Klimator ett kunskapsföretag vid Göteborgs universitet

Transkript

1 Klimator ett kunskapsföretag vid Göteborgs universitet VÄDERMODELL III- analys av olycksstatistik och halkbekämpning Projekt: SäkerEken 1

2 Förord Föreliggande arbete utgör en delrapport gällande utvecklande av en vädermodell för automatisk reglering av hastighet på landsvägar i förhållande till rådande väder och väglag. Studien ingår som en del i Projekt SäkerEken och beställare av arbetet är Hans Holmén, Vägverket Region Sydöst. Projektet är utfört vid Göteborgs universitet i regi av Klimator ett kunskapsföretag vid Göteborgs universitet av Torbjörn Gustavsson och Jörgen Bogren Göteborg 25 januari 2000 Torbjörn Gustavsson Jörgen Bogren 2

3 Innehållsförteckning Förord 2 Inledning 4 Metodik 6 Kriterier 6 Material 6 Halkbekämpningsprotokoll 6 Olycksstatistik 7 VViS 7 Resultat 9 Utförda halkbekämpningsåtgärder 9 Utvärdering 11 Olyckor 15 Dag och gryning 15 Natt 17 Utvärdering 18 Fortsatt analys 19 3

4 Inledning Föreliggande studie utgör en del i projektet SäkerEken Vädermodell vilket syftar till att utveckla en modell för automatisk reglering av hastighet på landsvägar i förhållande till rådande väder och väglag. Projektet använder väg E22 mellan Mörrum och Ronneby som testområde och på denna vägsträcka finns ett antal variabla meddelandeskyltar installerade för att ge information till trafikanterna. I tidigare rapporter inom projektet har en metodik presenterats för att möjliggöra en automatisk förändring av hastighet när skäl för detta föreligger. De kriterier som ingår i den utvecklade modell bygger på indata från VägVäderinformationsSystemet (VViS). Med hjälp av de mätvärden som erhålls från detta system har beslutsalgoritmer konstruerats med vars hjälp risk för halkbildning kan beräknas. Om en automatisk reglering av hastighet i förhållande till rådande väder och väglag skall fungera och få bilisters förtroende krävs en mycket hög tillförlitlighet. Det är därför av största vikt att de situationer som kräver en åtgärd verkligen täcks in av systemet och beslut om rätt åtgärd görs. Det är därför viktigt att belysa och utvärdera grunderna för en vädermodell baserat på olika typer av grundmaterial. Syftet med föreliggande studie är att utreda behovet av ytterligare kriterier i vädermodellen för att kunna fånga de situationer som kräver att en reglering av hastigheten sker. De kriterier som för närvarande ingår i modellen bygger på en klimatologisk klassificering av situationer vilka har sin grund i den vägklimatforskning som bedrivits vid Naturgeografiska Institutionen, Göteborgs universitet. Det material som används i denna studie utgörs av olycksstatistik och utförda halkbekämpningsåtgärder. Dessa typer av data ger information om att händelser har inträffat längs det aktuella vägavsnittet vilka kan utgöra viktiga kompletteringar till vädermodellen. Om vintervägsolyckor har inträffat kan information om rådande väderlek ge möjlighet till bedömning av vilket väglag som rådde vid tidpunkten och om 4

5 vädermodellen skulle bedömt detta som en situation då sänkning av hastighet skulle varit nödvändig, baserat på de kriterier som ingår i den föreliggande versionen av modellen. På liknande sätt kan utförda vintervägsåtgärder som saltning och plogning ge information om att personal på plats har bedömt det som nödvändigt att utföra en åtgärd gör VViS och vädermodellen samma bedömning är en frågeställning som kan ge underlag för komplettering. 5

