Akualizacja współczyików rówoważości pojazdów ciężarowych i auobusów DAWID RYŚ Poliechika Gdańska dawid.rys@wilis.pg.gda.pl JÓZE JUDYCKI Poliechika Gdańska jozef.judycki@wilis.pg. gda.pl PIOTR JASKUŁA Poliechika Gdańska pior.jaskula@wilis.pg. gda.pl Niiejszy arykuł powsał a podsawie prac badawczych Kaedry Iżyierii Drogowej Poliechiki Gdańskiej ad akualizacją i weryfikacją Kaalogu ypowych kosrukcji awierzchi podaych i półszywych z 997 r. [7]. Prace e doyczą szeregu zagadień, kóre omówioo w arykule [3]. Jedym z ich jes akualizacja sposobu określaia obciążeia ruchem do projekowaia kosrukcji awierzchi, kóra obejmuje defiicję obciążeia osi sadardowych, wyzaczeie okresu obliczeiowego oraz określeie współczyików rówoważości pojazdów ciężarowych i auobusów, umożliwiających obliczeie rówoważej liczby osi sadardowych. W arykule przedsawioo meodę aalizy i określaia współczyików rówoważości obciążeia pojazdów a podsawie wyików ważeia pojazdów w ruchu, w kilkuasomiesięczym okresie, a dwóch sacjach preselekcyjego ważeia pojazdów zlokalizowaych a drogach krajowych. Podae współczyiki mają charaker wsępy i mogą ulec zmiaie w osaeczej wersji akualizowaego kaalogu z asępujących powodów: współczyiki określoe z obecego ruchu muszą być zweryfikowae, poieważ obciążeie pojazdów i osi ma edecję wzrosową, a awierzchie projekuje sią a 20 0 la, obecie dosępe są dae ylko z dwóch sacji auomayczego ważeia, do obliczeń wykorzysao ylko wzór czwarej poęgi. Plaowae są dalsze prace ad ym zagadieiem z większą ilością daych, z użyciem iych meod przeliczeiowych, w ym meody AASHTO, fracuskiej i orygialej meody opracowaej w Poliechice Gdańskiej [], [5]. Zgodie z [7] kaegorię ruchu określa się a podsawie liczby osi sadardowych (L), jaka przez day przekrój drogi przejadą w rozparywaym okresie eksploaacji, obliczoej ze wzoru: L = (N r + N 2 r 2 + N 3 r 3 ) f () Liczba osi sadardowych zależy od liczby pojazdów przypisywaych do jedej z rzech kaegorii: (N samochody ciężarowe bez przyczep, N 2 samochody ciężarowe z przyczepami lub ciągiki siodłowe z aczepami, N 3 auobusy), odpowiadających daej kaegorii współczyików przeliczeiowych (r ) oraz współczyików uzależioych od liczby pasów ruchu (f ). Obecie przy określaiu obciążeia drogi ajrudiejszym elemeem jes prawidłowe wyzaczeie progozy ruchu, czyli określeie wielkości N, N 2 i N 3. Współczyiki przeliczeiowe (r ) przyjmuje się jako z góry usaloe, sałe warości. Kaalogowe warości współczyików przeliczeiowych budzą wiele korowersji. Jedą z przyczy ych korowersji jes fak, że igdy ie opublikowao wyików badań i aaliz, jakie doprowadziły do przyjęcia współczyików (r ). Częso mówi się, że są oe zaiżoe i iedososowae do ruchu pojazdów o dopuszczalym acisku 5 kn a oś, o czym możemy przeczyać m.i. w publikacjach [8], [9], [0]. Celem iiejszego arykułu jes przedsawieie aalizy daych zebraych z ważeia pojazdów w ruchu, kórej wyikiem są średie współczyiki rówoważości osi dla poszczególych kaegorii oraz ypów (sylweek) pojazdów ciężarowych. Aalizy dokoao a podsawie całodobowych pomiarów