Sammendrag. Statens vegvesen. Notat. Veg- og ferjeforvaltning Bård Nonstad

Transkript

1 Statens vegvesen Notat Til: Fra: Kopi: Veg- og ferjeforvaltning Bård Nonstad Saksbehandler/innvalgsnr: Bård Nonstad Vår dato: Vår referanse: Anbefaling godkjenning av TWO- friksjonsmåler (Traction Watcher One) for rapportering/dokumentasjon av vinterfriksjon i funksjonskontrakter Sammendrag Anbefalingen tar utgangspunkt i tester gjennomført av SVV på Dombås den 2. og 21. januar 25, brukererfaringer fra Region midt fra og med 22. januar til og med 9. februar, samt tester på Røros den 8-1. februar 25. Hensikten med testen på Røros var i utgangspunktet å teste ulike målehjul, derfor er det få av dataene som kan brukes i denne sammenlikninga. Det er kun en stk prototyp som er testet. Måleren TWO (Traction Watcher One) anbefales godkjent med disse anmerkningene: Bruksområde: Måling av friksjon på vinterveger. Det er per i dag ikke opplegg for vanningsanlegg og det er satt krav til variabel slipp. Måleren er derfor kun aktuell for vintermålinger. Den enkelte måler må følge kravene til godkjenning av enkeltutstyr. Et av kravene i den forbindelse er at måleren må kalibreres hver vintersesong mot referansemåler som SVV godkjenner. (Per i dag RoAR M III og OSCAR). Det vil bli utarbeidet instruks for hvordan måling og kalibrering skal utføres og hvilke krav som skal stilles til måledata. Oppsummering resultater TWO skiller godt mellom ulike underlag og kan detektere korte områder med et annet friksjonsnivå. TWO har god repeterbarhet på vinterveger. Hvor god repeterbarheten er på bar veg er noe mer usikkert og mer tester ønskes for å finne ut dette. TWO gir like resultater ved måling i nedover- og oppoverbakke. Det er en enkel måler med en lav brukerterskel. Presentasjonsprogrammet virker bra til tross for problemer med hastighetslogging. Den korrelerer brukbart i forhold til RoAR. Måleren er innenfor foreslått krav til vintermålinger (R 2 =,8). Det har vært få tekniske problemer med måleren. Postadresse Telefon: Kontoradresse Fakturaadresse Statens vegvesen Telefaks: Abelsgate 5 Statens vegvesen Vegdirektoratet firmapost@vegvesen.no TRONDHEIM Regnskap Postboks 8142 Dep Båtsfjordveien Oslo Org.nr: VADSØ Telefon: Telefaks:

2 Innhold SAMMENDRAG SAMMENDRAG INNLEDNING SPESIFIKASJONER LEVERANDØRENS SPESIFIKASJONER BRUKERERFARINGER TWO TEST DOMBÅS 2. OG 21. JANUAR REPETERBARHET TWO Isføre med fastsand Bar veg Snø-/isføre SAMMENLIKNING AV TWO OG ROAR M III FORSKJELL OPPOVER-/NEDOVERBAKKE REGRESJON HASTIGHET GENERELLE KRAV TIL KALIBRERING AV ENKELTUTSTYR KONKLUSJON

3 1 Sammendrag Anbefalingen tar utgangspunkt i tester gjennomført av SVV på Dombås den 2. og 21. januar 25, brukererfaringer fra Region midt fra og med 22. januar til og med 9. februar, samt tester på Røros den 8-1. februar 25. Hensikten med testen på Røros var i utgangspunktet å teste ulike målehjul, derfor er det få av dataene som kan brukes i denne sammenlikninga. Det er kun en stk prototyp som er testet. Måleren TWO (Traction Watcher One) anbefales godkjent med disse anmerkningene: Bruksområde: Måling av friksjon på vinterveger. Det er per i dag ikke opplegg for vanningsanlegg og det er satt krav til variabel slipp. Måleren er derfor kun aktuell for vintermålinger. Den enkelte måler må følge kravene til godkjenning av enkeltutstyr. Et av kravene i den forbindelse er at måleren må kalibreres hver vintersesong mot referansemåler som SVV godkjenner. (Per i dag RoAR M III og OSCAR). Det vil bli utarbeidet instruks for hvordan måling og kalibrering skal utføres og hvilke krav som skal stilles til måledata. Oppsummering resultater TWO skiller godt mellom ulike underlag og kan detektere korte områder med et annet friksjonsnivå. TWO har god repeterbarhet på vinterveger. Hvor god repeterbarheten er på bar veg er noe mer usikkert og mer tester ønskes for å finne ut dette. TWO gir like resultater ved måling i nedover- og oppoverbakke. Det er en enkel måler med en lav brukerterskel. Presentasjonsprogrammet virker bra til tross for problemer med hastighetslogging. Den korrelerer brukbart i forhold til RoAR. Måleren er innenfor foreslått krav til vintermålinger (R 2 =,8). Det har vært få tekniske problemer med måleren. 3

