6.6.3 Överlast, fordon med bruttovikt mindre än 35 ton ... 30
6.7 Standardaxlar per tungt fordon ... 31
6.8 Analysernas genomförande... 35
6.8.1 Allmänna ställningstaganden inför analyserna... 35
6.8.2 Analysprogrammet, SiWIM-D... 36
6.8.3 Efterbearbetning av resultaten... 36
6.9 Resultat ... 37
6.9.1 Resultat Region Mälardalen, Strängnäs ... 37
6.10 Utveckling av analyserna ... 39
6.10.1 Enskilda fordonstypers laster, exempel ... 39
6.10.2 Exempel på redovisningar av total passerad vikt... 42
7 KALIBRERINGSBIL OCH VÄGYTANS EGENSKAPER VID MÄTPLATSERNA.. 43
7.1 Kalibreringsbil ... 43
7.2 Utförda jämnhetsmätningar ... 44
7.3 Slutsatser från jämnhetsmätningarna ... 45
7.4 Beskrivning av längsprofil, IRI, megatextur och spårdjup... 46
7.4.1 Längsprofil ... 46
7.4.2 IRI-International Roughness Index ... 46
7.4.3 Megatextur ... 47
7.4.4 Spårdjup ... 47
7.5 Kontroll av påverkan från temperaturvariationer i bron... 47
7.6 Kontroll av axelöverfarter mha videoanalys ... 47
7.7 Resultat av kontrollmätningar i samarbete med polisen... 48
8 GENERALISERINGAR AV MÄTDATA I TID OCH RUM ... 50
8.1 Bakgrund och syfte ... 50
8.2 Mått och modeller för generalisering av mätdata... 50
8.2.1 Generalisering av mätdata i tid och rum... 51
8.2.2 Generalisering i tiden ... 51
8.2.3 Generalisering i rummet... 51
8.3 Datakällor som kan utnyttjas för stratifiering av vägnät... 53
8.3.1 Undersökningen Inrikes trafik med svenska lastbilar (UVAV) ... 53
8.3.2 Samgods ... 54
8.4 Analyser av BWIM-data ... 54
8.5 Kontrollprogram... 55
8.6 Sammanfattning och fortsatt arbete ... 55
9 TEKNISK UTVÄRDERING AV SiWIM-SYSTEMET... 57
9.1 Driftsmässiga synpunkter ... 57
9.1.1 Montering/uppstart... 57
9.1.2 Kalibrering ... 57
9.2 Slutkommentarer ... 58
9.2.1 Hårdvara... 58
9.2.2 Mjukvara ... 58
10 SLUTORD ... 59
10.1 Mätsystemet... 59
10.2 Kalibreringen ... 60
10.3 Efterbearbetning ... 60
10.4 Resultaten ... 60
10.5 Slutsatser... 61
11 BILAGOR ... 63
11.1 Resultat från mätningar 2002 ... 63
11.1.1 Resultat Region Mitt, VM2 - Örnsköldsvik ... 63
11.1.2 Resultat Region Mitt, VM3 - Storvik ... 65
11.1.3 Resultat Region Mälardalen, VMN2 - Västerås ... 67
11.1.4 Resultat Region Mälardalen, VMN4 - Sparreholm ... 69
11.1.5 Resultat Region Väst, VVÄ1 - Färjelanda ... 71
11.1.6 Resultat Region Väst, VVÄ3 - Grästorp ... 73
11.1.7 Resultat Region Väst - VVÄ4 - Kinna ... 75
11.1.8 Resultat Region Sydöst, VSÖ1 - Forserum ... 76
11.1.9 Resultat Region Sydöst, VSÖ2 - Lagan ... 78
11.1.10 Resultat Region Sydöst, VSÖ3 - Kalmar ... 80
11.2 Kartor över vissa brolägen... 82
11.2.1 D 422 - Strängnäs ... 82
11.2.2 D 439 - Sparreholm ... 83
11.2.3 H 50 - Oskarshamn... 84
11.2.4 P 1123 - Kinna... 85
11.2.5 R 687 - Grästorp ... 86
11.2.6 U 107 - Västerås ... 86
11.3 Fordonsklassificeringstabell... 87
11.4 Data från jämnhetsmätningar ... 91
11.5 Från mätningarna... 131
11.5.1 Omkörning mitt på bron ... 131
11.5.2 Jordning... 131
12 SiWIM Protocol V006 ENG... 133
12.1 A) General ... 133
12.2 B) Photos... 134
12.3 C) Installation... 135
12.4 D) Software settings ... 136
12.5 E) Calibration... 138
12.6 F) System supervision ... 140
13 Bilagor från statistisk analys ... 141
13.2 Karta från testkörning i Samgods/STAN ... 142
13.3 Sammanställning och analys av data från mätplatserna... 143
13.3.1 Skillnad mellan BWIM-mätningar och mätning av ÅDT... 143
13.3.2 Mätning av ÅDT med Metor 2000 ... 143
13.3.3 BWIM-mätningar ... 144
13.3.4 Slutsats ... 145
13.4 Urval av mätplatser, statistisk analys ... 146
13.4.1 Mätplats D422 ... 146
13.4.2 Mätplats D439 ... 148
13.4.3 Mätplats H50 ... 150
13.4.4 Mätplats P1123... 152
13.4.5 Mätplats R687 ... 154
13.4.6 Mätplats U107 ... 156
13.5 Fordonsklassificering enligt Metor... 158
14 FÖRTECKNINGAR... 160
14.1 Figurförteckning ... 160
14.2 Tabellförteckning... 160
14.3 Diagramförteckning... 160
14.4 Bildförteckning... 161
14.5 Formelförteckning ... 161
2 PROJEKTBESKRIVNING
2.1 Bakgrund
Axellaster från tunga fordon svarar för en mycket stor del av nedbrytningen av det belagda vägnätet. Det är därför viktigt att ha information om den tunga trafikens omfattning och vilka vikter som belastar vägnätet. I mitten av 80-talet etablerades ett antal fasta vågstationer för mätning av fordon i fart. Tyvärr visade det sig att tekniken då inte var tillräckligt bra varför försöken avbröts.
Vikten hos tunga axlar har varit dyrt och omständligt att mäta. Under de senaste åren har ny teknisk lösning utvecklats av ett företag i Slovenien. En färdig mätprodukt (SiWIM-systemet) finns nu att tillgå som är väsentligt enklare och billigare än de alternativ som tidigare funnits.
I detta fall är det fråga om en flyttbar mätutrustning där ett antal töjningsgivare monteras i en bro, denna teknik kallas Bridge-Weigh-In-Motion, (B-WIM). När brons reaktion på en känd last (kalibreringsbil) är känd kan även andra fordons bruttovikt och axellaster beräknas.
