Halkfria vägmarkeringar. Sammanfattning

Transkript

1 Kontaktperson Datum Beteckning Sida Viveca Wallqvist TRV2015/ (9) RISE Biovetenskap och material viveca.wallqvist@ri.se Halkfria vägmarkeringar Sammanfattning Rapporten är framtagen med ekonomiskt bidrag från Trafikverkets skyltfond. Ståndpunkter och slutsatser i rapporten reflekterar författaren och överensstämmer inte med nödvändighet med Trafikverkets ståndpunkter och slutsatser inom rapportens ämnesområde. Färgmarkerade cykelfält används för att förstärka uppmärksamheten på cyklister. Studier har visat att färgmarkeringen gör att motortrafikanter i högre utsträckning saktar in och/eller väjer vid färgmarkering samt att en majoritet av cyklisterna och en nära majoritet av motortrafikanter upplever ökad säkerhet vid färgmarkering. Vidare har studier visat att färgmarkering gör att cyklister i högre utsträckning följer cykelfältet samt håller en mer central position i detta och också upplever en ökad trygghet som leder till färre inbromsningar och mindre del av uppmärksamheten riktad mot motortrafikanter. Minskning av antalet konflikter mellan cyklister och motortrafikanter har uppmätts vid färgmarkering. Tidigare studier på friktionen för färgmarkering har visat att sliten färgmarkering blir hal, särskilt vid temperaturer under noll. Föreligger stort slitage kan sliten, polerad asfalt exponeras då färgen helt slits bort. Mätningar vid temperaturer över noll har i Stockholm visat undermåliga friktionsnivåer för sliten färgmarkering som är i nivå med friktionsnivåer för sliten asfalt (exempelvis i hjulspår). I USA har friktionsmätningar på färgmarkering i förhållande till amerikanska gränsvärden uppvisat godkända friktionsnivåer. I denna studie har ett flertal friktionsmätningar utförts. Dessa har i största möjliga mån korrelerats till ASTM F2508 från För labtester visar mätningar att friktionen för cykeldäck mot testade ytor sliten och osliten asfalt av olika typ samt färgmarkering både istäckt och kall yta ligger högre än en referensyta som anses utgöra gränsen för halkrisk för fotgängare. För skor ligger dock värdena lägre än för referensytan för de istäckta ytorna med lägst värden för den slitna asfalten. Detta indikerar att istäcket på ytan får underliggande struktur och att istäcke på sliten yta, liksom sitt underlag kommer att sakna struktur. Till studien på lab erhölls ingen sliten färgmarkerad yta. För mätningarna i fält har för värden under noll halkrisk uppskattats för sliten färgmarkering samt för sliten asfalt. Studien styrker alltså att slitage är den viktigaste faktorn för halkrisk för både färgmarkerade och icke färgmarkerade ytor och att denna risk ökar ytterligare vid temperaturer under noll. Det är därför viktigt att speciellt inför vintersäsongen hålla både asfaltsytor och färgmarkerade ytor i gott skick för ytor som trafikeras av fotgängare och cyklister. Postadress Besöksadress Telefon / Telefax E-post / Internet Bankgiro Org.nummer RISE Box STOCKHOLM Drottning Kristinas väg STOCKHOLM info@ri.se

2 TRV2015/ (9) 1. Syftet med projektet Syftet med projektet har varit att undersöka friktion för material använda för vägmarkeringar vid olika temperaturer samt jämföra med omarkerade ytor. Faktorer som komposition, slitage och väderlek har också undersökts. 2. Bakgrund 2.1 Säkerhet färgmarkerade cykelfält Färgmarkering av hela körfält har länge använts för att förstärka linjemarkering. Bruket av färgmarkeringens effekter har studerats i flera rapporter och artiklar. År 2000 visade en studie i Oregon att (blå) färgmarkering där cyklister korsar motortrafik gjorde att ett högre antal cyklister följde cykelfältet (+8%) samt att fler motortrafikanter (+20%) väjde för cyklister och saktade in eller stannade vid korsning med cykelfält. Studien visade också att cyklister där i mindre utsträckning saktade in eller stannade innan färgmarkerad korsning (-7%), eller skannade omgivningen efter motortrafikanter (-17%) vilket tolkades som ett tecken på ökad komfort och upplevd säkerhet. Studien visade att antalet konfliket mellan motortrafikanter och cyklister minskade från 0.95 per 100 cyklister till 0.59 per hundra cyklister. En stor