4 2 Innledning Notatet gir en presentasjon av målinger gjort med TWO (Traction Watcher One) vintersesongen 24/25. Måledata er sammenliknet med RoAR M III som er det måleutstyret som har blitt brukt til kalibrering av retardasjonsmålere i 3 sesonger. Det er kun en stk TWO- prototyp som er testet. Testmåleren er montert på hengerfeste til en VW Golf type 1, og måledekket som benyttes er av typen mønstret Trelleborg (523). RoAR M III brukte et standard glatt ASTM-hjul under testene. Figur 1: TWO i hevet posisjon. 3 Spesifikasjoner Mulighet for 3 utgaver: Personbil, lastebil og tilhengerutgave. Fastslipp system (16,6 %) 2 Hjul (referansehjul, målehjul) Kjedemekanisme og lastcelle Prisanslag leverandør: 2 kr Målehjul: Mønstret Trelleborg Måleren tilfredsstiller SVVs forslag til måleprinsipp på vinteren: Fast slipp med mellom 15-3 % slipp, målehastighet 5 km/t. (Per i dag kan som et alternativ retardasjonsmåler benyttes.) 4

5 3.1 Leverandørens spesifikasjoner Beskrivelse: Mulighet for 3 utgaver: Personbil-, lastebil- og tilhengerutgave. Måleenheten består av: - 2 hjul. Et målehjul og et referansehjul. - Kjedemekanisme og lastcelle. - Elektrisk aktuator for løft av friksjonsenhet. - Boggi- fjæringsmekanisme. - Monteringsadapter. - Kontaktgjennomføring For lastebil: - Som har integrert tallerken strøapparat og dataoppsamling: - Elektrisk system. - Inkl. Ampere/Volt konverter. ( -1 V. Signal.) - For direkte tilkobling til dataoppsamlings enhet på tallerken strø apparat. For personbil: - Inkl hastighetsgiver- Pick up sensor - Inkl PCMCIA kort tilslutning til PC - Inklusiv Eget friksjons program (software.)med: - Av- På- Lagre funksjon som logfører: - Hastighet. - GPS posisjon med USB tilkoblet GPS antenne direkte til PC. - Friksjonsverdier Herunder min verdi, maks. Verdi og gjennomsnittsverdi. Tilhenger: - Inkl hastighetsgiver- Pick up sensor - Inkl PCMCIA kort tilslutning til PC - Inklusiv Eget friksjons program (software.)med: - Av- På- Lagre funksjon som loggfører: - Hastighet. - GPS posisjon med USB tilkoblet GPS antenne direkte til PC. - Friksjonsverdier Herunder min verdi, maks. Verdi og gjennomsnittsverdi TWO friksjonsenheten jobber etter fast slipp prinsippet, og kan benyttes til friksjonsmålinger hele året. Til tørrføre målinger benyttes vanntilsetning foran målehjulet under målingene, slik som standarden tilsier. 5