Sommaren 2001 testades denna mätmetod vid Kyrkdal utanför Kramfors. Mätmetoden visade sig vara lovande samtidigt som mätresultaten pekade på omfattande överlaster. Vägverket beslutade därför att genomföra utökade försök på ett antal platser i landet under 2002 och 2003. Syftet med försöken var att få en uppfattning om den tunga trafikens sammansättning med avseende på laster och förekomst av överlaster. Projektet syftade också till att utvärdera mätutrustning och att utveckla mätmetoden.
2.2 Hypoteser
De hypoteser som ställts upp var att genom riktade studier kunde:
• Få en uppfattning om faktiska laster på speciellt utvalda (intressanta) platser/sträckor
• Få en uppfattning om storleksordningen på hur mycket faktiska laster kan avvika från vad som generellt antagits utifrån andel tung trafik och antaganden om fördelning på lastat/olastat.
• Få en uppfattning om olika lastfall (lastfördelning på olika axelkombinationer) och för broar även lastlägen i tvärled.
• Få en uppfattning om storleksordningen av överlaster (storlek och frekvens)
• På provsträckor koppla uppmätta deformationer och nedbrytningshastigheten till faktiska laster.
Antagandet var vidare att genom kontinuerliga mätningar med stickprovsförfarande, som gör det möjligt att generalisera mätresultaten till ett vägnät, kan vi:
• Få underlag för att omsätta tung trafik till laster på vägnätet.
• Löpande följa vägnätets nyttjande avseende laster. Genom att för axlar och bruttovikt följa
o Omfattning
o Fördelning lastat/olastat
o Last i förhållande till max tillåten last
• Få en uppfattning om faktiskt utnyttjande (”fyllnadsgrad” i olika avseenden)
• Ange storlek och frekvens av överlaster.
2.3 Projektidé
Projektets grundidéer var att:
• Visa om tillgänglig mätutrustning och lämplig mätmetod kan ge en tillfredsställande noggrannhet.
• Genom mätning i ett begränsat antal punkter
- Få en uppfattning om hur verkliga axellaster kan variera i förhållande till de antaganden som kan göras utifrån flödesmätningar.
- Få en uppfattning om olika lastfall
- Få en uppfattning om storlek och frekvens av överlaster
• Utreda möjligheten att generalisera resultaten från möjliga mätplatser till ett vägnät.
• Göra troligt att genom instrumentering av ett begränsat antal broar med en liten mätorganisation och ett fåtal mätutrustningar kan få den information som behövs.
(Att det är möjligt att upprätta en mätstrategi som är ekonomiskt försvarbar.)
• Göra troligt att tjänsten kan specificeras så väl att den kan handlas upp (eller beställas internt).
Av ovanstående punkter har de tre första uppnåtts. Den fjärde punkten är delvis uppnådd.
Föreslagen fortsättning nedan ger på grund av kostnadsnivån en lägre ambitionsnivå avseende information än vad som annars vore önskvärt. Femte punkten är ännu inte uppfylld utan ligger något år fram i tiden. Teknikmognad och fältmässighet är ännu inte riktigt på en sådan nivå att tjänsten kan specificeras tillräckligt väl.
2.4 Mål
Under 2002 och 2003 skulle projektet:
1. Kontrollera 2001 års goda resultat i VM. Verifiera mätmetoden och mättekniken.
2. Utföra stickprovsmätningar för att ge en indikator på laster för några typvägar i olika delar av landet (ca 15 snitt)
3. Kartlägga nytta med och behov av förändringar av dagens dimensioneringsmetodik om data för tunga axlar är kända. Görs parallellt med projektet för både väg och bro.
4. Utarbeta metodbeskrivning
5. Klarlägga möjligheterna att utifrån tillgängliga mätplatser (lämpliga broar) kunna representera olika delar av vägnätet.
6. Utarbeta strategi för mätning av tunga axlar för att - etablera en tillståndsbild
- dimensionera väg- och broobjekt.
Punkt ett till fyra samt punkt 6 är klara. För att färdigställa punkt fem krävs ett större
dataunderlag än vad som finns tillgängligt inom projektet.
2.5 Förslag till mätstrategi för fortsatta mätningar
2.5.1 Summering av projektet
Det krävs en fortsättning på projektet för att följa upp överlastsituationen och öka kunskapen om vilka axellaster och bruttovikter som belastar vägnätet. En övergångslösning måste väljas eftersom det är för tidigt att föra in denna mättjänst i ordinarie verksamhet. Mätningarna med inköpta mätutrustningar (SiWIM) bör fortsätta under några år så att man därefter tar ny ställning till lämplig fortsättning
2.5.2 Förslag till fortsättning
Mot bakgrund av ovanstående genomförs en fortsättning enligt följande upplägg.
Fortsättningen genomförs som ett projekt där samtliga regioner är representerade.
Mätningar genomförs i begränsad omfattning till största delen baserat på den utrustning som redan anskaffats. Planerad projekttid är fyra år med en kontrollstation efter två år. Efter två år tas på nytt ställning till om det är lämpligt att fortsätta i projektform eller om mätningarna bör handlas upp i ordinarie verksamhet. Projektets styrgrupp ska också årligen att ta ställning till om uppnådda resultat i relation till kostnaderna motiverar fortsatta mätningar. Projektet ska genomföras med målsättningen att bygga upp kompetens och att förbereda för upphandling som del i ordinarie verksamhet.
Tillgänglig mätkapacitet fördelas på tre huvudsyften:
• Nationellt kontrollprogram avseende överlaster
• Regionalt informationsbehov
• Utveckling (exempelvis mätning på provvägar och mätning för utveckling av mätmetod)
2.5.3 Försöksprogram
Försöksprogrammet baseras på följande förutsättningar:
• Fyra mätutrustningar (nuvarande innehav).
• Mätsäsong 6 månader. Mitten av april till mitten av oktober.
o En veckas mättid per mättillfälle. Det tillkommer också tid för montering, kalibrering, demontering och transport.
o Möjlig mätkapacitet: 8 tillfällen per utrustning. Teoretisk kapacitet 12 tillfällen. (Detta är en betydligt högre kapacitet än vad som hittills har uppnåtts)
o Totalt fås då 32 tillgängliga mättillfällen.
Därför föreslås tillgängliga mättillfällen fördelas enligt följande:
• Nationellt kontrollprogram: 14 st. Det ger två platser per region som mäts årligen under en vecka vid ungefär samma tid på året.
• Regionalt behov: 14 st. Varje region kan välja ut två platser per år utifrån egna önskemål.
• För utveckling återstår då: 4 st.
3 MÄTSTRATEGI
3.1 Mätsystemet
Weigh-in-motion (WIM) tekniker har använts för att mäta fordonsvikter sedan 1970-talet.
