Varmsandning på gång- och cykelvägar

Transkript

1 VTI rapport 796 Utgivningsår Varmsandning på gång- och cykelvägar Utvärdering i Umeå av för- och nackdelar med metoden Anna Niska

2

3 Utgivare: Publikation: VTI rapport 796 Utgivningsår: 2013 Projektnummer: Dnr: 2009/ Linköping Projektnamn: Utvärdering av varmsandning på GC-vägar Författare: Anna Niska Uppdragsgivare: Trafikverket Titel: Varmsandning på gång- och cykelvägar. Utvärdering i Umeå av för- och nackdelar med metoden Referat Med hänsyn till cyklisters och fotgängares säkerhet vore det bra med en halkbekämpningsmetod som är effektiv mot is- och snöhalka, men samtidigt reducerar den totala mängden grus som läggs ut under vintersäsongen. Varmsandning, där sandningssanden blandas med hett vatten i samband med spridning och fryser fast när den landar på en kall vägbana, skulle kunna vara en sådan metod. I det här projektet har för- och nackdelarna med att tillämpa varmsandning på gång- och cykelvägar studerats i Umeå under vintrarna 2010/11 och 2011/12. Jämförande friktionsmätningar visade tydligt att varmsandning på gång- och cykelvägar ger en bättre friktionshöjande effekt och längre varaktighet än traditionell sandning. Studien visade också att varmsandade sträckor inte behövde åtgärdas lika ofta som sträckor där traditionell torrsandning tillämpats, vilket innebär att det med varmsandning är möjligt att minska den totala sandförbrukningen. Bäst nytta tycks varmsandningen göra på sträckor där cykling sker i blandtrafik. Här är väglaget ofta tjock is, vilket är det väglag där metoden är som mest effektiv. Risken att metoden skulle resultera i en ojämn yta var inte något som cyklister eller fotgängare tycktes ha upplevt. Däremot kunde förarna notera att det vid löst packad snö kunde bli en ojämn och ibland halare yta då sanden sjönk för djupt ner i snöytan. Den främsta nackdelen med metoden är att inblandningen av stenmjöl gör att materialet fastnar i spridare och sandbehållare på fordonet. Resultaten är inte fullt så lovande att det motiverar en nyinvestering för användning av metoden på enbart gång- och cykelvägar, men med flera användningsområden blir utrustningen mer kostnadseffektiv. Nyckelord: vinterväghållning, varmsand, halkbekämpning, sandning, cykelvägar, cyklister, fotgängare, friktion ISSN: Språk: Antal sidor: svenska 90

4 Publisher: Publication: VTI rapport 796 Published: 2013 Project code: Dnr: 2009/ SE Linköping Sweden Author: Anna Niska Project: Evaluation of the method using warm wetted sand for skid control on cycleways Sponsor: Swedish Transport Administration Title: Warm wetted sand for skid control of walkways and bike paths. Benefits and drawbacks of the method evaluated in Umeå Abstract Considering the safety of cyclists and pedestrians the winter maintenance service level needs to be improved and there is a need for skid control measures that are effective and, at the same time, reduce the amount of grit spread during the wintertime. Warm wetted sand, a method were the sanding material is mixed with hot water while spreading and were the sand adheres to a cold surface through a process of melting and freezing, could be the solution. In this study, the applicability of using warm wetted sand on walkways and bike paths has been evaluated in Umeå municipality during the winters of 2010/11 and 2011/12. Comparing measurements of friction clearly showed higher levels of friction improvements and with a longer duration when using warm wetted sand for skid control on walkways and bike paths compared to traditional dry sand. The study also showed that the number of actions can be reduced when using warm wetted sand instead of traditional dry, and it is therefore possible to reduce the amount of grit spread. The method was most effective on sections with on-street-cycling were the road condition more often is thick ice. The apprehension that the method might create an uneven surface uncomfortable for cyclists was not perceived. The maintenance operators had, on the other hand, noticed that when spreading warm wetted sand on soft packed snow an uneven surface might occur, if the warm sand melts through the top layer of the snow surface. The main problem with the method is the freezing of the sand material in the hopper and the spreader, due to the high amount of fine graded particles in the sand mixture. The results are not promising enough to motivate an investment in equipment for skid control on walkways and bike paths only, but with a multi-purpose use it gets more cost effective. Keywords: winter maintenance, warm wetted sand, skid control, bike paths, walksays, cyclists, pedestrians, friction ISSN: Language: No. of pages: Swedish 90

