O zawiłościach procedury oceny poślizgowości

Transkrypt

1 Polskie Stowarzyszenie Wykonawców Nawierzchni Asfaltowych XXXVII Seminarium techniczne nt.: Asfalty wielowymiarowe Sesja III. Diagnostyka nawierzchni O zawiłościach procedury oceny poślizgowości (szorstkości, właściwości przeciwpoślizgowych) nawierzchni drogowych w aspekcie obowiązujących i proponowanych zmian wymagań technicznych dr inż. Dariusz GODLEWSKI, d.godlewski@il.pw.edu.pl Stanisław SZPINEK, s.szpinek@polskainzynieria.pl 1 Jachranka, 26 października 2017 roku

2 Krótko o genezie pojęcia właściwości przeciwpoślizgowe oraz o zasadach pomiaru poślizgu nawierzchni drogowej O wybranych urządzeniach do pomiaru poślizgowości nawierzchni drogowych i lotniskowych w Polsce O źródłach niepewności wyników pomiaru i ich propagacji na ocenę odbiorczą i gwarancyjną O proponowanych przez IBDiM zmianach skali oceny poślizgowości nawierzchni drogowych 2 2

3 Geneza pojęcia właściwości przeciwpoślizgowe nawierzchni drogowych według dwóch rozporządzeń? Przed 1997 r.: Miarą szorstkości (niekiedy przyczepności, sczepności) było tarcie (współczynnik) wg rozporządzenia dla AP_1997: Są dwie miary właściwości przeciwpoślizgowych tj. tarcie i makrotekstura (faktura) zaś wg rozporządzenia dla DP_1999 i późniejsze: Jest jedna miara właściwości przeciwpoślizgowych tj. tarcie (bez makrotekstury!!!) 3

4 Poślizgowość nawierzchni (inaczej: tarcie, szorstkość, przyczepność, właściwości przeciwpoślizgowe itp.) zdolność do wytwarzania sił tarcia między nawierzchnią drogi a kołami pojazdów w warunkach wzajemnego poślizgu Współczynnik poślizgowości (tarcia albo szorstkości, przyczepności, itp.) stosunek wypadkowej sił tarcia między hamowanym kołem urządzenia pomiarowego na nawierzchni drogi do nacisku koła na drogę F x F z Współczynnik tarcia μ T W F F x z W T Właściwości przeciwpoślizgowe: wg AP_1997: tacie i makrotekstura (faktura) wg DP_1999: tylko tarcie (bez makrotekstury) 4

5 Urządzenie pomiarowe urządzenie pozwalające na określenia współczynnika tarcia w określonych warunkach poślizgu koła pomiarowego, z zastosowaniem określonego typu opony testowej Poślizg V = const. S x V ωr V Koło toczone, R = V Sx = 0 Koło hamowane, R < V Sx > 0 Koło zblokowane, R = 0 Sx = 1 5

6 TWO SRT-3 μ f(s x ) ABS 6

7 μ f(s x ) W realnych warunkach wynik pomiaru jest tylko pewnym przybliżeniem lub estymatą (oszacowaniem) wartości wielkości mierzonej. Dlatego też jest on pełny jeśli podamy także niepewność tej estymaty. 7 (źródło:

8 OCENA ZDOLNOŚCI POMIAROWEJ URZĄDZENIA Poprawność (obciążenie, dokładność) stopień zgodności między wynikiem pomiaru a przyjętą wartością odniesienia Precyzja stopień zgodności pomiędzy niezależnymi wynikami badania otrzymanymi w ustalonych warunkach (powtarzalność, odtwarzalność po czasie) Niepewność pomiaru parametr związany z wynikiem pomiaru, charakteryzujący rozrzut wartości, które można w uzasadniony sposób przypisać wielkości mierzonej, np. miarą niepewności może być odchylenie standardowe lub jego wielokrotność 8

9 SRT-3 Pomiar współczynnika tarcia SRT-3 IBDiM & GRAPOL-ELECTRONIC aparat nr: 3 droga:obj km: CONFIG= /LOT/ lp km v mim mif mik Fz dyst d data p.ref. diagnost Autorzy Sprawozdania są współtwórcami patentu PL B1 Urządzenie do pomiaru przyczepności nawierzchni drogowych, nazywanego w skrócie SRT-3, którego właścicielem jest IBDiM.

10 10 Program DOT skrót od Długoterminowe Odcinki Testowe (aut. dr inż. D. Godlewski)

11 11

12 SAAB Pomiar poślizgowości 12 12

13 Współczynnik tarcia Ocena szorstkości wg SAAB V96 Ocena szorstkości wg SOSN (SRT-3) Nawierzchnie lotniskowe Ocena poślizgowości 1 1 0,8 0,8 y = 0,7601x 0,6 0,6 A 0,4 y = 1,3076x 0,4 B C 0,2 0,2 D 0 D C B A Klasy wg SOSN 0 0,2 0,4 0,6 0, ,2 0,4 0,6 0,8 1 Ocena szorstkości wg SOSN (SRT-3) Ocena szorstkości wg SAAB V96 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0, DS-3. Wyniki pomiaru szorstkości wg danych z aparatów SAAB i SRT-3 Strefa A Strefa B 0 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 Długość drogi startowej [km] Strefa C E(miV96) E(miV60) E(mik) Niepewność standardowa: SAAB: 0,040 / E = 0,70 u = 6% SRT-3: 0,025 / E = 0,60 u = 4%