majoritet av cyklisterna i Oregonstudien samt drygt hälften av motortrafikanterna upplevde att färgmarkerginen ökade säkerheten [1] undersöktes i Florida grönfärgning av cykelfält för att uppmärksamma att biltrafik korsade cykelfält vid högersväng. Denna studie fann att fler bilförare väjde för cyklister (+17%) samt att cyklister i denna situation i högre utsträckning (+6%) skannade omgivningen efter motortrafikanter [2] gjordes en studie i av New York där man grönfärgat 30 km cykelfält med epoxifärg (modifierade akrylpolymerer mixade med sand, aggregat och pigment) påstrykt i två omgångar. Studien konstaterar att färgen inte orsakar halka vid vått underlag (0.5 friktionsfaktor), att färgen initialt maskerar defekter i asfalten, men att defekterna blir mer uttalade när nedsmutsning sker, att färgen syns väl nattetid under gatubelysning (högtrycks Na-lampor), samt att färgen bör uppgraderas var tredje till femte år. I den studien fann man att sannolikheten för motortrafikanter att köra i cykelfält minskade med 9% vid färgmarkering. Man konstaterar här också att införandet av färgmarkering och expansion av cykelnätverket har sammanfallit med ett mångfaldigt ökande av cykling som transportslag och en 44% minskning av cyklistskador [3] studerades effekten av (grön) färgmarkering på cyklisters position i cykelfält i Salt Lake City. Denna studie uppmätte en ökning (+75%) av antalet cyklister som cyklade minst 4 feet (1.2 m) från kanten av cykelfältet och oförändrat antal bilister som bytte fil för att köra om cyklister samt oförändrat antal cyklister som färdades på trottoaren [4]. 2.2 Friktionskrav Beträffande hur cyklisters halkegenskaper överensstämmer med olika metoder för att mäta friktion har inga studier funnits. Anpassat för motorfordon finns EN 1436 som kravställer vägmarkeringars friktion till ett friktionsvärde överstigande 45 enheter för en nyproducerad längsgående väg markering uppmätt med friktionspendel (Skid Resistance Tester SRT). SRTmetoden använder gummiklack (med hårdhet 55±5 enligt ISO 4662) vid last 22,2 N vid 18 km/h som enligt RRL Notat nr 27 simulerar egenskaperna hos ett fordon med mönstrade däck som bromsar med låsta hjul vid 50 km/h på en våt vägbana. I EN 1436 omnämns att temperatureffekten på gummits elasticitet utövar ett märkbart inflytande på alla mätningar av friktion; det visar sig genom att friktionen minskar när temperaturen stiger. Dessutom varierar dessa skillnader i friktion avsevärt från väg till väg, beroende på förändringar i vägytans textur. I metoden ingår därför en vägledning för temperaturkorrigering med exv. +3 för 40 C samt -7 för 0 C (dock tillhandas ingen korrektion för temperaturer under 0 C). EN 1436 nämner också att för vägmarkeringar med grov textur eller profilerade vägmarkeringar kan det vara olämpligt att mäta friktion med denna metod [5]. Beträffande koppling till andra

3 TRV2015/ (9) transportslag än motorfordon har SRT-metoden godkänts i en studie som kopplade fotgängares halkbenägenhet på olika underlag till underlagens friktionsranking. Mätningarna skedde här med elva olika friktionsmätutrustningar, varav fyra korrekt kunde ranka ytornas halkegenskaper för fotgängare [6]. Gällande fotgängare finns i Sverige inga anpassade gränsvärden för friktion, men brittiska rekommendationer och spansk lagstiftning har krav på att golvbeläggningar i offentliga miljöer ska ha ett halkvärde på minst 35 för att halkrisk inte ska föreligga. Till SRT-metoden har för vissa förhållanden andra metoder, exempelvis Portable Friction Tester (PTF) som använder gummihjul (Trelleborg med hårdhet ca 68 shore) med 127 N last och 1,8 km/h validerats. Valideringen innefattar mätningar över +5 C (optimalt +15 C-+30 C) på yta som liksom i EN 1436 ska vara fri från lös smuts och andra föroreningar [7]. Gällande ytor i närvaro av föroreningar, saltlösning och och/eller i låga temperaturer under 0 C har inga studier som systematiskt undersöker koppling mellan uppmätt och upplevd halka hittats. 