5 Förord Med tanke på att det sker en hel del cykelolyckor till följd av halka på is och snö, får jag ofta frågan om man verkligen ska främja cykling vintertid. Det man ofta glömmer bort är den stora hälsovinsten med vintercykling och att många upplever en stor frihet i att kunna cykla året runt eller ser det som det enda alternativet att ta sig fram. Därför är det viktigt att ta vintercyklingen på allvar och utveckla vinterväghållningen så att cyklisterna erbjuds en så säker och framkomlig trafikmiljö som möjligt, även på vintern. I samband med studierna i mitt doktorandprojekt för drygt tio år sedan, funderade vi kring alternativa metoder för snöröjning och halkbekämpning av cykelvägar. Tanken var att jag skulle testa och jämföra ett flertal olika metoder och se om en optimal vinterväghållning kunde leda till ett ökat cyklande vintertid. Varmsandning diskuterades då som ett alternativ, men någon utrustning anpassad för användning på gångoch cykelvägar fanns inte och tycktes inte heller finnas med i tillverkarnas planer. Istället blev det enbart sopsaltning som testades och doktorandprojektet kom att i huvudsak handla om olika sätt att utvärdera vinterväghållning av gång- och cykelvägar, ur ett cyklistperspektiv. När jag sedan 2008 fick höra att det fanns en prototyp för varmsandning på gång- och cykelvägar i Umeå, blev jag givetvis intresserad av att göra en utvärdering av metoden. Jag är mycket tacksam att Trafikverket (då Vägverket) via det virtuella FUD-centrat Road Technology nappade på idén och finansierade studien. Projektet påbörjades under 2010, men de huvudsakliga insatserna gjordes under vintern 2011/2012. Under fältmätningarna den vintern fick jag god hjälp av kollegorna Stig Englundh och Anna Arvidsson. Under hela projektets gång har jag haft mycket hjälp av framförallt Torbjörn Sandberg, driftchef i Umeå och Mikael Niord, huvudsaklig förare av varmsandningsfordonet. Projektet hade varit omöjligt att genomföra utan ett gott samarbete med Umeå kommun. De har förutom att stå för alla kostnader kring själva varmsandningen och uppföljningen av förarnas insatser också ställt upp vid möten, i intervjuer och hjälpt till med kartor, cykelräkningar och annan värdefull bakgrundsinformation. För all den hjälpen är jag oerhört tacksam och vill förutom Torbjörn och Mikael lyfta fram Marianne Hägglund, Nina Roth, Katarina Bergström, Inger Engström och Marie Frostvinge. Vid Umeå Universitet har det samtidigt med vårt projekt bedrivits studier av effekter av kommunala åtgärder för att förbättra fotgängares och cyklisters olyckssituation. Vi har kunnat utbyta information och erfarenheter projekten emellan och jag vill tacka Britt- Inger Saveman och Per-Olof Bylund, med flera, i Olycksanalysgruppen, Norrlands universitetssjukhus, i Umeå för värdefullt samarbete. Jag vill också tacka alla Umeåbor som låtit sig intervjuas längs gång- och cykelvägarna: fotgängare och tappra vintercyklister. Sist men inte minst, vill jag rikta mitt varmaste tack till min morbror Pelle Hjelmér och hans fru Carina som stått för mat, husrum och tjänstecykel under flera av mina besök i Umeå. Linköping, juni 2013 Anna Niska Projektledare VTI rapport 796 Foto: Katja Kircher, Anna Niska

6 Kvalitetsgranskning Intern kvalitetsgranskning har genomförts den 29 augusti 2013 av Göran Blomqvist, VTI. Anna Niska har genomfört justeringar av slutligt rapportmanus den 12 september, Projektledarens närmaste chef, avdelningschef Anita Ihs har därefter granskat och godkänt publikationen för publicering den 1 oktober Quality review Internal peer review was performed on 29 August 2013 by Göran Blomqvist, VTI. Anna Niska has made alterations to the final manuscript of the report. The research director of the project manager Anita Ihs examined and approved the report for publication on 1 October VTI rapport 796

7 Innehållsförteckning Sammanfattning... 5 Summary Inledning Bakgrund Syfte Metod Försöksupplägg och tillgänglig utrustning Väglagsobservationer och utförarprotokoll Friktionsmätningar Intervjuer med driftpersonal och ansvariga Intervjuer/enkäter med fotgängare och cyklister Olycksuppföljningar Tidigare studier av varmsandning Historik och beskrivning av metoden För- och nackdelar enligt tidigare tester och utvärderingar Rekommendationer gällande utrustning och grusmaterial Förutsättningar i Umeå Klimat, topografi och befolkning Gång- och cykelvägnätet Krav på vinterväghållningen Organisation för vinterväghållning av gång- och cykelvägar Rutiner vid vinterväghållning av gång- och cykelvägar Tillgänglig utrustning för varmsandning Resultat Driftpersonalens erfarenheter och observationer Utförarprotokoll Friktionsmätningar Användarnas synpunkter Olycksuppföljning Siktanalyser av stenmaterialet (sandningssanden) Diskussion och analys Varmsandningens tillämpbarhet på gång- och cykelvägar Reflektioner kring försöksupplägg och utvärderingsmetoder Slutsatser och rekommendationer Fortsatt forskning Halkbekämpning generellt på gång- och cykelvägar Varmsandning Isrivning Cyklisternas utrustning Referenser Bilaga 1: Väderdata från VViS-stationer i närheten av Umeå Bilaga 2: Teknisk information om fordon och utrustning, foton VTI rapport 796