6 4 Brukererfaringer TWO SVV Region midt fikk anledning til å låne og teste TWO-måleren i 3 uker, og gjorde i den perioden mange målinger. Her er en oppsummering fra testsjåfør Terje Vike, Region midt: 1. Brukervennlighet: Meget god. Kan ikke være stort enklere å gjøre en friksjonsmåling. Kun to knapper må trykkes på: En for å senke målehjulet ned til vegoverflata og en for å starte dataprogrammet. Hadde ingen tekniske problemer med måleren i løpet av prøvetida. 2. Målenøyaktighet: Måleren skiller godt på de i ulike underlag. Dersom du kjører fra lavfriksjonsområde og over på et høyfriksjonsdekke så vises dette med en gang på kurven på dataskjermen. Det ble også gjort sammenlikninger mellom TWO og kalibrert C-μ trip. De fulgte hverandre brukbart, men i og med at C-μ trip måler i begge hjulspor og TWO kun i indre kan det føre til noen forskjeller. Måleren virket også veldig lite hastighetsavhengig, med det menes at måleren ga så å si samme resultat uavhengig av hastigheten. 3. Negative erfaringer: Ikke nødvendig med hastighetskurve på grafutskriften. Bør i alle fall være mulige å fjerne denne. Hastighetskurven stemmer ikke alltid med virkelig hastighet. 5 Test Dombås 2. og 21. januar Hensikten med testen var: Få en oversikt over aktuelle friksjonsmålere for bruk på vinterveger. (Hvite veger.) Se på standardavik og korrelasjon i forhold til referansemåler (RoAR M III) på forskjellige føretyper. Se på funksjonalitetet til de enkelte målere. Testprogram: Det ble testet på 3 forskjellige føretyper. 1. dag: Test på E 136 hvor det var strødd med fastsand på deler av strekningen. (2,5 km med fastsand). Referansestrekning på hver side hvor det ikke var gjort noe tiltak. Alle målebiler kjørte 6 serier (3 vestover og 3 østover). Test på bar veg (E 136). 6 serier. 2. dag: Test på Vestsidevegen. Snø-/isføre. 6 serier. (3 vestover og 3 østover). 5.1 Repeterbarhet TWO Isføre med fastsand Ser av Figur 2 og Figur 3 at friksjonen sank i løpet av testen. Dette ble også registrert blant de andre friksjonsmålebilene. Årsaken til det er mange målebiler som bremser, noe som fører til at vi får en polering og lavere friksjonsforhold. Selv ved strøing med fastsand så blir noe stein revet løst ved bremsing og friksjonen går ned også i dette området. Nivået sank også noe på referansestrekningene. Det ser ut som om kurvene på de enkelte seriene følger hverandre meget bra, kanskje med unntak av et område ved 2,25 km vestover (Figur 3). Årsaken til dette spriket kan være forskjellig sporvalg. 6

7 TWO E136 is østover 1,1 1,9,8,7,6,5 Serie1 Serie2 Serie Figur 2: 3 Serier østover på E 136 med TWO. TWO E136 is vestover 1,1 1,9,8,7,6,5 Serie1 Serie2 Serie3,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 Figur 3: 3 Serier vestover på E 136 med TWO Bar veg Det ble også gjort tester på en tørr, bar veg på E136. TWO er i utgangspunktet en vintermåler så det er ikke tatt hensyn til friksjonsdata fra bar veg i regresjonsanalysen. (Det er satt krav til variabel slipp og vannfilm på sommermålinger, TWO har ikke dette.) Friksjonsnivået varierte mellom,91-,99 østover (Figur 4), mens nivået varierte mellom,89 til,97 vestover (Figur 5). (Gjennomsnittelige friksjonskoeffisienter for hver serie.) Gjennomsnittelig standardavvik ble henholdsvis,35 vestover og,18 østover. 7

8 Likevel er bar veg målinger tatt med for å se på repeterbarheten. Referansen RoAR M III hadde en mindre variasjon i friksjonsdata sammenlignet med TWO. På tørr bar veg er repeterbarheten ikke så god, men i forhold til behovet for vintermålinger er dette fullt ut akseptabelt. Det er kun en kort strekning som er kjørt og måleren er heller ikke i utgangspunktet tenkt som en bar veg måler. Positivt er det i alle fall at måleren tålte den belastning det er å kjøre på et slikt underlag. 1,1 1,9 E 136 barveg østover,8,7,6,5 Serie1 Serie2 Serie3,5 Figur 4: 3 serier østover på bar veg. E 136 barveg vestover 1,1 1,9,8,7,6,5 Serie1 Serie2 Serie3,5 Figur 5: 3 serier vestover på bar veg. 8

