Příloha D2 Název diagnostiky: Měření protismykových vlastností povrchů vozovek Lokalizace: Dálnice D 1 x D 2, MÚK Brno jih, km 196,0, větev křižovatky: výjezd z D 2 od Břeclavi nájezd na D 1 směr Vyškov Datum provedení: 26. 7. 2012 Provedl: Leoš Nekula - Měření PVV Stručný popis: Měření a hodnocení součinitele podélného tření F p podle ČSN 73 6177:2009 zařízením TRT na nehodovém úseku větve dálniční křižovatky D 1 x D 2 Brno - jih s asfaltovým povrchem. 1 Důvod provedení diagnostiky Měření protismykových vlastností povrchu vozovky se provádělo na objednávku Dálničního oddělení Policie ČR Chrlice za účelem ověření požadovaného hodnocení součinitele tření povrchu vozovky na nehodovém úseku po opakovaných dopravních nehodách smykem za mokra. Dne 17. 7. 2012 došlo na výjezdové větvi z dálnice D 2 na dálnici D 1 ve směru jízdy od Břeclavi na Vyškov k nehodě se smrtelným zraněním. Pro měření bylo zvoleno národní referenční zařízení TRT, které měří součinitel podélného tření f p a používá poměru skluzu 25 %. Hodnocení protismykových vlastností povrchu vozovky se provádí podle přílohy A, ČSN 73 6177:2009, kde jsou v tabulce A.4 uvedeny hodnoty f p pro zařazení do klasifikačních stupňů 1 5 podle použité měřicí rychlosti. Vlastní hodnocení protismykových vlastností povrchu vozovky se provádí podle tabulky A.5, která přiřazuje klasifikaci k hodnocení konkrétní situace. Pokud by se použilo jiné zařízení pro měření součinitele tření než národní referenční zařízení TRT, muselo by nejdříve absolvovat experiment přesnosti podle technických podmínek TP 207 za účelem stanovení převodního vztahu na hodnoty součinitele tření měřené národním referenčním zařízením TRT. Tím je zajištěna použitelnost naměřených výsledků jiným zařízením pro hodnocení protismykových vlastností podle přílohy A ČSN 73 6177:2009. 1
2 Měřený úsek vozovky Lokalizace: křižovatka dálnice D 1 a D 2, MÚK Brno jih, km 196,0, větev křižovatky: výjezd z D 2 od Břeclavi na D 1 směr Vyškov délka: 0,935 km jízdní pruh: větev křižovatky, jeden jízdní pruh povrch: asfaltový konstrukční vrstvy: úprava SMA 11 a SMA 16 různého stáří Plánek měření situace Plánek měření - detail 2
Změna povrchu na začátku úseku km 0,000 Místo dopravní nehody 3
3 Provedení diagnostiky 3.1 Popis metody/zařízení Měření součinitele podélného tření f p se provádí zařízením TRT podle ČSN 73 6177:2009 Měření a hodnocení protismykových vlastností povrchu vozovky kapitola 9 Zjišťování součinitele podélného tření povrchu vozovky dynamickým měřicím zařízením. Pro zařízení TRT jsou zpracovány evropské technické podmínky ČSN P CEN/TS 15 901-4 Povrchové vlastnosti vozovek pozemních komunikací a letištních ploch Část 4: Postup pro stanovení protismykových vlastností povrchu vozovek pomocí zařízení s řízeným podélným skluzem (LFCT): Tatra Runway Tester (TRT). Měřicí zařízení je umístěno ve speciálně upraveném vozidle typicky podle obrázku 1. Pro rutinní měření protismykových vlastností zařízení TRT používá poměr skluzu 25 %. Nastavitelná svislá síla (přítlak) na měřicí kolo je konstantně udržována v průběhu měření, a je nastavitelná v rozmezí od 800 N do 1 200 N. Běžně se používá zatížení 1 000 N. Definovaná teoretická tloušťka vodního filmu pro zkrápění měřeného povrchu může být stanovena pro všechna měření. Požadované dávkování vody je nastaveno pro požadovanou měřicí rychlost. Zařízení TRT V průběhu zkoušek musí vozidlo umožňovat měření rychlostí od 40 km h 1 do 120 km h 1 Přesný snímač na kole zajišťuje rozlišení rychlosti s přesností ±1,5 %. Měřicí rychlost je přímo zobrazena na displeji pro řidiče a současně je zaznamenána v počítači. Do nosného vozidla je zamontován jednokolový paralelogramový závěs (je jeho nedílnou součástí). Snímač pro měření vodorovné síly je tenzometrický snímač, který je zabudovaný v horním rameni paralelogramového závěsu. Pro standardní měření součinitele tření se používá speciální hladká měřicí pneumatika ASTM s rozměrem 4,00 8 nahuštěná na tlak (210 ± 3) kpa při 20 C v souladu s ASTM E1844-96. Zařízení pro dávkování vody sestává ze speciální hubice ke skrápění povrchu vozovky před měřicí pneumatikou v celé šířce stopy měřicí pneumatiky. Průtok vody je regulován nastavitelným regulačním ventilem. Množství vody pro skrápění povrchu vozovky je 4