8 Bilaga 3: Test och kontrollsträckor vintern 2010/2011 Bilaga 4: Test och kontrollsträckor vintern 2011/2012 Bilaga 5a: Utförarprotokoll Bilaga 6: Frågor till driftledare innan försöken Bilaga 7a: Vägkantsintervjuer - frågeformulär Bilaga 7b: Resultat från vägkantsintervjuerna Bilaga 8: Sammanställning av friktionsmätningar Bilaga 9: Cykelflöden i Umeå Bilaga 10: Siktanalyser av stenmaterialet Bilaga 11: Jämförelser av olika material - sammanställning av resultat VTI rapport 796

9 Varmsandning på gång- och cykelvägar. Utvärdering i Umeå av för- och nackdelar med metoden av Anna Niska VTI Linköping Sammanfattning Med hänsyn till cyklisters och fotgängares säkerhet vore det bra med en halkbekämpningsmetod som är effektiv mot is- och snöhalka, men samtidigt reducerar den totala mängden grus som läggs ut under vintersäsongen. Varmsandning, där sandningssanden blandas med hett vatten i samband med spridning och fryser fast när den landar på en kall vägbana, skulle kunna vara en sådan metod. I det här projektet har för- och nackdelarna med att tillämpa varmsandning på gång- och cykelvägar studerats i Umeå under vintrarna 2010/11 och 2011/12. För att utvärdera varmsandningens för- och nackdelar har friktionsmätningar, väglagsobservationer, utförarprotokoll samt intervjuer med väghållare, förare och trafikanter genomförts och jämförelser gjordes med traditionell torrsandning. Sandningsmaterialets storleksfördelning undersöktes också med hjälp av siktanalyser. Alla utvärderande studier har gjorts i verklig miljö och försöksupplägget har anpassats efter gällande rutiner för vinterväghållningen i Umeå och andra förutsättningar och förhållanden på plats. Jämförande friktionsmätningar visade tydligt att varmsandning på gång- och cykelvägar ger en bättre friktionshöjande effekt och längre varaktighet än traditionell sandning. Varaktigheten tycks dock inte vara lika lång som vid användning på bilvägar, troligtvis beroende på att sandkornen bäddas in i det tunna skikt av lös snö som ofta förekommer på gång- och cykelvägar vintertid. Bäst nytta tycks varmsandningen göra på sträckor där cykling sker i blandtrafik. Här är väglaget ofta tjock is, vilket är det väglag där metoden är som mest effektiv. Den relativt stora och tunga utrustning som metoden kräver gör också att den lämpar sig bäst för användning på cykellänkar i blandtrafik, vilket är en fördel då dessa länkar ofta upplevs som extra problematiska bland både väghållare och cyklister. Enligt förarnas observationer och uppföljningen av antalet halkbekämpningstillfällen med hjälp av utförarprotokollen, behövde de varmsandade sträckorna inte åtgärdas lika ofta som övriga sträckor där traditionell torrsandning tillämpades. Med varmsandning är det alltså möjligt att minska den totala sandförbrukningen, men man får en ökad kostnad i vatten- och bränsleförbrukning. Den främsta nackdelen med metoden som identifierats i det här projektet är att inblandningen av stenmjöl gör att materialet fastnar i spridare och sandbehållare på fordonet. Den relativt stora mängden finmaterial innebär också en risk att öka problemen med damning och höga partikelhalter i städerna, exempelvis vid sandupptagningen på våren. Vägkantsintervjuer med ett trettiotal fotgängare och cyklister, visade att det endast var ett fåtal som kände till att varmsandning tillämpades på gång- och cykelvägar i Umeå och nästan ingen hade märkt att metoden innebär någon skillnad, varken positiv eller negativ. Risken att metoden skulle resultera i en ojämn yta var alltså inte något som VTI rapport 796 5

