SYSTEMY OCENY STANU NAWIERZCHNI WYKORZYSTUJĄCE NIENISZCZĄCE BADANIA DROGOWE

Transkrypt

1 Politechnika Warszawska Wydział Inżynierii Lądowej Zespół Technologii Materiałów i Nawierzchni Drogowych Imię i nazwisko dyplomanta: Dominika Sroka Rodzaj studiów: stacjonarne I stopnia Specjalność: Inżynieria Komunikacyjna TEMAT PRACY DYPLOMOWEJ INŻYNIERSKIEJ SYSTEMY OCENY STANU NAWIERZCHNI WYKORZYSTUJĄCE NIENISZCZĄCE BADANIA DROGOWE Promotor: dr inż. Michał Sarnowski Data przyjęcia pracy dyplomowej: Ocena pracy dyplomowej: (podpis promotora) (podpis kierownika jednostki) Warszawa, lipiec 2015

2 Streszczenie Temat pracy inżynierskiej: SYSTEMY OCENY STANU NAWIERZCHNI WYKORZYSTUJĄCE NIENISZCZĄCE BADANIA DROGOWE Słowa kluczowe: diagnostyka stanu nawierzchni, system oceny stanu nawierzchni, cechy eksploatacyjne nawierzchni, nieniszczące badania drogowe. Podstawowym celem pracy jest analiza istniejących systemów oceny stanu nawierzchni wraz z przeglądem współczesnych nieniszczących badań drogowych umożliwiających spełnienie wymagań stawianych przez ww. systemy. Ze względu na znaczne zmiany jakie w ostatnim czasie nastąpiły w dokumentach prawnych, rozporządzeniach i katalogach, dotyczących diagnostyki nawierzchni, które muszą być zgodne z wytycznymi stosowania omawianych systemów, pokrótce przedstawiono je w niniejszej pracy. W początkowej fazie realizacji pracy analizie miały zostać poddane tylko dwa systemy - obowiązujący od 2002 r. System Oceny Stanu Nawierzchni oraz powstała w 2012 r. praca naukowo-badawcza wykonana przez Instytut Badawczy Dróg i Mostów określająca nowy, dostosowany do aktualnych wymagań oraz możliwości, system Diagnostyki Stanu Nawierzchni (DSN). W trakcie przygotowania pracy nastąpiła jednak zmiana obowiązującego systemu na nowy, łączący oba powyższe systemy - zachowujący częściowo formę dokumentu z 2002 r. lecz równocześnie wykorzystujący elementy pracy naukowej z 2012 r., który wydano pod nazwą "Diagnostyka Stanu Nawierzchni i jej elementów. Wytyczne Stosowania." Dokument również dołączono do analizy, co dało możliwość przedstawienia procesu aktualizacji systemu diagnostyki nawierzchni. W kolejnej części pracy opisano współcześnie stosowane urządzenia i metody pomiarowe służące do oceny stanu nawierzchni Promotor (dr inż. Michał Sarnowski) Dyplomant (Dominika Sroka) 2

3 Autorka pracy składa serdeczne podziękowania Panu Promotorowi dr inż. Michałowi Sarnowskiemu za nieocenioną pomoc przy realizacji niniejszej pracy, cierpliwość i poświęcony czas. Panom: inż. Radosławowi Dębskiemu - Kierownikowi Zespołu Diagnostyki Nawierzchni Laboratorium Drogowego GDDKiA Oddział w Warszawie, mgr inż. Krzysztofowi Biernackiemu, Sebastianowi Gójskiemu, Adamowi Śmigielskiemu za wprowadzenie w tematykę pracy, pomoc w zdobywaniu potrzebnych materiałów oraz cenne wskazówki. 3

4 Spis treści. 1 Cel i zakres pracy Wstęp Dokumenty prawne Dz. U. nr 43 i jego nowelizacja Katalog typowych konstrukcji nawierzchni podatnych i półsztywnych Katalog wzmocnień i remontów nawierzchni podatnych i półsztywnych System Oceny Stanu Nawierzchni SOSN Charakterystyka systemu Wprowadzenie Cel systemu Organizacja pracy systemu Ocena techniczna nawierzchni Określane właściwości techniczno-eksploatacyjne Stan spękań i stan powierzchni nawierzchni Równość podłużna Koleiny Właściwości przeciwpoślizgowe Kryteria oceny Przetwarzanie i przechowywanie danych Program Zapewniania Jakości Strategia realizacji pomiarów dla potrzeb SOSN oraz SOPO w 2007 r. i latach następnych Zakresy pomiarowe Stan ilościowy sprzętu pomiarowego posiadanego przez Oddziały GDDKiA na rok Aktualizacja związana z pomiarem ugięć nawierzchni, 2010 r Zmiany w stosunku do SOSN z 2002 r Przetwarzanie i przechowywanie danych System Oceny Stanu Nawierzchni Betonowych SOSN-B

5 4.7.1 Charakterystyka systemu Wprowadzenie Cel systemu Organizacja pracy systemu Ocena techniczna nawierzchni Określane właściwości techniczno-eksploatacyjne Kryteria oceny Przetwarzanie i przechowywanie danych Program Zapewniania Jakości Diagnostyka Stanu Nawierzchni DSN, 2012 r Charakterystyka systemu Wprowadzenie Cel systemu Organizacja pracy systemu Ocena techniczna nawierzchni Określane właściwości techniczno-eksploatacyjne Równość Właściwości przeciwpoślizgowe Cechy powierzchniowe Nośność Fotorejestracja pasa drogowego Przetwarzanie i przechowywanie danych Diagnostyka Stanu Nawierzchni DSN, 2015 r Charakterystyka systemu Wprowadzenie Cel systemu Organizacja pracy systemu Ocena techniczna nawierzchni Określane właściwości techniczno-eksploatacyjne Nośność Równość podłużna Równość poprzeczna

6 Właściwości przeciwpoślizgowe Oznakowanie poziome Kryteria oceny Przetwarzanie i przechowywanie danych Program Zapewnienia Jakości Nieniszczące badania drogowe Ocena wizualna SOWA SOWA SOWA Laserowy System Pomiaru Spękań LCMS Równość podłużna Łata i klin Bump Integrator Planograf Urządzenia profilometryczne wyznaczające IRI Profilograf laserowy Pomiar ręczny wskaźnika IRI Równość poprzeczna Łata i klin Koleinomierz mechaniczny typu A Koleinomierz mechaniczny typu B Urządzenia wielofunkcyjne opisane w 1989 r Automatyczny analizator drogi - ARAN Aparat Roadman Aparat HRM Profilograf laserowy RST Urządzenia wielofunkcyjne stosowane od 1999 r Profilograf ultradźwiękowy TUS Profilograf laserowy LPR Właściwości przeciwpoślizgowe / Szorstkość SRT

7 7.4.2 SCRIM TWO Wahadło angielskie Przyczepowy tester szorstkości T Tester szorstkości Volkswagen Sharan / Skoda Octavia T2GO Nośność Belka Benkelmana FWD Aparat HWD Ugięciomierz de la Croix Traffic Speed Deflectometer (TSD) Oznakowanie poziome Retroreflektometr Road Marking Tester (RMT) Wnioski Bibliografia Wykaz rysunków

8 1 Cel i zakres pracy Celem pracy jest analiza i porównanie stosowanych obecnie i w przeszłości krajowych systemów oceny stanu nawierzchni, wraz z ukazaniem procesu aktualizacji tych dokumentów oraz przeglądem nieniszczących badań drogowych, umożliwiających wykonanie pomiarów zgodnych z tymi systemami. W początkowej fazie pracy analizie miały zostać poddane tylko dwa systemy oceny stanu nawierzchni - obowiązujący od 2002 r. System Oceny Stanu Nawierzchni (SOSN) oraz powstała w 2012 r. praca naukowo-badawcza zlecona przez Generalną Dyrekcję Dróg Krajowych i Autostrad (GDDKiA) i wykonana przez Instytut Badawczy Dróg i Mostów (IBDiM), która miała pełnić rolę dostosowania wytycznych stosowania systemów do współczesnych możliwości urządzeń pomiarowych. W trakcie realizacji niniejszej pracy nastąpiła jednak zmiana obowiązującego systemu oceny stanu nawierzchni na nowy system. Na mocy Zarządzenia nr 34 Generalnego Dyrektora Dróg Krajowych i Autostrad z dnia 30. kwietnia 2015 r. w sprawie diagnostyki stanu nawierzchni i jej elementów, wprowadzono nowy system pod nazwą " Diagnostyka Stanu Nawierzchni i jej elementów. Wytyczne Stosowania", który unieważnia SOSN z 2002 r. Dokument ten również dołączono do analizy, co pozwoliło na przedstawienie pełnego procesu aktualizacji krajowego systemu diagnostyki nawierzchni. Pomimo tego, że dokumenty opisujące każdy z wyżej wymienionych systemów są inaczej sformułowane, każdy z nich zawiera analogiczne informacje. Najnowszy system Diagnostyki Stanu Nawierzchni DSN, ze względu na znaczny postęp technologiczny oraz w celu ujednolicenia metodyki pomiarów wykonywanych przez jednostki znajdujące się na terenie całego kraju, zawiera tych informacji znacznie więcej, a do ich przedstawienia przyjęto inny schemat niż w poprzednich dokumentach. W niniejszej pracy podjęto próbę porównania systemów przyjmując jako system odniesienia schemat przyjęty w Wytycznych Stosowania Systemu Oceny Stanu Nawierzchni SOSN. W drugiej części pracy opisano urządzenia pomiarowe wykorzystywane w celach pomiaru stanu nawierzchni zgodnie z wytycznymi stosowania ww. systemów. 8

9 2 Wstęp Stan techniczny dróg w trakcie eksploatacji ulega ciągłym zmianom pod wpływem obciążeń od ruchu kołowego i działania czynników zewnętrznych. Największe obciążenia pochodzą od samochodów ciężarowych i autobusów - pozostałe pojazdy mają mniej istotny wpływ i pomija się je w obliczeniach. W wyniku działania obciążeń powstają deformacje trwałe, takie jak: odciski, ślady, sfalowania, fałdy i koleiny [1]. W celu uniknięcia lub zminimalizowania tych deformacji, należy tak zaprojektować warstwę ścieralną nawierzchni aby zapewnić jej odpowiednie cechy powierzchniowe gwarantujące bezpieczeństwo i komfort jazdy, takie jak [1]: dobra przyczepność opona - nawierzchnia, równość podłużna, równość poprzeczna, nośność, odblaskowość, porowatość, odporność na ścieranie. Urządzenia pomiarowe służące ocenie stanu technicznego nawierzchni znane były już wiele lat wcześniej zanim wprowadzono system oceny stanu nawierzchni. Pierwszy taki system powstał w Polsce dopiero w 1989 r. pod nazwą "System Oceny Stanu Nawierzchni SOSN" a jego celem było m.in. ujednolicenie oceny stanu technicznego nawierzchni, tak aby możliwe stało się realizowanie zadań przez poszczególne jednostki według tych samych kryteriów. Jak już wspomniano w pierwszym rozdziale, do dnia 30. kwietnia 2015 r. obowiązującym dokumentem dotyczącym diagnostyki stanu nawierzchni był System Oceny Stanu Nawierzchni wydany 4. marca 2002 r. Wraz z rozwojem możliwości technologicznych oraz zmian w programach komputerowych, które następowały dość szybko, po kilku latach stosowania Systemu SOSN stał się on nieaktualny. W 2012 r. opracowano w Instytucie Badawczym Dróg i Mostów pracę naukowo-badawczą opisującą nowy system diagnostyczny, pod nazwą "Diagnostyka Stanu Nawierzchni i jej elementów. Wytyczne Stosowania". Obecnie obowiązującym systemem jest Diagnostyka Stanu Nawierzchni DSN, który łączy w sobie elementy Systemu Oceny Stanu Nawierzchni SOSN z pracą badawczą opracowaną przez IBDiM. 9

10 Zakres badanych właściwości nawierzchni w celu oceny jej stanu różnił się w zależności od systemu. W poniższej tabeli przedstawiono wykaz właściwości, które zostały uwzględnione jako obowiązkowe do wyznaczenia w danym systemie. Tab. 1 Określane właściwości techniczno-eksploatacyjne w zależności od systemu oceny nawierzchni Cecha System SOSN (2002 r.) DSN (2012 r.) DSN (2015 r.) Równość podłużna X X X Równość poprzeczna X X X Właściwości przeciwpoślizgowe X X X Nośność - X X Ocena wizualna X X X Oznakowanie poziome - - X Każdy z dokumentów (wytycznych stosowania) opisujących poddane analizie systemy oceny stanu nawierzchni jest zbudowany inaczej: System Oceny Stanu Nawierzchni SOSN (2002 r.) najkrótszy z dokumentów. Zawiera ogólne wytyczne i 5 załączników odnoszących się do każdej z badanych właściwości techniczno-eksploatacyjnych, praca badawcza pt. Diagnostyka Stanu Nawierzchni DSN (2012 r.) składa się z 7 tomów, które zostały podzielone na informacje dotyczące kampanii pomiarowej, formaty danych, system zapewniania jakości, prace analityczne oraz opis oprogramowania, Diagnostyka Stanu Nawierzchni (2015 r.) składa się z ogólnych wytycznych i 25 załączników zawierających m.in. instrukcje wykonania pomiarów poszczególnymi urządzeniami, procedury wykonania przedsezonowych badań porównawczych, procedury wykonania badań na odcinkach testowych również z podziałem na urządzenia pomiarowe. 10

11 W niniejszej pracy podjęto próbę porównania tych trzech systemów przyjmując jako schemat odniesienia schemat znany z Wytycznych Stosowania Systemu Oceny Stanu Nawierzchni SOSN, który składa się z takich zagadnień jak: cel systemu, organizacja pracy systemu, ocena techniczna nawierzchni (określane właściwości techniczno-eksploatacyjne), kryteria oceny, Program Zapewnienia Jakości, przetwarzanie i przechowywanie danych. 11

12 3 Dokumenty prawne Wraz ze zmianą wymagań dotyczących właściwości technicznych nawierzchni drogowych oraz rozwojem metod i systemów oceny stanu nawierzchni, wprowadzane są również zmiany w dokumentach związanych z diagnostyką nawierzchni. W ostatnim okresie takie zmiany nastąpiły szczególnie w trzech dokumentach: w Dzienniku Ustaw nr 43, w Katalogu typowych konstrukcji nawierzchni podatnych i półsztywnych oraz w Katalogu wzmocnień i remontów nawierzchni podatnych i półsztywnych. Poniżej omówiono podstawowe zmiany w tych dokumentach. 3.1 Dz. U. nr 43 i jego nowelizacja W marcu 2015 r. weszło w życie rozporządzenie zmieniające aktualnie obowiązujące Rozporządzenie Ministra Transportu i Gospodarki Morskiej z dn. 2 marca 1999 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać drogi publiczne i ich usytuowanie. Niemal wszystkie paragrafy odnoszące się do diagnostyki nawierzchni otrzymały nowe brzmienie. Diagnostyka, która jest tematem wymagającym i ciągle zmieniającym się zdecydowanie tej aktualizacji wymagała. Przede wszystkim na uwagę zasługuje fakt, że zrezygnowano z wymagań w zakresie równości i właściwości przeciwpoślizgowych nawierzchni remontowanych, które są odtworzeniem stanu pierwotnego.. W załączniku nr 6 do rozporządzenia pt. "Warunki techniczne, jakim powinny odpowiadać nawierzchnie jezdni" zaszły zmiany w następującym zakresie: ocena równości podłużnej Określa: metodę badania, częstość (krok pomiarowy) i liczbę pomiarów, długość badanego odcinka drogi, maksymalne dopuszczalne wartości odchyleń. W stosunku do poprzedniej wersji Dziennika Ustaw, wyszczególniono tu metody badawcze z podziałem na klasy drogi oraz rodzaj warstwy konstrukcji. Dla warstwy ścieralnej podstawowymi metodami są metoda profilometryczna oraz równoważna użyciu łaty i klina, a w przypadku kiedy obie powyższe są trudne w zrealizowaniu - pomiar ciągły z użyciem łaty i klina. 12

13 Dla warstw ścieralnej nawierzchni dróg klasy Z, L, D, placów i parkingów oraz warstwy wiążącej jako podstawową metodę ustala się metodę pomiaru ciągłego przy użyciu łaty i klina z wykorzystaniem planografu, a w miejscach niedostępnych - pomiar ciągły przy użyciu łaty i klina. Zmieniły się wymagania jakie musi spełniać nawierzchnia przy ocenie równości podłużnej. Przed nowelizacją równość nie mogła przekroczyć określonego wskaźnika równości IRI [mm/m] na 50%, 80% i 100% długości badanego odcinka (w zależności od klasy drogi, elementu nawierzchni oraz rodzaju warstwy konstrukcyjnej). W obecnej wersji wyznacza się: średnią wartość wyników pomiaru IRI śr oraz dopuszczalną wartość maksymalną pojedynczego pomiaru IRI max, których nie można przekroczyć na całej długości badanego odcinka (w zależności już tylko od klasy drogi i elementu nawierzchni). Co do samych wartości, zaostrzyły się wymagania. Przykładowo, dla drogi klasy A, dla pasa ruchu zasadniczego, dla warstwy ścieralnej, wcześniej IRI 100% wynosiło 3,3 mm/m, po nowelizacji IRI max wynosi 2,4 mm/m. ocena równości poprzecznej Określa: metodę badania, częstość i liczbę pomiarów, maksymalne dopuszczalne wartości odchyleń. Wprowadza się zapis, że badanie wykonuje się metodą profilometryczną równoważną użyciu łaty i klina (a w miejscach niedostępnych - metodę z użyciem łaty i klina). W poprzedniej wersji Dziennika Ustaw wymagana równość poprzeczna nie mogła być przekroczona w 90% i 100% lub 95% i 100% wszystkich pomiarów na badanym odcinku. Obecnie jest to tylko jedna wartość, tj. 100%. Podobnie jak przy równości podłużnej także w przypadku równości poprzecznej zmniejszyły się maksymalne wartości nierówności jakie może wykazywać nawierzchnia. Przykładowo, dla drogi klasy A, dla pasa ruchu zasadniczego, dla warstwy ścieralnej, wcześniej maksymalna odchyłka wynosiła 4 mm, po nowelizacji - 5 mm. 13