z dwóch sacji, zajdujących się w miejscowościach Wola Dębińska (droga krajowa r a odciku między Krakowem a Tarowem) oraz Byczya (droga krajowa r a odciku między Kępem a Kluczborkiem). Aalizę przeprowadzoo a daych pomiarowych z okresów od lipca do 3 grudia 200 r. (sacja w Woli Dębińskiej) oraz od syczia do 3 grudia 200 r. (sacja w Byczyie). Sysem ważeia pojazdów w ruchu ( Weigh-i moio WIM ) Obecie w Polsce fukcjouje kilka sacji preselekcyjego ważeia pojazdów, kóre zlokalizowae są główie w ciągach dróg krajowych. Prawdopodobie w przyszłości liczba ych sacji wzrośie, gdyż umożliwiają oe zarządcy drogi sałą korolę, wpływając ym samym a zmiejszeie udziału pojazdów przeciążoych. Do prac prowadzoych a Poliechice Gdańskiej ad akualizacją kaalogu pozyskao dae o ruchu ylko z dwóch sacji ważeia. Dae z pozosałych sacji są ymczasowo iedosępe. Na ww. sacjach sosuje się preselekcyje ważeie pojazdów w ruchu. Sysem preselekcyjego ważeia pojazdów polega a auomayczym rejesrowaiu ciężarów wszyskich pojazdów, w celu wyselekcjoowaia pojazdów podejrzaych o przeciążeie, Drogowicwo 7-8/20
kóre są asępie kierowae do puku dokładiejszej koroli poprzez ważeie saycze. Rejesrowae dae są archiwizowae, a dzięki emu mogą zosać wykorzysae do celów saysyczych. O ile błąd pomiaru ciężaru pojazdu mierzoego w ruchu jes większy iż w przypadku ważeia sayczego (p. isieje wpływ oddziaływań dyamiczych), o iewąpliwie ilość dokoaych pomiarów oraz ich ciągłość w czasie, umożliwiają przeprowadzeie aalizy, kórej celem jes pozaie rzeczywisego obciążeia pojazdami ciężarowymi, z uwzględieiem isoego w pracy awierzchi dyamiczego oddziaływaia []. Urządzeiem mierzącym ciężar osi jes zespół czujików kwarcowych wbudowaych w awierzchię. Rozpozaie pojazdu odbywa się a podsawie obróbki cyfrowej daych z rejesraorów elekroiczych (pęle idukcyje, czujiki piezoelekrycze). Przeprowadza się rówież pomiar prędkości pojazdu oraz ich video rejesrację. Nasępie dae z urządzeń pomiarowych przewarzae są przy użyciu odpowiedich algorymów. W e sposób orzymujemy wyiki zapisywae w formie abelaryczej [2]. lier ozaczających kaegorię oraz cyfr opisujących rodzaj kolejej osi w pojeździe. Cyfry ozaczają odpowiedio: oś pojedycza, 2 oś podwója 3 oś porója. Dla przykładu rzyosiowy ciągik siodłowy i dwuosiowa aczepa określoe zosały kodem C+P 22 (rys. ). Średi udział ruchu ciężkiego a obu sacjach pomiarowych jes zaczy i wyosi 33% a sacji Byczya i 2% a sacji w Woli Dębińskiej (rys. 2), jedak z uwagi a większy aężeie ruchu o sacja w Woli Dębińskiej jes mociej obciążoa. Waro przy ym zwrócić uwagę a przezaczeie obu dróg. Droga krajowa r jes drogą razyową wschódzachód, z dużym udziałem ruchu międzyarodowego, aomias droga krajowa r a odciku Kępo Kluczbork obsługuje główie ruch krajowy. Udział poszczególych ypów pojazdów przedsawioo w dalszej części arykułu, a rysukach 7 2. Srukura ruchu Do porzeb aalizy pojazdy pogrupowao według asępującego schemau: każdy pojazd zosał przypisay do jedej z pięciu kaegorii, w obrębie każdej kaegorii, pojazdom przyporządkowao