10 cyklister eller fotgängare tycktes ha upplevt. Däremot kunde förarna notera att det vid löst packad snö kunde bli en ojämn och ibland halare yta då sanden sjönk för djupt ner i snöytan. Trots att varmsandning på gång- och cykelvägar ger en bättre friktionshöjande effekt och längre varaktighet än traditionell sandning, är resultaten inte fullt så lovande att det motiverar en nyinvestering för användning av metoden på enbart gång- och cykelvägar. Däremot när utrustningen, som i Umeås fall, även används för halkbekämpning av busshållplatser, i cirkulationsplatser och korsningar, etc., finns inget som hindrar att den också används vid halkbekämpning av gång- och cykelvägar. Genom flera användningsområden blir utrustningen mer kostnadseffektiv och motiverar en investering i större utsträckning. Inför en utökad användning av metoden på gång- och cykelvägar, behöver utrustningen och sandningsmaterialet ses över framförallt för att minska problemen med fastfrysning av sand i sandbehållare och spridare. Spridarutrustningen behöver också justeras för en jämnare spridning av sanden och kalibreras utifrån materialets sammansättning så att mängden som sprids överensstämmer med inställningen på kontrollpanelen. Det är också värt att se över möjligheterna att minska den inställda spridningsmängden, vilket skulle ge ökade ruttlängder och minska åtgången på material. 6 VTI rapport 796

11 Warm wetted sand for skid control of walkways and bike paths. Benefits and drawbacks of the method evaluated in Umeå by Anna Niska VTI (Swedish National Road and Transport Research Institute) SE Linköping Sweden Summary Considering the safety of cyclists and pedestrians the winter maintenance service level needs to be improved and there is a need for skid control measures that are effective and, at the same time, reduce the amount of grit spread during the wintertime. Warm wetted sand, a method were the sanding material is mixed with hot water while spreading and were the sand adheres to a cold surface through a process of melting and freezing, could be the solution. In this study, the applicability of using warm wetted sand on walkways and bike paths has been evaluated in Umeå municipality during the winters of 2010/11 and 2011/12. To evaluate benefits and drawbacks using the method on walkways and bike paths measurements of friction, road condition observation, maintenance protocols and interviews with maintenance operators, cyclists and pedestrians were performed and comparisons were made with traditional dry sand. In addition, to evaluate the sand material used a gradation curve was produced through a sieve analysis. All studies performed were done in field, in a real life environment, and consequently the experimental work was adjusted according to the winter maintenance routines of Umeå municipality and other prevailing conditions and circumstances. Comparing measurements of friction clearly showed higher levels of friction improvements and with a longer duration when using warm wetted sand for skid control on walkways and bike paths compared to traditional dry sand. The duration, however did not seem to be as long as when using the method on roadways, probably due to the fact that the grit is embedded in the loose snow layer on the surface of bike paths and walkways when cyclists and pedestrians are passing. The method using warm wetted sand was most effective on sections with on-street-cycling were the road condition more often is thick ice. Since the equipment used for spreading warm wetted sand is rather large and heavy it is also more applicable for the use on these types of sections. According to the observations of the maintenance operators and to the maintenance protocols, the number of actions can be reduced when using warm wetted sand instead of traditional dry sand on walkways and bike paths. It is therefore possible to reduce the amount of grit spread when using the method, but there is additional fuel consumption for heating the water. The main problem with the method identified in this study is the freezing of the sand material in the hopper and the spreader, due to the high amount of fine graded particles in the sand mixture. The quarry dust included in the material used might also cause problems with dusting in the springtime which might lead to health problems related to inhalable stone particles. Road side interviews with cyclists and pedestrians showed that only a few were aware that Umeå municipality used warm wetted sand for skid control on some walkways and VTI rapport 796 7

12 bike paths. Almost none had noticed any difference, either for the better or the worse, and hence the apprehension that the method might create an uneven surface uncomfortable for cyclists was not perceived. The maintenance operators had, on the other hand, noticed that when spreading warm wetted sand on soft packed snow an uneven surface might occur, if the warm sand melts through the top layer of the snow surface. Although the method using warm wetted sand results in higher levels of friction improvements at a longer duration than when using traditional dry sand, the results are not promising enough to motivate an investment in equipment for skid control on walkways and bike paths only. However, when the equipment is also used for skid control at bus stops, in roundabouts and crossings, as in the municipality of Umeå, it might as well be used on walkways and bike paths. A multi-purpose use is cost effective and motivates the investment to a larger extent. Before using the method to a larger extent on bike paths and walkways, the equipment and the mixture of the sand material used need to be improved to prevent the freezing of sand in the hopper and the spreader. Also the spreader needs to be adjusted for a more even spreading of the sand and calibrated according to the composition of the sand material so that the amount spread equals the dosage set on the control panel. It would also be beneficial to investigate the possibility to lower the normal dosage of sand spread, since it could extend the service route of the maintenance vehicle and further reduce the amount of grit used. 8 VTI rapport 796