14 ocena właściwości przeciwpoślizgowych Określa: częstość punktów pomiarowych, ilość wody potrzebnej do badania, rodzaj opony względem, której ma być podawany wynik, wymagane wartości parametru miarodajnego oraz częstość badań. Zmieniono rodzaj opony testowej, względem której należy podawać wynik uzyskany z pomiarów. Poprzednio była to opona bezbieżnikowa rozmiaru 5,60S x 13, obecnie wprowadza się zalecaną przez Światową Organizację Drogową PIARC oponę rowkową rozmiaru 165 R 15. Nowelizacja wprowadza zmianę odnośnie terminu wykonania badania. Uprzednio wymagane parametry określały nawierzchnię oddaną do użytku po dwóch miesiącach, po nowelizacji - badanie należy wykonać przed dopuszczeniem nawierzchni do ruchu oraz powtórnie po 4-8 miesiącach. Nieznacznie wzrosły minimalne wartości miarodajnego współczynnika tarcia nawierzchni, przy czym dla konkretnej klasy drogi i elementu nawierzchni zalecana jest odpowiednia prędkość przeprowadzenia badania. 3.2 Katalog typowych konstrukcji nawierzchni podatnych i półsztywnych Katalog typowych konstrukcji nawierzchni podatnych i półsztywnych, zwany dalej KTKPP, jak niemal każdy dokument odnoszący się do aktualnych możliwości i wymagań przechodził wiele zmian. Po raz pierwszy KTKNPP, pod nazwą Katalog typowych konstrukcji jezdni podatnych, opracowano w 1977 r. a znowelizowano w 1983 r. Jednakże w ówczesnym dokumencie nie poświęcono zbyt wiele uwagi tematowi diagnostyki nawierzchni. Również wprowadzenie w 1997 r. nowego katalogu nie przyniosło istotnych zmian w zakresie oceny technicznej nawierzchni. Jedyna wzmianka pojawia się w załączniku traktującym o założeniach projektowania, jako jeden z punktów przy kryteriach projektowych. Zgodnie z tym punktem należało tak projektować nawierzchnię aby deformacje strukturalne (koleiny strukturalne), wynikające z trwałego odkształcenia podłoża były nie większe niż 12,5 mm. Warto tu wspomnieć, że w 2001 r. powstał Katalog wzmocnień i remontów nawierzchni podatnych i półsztywnych jako uzupełnienie KTKPP, będący odpowiedzią na znaczny wzrost 14

15 dróg remontowanych i przebudowywanych w Polsce. I to właśnie w tamtym dokumencie skupiono większą uwagę na spełnianie przez nawierzchnię określonych cech jako jedno z kryterium przy wyborze sposobu naprawy. Dlatego też, w kolejnym uaktualnieniu, obecnie obowiązującym Katalogu z 2012 r., nie rozszerzono zagadnienia diagnostyki nawierzchni a skupiono się tylko na samym projektowaniu drogi i spełnieniu przez nią wymagań materiałowych i technologicznych. Jako jedną z metod określenia nośności podłoża gruntowego wymienia się tutaj ugięciomierz FWD w celu wyznaczenia wtórnego modułu odkształcenia E Katalog wzmocnień i remontów nawierzchni podatnych i półsztywnych Katalog wzmocnień i remontów nawierzchni podatnych i półsztywnych, zwany dalej KWRNPP, został po raz pierwszy wprowadzony w 2001 r. jako uzupełnienie wydanego w 1997 r. KTKNPP. W 2013 r. na stronie internetowej GDDKiA, umieszczono ostateczną wersję uaktualnionej wersji Katalogu pod nazwą Katalog Przebudów i Remontów Nawierzchni Podatnych i Półsztywnych (KPRNPP-2013), będącej do października tego samego roku w opiniowaniu [2]. Ponadto, dostępne są również odpowiedzi Instytutu Badawczego Dróg i Mostów (IBDiM) na uwagi zgłaszane do etapu pracy poprzedzającego finalną wersję [3]. Już w Przedmowie do nowego Katalogu zauważono, że było to uzupełnienie ważne biorąc pod uwagę fakt, iż nawierzchnie w Polsce są głównie przebudowywane oraz remontowane a dróg nowobudowanych jest nieporównywalnie mniej. Aby właściwie rozeznać czy potrzebny jest remont (przywrócenie stanu pierwotnego drogi) czy przebudowa (podwyższenie parametrów technicznych i eksploatacyjnych istniejącej drogi) oraz jak bardzo trzeba ingerować w warstwy nawierzchni, należy dokonać właściwej oceny stanu nawierzchni. Stale widoczny wzrost natężenia ruchu sprawił, że wszelkie badania wykonywane ręcznie, tj. wymagające wejścia człowieka na jezdnię, lub postępujące zbyt wolno jak na dozwolone na danej drodze prędkości, zaczęły stawać się niebezpieczne, zarówno dla osób wykonujących pomiar jak i dla uczestników ruchu. Dodatkowym czynnikiem napędzającym wzrost znaczenia diagnostyki był postęp technologiczny, pozwalający na wprowadzenie do systematycznej oceny drogowej nowych urządzeń pomiarowych. Umożliwiło to również zredukowanie błędów wynikających z subiektywności oceny dokonanej przez człowieka. 15

16 W rozdziale pt. "Ocena stanu istniejącej nawierzchni" wymieniono następujące parametry jako cechy określające stan nawierzchni: nośność, równość podłużna, równość poprzeczna, stan powierzchni, wartości przeciwpoślizgowe. Zwrócono uwagę na powinność systematycznej oceny w ramach, co najmniej, systemu utrzymania nawierzchni i systemu oceny stanu nawierzchni, co powinno leżeć w zakresie organu zarządzającego drogą. W razie wytypowania przez zarządcę jakiegoś odcinka do naprawy, istniałaby możliwość aby skorzystać z danych zgromadzonych w takim systemie. Wybór sposobu i zakresu naprawy, oprócz zagadnienia związanego z oceną stanu technicznego nawierzchni, zależy również od istniejącego i przewidywanego jej obciążenia ruchem drogowym. Jest to podstawą ustalenia czy remont obecnej konstrukcji nawierzchni jest wystarczający bez jej wzmocnienia, czy należy takie wzmocnienie zaprojektować (co równoznaczne jest ze zwiększeniem nośności konstrukcji). Uwzględnienie klasy drogi i kategorii ruchu pomaga wybrać metodę oceny stanu nawierzchni, gdyż doświadczenie pokazuje, że dla dróg o niższej kategorii często wystarczająca jest ocena wizualna natomiast dopiero dla dróg o kategorii wyższej uzasadnione staje się posługiwanie bardziej skomplikowanymi i czasochłonnymi metodami oceny stanu nawierzchni. Celem oceny stanu spękań jest określenie ich zakresu, przyczyny powstania i stopnia szkodliwości oraz zasięgu w głąb konstrukcji nawierzchni. Ma to wpływ na wybór metody naprawy, czy będzie ona całkowita, powierzchniowa czy będzie to tylko naprawa poszczególnych spękań. Wyznaczając indeks spękań można ocenić czy badany odcinek jest niespękany bądź średnio spękany - zaleca się wtedy naprawę tylko pojedynczych spękań. Przyjmuje się, że jeśli mniej niż 20 % powierzchni nawierzchni jest uszkodzona to wybiera się naprawę cząstkową, natomiast jeśli uszkodzone jest więcej niż 20 % - naprawę całkowitą. Kolejną wyszczególnioną w KWRNPP cechą jest nośność - jeśli obliczone ugięcie jest większe od dopuszczalnego, wtedy koniecznym jest przebudowanie nawierzchni wraz z jej wzmocnieniem. Uzależniono wybór metody wzmocnienia konstrukcji od kategorii ruchu oraz od konstrukcji nawierzchni (podatna lub półsztywna) wyróżniono dwie metody 16

17 wzmocnienia konstrukcji - metodę ugięć oraz metodę mechanistyczną. Pierwsza z nich ma jednak kilka ograniczeń dlatego stosowana jest dla dróg o kategorii ruchu KR1-KR4, przy czym, już nawet dla dróg o kategorii KR3-KR4 często lepszym wyjściem jest skorzystanie z drugiej metody. Przede wszystkim metoda ugięć nie daje ogólnego obrazu czaszy ugięcia a tylko ugięcie zmierzone bezpośrednio pod punktem przyłożenia siły. Powoduje to niekiedy błędne odczytywanie naprężeń w konstrukcji, gdyż takie samo, ekstremalne ugięcie przy różnych promieniach krzywizny daje inne naprężenia rozciągające w pobliżu - i tak przy mniejszym promieniu, naprężenia będą większe. Kolejnymi ważnymi ograniczeniami są te związane ze zmianami zachodzącymi w poszczególnych warstwach konstrukcji. W warstwach wierzchnich duży wpływ ma starzenie się nawierzchni asfaltowej oraz uszkodzenia związane z intensywnością ruchu drogowego połączonego z warunkami atmosferycznymi. Z kolei w warstwach położonych niżej niż warstwa ścieralna, wpływ mają spękania warstwy podbudowy związanej cementem. Dopuszcza się tu mierzenie ugięć belką Benkelmana i ugięciomierzem dynamicznym FWD przy zastosowaniu odpowiednich współczynników przeliczeniowych. W celu dokładniejszej oceny sposobu wzmocnienia należy wykonać odwierty w nawierzchni. Dla dróg kategorii wyższej od KR5, należy badać nośność drugą metodą, tj. na podstawie czaszy ugięć. Wyznacza się przy tym pozostałą trwałość zmęczeniową nawierzchni, która, porównując z przewidywanym obciążeniem ruchem, wpływa na wybór sposobu i zakresu naprawy nawierzchni. Założeniem tej metody jest przyjęcie konstrukcji nawierzchni jako układu warstw o określonej grubości i parametrach: grubości, modułu sztywności lub sprężystości i współczynniku Poissona na podłożu gruntowym o nieskończonej grubości. Podstawowym urządzeniem wymienianym w KWRNPP do pomiaru czaszy ugięć jest ugięciomierz dynamiczny FWD, aczkolwiek przy założeniu korelacji uzyskanych wyników dopuszcza się inne urządzenia pomiarowe: ugięciomierz dynamiczny HWD, belkę Benkelmana, krzywiznomierz, ugięciomierz Lacroix, Dynaflex i inne. Fakt o istniejącej zależności należy jednak odpowiednio udokumentować obliczeniami. W celu wyznaczenia odpowiednich parametrów korzysta się najczęściej z programów dołączonych do urządzeń pomiarowych - w razie jego braku, można skorzystać z opisanej w KWRNPP metody minimalizacji funkcji. W załącznikach (D1 - D5) opisano pokrótce sposób pomiarów cech stanu nawierzchni opierając się i odwołując do systemu Diagnostyki Stanu Nawierzchni DSN z 2012 r. Określają one badania: równości podłużnej nawierzchni (zał. D1), równości poprzecznej 17

18 nawierzchni (zał. D2), właściwości przeciwpoślizgowych nawierzchni (zał. D3), ugięcia nawierzchni (zał. D4), uszkodzeń powierzchniowych (zał. D5). W uwagach jakie zgłoszono do III-ego etapu prac nad nowym Katalogiem kilka razy pojawiały się te same zastrzeżenia odnośnie ww. załączników. Zwracano uwagę na pominięcie innych metod badawczych oprócz profilometrycznych, co uniemożliwi pomiar na odcinkach, których nie mierzy profilograf, tj. krótszych niż 50 m, co będzie dodatkowo utrudniało pomiary na drogach o niższej kategorii ruchu oraz, że zachodzi sprzeczność z ówcześnie oraz obecnie obowiązującym Dz. U. Nr 43 poz. 430 (w lutym 2015 r. opracowano rozporządzenie zmieniające). Warto tu przytoczyć dwa paragrafy z tego Dziennika [4]: 154 brzmi: "Przebudowa nawierzchni drogi powinna być poprzedzona badaniami i oceną stanu technicznego konstrukcji nawierzchni oraz podłoża. oraz 171. "Nawierzchnia jezdni drogi budowanej lub przebudowywanej musi spełniać wymagania w zakresie: 1) równości podłużnej; 2) równości poprzecznej; 3) właściwości przeciwpoślizgowych. Przy czym w załączniku nr 6 do rozporządzenia określone są metody badania równości podłużnej i poprzecznej i w obu zakłada się możliwość, w miejscach niedostępnych dla profilografu, wykonania badania za pomocą metody łaty i klina, a przy równości podłużnej dodatkowo planografem. Kolejną, często powtarzającą się uwagą było niedostosowanie wymagań zawartych w Katalogu w stosunku do możliwości pomiarowych sprzętu znajdującego się w posiadaniu GDDKiA w zakresie dopuszczalnych minimalnych bądź maksymalnych odległości między punktami pomiarowymi. Odpowiedzią IBDiM na tę uwagę była zgodność zapisów Katalogu z system DSN z 2012 r., który był uzgadniany z GDDKiA. 18

19 4 System Oceny Stanu Nawierzchni SOSN 4.1 Charakterystyka systemu Wprowadzenie W 1989 r. zostały wprowadzone do stosowania w jednostkach podległych Generalnej Dyrekcji Dróg Publicznych "Wytyczne stosowania Systemu Oceny Stanu Nawierzchni SOSN". Podstawą systemu była ocena wizualna uszkodzeń nawierzchni oraz pomiary równości i szorstkości. Określane cechy techniczno-eksploatacyjne oraz kryteria oceny w celu wyboru odpowiednich zabiegów remontowych nie zmieniły się znacząco, kiedy w 2002 r. wprowadzono nowe wytyczne. Systemem Oceny Stanu Nawierzchni SOSN nazwano zasady oceny stanu technicznego nawierzchni bitumicznych dróg krajowych do celów planowania na poziomie sieci drogowej, opierając się na danych rejestrowanych za pomocą oceny wizualnej oraz na parametrach techniczno-eksploatacyjnych nawierzchni określanych za pomocą specjalistycznych urządzeń. Główne założenia systemu przedstawiono poniżej Cel systemu Zdefiniowanymi celami w Systemie są: - ujednolicenie zasad przeprowadzania badań diagnostycznych, - zbieranie danych w celu: zarządzania polityką jakości, wstępnej (nieszczegółowej) lokalizacji nawierzchni do remontu / przebudowy, sposobu wykonania remontu / przebudowy, optymalnego podziału środków finansowych na cele naprawcze, - wdrażania nowoczesnych metod diagnostycznych. 19

20 4.1.3 Organizacja pracy systemu System SOSN z 2002 r. użytkowały trzy jednostki, każda z nich posiadając inne zadania do zrealizowania w ramach wykorzystania Systemu: Generalna Dyrekcja Dróg Publicznych - Centrala (Centrala): ogólny nadzór nad Systemem: polityka utrzymania dróg, rozdział środków finansowych na cele Systemu i utrzymania nawierzchni, Biuro Studiów Sieci Drogowej Generalnej Dyrekcji Dróg Publicznych (BSSD): koordynator działania Systemu: m.in. dbanie o merytoryczność, aktualność Systemu, opracowanie strategii realizacji pomiarów, szkoleń ekip pomiarowych, coroczny raport z wynikami dla całej sieci dróg krajowych, propozycja podziału środków finansowych na cele remontowe, Oddziały/ Biura Generalnej Dyrekcji Dróg Publicznych (Oddziały): obsługa i wykorzystanie Systemu: zapewnienie ekipy pomiarowej, pomiar, opracowywanie wyników, opracowywanie planów zabiegów remontowych, archiwizacja danych. Na Rys. 1 przedstawiono proces decyzyjny z zastosowaniem systemu SOSN. Uruchomienie Przygotowanie działań i ich organizacja Baza danych Zebranie danych o stanie sieci Analiza wyników i proces decyzyjny Wybór odpowiednich technik napraw Procedury pomiarowe Kryteria oceny Uwarunkowania różnego typu Charakterystyka sieci w następstwie realizacji planu Plan zadań remontowych Rys. 1. Schemat procesu decyzyjnego z zastosowaniem Systemu; źródło: Wytyczne stosowania SOSN, Warszawa, 2002 r. 20

21 System składa się z 3 procesów, nazwanych modułami funkcjonalnymi: rejestracja = pomiar + zapis danych, ocena = przetwarzanie danych + kryteria określenia stanu nawierzchni (z uwzględnieniem zabiegów remontowych), system komputerowy (informatyczny) = baza danych z wynikami z rejestracji i oceny. System komputerowy umożliwia wygenerowanie zestawień w formie tabel, wykresów, map oraz może być realizowany przez jedną lub kilka współzależnych aplikacji. 4.2 Ocena techniczna nawierzchni Określane właściwości techniczno-eksploatacyjne System SOSN z 2002 r. wymienia 5 parametrów techniczno-eksploatacyjnych podlegających ocenie: stan spękań, stan powierzchni, równość podłużna, równość poprzeczna (koleiny), właściwości przeciwpoślizgowe. Szósty parametr - nośność, nie był początkowo uwzględniany, został wprowadzony w aktualizacji Systemu SOSN w 2010 r., jednak nie jako obowiązek przy badaniu stanu nawierzchni a jedynie jako pomoc przy wykorzystaniu posiadanych danych pomiarów ugięć [5]. Każdy z tych parametrów został szerzej opisany w poszczególnych załącznikach (od A do E) Stan spękań i stan powierzchni nawierzchni Definicja: określona jest wskaźnikiem spękań "n" na podstawie oceny wizualnej uszkodzeń nawierzchni. 21

22 Podstawowe określenia: stan spękań, stan powierzchni, zakres występowania uszkodzeń, stopień szkodliwości uszkodzeń, odcinek pomiarowy, ciągła ocena wizualna. Metoda wyznaczenia oceny: pomiar na całej długości odcinka pomiarowego, wybór najbardziej obciążonego pasa ruchu, obliczenie zakresu i punktacji dla poszczególnych uszkodzeń, obliczenie wskaźników spękań i stanu powierzchni, klasyfikacja stanu nawierzchni. Przebieg pomiaru: założenia do przeprowadzenia pomiaru, opis uszkodzeń, przebieg inwentaryzacji uszkodzeń. Ocena parametru Ocena stanu spękań (N) i stanu powierzchni nawierzchni (Sp) składa się z trzech etapów: obliczenie zakresu uszkodzeń, obliczenie punktacji dla uszkodzeń, obliczenie wskaźnika spękań i stanu powierzchni, klasyfikacja stanu nawierzchni, ocena stanu spękań i stanu powierzchni. Formaty danych Opisano sposób nazywania i zapisywania pliku oraz format w jakim jest zapisywany. Sprzęt pomiarowy Załączono jedynie zdjęcie urządzenia SOWA-1 jako przykładowe urządzenie pomiarowe przy ocenie wizualnej (aktualnie niestosowane). Załącznik E również traktuje o ocenie wizualnej. Jest on katalogiem typowych uszkodzeń nawierzchni bitumicznych jakie pojawiają się przy inwentaryzacji uszkodzeń metodą wizualną wraz z załączonymi przykładowymi zdjęciami uszkodzeń. 22

23 Równość podłużna Definicja: określona jest na podstawie pomiaru profilu podłużnego nawierzchni urządzeniami profilometrycznymi. Podstawowe określenia: równość podłużna, profilometryczne urządzenie, pomiar równości podłużnej, wskaźnik IRI, miarodajna równość podłużna, odcinkowa ocena równości podłużnej. Metoda wyznaczenia oceny: pomiar automatyczny wskaźników IRI, wyznaczenie odcinkowej oceny równości podłużnej, zestawienie odcinkowych ocen IRI p, obliczenie średniego poziomu odcinkowych ocen E [IRI p ]. Przebieg pomiaru W załączniku brak takiego rozdziału. Inwentaryzacja jest automatyczna, za pomocą specjalistycznego sprzętu pomiarowego. Ocena parametru: klasyfikacja stanu nawierzchni, wyznaczenie oceny równości podłużnej. Formaty danych Opisano sposób nazywania i zapisywania pliku oraz format w jakim jest zapisywany. Sprzęt pomiarowy Załączono jedynie zdjęcie urządzenia APL jako przykładowe urządzenie pomiarowe przy badaniu równości podłużnej (aktualnie rzadko stosowane) Koleiny Definicja: określona jest na podstawie pomiaru głębokości w równoodległych przekrojach poprzecznych specjalistycznymi urządzeniami. 23