określoy yp, bazując a iformacji o kofiguracji ich osi. Dzięki sysemowi auomayczego rozpozaia pojazdów, saowiącego eleme sacji pomiarowych, możliwe było przypisaie pojazdów do pięciu asępujących kaegorii, aalogiczych jak w geeralym pomiarze ruchu: O samochody osobowe, D lekkie samochody ciężarowe (dosawcze o masie poiżej 3,5 ), C pojazdy ciężarowe bez przyczepy (w ym rówież ciągiki siodłowe bez aczepy), C+P pojazdy ciężarowe z przyczepą i ciągiki siodłowe z aczepą, A auobusy. Zespół Poliechiki Gdańskiej przeprowadził rozpozaie ypów pojazdów (sylweek) a podsawie daych o odległości między poszczególymi osiami. Za oś pojedyczą uzao aką, kórej odległość do sąsiadującej osi wyosi poad,8 mera. Osie, między kórymi dysas ie przekracza,8 mera sklasyfikowao jako osie wielokroe. Do ozaczeia każdego pojazdu wykorzysao kod powsały z połączeia Rys.. Ciągik siodłowy z przyczepą C+P 22 (oś pojedycza, oś podwója 2, oś podwója 2) Rys. 2. Średia srukura rodzajowa ruchu a sacjach WIM w Byczyie oraz w Woli Dębińskiej Meoda obliczaia średich współczyików rówoważości obciążeia pojazdów Do obliczeia współczyików rówoważości obciążeia osi, do osi sadardowej rówej 00 kn, przyjęo wzór czwarej poęgi, do rzeczywisej osi: I I pojedyczej: 00 kn (2) podwójej: II II 8 kn (3) 2 Drogowicwo 7-8/20
porójej: III III 263 kn () w kórych: Q I ciężar osi pojedyczej, w kn; Q II ciężar osi podwójej (suma ciężarów dwóch osi składowych), w kn; Q III ciężar osi porójej (suma ciężarów rzech osi składowych). Warości 8 kn i 263 kn w miaowikach wzorów (3) i () przyjęo według pracy [6], w kórej zosały oe wyzaczoe zgodie z meodą AASHTO 993 dla liczby srukuralej SN= 5,5 (odpowiedik kosrukcji awierzchi dla ruchu KR) i ermialego wskaźika PSI a końcu okresu eksploaacji p =2,5. Do każdego pojazdu wysępującego w pooku ruchu, z osoba wyzaczoo współczyik rówoważości obciążeia pojazdu, jako sumę współczyików rówoważości obciążeia każdej z osi ego pojazdu, z uwzględieiem ich ypu (oś pojedycza, podwója i porója): v = j j= (5) Zesawieie średich współczyików rówoważości obciążeia kaegorii pojazdów Na rysukach 3 8 przedsawioo proceowy udział pojazdów daego ypu w grupie u z lewej oraz średi współczyik rówoważości osi daego ypu pojazdu z prawej sroy. Dodakowo pioową liią zazaczoo średi współczyik całej kaegorii k. Rysuki przedsawiają wyiki obliczeń współczyików a podsawie pomiarów wykoaych w całym 200 r. a sacji w Byczyie i w drugiej połowie roku a sacji w Woli Dębińskiej. Rys. 3. Współczyiki rówoważości obciążeia kaegorii pojazdów ciężarowych bez przyczepy (kaegoria C) i udział pojazdów w ruchu Byczya 200 r. w kórym: v współczyik rówoważości obciążeia pojedyczego pojazdu, czyli liczba przejazdów osi sadardowej 00 kn rówoważa jedemu przejazdowi daego pojazdu, j współczyiki rówoważości obciążeia kolejych osi w pojeździe (obliczoe wg wzoru 2, 3 lub ), liczba osi w pojeździe. Nasępie wykorzysując rozpozaie pojazdów obliczoo współczyik rówoważości obciążeia pojazdów jedego ypu, jako średią arymeyczą współczyików pojedyczych