13 1 Inledning 1.1 Bakgrund Av alla cykelolyckor är drygt 70 procent singelolyckor och den främsta enskilda orsaken är halt väglag (Thulin och Niska, 2009). Under vintermånaderna kan uppemot 70 procent av singelolyckorna bland cyklister relateras till halka på is och snö. Även en stor del av alla fotgängarolyckor är halkolyckor (Öberg, 2011; Öberg et. al., 1996). Halkbekämpning på gång- och cykelvägar är alltså av största betydelse. Den vanligaste metoden idag är spridning av torr sand. Emellertid är den friktionsförbättrande effekten inte särskilt långvarig med den metoden. Sandningssanden orsakar också problem med punkteringar i cykeldäck, skadade hundtassar och omkullkörningar bland cyklister under våren. I april månad är hela 15 procent av alla singelolyckor bland cyklister omkullkörningar på grus från vintersandningen (Thulin och Niska, 2009). Bland fotgängarnas fallolyckor i april månad, är det ungefär 5 procent som är halka på grus från vintersandningen (Öberg, 2011). Med hänsyn till cyklisters och fotgängares säkerhet vore det alltså bra med en halkbekämpningsmetod som är effektiv mot is- och snöhalka, men samtidigt reducerar den totala mängden grus som läggs ut under vintersäsongen. Varmsandning skulle kunna vara en sådan metod. Metoden bygger på att hett vatten blandas med sanden i samband med spridning och när blandningen landar på en kall vägbana fryser sanden fast (Vägverket, 1998). Effekten blir en sandpappersliknande yta med längre varaktighet än vanlig sandning. Användningen av varmsand på större vägar har utvärderats i flera år i Norge (t.ex. Vaa, 2000). Kunskapen om metodens effekt på gång- och cykelvägar är däremot begränsad. På grund av den låga trafikbelastningen är det troligt att varaktighet på en gång- och cykelväg är ännu längre än på en bilväg. Bättre varaktighet och därmed minskad sandförbrukning kan förbättra framkomligheten och minska olyckorna bland fotgängare och cyklister och också vara ekonomiskt fördelaktigt för väghållaren. Umeå kommun har sedan vintern 2006/2007 använt en utrustning för varmsandning på gång- och cykelvägar i begränsad omfattning. Kommunen har inte själva gjort några utvärderingar av metoden och det finns ett antal frågeställningar att besvara, exempelvis vilka för- och nackdelar metoden har vid tillämpning på just gång- och cykelvägar. 1.2 Syfte Det här projektet syftar till att utvärdera användningen av varmsand på gång- och cykelvägar i Umeå och att identifiera förbättringsmöjligheter med metoden. Följande är frågeställningar som projektet har som målsättning att besvara: Vilka är de viktigaste för- och nackdelarna med metoden? Vilken varaktighet har metoden vid användning på gång- och cykelväg? Under vilka förhållanden är metoden användbar, när är den optimal? Hur mycket kan den totala förbrukningen av sand minskas med varmsandning jämfört med traditionell sandning? Projektet förväntas resultera i en bedömning av tillämpbarheten av varmsandning på gång- och cykelvägar, genom bättre kunskap om metodens fördelar och begränsningar. Resultaten kommer att kunna användas som beslutsunderlag, av statliga och kommunala väghållare, vid val av metod för halkbekämpning på gång- och cykelvägar. VTI rapport 796 9

14 2 Metod 2.1 Försöksupplägg och tillgänglig utrustning Projektet påbörjades 2010, med inledande försök under vintern 2010/11 och mer detaljerade utvärderingar under vintern 2011/12. Inför planeringen av försöken, gjordes först litteraturstudier för att bl.a. samla erfarenheter från tidigare tester av metoden med varmsandning och se vad de resulterat i (se kapitel 3). Intervjuer och diskussioner med förare och driftansvariga i kommunen genomfördes vid ett flertal tillfällen, för att få en uppfattning om organisation och rutiner vid vinterväghållningen, tillgänglig utrustning och andra viktiga förutsättningar (se kapitel 4). Kompletterande uppgifter om förutsättningar i Umeå har hämtats från hemsidor, planeringsdokument och faktaböcker. Dessutom har väderdata från VViS-stationer analyserats för mer detaljerade uppgifter kring vinterklimatet på vägarna i Umeå (se bilaga 1). Kompletterande information om varmsandningsutrustningen har inhämtats i samtal med maskinleverantören. Den utrustning som använts för varmsandning på gång- och cykelvägarna i Umeå är en prototyp och består av vattentank, sandbehållare, värmeaggregat med dieselbrännare för uppvärmning av vattnet samt en tallriksspridare (se Figur 1). I avsnitt 4.6 ges en mer utförlig beskrivning av fordonet, utrustningen och också av sandningsmaterialet som användes vid försöken och i bilaga 2 visas ytterligare några foton av utrustningen. Figur 1 Varmsandningsutrustningen som användes för halkbekämpning på gång- och cykelvägarna i Umeå under försöken. Varmsandningen på gång- och cykelvägarna i Umeå har i projektet utvärderats med hjälp av friktionsmätningar, väglagsobservationer, utförarprotokoll samt intervjuer med väghållare, förare och trafikanter. Dessutom undersöktes sandningsmaterialets storleksfördelning med hjälp av siktanalyser. För att utvärdera varmsandningens för- och nackdelar gjordes jämförelser med traditionell torrsandning. Upplägget av de olika utvärderingsmetoderna beskrivs närmare i respektive underavsnitt, som följer. Alla utvärderande studier har gjorts i verklig miljö och försöksupplägget har anpassats efter rutinerna för den vinterväghållning som sköts i kommunens egen regi och andra förutsättningar och förhållanden som gällt på plats. 10 VTI rapport 796