regulováno pro každou měřicí rychlost na konstantní teoretickou tloušťku vodního filmu 0,5 mm (± 8 %). Přístrojové vybavení měřicího zařízení splňuje celkové požadavky při teplotě okolního vzduchu v rozmezí od 5 C do 40 C. Podstata zkoušky: Z poměru podélné síly nutné k tažení měřicího kola po povrchu mokré vozovky při daném poměru skluzu a svislé síly vyvozující přítlak měřicího kola na vozovku se vypočte součinitel podélného tření (f p ). Přezkoušení a kontrola měřicího zařízení se provádí podle metodického návodu pro zařízení TRT. Dodržování ustanovení tohoto metodického návodu zajišťuje přesnost a opakovatelnost měřených veličin. Pro stanovení přesnosti měření tření se používá opakovatelnost a reprodukovatelnost. Tyto dvě hodnoty se vypočítají po kalibračních zkouškách. Tabulka Přesnost měření Opakovatelnost 0,03 Reprodukovatelnost 0,05 3.2 Popis postupu měření Postup zkoušky: Během jízdy měřicího zařízení se povrch vozovky v měřené stopě smáčí z vlastního kropicího zařízení v parametrech předepsaných výrobcem měřicího zařízení (šířka smáčené stopy, tloušťka vodního filmu). Zkoušený úsek se změří v celé délce kontinuálně obvykle rychlostí 60 km h 1, v případě nepříznivých směrových poměrů rychlostí nižší. Při měření pro přejímku úseku před uvedením do provozu a pro posouzení na konci záruční doby se kromě kontinuálního měření provádí vždy také měření v režimu různých rychlostí. Měření v režimu různých rychlostí znamená, že se daný úsek měří více rychlostmi, minimálně třemi. Tím se získá vztah mezi součinitelem tření a měřicí rychlostí. Hodnoty součinitele podélného tření (f p ) jsou v reálném čase zaznamenány do paměti počítače v grafické i numerické podobě v intervalu minimálně 1 m. Z důvodu archivace a dalšího zpracování získaných veličin musí být ve stejném intervalu zaznamenány také hodnoty měřicí rychlosti, ujeté vzdálenosti, podélné a svislé síly, poměru skluzu, přítlaku měřícího kola, data a času provedení zkoušky. Dále se do paměti počítače zaznamená počasí, teplota vzduchu a teplota mokré vozovky. 3.3 Vyhodnocení výsledků zkoušky Hodnoty součinitele podélného tření (f p ) se vyrovnají na zvolenou měřicí rychlost podle předpisu výrobce nebo technických specifikací měřicího zařízení. Vyrovnané hodnoty součinitele podélného tření (F p ) se primárně přepočtou na referenční teplotu podle technické specifikace pro dané měřicí zařízení. Tím se získá nejnižší roční hodnota součinitele podélného tření (F p ). Pro hodnocení kontinuálního měření se hodnoty součinitele podélného tření F p vyrovnané na měřicí rychlost a přepočítané na nejnižší roční hodnotu zprůměrují po 20 m. Průměrná nejnižší roční hodnota součinitele podélného tření (F p ) z úseku o délce 20 m se porovná s hodnoticím kritériem uvedeným v tabulce A.4 přílohy A pro příslušnou měřicí rychlost a přiřadí se jí odpovídající klasifikační stupeň 1 až 5. 5
Výsledkem měření jsou diagramy z kontinuálního měření protismykových vlastností povrchu vozovky v celé délce úseku, hodnoty součinitele tření F p zprůměrované po 20 m a diagramy závislosti součinitele tření F p na měřicí rychlosti. Měřicí rychlost [km h 1 ] Tabulka A.4 ČSN 73 6177:2009 Hodnocení protismykových vlastností (F p ) Klasifikační stupeň 1 2 3 4 5 40 F p 0,68 0,67 až 0,59 0,58 až 0,50 0,49 až 0,41 F p 0,40 60 F p 0,60 0,59 až 0,52 0,51 až 0,44 0,43 až 0,36 F p 0,35 80 F p 0,53 0,52 až 0,46 0,45 až 0,39 0,38 až 0,32 F p 0,31 100 F p 0,47 0,46 až 0,41 0,40 až 0,35 0,34 až 0,29 F p 0,28 120 F p 0,42 0,41 až 0,37 0,36 až 0,32 0,31 až 0,27 F p 0,26 Tabulka A.5 ČSN 73 6177:2009 Požadovaná klasifikace hodnocení protismykových vlastností povrchu vozovky Klasifikační stupeň 1 2 3 4 5 1. Požadavek na zvýšené protismykové vlastnosti podle A.1.4 F p, PTV 1) 2. D, R, RMK, Silnice, MK 1) Přejímka povrchu vozovky