24 Podstawowe określenia: koleina, głębokość koleiny, metoda dwumetrowej łaty i klina, automatyczny pomiar głębokości koleiny, specjalistyczne urządzenie, miarodajna głębokość koleiny, odcinkowa ocena stanu koleiny. Metoda wyznaczenia oceny: wyznaczenie odcinkowej oceny stanu koleiny: agregacja danych z automatycznego pomiaru, ustalenie klasy stanu koleiny, zestawienie odcinkowych ocen, wyznaczenie średniego poziomu odcinkowych ocen - ogólna ocena stanu koleiny. Przebieg pomiaru: pomiar w zewnętrznym śladzie kół specjalistycznymi urządzeniami (ewentualnie łatą i klinem), wyniki uzyskiwane automatycznie. Ocena parametru: klasyfikacja stanu nawierzchni, wyznaczenie oceny stanu kolein. Formaty danych Opisano sposób nazywania i zapisywania pliku oraz format w jakim jest zapisywany. Sprzęt pomiarowy Załączono jedynie zdjęcie Profilografu Laserowego LPR jako przykładowe urządzenie pomiarowe przy badaniu równości poprzecznej (kolein) Właściwości przeciwpoślizgowe Definicja: określona na podstawie pomiaru współczynnika tarcia urządzeniami pomiarowymi. Podstawowe określenia: właściwości przeciwpoślizgowe, współczynnik tarcia, urządzenie pomiarowe, pomiar współczynnika tarcia, miarodajny współczynnik tarcia, odcinkowa ocena stanu. Metoda wyznaczenia oceny: wyznaczenie zbioru wartości współczynnika tarcia, wyznaczenie miarodajnego współczynnika tarcia, 24

25 zestawienie odcinkowych ocen, wyznaczenie średniego poziomu odcinkowych ocen. Przebieg pomiaru: pomiar w lewym śladzie kół na zewnętrznym pasie ruchu, prędkość urządzenia pomiarowego 60 km/h, grubość filmu wodnego pod kołem pomiarowym 0,5 mm. Ocena parametru: klasyfikacja stanu nawierzchni, metoda oceny właściwości przeciwpoślizgowych. Formaty danych Opisano sposób nazywania i zapisywania pliku oraz format w jakim jest zapisywany. Sprzęt pomiarowy Załączono jedynie zdjęcie zestawu SRT-3 jako przykładowe urządzenie pomiarowe przy badaniu właściwości przeciwpoślizgowych Kryteria oceny Kryterium oceny wyznaczone jest przez 3 poziomy decyzyjne stanu technicznego nawierzchni, z wyróżnieniem czterech klas: Pożądany - klasa A (stan dobry) - klasa B (stan zadowalający) Ostrzegawczy - klasa C (stan niezadowalający) Krytyczny - klasa D (stan zły). Powyższe poziomy i klasy wskazują na potrzebę diagnostyki stanu nawierzchni i jej ewentualnej naprawy. Klasa najlepsza, A, to nawierzchnie nowe, odnowione lub w takim stanie, gdzie przez kolejne 4 lata nie będzie potrzebny remont, z kolei klasa najgorsza, D, to nawierzchnia przeznaczona do natychmiastowej diagnostyki w celu naprawy. 25

26 Poniżej przedstawiono ogólny schemat postępowania, według którego należy przeprowadzać ocenę parametrów techniczno-eksploatacyjnych nawierzchni wg SOSN: Lokalizacja Odcinkowa ocena Średni poziom odcinkowych ocen Parametr dominujący Potrzeby remontowe Ocena globalna Rys. 2 Schemat ogólny postępowania w celu wyznaczenia oceny parametrów technicznoeksploatacyjnych; źródło: Wytyczne stosowania SOSN, Warszawa, 2002 r. Lokalizacja - długość odcinka L=1000 m, ewentualnie w zakresie m. Odcinkowa ocena - porównanie obliczonych wartości miarodajnych z klasyfikacją stanu nawierzchni. Średni poziom odcinkowych ocen - razem z oceną globalną służą do określenia ogólnego stanu technicznego nawierzchni. Parametr dominujący - przyjęto hierarchię priorytetów (od najwyższego do najniższego): 1. stan spękań (N), 2. równość podłużna (R), 3. koleiny (K), 4. stan powierzchni (Sp), 5. właściwości przeciwpoślizgowe (S). Parametry dominujące występują tylko w poziomie krytycznym i ostrzegawczym. Jeśli żaden parametr nie został oceniony w ww. poziomach to przyjmuje się, że parametr dominujący nie występuje. 26

27 Potrzeby remontowe - wyznaczenie zabiegu na podstawie określonego dominującego parametru i kategorii natężenia ruchu. Wyróżnia się (w nawiasie podano parametr dominujący wpływający na wybór danego zabiegu): wzmocnienie (N) wyrównanie z warstwą ścieralną (R, K) zabieg powierzchniowy (Sp, S) wagach. Ocena globalna - suma wpływów poszczególnych parametrów o określonych Wskaźnik globalny wyznacza się ze wzoru: G = 100 [W N + W R + W K + W S + W S ] (1) gdzie: W, W, W, W, W - wagi poszczególnych parametrów, zależą od przyjętej strategii utrzymania dróg, N, R, K, S, S - wskaźniki wyznaczane dla poszczególnych parametrów. Wyróżnia się trzy strategie utrzymania dróg, z podziałem na priorytety (w nawiasie podano parametry, które mają największą wagę dla danej strategii) : poprawy stanu strukturalnego nawierzchni (stan spękań, stan powierzchni), poprawy stanu bezpieczeństwa ruchu (wskaźnik spękań, koleiny, właściwości przeciwpoślizgowe) minimalizacji kosztów zabiegów utrzymaniowych (wskaźnik spękań, równość podłużna, koleiny). 4.3 Przetwarzanie i przechowywanie danych Oddziały GDDP przetwarzają dane używając Komputerowego Systemu Informatycznego. Następnie kopie bazy danych są przesyłane do Biura Studiów Sieci Drogowej GDDP. Obowiązek archiwizacji przez co najmniej 5 lat obowiązują jednostki pomiarowe, Oddziały oraz BSSD, w zakresie informacji o: jednostki pomiarowe: pomiarach cech techniczno-eksploatacyjnych, pomiarach odbiorczych, pomiarach z okresowych kontroli stanu technicznego sprzętu pomiarowego, 27

28 Oddziały: pomiarach cech techniczno-eksploatacyjnych, pomiarach kalibracyjnych i odbiorczych, wraz z dokumentacją, Biuro Sieci Drogowej: pomiarach cech techniczno-eksploatacyjnych, pomiarach porównawczych i odbiorczych. 4.4 Program Zapewniania Jakości Na Program Zapewnienia Jakości składają się wymagania odnośnie: sprzętu pomiarowego i ekipy pomiarowej, elementów procedur sprawdzających dla urządzeń pomiarowych i personelu, danych wynikowych, sposobu wprowadzania zmian w Systemie. Za cel stosowania Programu Zapewnienia Jakości ustalono spełnianie wymagań określonych przez koordynatora ogólnokrajowego Systemu, którym jest Biuro Studiów Sieci Drogowej. Oprócz tego, do zadań koordynatora ogólnokrajowego należy przygotowywanie corocznego sprawozdania dotyczącego funkcjonowania Systemu Zapewnienia Jakości oraz jego przegląd w celu usprawniania. Obok koordynatora ogólnokrajowego, działa koordynator terenowy, którym są poszczególne Oddziały/Biura GDDP. 4.5 Strategia realizacji pomiarów dla potrzeb SOSN oraz SOPO w 2007 r. i latach następnych 5 lat po wprowadzeniu do użycia Sytemu Oceny Stanu Nawierzchni została wydana Strategia realizacji pomiarów dla potrzeb Systemu Oceny Stanu Nawierzchni /SOSN/ oraz Systemu Oceny Stanu Poboczy i Odwodnienia Dróg /SOPO/ w 2007 r. i latach następnych, ze względu na rozwój metod i zakresu diagnostyki nawierzchni drogowych. Ograniczenia w wykonywaniu pomiarów wynikające ze stosowania mniej wydajnych urządzeń oraz brak odpowiedniej metodyki pomiaru w Podstawowych Wytycznych SOSN (zwanych dalej "PWS") [6] powodowały, że część danych była nieaktualna. Wprowadzono m.in.: założenia rocznych minimalnych zakresów pomiarowych, 28

29 obowiązki uczestników procesu gromadzenia danych, zasady finansowania pomiarów Zakresy pomiarowe Zwiększono zakresy zlecanych pomiarów. Przyjęto następujące założenie określenia zakresów pomiarowych: Z = 100% DE + min. 50% DP (2) gdzie: Z - zakres pomiarowy danego parametru, DE- długość dróg międzynarodowych, DP - długość pozostałych dróg krajowych. Oznacza to, że na drogach międzynarodowych należy przeprowadzić 100% pomiarów dla wszystkich parametrów oraz minimum 50% pomiarów dla pozostałych dróg krajowych dla wszystkich parametrów. Wzór na minimalny zakres pomiarowy dla poszczególnych parametrów ma postać: Z = 100% DE + 50% DP (3) gdzie: Z * - zakres pomiarowy dla danego parametru, wyłączając odcinki dróg nowych oraz planowanych do odnowy lub przebudowy. 29

30 4.5.2 Stan ilościowy sprzętu pomiarowego posiadanego przez Oddziały GDDKiA na rok 2007 W Tab. 2 przedstawiono stan urządzeń pomiarowych stosowanych w 2007 r. w ramach systemu SOSN oraz ich średnią dzienną wydajność. Tab. 2 Zestawienie urządzeń pomiarowych posiadanych przez Oddziały GDDKiA; źródło: Strategia realizacji pomiarów dla potrzeb SOSN oraz SOPO w 2007 r. i latach następnych, Warszawa, 2007 r. Urządzenie pomiarowe Ilość posiadanych sztuk Średnia dzienna wydajność [km] SOWA SOWA Profilograf laserowy LPR Profilograf laserowy RSP 2 90 Zestaw APL 3 90 Zestaw SRT Zestaw FWD 5 Nie podano* * - Zestaw FWD przewiduje się do wykorzystania jedynie na poziomie odcinka/projektu lub w sytuacji awaryjnej w celach naukowo-badawczych. 4.6 Aktualizacja związana z pomiarem ugięć nawierzchni, 2010 r. Aktualizacja została wprowadzona ze względu na wprowadzenie do algorytmów przetwarzania danych pomiarowych wyników pomiarów ugięć nawierzchni. We wprowadzeniu do aktualizacji Wytycznych przewidywano powstanie w ciągu trzech lat jednego spójnego dokumentu z Wytycznymi SOSN, SOSN-B (System Oceny Stanu Nawierzchni Betonowych) oraz SOPO (System Oceny Stanu Poboczy i Odwodnienia Dróg), czego nie udało się zrealizować. Nośność traktowana jest w SOSN jako zagadnienie uzupełniające - nie nakłada na administratorów dróg krajowych obowiązku wykonywania takich pomiarów. W algorytmach obliczeniowych SOSN, jeśli określano wskaźnik nośności, to zastępuje on wskaźnik spękań. 30

31 4.6.1 Zmiany w stosunku do SOSN z 2002 r. Aktualizacja SOSN z 2010 r. dotyczyła wprowadzenia następujących zmian w stosunku do Systemu z 2002 r.: zwiększenie liczny określanych parametrów techniczno-eksploatacyjnych o nośność, wprowadzenie definicji nośności jako określenie wskaźnikiem nośności "u" na podstawie pozostałej trwałości nawierzchni wyznaczonej na podstawie ugięcia standaryzowanego, kategorii ruchu, typu konstrukcji, zmiana hierarchii priorytetów: 1. nośność (U), 2. stan spękań (N), 3. równość podłużna (R), 4. koleiny (K), 5. stan powierzchni (Sp), 6. właściwości przeciwpoślizgowe (S). zmiana wpływu parametrów na wybór zabiegu remontowego: wzmocnienie (U, N), wyrównanie z warstwą ścieralną (R, K), zabieg powierzchniowy (Sp, S) Przetwarzanie i przechowywanie danych Oprócz struktury zbioru wejściowego SOSN (rozdziału, który występował również w PWS, w odpowiednich załącznikach) wyróżniono: ogólny opis przetwarzania danych, zasady oceny pozostałej trwałości nawierzchni (klasyfikacja nośności i metoda wyznaczania nośności), źródło plików wejściowych. 31

32 4.7 System Oceny Stanu Nawierzchni Betonowych SOSN-B Charakterystyka systemu Wprowadzenie Wytyczne stosowania Systemu Oceny Stanu Nawierzchni Betonowych SOSN-B odnoszą się do sposobu oceny odcinków dróg o nawierzchniach z betonu cementowego i są uzupełnieniem Wytycznych Systemu Oceny Stanu Nawierzchni SOSN. Jak wspomniano we wstępie dokumentu, zasady oceny stanu nawierzchni betonowych i asfaltowych są dość podobne, stąd przedstawiono ten system w skrócie, omawiając przede wszystkim podstawowe różnice Cel systemu Celem systemu jest uzyskanie danych, które pozwolą, m.in.: wstępnie zlokalizować miejsce remontu, dokonać właściwego rozdziału środków finansowych na zabiegi remontowe, kształtować politykę utrzymania dróg, ujednolicić i wprowadzać nowoczesne, metody badań diagnostycznych Organizacja pracy systemu W stosunku do Wytycznych Stosowania SOSN z 2002 r. zmieniły się jednostki korzystające z systemu, Generalną Dyrekcję Dróg Publicznych zastąpiła Generalna Dyrekcja Dróg Krajowych i Autostrad. Aktualizacja danych w SOSN-B W ramach obsługi Systemu Oddziały GDDKiA mają obowiązek aktualizować dane o wykonanych zabiegach remontowych i wprowadzać je do bazy danych systemu informatycznego dla SOSN-B. 32

33 4.7.2 Ocena techniczna nawierzchni Określane właściwości techniczno-eksploatacyjne Określa się : Stan spękań i stan powierzchni Definicja: określana jest wskaźnikami spękań nawierzchni "n" i powierzchni "p" na podstawie oceny wizualnej uszkodzeń nawierzchni. Podstawowe określenia stan spękań, stan powierzchni, zakres występowania uszkodzeń, stopień szkodliwości uszkodzeń, odcinek pomiarowy, ciągła ocena wizualna nawierzchni. Metoda wyznaczenia oceny Ocena wizualna odbywa się w oparciu o inwentaryzację uszkodzeń, takich jak: pęknięcie pojedyncze podłużne/ukośne, pęknięcie pojedyncze poprzeczne, połamana płyta, pęknięcie przy krawędzi, uszkodzenie zbrojenia, wadliwe uszczelnienie, uszkodzenia narożnika, wykruszenie szczeliny, uszkodzenia powierzchni, łaty. W dokumencie każde z tych uszkodzeń opisano i dołączono schematyczne ilustracje. Natomiast w załączniku 2 umieszczono spis typowych uszkodzeń nawierzchni betonowych wraz z dokładnym opisem i przykładowymi zdjęciami. Przebieg pomiaru Sposób przeprowadzenie badania jest taki sam jak przy nawierzchniach asfaltowych. W nawierzchniach betonowych inwentaryzacji podlega tylko jeden rząd płyt. 33

34 Ocena parametru Wyznacza się zakres uszkodzenia jako procentową liczbę płyt, na których występuje uszkodzenie, do liczby wszystkich inwentaryzowanych płyt. Do oceny brane są pod uwagę tylko uszkodzenia o najwyższej hierarchii, zgodnie z podaną w Wytycznych tabelą. Ocenę przeprowadza się na podstawie miarodajnych wartości wskaźnika stanu spękań i stanu powierzchni. Formaty danych Opisano sposób nazywania i zapisywania pliku oraz format w jakim jest zapisywany. Sprzęt pomiarowy Urządzeniem służącym do pomiarów stanu spękań i stanu powierzchni jest urządzenie SOWA-2. Równość podłużna Określa się według zasad podanych w Wytycznych Stosowania SOSN. Koleiny Określa się według zasad podanych w Wytycznych Stosowania SOSN. Właściwości przeciwpoślizgowe Określa się według zasad podanych w Wytycznych Stosowania SOSN Kryteria oceny Ogólny schemat postępowania, według którego należy przeprowadzać ocenę parametrów jest analogiczny do schematu przedstawionego w Wytycznych Stosowania SOSN z 2002 r. (rozdział 4.2.2): lokalizacja odcinkowa ocena średni poziom odcinkowych ocen dominujący parametr potrzeby remontowe ocena globalna Powyższe etapy postępowania przyjęto analogicznie do Wytycznych Stosowania SOSN, zmiana nastąpiła jedynie w definicji lokalizacji: Lokalizacja - długość odcinka L=1000 m, ewentualnie na początku i końcu betonowego fragmentu drogi, może być on krótszy. 34

35 4.7.3 Przetwarzanie i przechowywanie danych Proces przetwarzania i przechowywania danych wraz z obowiązkami należącymi do poszczególnych jednostek przyjęto analogicznie do Wytycznych Stosowania SOSN, zmiana nastąpiła w nazewnictwie: GDDKiA zastąpiło GDDP, Biuro Studiów GDDKiA zastąpiło Biuro Studiów Sieci Drogowej GDDP. Oddziały GDDKiA przetwarzają dane używając Komputerowego Systemu Informatycznego. Następnie kopie bazy danych są przesyłane do Biura Studiów GDDKiA. Obowiązek archiwizacji przez co najmniej 5 lat obowiązują jednostki pomiarowe, Oddziały oraz Biuro Studiów GDDKiA, w zakresie informacji o: jednostki pomiarowe: pomiarach cech techniczno-eksploatacyjnych, pomiarach odbiorczych, pomiarach z okresowych kontroli stanu technicznego sprzętu pomiarowego, Oddziały: pomiarach cech techniczno-eksploatacyjnych, pomiarach kalibracyjnych i odbiorczych, wraz z dokumentacją, Biuro Studiów: pomiarach cech techniczno-eksploatacyjnych, pomiarach porównawczych i odbiorczych Program Zapewniania Jakości Na Program Zapewnienia Jakości składają się wymagania odnośnie: sprzętu pomiarowego i ekipy pomiarowej, elementów procedur sprawdzających dla urządzeń pomiarowych i personelu, danych wynikowych, sposobu wprowadzania zmian w Systemie. Za cel stosowania Programu Zapewnienia Jakości ustalono spełnianie wymagań określonych przez koordynatora ogólnokrajowego Systemu, którym jest Biuro Studiów GDDKiA. Oprócz tego, do zadań koordynatora ogólnokrajowego Systemu należy przygotowywanie corocznego sprawozdania dotyczącego funkcjonowania Systemu Zapewnienia Jakości oraz jego przegląd w celu usprawniania. Obok koordynatora ogólnokrajowego działa koordynator terenowy, którym są poszczególne Oddziały GDDKiA. 35