15 2.2 Väglagsobservationer och utförarprotokoll För att följa upp väglaget och utreda om det blev några synbara skillnader mellan metoden med varmsandning och traditionell sandning, gjordes väglagsobservationer. Inför första försöksvintern, 2010/2011, valdes ett antal test- respektive kontrollsträckor ut på strategiska platser på gång- och cykelvägnätet i Umeå (se bilaga 3) där observationer skulle göras vid varje åtgärdstillfälle. Olika kategorier av sträckor valdes för att representera olika förutsättningar avseende trafik och klimat: GC-väg med lägre cykelflöden, GC-väg i solig backe, GC-väg i skugga samt Cykelfält i City. Teststräckorna låg på gång- och cykelvägar som skulle varmsandas och kontrollsträckorna på gång- och cykelvägar där traditionell torrsandning med stenflis i storleken 1-7 mm skulle tillämpas. Då väglagsobservationerna som gjordes under den första vintern visade att det visuellt inte gick att skilja de sträckor som varmsandats från dem som torrsandats, bestämdes att inför kommande vinter endast utvärdera varaktighet med hjälp av friktionsmätningar och utförarprotokoll. För att kontrollera väglaget i samband med friktionsmätningarna genomfördes emellertid noggranna väglagsobservationer, enligt en metod som arbetats fram under tidigare studier vid VTI (Bergström, 2002). Inför den andra vintern, 2011/2012, bestämdes att istället välja ut två hela områden i Umeå som skulle utgöra test- respektive kontrollområde. På gång- och cykelvägarna i testområdet Väst på stan skulle enbart varmsandning tillämpas medan traditionell torrsandning tillämpades i kontrollområdet Öst på stan (se Figur 2). I de mest centrala delarna av Umeå, mellan test- och kontrollområdet, tillämpades både varmsandning och torrsandning. Figur 2 Indelning av den centrala tätorten i Umeå i testområde Väst på stan och kontrollområde Öst på stan. VTI rapport

16 Även inför den andra vintern valdes test- och kontrollsträckor ut för att representera olika trafik- och klimatförutsättningar: 1. GC-väg med medelhögt cykelflöde (ca cyklister/dygn på hösten vilket motsvarar ungefär 800 cyklister/dygn under vintern, se bilaga 9) 2. GC-väg i sol 3. GC-väg i skugga 4. Cykling i blandtrafik Detaljerade instruktioner med fotografier och beskrivning av respektive test- och kontrollpunkt togs fram, bland annat för att underlätta för förarna (se bilaga 4). Förarna fick instruktioner om att fylla i ett utförarprotokoll för varje vardag under hela vintersäsongen, oavsett om halkbekämpande åtgärd genomförts eller inte. I protokollen antecknades uppgifter om lufttemperatur, om och vilken åtgärd som gjorts, väglaget i respektive test- eller kontrollpunkt samt annat värt att notera (se bilaga 5). En förare ansvarade för halkbekämpningen på gång- och cykelvägnätet i Väst på stan och en annan för Öst på stan. Med andra ord gjordes likvärdiga noteringar för båda områdena, vilket gjorde det möjligt att jämföra antalet åtgärdstillfällen med de olika metoderna - varmsandning respektive traditionell torrsandning. Under försöksvintrarna gällde en temperaturgräns på minus en grad i luften för när varmsandning skulle tillämpas. För att varmsandningen ska fungera krävs köldgrader i vägytan. Då det inte finns några temperaturmätare inne i Umeå som mäter vägytans temperatur, har lufttemperaturen fått vara styrande. Analyser av väderparametrarna yttemperatur och lufttemperatur från VViS-stationer i närheten av Umeå, för vintrarna 2003/04 till 2009/10 visar att yttemperaturen i de allra flesta fall är lägre än lufttemperaturen (se bilaga 1). Vid halkbekämpning under varmare förhållanden tillämpades torrsandning även i testområdet Väst på stan. 2.3 Friktionsmätningar För att få en uppfattning om den friktionshöjande effekten och dess varaktighet med varmsandning kontra traditionell sandning, gjordes friktionsmätningar under den andra försöksvintern, 2011/2012. Mätningarna inleddes söndagen den 29 januari 2012, och avslutades torsdagen den 2 februari. Vid dessa mätningar användes den vid VTI utvecklade handdrivna friktionsmätvagnen, Portable Friction Tester (PFT, se Figur 3). PFT:n togs huvudsakligen fram för friktionsmätning av vägmarkeringar, men kan med fördel användas även på andra mindre ytor där ett större mätfordon inte lämpar sig. Den har vid tidigare studier visat sig vara tillämpbar vid friktionsmätning på gång- och cykelvägar vintertid (t.ex. Bergström, Åström och Magnusson, 2002). Med PFT:n gör man kontinuerlig mätning i vanlig gånghastighet. Mätaren har två bärhjul och ett mäthjul med fast slip på 25 procent och en slät däcksyta av gummi. Mätaren registrerar förutom distansen även min-, max-, och medelfriktion på mätsträckan. Även standardavvikelsen av den uppmätta medelfriktionen anges. Mätdata kan överföras till en pc för vidare analys och presentation, men vid mätningarna genomförda i det här projektet noterades endast min-, max-, och medelfriktion liksom standardavvikelsen vid respektive mätning. 12 VTI rapport 796

