Aktualizacja współczynników równoważności pojazdów ciężarowych i autobusów

Transkrypt

1 Akualizacja współczynników równoważności pojazdów ciężarowych i auobusów dawid ryś Poliechnika Gdańska dawid.rys@wilis.pg.gda.pl józef judycki Poliechnika Gdańska jozef.judycki@wilis.pg. gda.pl pior jaskuła Poliechnika Gdańska pior.jaskula@wilis.pg. gda.pl Niniejszy arykuł powsał na podsawie prac badawczych Kaedry Inżynierii Drogowej Poliechniki Gdańskiej nad akualizacją i weryfikacją Kaalogu ypowych konsrukcji nawierzchni podanych i półszywnych z 1997 r. [7]. Prace e doyczą szeregu zagadnień, kóre omówiono w arykule [3]. Jednym z nich jes akualizacja sposobu określania obciążenia ruchem do projekowania konsrukcji nawierzchni, kóra obejmuje definicję obciążenia osi sandardowych, wyznaczenie okresu obliczeniowego oraz określenie współczynników równoważności pojazdów ciężarowych i auobusów, umożliwiających obliczenie równoważnej liczby osi sandardowych. W arykule przedsawiono meodę analizy i określania współczynników równoważności obciążenia pojazdów na podsawie wyników ważenia pojazdów w ruchu, w kilkunasomiesięcznym okresie, na dwóch sacjach preselekcyjnego ważenia pojazdów zlokalizowanych na drogach krajowych. Podane współczynniki mają charaker wsępny i mogą ulec zmianie w osaecznej wersji akualizowanego kaalogu z nasępujących powodów: współczynniki określone z obecnego ruchu muszą być zweryfikowane, ponieważ obciążenie pojazdów i osi ma endencję wzrosową, a nawierzchnie projekuje się na 20 0 la, obecnie dosępne są dane ylko z dwóch sacji auomaycznego ważenia, do obliczeń wykorzysano ylko wzór czwarej poęgi. Planowane są dalsze prace nad ym zagadnieniem z większą ilością danych, z użyciem innych meod przeliczeniowych, w ym meody AASHTO, francuskiej i oryginalnej meody opracowanej w Poliechnice Gdańskiej [], [5]. Zgodnie z [7] kaegorię ruchu określa się na podsawie liczby osi sandardowych (L), kóre przez dany przekrój drogi przejadą w rozparywanym okresie eksploaacji, obliczonej ze wzoru: L = (N 1 r 1 + N 2 r 2 + N 3 r 3 ) f 1 (1) Liczba osi sandardowych zależy od liczby pojazdów przypisywanych do jednej z rzech kaegorii: (N 1 samochody ciężarowe bez przyczep, N 2 samochody ciężarowe z przyczepami lub ciągniki siodłowe z naczepami, N 3 auobusy), odpowiadających danej kaegorii współczynników przeliczeniowych (r 1 ) oraz współczynników uzależnionych od liczby pasów ruchu (f 1 ). Obecnie przy określaniu obciążenia drogi najrudniejszym elemenem jes prawidłowe wyznaczenie prognozy ruchu, czyli określenie wielkości N 1, N 2 i N 3. Współczynniki przeliczeniowe (r 1 ) przyjmuje się jako z góry usalone, sałe warości. Kaalogowe warości współczynników przeliczeniowych budzą wiele konrowersji. Jedną z przyczyn ych konrowersji jes fak, że nigdy nie opublikowano wyników badań i analiz, jakie doprowadziły do przyjęcia współczynników (r 1 ). Częso mówi się, że są one zaniżone i niedososowane do ruchu pojazdów o dopuszczalnym nacisku 115 kn na oś, o czym możemy przeczyać m.in. w publikacjach [8], [9], [10]. Celem niniejszego arykułu jes przedsawienie analizy danych zebranych z ważenia pojazdów w ruchu, kórej wynikiem są średnie współczynniki równoważności osi poszczególnych kaegorii oraz ypów (sylweek) pojazdów ciężarowych. Analizy dokonano na podsawie całodobowych pomiarów z dwóch sacji, znajdujących się w miejscowościach Wola Dębińska (droga