pojazdów, według wzoru: = i= w kórym: średi współczyik rówoważości obciążeia pojazdów ypu, i koleje pojazdy w grupie pojazdów ypu, liczba pojazdów ypu, jaka przejechała w rozparywaym przedziale czasu. W dalszej kolejości obliczoo współczyik rówoważości obciążeia dla kaegorii pojazdów, uwzględiając liczbę pojazdów daego ypu w rozparywaej kaegorii (średia ważoa), według wzoru. k = u = w kórym: k współczyik rówoważości obciążeia jedej z rzech kaegorii pojazdów ( ciężarowych pojedyczych, złożoych z aczepą lub z przyczepą i auobusów), u udział ilościowy pojazdów ypu w rozparywaej kaegorii, w rozparywaym przedziale czasu. v i (6) (7) Rys.. Współczyiki rówoważości obciążeia kaegorii pojazdów ciężarowych z przyczepami lub aczepami (kaegoria C+P) i udział pojazdów w ruchu Byczya 200 r. Rys. 5. Współczyiki rówoważości obciążeia auobusów (kaegoria A) i ich udział w ruchu Byczya 200 r. Drogowicwo 7-8/20 3
Rys. 6. Współczyiki rówoważości obciążeia kaegorii pojazdów ciężarowych bez przyczepy (kaegoria C) i udział pojazdów w ruchu Wola Dębińska II połowa 200 r. w Byczyie oraz w drugim półroczu 200 roku a sacji w Woli Dębińskiej. Waro zwrócić uwagę a fak, że a wielkość współczyika rówoważości obciążeia kaegorii pojazdów () ie ma wpływu aężeie ruchu, ylko ciężar pojazdów i jego rozkład a poszczególe osie. Zaem przebieg zmia wielkości współczyika opisuje zróżicowaie ciężarów pojazdów i ich osi w daej kaegorii, wyikające z rodzajów i z ilości przewożoych ładuków w ciągu roku. W celu opisaia zmieości obciążeia drogi obliczoo rówoważą średią dobową liczbę przejazdów osi 00 kn a pas (L), opisaą wzorem: L = N C C + N C+P C+P + N A A (8) w kórym: L średie dobowe rówoważe obciążeie jedego pasa ruchu, N C, N C+P, N A średia, dobowa liczba pojazdów odpowiediej kaegorii przypadająca a jede pas ruchu, C, C+P, A średi współczyik rówoważości obciążeia daej kaegorii pojazdu. Warość L zależy zarówo od aężaia ruchu, jak i obciążeia pojazdów. Agresywość oddziaływaia daego ypu pojazdu a awierzchię Rys. 7. Współczyiki rówoważości obciążeia kaegorii pojazdów ciężarowych z przyczepami lub aczepami (kaegoria C+P) i udział pojazdów w ruchu Wola Dębińska II połowa 200 r. W celu oszacowaia udziału poszczególych ypów pojazdów w całkowiej szkodzie zmęczeiowej awierzchi przeprowadzoo aalizę agresywości. Na podsawie obliczoych średich współczyików obciążeia osi, oraz udziału daego ypu pojazdu w całości ruchu ciężkiego wyzaczoo współczyiki agresywości każdego ypu pojazdu, zgodie ze wzorem: A = (9) Rys. 8. Współczyiki rówoważości obciążeia auobusów (kaegoria A) i ich udział w ruchu Wola Dębińska II połowa 200 r. Zmiay obciążeia drogi pojazdami w czasie Współczyiki rówoważości obciążeia kaegorii pojazdów obliczoo dla miesięczych przedziałów czasu. Dodakowo wyzaczoo średie współczyiki w całym aalizowaym przedziale czasu, czyli w całym roku 200 a sacji w kórym: A agresywość oddziaływaia pojazdów ypu a awierzchię, średi współczyik rówoważości obciążeia grupy pojazdów ypu (obliczoy wg wzoru 6), liczba pojazdów ypu. Współczyik