Sådana system kan ge detaljerad kunskap om fordons bruttovikter, axellaster, hastigheter och axelavstånd mätt i normal trafikrytm, se Figur 3-1 nedan.
Figur 3-1 Principbild över SiWIM-systemet.
För att mäta detta används, i SiWIM-systemet, töjningsgivare som monteras på undersidan av en broplatta, se Figur 3-2 nedan Beroende på vägbanans bredd har 8 eller 12 töjningsgivare använts. Utrustningen medger att upp till 16 töjningsgivare används.
De töjningar som uppstår då ett fordon passerar bron registreras av dessa givare. Till detta
används axeldetektorer, två per riktning. I vårt fall har pneumatiska sensorer använts.
Figur 3-2 Principiellt montage av töjningsgivare och axeldetektorer.
Bild 3-1 Töjningsgivarna monterade på en mätplats
Signalerna registreras av en mätdator som hanterar och lagrar dem. Mätdatorn sitter monterad i ett skåp som har två strömförsörjningskällor. Dels ström från en extern källa dels ström från ett batteri som tar över om installationen skulle bli strömlös. Skåpet innehåller även en GSM-sändare som gör det möjligt att med hjälp av dator ringa upp och fjärrövervaka
installationen. Systemet kan larma operatören om något oförutsett händer under mätningarna.
Insamlad data sänds sedan till Vägverket i Borlänge. Här analyseras och utformas data för
presentation.
3.2 Val av mätplats
Val av mätplatser baseras dels på önskemål från Regionerna och dels på mätplatsernas tillgänglighet. Mätplatserna väljs ut för att ge en uppskattning av variationen i belastning utgående från egna antaganden som baserats på flödesmätningar, dessutom skall en rad med kriterier, se nedan, vara uppfylld på mätplatsen för att få till stånd en kvalificerad mätning.
• Bron skall vara av plattramstyp.
• Bron skall vara i tekniskt gott skick, inga större sprickor.
• Bron skall inte vara för kort i förhållande till sin bredd, brolängd teoretiskt acceptabel mellan 2 – 15 m
• Bron får inte vara vinklad mer än 20
omot fundamentet.
• Fritt flytande trafik, det vill säga inga trafikljus eller korsningar nära broläget.
• Vägytan skall vara jämn före och efter bron, se vidare kapitel 7.
• Tillgång till el vid bron. Detta krav kan släppas om fyra batterier används.
• Tillgång till brons undersida någorlunda enkel med avseende på vegetation, höjd, vatten etc.
• Sträckan kalibreringsfordonet måste färdas innan det kan vända får inte vara för lång.
Vid val av mätplatser har även hänsyn tagits till att skapa en jämn fördelning mellan olika vägkategorier.
3.3 Mätplatser 2002 - 2003
Under åren 2002 0ch 2003 har systemen varit driftsatta på totalt 20 mätplatser med fördelning enligt tabell. Mätplatserna har under 2002 års mätningar valts av respektive region.
Mätningarna som genomfördes 2003 är för Mjölby och Landvetter platserna valda av
respektive region. För mätplatserna vid Borensberg, Motala samt Ljungsbro är de valda för att ligga nära varandra vid den tekniska utvärderingen som skedde under 2003. Anledningen till detta är att de referensfordon som användes skulle ha nära mellan testplatserna. På så sätt kunde tester utföras samtidigt på två broar.
Tabell 3.3-1 Uppställning av mätplatser för 2002 respektive 2003 års mätningar
2 0 0 2
VM VMN VSÖ VVÄ
1 Mora Örebro Forserum Färjelanda
2 Örnsköldsvik: 1 Västerås Lagan E 6
3 Örnsköldsvik: 2 Strängnäs Oskarshamn Grästorp
4 Storvik Sparreholm Kinna
2 0 0 3
Borensberg Landvetter
Motala
Ljungsbro
Mjölby
I följande avsnitt redovisas lägena för samtliga mätplatser under projektet, dessutom redovisas
detaljerade brolägen för vissa broar i bilagorna.
3.3.1 Mätplatser för samtliga B-WIM mätningar under projekttiden.
3.3.2 Mätplatser – testmätningar inom B-WIM projektet, 2003
Figur 3-4 Karta över testmätningsplatserna 2003
3.3.3 Mätplatser Region Mitt
3.3.4 Mätplatser Region Väst
Figur 3-6 Karta över samtliga mätplatser i Region Väst
3.3.5 Mätplatser Region Mälardalen
3.3.6 Mätplatser Region Sydöst
Figur 3-8 Karta över samtliga mätplatser i Region Sydöst
4 MÄTNINGAR 2002
Ett samarbete startades mellan projektet och trafikpolisen i samtliga län där mätningar skett.
Syftet var att trafikpolisen skulle få kännedom om projektet samt att de skulle vara delaktiga i kalibreringsmätningarna. Ett utmärkt sätt att kalibrera mätvärden från systemet är att ta del av trafikpolisens mätresultat med deras portabla vågar i direkt anslutning till mätplatsen.
4.1 Mätprogram 2002
4.1.1 Inledning
Samtliga fyra SiWIM-system kalibrerades samt driftsattes under vecka 23, 2002, utan
störningar och planeringen var att de skulle mäta i cirka två veckor på varje plats. På grund av diverse driftstörningar, sabotage mm på utrustningen blev mätprogrammet reviderat vid ett flertal tillfällen och målet att hinna mäta på totalt 20 platser kunde därför inte fullföljas.
Bild 4-1 Polisens vägning under kalibreringen av mätsystemet, fotot avsiktligt grynigt.
(Polisvåg 63,0 ton, Wim 64,1 ton)
4.1.2 Planerade mätplatser 2002 - Mätprogram WIM 2002
Nedanstående tabeller innehåller mätprogrammet för B-WIM projektet under 2002.
ÅDT-kolumnerna innehåller data från Vägverkets register rörande årsdygnsmedeltrafiken, i bägge riktningarna, sammanlagt. Rader som är rödmarkerade innehåller mätstationer som på grund av yttre påverkan av installationerna inte analyserats.