krajowa nr na odcinku między Krakowem a Tarnowem) oraz Byczyna (droga krajowa nr 11 na odcinku między Kępnem a Kluczborkiem). Analizę przeprowadzono na danych pomiarowych z okresów od 1 lipca do 31 grudnia 2010 r. (sacja w Woli Dębińskiej) oraz od 1 sycznia do 31 grudnia 2010 r. (sacja w Byczynie). Sysem ważenia pojazdów w ruchu ( Weigh-in monion WIM ) Obecnie w Polsce funkcjonuje kilka sacji preselekcyjnego ważenia pojazdów, kóre zlokalizowane są głównie w ciągach dróg krajowych. Prawdopodobnie w przyszłości liczba ych sacji wzrośnie, gdyż umożliwiają one zarządcy drogi sałą konrolę, wpływając ym samym na zmniejszenie udziału pojazdów przeciążonych. Do prac prowadzonych na Poliechnice Gdańskiej nad akualizacją kaalogu pozyskano dane o ruchu ylko z dwóch sacji ważenia. Dane z pozosałych sacji są ymczasowo niedosępne. Na ww. sacjach sosuje się preselekcyjne ważenie pojazdów w ruchu. Sysem preselekcyjnego ważenia pojazdów polega na auomaycznym rejesrowaniu ciężarów wszyskich pojazdów, w celu wyselekcjonowania pojazdów podejrzanych o przeciążenie, Drogownicwo 7-8/

2 kóre są nasępnie kierowane do punku dokładniejszej konroli poprzez ważenie sayczne. Rejesrowane dane są archiwizowane, a dzięki emu mogą zosać wykorzysane do celów saysycznych. O ile błąd pomiaru ciężaru pojazdu mierzonego w ruchu jes większy niż w przypadku ważenia saycznego (np. isnieje wpływ oddziaływań dynamicznych), o niewąpliwie ilość dokonanych pomiarów oraz ich ciągłość w czasie, umożliwiają przeprowadzenie analizy, kórej celem jes poznanie rzeczywisego obciążenia pojazdami ciężarowymi, z uwzględnieniem isonego w pracy nawierzchni dynamicznego oddziaływania [1]. Urządzeniem mierzącym ciężar osi jes zespół czujników kwarcowych wbudowanych w nawierzchnię. Rozpoznanie pojazdu odbywa się na podsawie obróbki cyfrowej danych z rejesraorów elekronicznych (pęle indukcyjne, czujniki piezoelekryczne). Przeprowadza się również pomiar prędkości pojazdu oraz ich video rejesrację. Nasępnie dane z urządzeń pomiarowych przewarzane są przy użyciu odpowiednich algorymów. W en sposób orzymujemy wyniki zapisywane w formie abelarycznej [2]. lier oznaczających kaegorię oraz cyfr opisujących rodzaj kolejnej osi w pojeździe. Cyfry oznaczają odpowiednio: 1 oś pojedyncza, 2 oś podwójna 3 oś porójna. Dla przykładu rzyosiowy ciągnik siodłowy i dwuosiowa naczepa określone zosały kodem C+P 122 (rys. 1). Średni udział ruchu ciężkiego na obu sacjach pomiarowych jes znaczny i wynosi 33% na sacji Byczyna i 2% na sacji w Woli Dębińskiej (rys. 2), jednak z uwagi na większe naężenie ruchu o sacja w Woli Dębińskiej jes mocniej obciążona. Waro przy ym zwrócić uwagę na przeznaczenie obu dróg. Droga krajowa nr jes drogą ranzyową wschódzachód, z dużym udziałem ruchu międzynarodowego, naomias droga krajowa nr 11 na odcinku Kępno Kluczbork obsługuje głównie ruch krajowy. Udział poszczególnych ypów pojazdów przedsawiono w dalszej części arykułu, na rysunkach 3 8. Srukura ruchu Do porzeb analizy pojazdy pogrupowano według nasępującego schemau: każdy pojazd zosał przypisany do jednej z pięciu kaegorii, w obrębie każdej kaegorii, pojazdom przyporządkowano określony yp, bazując na informacji o konfiguracji ich osi. Dzięki sysemowi auomaycznego rozpoznania pojazdów, sanowiącego elemen sacji pomiarowych, możliwe było przypisanie pojazdów do pięciu nasępujących kaegorii, analogicznych jak w generalnym