Session 26 2010 johan granlund

sid 1 Transportforum 2010-01-13

Utformning av tvära kurvor på flerfältsväg

Johan Granlund

Teknikchef Drift och Underhåll


Upplägg

Olycksproblemet och dess lösning

Tidigare forskningsresultat

Ökända olycksdrabbade tvära flerfältskurvor

Kraftspel vid kurvtagning

Farliga kurvor hittas med Profilograf mätbil

Fallstudie med mätdata från E4 Skönsbergskurvan

Vägnormen och förarutbildningen bör uppdateras

Så kan farliga befintliga kurvor åtgärdas


Olyckor pga sidkraft vid filbyte

Vissa kurvor på flerfältsväg är onormalt olycksdrabbade. Är kurvornas utformning optimal?

Vägkurvors skevning utformas för sidkraft given av referenshastighet och vägens kurvradie.

Vägnormen beaktar INTE ökad sidkraft vid omkörning / filbyte i kurva. Snabbt filbyte gör att fordonet utsätts för “kurvradier” mycket snävare än vägkurvan, och därmed högre sidkraft.

Tvära kurvor på flerfältsväg med hög referenshastighet bör alltid byggas med maximalt tillåten dosering. Vid halka minskas risken för svår olycka i hög fart. Nackdelen är något ökad risk för glidning i låg fart.


Känd kunskap, urval

Hög vägkurvatur är farligare än smal väg och dålig sikt. [Gupta & Jain 1975]

2 till 4.5 ggr fler olyckor i kurva än på raksträcka. [Johnston 1982; Leonard et al. 1994]

Lastbil känsligare än personbil. Värst är tvär kurva efter lång rak vägsträcka samt feldoserade kurvor. [Haywood, 1980)

I Sverige står ytterkurvor för 5 gånger fler olyckor än innerkurvor. [Lindholm, 2002]

Farligt feldoserad skevning är flerfaldigt vanligare i ytterkurvor än i innerkurvor. [Granlund 2008]

Tysklands Autobahn: Filbyte i kurvor är en identifierad risk. [Schneider (1982), Lamm et al (1982)]


Kända olyckskurvor i Sverige

Urval olycksdrabbade tvära kurvor på flerfältsväg:

– Nya Rv 50 Tallen – Falun; se mitt föredrag 2009

– Nya E6 vid Munkedal

– Kurva på betongvägen E20 Eskilstuna - Arphus

– E4 Skönsbergskurvan i Sundsvall; fallstudie i detta föredrag

Den nya insikten om hög sidkraft vid filbyte visar att kurvor som på dessa sträckor bör byggas med större skevning för minskad olycksrisk.


Sidkrafter vid kurvtagning

– Sidkraften F vill ”dra fordonet av vägen”.– F är direkt proportionell mot Kurvatur; invers till Kurvradie.– Om reaktionskrafterna är tillräckliga, blir fordonets färd

kursstabil.– Avgörande för reaktionskrafterna:

• Sidofriktionstal (Vid våt vägbana & hög fart: Makrotextur)• Vägens tvärfall (skevning/dosering/bankning)

tan () = Vägens tvärfallfs = Sidofriktionstal

F = Centrifugalkraft (centripetalkraft)

G = Tyngdkraft N = Normalkraft[Källa: VGU]

Sidofriktion << bromsfriktion


1. Skilj på sidofriktion och avsevärt högre bromsfriktion.2. Vägnormen utgår från 2/3 av tillgänglig sidofriktion mot

regnvåt asfalt för bra personbilsdäck. 3. Gränssättande upp till 100 km/tim är dock lastbil & buss,

med ca 10 % högre behov av sidofriktion. Vägnormen underskattar alltså problemet.

[Källa: VGU]

Riktlinjer enligt Vägars och Gators Utformning (VGU);“Skevning i 90 km/tim kurva, som funktion av kurvradie.

Teoretisk ”kurvdosering”


Minimiradie för negativ skevning vid sidofriktion 0.05 (ishalka)

”Tvär kurva” innebär sidoacceleration över ca 1.25 m/s2 vid skyltad fartgräns

(-)

(+)

(-)

EU Roadex: Omräkning av riktlinjer från den svenska vägnormen Vägars och Gators Utformning.