14 Traction Watcher One (TWO) Podstawowe parametry Szerokość 53,4 cm Długość 108,9 cm Wysokość 56,5 cm Waga 75 kg 14 Możliwości pomiarowe Pomiar może być wykonywany w zakresie prędkości od 5 do 110 km/h Poślizg koła pomiarowego Sx = 17,8% Obciążenie koła pomiarowego 60 kg Możliwość ustawienia filmu wody pod kołem pomiarowym w granicach od 0,1 do 1,0 mm Krok pomiarowy od 0,5 m (standard wg SRT-3, to ok. 10 m, co 50 m albo 100 m)

15 Opony używane przez urządzenie Opony gładkie wg Standardu ASTM E1551 Ciśnienie w oponach - 2 bar Obciążenie na koło pomiarowe - 60 kg Obciążenie koła toczonego 120 kg Koło pomiarowe poślizg Sx = 17,8% Koło referencyjne - toczone 15 15

16 ,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 Droga krajowa nr 17 Od km do km = 0,4 = 0,3 Tarcie[µ] Predkosc [km/h] / ,000 4,000 6,000 8,000 10,000 12,000 14,000 16

17 17

18 18 Krok pomiarowy 10 m

19 Współczynnik tarcia O wyższości metody ciągłej nad nieciągłą(wg SRT-3: 10 m co 100 m) 1 0,8 Ulica Skalnicowa. Odcinkowe oceny poślizgowości nawierzchni Wartość średnia dla dwóch kroków pomiarowych: 0,5 m i 10 m Znacznik mi 0,5 m mi 10 m P-10 x 2 P-10 x 2 P-10 P-10 x 2 0,6 0,4 0, ,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 1, Lokalny kilometraż

20 20 O wyższości metody ciągłej nad nieciągłą(wg SRT-3: 10 m co 100 m)

21 Rozstępy E dla trzech SRT-3: 0,020; 0,013; 0,047 Rozstęp E między SRT-3: 0,059 Roztęp E TWO punktowy: 0,000 Rozstęp E TWO ciągły: 0,003 E Se R 2 21

22 Akceptowalny rozstęp między aparatami = 0,04? 22

23 Iloraz niepewności standardowych 1 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 O propagacji niepewności pomiaru na ocenę stanu nawierzchni u(ex) / u(x) u(dx) / u(x) u(ex+dx) / u(x) Niepewność standardowa u(x) = Se Liczebność zbioru danych, n Rysunek 1. Zależność niepewności parametrów: E(x), D(x) i E(x) ± D(x), od liczebności zbioru wartości x. Tabela 1 Parametr statystyczny, X Wzór Złożona niepewność standardowa, u c(x) 23 Wartość średnia arytmetyczna, E(x) Skorygowane odchylenie standardowe, D(x) dla n > 1 n i 1 n i 1 n x i n 1 x E( x) Wartość miarodajna dla n > 1 E( x) D( x) i 2 u ( x) n u( x) 2n 2 3n 2 u ( x), 2n n 1,

24 Niezgodność Zgodność Oznaczenia: W wartość mierzona Wo wartość wymagana W < Wo W = Wo W > Wo Dolna Wo 24 Definicja zgodności ze specyfikacją dla poślizgowości nawierzchni: Zgodność, gdy W Wo

25 GDDKiA 60 km/h 0,40-0,09 0,42-0,09 0,34-0,07 Załącznik: płyta CD Propozycje IBDiM W okresie 5-letniej gwarancji 0,48** 0,44-0,05 IBDiM 60 km/h 0,41-0,03 0,50** -0,05 0,46-0,05 0,43-0,03 0,46** -0,05 0,37-0,04 0,36-0,01 25

26 GP i G (-0,04) Niezgodność Zgodność DP: % 81% IBDiM'17 5% 95% A i S (-0,05) Niezgodność Zgodność DP: % 60% IBDiM'17 14% 86% 26

27 DP:1999 DP: Było Jest Propozycja Porównania DP:1999 IBDiM'04 IBDiM'13 DP:2015 IBDiM'17 DP:2015 IBDiM'17 Opona: X BB PIARC PIARC PIARC DP:1999 DP:2015 Współczynnik: 1 x 1,079 x 0,974 (= 1,051)?? E 1,060 0,951 0,898 D 0,006 0,013 0,012 n de95% 0,004 0,014 0,012

28 28-0,03

29 29-0,03

30 30 Załącznik: płyta CD

31 Mówiłem o genezie pojęcia właściwości przeciwpoślizgowe oraz o zasadach pomiaru poślizgu nawierzchni drogowej O wybranych urządzeniach do pomiaru poślizgowości nawierzchni drogowych i lotniskowych w Polsce O źródłach niepewności wyników pomiaru i ich propagacji na ocenę odbiorczą i gwarancyjną O proponowanych przez IBDiM zmianach skali oceny poślizgowości nawierzchni drogowych 31 31

32 Polska Inżynieria Sp. z o. o. ul. Nowogrodzka 62B lok Warszawa d.godlewski@il.pw.edu.pl s.szpinek@polskainzynieria.pl 32