pomiarze ruchu: O samochody osobowe, D lekkie samochody ciężarowe (dosawcze o masie poniżej 3,5 ), C pojazdy ciężarowe bez przyczepy (w ym również ciągniki siodłowe bez naczepy), C+P pojazdy ciężarowe z przyczepą i ciągniki siodłowe z naczepą, A auobusy. Zespół Poliechniki Gdańskiej przeprowadził rozpoznanie ypów pojazdów (sylweek) na podsawie danych o odległości między poszczególnymi osiami. Za oś pojedynczą uznano aką, kórej odległość do sąsiadującej osi wynosi ponad 1,8 mera. Osie, między kórymi dysans nie przekracza 1,8 mera sklasyfikowano jako osie wielokrone. Do oznaczenia każdego pojazdu wykorzysano kod powsały z połączenia Rys. 1. Ciągnik siodłowy z naczepą C+N 122 (oś pojedyncza 1, oś podwójna 2, oś podwójna 2) 26 Rys. 2. Średnia srukura rodzajowa ruchu na sacjach WIM w Byczynie oraz w Woli Dębińskiej Meoda obliczania średnich współczynników równoważności obciążenia pojazdów Do obliczenia współczynników równoważności obciążenia rzeczywisych osi pojedynczej, podwójnej i porójnej, z osią sandardową obciążoną 100 kn, przyjęo wzór czwarej poęgi. I ak do rzeczywisej osi: pojedynczej: podwójnej: I I Q 100 kn F = (2) II II Q 18 kn F = (3) Drogownicwo 7-8/2011

3 Q III porójnej: F III = 263 kn () w kórych: QI ciężar osi pojedynczej, w kn; QII ciężar osi podwójnej (suma ciężarów dwóch osi składowych), w kn; QIII ciężar osi porójnej (suma ciężarów rzech osi składowych). Warości 18 kn i 263 kn w mianownikach wzorów (3) i () przyjęo według pracy [6], w kórej zosały one wyznaczone zgodnie z meodą AASHTO 1993 dla liczby srukuralnej SN= 5,15 (odpowiednik konsrukcji nawierzchni dla ruchu KR) i erminalnego wskaźnika PSI na końcu okresu eksploaacji p =2,5. Do każdego pojazdu wysępującego w pooku ruchu, z osobna wyznaczono współczynnik równoważności obciążenia pojazdu, jako sumę współczynników równoważności obciążenia każdej z osi ego pojazdu, z uwzględnieniem ich ypu (oś pojedyncza, podwójna i porójna), według wzoru: n Fv = F j Zesawienie średnich współczynników równoważności obciążenia kaegorii pojazdów Na rysunkach 3 8 przedsawiono procenowy udział pojazdów danego ypu w grupie u z lewej oraz średni współczynnik równoważności osi danego ypu pojazdu F z prawej srony. Dodakowo pionową linią zaznaczono średni współczynnik całej kaegorii Fk. Rysunki przedsawiają wyniki obliczeń współczynników na podsawie pomiarów wykonanych w całym 2010 r. na sacji w Byczynie i w drugiej połowie roku na sacji w Woli Dębińskiej. Rys. 3. Współczynniki równoważności obciążenia kaegorii pojazdów ciężarowych bez przyczepy (kaegoria C) i udział pojazdów w ruchu Byczyna 2010 r. (5) j =1 w kórym: Fv współczynnik równoważności obciążenia pojedynczego pojazdu, czyli liczba przejazdów osi sandardowej 100 kn równoważna jednemu przejazdowi danego pojazdu, Fj współczynniki równoważności obciążenia kolejnych osi w pojeździe (obliczone wg wzoru 2, 3 lub ), n liczba osi w pojeździe. Nasępnie wykorzysując rozpoznanie pojazdów obliczono współczynnik równoważności obciążenia pojazdów jednego ypu, jako średnią arymeyczną współczynników pojedynczych pojazdów, według wzoru: F = 1 n n F i =1 v i (6) w kórym: F średni współczynnik równoważności obciążenia pojazdów ypu, i kolejne pojazdy w grupie pojazdów ypu, n liczba pojazdów ypu, jaka przejechała w rozparywa nym przedziale czasu. W dalszej kolejności obliczono współczynnik równoważności obciążenia kaegorii pojazdów, uwzględniając