6 Metodik Kriterier De kriterier som har använts för jämförelse av VViS-registreringar och utförda halkbekämpningsåtgärder och rapporterade olyckor är 1. Yttemperaturen i intervallet +1-1 C, dvs risk för påfrysningshalka. 2. Yttemperaturen lägre än 0 C och daggpunktstemperaturen minst 0,5 C högre än yttemperaturen, dvs risk för rimfrosthalka föreligger. 3. Snöfall (nederbördstyp 04, 05 och 06 enligt klassificering från optic eye) 4. Vindhastighet över 6 m/s, dvs risk för snödrev. Dessa kriterier är en förenklad form av de som ingår i vädermodellen men syftet med studien är inte att verifiera dessa kriterier specifikt utan istället utreda vilken samstämmighet som föreligger mellan VViS, utförda åtgärder och olyckor som inträffat längs det aktuella avsnittet av E22. Denna jämförelse syftar främst till att belysa huruvida ytterligare situationer bör ingå i modellen och vad som kan vinnas på att nyttja data från ett nät av stationer istället för mätplatser som finns längs den vägsträcka som skall täckas av vädermodellen. Material Det datamaterial som använts i föreliggande studie utgörs av halkbekämpningsprotokoll och rapporterade olyckor för den del av E22 som utgör den aktuella teststräckan. Halkbekämpningsprotokoll Material från vägstationen i Pukavik har använts för att studera utförda vintervägsåtgärder. De variabler som nyttjats är datum, start och sluttid för utförda åtgärder för att kunna 6

7 relatera mot den information som erhålls från VViS. Vidare har orsak till åtgärd, material och saltmängd noterats för att mer i detalj kunna jämföra hur olika VViS stationer följer de beslut som fattats av personal som ansvarar för det studerade vägavsnittet. Saltprotokoll har använts för perioden oktober 1998 till och med april Olycksstatistik Det material som använts för analys av trafikolyckor utgörs av statistik baseras på polisrapporterade olyckor. Detta innebär att eventuella bedömningar är den enskilde polismannens. De rapporterade olyckorna har sedan sammanställts, ibland justerats, och klassificerats av vägverkets personal. Olycksstatistiken omfattar perioden till och med Det material som valts ut för vidare studie är olyckor som inträffat på väg E22 i Blekinge län under höst/vinter/vår-perioden oktober till och med april. Under den studerade tidsperioden inträffade totalt 94 olyckor och i Blekinge län inträffade under hela perioden (vinter och sommar) totalt 1555 olyckor. VViS I samband med optimeringen av VViS-stationslägena i Blekinge flyttades flera av stationerna på väg E22. Detta medför att olika stationer har nyttjats för analysen av halkbekämpning och olycksstatistiken. De stationer som är i drift för närvarande på eller i anslutning till teststräckan är: Station 1019 (Karlshamn) är placerad öster om Karlshamn. Stationen är en öppen lågpunkt (neutral läge med viss kallutsinslag och stor vindexponering). I anslutning till stationen finns en extra yttemperaturgivare placerad i ett under eftermiddagen beskuggat vägavsnitt. 7

8 Station 1023 (Mörrum) är placerad vid den västra infarten till Mörrum. Detta stationsläge karaktäriseras av öppen ängsmark där ansamling av kalluft kan ske under klara vindsvaga nätter. Vindexponeringen är hög för stationsläget. Station 1005 (Galtsjön) är placerad i en väl markerad bergsskärning vilket ger en beskuggningseffekt speciellt markerad mitt på dagen. Stationen har ingen vind givare. Stationer som fanns längs sträckan före optimering av VViS i Blekinge var: Station 1004 (Rosenholm) var placerad vid den västra infarten till Karlskrona. Stationen utmärktes av havsnära miljö och placerad i öppen terräng med inflytande från närbelägna kalluftsproducerande områden. Station1008 (Strömma) är en stationsplacering som utmärks av ett högt uppbankat vägparti. Stationsläget är vidare öppet och därmed vindexponerat. 8

9 Resultat Utförda halkbekämpningsåtgärder Samtliga utförda åtgärder för perioden oktober 1998 till och med mars 1999 har studerats för att kartlägga samstämmighet beträffande VViS-klassificering av väder och utförda halkbekämpningsåtgärder. De olika typer av åtgärder som förekommer är förebyggande saltning, saltning vid halka, snöröjning och efterarbete. Vid sammanställningen har samtliga utförda åtgärder listats och försetts med ett ID (nummer, datum, tidpunkt). Med utgångspunkt från dessa tillfällen har VViS-data använts för att klassificera om någon halkrisk föreligger baserat på dessa data. Arbetshypotesen är att de utförda halkbekämpningsåtgärderna är utförda vid tillfällen då detta krävs för att upprätthålla ett högt friktionsvärde på vägen. Genom att jämföra de olika typerna av data kan en uppfattning erhållas om samstämmighet och behovet av att komplettera en vädermodell med ytterligare kriterier än de som normalt ingår i VViS. Sammanlagt förekommer under den studerade tidsperioden 151 situationer då åtgärder är utförda. Dessa situationer har olika lång varaktighet beroende på den arbetsinsats som krävts. Som utgångspunkt för att särskilja olika situationer har ett tidsintervall motsvarande 2 timmar använts, dvs den minsta tid som måste förflutet mellan två utförda åtgärder är två timmar för att det skall klassificeras som en ny situation. I tabell 1 har de 151 situationerna klassificerats med utgångspunkt från de 4 halkkriterierna som tidigare beskrivits i rapporten. 9

