6. IDENTYFIKACJA NACISKÓW OSI POJAZDÓW NA SIECI DRÓG W POLSCE
6.2. Pomiary nacisków osi i mas pojazdów
W Polsce, przy wymiarowaniu konstrukcji nawierzchni, uwzględnia się obecnie tylko trzy grupy pojazdów – samochody ciężarowe bez przyczep, samochody ciężarowe
z przyczepami oraz autobusy. Jako wyjściowe, przyjmuje się obciążenie ruchem uzyskane na podstawie generalnego pomiaru ruchu, przeprowadzonego przez GDDP (aktualnie pod-stawą są pomiary przeprowadzane w 2005 r.) na drogach krajowych w Polsce [104]. W pomiarze tym rejestrowano pojazdy biorące udział w ruchu na drogach publicznych w podziale na 7 kategorii (motocykle, samochody osobowe, lekkie samochody ciężarowe – dostawcze, samochody ciężarowe bez przyczep, samochody ciężarowe z przyczepami, autobusy i ciągniki rolnicze).
Jednak taki sposób klasyfikacji pojazdów jest niewystarczający przy wymiarowaniu konstrukcji nawierzchni. Takie podejście daje tylko przybliżony obraz występujących rze-czywistych obciążeń w danym przekroju drogi, gdyż sylwetki pojazdów sklasyfikowane w jednej grupie charakteryzują się różnymi konfiguracjami osi (w grupie samochodów ciężarowych z przyczepami znajdują się razem samochody ciężarowe 2-osiowe z przycze-pą 2-osiową oraz ciągniki siodłowe 3-osiowe z naczeprzycze-pą 3-osiową o kołach Super-Single) i różnymi występującymi rozkładami obciążeń przypadającymi na osie. Podejście takie, nie pozwala na określenie rzeczywistych wielkości występujących obciążeń i może prowa-dzić częstokroć do skrócenia okresu eksploatacji nawierzchni na wskutek występowania większych obciążeń niż zakładano na etapie projektowania.
W celu prawidłowej identyfikacji występujących obciążeń, niezbędny jest ciągły pomiar występujących obciążeń za pomocą systemów WIM (Weigh In Motion). Pod poję-ciem ważenia pojazdów w ruchu należy rozumieć rejestrację wagi całego pojazdu oraz obciążeń składowych przypadających na jego osie podczas jego przejazdu z dowolną prędkością w danym przekroju drogi [43, 44, 179, 180, 181, 182].
Wśród systemów przeznaczonych do ważenia pojazdów w ruchu można wyróżnić systemy HS-WIM (High Speed WIM) przeznaczone do pomiarów pojazdów w pełnym zakresie prędkości aż do 130 km/h oraz systemy LS-WIM (Low Speed WIM), w których pomiar jest możliwy z prędkościami z przedziału 5-15 km/h [44]. Wykorzystanie LS-WIM jest możliwe tylko na specjalnie do tego celu przeznaczone punkty kontrolne znajdujące się poza przekrojem drogowym po uprzednim zatrzymaniu pojazdu, dlatego też systemu tego nie można wykorzystać do monitorowania istniejących natężeń i pojawiających się obciążeń na danej drodze, a znajduje on zastosowanie jedynie do celów restrykcyjnych.
Jednak polskie doświadczenia na polu tego typu badań są bardzo skromne, gdyż praktycznie nie są prowadzone żadne pomiary ciągłe pojazdów w ruchu, a wagi systemów HS-WIM są wykorzystywane jedynie do celów wstępnej selekcji pojazdów w pomiarze
nacisków osi, mas pojazdów i zespołów pojazdów na sieci dróg w Polsce, autor ustalił w oparciu o zebrane wyniki pomiarów restrykcyjnych, wykonywanych w latach 1997-2001 za pomocą wag przenośnych, na następujących drogach krajowych:
− droga nr 11, miejscowość: Byczyna,
− droga nr 3, miejscowości: Kłobuczyn, Kochlice, Paszowice, − droga nr 8, miejscowości: Smardzów, Cieszyce, Jordanów, − droga nr 35, miejscowość: Tworzyjanów,
− droga nr 46, miejscowości: Kłodzko, Złoty Stok,
− A-4, miejscowości: Nowa Wieś Legnicka, Kąty Wrocławskie, Bielany Wrocławskie. Pomiary te, wykonywane były podczas kontroli dopuszczalnych mas i nacisków osi samo-chodów ciężarowych wykonywanych przez Generalną Dyrekcję Dróg Krajowych i Policję, a późniejszym okresie przez ITD (Inspekcję Transportu Drogowego). Dużym minusem zebranych wyników jest to, że nie były one prowadzone systematycznie i w ustalonych okresach czasu, a więc ich wykorzystanie do celów statystycznych może być bardzo ograniczone. Dodatkowo, zebrane wyniki ograniczają się do pojazdów przecią-żonych zatrzymanych do kontroli a nie zawierają nacisków osi i mas pojazdów obciążo-nych w sposób normatywny i uczestniczących w ruchu. Ogółem zebrano 1159 wyników pomiarów w postaci protokołów pomiarowych, z których wyselekcjonowano następujące parametry:
− naciski poszczególnych osi pojazdów, − masy całkowite pojazdów,
− rozstawy pomiędzy osiami.