9 5.1.3 Snø-/isføre Det ble også gjort tester på en mindre veg. (Fylkesveg). Denne vegen hadde et tynt snødekke med noe is under. Det viste seg at friksjon varierte en del over strekningen. Det var også vanskelig å treffe samme spor, og det ble derfor ikke enkelt å se på repeterbarheten til de enkelte målere. (Det samme gjelder sammenlikningen med RoAR M III) Figur 6 og Figur 7 viser variasjonene mellom seriene. Ser av Figur 8 at variasjonen for RoAR M III er mindre. Vestsidevegen østover,5 Serie1 Serie2 Serie3,6,8 1 1,2 1,4 1,6 1,8 2 Figur 6: 3 serier på vestsidevegen-østover. Vestsidevegen vestover,5 Serie1 Serie2 Serie3,6,8 1 1,2 1,4 1,6 1,8 2 Figur 7: 3 serier på vestsidevegen-vestover. 9

10 Vestsidevegen østover-roar M III,5 Serie1 Serie2 Serie Figur 8: 3 Serier på vestsidevegen med RoAR. 5.2 Sammenlikning av TWO og RoAR M III Det er gjort sammenlikninger med RoAR M III på alle fører med unntak av den bare vegen. Noe av forskjellene kan tilskrives forskjellig sporvalg og noe forskjell i tid mellom de ulike serier. Målinger av friksjon på vinteren er som kjent ferskvare. Dersom en ser på gjennomsnittsmålingene (Figur 9-Figur 12) så er det ikke store forskjeller mellom TWO og RoAR, men snittet er ikke konsekvent på et høyere nivå eller et lavere nivå. Dette gjør at korrelasjonen blir dårligere. (En av årsakene til en nokså lav regresjonskoeffisient på,8). Disse grafene viser også standardaviket som varierer lite mellom de to målerne. Et annet usikkerhetsmoment er at ulike målehjul kan ha forskjellige egenskaper på ulike føretyper. På Figur 13 og Figur 14 så er det gjort sammenlikning av en serie med RoAR og en serie med TWO på is påstrødd fastsand. Grafene følger hverandre bra og en ser tydelig hvor det er strødd med fastsand, og hvor det er referansestrekning for begge målebilene. TWO-måleren skiller derfor godt på ulike føretyper. 1

11 E136 is østover Gjennomsnitt friksjon, ,5, Serie TWO ROAR Figur 9: Gjennomsnittsverdier for 3 serier østover. E136 is vestover Gjennomsnitt friksjon,55, ,5, Serie TWO ROAR Figur 1: Gjennomsnittsverdier for 3 serier på E136 vestover. Vestsidevegen, snø/is østover Gjennomsnitt friksjon 5 5 5,5, TWO ROAR Serie Figur 11: Gjennomsnittsverdier for 3 serier på Vestsidevegen, østover. 11

12 Vestsidevegen, snø/is vestover Gjennomsnitt friksjon 5 5 5,5, Serie TWO ROAR Figur 12: Gjennomsnittsverdier for 3 serier på Vestsidevegen, vestover. TWO/ROAR E136 is vestover 1,1 1,9 TWO serie 1 ROAR Serie 1,8,7,6,5,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 Figur 13: Sammenlikning av 1 serie med RoAR og en serie med TWO (E136 vestover). 12

13 TWO/ROAR E136 is østover 1,1 1,9,8,7,6,5 TWO ROAR,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 Figur 14: Sammenlikning av 1 serie med RoAR og en serie med TWO (E136 østover). 5 Vestsidevegen øst 5 RoAR serie 1 TWO serie 1 Friksjonskoeff. 5 5, Meter Figur 15: Sammenlikning av 1 serie med RoAR og en serie med TWO (E136 østover). Kommentar til Figur 15: Det var varierende snø og isdekke over strekningen og det var stor forskjell på friksjonen i og utenfor spor. 13