10 Tabell 1. Antalet utförda halkbekämpningsåtgärder som matchar något halkkriterie. Påfrysning Kriterie 1 Rimfrost Kriterie 2 Snö Kriterie 3 Drev Kriterie 4 Inget kriterie uppfyllt / / / 26 Som framgår av tabell 1 förekommer tydliga variationer mellan de olika stationerna dels med avseende på samstämmighet mellan utförda åtgärder och att något kriterie är uppfyllt men också beträffande det antalet situationer då inget kriterie matchar de utförda åtgärderna. I kolumnen inget kriterie uppfyllt anges två värden där det första anger det antal situationer då ingen samstämmighet finns och det andra värdet antalet situationer då ingen samstämmighet finns plus antalet situationer med enbart hög vindhastighet (enbart kriterie 4). Anledningen till att dessa värden har lagts samman är att kriterie 4 ensamt är en svag indikation på att behov föreligger för åtgärd. För att möjliggöra en jämförelse mellan de olika stationerna har den procentulla fördelningen beräknats, tabell 2. Viktigt att noter är att flera krierier kan vara uppfyllda under en och samma situation. 10

11 Tabell 2. Procentuell fördelning av de utförda halkbekämpningsåtgärderna med avseende på VViS-klassificering. Påfrysning Kriterie 1 Rimfrost Kriterie 2 Snö Kriterie 3 Drev Kriterie 4 Inget kriterie uppfyllt Utvärdering En utvärdering av materialet som redovisas i tabell 1 och 2 ger information om de olika VViS-stationernas samstämmighet med utförda vintervägsåtgärder. Vidare kan materialet användas för att analysera genomslaget av olika stationsplaceringar, dvs. om något stationsläge ger en tidigare eller säkrare information om att åtgärd kan vara nödvändig att genomföra. De halkbekämpningsåtgärder som är utförda vid tillfällen då inte någon VViSstation ger indikation om att behov finns är också mycket intressanta att studera eftersom dessa kan ge indikation om att systemet inte klarar att fånga alla typer av situationer. Beträffande tidpunkt för när de olika VVIS-stationerna ger indikation att en halkrisk föreligger och den tidpunkt när åtgärden inleds så visar genomgången att vanligast är att VViS ger indikation cirka 2 timmar innan åtgärd utförs. Detta resultat kan tolkas på flera olika sätt t ex att kriterierna i VViS är för strängt satta, dvs att halka inte uppkommer för än en viss tid förlöpt från det att halkbildningsförloppet har inletts eller att åtgår en viss tid innan en åtgärd kan inledas. Det är av största vikt att utreda detta vidare vilket kan göras till exempel genom att utföra friktionsmätningar längs den studerade vägsträckan eller komplettera VViS-stationerna med givare som kan ge information om väglaget. 11

