Weryfikacja danych wejściowych

Dostęp do danych pomiarowych uzyskano w 2010 r. w ramach prac nad weryfikacją i aktualizacją Katalogu Typowych Konstrukcji Nawierzchni Podatnych i Półsztywnych z 1997 r., które były prowadzone w Katedrze Inżynierii Drogowej Politechniki Gdańskiej na zlecenie GDDKiA w latach 2009-2013. Dane pochodzą łącznie z 11 stacji ważenia pojazdów w ruchu, zainstalowanych i obsługiwanych przez firmy Neurosoft i Cat-Traffic. Na rysunku 3.1 przedstawiono mapę Polski z zaznaczoną lokalizacją stacji ważenia pojazdów w ruchu.

Zebranie danych pomiarowych ze stacji WIM

Weryfikacja danych -ustawienie odpowiednich

filtrów danych

Rozpoznanie konfiguracji osi i rodzajów poszczególnych pojazdów

Obliczenie współczynników równoważności obciążenia

pojazdów Określenie rozkładów masy

całkowitej

Obliczenie średnich współczynników równoważności

obciążenia pojazdów

Określenie struktury i średniego dobowego ruchu

całego potoku pojazdów Sprawdzenie poprawności danych, odrzucenie

pomiarów niepełnych i błędnych

Określenie struktury ruchu ciężkiego z uwzględnieniem konfiguracji osi pojazdów

Określenie rozkładów nacisków osi

Wyznaczenie rocznych, tygodniowych i dobowych

zmian ruchu ciężkiego

Określenie agresywności pojazdów ciężkich

57 Rysunek 3.2. Mapka z lokalizacją stacji ważenia pojazdów w ruchu WIM

Dotychczas w Europie nie opracowano procedur weryfikacji i analizy danych WIM, próby określenia zaleceń podjęto jednak w Stanach Zjednoczonych i zawarto je w przewodniku opublikowanym przez Federalną Agencję Autostrad FHWA [114].

W przewodniku opisano między innymi rodzaje i przyczyny błędów w pomiarach na stacjach WIM. Część z wymienionych w [114] błędów nie występuje na rozpatrywanych w pracy polskich stacjach, natomiast te, które mają wpływ na dane zestawiono na rysunku 3.3. Błędy systematyczne wynikają z nieprawidłowej kalibracji urządzenia i objawiają się stale zawyżonymi lub zaniżonymi odczytami nacisków osi pojazdów. Stacje ważenia w okresie swojego działania są systematycznie kalibrowane. Jeżeli z jakiś powodów urządzenie w danym okresie nie działa poprawnie to dane z tego okresu nie są archiwizowane, a po usunięciu usterki waga jest sprawdzana i jest ponownie kalibrowana o ile istnieje taka potrzeba. Błąd systematyczny został zatem wyeliminowany na etapie zbierania danych. Do dalszych obliczeń wybrano dni, w których pomiar zawierał komplet danych i trwał nieprzerwanie przez 24 h. W tablicy 3.1 zestawiono informacje dotyczące okresu pomiaru i liczby miarodajnych dni pomiarowych. Na wszystkich stacjach poza DK1 okres pomiaru wynosił co najmniej jeden rok. Zdarzały się przypadki, np. na stacji DK4 lub DK46, że na jednym z kierunków ruchu wystąpiła dłuższa (kilkumiesięczna) przerwa w działaniu w stacji WIM. W takiej sytuacji uwzględniono na każdym kierunku ruchu lata, w których pomiar prowadzony był we wszystkich miesiącach roku.