14 6 Forskjell oppover-/nedoverbakke I Lyngdal ble det gjort tester med TWO i oppover- og nedoverbakke. Målinger har vist at retardasjonsmålere påvirkes av helning, og det var derfor interessant å se om dette var tilfellet med TWO. Resultatene så langt tyder på at helning ikke påvirker måleresultat. Den gjennomsnittelig friksjon oppover ble 2 (Figur 16) og nedover 3 (Figur 17). Figur 16: Friksjonsmåling i oppoverbakke. Gjennomsnittelig friksjon 2. 14

15 Figur 17: Friksjonsmåling i nedoverbakke. Gjennomsnittelig friksjon 3. 7 Regresjon Analysen har blitt utført ved å se på data fra RoAR M III og sammenlikne med data fra TWO. Friksjonsmålingene har gitt et sett av parvise avhengige variable hvor det er blitt utført en lineær regresjonsanalyse. En regresjonsanalyse består av: 1. Finne den rette linjen som gir best tilpassning til datasettet. (Regresjonslinjen) 2. Finne graden av tilpassning, det vil si å beregne korrelasjonskoeffisienten, R. Korrelasjonskoeffisienten sier noe om graden av lineær sammenheng mellom dataene. Ved perfekt positiv korrelasjon vil R være lik 1,, og ved perfekt negativ korrelasjon være lik -1,. Er det ingen lineær sammenheng mellom dataene vil R være lik. (Blakstad 1995) Konklusjonen er at TWO korrelerer brukbart i forhold til RoAR. Måleren er innenfor foreslått krav på,8 for vinterføre. Måleren kalibreres per i dag i forhold til 2 punkter: -friksjons som er motstanden i måleren og et annet punkt som kan justeres opp eller ned i forhold til en referanse. Produsent sier det er mulig å endre dette dersom det er ønskelig. 15

16 Korrelasjon RoAR M III og TWO,5 5 y =,81x +,523 R 2 =,86 5 RoAR M III 5 5,5,5,6 TWO Figur 18: Regresjonsanalyse. 8 Hastighet Dette har ikke blitt testet spesielt, men produsent Thor Wiggo Olsen sier han har gjort en del tester på vinterføre og han kan ikke se at hastigheten gir utslag på friksjonen. (I teorien skal hastigheten normalt ha svært liten innvirkning på friksjonen på vinterføre.) 9 Generelle krav til kalibrering av enkeltutstyr I tillegg så må enkeltutstyr kalibreres mot en referansemåler som SVV godkjenner. Per i dag er OSCAR godkjent som referansemåler. RoAR Mark III som er kalibrert mot OSCAR er også godkjent som referansemåler og brukes til kalibrering. Kalibrering må skje minst en gang i året. Kalibrering skal foregå på vinterføre. Dette føret skal enten være hard snø eller is, og dekket skal være forholdsvis jevnt. en skal være i området 5-, hvor det ideelle området er -5. (Snø/is) Etter kalibrering skal ikke friksjonsmåleutstyret ha større avvik i friksjonsverdier enn +/- 1 %. Prosedyren for bruk av utstyret skal følges ved kalibrering. 1 Konklusjon På bakgrunn av disse testene anbefales prototypen av TWO-måleren godkjent til måling av friksjon på vinterveger for dokumentasjon og rapportering i funksjonskontrakter i SVV. Generell godkjenning av TWO-måleren gjøres under følgende forutsetninger: Den nye serien har samme kvalitet og egenskaper som prototypen. Den nye serien kan kalibreres i henhold til krav til enkeltutstyr. 16

17 Bakgrunnen for godkjenningen oppsummert: TWO skiller godt mellom ulike underlag og kan detektere korte områder med et annet friksjonsnivå. TWO har god repeterbarhet på vinterveger, hvor god repeterbarheten er på bar veg er noe mer usikkert og mer tester ønskes for å finne ut dette. TWO gir like resultater ved måling i nedover- og oppoverbakke. Det er en enkel måler med en lav brukerterskel. Presentasjonsprogrammet virker bra til tross for problemer med hastighetslogging. Den korrelerer brukbart i forhold til RoAR. Måleren er innenfor foreslått krav til vintermålinger (R 2 =,8). Det har vært få tekniske problemer med måleren. 17