12 För att i mer detalj studera varför det förekommer situationer när halkbekämpningsåtgärder är utförda men att inte VViS ger indikation på att det är nödvändigt har ett antal situationer valts ut. Dessa situationer kan vara av olika karaktär. Sammanställningen nedan visar fyra exempel som har förekommit under testsäsongen där VViS ej gett halkindikation enligt nuvarande kriterier. Situation 1 Förebyggande saltning inleds under eftermiddag/kväll kl 16. Yttemperaturen ligger generellt på nivåer under 4 C för föregående natt och dag. Under eftermiddagen är trenden fallande enligt normalt dygnsförlopp. Daggpunktstemperaturen och lufttemperaturen är flera grader lägre än yttemperaturen. Temperaturmässigt råder ingen risk för frosthalka enligt VViS. Senare under natten antyder dock en allmän temperaturuppgång att en varmfront drar förbi. Situation 2 Allmäntemperaturen ligger för yta och luft i intervallet C medan daggpunktstemperaturen är flera grader lägre. Under eftermiddagen är yttemperaturen respektive lufttemperaturen svagt fallande. Daggpunktstemperaturen är stigande under hela dygnet. Förebyggande saltning startar kl Enligt VViS är daggpunktstemperaturen lägre än yttemperaturen. Yttemperaturen sjunker ej under +1 C och trenden är oregelbunden och svagt stigande. Situation 3 Klart dygn med yttempertur lägre än 10 C under natten. Luft och daggpunktstemperatur är lägre än yttemperaturen dvs ingen rimfrostrisk enligt VViS. Förebyggande saltåtgärd genomförs i anslutning till soluppgång då temperaturerna stiger men fortfarande är daggpunktstemperaturen lägre än yttemperaturen. Situation 4 Temperaturen under natten är i intervallet C där lufttemperaturen och daggpunktstemperaturen ligger över yttemperaturen. Trenden är oregelbunden eller svagt fallande då saltning genomförs vid 3-tiden. 12

13 I figur 1 redovisas ett exempel på hur en av ovanstående situationer kan se ut. Temperaturförloppet är för den 26 januari 1999 vid station Enligt saltprotokollen inleddes aktiviteter i form av förebyggande saltning klockan 19:30. Som framgår av figur 1 faller inte yttemperaturen under +3 C under hela dygnet. Baserat på data från denna VViSstation skulle alltså inte någon saltning varit nödvändig. Figur 2 visar temperaturförloppet för station 1019 för samma tidsperiod som i figur 1. Denna station är placerad i en mer öppen, exponerad miljö vilket ger att dygnsförloppet för speciellt yttemperaturen blir mer accentuerat. Temperaturen faller under eftermiddagen men planar ut på en nivå av cirka 2 C. Det är troligt att saltåtgärden utfördes till följd av detta temperaturfall och att prognostiserade värden kan ha gett indikation på att det fanns risk för en nollgraderspassage. Den här typen av situationer visar att det behövs en mer genomgripande analys av när aktivitet genomförs och vilka beslutsgrunder som styr. I avsnittet - Fortsatt analys - beskrivs en metod baserad på att beslutsfattare om halkbekämpning protokollför sina beslutsgrunder. 13

14 station 1005, 26 januari Temperatur :08 01:07 02:04 yta daggpunkt luft 03:04 04:12 05:04 06:05 07:05 08:04 09:05 10:05 11:04 Figur 1. Temperaturförlopp för station 1005 den 26 januari :08 Tid 13:04 14:08 15:05 16:10 17:10 18:05 19:04 20:04 21:04 22:04 23:04 Olyckor 6 station 1019, 26 januari 5 4 Temperatur :11 01:05 02:05 yta daggpunkt luft 03:05 04:05 05:04 06:05 07:05 08:05 09:05 10:05 11:04 12:05 13:04 14:08 15:05 16:07 17:07 18:05 19:07 20:04 21:04 22:04 23:07 Figur 2. Temperaturförlopp som i figur 1 men för station Tid 14

15 Olyckor Det material gällande olyckor som använts i denna studie saknar exakt tidsangivelse för när olyckan har inträffat. För att kunna jämföra inträffade olyckor med väderstatistik är det dock av stor betydelse att få åtminstone en grov indikation på när olyckan skedde. En indelning i två grupper har därför använts i denna studie en innefattande morgon och dag och en annan grupp som innefattar tidsangivelser som skymning, kväll och natt. Den tidsperiod som analyserats omfattar januari 1994 till och med december Enbart data från vinterhalvåret har använts och baserat på dessa data inträffade totalt 61 olyckor i den första gruppen (dag och morgon) och 33 i gruppen natt och kväll. Dag och gryning För de olyckor som inträffade under dagen gäller att ungefär hälften (31 stycken av totalt 61) skedde vid tillfällen då något av de 4 halkkriterierna var uppfyllda för station 1004 eller För station 1008/1019 är denna siffra något lägre inget kriterie vid 42 tillfällen av totalt 61 olyckor. Vanligast är att olyckorna inträffade vid situationer då temperaturen var i intervallet +1-1 C, dvs kriterie 1. Detta följs av kriterie 3 som innebär att snönederbörd är registrerad vid stationen. Andelen olyckor som inträffar dagtid och när drev eller rimfrosthalka föreligger är mindre vanliga. För att tillfullo kunna utvärdera material av den typ som presenteras i tabell 3 krävs att olyckornas antal också sätts i proportion till hur ofta de olika halktyperna förekommer. Syftet med föreliggande studie är dock inte att i detalj studera sambandet mellan olyckor och vinterväglag utan snarare att analysera de kriterier som kan vara värdefulla att inkludera i en vädermodell. 15