liczbę pojazdów danego ypu w rozparywanej kaegorii (średnia ważona), według wzoru. Fk = F u = F n n (7) w kórym: Fk współczynnik równoważności obciążenia jednej z rzech kaegorii pojazdów ( ciężarowych pojedynczych, złożonych z naczepą lub z przyczepą i auobusów), u udział ilościowy pojazdów ypu w rozparywanej kaegorii, w rozparywanym przedziale czasu. Drogownicwo 7-8/2011 Rys.. Współczynniki równoważności obciążenia kaegorii pojazdów ciężarowych z przyczepami lub naczepami (kaegoria C+P) i udział pojazdów w ruchu Byczyna 2010 r. Rys. 5. Współczynniki równoważności obciążenia auobusów (kaegoria A) i ich udział w ruchu Byczyna 2010 r. 27

4 Rys. 6. Współczynniki równoważności obciążenia kaegorii pojazdów ciężarowych bez przyczepy (kaegoria C) i udział pojazdów w ruchu Wola Dębińska II połowa 2010 r. w Byczynie oraz w drugim półroczu 2010 roku na sacji w Woli Dębińskiej. Waro zwrócić uwagę na fak, że na wielkość współczynnika równoważności obciążenia kaegorii pojazdów (F) nie ma wpływu naężenie ruchu, ylko ciężar pojazdów i jego rozkład na poszczególne osie. Zaem przebieg zmian wielkości współczynnika F opisuje zróżnicowanie ciężarów pojazdów i ich osi w danej kaegorii, wynikające z rodzajów i z ilości przewożonych ładunków w ciągu roku. W celu opisania zmienności obciążenia drogi obliczono równoważną średnią dobową liczbę przejazdów osi 100 kn na pas (L), opisaną wzorem: L = N C F C + N C+P F C+P + N A F A (8) w kórym: L średnie dobowe równoważne obciążenie jednego pasa ruchu, N C, N C+P, N A średnia, dobowa liczba pojazdów odpowiedniej kaegorii przypadająca na jeden pas ruchu, F C, F C+P, F A średni współczynnik równoważności obciążenia danej kaegorii pojazdu. Warość L zależy zarówno od naężania ruchu, jak i obciążenia pojazdów. Agresywność oddziaływania danego ypu pojazdu na nawierzchnię Rys. 7. Współczynniki równoważności obciążenia kaegorii pojazdów ciężarowych z przyczepami lub naczepami (kaegoria C+N) i udział pojazdów w ruchu Wola Dębińska II połowa 2010 r. W celu oszacowania udziału poszczególnych ypów pojazdów w całkowiej szkodzie zmęczeniowej nawierzchni przeprowadzono analizę agresywności. Na podsawie obliczonych średnich współczynników obciążenia osi, oraz udziału danego ypu pojazdu w całości ruchu ciężkiego wyznaczono współczynniki agresywności każdego ypu pojazdu, zgodnie ze wzorem: A = n F n F (9) Rys. 8. Współczynniki równoważności obciążenia auobusów (kaegoria A) i ich udział w ruchu Wola Dębińska II połowa 2010 r. Zmiany obciążenia drogi pojazdami w czasie Współczynniki równoważności obciążenia kaegorii pojazdów obliczono dla miesięcznych przedziałów czasu. Dodakowo wyznaczono średnie współczynniki w całym analizowanym przedziale czasu, czyli w całym roku 2010 na sacji 28 w kórym: A agresywność oddziaływania pojazdów ypu na nawierzchnię, F średni współczynnik równoważności obciążenia grupy pojazdów ypu (obliczony wg wzoru 6), n liczba pojazdów ypu. Współczynnik agresywności jes zaem udziałem danego ypu pojazdu w całkowiej szkodzie zmęczeniowej, jaką spowoduje rozparywany pook ruchu w danej nawierzchni. Analiza powierdziła, że największy wpływ na degradację nawierzchni mają pojazdy ypu C+N 113 (rys. 9). Udział pojazdów ego ypu w całkowiej szkodzie zmęczeniowej zmienia się w zależności od sacji pomiarowej. Na podsawie zaprezenowanego porównania można spodziewać się, że na drogach z dominującym ruchem ranzyowym będzie on większy niż na drogach, po kórych odbywa się ruch lokalny. Drogownicwo 7-8/2011