36 5 Diagnostyka Stanu Nawierzchni DSN, 2012 r. 5.1 Charakterystyka systemu Wprowadzenie Diagnostyka Stanu Nawierzchni (DSN) powstała jako zamówienie publiczne na zlecenie Generalnej Dyrekcji Dróg Krajowych i Autostrad dla Instytutu Badawczego Dróg i Mostów w roku 2011 [7]. W ogłoszeniu o udzieleniu zamówienia wyszczególniono opracowanie następujących zadań do realizacji w ramach projektu, m.in.: koncepcji okresowych kampanii diagnostycznych, konkretnych formatów danych pomiarowych, systemu zarządzania jakością i wyników pomiarów tak, aby były zgodne z obowiązującym w GDDKiA system Zarządzania Jakością, zasad realizowania poszczególnych zadań. W specyfikacji projektowej nowego systemu stwierdzono, że "z przedmiotowego zamówienia będą mogły korzystać wszystkie zainteresowane instytucje np. Ministerstwo Infrastruktury, Policja, biura projektowe, jednostki naukowe i badawcze, inni zarządcy dróg, a także będzie ono służyło ogółowi społeczeństwa, spowoduje zmniejszenie kosztów diagnostyki sieci oraz kosztów związanych z poprawą warunków bezpieczeństwa użytkowników dróg." Cel systemu Cel systemu został po części przedstawiony już w ogłoszonym zamówieniu publicznym, gdzie zwrócono również uwagę na to, że opracowanie takiego systemu zapewni zmniejszenie kosztów związanych z diagnostyką sieci drogowej oraz z zabiegami zapewniającymi poprawę warunków bezpieczeństwa. We wprowadzeniu do DSN (Tom 1, część 1) stwierdzono, że dzięki aktualności, kompletności oraz dokładności danych o stanie nawierzchni, podejmowane decyzje, nie tylko w zakresie planowanych zabiegów utrzymaniowych, są słuszne i uzasadnione. Aby jednak móc właściwie wykorzystać opracowane dane o stanie nawierzchni potrzebna jest odpowiednia organizacja i standaryzacja oraz ujednolicenie wszelkich wytycznych. 36

37 Potrzeba opracowania takich jednolitych wytycznych podyktowana była przede wszystkim małą aktualnością ówcześnie stosowanego Systemu Oceny Stanu Nawierzchni, który powstał 10 lat wcześniej. Ponieważ dziedzina diagnostyki nawierzchni zmienia się dynamicznie, zarówno w zakresie urządzeń pomiarowych, jak i sposobów wyliczeń odpowiednich parametrów/wskaźników oraz przetwarzania danych, opracowanie nowego systemu stało się w ostatnich latach szczególnie uzasadnione Organizacja pracy systemu Na wstępie należy zaznaczyć, że system DSN jest rozwiązany całkiem inaczej niż obowiązujący do tej pory SOSN. Cały proces Diagnostyki Stanu Nawierzchni podzielono na 14 podprojektów, tak aby każdy z nich mógł być całkowicie wykonywany tylko przez jeden podmiot wykonawczy. Podprojekty to grupy zadań, dla których zostały określone warunki brzegowe, tj. takie, które muszą być spełnione przez wyniki pomiarów dla gęstości pomiaru, dokładności odczytów, dopuszczalnych odchyleń, itp. W systemie DSN przyjęto, że: diagnostyka stanu = identyfikacja stanu + ocena stanu gdzie: identyfikacja stanu - zbieranie informacji o cechach nawierzchni, ocena stanu - wyznaczenie parametrów stanu (wielkości i wartości stanu). Identyfikacja stanu Bezpośrednim wynikiem identyfikacji stanu są dane elementarne, które opisują właściwości nawierzchni. Przechowywane są w ustandaryzowanych plikach i przekazywane jednostkom, których zadaniem jest przetworzenie tych danych w celu wyznaczenia parametrów stanu. 37

38 Parametry stanu Ich wyznaczanie może odbywać się przez różne jednostki, często niezależne od siebie, które wykorzystują otrzymane dane elementarne na swój użytek, ponieważ każda z nich może mieć inne potrzeby i wymagania w zakresie wiedzy o stanie nawierzchni. Wielkości i wartości parametrów stanu Wielkość parametru stanu jest podstawową miarą parametru stanu i wyraża się w jednostkach naturalnych dla poszczególnych cech, np. dla równości podłużnej i wskaźnika IRI jest to [m/km]. Często jest ona wystarczającą informacją, jednak czasem potrzeba dodatkowych informacji, tj. parametrów zespolonych, a wtedy przypisuje się każdemu z parametrów odpowiednią wartość stanu. Każda z cech nawierzchni określona jest przez: podstawowe parametry stanu - będące przedmiotem oceny, wykorzystywane do wyznaczania parametrów zespolonych, parametry uzupełniające - wykorzystywane do bardziej szczegółowych analiz stanu. Ze względu na to, że algorytm wyznaczania parametrów stanu jest dość skomplikowany a w jego skład wchodzi wiele szczególnych, nietypowych sytuacji, poleca się udostępnianie zainteresowanym podmiotom specjalnych programów komputerowych umożliwiających obliczenie wielkości stanu wszystkich kluczowych parametrów. Zasadniczą różnicą między systemami SOSN i DSN są opisujące je dokumenty. Dokument opisujący DSN Dokument opisujący System DSN ma niemal 9 razy więcej stron (ok. 890 stron) w porównaniu z 98 stronami systemu SOSN. Podzielono je na 7 tomów a każdy z tomów zawiera po kilka części: Tom 1. Organizacja i standardy kampanii diagnostyki stanu technicznego nawierzchni. Tom. 2. Formaty danych. Tom. 3. System zapewnienia jakości. 38

39 Tom. 4. Prace analityczne (zawarte są tu informacje dotyczące obliczania i przedstawiania danych parametrów oraz sposobu oceny stanu nawierzchni). Tom. 5. Pomiary pilotażowe. Tom. 6. Opis oprogramowania. Tom 7. Słownik pojęć. Dalej stosuje się skrócony zapis, np. T1/cz1 dla Tom 1. Część 1. Każda z części składa się z : celu i zakresu dokumentu, wprowadzenia, rozdziałów wynikających, z tego czego dotyczy dana część. W rozdziale "Cel i zakres dokumentu" pokrótce przedstawia się ogólne informacje na temat odpowiedniego zagadnienia wraz z opisem tego, co znajduje się w dalszych rozdziałach danej części. Ważnym zabiegiem było umieszczenie podrozdziału, w którym wypisano dokumenty związane z tą konkretną częścią, w którym jasno i konkretnie przedstawione są miejsca, gdzie należy szukać dalszych informacji. Jest to zabieg bardzo praktyczny a zarazem utrudniający korzystanie z DSN ponieważ sprawia, że trzeba mieć przy sobie nie tylko cały dokument opisujący DSN ale i odpowiednie normy (dokumenty związane). Różnicą między dokumentem odnoszącym się do SOSN a tym odnoszącym się do DSN polega na tym, że w pierwszym dokumencie, każda z określanych cech technicznoeksploatacyjnych nawierzchni opisana była w odpowiednim załączniku, co jasno wyszczególnione było w spisie treści. W dokumencie opisującym DSN nie ma takiego podziału. Wyszczególnienie określanych cech oraz parametrów zawarte jest w T1/cz2, pt. "Cechy nawierzchni podlegające identyfikacji i ocenie." [8] natomiast szczegółowy opis realizacji pomiarów oraz oceny poszczególnych cech zawarto w innych dokumentach pracy. Spowodowało to, że aby uzyskać informacje dotyczące konkretnej cechy nawierzchni należało przejrzeć kilka części dokumentu i z każdej z nich "powybierać" odpowiednie informacje. 39

40 Kolejną różnicą jest zmiana stosowanych określeń opisujących mierzone właściwości stanu technicznego nawierzchni. W Wytycznych Stosowania SOSN nazwane są one parametrami, a w DSN są to cechy, natomiast parametrem wg nowego systemu określa się opisanie cech nawierzchni w sformalizowany sposób. 5.2 Ocena techniczna nawierzchni Określane właściwości techniczno-eksploatacyjne Określono 5 cech nawierzchni podlegających identyfikacji: równość podłużna, równość poprzeczna (wcześniej zwana koleinami), właściwości przeciwpoślizgowe, cechy powierzchniowe, nośność. Dodatkowym parametrem, nieobowiązkowym, jest fotorejestracja pasa drogowego. Na podstawie danych elementarnych z pomiarów na poszczególnych odcinkach diagnostycznych o standardowej długości 50 metrów obliczane są wielkości stanu. Poprzez wielkości stanu wyrażane są parametry stanu lub wartości stanu. Parametry stanu określają cechy nawierzchni. I tak, jedna cecha może być opisana przez kilka parametrów. Założeniem ogólnym dla stosowanego sprzętu pomiarowego jest zastosowanie dla wszystkich rodzajów pomiarów pojazdów poruszających się w normalnym ruchu lub takich, aby zamknięcie pasa ruchu nie było dłuższe niż w przypadku robót szybko postępujących Równość Równość określa w jakim stopniu powierzchnia nawierzchni drogowej jest zbieżna z powierzchnią wymaganą (idealną). Współczesne systemu diagnostyczne umożliwiają już bardziej zaawansowane metody oceny, na podstawie tworzenia regularnej siatki o 40

41 krawędziach o określonej długości. Jednakże wykorzystanie takich metod jest na razie jeszcze zbyt kosztowne i nieopłacalne, dlatego stosuje się nadal metody "podstawowe". Równość podłużna Definicja: opisywana jest przez zbiór punktów wysokościowych zmierzonych w prawym śladzie koła w stałych odstępach. Metoda wyznaczenia oceny Dane elementarne: dane opisujące profil nierówności. Podstawowy parametr: międzynarodowy wskaźnik IRI. Parametry uzupełniające: gęstość spektralna nierówności (opisuje geometrię nierówności), wskaźnik oddziaływania nierówności (opisuje oddziaływanie nierówności na pojazd), symulacja planografu - wartość średnia i maksymalna (na podstawie symulacji pomiaru nierówności za pomocą planografu, belką pomiarową o długości 4 m). Wymagania jakościowe Określone są przez: gęstość pomiarów, dokładność pojedynczego pomiaru, najmniejszą i największą długość fal, dane rozbiegowe i pobiegowe. Przebieg pomiaru: przejazd pojazdem pomiarowym w normalnym ruchu przy zastosowaniu odpowiedniego oprogramowania umożliwiającego zebranie danych elementarnych. Formaty danych Zapisywany jest ciąg wysokości profilu podłużnego, w metrowym rekordzie: ciąg wysokości profilu podłużnego w równych odstępach. Sprzęt pomiarowy Jako jedyny sprzęt pomiarowy wymieniono profilograf laserowy, bez wyszczególnienia ze względu na typ, o takich parametrach, które umożliwią spełnienie ww. wymagań jakościowych. 41

42 Równość poprzeczna Definicja: opisana jest przez odkształcenia nawierzchni rejestrowane wzdłuż linii prostopadłych do osi drogi i prezentowana przez przekroje poprzeczne nierówności, które opisane są linią łamaną złożoną z punktów w stałych odstępach (np. co cm). Przekroje poprzeczne mierzone są wzdłuż drogi również w stałych odstępach (np. co 1 m). Metoda wyznaczenia oceny Dane elementarne: dane opisujące profil nierówności. Podstawowy parametr: średnia głębokość koleiny (minimum ze średniej głębokości koleiny lewej i prawej) Parametry uzupełniające: średnia głębokość koleiny lewej, średnia głębokość koleiny prawej, średnia głębokość wody w koleinie lewej, średnia głębokość wody w koleinie prawej. Wymagania jakościowe Określone są przez: gęstość pomiarów, dokładność pojedynczego pomiaru, szerokość profilu poprzecznego, odstęp między punktami odczytu, dokładność określenia odstępu między punktami odczytu. Przebieg pomiaru Przejazd pojazdem pomiarowym w normalnym ruchu przy zastosowaniu odpowiedniego oprogramowania umożliwiającego zebranie danych elementarnych. Formaty danych Zapisywany jest ciąg profili poprzecznych w postaci ciągu wysokości. Dane zależą od rozmieszczenia czujników na belce pomiarowej, w metrowym rekordzie: ciąg wysokości profilu poprzecznego w równych odstępach. Sprzęt pomiarowy Jako jedyny sprzęt pomiarowy wymieniono profilograf laserowy, bez wyszczególnienia ze względu na typ. Urządzenie o takich parametrach aby możliwe było spełnienie ww. wymagań jakościowych. Dodatkowo podano, że razem z wynikami pomiaru należy 42

43 podać rozmieszczenie czujników znajdujących się na belce pomiarowej (za pomocą geograficznych danych elementarnych) Właściwości przeciwpoślizgowe Definicja: charakteryzują przyczepność między nawierzchnią a oponą pojazdu a w szczególności opisują zdolność do wytwarzania siły tarcia podczas poślizgu. Metoda wyznaczenia oceny Dane elementarne: dane opisujące profil nierówności, Podstawowy parametr: współczynnik tarcia, Parametry uzupełniające: średnia głębokość tekstury. Wymagania jakościowe Określone są przez: gęstość pomiarów, dokładność pojedynczego pomiaru, typ opony pomiarowej i referencyjnej, ilość wody pod kołem pomiarowym, wymaganą prędkość, temperaturę otoczenia. Dodatkowo, wymieniono wymagania jakościowe dla pomiaru makrotekstury. Przebieg pomiaru: pomiar siły tarcia jaka pojawia się przy chwilowej, pełnej blokadzie koła toczącego się po nawierzchni, z ustaloną siłą dociskającą, pomiar współczynnika tarcia mierzy się w lewym śladzie koła, na nawierzchni zwilżonej wodą, pomiar średniej głębokości tekstury mierzy się w prawym śladzie koła. Formaty danych Dla współczynniku tarcia zapisywane są kolejne odczyty punktów pomiarowych. w metrowym rekordzie: wartość współczynnika tarcia z ostatniego pomiaru, ilość metrów. 43

44 Dla makrotekstury zapisywane są: w metrowym rekordzie: kolejne wartości średniej głębokości tekstury. Sprzęt pomiarowy Jako sprzęt pomiarowy wymieniono urządzenie SRT-3. Dopuszczono możliwość stosowania innej metody pomiarowej przy udokumentowaniu zależności wyników uzyskiwanych tą metodą a metodą wykorzystywaną przez SRT-3 tak, aby możliwe było przeliczenie uzyskanych wyników Cechy powierzchniowe Definicja charakteryzują widoczne na powierzchni uszkodzenia nawierzchni i jej właściwości uznane za istotne przy zarządzaniu eksploatacją nawierzchni. Metoda wyznaczenia oceny Dane elementarne: pliki graficzne ze zdjęciami nawierzchni, pliki graficzne ze zdjęciami pasa drogowego, plik kojarzący ww. pliki graficzne z lokalizacją zdjęć. Podstawowy parametr: określono dla nawierzchni asfaltowych i betonowych, m. in. takie jak: spękania siatkowe, łaty, wyboje, nieszczelne spojenia technologiczne, nadmiar lepiszcza. Parametry uzupełniające: brak. Wymagania jakościowe Określone są przez: rozdzielczość zdjęcia powierzchni, szerokość i długość objęta przez zdjęcie powierzchni, szerokość najdrobniejszych pęknięć widocznych na zdjęciu, dopuszczalny odsetek braków w zdjęciach powierzchni, procent powtórzeń i nałożeń, rozdzielczość poziomą i pionowa pasa drogowego, częstość wykonywania zdjęć. Przebieg pomiaru fotograficzna rejestracja cech powierzchniowych za pomocą specjalistycznych kamer skierowanych prostopadle do nawierzchni, zdjęcie pasa drogowego, przechowywanie danych o lokalizacji w odrębnym pliku, 44

45 odpowiednio przeszkolony personel dokonuje identyfikacji cech powierzchniowych za pomocą odpowiedniego oprogramowania. Identyfikacji cech powierzchniowych poświęcono wiele uwagi, wyszczególniając z opisem i zdjęciami poszczególne rodzaje uszkodzeń nawierzchni tak, aby łatwiejsza była ich identyfikacja. Formaty danych Zapisywane są zakodowane cechy w zależności od rodzaju nawierzchni (asfaltowa, cementowa). Sprzęt pomiarowy Za pomocą pojazdu pomiarowego poruszającego się w normalnym ruchu, który wyposażony jest w specjalistyczne kamery spełniające wysokie wymagania jakościowe (nie określono dokładnie): kamerę powierzchniową - rejestrującą zdjęcia powierzchni, kamerę frontową - rejestrującą zdjęcie pasa drogowego wzdłuż kierunku jazdy Nośność Definicja: zdolność nawierzchni do przenoszenia obciążeń od ruchu drogowego. Metoda wyznaczenia oceny: Dane elementarne: dane uzyskane z pomiaru, Podstawowy parametr: ugięcie maksymalne (w punkcie przyłożenia siły), wskaźnik krzywizny ugięcia (różnica ugięcia w punkcie przyłożenia siły i ugięcia w odległości 300 mm). Parametry uzupełniające: brak. Wymagania jakościowe Określone są przez: gęstość pomiarów, dokładność pojedynczego odczytu ugięcia, obciążenie pomiarowe, temperaturę warstw asfaltowych. Przebieg pomiaru: obciążenie dynamiczne o sile 50 kn na powierzchni kołowej o średnicy 30 cm, 45

46 rejestracja wielkości ugięcia w punkcie przyłożenia obciążenia i w odległości 300 mm od tego punktu, skorygowanie danych elementarnych o współczynniki zależne od zarejestrowanego obciążenia, temperatury, miesiąca wykonywania pomiarów. Formaty danych Zapisywane są kolejne odczyty przyrządu pomiarowego, w metrowym rekordzie: maksymalne ugięcie i 300 mm dalej, siła nacisku, temperatura warstw nawierzchni i otoczenia. Sprzęt pomiarowy Wymieniono jako urządzenie pomiarowe ugięciomierz dynamiczny typu FWD. Dopuszczono stosowanie innej równoważnej metody pomiarowej w przypadku udokumentowanej zależności między wynikami uzyskiwanymi tą metodą a metodą wykorzystywaną przez FWD tak, aby możliwe było przeliczenie uzyskanych wyników Fotorejestracja pasa drogowego Definicja Fotorejestracja nie należy do elementów diagnostyki nawierzchni jednak ze względu na to, że przy badaniu cech powierzchniowych wykorzystuje się kamery frontowe, można te dane wykorzystać w innych celach niż wyżej wymienione. Wiąże się to z zastosowaniem większej ilości kamer, np. bocznych i tylnych, które nie są obowiązkowym wyposażeniem stosowanym w Diagnostyce Stanu Nawierzchni. Konieczna jest jednak wiedza dokładniejsza o tym, gdzie i jak zamontować poszczególne kamery. Wymagania jakościowe Określone są przez: częstość wykonywania zdjęć, odległość od środka zdjęcia, wysokość kamer, położenie linii horyzontu na zdjęciu frontowym, widoczność na zdjęciu, dokładność określenia położenia kamer i osi optycznej. 46