2.3 Friktionsmätningar på färgmarkerade cykelfält Efter studien 2011 i New York där man konstaterade att färgen inte orsakar våthalka (utan att nämna mätmetod eller mätförhållanden) har ytterligare friktionsstudier innefattande färgmarkering utförts utfördes en utvärdering av vinterväghållning i Stockholm. I denna uppmättes friktion med PFT vid temperaturer mellan -6 C och -10 C på torra, fuktiga (saltade), sandade och snö-/moddtäckta (röd) färgmarkerade och omarkerade ytor av olika material, beskaffenhet och lutning. I denna studie uppmättes friktionsvärden mellan 0,2 och 1,1, där de lägsta värdena på sopsaltade sträckor uppmättes i början av januari vid snöfall då det låg lös snö på cykelbanan. Nästan lika låga värden uppmättes vid Bergslagsplan dagen innan denna mätning (då uppehållsväder noterades), men då var de låga mätvärdena lokaliserade bland annat till korsningar med färgmarkerad yta (skillnad mellan asfalt och färgmarkerad yta var ca 0,8). Lika låga värden uppmättes på ej sopsaltad referenssträcka som plogats och sandats. I studien noteras att färgmarkeringen i korsning är polerad av biltrafik och känns hal att gå på, vilket också framgår av Figur 1. I slutet av januari uppmättes samma sträcka vid nästintill samma temperatur och då var friktionsvärdet för den färgmarkerade ytan ca 0,3 högre än i början av månaden och skillnaden mellan asfalt och färgmarkerad yta hade då minskat till ca 0,3 [8]. Hur dessa värden ligger i förhållande till gränsvärden är svårt att uppskatta eftersom EN 1436 inte innefattar temperaturkorrektion under 0 C men enligt valideringen motsvaras SRT 45 av 0,34-0,57 och Golvgränsvärdet SRT 35 motsvarar 0,21-0,44 [7]. Figur 1 Slitage på färgmarkering vid korsning [8] utfördes en studie på färgmarkering i Stockholm under augusti. Friktionsätningar genomfördes med pendelmätningar i enlighet med tyska ZTV M 13 och bedömning enligt tyska ARS 19/2010 SRT, FGSV Liksom EN 1436 anger att vägmarkeringar skall uppnå minst 45 SRT-enheter. Även jämnhetsmätning skedde. I denna studie uppmättes 16 mätställen, varav 14 på färgmarkering och 2 på asfalt. De högsta SRT-värdena (upp till 73) uppmättes på ny och/eller skyddad färgmarkering som också uppvisade hög ytstruktur De lägsta SRT-

4 TRV2015/ (9) värdena låg på SRT 43 och uppmättes för kallplast med hjulspår, gammal kallplast samt för asfalt med hjulspår. Strukturen för de olika ytorna visas i Figur 2. Det kan noteras att asfalten med hjulspår också ser ut att innehålla större stenar [9]. A B C D Figur 2. A: Skyddat område, B: hjulspår, C: gammalt område, D: hjulspår [9] presenterades en studie från Florida som undersökte friktion på (grön) färgmarkerade ytor påförda på betong samt öppen och tät asfaltsbeläggning. Undersökt färgmarkering innefattade epoxi, termoplast samt högfriktionsbehandlad beläggning. I denna studie användes Dynamic Friction Tester (DFT ASTM E 1911) för mätning av våtfriktion vid 30 km/h, 50 km/h och 60 km/h mellan gummiblock (11.8N) och underlag samt Circular Texture Meter (CTM ASTM E 2157) för mätningarna. Resultatet indikerade att alla färgmarkerade ytor levde upp till kraven statuerade i Florida s Patterned Textured Pavements. I studien noterades mindre friktionsförluster vid korsningar på grund av slitage, samt ett friktionsberoende av vägbeläggningstyp samt färgmarkeringstyp, vilket inte visade sig i texturen [10]. 3. Metod och material Friktionsmätningar utomhus i gatumiljö har utförts med instrument Mark II validerad till ASTM F2508. För den senare metoden har också försök på referensytor enligt ASTM F2508 (granit, porslin, vinyl och keramik) vid olika temperaturer i närvaro av saltlösning utförts. Båda SRT metoden och Mark II använder testfot i gummimaterial, men SRT har en mindre, slät testfot och Mark II har en bredare testfot försedd med skåror parallella med rörelseriktningen som har syftet att minimera effekter av vattenplaning. För mätningar på provkroppar på lab har en SP-2000 Slip/Peel Tester från Imass använts. Även denna metod har jämförts med referensytor. Undersökta material inkluderar färgade ytor som också jämförs med ofärgade ytor vid olika temperaturer. 4. Resultat 4.1 Friktionsmätningar på referensytor För instrument Mark II användes två material av testfötter; Neolite och SBR. För dessa material uppmättes hårdhet med Micro Shore A enligt Figur 3.