4.1.3 Mätprogram 2002
Bet. Väg Plats Tidpunkt Län ÅDT ÅDT
tungVM1 RV 45 Mora 7/6- 16/7 W 13 190 670
VM2:1 E 4 Örnsköldsvik 17/7- 28/8 Y 11 220 1 290 VM2:2 E 4 Örnsköldsvik 28/8-11/10 Y 11 220 1 290
VM3 RV 80 Storvik 14/10- 30/10 X 9 490 1 040
VMN1 E 18 Örebro 5/6- 15/7 T 12 159 1 043
VMN2 RV67 Västerås 17/7- ? U 7 085 1 145
VMN3 E 20 Strängnäs 4/9- 30/9 D 11 130 1 300
VMN4 RV 57 Sparreholm 1/10- ? D 2 290 170
VSÖ1 RV 31 Forserum 4/6- 19/6 F 5 490 690
VSÖ2 E 4 Lagan 4/9- 19/9 G 7 380 1 780
VSÖ3 E 22 Oskarshamn 6/11- 21/11 H 6 230 530
VVÄ1 Lv172 Färjelanda 3-17/6 O (P) 2 850 270
VVÄ2 E 6 - 18/6- 28/8 O 5 300 1 300
VVÄ3 Rv47 Grästorp 2/9- 7/10 O (R) 6 098 664
VVÄ4 Rv41 Kinna 10/10- 22/11 O 6 200 550
* Siffror från Vägverkets trafikmätningssystem, avser summan av bägge riktningarna.
Tabell 4.1-1 Flöden tagna ur Vägverkets trafikmätningssystem för mätplatserna för 2002 års mätningar
4.2 Trafikflöden som mätts upp
Föreliggande avsnitt presenterar de trafikflöden som mättes upp under mätningarna som genomfördes under 2002. Här presenteras typiska trafikflöden från enskild mätdag.
Beträffande mätstationerna Forserum respektive Färjelanda presenteras inga data eftersom analyserna är genomförda av ZAG i Slovenien som inte hade uppdraget att ta fram dessa data.
I kapitel 8 finns ytterligare analys utförd med avseende uppmätta flöden.
4.2.1 Uppmätta trafikflöden 2002
R1 respektive R2 i Tabell 4.2-1 nedan representerar Riktning 1 respektive Riktning 2 på aktuell mätstation.
Flöde Flöde
tungAndel [%] Sammanlagt
Bet. R1 R 2 R1 R 2 R1 R 2 Flöde
Flöde,
tungAndel
Ö-vik :2
5050 5014 682 588 13,7 11,7 10064 1280 12,7
Storvik
2635 2713 509 549 19,3 20,2 5348 1058 19,8
Västerås
1276 3028 37 450 2,9 14,9 4304 487 11,3
Sparreholm
6155 5453 763 583 12,4 10,7 11608 1346 11,6
Strängnäs
632 566 81 63 12,8 11,1 1198 144 12,0
Forserum
- - - - - - - - -
Lagan
2311 3183 737 1011 31,9 31,8 5494 1748 31,8
Oskarshamn
2655 2833 304 336 11,5 11,9 5488 640 11,7
Färjelanda
- - - - - - - - -
Grästorp
2453 2522 265 299 10,8 11,9 4975 564 11,3
Kinna
Tabell 4.2-1 Uppmätta flöden under 2002 års mätningar
5 MÄTNINGAR 2003
Under 2003 koncentrerades projektet till att genomföra valideringsmätningar och teknisk kontroll av systemen. Dessutom skulle en mätning per region göras, i mån av tid.
5.1 Mätprogram 2003
Avsikten under 2003 var att genomföra följande program:
1. Montage av samtliga system inom ett geografiskt begränsat område.
2. Samtliga system kontrolleras med avseende på eventuella långtidseffekter 3. Mätsystemet kontrolleras med avseende på temperaturväxlingar
4. Repeterbarhet i mätningar
5. Fler kända laster skulle användas
6. Mätning av minst en mätplats per medverkande region under 2003 efter avslutade tester.
Punkt 1 till 5 ovan har genomförts, punkten 6 genomfördes till hälften genom mätning av en mätplats i region väst samt en mätplats i region Sydöst.
5.2 Testomgång 1
Första testomgången genomfördes med start i mars månad. Tre broar i trakten kring
Borensberg i Östergötland valdes ut. På en av broarna monterades två system. Detta skedde på riksväg 36 vid Ljungsbro. Avsikten var att jämföra mätningarna i de två skilda systemen för att undersöka om resultaten på de skilda systemen på något sätt blev olika.
5.2.1 Motala
Bron ligger på den relativt högtrafikerade riksväg 50 i Motala. Riksväg 50 är på det aktuella avsnittet relativt ojämn. Trots detta blev mätresultaten bra.
5.2.2 Borensberg
Bron ligger i Borensberg på riksväg 36 som går mellan Linköping och Motala.
5.2.3 Ljungsbro
Testningarna på denna bro som ligger på riksväg 36, som mellan Linköping och Borensberg, har inte kunnat visa några definitiva resultat. På denna bro monterades två system för att kunna undersöka repeterbarhet mellan de olika mätsystemen.
Problem uppstod med avseende på glidande, ökande, laster som systemen rapporterade.
Första orsaken till detta troddes vara att töjningsgivarna gled under belastning. Glidningen skedde mellan brickan som ligger som anliggning mot brobetongen och töjningsgivarens metalldelar. Vidare undersöktes eventuella brister i elsystemen samt en grundlig genomgång av övrig hårdvara.
När töjningsgivarna åtgärdats, genom slipning av givarnas anliggningsytor, samt vissa
modifieringar utförts av elsystemen, genomfördes en ny testomgång. Vid detta tillfälle
testades även användning av så kallad FAD, Free of Axle Detectors. FAD innebär att det inte
finns några synliga installationer på vägbanan. Axeldetekteringen sker istället med hjälp av 4
extra töjningsgivare som monteras under bron. Detta visade sig ge, för axeldetekteringen,
Dock kvarstod problemen med ökande laster under belastning. Slutsatsen som drogs var att det händer något underligt med bron, systemen rapporterar att bron, för samma belastning, töjs 2 gånger så mycket i en riktning.
En inspektion av bron gav inte heller några slutgiltiga svar på denna fråga. Eftersom en fortsatt utredning av brons egenskaper inte kunde inrymmas i detta projekt beslutades att de två system som använts vid Ljungsbro skulle testas i ett nytt likvärdigt testmontage på Borensbergsbron, se vidare under testomgång 2 nedan.
Mätplatsen utgår därmed ur försöksprogrammet.
5.3 Testomgång 2 – Borensberg
För att undersöka de problem som uppstod på mätplats Ljungsbro och reda ut eventuella brister i mätsystemen utfördes ett testmontage av ”Ljungsbrosystemen” på Borensbergsbron.
Denna test gav vid handen att systemen fungerade som de skulle och de fenomen som uppstod på Ljungsbrobron inte kunde upprepas.
5.4 Övriga mätningar 2003
Eftersom testomgång 2 genomfördes beslöts att inga andra mätningar skulle genomföras innan testomgång 2 var färdiganalyserad. Detta drog ut på tiden så endast två ytterligare mätningar kunde genomföras. Båda dessa mätningar genomfördes på motorvägssektioner.