47 Przebieg pomiaru Przejazd pojazdem pomiarowym w normalnym ruchu przy zastosowaniu odpowiedniego oprogramowania umożliwiającego zebranie danych elementarnych. Formaty danych Zapisywane informacje na temat wykonanych zdjęć. Brak metrowych rekordów. Sprzęt pomiarowy Za pomocą pojazdu poruszającego się w normalnym ruchu, na którym zamontowano kamery: kamerę frontową - rejestrującą zdjęcia wzdłuż kierunku przejazdu, kamerę lewą - rejestrującą lewą stronę pasa ruchu, kamerę prawą - rejestrującą prawą stronę pasa ruchu, kamerę tylną - rejestrującą zdjęcia przeciwnie do kierunku jazdy. 5.3 Przetwarzanie i przechowywanie danych Wymaganiom dla formatów danych podstawowych, elementarnych, wynikowych i dodatkowych poświęcono jeden tom. Określono m.in: format danych elementarnych i sposób ich przechowywania, sposób nazywania plików i ich rozmieszczenia na nośnikach danych, pielęgnację formatu danych elementarnych, archiwizację danych. 47

48 6 Diagnostyka Stanu Nawierzchni DSN, 2015 r. 6.1 Charakterystyka systemu Wprowadzenie Wprowadzone 30 kwietnia 2015 r. Wytyczne Diagnostyki Stanu Nawierzchni DSN (zwane dalej "Wytycznymi") zastąpiły: Wytyczne Stosowania Systemu Oceny Stanu Nawierzchni SOSN, Strategię realizacji zakresów pomiarów dla potrzeb Systemu Oceny Stanu Nawierzchni SOSN oraz Systemu Stanu Poboczy i Odwodnienia Dróg (SOPO) w 2007 r. i latach następnych, Wytyczne stosowania Systemu Oceny Stanu Nawierzchni Betonowych SOSN-B, System Oceny Stanu Poboczy i Odwodnienia Dróg (SOPO), Procedury obowiązujące Administratorów Systemu Oceny Stanu Nawierzchni SOSN i Administratorów Systemu Oceny Stanu Poboczy i Odwodnienia Dróg SOPO. Wytyczne zostały opracowane przez zespół składający się z przedstawicieli z różnych oddziałów GDDKiA na terenie całej Polski. Opierają się one na pracy badawczej wykonanej przez Instytut Badawczy Dróg i Mostów w 2012 r. przedstawiającej zasady diagnostyki nawierzchni dróg (DSN) lecz są dostosowane do bardziej znanej formy ich przedstawienia z wcześniej obowiązujących wytycznych. Był to istotny zabieg ponieważ pracownicy GDDKiA przyzwyczajeni przez wiele lat do stosowania konkretnej formy opisywania systemu diagnostyki mogą w łatwiejszy sposób przyswoić nowy dokument. Pomiędzy rokiem 2012 a 2015 nastąpiło kilka następujących zmian: wykonano pilotażowe pomiary na sieci dróg krajowych opierając się na ww. pracy badawczej i posiadanym przez GDDKiA sprzęcie, wykonano pomiary stanu wyjściowego, tzw. stanu "0", wprowadzono: rejestrację i automatyczną interpretację uszkodzeń nawierzchni jezdni, urządzenia do ciągłego pomiaru współczynnika tarcia, urządzenia mobilne do pomiaru ugięć nawierzchni. 48

49 Poniżej wymieniono zmiany jakie zostały wprowadzone w stosunku do wcześniejszych wytycznych: wykorzystanie nowych technologii diagnostyki związanych m.in. z automatyczną oceną uszkodzeń nawierzchni oraz pomiarami ciągłymi właściwości przeciwpoślizgowych, wykonywanie pomiarów na wszystkich pasach zasadniczych ruchu, dokładniejsza agregacja danych pomiarowych, zwiększenie liczby parametrów techniczno-eksploatacyjnych nawierzchni uwzględnianych w analizach, wykorzystanie współrzędnych geograficznych jako sposobu lokalizacji pomiarów na drodze, wprowadzenie zasady dotyczącej systemowego gromadzenia danych o cenach realizowanych zabiegów, aktualizacja klasyfikacji właściwości przeciwpoślizgowych, aktualizacja klasyfikacji nośności nawierzchni, wprowadzenie modelów degradacji i uproszczonych modelów poprawy stanu nawierzchni, ocena stanu nawierzchni wykonywana na dwóch poziomach: operacyjnym (szczegółowa) i strategicznych (ogólna) [30]. Dokument opisujący DSN Dokument opisujący Wytyczne stosowania Diagnostyki Stanu Nawierzchni i jej elementów z 2015 r. niejako zachowuje format Wytycznych stosowania SOSN z 2002 r. zachowując kolejność i dość podobne nazewnictwo rozdziałów. Mogłoby to wskazywać na łatwe porównanie obu tych systemów, jednak wprowadzenie dużej ilości całkiem nowych definicji, wprowadzenie bardziej szczegółowych wymagań i "rozrzucenie" informacji po różnych rozdziałach sprawiło, że było to zadanie trudniejsze. 49

50 W niniejszej pracy starano się zachować kolejność z Wytycznych Stosowania SOSN z 2002 r., co ułatwi porównanie obydwu systemów Cel systemu Za cel wykonania diagnostyki stanu nawierzchni postawiono uzyskanie danych umożliwiających: dokonanie oceny stanu nawierzchni jakie wymagane są w aktualnie obowiązujących dokumentach, a które w zakresie diagnostyki zmieniały się dość intensywnie w ostatnich latach, wyznaczenie odpowiedniego zabiegu remontowego, pomoc w zarządzaniu eksploatacją dróg. Następnie, w rozdziale poświęconym celowi diagnostyki stanu nawierzchni, opisano co obejmuje diagnostykę stanu nawierzchni w ramach DSN i co znane jest już z pracy badawczej z 2012 r. (por Organizacja pracy systemu.) : diagnostyka stanu = identyfikacja stanu + ocena stanu Organizacja pracy systemu System, analogicznie do SOSN (2002 r.), składa się z 3 procesów, nazwanych modułami funkcjonalnymi: rejestracja = pomiar + zapis danych ocena = przetwarzanie danych + kryteria określenia stanu nawierzchni (z uwzględnieniem zabiegów remontowych) system informatyczny = baza danych z wynikami z rejestracji i oceny System informatyczny umożliwia wygenerowanie zestawień w formie tabel, wykresów, map oraz może być realizowany przez jedną lub kilka współzależnych aplikacji. Różnica polega na tym, że w module systemu informatycznego wskazano na możliwość wymiany danych z innymi systemami użytkowanymi przez zarządcę drogi oraz wymieniono wykorzystanie aplikacji na trzech poziomach: Wydział Technologii - Laboratorium Drogowe, Oddziały GDDKiA i Centrala GDDKiA. 50

51 Na Rys. 3 przedstawiono proces decyzyjny systemu DSN 2015 r. DSN Przygotowanie działań i ich organizacja Baza danych Charakterystyka sieci w następstwie realizacji planu Zebranie danych o stanie sieci Analiza wyników i proces decyzyjny Wybór odpowiednich technik napraw Uwarunkowania różnego typu Plan zadań remontowych Procedury pomiarowe Kryteria oceny Rys. 3. Proces decyzyjny w zarządzaniu siecią drogową; źródło: Diagnostyka Stanu Nawierzchni, Warszawa, 2015 r. W porównaniu z procesem decyzyjnym uprzednio obowiązującego systemu SOSN, rozdzielono procedury pomiarowe i kryteria oceny oraz uwzględniono ponowne wykorzystywanie bazy danych z zastosowaniem systemu DSN. Analogicznie do DSN z 2012 r.identyfikacja stanu Bezpośrednim wynikiem identyfikacji stanu są dane elementarne, które opisują właściwości nawierzchni. Przechowywane są w ustandaryzowanych plikach i przekazywane jednostkom, których zadaniem jest przetworzenie tych danych w celu wyznaczenia parametrów stanu. Parametry stanu Ich wyznaczanie może odbywać się przez różne jednostki, często niezależne od siebie, które wykorzystują otrzymane dane elementarne na swój użytek, ponieważ każda z nich może mieć inne potrzeby i wymagania w zakresie wiedzy o stanie nawierzchni. 51

52 Wielkości i wartości parametrów stanu Wielkość parametru stanu jest podstawową miarą parametru stanu i wyraża się w jednostkach naturalnych dla poszczególnych cech, np. dla równości podłużnej i wskaźnika IRI jest to [m/km]. Często jest ona wystarczającą informacją, jednak czasem potrzeba dodatkowych informacji, tj. parametrów zespolonych, a wtedy przypisuje się każdemu z parametrów odpowiednią wartość stanu. Każda z cech nawierzchni określona jest przez: podstawowe parametry stanu - będące przedmiotem oceny, wykorzystywane do wyznaczania parametrów zespolonych parametry uzupełniające - wykorzystywane do bardziej szczegółowych analiz stanu. Dokument opisujący DSN z 2015 r. Dokument ten, jak już wspomniano, jest połączeniem formy dokumentu Wytycznych Stosowania SOSN z 2002 r. gdzie każdej z określanych cech nawierzchni przyporządkowano osobny załącznik i treści dokumentu DSN z 2012 r. uaktualnionego na potrzeby współczesnych wymagań i możliwości. 6.2 Ocena techniczna nawierzchni Określane właściwości techniczno-eksploatacyjne Określono 6 cech nawierzchni podlegających identyfikacji: nośność (trwałość), równość podłużna, równość poprzeczna (wcześniej zwana koleinami), właściwości przeciwpoślizgowe, cechy powierzchniowe, oznakowanie poziome. 52

53 Nie uwzględniono fotorejestracji, o której mówił DSN z 2012 r. oraz, po raz pierwszy, wprowadzono do wymagań pomiarowych w ramach systemu oceny nawierzchni oznakowanie poziome. Analogicznie do DSN z 2012 r. Wprowadzono istotne określenia: cecha jako właściwości nawierzchni, które zmieniają się w procesie eksploatacji, parametr (prosty) jako opisanie cechy nawierzchni, posiadający wielkość i ew. wartość, parametr stanu jako sformalizowany opis cech nawierzchni, uwzględniający konkretne zastosowania. Z danych elementarnych uzyskanych z pomiarów na poszczególnych odcinkach diagnostycznych o standardowej długości 50 metrów obliczane są wielkości stanu. Poprzez wielkości stanu wyrażane są parametry stanu lub wartości stanu. Parametry stanu określają cechy nawierzchni. Założeniem Wytycznych DSN (2012 r.) dla stosowanego sprzętu pomiarowego było zastosowanie dla wszystkich rodzajów pomiarów pojazdów poruszających się w normalnym ruchu lub takich, aby zamknięcie pasa ruchu nie było dłuższe niż w przypadku robót szybko postępujących. W Wytycznych DSN (2015 r.) wymieniono urządzenia pomiarowe będące w dyspozycji GDDKiA, jednak ze względu na brak odpowiednich urządzeń bądź ich niewystarczającej liczby, przewiduje się możliwość zleceń do zewnętrznych jednostek Nośność Wyszczególniono postępowanie wyznaczania oceny w zależności od jej szczegółowości - ocena wstępna służy wyborowi odcinków do pomiarów szczegółowych i wykonywana jest urządzeniem mobilnym, natomiast ocena szczegółowa służy dokładnemu wyliczeniu pozostałej trwałości nawierzchni. 53

54 Podstawowym urządzeniem wykorzystywanym do pomiaru ugięć sprężystych jest urządzenie FWD. Dopuszczono stosowanie innej równoważnej metody pomiarowej w przypadku udokumentowanej zależności między wynikami uzyskiwanymi tą metodą a metodą wykorzystywaną przez FWD tak, aby możliwe było przeliczenie uzyskanych wyników. Zakłada się wykorzystanie nowoczesnego urządzenia jakim jest mobilny ugięciomierz laserowy, jako przykład podano Traffic Speed Deflectometer (TSD, por ). Obecnie, żaden z Oddziałów GDDKiA nie jest w posiadaniu takiego urządzenia Równość podłużna Określono rodzaj sprzętu wykorzystywanego do pomiaru, tj. profilograf laserowy RSP- 3 oraz wymagania sprzętowe jakie musi spełniać. Profilograf RSP-3 opisano w rozdziale Równość poprzeczna Określono rodzaj sprzętu wykorzystywanego do pomiaru, tj. profilograf laserowy RSP- 3 oraz wymagania sprzętowe jakie musi spełniać Właściwości przeciwpoślizgowe Wyszczególniono pomiar w zależności od jego punktowości. Pomiar punktowy właściwości przeciwpoślizgowych wyznaczany jest za pomocą zestawu SRT-3, natomiast pomiar ciągły za pomocą zestawu TWO. Jako podstawowy sprzęt do badania współczynnika tarcia przy pomiarze punktowym wymieniono zestaw pomiarowy SRT-3, z możliwością zastosowania innego, równoważnego sprzętu pod warunkiem, że równoważna metoda dysponuje sprawdzoną korelacją umożliwiającą przeliczenie wyników pomiaru na wartości uzyskiwane za pomocą SRT-3. Dla pomiaru ciągłego jedynym dopuszczonym urządzeniem pomiarowym jest zestaw TWO (przy niepełnej blokadzie koła wynoszącej 17,8%). Urządzenie SRT-3 opisano szczegółowo w rozdziale a urządzenie TWO w rozdziale Oznakowanie poziome Parametrami badanymi przy pomiarze oznakowania poziomego jest: współczynnik luminancji retrorefleksyjnej, współczynnik luminancji przy oświetleniu rozproszonym, wartość odporności na poślizg. 54

55 Pomiar wykonuje się przy jednostajnej prędkości do 90 km/h, wzdłuż badanego oznakowania, pomiar rozpoczyna się kilkaset metrów wcześniej. Ocena parametru wykorzystuje czterostopniowy podział na klasy DSN (od poziomu pożądanego do poziomu krytycznego) w zależności od typu nawierzchni. W celu wyznaczenia oznakowania poziomego znajdującego się na drogach krajowych klasy A, S, GP stosuje się mobilne urządzenia pomiarowe RMT (Road Marking Tester), które szczegółowo opisano w rozdziale Kryteria oceny Informacje o kryteriach oceny znajdują się w rozdziałach zatytułowanych: "Wprowadzenie do prac analitycznych", "Ocena stanu. Obliczanie wartości stanu oraz wartości wskaźników zespolonych". Zdefiniowano ocenę stanu jako etap procesu diagnostyki, który polega na nadaniu wartości wielkościom parametrów stanu. W celu porównania wielkości stanu dla różnych parametrów (podawanych w innych jednostkach) należy sprowadzić je do wspólnego mianownika przez normowanie. Sprawia to, że stają się bezwymiarowe, dzięki czemu możliwa jest ocena stanu nawierzchni. Normowaniu poświęcony jest osobny rozdział, w którym szczegółowo omówiono proces normowania. W systemie DSN prace analityczne realizowane są na kilku poziomach decyzyjnych. Tak samo jak w systemie SOSN z 2002 r., każdy z ocenianych parametrów przyporządkowany jest jednej z 4 klas (od A do D), przy czym dla każdej z nich określona jest wartość stanu. Klasy klasyfikują stan techniczny nawierzchni do odpowiedniego poziomu decyzyjnego: Pożądany Ostrzegawczy Krytyczny - klasa A (stan dobry) - klasa B (stan zadowalający) - klasa C (stan niezadowalający) - klasa D (stan zły). 55

56 Parametry techniczno-eksploatacyjne są oceniane wg schematu (zgodnie z SOSN z 2002 r.): lokalizacja odcinkowa ocena średni poziom odcinkowych ocen dominujący parametr potrzeby remontowe ocena globalna. O ile w Wytycznych SOSN z 2002 r. powyższe punkty opisane były w jednym miejscu, o tyle w Wytycznych DSN z 2015 r. są one rozrzucone po całym dokumencie. W celu ich porównania, poniżej zestawiono je analogicznie jak w dokumencie SOSN z 2002 r.: Lokalizacja - długość odcinka L=1000 m, ewentualnie w zakresie m. Odcinkowa ocena - porównanie obliczonych wartości miarodajnych z klasyfikacją stanu nawierzchni. Odcinkowe oceny stanu nawierzchni służą do określenia parametrów dominujących. Średni poziom odcinkowych ocen - razem z oceną globalną służą do określenia ogólnego stanu technicznego nawierzchni. Parametr dominujący - przyjęto hierarchię priorytetów (od najwyższego do najniższego): dla określenia stanu nawierzchni: 1. wskaźnik ugięć FWD, 2. wskaźnik krzywizny ugięcia (SCI 300), 3. wskaźnik ugięć za pomocą mobilnego urządzenia (PM), 4. wskaźnik krzywizny ugięcia (SCI 300), 5. wskaźnik stanu spękań, 6. głębokość koleiny, 7. wskaźnik równości podłużnej IRI, 8. współczynnik tarcia TWO, 9. współczynnik tarcia SRT-3, 10. wskaźnik makrotekstury, 11. wskaźnik stanu powierzchni, dla oznakowania poziomego: 1. powierzchniowy współczynnik odblasku, 2. współczynnik luminancji w świetle rozproszonym, 3. wskaźnik szorstkości oznakowania. 56

57 Parametry dominujące występują tylko w poziomie krytycznym i ostrzegawczym. Jeśli żaden parametr nie został oceniony w ww. poziomach to przyjmuje się, że parametr dominujący nie występuje. Potrzeby remontowe - wyznaczenie zabiegu na podstawie wyznaczonego dominującego parametru. Wyróżnia się zabiegi remontowe: nawierzchni: powierzchniowe - poprawienie stanu powierzchni i właściwości przeciwpoślizgowych (współczynnik tarcia, wskaźnik stanu powierzchni, makrotekstura), wyrównujące - poprawienie równości podłużnej, stanu powierzchni i właściwości przeciwpoślizgowych, zlikwidowanie kolein (głębokość kolein, międzynarodowy wskaźnik równości, makrotekstura), modernizujące - poprawienie wszystkich ocenianych parametrów technicznoeksploatacyjnych (ugięcie maksymalne/wskaźnik krzywizny powierzchni, wskaźnik stanu powierzchni). oznakowania poziomego: oznakowania poziomego - odtworzenie cech funkcjonalno-użytkowych oznakowania poziomego wpływające na bezpieczeństwo ruchu drogowego * W wymienionych powyżej zabiegach remontowych w nawiasach podano parametry dominujące wpływające na wybór danego zabiegu, w kolejności od najwyższego wpływu, dla nawierzchni asfaltowych. W Wytycznych stosowania DSN podano również parametry dominujące dla nawierzchni betonowych. Wylicza się zespolone wskaźniki stanu, które za pomocą kilku parametrów określają jedną wartość. Wybór parametrów wchodzących w skład takiego wskaźnika zależy od stanu jaki ma charakteryzować, wyróżnia się następujące wskaźniki*: stanu konstrukcji - określa wytrzymałość konstrukcji i zdolność do przenoszenia obciążeń, * - dla każdej z nawierzchni podano parametry uwzględniane przy obliczeniu odpowiedniego wskaźnika, w kolejności od wagi największej do najmniejszej. Wskaźniki obliczane są jako średnia ważona, przy czym wagi zależą od zachowania danego parametru po przekroczeniu poziomu ostrzegawczego. 57