Z lat 2000-2001 pochodzą również naciski osi i masy pojazdów zarejestrowane na wagach selekcyjnych (wagi DAW 50) usytuowanych w drodze nr 11 w miejscowości By-czyna. Jednak ich przydatność też jest ograniczona, gdyż rejestracja nacisków osi pojaz-dów odbywała się tylko w zakresie do 137 kN bez względu na rodzaj osi (pojedyncza, po-dwójna, czy też potrójna). O ile w przypadku osi pojedynczych zakres taki jest wystarcza-jący, gdyż większość nacisków tych osi mieści się w tym zakresie, to w przypadku osi po-dwójnych i potrójnych jest on zbyt mały (dopuszczalny nacisk osi potrójnej wynosi 240 kN). Poza tym, waga selekcyjna nie rejestrowała rzeczywistych wartości nacisków osi i mas pojazdów, a jedynie stwierdzała fakt przejazdu pojazdu o określonej masie i naci-skach osi mieszczących się w danym przedziale obciążenia lub masy. Wyniki rejestracji prowadzonej na wagach selekcyjnych posłużyły do wyznaczenia:
− statystycznych rozkładów nacisków osi pojedynczych, podwójnych i potrójnych oraz ich przeładowań,
− rozkładów mas całkowitych pojazdów, − struktury rodzajowej pojazdów.
Dopiero w ostatnim okresie (IV kwartał 2005 r) pojawiła się możliwość wykonania pomiarów nacisków osi i mas pojazdów w ruchu, w ramach pomiarów prowadzonych przez Zakład Dróg i Lotnisk Politechniki Wrocławskiej na zlecenie Generalnej Dyrekcji Dróg Krajowych i Autostrad, w celu sprawdzenia możliwości ważenia pojazdów w ruchu przy użyciu wag firmy PAT zainstalowanych na drodze nr 11 w miejscowości Byczyna.
Wagi DAW 100 zlokalizowano na dwóch stanowiskach pomiarowych [172] (rys. 6.1):
1. stanowisko nr 1 – usytuowane na drodze nr 11 ok. 600m od punktu kontrolnego ITD w kierunku miejscowości Byczyna (obszar zabudowany, rys. 6.2),
2. stanowisko nr 2 – usytuowane na drodze nr 11 ok. 1500m od punktu kontrolnego ITD w kierunku miejscowości Kępno (obszar niezabudowany, rys. 6.2).
Stanowisko pomiarowe składa się z dwóch wag o wymiarach 175 cm x 50,8 cm ułożonych prostopadle do kierunku jazdy na jednym pasie ruchu [172]. Dwie płyty pomia-rowe, umożliwiają rejestrację obciążeń pochodzących od lewej i prawej strony pojazdu, a nacisk osi wyznaczany jest jako suma nacisku koła lewego i prawego.
Rys. 6.1. Lokalizacja stanowisk pomiarowych – droga nr 11, miejscowość Byczyna.
a) b)
c)
Rys. 6.2. System ważenia pojazdów w ruchu w m. Byczyna droga nr 11: a) – stanowisko nr 1, b) – stanowisko nr 2, c) – waga referencyjna. Stanowisko nr 1 Stanowisko nr 2 Stanowisko kontrolne ITD ~600m ~1500m Droga nr 11 Byczyna
Skalibrowane wagi dokonują ciągłej rejestracji takich parametrów przejeżdżających pojazdów jak: ich prędkości oraz kategorie, naciski osi pojedynczych, naciski osi składo-wych osi wielokrotnych, masy całkowite pojazdów, rozstawy osi oraz odległości pomiędzy poszczególnymi pojazdami. Sylwetki pojazdów rozpoznawane i klasyfikowane przez sys-temy WIM obejmują praktycznie wszystkie z pojazdy poruszające się po drogach w Pol-sce, dzięki czemu możliwe jest dokładne rozpoznanie i zidentyfikowanie występujących obciążeń od przejeżdżających pojazdów.