Grön box = God standard. Orange box = Mindre god eller Låg standard.

-8

-7

-6

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

6

7

8

-4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4

Kurvatur = 1000 / Radie [m]

Tvä

rfal

l [%

]

Ideal ”kurvdosering”


Rv 90 Rödsta - NäsåkerData från 12300 sektioner

Jämförelse med Vägars och Gators Utformning för 90 km/timTeckenregel: Vänsterkurvor har negativt kurvaturvärde

-8

-7

-6

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

6

7

8

-4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4

Kurvatur = 1000 / Radie [m]

Tvä

rfal

l [%

]

3: Tvära innerkurvor

Profilografdata från upprustade Rv

90.n = 12 300.

1

1: Raksträckor

2: Mjuka innerkurvor

2

3

4: Tvära ytterkurvor

4

5

5: Mjuka ytterkurvor

6: Övergångar vid ytterkurvor

6

Ex verklig skevning : kurvatur12.3 km riksväg


Skönsbergskurvan på E4 genom Sundsvall

sid 11

Var tredje (!) av Sundsvalls trafikolyckor


Källa: Peter Höglund, Räddningstjänsten Sundsvall - Timrå

Många sladdolyckor vid filbyte


Nyårsafton: 2009 års avslutande olycka i Skönsbergskurvan

Foto: Y-bloggen

Olycksdata för Skönsbergskurvan enligt STRADA:• 82 % av olyckorna inbegriper sladd.• 65 % hal väg, pga regn, snö eller is.• 29 % aktivt rapporterat filbyte .Siffrorna är anmärkningsvärt höga, eftersom• motorvägen på E4 är mestadels torr,• filbyte utgör endast en bråkdel av körningen.

E4-kurvan feldoserad och för tvär i 90 km/tim på hal väg.


-Kurvatur (sidkraft) vid snabbt filbyte

Snabbt filbyte i 90 km/tim gav 35 % högre sidkraft


Mindre nytta av ökad skevning i flack kurva



Vägnormen bör justeras

-Tvära kurvor på flerfältsväg med hög referenshastighet ska normalt utformas med största tillåtna skevning.

Vägnormen bör även beakta ca 10 % högre friktionskrav för tung trafik i kurvor < 100 km/tim.

Negativ/utåtriktad skevning farligt även i flack kurva ned till 0.2 m/s2, om vägytan riskerar vinterhalka. (Tunnel ok?).


Även förarutbildningen bör uppdateras

I tvär kurva (1.8 m/s2) gav snabbt filbyte 35 % högre sidkraft än mjukt filbyte.

Detta belyser att snabba filbyten i kurvor på flerfältsväg medför kraftigt ökad olycksrisk.

Körkortstagare bör informeras om risk med snabba filbyten.


Har vägen farliga kurvor?

Kända (och okända) kurvor med olämplig skevning kan enkelt utvärderas med hjälp av Profilografmätning.

I EU-projektet Roadex har vi demonstrerat diagram som ger tydlig information om tvära eller feldoserade kurvor, i förhållande till gällande vägnorm.


Åtgärder i farliga flerfältskurvor

Profilografdata bör användas för att:

• se över fartgräns,

• besluta om varningsskyltning; gärna intelligent styrd med hjälp av sensorer som mäter fart och väglag,

• riktade friktionshöjande insatser,

• ombyggnation av kurvan sedan finansiering ordnats.

Heldragen spärrlinje kan vara effektivt på snöfri väg.

SlutordMätresultat i linje med intuition.Kompletterar tidigare forskning. Vägnormen VGU bör justeras.Många kända (och okända)

tvära kurvor har för låg skevning.

Farliga kurvor hittas med Profilograf mätbil.

Fartdämpning vid våt/hal väg.Kritiska kurvor bör bankas upp.

Vägarna kan göras säkrare!


Foto: Mats Landerberg

Documents

Session 26 2010 johan granlund