agresywości jes zaem udziałem daego ypu pojazdu w całkowiej szkodzie zmęczeiowej, jaką spowoduje rozparyway pook ruchu w daej awierzchi. Aaliza powierdziła, że ajwiększy wpływ a degradację awierzchi mają pojazdy ypu C+P 3 (rys. 9). Udział pojazdów ego ypu w całkowiej szkodzie zmęczeiowej zmieia się w zależości od sacji pomiarowej. Na podsawie zaprezeowaego porówaia moża spodziewać się, że a drogach z domiującym ruchem razyowych będzie o większy iż a drogach, po kórych odbywa się ruch lokaly. Drogowicwo 7-8/20
ajwiększy wpływ a degradację awierzchi drogowych mają pojazdy ypu C+P 3 (populare TIR-y) Opisaa w iiejszym arykule aaliza saowi jedyie eleme całości prac ad akualizacją współczyików rówoważości grup pojazdów ciężarowych i auobusów, dla porzeb owelizacji kaalogu ypowych awierzchi podaych i półszywych, kóre będą koyuowae. Podae w ekście współczyiki mają charaker wsępy. Obecie rwają prace ad ich akualizacją. Bibliografia Rys. 9. Agresywość oddziaływaia pojazdów a awierzchię [] Błoński T., Kowalski A.: Pomiar dwusopiowy acisków osi pojazdów, Drogowicwo r 5/999 [2] Gajda J., R. Sroka, M. Secel, A. Wajda, T. Żegleń.: Sysemy ważeia pojazdów samochodowych w ruchu, Drogowicwo r 3/200 [3] Judycki J., Jaskuła P., Przyczyy i kieruki weryfikacji kaalogu ypowych kosrukcji awierzchi podaych i półszywych, złożoy do publikacji Drogowicwo r 5/20 [] Judycki J., Aoiewicz Ł., Grajewska A., Michalska P., Urbański P.: Opracowaie zaleceń do obliczaia współczyików rówoważości obciążeia osi do projekowaia awierzchi podaych i półszywych, Rapor PG dla GDDKiA eap I, Gdańsk, 2005. [5] Judycki J., Grajewska A., Wróbel M.: Opracowaie zaleceń do obliczaia współczyików rówoważości obciążeia osi do projekowaia awierzchi podaych i półszywych, Rapor PG dla GDDKiA eap II, Gdańsk 2006. [6] Judycki J.: Podsawy określaia współczyików rówoważości obciążeia osi do projekowaia awierzchi drogowych. Drogi i Mosy r 2/2006 [7] Sybilski D. wraz z zespołem, Kaalog ypowych kosrukcji awierzchi podaych i półszywych, GDDKiA, IBDiM, Warszawa, 997 [8] Szpiek S.: Nacisk osi 5 kn prawda i misyfikacja, Magazy Auosrady r -2/2006 [9] Szydło A., Wardęga R.: Porówaie współczyików agresywości pojazdów w Polsce i Uii Europejskiej, Drogowicwo r 5/2003 [0] Tabor Z.: Nacisk,5 oy a oś, Magazy Auosrady r 0/2005 Podsumowaie Z przedsawioej aalizy daych doyczących ważeia pojazdów w ruchu, a dwóch sacjach pomiarowych, wyikają asępujące wioski: wysępują różice pomiędzy obliczoymi średimi współczyikami rówoważości kaegorii pojazdów z dwóch sacji, współczyiki zależą więc od rodzaju drogi i jej obciążeia, obliczoe średie współczyiki rówoważości grup pojazdów różią się od podaych w [7], współczyiki rówoważości obciążeia w kaegorii pojazdów bez przyczep (kaegoria C) są poad dwa razy większe od podaych w [7], współczyiki rówoważości obciążeia w kaegorii pojazdów z przyczepami lub z aczepami (kaegoria C+P) są miejsze od podaych w [7], współczyiki rówoważości obciążeia auobusów (kaegoria A) są większe od podaych w [7], Drogowicwo 7-8/20 5