Mätningarna genomfördes dels på riksväg 40 vid Landvetter samt dels på E4 vid Mjölby.
Vid dessa mätningar mättes således trafiken endast i en riktning. Denna mätning var samtidigt ett test för att konstatera om det skulle fungera med ”enkelriktad” trafik. Resultatet från denna test var mycket gott.
Vid Landvetter upptäcktes att om kalibrering genomförs under tidpunkter då temperaturen i bron ändras mycket hastigt inverkar detta mycket kraftigt på mätresultaten. I vårt fall ändrades temperaturen med cirka 8 grader Celsius under 3 timmar. Detta faktum påpekades för ZAG och CESTEL som under vinterperioden 2003/2004 genomförde omfattande tester i Slovenien under liknande förhållanden. Effekterna uppstod även där och ett lösningsförslag är under utarbetande. Dessa effekter går att justera i efterhand. Landvetter har ännu inte
analyserats.
5.5 Slutsatser från 2003 års mätningar
SiWIM-systemen är mobila system och lämpar sig förnärvarande inte för längre tids
mätningar på samma mätplats. En rekommendation är att mätperiodens längd maximeras till 14 dagar. Om längre mätperiod är önskvärd måste ytterligare kalibreringar göras. Dessutom kommer mängden data som samlas in att kräva att mätsystemet töms på data under pågående mätperiod.
Resultaten av mätningarna är repeterbara, detta konstaterades efter mätningarna under testomgång 2 i Borensberg.
Fordonsklassificeringen i systemen fungerar mycket väl.
Inga problem med att mäta och sedan analysera en ”enkelriktad” trafikström.
Kalibreringar skall inte, i dagsläget, genomföras då temperaturändringarna i konstruktionen är
stora.
6 ANALYS 2002 – 2003
Ur de mätningar som genomförts på vägnätet kan en mängd faktorer utläsas. En
standarduppsättning av analyser har därför tagits fram. Det är viktigt att understryka att dessa analyser inte är de enda som går att göra på materialet. En genomgripande statistisk analys av insamlad data har ännu inte genomförts på grund av den enormt stora mängd data som
samlats in.
6.1 Bakgrund
Projektets idé är att samla in uppgifter om hur den tunga trafiken på vägnätet ser ut, speciellt då hur den är lastad. Intresse fanns om att för en utvald skara av mätplatser analysera hur stora eventuella överlaster var. Ur vägkonstruktionens synvinkel är axelbelastningarna intressanta, ur brokonstruktionens synvinkel är bruttovikten samt fordonets sidoplacering på bron viktigt.
Det senare har inte kunnat genomföras eftersom det med befintliga axeldetektorer inte varit möjligt att få fram sidoläget. Resultaten från denna typ av analyser skulle kunna hjälpa till vid dimensionering av underhållsåtgärder och nybyggnad, både för broar och för vägar.
6.2 Analysmål
För att få en uppfattning om hur trafiken på mätplatsen såg ut beslutades att samtliga fordon skulle registreras. Utgående från dessa data skulle sedan de tunga fordonens vikt och axel- konfigurationer analyseras. Av speciellt intresse var förekomsten av överlaster samt dessa överlasters storlek.
Följande parametrar planerades att analysera:
• Axellastspektrum
o Alla tunga axlar redovisas i diagramform och tabellform, histogram, fördelning o.s.v.
• Axelkonfigurationsspektrum
o Exempelvis ”enkel boggie” ”dubbel boggie” o.s.v. redovisning i diagramform och tabellform, histogram, fördelning o.s.v.
• Bruttoviktsspektrum
o Passerade/mätta axlar analyseras fordonsvis för att ge en liknande beskrivning som i ovan.
• Axellasthastighet
o Analys av vilken hastighet respektive axelbelastning ”typiskt” har.
• Fordonstypsidentifikation
o Analys av vilka fordonstyper som utnyttjar vägen. Identifieras initialt enligt befintlig typfordonsdatabas som levereras med ”post processing”-
programvaran
• Beräkning av antal standardaxlar per tungt fordon, ”B”, enligt kapitel C ATB VÄG 2003.
6.3 Resultat som presenteras
Denna rapport redovisar inte alla de ovanstående punkterna utan koncentrerar sig på att ge en
6.3.1 Kommentar om bruttoviktanalyserna ur tidsperspektiv
De tunga fordonens fördelning över dygnet presenteras i två olika former i denna rapport.
Dels en uppritning av varje enskilt fordon i ett punktdiagram med tidsaxel samt dels ett histogram över antal fordon i respektive kategori som passerar varje timme. Trafiken redovisas dels i varje riktning samt dels sammanslaget för bägge riktningarna för mätplatserna. Se exempel nedan.
Totalvikter Mätplats X
0 10 20 30 40 50 60 70 80
00:00:00 04:48:00 09:36:00 14:24:00 19:12:00 00:00:00
[ton]
Figur 6-1 Exempel på diagram över totalvikter, simulerad data.
Dygnsfördelning
0,0 2,0 4,0 6,0 8,0 10,0 12,0 14,0 16,0 18,0
0-1 1-2 2-3 3-4 4-5 5-6 6-7 7-8 8-9 9-10 10-11 11-12 12-13 13-14 14-15 15-16 16-17 17-18 18-19 19-20 20-21 21-22 22-23 23-24
[st]
2-axliga lastbilar 3-axliga lastbilar Bussar Semi-trailers Trailers Övriga
Figur 6-2 Exempel på diagram över fördelning av den tunga trafiken över dygnet, simulerad data.
6.3.2 Kommentar om bruttoviktanalyserna ur viktperspektiv
Då det gäller vikterna har bruttovikterna analyserats ur tre olika lastperspektiv. Samma typ av punktdiagram som i avsnittet ovan används här. Detta diagram redovisar hur den totala
viktfördelningen ser ut. Dessa data har analyserats med avseende på överlast på enskild axel eller bruttoviktsöverlast. Ur dessa data har sedan följande två olika analyser gjorts:
1. Hur stor andel av fordonen med bruttovikt lika med eller över 35 ton är överlastade, antingen på enskild axel eller bruttovikt.
2. Hur stor andel av fordonen med en bruttovikt under 35 ton är överlastade, antingen på enskild axel eller bruttovikt.
En analys av hur stor påverkan på vägkonstruktionen har gjorts. Då en dimensionering av vägkonstruktionen bygger på att man känner trafiken eller på ett korrekt sätt kan bedöma trafikens storlek är detta en viktig punkt. Sedan 1994 har antalet standardaxlar, 10 ton, per tungt fordon ansetts vara 1,3. Denna faktor påverkar direkt det förväntade antalet axlar som skall passera konstruktionen under dess livstid. En förändring i denna påverkar alltså antingen konstruktionens tjocklek med avseende på främst bundna lager eller den förväntade
livslängden hos beläggningen.