16 Tabell 3. Antal olyckor som inträffar då de olika halkkriteriera är uppfyllda. Påfrysning Kriterie 1 Rimfrost Kriterie 2 Snö Kriterie 3 Drev Kriterie 4 Inget kriterie uppfyllt / / 1 42 Den procentuella fördelningen (tabell 4) visar att kriterie 1 råder vid % av olyckorna. Detta innebär att det mycket väsentligt att ha en detaljerad kunskap om temperaturfördelningen längs en vägsträcka och kontroll på att VViS-systemet är installerat på ett sådant sätt att hög kvalitet erhålls på uppmätta parametrar. Genom att kombinera sträckvisa temperaturmodeller till mätdata från utplacerade stationer kan en betydligt mer detaljerad och nyanserad bild erhållas gällande temperaturfördelningen längs en vägsträcka. Förekomst av vinterolyckor vid de stationer som ingår i studien varierar och är i mycket stor utsträckning beroende av den lokalklimatologiska miljö som omger stationen. I tidigare studier genomförda inom vägklimatgruppen vid Göteborgs universitet har det påvisats att speciellt rimfrosthalka är en halktyp som i mycket hög grad styrs av de lokala förutsättningarna. Vid station 1005 är kriterierna för rimfrosthalka vid 15 % av de olyckor som inträffar på vägsträckan. Detta skall jämföras med station 1004 som enbart uppvisar 3 % överensstämmelse gällande denna halktyp och olyckor. 16

17 Tabell 4. Procentuell fördelning av vintervägolyckor baserat på halkkriterier. Påfrysning Kriterie 1 Rimfrost Kriterie 2 Snö Kriterie 3 Drev Kriterie 4 Inget kriterie uppfyllt / / 2 69 Natt Antalet olyckor som inträffar på natten är lägre (37 stycken) jämfört med de som inträffar under dagen (61 stycken) för den studerade tidsperioden. För nattolyckorna är överensstämmelsen lägre mot de uppsatta halkkriterierna än vad som gäller för dagsolyckorna. Återigen måste detta relateras till de olika vädertypernas fördelning mellan natt och dag liksom antalet fordon fördelat på de två tidsintervallen för att en fullständig tolkning av detta material. Man kan dock dra slutsatsen att generellt sett är olyckor som inträffar på natten överrepresenterade. Bidragande till detta är troligen en högre frekvens av viltoyckor under kvällar och nätter. Sämre sikt är också en trolig bidragande faktor till det högre olycksantalet under detta tidsintervall. Tabell 5. Antal registrerade olyckor vid de olika kriterierna. Påfrysning Kriterie 1 Rimfrost Kriterie 2 Snö Kriterie 3 Drev Kriterie 4 Inget kriterie uppfyllt / /

18 Tabell 6. Den procentuella fördelningen av olyckor i de olika kriterieklasserna. Påfrysning Kriterie 1 Rimfrost Kriterie 2 Snö Kriterie 3 Drev Kriterie 4 Inget kriterie uppfyllt / / 0 9 Utvärdering Vid en utvärdering av antalet olyckor och förekomst vid olika typer av halkkriterier visar studien att det inträffar något fler olyckor vid tillfällen då inte något halkkriterie är uppfyllt. Denna tendens förstärks under natten. Resultatet kan också ge stöd åt att det är av intresse att djupare analysera VViS registreringar som matchas mot detaljerade åtgärdsprotokoll vilket beskrivs nedan. Orsakerna till olyckorna kan variera avsevärt och går ej ur nuvarande material att direkt knyta till halka eller ej. En möjlighet som skulle kunna ge ett fylligare underlagsmaterial med mer information om väglag och väderförutsättningar vid olyckor är om bärgningsrapporter kan användas. Viktigt vid en utökad studie är att tidsangivelse och plats för olyckorna finns registrerat 18