58 dla nawierzchni asfaltowych: ugięcie maksymalne, spękania, międzynarodowy wskaźnik równości, głębokość kolein, dla nawierzchni betonowych: pęknięcia podłużne i poprzeczne, międzynarodowy wskaźnik równości, głębokość kolein, uszkodzenia krawędzi, uszkodzenia narożników. stanu powierzchni - określa wytrzymałość konstrukcji i zdolność do przenoszenia obciążeń lecz nie wykorzystuje pomiarów ugięć a cechy powierzchniowe na podstawie zdjęć, dla nawierzchni asfaltowych: spękania, międzynarodowy wskaźnik równości, głębokość kolein, łaty, dla nawierzchni betonowych: międzynarodowy wskaźnik równości, głębokość kolein, pęknięcia podłużne i poprzeczne, uszkodzenia narożników, uszkodzenia krawędzi, stanu użytkowego - określa komfort i bezpieczeństwo jazdy, współczynnik tarcia, międzynarodowy wskaźnik równości, głębokość kolein, oceny ogólnej - określa wszystkie aspekty stanu technicznego **, stanu oznakowania - współczynnik luminancji, współczynnik odblasku, globalny - służy do wytypowania odcinków do zabiegów utrzymaniowych. Ocena globalna wyznaczana jest na podstawie Wskaźnika Globalnego (WGL) w celu określenia odpowiednich priorytetów (strategii) utrzymania. Aby określić WGL potrzebne są określone wyżej wskaźniki zespolone. ** - oblicza się inaczej niż dla nawierzchni asfaltowych, zależy od tego czy wyznaczony jest wskaźnik oceny konstrukcji. 58

59 Wyróżniono trzy rodzaje strategii utrzymania dróg, z podziałem na priorytety (poniżej każdego z nich podano wskaźniki, które uwzględnia się w danej strategii, w kolejności od największego wpływu) : poprawy stanu strukturalnego nawierzchni: wskaźnik stanu konstrukcji, wskaźnik stanu powierzchni, wskaźnik stanu użytkowego, poprawy stanu bezpieczeństwa ruchu: wskaźnik stanu powierzchni, wskaźnik stanu użytkowego, wskaźnik stanu konstrukcji, minimalizacji kosztów zabiegów utrzymaniowych: wskaźnik stanu użytkowego, wskaźnik stanu powierzchni, wskaźnik stanu konstrukcji. 6.3 Przetwarzanie i przechowywanie danych Porównując ten rozdział z analogicznym rozdziałem znajdującym się w Wytycznych SOSN z 2002 r. jest on zdecydowanie bardziej szczegółowy. Zawiera informacje o: okresie oraz zakresie danych do archiwizacji przez poszczególne jednostki Systemu (Centrala GDDKiA, Oddziały oraz jednostki pomiarowe) - ze zmianami w stosunku do 2002 r., procesie przetwarzania danych - opisujący szereg czynności jakie należy wykonać w ramach gromadzenia i przetwarzania danych, rodzaju danych w systemie DSN, eksporcie danych z urządzenia pomiarowego, strukturze danych elementarnych - podstawową zasadą jest klasyfikacja danych elementarnych według sposobu lokalizacji, sposobie lokalizowania danych o stanie - mówiący o sposobach umożliwiających dowiązanie zarejestrowanych danych do systemu referencyjnego, tzw. punktów charakterystycznych, również o ręcznym nanoszeniu tych punktów przez operatora, 59

60 strumieniach danych (strukturach grupujących metrowe rekordy dla większej liczby metrów pomiaru), plikach z danymi elementarnymi, formacie danych elementarnych - język XML, geograficznych danych elementarnych (są to dane elementarne z pikietażem zrzutowanym przy pomocy współrzędnych geograficznych i siatki dróg), projekcji danych elementarnych na sieć drogową - jest to przypisywanie do modelu sieci wyników pomiaru zakodowanych w plikach z geograficznymi danymi elementarnymi, danych diagnostycznych - co oznacza tworzenie zwykle 50-metrowych odcinków na mapach służące dalszemu przetwarzaniu i analizom. 6.4 Program Zapewnienia Jakości W stosunku do Wytycznych stosowania SOSN z 2002 r. nastąpiły istotne zmiany w zakresie Programu Zapewniania Jakości (zwanych dalej "PZJ"). Natomiast w pracy badawczej o DSN z 2012 r. nie było takiego rozdziału. Jako cel systemu zdefiniowano zabezpieczenie przed błędami wynikającymi z nieprawidłowości uzyskiwanych danych elementarnych oraz nieterminowości ich dostarczenia. Program Zapewniania Jakości umożliwia wykrywanie ewentualnych nieprawidłowości i zabezpieczenie przed ich wystąpieniem w każdym z jej elementów oddzielnie. PZJ składa się z: pomiarów porównawczych przedsezonowych zestawów pomiarowych- potwierdza przydatność sprzętu do realizacji pomiarów, kontroli własnej - pozwala wykryć ewentualne awarie urządzeń, pomiarów kontrolnych przez inne jednostki - wyrywkowe, sprawdzają tolerancje między wynikami uzyskanymi przez wykonawcę pomiarów a sprawdzającym, kontroli terminowości - sprawdza postęp prac diagnostycznych wykrywając ewentualne przestoje, umożliwia ocenę realności wykonania pracy w ustalonym terminie. Bardziej szczegółowy opis poszczególnych elementów znajduje się w załączniku do DSN. 60

61 7 Nieniszczące badania drogowe W niniejszym rozdziale omówiono metody nieniszczących badań drogowych stosowanych w systemach diagnostyki nawierzchni, z których część wykorzystywana jest przez Generalną Dyrekcję Dróg Krajowych i Autostrad. 7.1 Ocena wizualna SOWA-1 Zarys historyczny Początkowo ocenę wizualną przeprowadzało się pieszo, przy okazji mierząc głębokość kolein [9]. Na odcinku spisowym wybierano hektometr o najgorszym stanie technicznym i to na nim dokonywano oceny wizualnej, a jeśli stan najgorszy znacznie odbiegał od odcinka spisowego to za miarodajny wybierano drugi z kolei najgorszy hektometr. Taki subiektywizm w sposobie doboru miejsca do pomiaru jasno wskazuje na brak powtarzalności i odtwarzalności oraz dużą zależność od ekipy pomiarowej, jej wiedzy oraz doświadczenia. Na podstawie danych zebranych ze szkoleń przeprowadzonych w latach 1993 i 1994 dokonano oceny zgodności zespołów pomiarowych, a co za tym idzie - odtwarzalności wskaźników stanu uszkodzeń. Okazało się, że w zakresie skrajnych stanów nawierzchni, tj. dużych i szkodliwych uszkodzeń, zespoły często były zgodne. Gorzej natomiast było na poziomie stanu ostrzegawczego, tj. uszkodzeń o mniejszej szkodliwości - wykazano dość znaczne rozbieżności uzyskanych wyników i oceny dokonanej przez poszczególne zespoły [10]. Dodatkowo, na skutek wzrostu liczby samochodów na drogach, zauważono (co również widoczne jest obecnie, w jeszcze większym stopniu), że ręczne pomiary na drodze stwarzają zagrożenie dla wszystkich uczestników ruchu. W roku 1998 opracowano nowy system - System Oceny Wizualnej Nawierzchni SOWA-1 dla nawierzchni asfaltowych. Pozwoliło to na pomiar w sposób ciągły na odcinkach o dowolnej długości, bez konieczności wychodzenia z pojazdu. Za pomocą specjalistycznej klawiatury umożliwiał rejestrację uszkodzeń zgodnie z ówcześnie obowiązującymi wytycznymi stosowania SOSN (wyd. GDDP, Warszawa 1989 r.) klasyfikując je do jednego z trzech parametrów: rozciągłość podłużna - uszkodzenia liniowe lub punktowe, rozciągłość poprzeczna - duża lub mała rozpiętość uszkodzenia, szkodliwość - duża lub mała szkodliwość uszkodzenia. 61

62 W systemie SOWA-1 analiza rejestrowanych danych jest automatyczna i składa się z dwóch faz: faza 1 - obliczenie zakresu uszkodzeń, faza 2 - obliczenie wskaźnika spękań n i wskaźnika stanu powierzchni p (zgodnie z SOSN). Aby móc przyporządkować te dane do konkretnego miejsca na jezdni konieczne jest powiązanie lokalizacji uszkodzeń z odpowiednim kilometrem drogi. W tym celu należy umieścić licznik dystansu, który w czasie wykonywania pomiaru przesyła dane do rejestratora (Rys. 4) [11]. Urządzenie to, pomimo bardzo ograniczonych możliwości, stosowane jest od ponad 15 lat. Obecnie odstępuje się od niego na rzecz automatycznego rejestrowania, wykrywania i klasyfikowania uszkodzeń, które pozwala na pomiar przy znacznie większych prędkościach. Najnowszy system Diagnostyki Stanu Nawierzchni DSN z 2015 r. nie uwzględnia już przy ocenie wizualnej nawierzchni pomiaru za pomocą urządzenia SOWA-1. Rys. 4. Urządzenie pomiarowe typu SOWA-1; źródło: [ r.] 62

63 7.1.2 SOWA-2 Początkowo System SOWA-2 miał być systemem przeznaczonym dla dróg miejskich (SOWA-1 był wtedy przystosowany do oceny wizualnej dróg zamiejskich). Systemy były podobne pod względem zasady działania, różniły się tylko zakresem inwentaryzowanych uszkodzeń oraz procedur przetwarzania danych [12]. Obecnie jest to system zarezerwowany dla nawierzchni z betonu cementowego, na których istnieje całkiem inna klasyfikacja uszkodzeń. Inwentaryzacji przy każdym przejeździe pojazdu podlega jeden rząd płyt. Ważna jest precyzja głównie dla początków płyt natomiast dla każdego uszkodzenia wystarczy, że zostanie ono odnotowane w obrębie płyty SOWA-3 SOWA-3 to urządzenie służące do oceny nawierzchni na drogach ekspresowych i autostradach, o dużym natężeniu ruchu. Pomiar możliwy jest przy prędkości do 70 km/h. W skład urządzenia pomiarowego wchodzi kamera zaopatrzona w szerokokątny obiektyw, umocowana 2,3 m nad ziemią, co pozwala na rejestrowanie pasa ruchu o szerokości ok. 4 m, oraz licznik dystansu zespolony z kołem samochodu do pomiaru przejechanego dystansu. Pojazd pomiarowy rejestruje kolejne klatki co 0,6 m, co stanowi zbiór danych w postaci klatek opisujących 2,4 m drogi. Pomimo znacznego ułatwienia samej rejestracji uszkodzeń, taki automatyczny system ma kilka wad wynikających z niedoskonałości techniki, tj. cyfrowego przetwarzania obrazów. Pojawiają się problemy z automatycznym zdefiniowaniem parametrów uzyskanych z wideorejestracji, takich jak: rozróżnienie ze względu na typ nawierzchni drogowej, uwzględnienie warunków atmosferycznych oraz uwzględnienie warunków eksploatacyjnych. W konsekwencji doprowadza to do sytuacji, w której ostateczną ocenę stanu nawierzchni przeprowadza "ręcznie" inspektor, a wideo służy jedynie jako podgląd [13]. SOWA-3 nie jest urządzeniem przewidzianym do badania w żadnym z systemów diagnostyki stanu nawierzchni. 63

64 7.1.4 Laserowy System Pomiaru Spękań LCMS Laserowy System Pomiaru Spękań LCMS (Laser Crack Measurement System) został opracowany przez Pavemetrics System Inc. z siedzibą w Kanadzie i służy do automatycznej oceny stanu nawierzchni. Pojazd taki wyposażony jest w kamery 3D, kamery poglądowe, odbiornik GPS i dystansomierz. Zasada działania opiera się na rejestrowanym podczas przejazdu na drodze, wysokiej rozdzielczości obrazie 3D nawierzchni (Rys. 5). Specjalistyczne kamery rejestrują obraz nawierzchni pasa drogowego wraz z obrazem linii laserowej powstałej przy pomocy projektorów laserowych. Następnie na podstawie uzyskanego obrazu dokonuje się automatycznej rejestracji i klasyfikacji spękań. Rys. 5 Urządzenie pomiarowe LCMS firmy Pavemetrics; źródło: [ r.] Kamery 3D znajdują się z tyłu pojazdu i umożliwiają pomiar ciągły jednak z podziałem na odcinki o długości 10 m. Natomiast z przodu zamontowane są kamery poglądowe rejestrujące obraz z interwałem 10 m. Odbiornik GPS przypisuje współrzędne geograficzne położenia pojazdu z dokładnością do 1 m. Dystansomierz, z możliwością kalibracji, umieszczony jest na kole pojazdu. Możliwe jest rejestrowanie profili nawierzchni nawet co 5 mm. Jednak należy spełnić kilka zasad aby pomiar taki był miarodajny i wiarygodny. Pomiary należy przeprowadzać w zakresie prędkości od 0 do 100 km/h - przekroczenie prędkości 100 km/h może powodować 64

65 błędy wynikające z pominięcia niektórych profili. Ponadto nawierzchnia musi być sucha w celu zapewnienia dokładności pomiaru, a temperatura powietrza w zakresie od 0 do 40 stopni Celsjusza. Zakres uszkodzeń wyliczany jest na podstawie zdjęcia pomiarowego, które automatycznie zostaje podzielone na siatkę pomiarową, gdzie wielkość poszczególnych małych pól wynosi 25x25 cm. Kiedy system wykrywa uszkodzenie, każda komórka, na której takie uszkodzenie się znajduje, podświetla się i zostaje podpisana symbolem odpowiednim do rodzaju uszkodzenia, np. S:1M oznacza pęknięcie podłużne o małej (M) szkodliwości. Identyfikacja uszkodzenia zależy od jego rodzaju - dla pęknięć podłużnych, poprzecznych i siatkowych - system podświetla uszkodzenia linią odwzorowującą kształt uszkodzenia; dla łat, wybojów i ubytków jest to prostokąt o wymiarach obejmujących zakres uszkodzeń. Automatycznej ocenie nie podlegają tylko łaty - ich oceny dokonuje się na podstawie zdjęć z kamer znajdujących się z przodu i z tyłu pojazdu. Firma Toropol posiada w swojej ofercie urządzenie - Multi Functional Vehicle MFV z systemem LCMS i RSP, które łączy w sobie wiele innych urządzeń i umożliwia pomiar kilku parametrów, m.in. automatyczną ocenę spękań, równość podłużną, poprzeczną, pomiary geometryczne oraz makroteksturę. System LCMS znacząco eliminuje subiektywność oceny stanu spękań, co jest bardzo ważną kwestią przy wyznaczaniu stanu nawierzchni oraz umożliwia wykorzystywanie zebranych danych również w późniejszym czasie. Pozwala na wyeliminowanie konieczności niebezpiecznego wychodzenia człowieka na jezdnię, zatrzymywania pojazdu bądź jego znacznego zwalniania w stosunku do innych pojazdów znajdujących się na drodze, co ma przede wszystkim znaczenie na drogach o klasach wyższych. Urządzenie zostało opisane po raz pierwszy w najnowszym systemie Diagnostyki Stanu Nawierzchni w 2015 r. GDDKiA nie posiada jednak obecnie w swoich zasobach sprzętowych systemu LCMS. 65

66 7.2 Równość podłużna Łata i klin Pomiar równości podłużnej za pomocą łaty określa Polska Norma BN-68/ "Drogi samochodowe. Pomiar równości nawierzchni planografem i łatą." Jest to ręczna metoda pomiaru, która ze względu na konieczność wyjścia człowieka na jezdnię jest niezbyt bezpieczna a dodatkowo czasochłonna. Stosuje się łatę o długości 4,0 m wykonaną z metalu lub drewna. Łata powinna mieć taką sztywność aby jej ugięcie w środku, przy podparciu na końcach, nie przekraczało 0,5 mm. Do pomiaru prześwitu pod łatą służy wyskalowany klin (Rys. 6). Pomiar przeprowadza się w określonych miejscach, co 20 m na każdym pasie ruchu oraz we wszystkich miejscach budzących wątpliwość. Klin należy podkładać pod łatę w miejscu, gdzie widoczny jest największy prześwit. Jest to metoda dość subiektywna i trudno uzyskać odtwarzalność wyników. Nic dziwnego, że tę ręczną metodę pomiaru szybko zastępowano nowszymi metodami. Obecnie jest ona wykorzystywana tylko jako ewentualność, w miejscach trudno dostępnych ze względu na brak możliwości wjechania gabarytowego pojazdu. Rys. 6. Metoda pomiaru łatą i klinem; źródło: [ r.] 66

67 7.2.2 Bump Integrator Wprowadzone w 1989 r. Wytyczne Stosowania Systemu Oceny Stanu Nawierzchni "SOSN" (zwane dalej "Wytyczne Stosowania "SOSN") w zakresie oceny równości podłużnej opierały się na parametrze komfortu jazdy a jako sprzęt pomiarowy służyło urządzenie typu Bump Integrator. Składało się ono z jednokołowej przyczepy pomiarowej, aparatury pomiarowo-rejestrującej i samochodu pomiarowego. Pomiar polegał na przemieszczeniu pionowych osi koła testowego względem ramy przyczepki przy prędkości pomiarowej 32 km/h. Jednak już w roku 1992 wprowadzono na rynek aparaty profilometryczne wykorzystujące nowy, międzynarodowy parametr IRI (International Roughness Index) według procedury zaakceptowanej przez Bank Światowy, wycofując jednocześnie aparaty starszego typu. Ponieważ między parametrem IRI a parametrem komfortu jazdy istniała korelacja, przez długi czas przeliczano otrzymywane wyniki z urządzeń profilometrycznych na skalę komfortu jazdy i odnoszono je do klasyfikacji wg wytycznych SOSN Planograf Do pomiaru równości podłużnej oprócz urządzenia typu bump integrator, w Polsce od wielu lat stosowano również planograf spełniający wymagania normy BN-68/ "Drogi samochodowe. Pomiar równości nawierzchni planografem i łatą." Planograf składa się z czterech zasadniczych części: ramy nośnej, stolika pomiarowego, zaczepu transportowego i pomiarowego oraz układu zawieszenia kół transportowych (Rys. 7). Urządzenie to rejestruje wychylenie ruchomego kółka pomiarowego względem czterometrowej bazy wyznaczonej przez 14 kółek jezdnych. Wskazówka wskaźnika mierzy w sposób ciągły wielkość prześwitu między teoretyczną linią łączącą spody kółek jezdnych planografu a nawierzchnią. Wielkości nierówności są mierzone co 10 cm badanej trasy. Prędkość przejazdu planografem nie powinna przekraczać od 3-5 km/h w zależności od szorstkości nawierzchni. Początkowo wyniki z pomiaru zapisywane były na papierze za pomocą długopisu, zaś w miarę rozwoju zaczęto zastępować tę metodę komputerową. Jak już wspomniano w rozdziale 3.3, badanie równości podłużnej za pomocą planografu zostało wycofane w Katalogu wzmocnień i remontów nawierzchni podatnych i półsztywnych oraz w pracy badawczej na temat diagnostyki nawierzchni z 2012 r. Również najnowszy, 67