Resultaten redovisas i stapeldiagramform.
6.3.3 Bortfall av mätdata
En del mätdata har inte kunnat användas på grund av problem med datakvaliteten. Detta kan bero på en mängd olika saker som exempelvis spårig och ojämn vägbana, mätsystemet stört av yttre faktorer såsom sabotage, påkörning etc.
I de fall då signalerna varit svåra att tyda, främst antalet axlar, har dessa eliminerats ur analysen eftersom det annars inte skulle ge en rättvisande bild av trafiken.
Då två fordon trafikerar bron exakt samtidigt kan inte heller analys genomföras eftersom töjningsgivarna i systemet inte kan känna av om fordonet passerar i riktning 1 eller riktning 2.
Alla sådana händelser har eliminerats ur analyserna. Dessa händelser kallas för ”multiple presence” och kan antingen innebära att två tunga fordon varit på bron samtidigt eller att ett tungt och ett lätt fordon varit på bron samtidigt.
Då flera lätta fordon färdats med ett litet mellanrum på bron kan detta ha registrerats som ett tungt fordon. Denna händelse har också kontrollerats och i förekommande fall har dessa tagits bort ur analysen.
6.3.4 Bortfall av mätplatser
Av de 15 mätplatser som planerades under våren 2002 har totalt 10 analyserats.
6.4 Hastigheter som mätts upp
Följande tabell redovisar de hastigheter som mätts upp under mätningarna. Redovisade hastigheter utgör medelhastigheter, enheten är km/h. Station VSÖ1 respektive VVÄ1 redovisas inte eftersom dessa två stationer analyserats av ZAG i Slovenien där man inte undersökte denna aspekt.
Medelhastighet R1 R2 Skyltad
Ö-Vik Tunga 81,4 90,8 90
Lätta 90,1 95,9
Storvik Tunga 87,3 88,1 90
Lätta 100,1 100,5
Västerås Tunga 85,1 81,9 90
Lätta 93,1 90,7
Sparreholm Tunga 84,3 78,1 90
Lätta 91,1 87,9
Strängnäs Tunga 63,4 62,6 70
Lätta 66,2 66,7
Lagan Tunga 84,8 87,3 110
Lätta 97,5 104,3
Oskarshamn Tunga 78,5 79,1 90
Lätta 76,6 76,9
Grästorp Tunga 57,5 56,0 50
Lätta 54,9 52,8
6.5 Medelvikter tunga fordon
Följande tabell redovisar ett urval av medelbruttovikterna som mätts upp, enheten är ton.
R1 R2
Ö-Vik 17,4 18,9
Storvik 22,3 26,1
Västerås 35,6 38,2
Sparreholm 27,2 26,2 Strängnäs 18,3 19,6
Lagan 17,7 23,7
Oskarshamn 32,2 29,6
Grästorp 25,3 31,2
6.6 Resultat i kortform
I detta avsnitt redovisas resultaten som rör mätning av överlaster. Här redovisas endast den delen av analysen som behandlar överlast. I tabellerna representerar R1 respektive R2 de olika mätriktningarna. R1=Riktning 1, R2=Riktning 2.
Övervikt på bruttovikt inbegriper fordon vars överlast kommer av överstigande av
bruttoviktsgräns, detta innebär att om enstaka axel varit överlastad på ett sådant fordon så kommer detta resultat inte att inräknas som axelövervikt.
Resultaten för R2 i Västerås är tveksamma eftersom de bygger på mycket få fordon.
6.6.1 Överlast, alla tunga fordon
I detta avsnitt redovisas hur andelen av samtliga tunga fordon och hur överlasterna fördelas mellan bruttovikt- respektive axellastövervikt.
R1 R2 R1 R2 R1 R2
Ö-vik 0,4 1,7 1,3 3,4 1,7 5,1
Storvik 0,0 1,3 5,9 8,7 5,9 10,0
Västerås 21,6 22,9 18,9 20,9 40,5 43,8
Strängnäs 5,2 8,2 15,1 12,9 20,3 21,1
Sparreholm 6,2 0,0 6,2 9,5 12,4 9,5
Färjelanda 4,7 4,3 14,5 9,5 19,2 13,8
Grästorp 9,1 13,4 9,8 14,4 18,9 27,8
Kinna 11,7 8,2 4,8 6,2 16,5 14,4
Forserum 6,5 3,4 12,2 14,0 18,7 17,4
Lagan 3,3 1,8 22,5 14,2 25,8 16,0
Kalmar 3,6 10,6 5,9 10,2 9,5 20,8
Borensberg 6,6 5,2 6,9 4,9 13,5 10,1
Motala 6,5 8,7 12,2 10,2 18,7 18,9
Mjölby 38,0 - 1,8 - 39,8 -
Summa Bruttovikt Axellast
Överlast på Bruttovikt
0,0 5,0 ,0 ,0 ,0 ,0 ,0 ,0 ,0
Ö-vik Storvik Västerås Strängnäs Sparreholm Färjelanda Grästorp Kinna Forserum Lagan Kalmar Borensberg Motala Mjölby
[%] R1
R2
Överlast på Axelvikt
0,0 5,0 10,0 15,0 20,0 25,0
Ö-vik Storvik Västerås Strängnäs Sparreholm Färjelanda Grästorp Kinna Forserum Lagan Kalmar Borensberg Motala Mjölby
[%] R1
R2
10 15 20 25 30 35 40
6.6.2 Överlast, tunga fordon med bruttovikt lika med eller större än 35 ton De fordon som är lastade har oftast en bruttovikt som överstiger 35 ton. I denna analys ingår således inte fordon med 2 eller 3 axlar. Dessa fordon behandlas i avsnitt 6.6.3. Här
presenteras andelen av de fordon vars bruttovikt är lika med eller större än 35 ton.