5 największy wpływ na degradację nawierzchni drogowych mają pojazdy ypu C+P 113 (popularne TIR-y) Opisana w niniejszym arykule analiza sanowi jedynie elemen całości prac nad akualizacją współczynników równoważności grup pojazdów ciężarowych i auobusów, dla porzeb nowelizacji kaalogu ypowych nawierzchni podanych i półszywnych, kóre będą konynuowane. Podane w ekście współczynniki mają charaker wsępny. Obecnie rwają prace nad ich akualizacją. Bibliografia [1] Błoński T., Kowalski A.: Pomiar dwusopniowy nacisków osi pojazdów, Drogownicwo nr 5/1999 [2] Gajda J., R. Sroka, M. Sencel, A. Wajda, T. Żegleń.: Sysemy ważenia pojazdów samochodowych w ruchu, Drogownicwo nr 3/2001 [3] Judycki J., Jaskuła P.: Przyczyny i kierunki weryfikacji kaalogu ypowych konsrukcji nawierzchni podanych i półszywnych, złożony do publikacji Drogownicwo nr 5/2011 [] Judycki J., Anoniewicz Ł., Grajewska A., Michalska P., Urbański P.: Opracowanie zaleceń do obliczania współczynników równoważności obciążenia osi do projekowania nawierzchni podanych i półszywnych, Rapor PG dla GDDKiA eap I, Gdańsk, [5] Judycki J., Grajewska A., Wróbel M.: Opracowanie zaleceń do obliczania współczynników równoważności obciążenia osi do projekowania nawierzchni podanych i półszywnych, Rapor PG dla GDDKiA eap II, Gdańsk [6] Judycki J.: Podsawy określania współczynników równoważności obciążenia osi do projekowania nawierzchni drogowych. Drogi i Mosy nr 2/2006 [7] Sybilski D. wraz z zespołem: Kaalog ypowych konsrukcji nawierzchni podanych i półszywnych, GDDKiA, IBDiM, Warszawa, 1997 [8] Szpinek S.: Nacisk osi 115 kn prawda i misyfikacja, Magazyn Auosrady nr 1-2/2006 [9] Szydło A., Wardęga R.: Porównanie współczynników agresywności pojazdów w Polsce i Unii Europejskiej, Drogownicwo nr 5/2003 [10] Tabor Z.: Nacisk 11,5 ony na oś, Magazyn Auosrady nr 10/2005 Rys. 9. Agresywność oddziaływania pojazdów na nawierzchnię OGŁOSZENIE O PRZETARGU PUBLICZNYM Podsumowanie Z przedsawionej analizy danych doyczących ważenia pojazdów w ruchu, na dwóch sacjach pomiarowych, wynikają nasępujące wnioski: wysępują różnice pomiędzy obliczonymi średnimi współczynnikami równoważności kaegorii pojazdów z dwóch sacji, współczynniki zależą więc od rodzaju drogi i jej obciążenia, obliczone średnie współczynniki równoważności grup pojazdów różnią się od podanych w [7], współczynniki równoważności obciążenia w kaegorii pojazdów bez przyczep (kaegoria C) są ponad dwa razy większe od podanych w [7], współczynniki równoważności obciążenia w kaegorii pojazdów z przyczepami lub z naczepami (kaegoria C+P) są mniejsze od podanych w [7], współczynniki równoważności obciążenia auobusów (kaegoria A) są większe od podanych w [7], PREZYDENT MIASTA ŁODZI Urząd Miasa Łodzi, ul. Piorkowska 10, Łódź zaprasza do składania ofer nabycia udziałów Zakładu Drogownicwa i Inżynierii Spółki z ograniczoną odpowiedzialnością należących do Miasa Łodzi. Informacje na ema przeargu, w ym Warunki przeargu, określające elemeny składowe, kóre dla swej ważności powinna zawierać ofera, można uzyskać w Biuleynie Informacji Publicznej (dosęp poprzez sronę inerneową lub pod numerami elefonów w Wydziale Gospodarowania Mająkiem Urzędu Miasa Łodzi: , Pisemne ofery należy złożyć w erminie do dnia 1 września 2011 r. do godziny Drogownicwo 7-8/