68 obowiązujący już system Diagnostyki Stanu Nawierzchni DSN z 2015 r. pomija tę metodę badania równości podłużnej wymieniając tylko metody profilometryczne. Rys. 7. Planograf; źródło: własne Urządzenia profilometryczne wyznaczające IRI Urządzeniem profilometrycznym nazywa się takie urządzenie, które pozwala rejestrować rzędne profilu podłużnego nawierzchni jezdni z błędem nie większym niż 1 mm w równoodległych punktach ale nie rzadziej niż co 25 cm [14]. Wskaźnik IRI [mm/m, m/km], równoznaczny jest z pracą zawieszenia w umownie przyjętym modelu obliczeniowym pojazdu, który porusza się ze stałą prędkością 80 km/h po zarejestrowanym profilu nawierzchni jezdni na odcinku o określonej długości. Wymóg stosowania metody profilometrycznej został wprowadzony już w 1997 r. w Rozporządzeniu Ministra Transportu i Gospodarki Morskiej (MTiGM) w sprawie przepisów techniczno-budowlanych autostrad płatnych. Określono parametry jakie powinno spełniać urządzenie pomiarowe, tj. dokładność pomiaru, częstość określania wskaźnika IRI, długość odcinka pomiarowego. Wartości wskaźnika nie mogły przekroczyć określonych dopuszczalnych nierówności na 50%, 80% i 100% długości badanego odcinka. Do oceny równości podłużnej nawierzchni autostrady przyjmowano miarodajną wartość wskaźnika IRI - sumę wartości średniej i odchylenia standardowego. 68

69 W Rozporządzeniu MTiGM w sprawie warunków technicznych jakim powinny odpowiadać drogi publiczne i ich usytuowanie z 1999 r. również wprowadzono do oceny równości podłużnej metodę profilometryczną i określono parametry dotyczące urządzenia oraz sposobu pomiaru analogiczne do tych, które obowiązywały na autostradach płatnych. Jako równoważną tej metodzie pozostawiono metodę pomiaru planografem oraz łatą i klinem. Co ciekawe, aby ujednolicić zasady prowadzenia pomiaru równości podłużnej i sposobu jej oceny, dopiero w 2001 r. wydano aneks do Wytycznych Stosowaniu "SOSN". Zrezygnowano ze wskaźnika komfortu jazdy na rzecz wskaźnika IRI wyznaczanego za pomocą metody profilometrycznej Profilograf laserowy Istnieje wiele modeli profilografów laserowych, wszystkie mają tę samą zasadę działania opierającą się na czujnikach laserowych. Profilograf laserowy RSP w zależności od wersji oraz wyposażenia urządzenia może obliczać następujące parametry: równość podłużna IRI, równość poprzeczna (koleina), makrotekstura, geometria drogi, współrzędne GPS, obraz z kamer ROW. Profilograf RSP III może być wyposażony maksymalnie w 21 laserów. Czujniki mierzące nawierzchnię pod kątem są umieszczone w demontowanych skrzydłach belki co pozwala zwiększyć efektywną szerokość pomiarową w zakresie równości poprzecznej (Rys. 8 i 9). W profilografie laserowym HSP (High Speed Profilometer) maksymalnie można zastosować aż 43 czujniki laserowe - najczęściej jednak korzysta się z mniejszej liczby, 11 lub 17, które są wystarczające do precyzyjnego obliczenia odpowiednich wskaźników (IRI czy głębokość koleiny) [15]. Zasadniczym elementem urządzeń profilometrycznych jest akcelerometr, który monitoruje ruch pionowy karoserii samochodu oraz lasery umieszczone wewnątrz belki zamontowanej do samochodu, które mierzą odległość między samochodem a nawierzchnią - obliczony profil jest sumą obu powyższych wartości. Oprócz tego urządzenie wyposażone jest w dystansomierz, który służy pomiarowi odległości. Pomiar profilu dokonywany jest w jednym bądź dwóch śladach kół jednocześnie. Czujniki laserowe rejestrują profil nawierzchni co ok. 5 mm jednak uśrednione rzędne z tych profilów zapisywane są dla odcinków o zadeklarowanej, większej, długości (5-25 cm). 69

70 Pomiary wykonuje się przy prędkości jazdy 50 km/h, jednak bez istotnego wpływu na wyniki pomiaru można ją zmieniać w zakresie od 20 km/h do km/h. Niektóre modele, jak np. profilograf RSP firmy "Dynatest", posiadają funkcję "Stop & Go", która umożliwia zatrzymywanie się pojazdu co ma znaczenie na obszarach zabudowanych gdzie występują skrzyżowania ze światłami, znaki stop, itd. Uzyskane dane przetwarzane były na jednostkowe i odcinkowe oceny równości, obliczane automatycznie dla 50-metrowych odcinków. Polegało to na zaimportowaniu zbioru danych uzyskanych bezpośrednio z pomiaru, oznaczeniu dla nich kwantyli dla 50%, 80% i 100% długości badanego odcinka a następnie porównaniu z wymaganiami. Obecnie, po nowelizacji Dz. U. nr 43 poz. 230, wyznacza się tylko średnią wartość wyników pomiaru IRI śr oraz dopuszczalną wartość maksymalną pojedynczego pomiaru IRI max, których nie można przekroczyć. Istotną zaletą urządzeń profilometrycznych jest niewątpliwie duże zautomatyzowanie pomiaru, co przekłada się na wysoką powtarzalność pomiarów oraz wydajność. W ciągu roku można zmierzyć nawet ok km dróg. Obecnie, po wprowadzeniu w 2015 r. nowego systemu diagnostyki nawierzchni DSN, urządzenia profilometryczne są jedyną metodą badania równości podłużnej i poprzecznej. Rys. 8. Profilograf RSP; źródło: własne 70

71 Rys. 9.Widok od dołu belki profilografu RSP; źródło: własne Pomiar ręczny wskaźnika IRI Ciekawym rozwiązaniem są wprowadzone na rynek ręczne profilografy typu Walking Profiler (Rys. 10) pozwalające określić wskaźnik IRI zgodnie z Rozp. MIiGM z dn. 2 marca 1999 r. Powstały jako alternatywa dla stosunkowo drogich systemów profilometrycznych. Profil rejestrowany jest z interwałem co 1 mm. Zgromadzone dane są przetwarzane automatycznie dokonując analizy nierówności w zakresie fal nierówności dla wskaźnika IRI oraz w zakresie fal nierówności jakie rejestrowane są przez planograf [16]. Rys. 10. Walking Profiler, Pneumotechnika; źródło: [ r.] 71

72 7.3 Równość poprzeczna Łata i klin Początkowo głębokość koleiny mierzono ręcznie przy pomocy dwumetrowej łaty i klina. Zgodnie z wytycznymi Generalnej Dyrekcji Dróg Publicznych z 1989 r. [17] gdzie zostały podane dość ogólne zasady oceny stanu nawierzchni, wykonywano pięć pomiarów, rozmieszczonych w miarę równomiernie ale tak aby uwzględniały największe "wgłębienia". Dla jednego kierunku ruchu wybierano koleinę położoną najbliżej zewnętrznej krawędzi jezdni. Zasada pomiaru jest analogiczna do pomiaru równości podłużnej łatą i klinem, jako wynik pomiaru uznaje się największy prześwit między łatą a nawierzchnią jezdni (Rys. 11). Najwyższa wartość z pięciu pomiarów nazywana była miarodajną głębokością koleiny i to ona była ostatecznym wynikiem pomiaru uwzględnianym w ocenie stanu nawierzchni, która przyporządkowywała nawierzchnię do odpowiedniej klasy. Rys. 11. Schemat pomiaru łatą i klinem; źródło: [ r.] 10 lat później, zmieniono procedurę wyznaczania głębokości kolein ze względu na to, że już od kilku lat użytkowane były urządzenia dokonujące pomiarów w sposób automatyczny. Wydano aneks do wytycznych SOSN [18] co zmieniało sposób wykonywania pomiaru oraz sposób przetwarzania wyników. W 1999 r. dostępne były cztery różne, zautomatyzowane urządzenia do badania głębokości kolein [19] : koleinomierz mechaniczny typu A, koleinomierz mechaniczny typu B, profilograf ultradźwiękowy TUS, profilograf laserowy LPR. 72

73 Obowiązującymi dokumentami były w tym czasie: wytyczne do SOSN wraz z wydanym ww. aneksem, instrukcja likwidacji kolein i napraw skoleinowanych nawierzchni bitumicznych wydanej przez GDDP [20] oraz rozporządzenie MTiGM [4] dla nawierzchni autostrad płatnych (1997) i w każdym z nich przyjmowano inną wartość jako głębokość koleiny. Porównanie tych wartości stało się możliwe dzięki uściśleniu relacji pomiędzy stanem nawierzchni a jego oceną. Miarodajna głębokość koleiny wyznaczana według SOSN była równoważna średniej głębokości koleiny powiększonej o dwa odchylenia standardowe. Liczbowo największą okazała się miarodajna głębokość koleiny wg SOSN Koleinomierz mechaniczny typu A Pierwszym urządzeniem automatyzującym pomiar równości poprzecznej w kraju był koleinomierz mechaniczny typu A [21]. Urządzenie umieszczone jest na przyczepie. Prędkość wykonywania pomiaru ma istotny wpływ na wyniki - prędkość pojazdu holującego powinna wynosić 40 km/h. Koleinomierz próbkuje profile nawierzchni co ok. 2 m na szerokości 1,5 m za pomocą siedmiu kół pomiarowych. Wynikiem pomiaru jest głębokość koleiny wyrażona jako największe wychylenie trzech kół. W trakcie pomiaru należy tak prowadzić pojazd aby mierzona koleina znajdowała się pomiędzy kołami pojazdu holującego. Urządzenie zapisuje największy wynik pomiaru dla każdego dwudziestometrowego odcinka drogi z dokładnością do 1 mm. Na podstawie badań wykazano, że zmierzone wartości głębokości kolein mierzone koleinomierzem typu A są mniejsze od wartości rzeczywistych ze względu na mniejszą szerokość pomiarową łaty niż wymagana Koleinomierz mechaniczny typu B Koleinomierz typu B to zmodyfikowana wersja koleinomierza mechanicznego typu A. Analogicznie, prędkość wykonywania pomiaru ma tutaj istotny wpływ na wyniki a prędkość pojazdu holującego powinna wynosić 40 km/h. Urządzenie to próbkuje profil poprzeczny nawierzchni co ok. 1,3 m na szerokości 1,5 m przez siedem kół pomiarowych. W trakcie pomiaru należy tak prowadzić pojazd aby mierzona koleina znajdowała się pomiędzy kołami pojazdu holującego. Urządzenie zapisuje wszystkie wychylenia kół od umownego stanu równowagi z dokładnością do 1 mm. Również w koleinomierzu typu B wykazano, iż zmierzone głębokości kolein są mniejsze od rzeczywistych i należało je korygować. 73

74 7.3.4 Urządzenia wielofunkcyjne opisane w 1989 r. Odkąd weszły w życie pierwsze wytyczne do SOSN zaczęto zwracać uwagę na badanie cech nawierzchni. Zaczęto szukać coraz łatwiejszych a jednocześnie dokładniejszych metod badawczych. W Polsce początkowo używane były najprostsze metody, jednak w międzyczasie w innych krajach zaczęły pojawiać się tzw. urządzenia wielofunkcyjne łączące w sobie cechy kilku urządzeń pomiarowych. Pozwalały one mierzyć różne parametry nawierzchni drogowej w zależności od zastosowanego oprzyrządowania bądź korzystały tylko z jednego. Zaletami urządzeń wielofunkcyjnych jest niewątpliwie ułatwienie oraz zmniejszenie kosztów przeprowadzenia pomiaru, uzyskując przy tym znacznie dokładniejszy obraz drogi. W 1989 r. w artykule jaki pojawił się w "Drogownictwie" [22] opisano znane wtedy urządzenia wielofunkcyjne stosowane w innych krajach, m.in.: Automatyczny analizator drogi, aparat laserowy RST, aparat HRM, aparat Roadman Automatyczny analizator drogi - ARAN. Automatyczny analizator drogi (Automatic Road Analiser) ARAN to aparat kanadyjski stosowany w latach osiemdziesiątych XX wieku w Kanadzie, Włoszech i Stanach Zjednoczonych. Pozwalał mierzyć jednocześnie równość podłużną, równość poprzeczną - za pomocą belki poprzecznej o długości 3,6 m z 13 czujnikami ultradźwiękowymi, elementy trasy - żyroskopem, makroteksturę - za pomocą sygnału dźwiękowego, uszkodzenia powierzchniowe - ręczną klawiaturą. Pomiar mógł być przeprowadzany przy prędkościach od 0 do 110 km/h Aparat Roadman Aparat używany głównie w Japonii i Stanach Zjednoczonych. Pozwalał mierzyć jednocześnie równość podłużną za pomocą ciągnionej łaty, profilu poprzecznego i makroteksturę za pomocą fotografii i laserów oraz otoczenie drogi za pomocą kamer. Prędkość wykonywania pomiaru była jednak dość mała, zawierała się od 5 do 8 km/h Aparat HRM Aparat brytyjski składał się przyczepki badawczej oraz minikomputera. Pozwalał mierzyć równość podłużną za pomocą łaty z czterema laserami, teksturę za pomocą czujnika laserowego, koleiny - pomiarem różnicy poziomów kół nośnych i belki poprzecznej, 74

75 pochylenia jezdni za pomocą pochylościomierzy. Prędkość wykonywania pomiaru wynosiła do 80 km/h Profilograf laserowy RST Profilograf laserowy RST w roku 1989 stosowany był głównie w Szwecji i Stanach Zjednoczonych. Belka o długości 3,6 m przymocowywana do samochodu posiadała 11 czujników laserowych. Prędkość wykonania badania przy użyciu tego aparatu sięgała 90 km/h Urządzenia wielofunkcyjne stosowane od 1999 r Profilograf ultradźwiękowy TUS Profilograf typu TUS - jest to belka pomiarowa montowana z przodu przystosowanego do tego celu pojazdu samochodowego. Nawierzchnia jest próbkowana co ok. 1,8 m na szerokości 2,4 m za pomocą trzynastu czujników ultradźwiękowych. Urządzenie zapisuje odległości od nawierzchni dla każdego z czujników z dokładnością do 0,1 mm, otrzymując dla każdego z przekrojów poprzecznych zbiór głębokości kolein. Wykazano, że zmiana prędkości pojazdu w zakresie od 0 do 80 km/h nie wpływa na wyniki pomiarów Profilograf laserowy LPR Zgodnie z definicją zawartą w [21] jest to wielofunkcyjne urządzenie pomiarowe próbkujące nawierzchnię co ok. 5 mm o szerokości 2,7 m przez piętnaście czujników laserowych. Urządzenie rejestruje uśrednione z odcinków drogi o długości 0,1 m rzędne profilu nawierzchni z dokładnością 0,1 mm dla każdego z czujników. Otrzymuje się w ten sposób dla każdego przekroju poprzecznego zbiór uśrednionych głębokości kolein. Wykazano, że zmiana prędkości pojazdu w zakresie prędkości od 0 do 80 km/h nie wpływa na wyniki pomiarów. 75

76 7.4 Właściwości przeciwpoślizgowe / Szorstkość Urządzenia do bezpośredniego pomiaru sił tarcia w warunkach rzeczywistych dzielą się na : locked - wheel: siły oporu działające na ustawione zgodnie z kierunkiem jazdy koło pomiarowe, które zablokowane jest w 100%; np. SRT-3, ADHERA, Pavement Friction Tester, slide - force: siły oporu działają prostopadle do płaszczyzny koła pomiarowego, odchylonego o kąt 7,5 do 20 stopni względem kierunku jazdy; np. używany kiedyś SCRIM, fixed - slip: siły oporu działające na ustawione zgodnie z kierunkiem jazdy koło pomiarowe przy ustalonej prędkości poślizgu; np. urządzenie typu TWO, various - slip: siły oporu działające na ustawione zgodnie z kierunkiem jazdy koło pomiarowe przy zmiennej prędkości poślizgu; np. urządzenia Norsemeter Oskar, Dagmar/Petra Trailer [31] SRT-3 W Polsce pomiary współczynnika tarcia nawierzchni prowadzone są od roku 1964 kiedy to zbudowano prototyp zestawu pomiarowego SRT-1. W 1981 r. do użytku wprowadzono 6 zestawów pomiarowych drugiej generacji, tzw. SRT-2 (Skid Resistance Tester). W wytycznych do SOSN z 1989 r. badanie szorstkości nawierzchni opisano jako pomiar urządzeniem specjalnie do tego przystosowanym. Składało się z przyczepki dynamometrycznej jednokołowej z blokowany kołem o standardowej oponie, aparatury pomiarowo-rejestrującej i samochodu pomiarowego. Pomiarze podlegała wartość współczynnika tarcia na zewnętrznym pasie ruchu, co 100 m, przy prędkości pojazdu 60 km/h dla pełnej blokady koła i obecności wody na styku opona - nawierzchnia o grubości 0,5 mm. W 1992 r. został zorganizowany eksperyment pod kierownictwem Instytutu Transportu w Pensylwanii, którego celem było porównanie systemów pomiarowych oraz znalezienie korelacji pomiędzy nimi przy założeniu, że do pomiaru sił tarcia niezbędne jest uwzględnienie informacji o teksturze nawierzchni. 76

77 Udział Polski w tym eksperymencie był możliwy dzięki współpracy GDDKiA i IBDiM. Jednak aby móc uzyskać z badań wyniki zgodne z międzynarodowymi kryteriami koniecznym było zastąpienie starego sprzętu pomiarowego nowym. W związku z tym, w Zakładzie Diagnostyki Nawierzchni IBDiM powstał nowy model urządzenia przeznaczony do badania współczynnika przyczepności koła pojazdu z nawierzchnią - Skid Resistance Tester trzeciej generacji, SRT-3. Lata to lata modernizacji SRT-2 do parametrów SRT-3 oraz budowa nowych zestawów SRT-3 dla kolejnych oddziałów GDDKiA. Wydane w 1997 r. Rozporządzenie MTiGM dotyczące autostrad płatnych przy ocenie właściwości przeciwpoślizgowych wymagało już pomiaru głębokości makrotekstury oraz współczynnika tarcia. W 2001 r. wydano załącznik do wytycznych SOSN pt. "Zasady pomiaru i oceny stanu właściwości przeciwpoślizgowych nawierzchni bitumicznych w Systemie Oceny Stanu Nawierzchni (SOSN)". Do stosowania wprowadzono urządzenie typu SRT-3. Ponieważ urządzenie to wykorzystywało inną oponę niż opona wzorcowa podano również współczynnik przeliczeniowy. Do roku 2011 zbudowano kolejnych kilka zestawów SRT-3 co sprawiło, że obecnie GDDKiA jest w posiadaniu 12 zestawów tego urządzenia (Rys. 12). Rys. 12. Urządzenie pomiarowe SRT-3; źródło: własne 77

78 Urządzenie SRT-3 wykonuje pomiary przy nominalnej prędkości 60 km/h. Umożliwia m.in. pomiar maksymalnej wartości współczynnika przyczepności (przy danej prędkości pomiarowej), pomiar siły oporów toczenia i współczynnika przyczepności na łukach. Obecnie trwają przygotowania aby wprowadzić kolejną wersję urządzenia w której będzie możliwość pomiaru równości podłużnej nawierzchni oddzielnie lub równocześnie z pomiarami przyczepności [23] SCRIM SCRIM (Side force Coefficient Road Inventory Machine) został wynaleziony w Wielkiej Brytanii już w 1953 r. Jest to pojazd ciężarowy, w którym koło pomiarowe jest umieszczone między przednią a tylną osią (Rys. 13). Koło pomiarowe nachylone jest stale pod kątem 20 o do kierunku jazdy, w trakcie jazdy posiada swobodę ruchu. Współczynnik szorstkości nawierzchni obliczany jest jako boczna siła działająca na swobodnie obracające się koło podzielona przez ciężar działający na koło, Sideway-Force Cefficient (SFC). Urządzenie pozwala na pomiar przy prędkości 50 km/h. W latach osiemdziesiątych ubiegłego wieku istniało ok. 18 takich urządzeń na świecie, obecnie jest ich znacznie więcej [31]. Rys. 13. Urządzenie SCRIM, firmy Euroconsult; źródło: [ r.] 78