pro uvedení úseku do provozu Posouzení povrchu vozovky na konci záruční doby 2) Plán souboru opatření pro zvýšení protismykových vlastností povrchu vozovky Provedení opatření pro zvýšení protismykových vlastností povrchu vozovky 3) Měření textury lze pro posouzení protismykových vlastností použít jako závazné jen u PK s dovolenou rychlostí 50 km h 1 a nižší za podmínky, že proběhne současně jak měření PTV, tak i měření MTD nebo MPD a oba parametry jsou hodnoceny minimálně klasifikačním stupněm 3. V ostatních případech je měření textury pouze orientační a pro závazné posouzení se musí použít dynamické měřicí zařízení pro zjišťování součinitele tření. 2) Délka záruční doby podle TKP kapitola 1, příloha 7, tab.1 nebo podle smluvních podmínek. 3) Do doby provedení opatření se na úseku osadí dopravní značky A 8 Nebezpečí smyku s dodatkovou tabulkou E 6a Za mokra, případně se sníží nejvyšší dovolená rychlost jízdy dopravní značkou B 20a. D dálnice R rychlostní silnice RMK rychlostní místní komunikace MK místní komunikace PK pozemní komunikace 4 Výsledek diagnostiky a vyhodnocení 4.1 Výsledek diagnostiky Na měřeném úseku větve křižovatky dálnic D1 a D 2 MÚK Brno-jih byly zjištěny dva různé druhy povrchů obrusné vrstvy. Ve zpomalovacím pruhu koridoru dálnice D 2 a ve druhé části větve MÚK včetně mostu je novější asfaltový koberec SMA 11, v první části větve MÚK a ve 6
zrychlovacím pruhu na dálnici D 1 je starší asfaltový koberec (SMA 16 z roku 1995). V diagramu závislosti součinitele tření na ujeté dráze jsou jednotlivé úpravy vyznačeny modrými kurzory a popisem změna povrchu. Dále je v diagramu vyznačen bod předpokládaného vzniku dopravní nehody a most na větvi MÚK. Stejné označení je také v přiložených pláncích měření, ve kterých je také označeno místo nehody. Na fotografiích je zachycena změna povrchu na začátku větve MÚK, která je zároveň výchozím lokalizačním bodem km 0,000. Měření v režimu různých rychlostí bylo provedeno na prvním úseku větve MÚK od km 0,000 po km 0,138, tedy v místě dopravní nehody. Měřeno bylo rychlostmi 40, 60 a 80 km.h - 1, vyšší rychlosti měření již nejsou bezpečné ani na suchém povrchu. Diagram závislosti součinitele tření F p na ujeté dráze 7
Hodnoty F p zprůměrované po 20 m s uvedeným klasifikačním stupněm podle tabulky A.4 8
Závislost součinitele tření F p na měřicí rychlosti 9
4.2 Závěr Z uvedených 20 m průměrů hodnot součinitele tření F p vyplývá, že měřený úsek jako celek je velmi nehomogenní (směrodatná odchylka 0,12), s hodnocením klasifikačními stupni od 1 velmi dobré až do 5 havarijní stav. V úseku od km 0,000 do km 0,138, ve kterém byla popsaná dopravní nehoda, jsou naměřené hodnoty součinitele tření hluboko pod kritériem hodnocení klasifikačním stupněm 5 havarijní stav, přičemž součinitel tření blížící se hodnotě 0,20 je srovnatelný s hodnotami naměřenými na sněhu nebo náledí. Jak je vidět na diagramu závislosti součinitele tření F p na měřicí rychlosti, tak hodnoty F p se vzrůstající rychlostí rychle klesají a tím i nebezpečí smyku na daném úseku. Na úseku jsou také vyjeté mírné podélné koleje, ve kterých je za deště zadržována vyšší vrstva vody, která může na kluzkém povrchu způsobit i aquaplaning. Protože podle informací dálničního oddělení Policie ČR v tomto úseku dochází k opakovaným nehodám, doporučujeme do doby opravy kluzkého úseku neprodleně umístit zvýrazněné dopravní značky A 8 Nebezpečí smyku a B 20a Nejvyšší dovolená rychlost 60 km.h -1 s dodatkovou tabulkou E 6a Za mokra. Podle ČSN 73 6177, přílohy A, čl. A.1.4 jsou na nehodovém úseku zvýšené požadavky na hodnocení protismykových vlastností povrchu vozovky podle tabulky A.5. To znamená, že již při dosažení klasifikačního stupně 3 je nutné připravit plán souboru opatření pro zvýšení protismykových vlastností a při dosažení klasifikačního stupně 4 je nutné plánované opatření provést. Vzhledem k tomu, že na nehodovém úseku je hodnocení klasifikačním stupněm 5, tak je správce komunikace povinen zajistit obnovu protismykových vlastností v co nejkratším čase. 10