R1 R2 R1 R2 R1 R2
Ö-vik 2,4 7,0 11,0 17,4 13,4 24,4
Storvik 0,0 3,3 16,8 20,6 16,8 23,9
Västerås 42,1 41,8 36,8 35,7 78,9 77,5
Strängnäs 17,9 31,2 39,8 32,6 57,7 63,8
Sparreholm 62,5 0,0 12,5 22,2 75,0 22,2
Färjelanda 22,7 20,8 47,5 34,6 70,2 55,4
Grästorp 40,0 40,4 34,5 38,4 74,5 78,8
Kinna ej ber ej ber ej ber ej ber ej ber ej ber
Forserum 30,9 18,0 40,3 52,6 71,2 70,6
Lagan 7,3 4,9 47,9 35,4 55,2 40,3
Kalmar 27,8 40,0 41,7 35,6 69,5 75,6
Borensberg 23,4 26,6 21,8 22,5 45,2 49,1
Motala 20,4 26,8 35,0 26,2 55,4 53,0
Mjölby 73,4 - 1,8 - 75,2 -
Summa Bruttovikt Axellast
Överlast på Bruttovik Fordon tyngre än 35 ton
0,0 10,0 20,0 30,0 40,0 50,0 60,0 70,0 80,0
Ö-vik Storvik Västerås Strängnäs Sparreholm Färjelanda Grästorp Kinna Forserum Lagan Kalmar Borensberg Motala Mjölby
[%] R1
R2
Överlast på Axellast Fordon tyngre än 35 ton
0,0 10,0 20,0 30,0 40,0 50,0 60,0
Ö-vik Storvik Västerås Strängnäs Sparreholm Färjelanda Grästorp Kinna Forserum Lagan Kalmar Borensberg Motala Mjölby
[%] R1
R2
6.6.3 Överlast, fordon med bruttovikt mindre än 35 ton Här presenteras andelen av de fordon vars bruttovikt understiger 35 ton.
R1 R2 R1 R2 R1 R2
Ö-vik 0,2 0,4 0,0 0,0 0,2 0,4
Storvik 0,0 0,3 2,1 3,0 2,1 3,3
Västerås 0,0 0,5 0,0 3,4 0,0 3,9
Strängnäs 0,9 0,9 6,5 6,6 7,4 7,5
Sparreholm 0,0 0,0 5,6 7,5 5,6 7,5
Färjelanda 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0
Grästorp 1,0 0,0 3,3 2,5 4,3 2,5
Kinna ej ber ej ber ej ber ej ber ej ber ej ber
Forserum 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0
Lagan 0,2 0,0 3,8 2,0 4,0 2,0
Kalmar 0,4 0,0 1,1 2,0 1,5 2,0
Borensberg ej ber ej ber ej ber ej ber ej ber ej ber Motala ej ber ej ber ej ber ej ber ej ber ej ber
Mjölby ej ber - ej ber - ej ber -
Summa Bruttovikt Axellast
Överlast på Bruttovikt Fordon lättare än 35 ton
0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2
Ö-vik Storvik Västerås Strängnäs Sparreholm Färjelanda Grästorp Kinna Forserum Lagan Kalmar Borensberg Motala Mjölby
[%]
R1 R2
Överlast på Axellast Fordon lättare än 35 ton
0,0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0
Ö-vik Storvik Västerås Strängnäs Sparreholm Färjelanda Grästorp Kinna Forserum Lagan Kalmar Borensberg Motala Mjölby
[%] R1
R2
6.7 Standardaxlar per tungt fordon
Antalet standardaxlar per tungt fordon är en avgörande parameter vid dimensionering av vägkonstruktionen. Historiskt, sedan 1994, har faktorn 1,3 använts vid beräkning av ekvivalent antal standardaxlar. Faktorn kallas för B-faktorn i ATB VÄG 2003, se nedan.
Formel 1
Formel 1 Ekvationen som används för att beräkna ekvivalent antal standardaxlar.
300
100 kN
800 kPa
Figur 6-3 Typskiss över en standardaxel enligt ATB VÄG 2003.
=
+
⋅
⋅
⋅
⋅
= ∑
= n j
j k
ekv
B k A ÅDT
N
1 1 100
65 , 3
ÅDTk Trafikflödet per dygn i ett körfält [st]
A Andel tung trafik [%]
B Antal Standardaxlar per tungt fordon
n Dimensioneringsperiod [år] (vanligtvis 20 år)
k Trafikökning [%]
Det är i detta sammanhang mycket viktigt att poängtera att B-faktorn och frekvensen av överlast inte har med varandra att göra. Ett fordon som är lagligt lastat kan mycket väl generera höga B-faktorer.
En vägkropp dimensioneras utefter det förväntade antalet standardaxlar som kommer att passera under den tänkta dimensioneringsperioden. Detta resultat kallas ekvivalent antal standardaxlar, Nekv. Nekv beräknas som produkten mellan årsdygnstrafiken, andel tung trafik, den ökning som förväntas ske av tung trafik samt faktorn B. och
beskriver faktorn B’s påverkan på resultatet av en sådan beräkning. Y-axeln i diagrammen ger Nekv, d.v.s. den trafikmängd som konstruktionen måste tåla för att inte nedbrytningstakten skall bli högre än den avsedda.
Diagram 6-1 Diagram 6-2
Trafikklasspåverkan
0 1 000 000 2 000 000 3 000 000 4 000 000 5 000 000 6 000 000 7 000 000 8 000 000 9 000 000
1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5
"B"
< 0,5 milj 0,5 - 1 milj 1 - 2,5 milj
Diagram 6-1 B-faktorns påverkan på ekvivalent antal standardaxlar Nekv, låga trafikvolymer
Trafikklasspåverkan
0 9 000 000 18 000 000 27 000 000 36 000 000 45 000 000 54 000 000 63 000 000
1 1,25 1,5 1,75 2 2,25 2,5 2,75 3 3,25 3,5 3,75 4 4,25 4,5
"B"
2,5 - 5 milj 5 - 9 milj 9 - 19 milj
Diagram 6-2 B-faktorns påverkan på ekvivalent antal standardaxlar Nekv, höga trafikvolymer
Linjerna i diagrammen ovan respresenterar olika mängd standardaxlar under den tänkta
dimensioneringsperioden för vägkonstruktionen. Staplarna till höger i diagrammen
Nedanstående , visar hur tjockleken på en vägkonstruktion beror av värdet på faktorn B. En ökning av faktorn B innebär således en direkt ökning av vägkroppens
sammanlagda tjocklek. Denna tjockleksökning påverkar direkt tjockleken hos de bundna lagren. Som exempel kan nämnas att om man vid dimensioneringen av vägkroppen antagit att värdet på faktorn B är 1,0 för aktuell vägsträcka men istället visar sig vara 3,0 så måste
beläggningstjockleken ökas från 120 mm till 160 mm alltså en skillnad på 40 mm, vilket motsvarar hela tjockleken hos ett bitumenbundet slitlager enligt ATB VÄG.
Diagram 6-3
Diagram 6-3 Hur vägkonstruktionens tjocklek beror av faktorn B.
Tjocklek pga "B"
0 100 200 300 400 500 600 700
0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5
"B"
[mm] Bel T
Tot T
Diagram 6-1 respektive skall utläsas som att man ursprungligen dimensionerar vägen med ett visst värde på faktorn B så fås kravet på vägkonstruktionen på y-axeln via en vald ”trafikmängdslinje”. Om nu värdet på faktorn B ökas till det dubbla kommer därför kravet på vägkonstruktionen att öka.