17 Figur 3 Friktionsmätning med PFT:n på en gång- och cykelväg i Umeå i februari, Foto: Anna Niska Mätningar på test- och kontrollsträckorna Friktionsmätningarna genomfördes på samtliga teststräckor T1, T2, T3 och T4 samt på kontrollsträckorna K1 och K4 (några mätningar gjordes också på en väg parallellt med K4, här kallad K5). Av praktiska och tidsmässiga skäl var det inte möjligt att mäta på samtliga kontrollsträckor. Mätningar gjordes enligt följande rutin: 1. Före åtgärd 2. Direkt efter åtgärd (ca 5 minuter efter) 3. Uppföljande mätningar under verkningstiden. Vi väntade ca 5 minuter efter åtgärd, för att sanden skulle hinna kallna och fastna innan vi gjorde den första eftermätningen. De uppföljande mätningarna gjordes till dess att friktionsvärdet sjunkit till samma nivå som före åtgärd. Då gjordes en ny halkbekämpningsåtgärd och proceduren upprepades med mätningar före och efter. Teststräckan T1 följdes upp mer noggrant med extra många mätningar, eftersom det var en separerad gång- och cykelbana med relativt högt cykelflöde och ansågs vara viktigare än övriga sträckor. Vid varje mätning noterades väder, lufttemperatur och väglag i väglagsprotokollet. Vägytans temperatur mättes beröringsfritt med en pyrometer och noterades också. Friktionen mättes på en ungefär 20 meter lång sektion vid test- och kontrollsträckorna. Riktmärken i form av lyktstolpar, träd, hus, etc. användes så att samma 20-meters sträcka mättes före, direkt efter och vid de uppföljande mätningarna. Varje mätning upprepades så att samma sträcka mättes minst tre gånger vid varje tillfälle. För att inte själva mäthjulet skulle påverka resultatet genom mätning i exakt samma spår, flyttades PFT:n en aning i sidled mellan de upprepade mätningarna. I redovisningen av resultaten och i de jämförande analyserna har sedan ett medelvärde av dessa tre mätningar använts. VTI rapport

18 Analyser av friktionsmätningarna gjordes så att det gick att jämföra det friktionstillskott varmsandningen givit på teststräckorna i förhållande till det friktionstillskott vanlig torrsandning givit på kontrollsträckorna. Varaktigheten med de olika sandningsmetoderna jämfördes också med hjälp av resultaten från friktionsmätningarna Jämförelser mellan flera olika friktionsmaterial och -metoder För att jämföra de friktionstillskott som olika sandningssand och -metoder ger, kompletterades de mätningar som gjordes på gång- och cykelvägarna i Umeå med några mätningar på en avskild bilväg utanför samhället. Samma mätförfarande användes som vid mätningarna på test- och kontrollsträckorna, dvs. 3 mätningar före, direkt efter och upp till ett dygn efter åtgärd. Väder, väglag och temperatur noterades. Dessutom kontrollerades doseringen genom att den spridda sanden samlades upp på kvadratmeterstora gummimattor, sopades upp och vägdes (se Figur 4 och bilaga 11). Figur 4 Kontroll av inställd dosering på sandspridaren genom uppsamling av sandningsmaterialet på gummimattor. Foto: Anna Niska. En sammanställning av de olika material/metoder som användes, vilken dosering/giva som spridaren var inställd på samt den mängd som enligt vägning faktiskt kom ur spridaren, ges i Tabell 1. Samma fordon och utrustning som används vid varmsandning respektive torrsandning på gång- och cykelvägarna i Umeå användes vid detta test. 14 VTI rapport 796