Warszawa

- stacja WIM pracujące w systemie firmy Cat-Traffic

- drogi krajowe i autostrady DK1 Włocławek

DK11 Byczyna DK22 Nieżywięć

S7 Przejazdowo

58

Rysunek 3.3. Schemat rodzajów błędów w danych pochodzących ze stacji ważenia pojazdów w ruchu

Tablica 3.1. Zestawienie informacji dotyczących okresu pomiarów na stacjach WIM

Lp Droga Punkt

pomiarowy

Kierunek

ruchu Okres pomiaru

Liczba dni

Po utworzeniu baz danych rozpoznano kategorie poszczególnych pojazdów na podstawie wskazań modułu rozpoznania pojazdów na stacji WIM. Na tym etapie wyznaczono strukturę i średni dobowy ruch pojazdów (SDR) w punktach pomiarowych, które są opisane w rozdziale 3.4. Następnie odrzucono dane dotyczące samochodów osobowych i dostawczych, których masa całkowita nie przekracza 3,5 t. Oddziaływanie tych pojazdów na nawierzchnię drogową jest

59 pomijalnie niskie, co zostało dowiedzione w teście AASHO [156]. W kolejnym kroku określono konfigurację osi w każdym pojeździe z osobna i sklasyfikowano pojazdy (por. rysunek 3.4 na stronie 63). Z dalszych obliczeń wykluczono pojazdy nietypowe pod względem konfiguracji osi, które w ruchu występują bardzo rzadko.

Pomiary, mimo przeprowadzanych okresowych kalibracji, zawierają błędy przypadkowe, które należy zweryfikować przed dalsza analizą. Zgodnie z przewodnikiem FHWA [114] weryfikacja błędów powinna polegać na założeniu odpowiednich filtrów wielkości mierzonych, aby wyeliminować odczyty nierzeczywiste. Podstawą do rozpoznania błędnych rekordów, oprócz przewodnika FHWA [114], były studia parametrów technicznych pojazdów poruszających się po polskich drogach na podstawie literatury [110], informacji podawanych przez producentów pojazdów [188], [189], [194], oraz przepisów dotyczących wymagań wymiarów i obciążenia pojazdów drogowych [38], [121].

Zestawienie przyjętych przedziałów prawidłowych wartości wielkości mierzonych na stacji WIM podano w tablicy 3.2.

Tablica 3.2. Przyjęte przedziały prawidłowych wartości pomiarów pojazdów ciężkich na stacjach WIM

Wielkość mierzona Wartość minimalna Wartość maksymalna

Nacisk osi [kN] 5 200

Masa całkowita [tony] 3,5 -

Długość pojazdu [m] 3 20

Odległość między osiami [m] 0,5 20

Prędkość [km/h] 5 180

W tablicy 3.3. zestawiono informację o liczebności próby pomiarowej, czyli o liczbie wszystkich zważonych pojazdów (łącznie z samochodami osobowymi i dostawczymi), oraz o liczbie zważonych pojazdów ciężkich, których pomiary spełniały kryteria podane w tablicy 3.2. W tablicy 3.3. podano również informację o udziale procentowym pojazdów nierozpoznanych, czyli takich pojazdów, dla których rekordy pomiarowe są puste lub zawierają niepełne dane, lub są oznaczone jako błędne przez system WIM. Na stacji DK1 procent pojazdów nierozpoznanych był szczególnie wysoki, dlatego dane z tej stacji nie będą wykorzystywane do wszystkich analiz. Dane po weryfikacji zawierają łącznie pomiary ponad 11,8 mln pojazdów ciężkich.

60

Tablica 3.3. Zestawienie informacji dotyczących liczby zważonych pojazdów

Stacja pomiarowa

Pojazdy wszystkich kategorii Pojazdy ciężkie Łączna liczba współczynników równoważności obciążenia osi przeprowadzono na pełnym dostępnym na każdej stacji zbiorze danych, co znaczy, że liczebność próby pomiaru na każdej ze stacji różniła się, lecz jest ona na tyle duża, że nie wpływa na wyniki analiz. Dane obejmują pełne lata pomiaru, dzięki czemu wyeliminowano w analizach błąd spowodowany sezonowymi zmianami w ruchu.