5 TRV2015/ (9) Figur 3 Hårdhet för testfötter vid olika temperaturer. Det kan här noteras att neolite är ett hårt material som inte påverkas nämnvärt av temperatursänkning, medan SBR som är mer likt det material som används i cykeldäck och skosulor påverkas mer av temperaturen. I Figur 4 visas friktionsmätningar på referensytorna vid olika temperaturer för de två testfötterna. För temperaturer under noll har saltlösning använts, dels för att vätskan annars skulle frysa och dels för att få en korrelation till utomhusmätningar vintertid som ofta sker i närvaro av saltlösning. Figur 4 Mark II med två klackar på referensytor vid olika temperaturer och lösningar. De olika ytorna är referenserna beskrivna i ASTM F2508 (A=granit, B=porslin, C=vinyl och D=keramik). Värt att notera att för att en validering till ASTM F2508 ska ske ska instrumentet korrekt och signifikant vid 23±2 C och RH 50±5% ranka ytorna i ordningen A<B<C<D. Yta C nämns ibland som gränsytan till oacceptabel friktion för fotgängare vid dessa förhållanden. Dock har ingen studie presenterats som beskriver hur referensytorna upplevs av fotgängare i andra temperaturer eller kontamineringar, så det kan vara fallet att rankning för andra förhållanden skiljer sig från A<B<C<D. I Figur 4 kan man se att rankingen för båda testfötterna överensstämmer med A<B<C<D för mätningarna utan salt, men att när salt finns närvarande överlappar yta B och C för neoliten. För SBR är dock ytorna rankade i ordningen A<B<C<D för alla temperaturer och saltlösningar. Detta är intressant, eftersom det enligt Figur 3 är neoliten vars hårdhet förändras minst som funktion av temperatur. Värt att noteras är att för de två halaste materialen ger neoliten genomgående högre friktionsvärden än SBR, medan SBR ger högre värden än neolite på det grövsta materialet vid låga temperaturer. Beträffande de olika klackarna kan klackarnas ytstruktur, både på mikro- och makronivå ge positiv eller negativ påverkan på friktionen beroende på ytans struktur, och detta har inte undersökts i denna studie [11].