19 Fortsatt analys För att möjliggöra en utveckling av befintlig information från VViS samt att implementera nya idéer och kriterier måste den konventionella klimatanalysen kompletteras med återkoppling från avnämare i verksamheten. En metod som är angelägen att gå vidare med är att analysera registreringar från VViS tillsammans med noggranna registreringar om halkbekämpningsåtgärder som genomförts. Syftet är att ur användares erfarenhet skapa en feed back som kan användas till utformnig av kriterier. Resultatet förväntas ge en bild av de halksituationer som ej täcks in på ett tillräckligt noggrant sätt i VViS. En utgångspunkt för en fortsatt studie är de arbetsområden i Blekinge som fattar beslut om åtgärd på teststräckan för projekt SäkerEken. Under testperioderna skall respektive utförare noggrant bokföra vilka halkbekämpningsåtgärder som genomförts och beslutsunderlaget för dessa. Testperioden bör omfatta tidsperioder som representerar olika typer av halkförekomster i fråga om rumslig och tidsmässig fördelning. Protokollet som är framtaget för att tjäna som registreringsunderlag för de genomförda åtgärderna tar fasta på följande parametrar: Tidpunkt för beslut om åtgärd, -datum, -klockslag Tidpunkt för utförande av åtgärd, -datum, - klockslag Typ av väder Typ av halksituation, vägytans beskaffenhet Åtgärd Underlag för beslut om att åtgärd behövs (Hur vet ni att åtgärd behövs. Ange källa till beslut, om VViS ange även numm er. Valet av parametrar som skall bokföras vid varje insatstillfälle grundar sig på att informationen retroaktivt skall kunna jämföras med de VViS-stationer som finns 19

20 representerade i testområdet. Den sista punkten Underlag för beslut är härvid av mycket stor betydelse då det här ges möjlighet att analysera gränssnittet mot VViS. För att standardisera svaren och göra jämförelsen mellan de olika områdena så objektiv som möjligt är en exempelsamling med olika alternativ för beskrivning av väder, halka och åtgärd framtagen. De alternativ som användaren har i fråga om vädersituationer vid åtgärdstillfällen: 1. Klart och lugnt 2. Front (med ökad molnighet) 3. Dimma och dis (vid kall vägbana) 4. Regn på kall vägbana 5. Underkylt regn 6. Uppklarnande väder 7. Snöfall 8. Hård vind och nyfallen snö 9. Hård vind och gammal snö 10. Annat beskriv Exempel på de olika typer av halksituationer som kan anges vid åtgärdstillfällen: 1. Frost vid mulet väder 2. Frost vid klart väder 3. Frost vid väderomslag 4. Is vid regn mot en kall vägbana 5. Is vid underkylt regn 6. Is vid påfrysning av blöt vägbana 7. Halka genom packad snö 8. Snömodd 9. Snöfall 10. Snödrev 11. Annat beskriv 20

21 Åtgärder som kan förekomma vid halkbekämpning i försöksområdena 1. Saltning befuktat 2. Saltning lösning 3. Sandning 4. Plogning 5. Kombi Valet av vädersituationer, halksituationer och åtgärd är baserat på de förhållanden som är vanligt förekommande i denna del av Sverige under vinterhalvåret. Vid analys av underlagsmaterialet kommer VViS - data och protokoll från avnämarna att samköras med synoptisk väderinformation för området under testperioden. Det är också angeläget att registreringar från tillståndsbilen kan analyseras för samma tidsperiod som protokollstudien genomförs. Sammantaget utgör denna bakgrundsdata en viktig länk i arbetet med att definiera och detektera de situationer då det är motiverat att skylta för reduceringar i hastighet och framkomlighet. För att ytterligare fördjupa analysen om sambandet mellan olyckor och väglag/väderförhållanden bör en mer detaljerad olycksstatistik användas. Viktiga kriterier för olycksstatistiken är att den ger upplysning om tidpunkt och läge för var olyckan inträffar. En möjlighet kan vara att använda rapporter från bärgning av olycksfordon. 21