79 7.4.3 TWO Urządzenie TWO (Traction Watcher One) jest produktem norweskiej firmy Olsens i służy do pomiaru współczynnika szorstkości nawierzchni przy ciągłym poślizgu koła pomiarowego. Umożliwia pomiar na nawierzchniach suchych, mokrych i na lodzie. W skład urządzenia wchodzą: urządzenie TWO, zbiornik na wodę o pojemności 600 litrów, pompa z urządzeniami sterującymi ilością podawanej wody oraz laptop do przetwarzania danych. Urządzenie można zamontować po lewej, po środku lub po prawej stronie pojazdu, zwykle jest to w śladzie lewego koła według standardów europejskich (Rys. 14). Na czas transportu koło pomiarowe podnosi się za pomocą siłownika a następnie opuszcza aby wykonać badanie. Urządzenie TWO działa na zasadzie dwóch kół połączonych ze sobą łańcuchem, przy czym za pomocą zębatek można zmieniać stopień poślizgu. Koło pomiarowe ma określony procent poślizgu S = 17,8 % [24]. Rys. 14. Urządzenie TWO, firmy Olsens; źródło: [ r.] Podczas badania urządzenie rejestruje jednocześnie obciążenie na kole pomiarowym Fz oraz siłę poziomą oporu tarcia Fx - naprężenie łańcucha pomiarowego. Pomiar można 79

80 wykonywać w zakresie prędkości od 5 do 110 km/h, a ilością podawanej wody pod koło pomiarowe można sterować w granicach od 0,1 do 1,0 mm. Wynik współczynnika poślizgowości wyznaczany przez TWO uzyskuje się ok. 5 razy częściej niż np. przy SRT-3 przy całkowitym blokowaniu koła pomiarowego [25]. Urządzenie to zostało oficjalnie po raz pierwszy wprowadzone do stosowania w 2015 r. w ramach systemu Diagnostyki Stanu Nawierzchni DSN jako podstawowy sprzęt pomiarowy przy pomiarze ciągłym właściwości przeciwpoślizgowych Wahadło angielskie Wahadło angielskie służy do badania szorstkości małych powierzchni (około 0,01 m 2 ) tj. nawierzchni, oznakowania poziomego, skał i innych materiałów o głębokiej teksturze. Symuluje warunki, w jakich pojazd poruszający się z prędkością 50 km/h, wyposażony w typowe opony hamuje przy pełnej blokadzie kół. Jest to wahadło zakończone ślizgaczem gumowym, które mierzy stratę energii spowodowaną tarciem materiału gumowego po zwilżonej powierzchni oznakowania, na określonej długości (Rys. 15). Na wynik pomiaru wpływ ma temperatura wykonywania badania, dlatego należy go skorygować o tę wartość oraz dokładność pomiaru, która zależy od kwalifikacji operatora, stąd ważne jest aby wykonywała je osoba odpowiednio przeszkolona. Wynik wyrażony jest w jednostkach SRT. Ze względu na fakt, że badanie wykonuje się na małej powierzchni, jego wyników nie można porównywać z wynikami otrzymywanymi z innych urządzeń mierzących właściwości przeciwpoślizgowe na długich odcinkach [26]. Rys. 15. Wahadło angielskie firmy ToRoPoL; źródło: [ r.] 80

81 7.4.5 Przyczepowy tester szorstkości T-10 Jest to urządzenie firmy ASFT służące do badania nawierzchni drogowych i lotniskowych, w formie przyczepy montowanej do samochodu (Rys. 16). W zależności od tego, która z tych nawierzchni poddana zostaje badaniu, stosuje się inne koło pomiarowe - budowa i konstrukcja testerów jest taka sama. Firma zastosowała specjalny system zawieszenia oraz dokładnie rozmieszczone ołowiane obciążniki, co pozwoliło uniknąć niekontrolowanego zachowania się małej przyczepy, takiego jak podskakiwanie czy nawet wywracanie się. Tylna oś posiada trzecie, mniejsze koło, tzw. koło pomiarowe, umieszczone na ramieniu transmisyjnym połączone z nią przez trzy łańcuchy. Koło pomiarowe odwzorowuje typowe koła samochodowe. Koło pomiarowe nie jest połączone z podwoziem pojazdu, łączy się z tylną osią przez żebrowaną sprężynę, co pozwala na wykonywanie pomiarów koła pomiarowego bez istotnego wpływu ruchu pojazdu. Prędkość pomiaru może sięgać do 96 km/h. Urządzenie nie jest wymienione w żadnym z systemów oceny stanu nawierzchni, co oznacza, że może być stosowane, tylko tam, gdzie dopuszcza się stosowanie metody równoważnej metodzie pomiaru zestawem SRT-3, przy udokumentowanej zależności między otrzymywanymi wynikami z pomiaru tym urządzeniem a zestawem SRT-3. Rys. 16. Tester szorstkości T-10, firmy ASFT; źródło: [ r.] 81

82 7.4.6 Tester szorstkości Volkswagen Sharan / Skoda Octavia Urządzenie firmy ASFT ze względu na budowę, konstrukcję i sposób pomiaru jest podobne do ww. przyczepy T-10, jednak tester szorstkości zamontowany został nie na przyczepie a na samochodzie Volkswagen Sharan lub Skoda Octavia (Rys. 17). Urządzenie nie jest wymienione w żadnym z systemów oceny stanu nawierzchni, co oznacza, że może być stosowane, tylko tam, gdzie dopuszcza się stosowanie metody równoważnej metodzie pomiaru zestawem SRT-3 przy udokumentowanej zależności między otrzymywanymi wynikami z pomiaru tym urządzeniem a zestawem SRT-3. Rys. 17. Tester szorstkości Skoda Octavia, firmy ASFT; źródło: własne T2GO Jest to, jak do tej pory, najmniejsze i najbardziej mobilne urządzenie, firmy ASFT. Urządzenie służy do pomiaru współczynnika tarcia nawierzchni drogowych, ścieżek rowerowych, przejść dla pieszych, poziomych znaków drogowych, powierzchni komunikacyjnych, w miejscach publicznych oraz nawierzchni w miejscach zdarzeń drogowych [27]. Na całość urządzenia składają się urządzenie pomiarowe T2GO oraz rejestrator danych w postaci przenośnego komputera do rejestracji danych (Rys. 18). Urządzenie T2GO pracuje w sposób ciągły, ze stałym poślizgiem koła równym 20%, dokonując pomiaru dla zadanego kroku a po skończonym pomiarze przesyła dane, tj. lokalizację odcinka, współrzędne GPS, 82

83 czas pomiaru, itd. do komputera. W trakcie wykonywania pomiarów urządzenie ostrzega o nieprawidłowej prędkości, czy złym kącie nachylenia uchwytu. Kalibracja urządzenia trwa ok. 5 minut i można ją przeprowadzić nawet na odcinku pomiarowym tuż przed badaniem. Na podstawie Opracowania funkcji przeliczeniowych wartości współczynnika tarcia uzyskiwanych urządzeniami SRT-3 i T2GO wykonanego przez Instytut Badawczy Dróg i Mostów, stwierdzono wysoką korelację dla pomiarów wykonanych na sucho oraz bardzo wysoką korelację dla pomiarów wykonanych na mokro przez SRT-3 oraz T2GO. Pozwoliło to na wprowadzenie współczynnika przeliczeniowego dla urządzenia T2GO. Pomimo tego, urządzenie nie zostało uwzględnione w najnowszym systemie DSN z 2015 r. gdzie dla pomiaru ciągłego właściwości przeciwpoślizgowych założono stosowanie urządzenia z poślizgiem koła równym 17,8%. Rys. 18. Urządzenie T2GO, firmy ASFT; źródło: [ r.] 83

84 7.5 Nośność W Wytycznych do "SOSN" z 1989 r. nośność (potencjalna utrata nośności) nawierzchni określona była przez wskaźnik spękań nawierzchni, na podstawie wizualnej oceny nawierzchni. gdzie: Wskaźnik spękań obliczano wzorem: n = 1, (4) p - największa liczba punktów z trzech następujących rodzajów uszkodzeń: pęknięcia siatkowe (mają największy wpływ na wartość wskaźnika), pęknięcia pojedyncze oraz łaty i wyboje, powiększona o 10 % sumy punktów od pozostałych rodzajów uszkodzeń. W Wytycznych do Systemu SOSN z 2002 r. nie uwzględniano nośności. Dopiero aktualizacja w roku 2010 r. wprowadziła ujednolicenie w zakresie liczenia i metod pomiarowych. Obecnie, jest to parametr uwzględniany w DSN z 2012 r. oraz obowiązującym Systemie DSN z 2015 r Belka Benkelmana Urządzenie to służy do określenia nośności nawierzchni poprzez oznaczenie ugięcia powstającego pod wpływem oddziaływania koła bliźniaczego pojazdu obciążonego do nacisku tylnej osi 10 ton. Zasada pomiaru belką Benkelmana opisana jest w normie polskiej z 1970 r. [28]. Samochód przeznaczony do pomiaru ustawia się równolegle do osi jezdni tak, aby bliźniacze koło znajdowało się w punkcie pomiaru a ugięciomierz ustawia się w ten sposób, aby jego macka znajdowała się w środku między oponami bliźniaczego koła, pod tylną osią samochodu. Czujnik montuje się z tyłu ugięciomierza (Rys. 19). Dokonuje się odczytu a następnie samochód odjeżdża co najmniej 6 m dalej aby zmierzyć ugięcie po odciążeniu. Pomiary wykonuje się co 25 m na każdym pasie ruchu. Pomiar belką Benkelmana można wykonywać tylko wtedy, gdy temperatura warstw asfaltowych zmierzona w środku ich grubości znajduje się w przedziale od 5 do 25 C a podłoże gruntowe nie jest zamarznięte. Przez długi czas była to metoda "ręczna", wymagająca przenoszenia dość ciężkiego sprzętu pomiarowego, ustawiania czujnika we właściwym położeniu oraz częstego schylania 84

85 się w celu odczytania wartości. Obecnie, istnieją belki, które zapisują wyniki w formie elektronicznej w pamięci urządzenia a automatyczne zerowanie systemu sprawia, że nie trzeba za każdym razem ustawiać pozycji czujnika. Rys. 19. Belka Benkelmana, firmy Omega; źródło: [ r.] FWD Aparat FWD (Falling Weight Deflectometr) jest urządzeniem, które umożliwia zbadanie czaszy ugięć nawierzchni przy obciążeniu dynamicznym. Badanie polega na opuszczeniu z ustalonej wysokości obciążenia o ustalonej masie na stalową płytę, która punktową siłę rozkłada na powierzchnię kołową. Pomiary wykonuje się przy zatrzymanym pojeździe holującym. Na nawierzchni układana jest płyta naciskowa z centralnym czujnikiem przemieszczeń (geofonem) i 6 czujników przemieszczeń znajdujących się na belce pomiarowej (Rys. 20). W wyniku obciążenia konstrukcja nawierzchni wraz z podłożem odkształcają się sprężyście. Wielkości tych ugięć mierzone są za pomocą siedmiu geofonów, które umieszczone są w określonych odległościach od miejsca zadania siły, przy czym jeden z geofonów mierzy nawierzchnię nieodkształconą. Pomiar przeprowadza się gdy 85

86 temperatura nawierzchni znajduje się w przedziale od 5 do 35 C. Nie należy wykonywać badania w miejscach mocno nawodnionych oraz na słabym podłożu. Badanie to pozwala na uzyskanie informacji o czasy ugięcia, naprężeniach nawierzchni pod płytą pomiarową, co pozwala na wyznaczenie modułu zastępczego nawierzchni, wyliczenia nośności i pozostałej żywotności nawierzchni. Otrzymane wyniki można przyrównać do wyników uzyskanych z pomiaru ugięciomierzem Benkelmana. Aparat FWD jest obecnie, w ramach obowiązującego systemu DSN (2015 r.), urządzeniem stosowanym do pomiaru punktowego nośności. Rys. 20. Aparat FWD; źródło: własne Aparat HWD Aparat HWD (Heavy Weight Deflectometer) to urządzenie służące do badania czaszy ugięć na nawierzchniach lotniskowych, symulując obciążenia porównywalne z naciskiem pojedynczego koła Boeinga 747. Zasada działania oraz konstrukcja są analogiczne jak ww. aparat FWD Ugięciomierz de la Croix Urządzenie to pozwala określać nośność nawierzchni drogowych w ruchu. Ze względu na fakt, że nie musi się zatrzymywać podczas pomiaru wstrzymując ruch, jest ono 86

87 bezpieczniejsze i w związku z tym dąży się do zastąpienia urządzenia FWD urządzeniem wykonującym pomiar ciągły. Pomiar wykonywany jest w zależności od gęstości pomiaru. Przy kroku pomiarowym co 10 m pojazd porusza się z prędkością 7 km/h (wersja FLASH) a dla pomiarów co 5 m prędkość poruszania się wynosi 3,5 km/h. Pomiary są rejestrowane i przetwarzane w czasie rzeczywistym [29] Traffic Speed Deflectometer (TSD) TSD jest to mobilny ugięciomierz laserowy, który umożliwia pomiar ciągły. Urządzenie to składa się z naczepy kontenerowej zamontowanej na podwoziu z pojedynczą osią z kołami bliźniaczymi, obciążonej naciskiem 10 ton (Rys. 21). Na specjalnej belce umieszczono 5 czujników laserowych - poniższa tabela przedstawia odległości w jakich je zainstalowano oraz dodatkowe informacje na ich temat. Tab. 3 Liczba i sposób rozmieszczenia czujników w mobilnym ugięciomierzu laserowym TSD Nr czujnika Odległość od Dodatkowe informacje tylnego koła naczepy [m] 1 0,10 umieszczony pod kątem 2 0,20 3 0,30 4 0,75 5 3,60 czujnik referencyjny Urządzenie mierzy czaszę ugięcia i maksymalne wartości ugięć na każdym z czujników, na podstawie wyznaczonego dla każdego czujnika nachylenia ugięcia. Nachylenie ugięcia jest to stosunek prędkości pomiaru do rzeczywistej prędkości ugięcia. Umieszczenie pierwszego czujnika pod kątem umożliwia wypuszczenie wiązki lasera w punkt maksymalnego ugięcia nawierzchni. Czujnik referencyjny służy pomiarowi nawierzchni w miejscu nieobciążonym przez żadne z kół i stanowi odniesienie dla pozostałych czujników. Jednostka kontrolna, w którą wyposażony jest również TSD monitoruje pracę czujników i wstępnie przetwarza wyniki pomiarów. W trakcie wykonywania pomiaru należy rejestrować dane o lokalizacji punktu pomiarowego (pikietaż, współrzędne geograficzne). Prędkość pomiaru powinna zawierać się w przedziale od 60 do 70 km/h, przy czym najbardziej pożądana jest stała prędkość, w warunkach normalnego ruchu drogowego, co 87

88 sprawia, że jest to urządzenie bezpieczne i efektywne. Pomiary wykonuje się na nawierzchni suchej, dla temperatury warstw asfaltowych w połowie ich grubości od 5 do 25 o C. Ugięciomierz TSD został opisany w najnowszym systemie DSN z 2015 r. jako przykład do stosowania przy pomiarze ciągłym ugięć nawierzchni. Obecnie GDDKiA nie jest w posiadaniu urządzenia tego typu, natomiast od 2012 r. unikalnym w skali europejskiej ugięciomierzem TSD dysponuje Instytut Badawczy Dróg i Mostów. Rys. 21 Traffic Speed Deflectometer TSD; źródło: [ r.] 7.6 Oznakowanie poziome Retroreflektometr Retroreflektometr to urządzenie służące do pomiaru powierzchniowego współczynnika odblasku R L oraz powierzchniowego współczynnika luminancji w świetle rozproszonym Q d. Podczas określania Q d urządzenie symuluje widzialność dzienną oznakowania drogowego w normalnych warunkach, co oznacza średnie światło dzienne lub przy oświetleniu latarniami drogowymi. W trakcie pomiaru R L urządzenie symuluje widzialność oznakowania w nocy przez kierowcę jadącego z zapalonymi reflektorami w pojeździe. Kąt obserwacji wynosi 2,29 co jest odzwierciedleniem sytuacji kiedy kierowca pojazdu znajduje się 30 m przed oznakowaniem a jego poziom oczu 1,2 m nad poziomem drogi, w normalnych warunkach pogodowych. Badanie należy przeprowadzać gdy oznakowanie jest suche, temperatura oznakowania wynosi więcej niż 0 C oraz nie występują opady deszczu. 88

89 Retroreflektometr ustawia się na oznakowaniu i wykonuje pięciokrotny pomiar w jednym punkcie pomiarowym (Rys. 22). W trakcie pomiaru nie należy poruszać urządzeniem. Ze względu na to, że badanie oznakowania poziomego zostało uwzględnione po raz pierwszy dopiero w Systemie Diagnostyki Nawierzchni DSN w 2015 r., gdzie na drogach klasy wyższej niż G dopuszcza się jedynie pomiar ciągły oznakowania poziomego, badanie retroreflektometrem, czasochłonne i wymagające wyjścia personelu pomiarowego na jezdnię, nie zostało opisane w żadnym systemie. Rys. 22. Retroreflektometr wraz z oznakowaniem wzorcowym do kalibracji, źródło: własne Road Marking Tester (RMT) RMT to urządzenie do ciągłego pomiaru oznakowania poziomego (Rys. 23) Za jego pomocą mierzone są takie parametry jak: powierzchniowy współczynnik odblasku, współczynnik luminancji w świetle rozproszonym, współczynnik luminancji (określenie barwy), wskaźnik szorstkości oznakowania SRT oraz badanie grubości oznakowania przewidywane do realizowania w przyszłości. System składa się z: retroreflektometru, który umożliwia pomiar w sposób ciągły na polu pomiarowym o wymiarach 1x1 m, miernika odbicia światła, czujnika laserowego do pomiaru tekstury oznakowania (przystosowany jest również do pomiaru grubości oznakowania), frontowej kamery cyfrowej, dystansomierza umieszczonego na kole pojazdu pomiarowego, odbiornika określającego lokalizację pomiaru oraz z systemu komputerowego. 89

90 Posiada również system zapewniający jazdę w prawidłowej pozycji, naprowadzający operatora urządzenia, który bazuje na zewnętrznej bocznej kamerze. Urządzenie to zostało opisane jako przykład zastosowania do pomiaru oznakowania poziomego, które wraz z wejściem systemu Diagnostyki Stanu Nawierzchni DSN w 2015 r., zostało po raz pierwszy włączone do oceny stanu nawierzchni. Ze względu na bezpieczeństwo wykonywania pomiarów uwzględniające mobilność, prędkość pomiaru oraz efektywność, pomiar oznakowania poziomego urządzeniem RMT należy przeprowadzać na drogach klasy A, S oraz GP. Rys. 23 Road Marking Tester RMT, firmy Geveko; źródło: [ r.] 90