6 TRV2015/ (9) För SP-2000 Slip/Peel Tester gjordes också kalibrering på referensytorna i ASTM F2508. Mätningen utfördes delvis enligt standarden med testfot. Last var här 19,6 N och mäthastigheten 0,19 km/h. Denna teknik mäter friktionskoefficient och ger olika värden; SP- Första toppen från start, dvs en kraft som krävs för att börja det ska börja röra på sig, KP- Det högsta friktionsvärdet som registreras mellan vissa tider, AVG- Medelvärdet av alla friktionsvärden mellan vissa tider, VAL- Det lägsta friktionsvärdet som registreras mellan vissa tider, samt RMS- Är ett mått på hur mycket friktionsvärdet ändras fram och tillbaka under mätningens gång mellan vissa tider. Värden för mätning med testfot på referensytorna visas i Figur 5. Figur 5 SP-2000 Slip/Peel Tester mätning av referensklack mot referensytor I Figur 5 kan konstateras en korrekt ranking för värde S,PK som är när glidning börjar ske. Denna kan också tänkas vara mest lik det värde som uppstår då pendeln vid mätning med Mark II interagerar med mätytan. Dock är skillnaden mellan C och D inte signifikant. För de andra värdena kan konstateras att yta C i samtliga fall har en högre friktion än yta D. Detta kan eventuellt ha att göra med den grova strukturen för yta D och mätningens låga hastighet. Här kan också noteras att RMS visar på störst variation i friktionsvärdet för yta C följt av yta B, vilket kan tyda på att dessa är mer heterogena än de andra ytorna. Instrumentet används också för att mäta interaktion mellan material från skosulor och cykeldäck mot ytor. För att få en uppfattning av hur dessa ytor interagerar mot referensytorna, mättes även dessa. Resultatet från dessa mätningar visas i Figur 6. Figur 6 SP-2000 Slip/Peel Tester mätning av konsumentmaterial mot referensytor I Figur 6 kan man se att även här är det S,PK som kommer närmast ASTM F2508, men för båda fallen har C högre friktion än D, dock inga signifikanta skillnader. Även för dessa mätningar uppvisar yta C störst variationer i friktion och yta A minst. I denna mätning har däcket en mindre kontaktarea än skon, vilket kan förklara den generellt lägre friktionen för däcket. För yta B som betraktas som referensyta, kan konstateras att värdet för S,PK för denna yta för referensklacken ligger på 0,83, för vinterskon på 0,94 och för cykeldäcket på 0,63.

7 TRV2015/ (9) 4.2 Friktionsmätningar på vägprover Vägprover från olika platser i Stockholm mättes på lab med SP-2000 Slip/Peel Tester. Eftersom S,PK som visats vara den parameters som närmast anknyter till ASTM F2508, redovisas den i Figur 7. Figur 7 SP-2000 Slip/Peel Tester mätning av konsumentmaterial mot vägytor I Figur 7 framgår att samtliga värden hamnar mellan 0,8 och 1,4, så för cykeldäcket ligger alla värden över det som uppmättes på yta B. För skon var dock uppmätt värde mot referensyta B 0,94, och även fast inga medelvärden hamnar under denna nivå så ingår inom standardavvikelsen samtliga värden uppmätta för sko på istäckta ytor samt även för kall torr yta för ABT11 (gammal) på Åsgärdsv. För ytorna med istäcke är lägsta värde medelvärdet 0,95 för ABT8 (gammal) på G:a Tyresöv, följt av 0,96 för ABT11 (gammal) på Åsgärdsv. Denna studie bekräftar tidigare studier som visar att slitna ytor är halare än nyare. 4.3 Friktionsmätningar på väg Eftersom projektet inte hade tillgång till slitna färgmarkerade ytor för labprovning utfördes även mätningar i fält med instrument Mark II (i samband med utomhusmätningar inom projekt TRV2015/85054). Mätningarna utfördes med klack SBR vid temperatur under noll, samt vid plusgrader dels då ytan var torr samt när den fuktats. Mätningar utfördes på följande mätplatser (se Figur 8 för bilder på ytorna): B: Asfalt på Drottning Kristinas Väg 45. C: Färgmarkerat cykelfält utanför NK på Hamngatan (smutsigt). H: Färgmarkerat cykelfält på Folkungagatan 40 (slitet). I: Färgmarkerat cykelfält på Folkungagatan 40 (i kanten där det inte är slitet). B C H I Figur 8 Mätplatser utomhus. Resultat för mätningarna visas i Figur 8.