Diagram 6-2
Exempel: Diagram 6-2 används vi antar att vi har en faktor B = 1,5 för en viss väg.
Trafikmängdslinjen väljs till 9-19 milj standardaxlar. Vi får då ”kravet” 23 milj axlar för konstruktionen. Vid mätning visar det sig att faktorn B egentligen har ett värde på B=3,75 då blir kravet istället ca 58 milj standardaxlar. Detta motsvarar 40 mm extra bundet bärlager samt ca 5 cm extra skyddslager för att uppfylla de bärighetskrav som ställs i ATB VÄG.
Om man istället betraktar ett enskilt objekt som redan byggts under antagandet att B=1,3 och sedan låter B variera inom de gränser som mätts upp under projektet kommer man fram till följande bild.
I nedanstående varierar ”förväntad teknisk livslängd” eller dimensioneringsperiod på y-axeln medan B varierar på x-axeln
Diagram 6-4
0 10 20 30 40 50 60
0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 ESAL / tungt fordon
år
Diagram 6-4 Variation i livslängd för ett exempel.
Dessa data är därför mycket värdefulla ur vägdimensioneringssynpunkt. I nedanstående redovisas uppmätta och beräknade B-faktorer för respektive mätplats.
Tabell 6.7-1
Tabell 6.7-1 Beräknade antal standardaxlar per tungt fordon, faktorn B enligt ATB VÄG.
Standardaxlar per tungt fordon Riktning 1 Riktning 2
Örnsköldsvik 0,23 0,41
Storvik 1,16 1,56
Västerås 3,39 3,87
Strängnäs 1,82 2,32
Sparreholm 0,55 0,71
Forserum 0,97 0,91
Lagan 2,68 2,21
Oskarshamn 1,37 2,29
E6 0,89 0,93
Grästorp 1,87 2,4
Kinna 1,92 1,85
Borensberg 1,34 1,45
Motala 1,04 0,91
Mjölby 3,40 ej mätt
Differenser mellan uppmätt "B" och B=1,3
-1,5 -1 -0,5 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3
Örsköldsvik Storvik Västerås Strängnäs Sparreholm Forserum Lagan Oskarashamn Färjelanda Grästorp Kinna Borensberg Motala Mjölby
[diff Bmätt-B1,3]
Riktning 1 Riktning 2
Diagram 6-5 Differensen mellan mätta och analyserade B-faktorn mot B=1,3.
6.8 Analysernas genomförande
6.8.1 Allmänna ställningstaganden inför analyserna
På grund av den stora mängd data som samlats togs beslutet i ett första läge, 2002, att minst en dag per mätstation skulle analyseras. Valet föll på en tisdag under mätperioden. Vidare beslutades att en relativt tuff linje skulle hållas med avseende på eventuella tveksamheter från mätningarna. Detta har gett vid handen att en hel del data, främst från Västerås har skrotats på grund av otydliga och svårtolkade mätdata. Vidare bestämdes att om man vid analysen var tvungen att justera axelbelastningar så skulle dessa justeringar inte medföra en för hög totalvikt. Vid tveksamheter har dessa fordon eliminerats ur analyserna.
Under 2003 har dessa analyser reviderats och utökats så att minst 5 dagar per mätstation,
förutom Storvik och Örnsköldsvik, har kontrollerats och analyserats.
6.8.2 Analysprogrammet, SiWIM-D
Som start på varje analys skedde en kontroll med avseende på extrema mätvärden eller
tolkningar av mätvärden. Detta gjordes genom en kontroll med avseende på följande kriterier:
• Enskild axel tyngre än 13 ton.
• Bruttovikten på fordonet överstiger 65 ton.
• Fordonet kan inte klassificeras.
• Flera fordon på bron samtidigt.
• Den automatiska beräkningen av mätvärden inte bra enligt ett programinternt kvalitetsindex.
Anledningen till kontrollerna är bland annat att beroende på hur väl de pnuematiska
axeldetektorerna lyckats med axeldetekteringen så klarar analysprogrammet inte av att tolka mätningen korrekt. Detta kan få till följd att programmet ”missar” en eller flera axlar på ett fordon. I dessa fall har en manuell behandling av dessa skett vilket i klartext betyder att operatören lägger till extra axlar till mätningen, eller drar ifrån. Om axlar saknas eller extra axlar tolkats in kan heller inte fordonen klassificeras på ett korrekt sätt.
Även vikterna kan ibland bli feltolkade, då detta skett har justering av vikterna utförts. I dessa fall har instruktionen till operatören varit att hellre lägga på för lite last eller dra ifrån för mycket så att mätningarna inte skall visa onödigt tunga axelkonfigurationer och därmed generera ett överlastat fordon.
Om flera fordon varit samtidigt på bron genereras för stor vikt till analysresultatet. Man kan skilja på två fall: två tunga fordon på bron samt ett tungt fordon och en personbil. Vi har valt att eliminera alla förekomster av flera fordon på bron för att undvika eventuella feltolkningar av axelbelastningar.
Ovanstående kontrollpunkter kan givetvis förändras och modifieras efter önskemål.
Programvaran kan om man så vill ställas in för att endast kontrollera fordon av en viss typ etc.
6.8.3 Efterbearbetning av resultaten
Eftersom analysprogrammet har begränsade presentationsmöjligheter har resultaten från
analyserna exporterats till Excel för presentation. Ett program för att ta hand om analysfilerna
har skapats inom projektets ram. Detta program utnyttjar sedan en mall som skapats i Excel så
att samtliga stationer presenteras på samma sätt. Resultatsammanställningen i denna rapports
bilagor kommer från dessa Excelanalyser.
6.9 Resultat
Resultaten som presenteras i detta avsnitt bygger på en analyserad mätvecka per mätplats, utom i två fall.
I föreliggande avsnitt redovisas endast en mätstation. Övriga mätstationers data finns redovisade i avsnittet 11 B.
6.9.1 Resultat Region Mälardalen, Strängnäs
Figur 6-4 Bruttoviktsföredelning, resultat från ett dygn.
Strägnäs: 10.9.2002 - Totalvikter
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
0:00 6:00 12:00 18:00 24:00
Timme
Totalvikt (ton)
Lane 1 Lane 2
Figur 6-5 Histogram över fördelning, resultat från ett dygn.
Dygnsfördelning
0,0 20,0 40,0 60,0 80,0 100,0 120,0
0-1 1-2 2-3 3-4 4-5 5-6 6-7 7-8 8-9 9-10 10-11 11-12 12-13 13-14 14-15 15-16 16-17 17-18 18-19 19-20 20-21 21-22 22-23 23-24
[st]
2-axliga lastbilar 3-axliga lastbilar Bussar Semi-trailers Trailers Övriga