8 TRV2015/ (9) Figur 9 Resultat från mätningar med Mark II. Resultaten i Figur 9 visar att för dessa mättillfällen uppmättes lägst värden för den slitna färgmarkeringen och asfalten då temperaturen var under noll. Båda dessa värden ligger över värdet på ca 0,10 som uppmättes för denna klack mot yta B för motsvarande temperatur i närvaro av salt men strax under 0,18 som uppmättes för förhållanden i ASTM F2508. Av detta kan man dra slutsatsen att en högre friktion är att föredra. För mätningar vid temperatur över noll på torr respektive fuktad yta var uppmätta friktionsvärden klart högre. För den smutsiga ytan noteras det lägsta värdet för våt yta. Detta kan bero på att löst smuts lossnar och kontaminerar vätskan vid nedblötningen. 5. Slutsatser och diskussion Färgmarkerade cykelfält används för att förstärka uppmärksamheten på cyklister. Studier har visat att färgmarkeringen gör att motortrafikanter i högre utsträckning saktar in och/eller väjer vid färgmarkering samt att en majoritet av cyklisterna och en nära majoritet av motortrafikanter upplever ökad säkerhet vid färgmarkering. Vidare har studier visat att färgmarkering gör att cyklister i högre utsträckning följer cykelfältet samt håller en mer central position i detta och också upplever en ökad trygghet som leder till färre inbromsningar och mindre del av uppmärksamheten riktad mot motortrafikanter. Minskning av antalet konflikter mellan cyklister och motortrafikanter har uppmätts vid färgmarkering. Tidigare studier på friktionen för färgmarkering har visat att sliten färgmarkering blir hal, särskilt vid temperaturer under noll. Föreligger stort slitage kan sliten, polerad asfalt exponeras då färgen helt slits bort. Mätningar vid temperaturer över noll har i Stockholm visat undermåliga friktionsnivåer för sliten färgmarkering som är i nivå med friktionsnivåer för sliten asfalt (exempelvis i hjulspår). I USA har friktionsmätningar på färgmarkering i förhållande till amerikanska gränsvärden uppvisat godkända friktionsnivåer. I denna studie har ett flertal friktionsmätningar utförts. Dessa har i största möjliga mån korrelerats till ASTM F2508 från 2013 som är relativt ovanlig och saknar motsvarighet i Europa, möjligtvis för att legala processer som följd av fallskador här är sällsynta. För labtester visar mätningar att friktionen för cykeldäck mot testade ytor sliten och osliten asfalt av olika typ samt färgmarkering både istäckt och kall yta ligger högre än en referensyta som anses utgöra gränsen för halkrisk för fotgängare. För skor ligger dock värdena lägre än för referensytan för de istäckta ytorna med lägst värden för den slitna asfalten. Detta indikerar att istäcket på ytan får underliggande struktur och att istäcke på sliten yta, liksom sitt underlag kommer att sakna struktur. Till studien på lab erhölls ingen sliten färgmarkerad yta. För mätningar i fält har för värden under noll halkrisk uppskattats för sliten färgmarkering samt för sliten asfalt. Studien styrker alltså att slitage är den viktigaste faktorn för halkrisk för både färgmarkerade och icke färgmarkerade ytor och att denna risk ökar ytterligare vid temperaturer

9 TRV2015/ (9) under noll. Det är därför viktigt att speciellt inför vintersäsongen hålla både asfaltsytor och färgmarkerade ytor i gott skick för ytor som trafikeras av fotgängare och cyklister. 6. Referenser 1. Hunter, W.W., et al., Evaluation of Blue Bike-Lane Treatment in Portland, Oregon Hunter, W.W., R. Srinivasan, and C.A. Martell, Evaluation of a green bike lane weaving in St. Petersburg, Florida. 2008, University of North Carolina. 3. Evaluation of solid green bicycle lanes to increase compliance and bicycle safety. 2011, City of New York Department of Transportation. 4. Furth, P.G., et al. More thank sharrows: Lane-within-a-lane bicycle priority treatments in three U.S. cities. in Annual Meeting of the Transportation Research Board Standardization, E.C.f., SS-EN 1436:2007+A1: , SIS, Swedish Standards Institute,. 6. Powers, C.M., et al., Validation of Walkway Slip Resistance Measurements: A Gait Based Approach. 2015: ip_resistance_measurements_a_gait_based_approach. 7. Wälivaara, B., Validering av VTI-PFT version Niska, A. and G. Blomqvist, Sopsaltning av cykelvägar. 2016, VTI. 9. Prüfgesellschaft, H.-N.-L.G.I.-u., Rapport- Nr. 4 / 2023 / Offei, E., et al. Friction and surface texture evaluation of green colored bike lanes. in Transportation research board 96th annual meeting Washington D.C. 11. Colonna, M., et al., Ski boot soles based on a glass fiber/rubber composite with improved grip on icy surfaces. Procedia Engineering, : p