19 Tabell 1 De olika material och metoder som användes i jämförelsestudien Metod/Material Inställd dosering (g/m 2 ) Vikt prov 1 (g) Vikt prov 2 (g) Medelvikt (g) Kross sand % H 2O Stenmjöl % H 2O Stenmjöl + sand % H 2O Stenmjöl + sand + vatten % H 2O Sand Intervjuer med driftpersonal och ansvariga För att få bakgrundskunskap om hur vinterdriften är organiserad i Umeå, hur man jobbar med cykeltrafikfrågor och framförallt för att samla den praktiska erfarenheten av användningen av metoden med varmsand, genomfördes ett flertal intervjuer och samtal med driftpersonal och ansvariga för driften i Umeå kommun. De första intervjuerna gjordes redan innan projektet startades, i december 2008 och har sedan följts upp under hela projektets gång. Inför en av intervjuerna hade ett underlag med frågor formulerats (se bilaga 6) medan andra intervjuer mer haft formen av ett friare samtal. Även de frågeställningar som diskuterats vid planeringsmöten och liknande har sammanställts i de fall det bidragit med information kring den praktiska erfarenheten och utvärderingen av metoden. 2.5 Intervjuer/enkäter med fotgängare och cyklister För att få en uppfattning om trafikanternas syn på metoden med varmsandning, genomfördes också vägkantsintervjuer med fotgängare och cyklister. Som underlag för intervjuerna användes ett frågeformulär med förvalda kryssalternativ, så det var snarare en muntlig enkätundersökning än en regelrätt intervjustudie. Samtidigt fanns det även möjlighet till friare kommentarer. Frågeformuläret togs fram i diskussion med tjänstemän på kommunen och med inspiration ifrån liknande, tidigare studier (t.ex. Bergström, 2002). Ett första frågeformulär testades under vintern 2010/2011, genom att sammanlagt åtta fotgängare och cyklister intervjuades. Intervjuerna genomfördes vid lunchtid fredagen den 11 mars, i anslutning till en frekvent använd gång- och cykelbro. Utifrån dessa första intervjuer modifierades frågeformuläret något till kommande vinter. Bland annat fick ett flertal frågor strykas, eftersom det var tydligt att den maximala intervjutiden som respondenterna kunde acceptera var omkring fem minuter. Uppföljande intervjuer genomfördes i samband med fältmätningarna i januari Under dessa dagar intervjuades ytterligare 13 cyklister och 9 fotgängare. Förutom ett antal bakgrundsfrågor och allmänna frågor kring vinterväghållning av cykelvägar, fick trafikanterna svara på frågor kring metoden - om de märkt någon skillnad, upplevda föroch nackdelar, etc. (se bilaga 7). VTI rapport

20 2.6 Olycksuppföljningar Samtidigt som det här projektet genomfördes, pågick en studie vid Umeå Universitet med syfte att studera fotgängares och cyklister olyckssituation för att senare utröna effekter av säkerhetsåtgärder (Rolfsman, Bylund & Saveman, 2012; Bylund Rolfsman & Saveman, 2013; Gyllencreutz et al., 2013). Studien ingick i ett forskningsprogram på fem år finansierat av Myndigheten för Samhällsskydd och Beredskap. Norrlands universitetssjukhus har sedan länge fört statistik över alla skadade (Injury Data Base) och har en speciell databas för trafikskadade (STRADA) som uppsökt sjukvård. Utöver analyser av olycksdata från universitetssjukhuset, skickades också enkäter ut till personer som uppsökt sjukvård till följd av att de skadats som fotgängare eller cyklist. Enkäten innehöll förutom bakgrundsfrågor kring cykelvanor, typ av cykel/skor eller annan utrustning, frågor kring olyckstillfället: var och hur olyckan inträffade, hur vägförhållandena var på olycksplatsen och om det var något den svarande ansåg hade kunnat förhindra olyckan. Tack vare studien vid Umeå Universitet, gavs möjlighet att följa upp olyckssituationen för fotgängare och cyklister under de vintrar vårt projekt pågick. Vi hade emellertid låga förhoppningar om möjligheten att kunna dra några slutsatser gällande olyckseffekten av varmsandningen, eftersom det i regel sker för få olyckor under en vinter, för att kunna få ett statistiskt underlag. 16 VTI rapport 796

21 3 Tidigare studier av varmsandning 3.1 Historik och beskrivning av metoden Sandning med hjälp av vatten utfördes redan på 1950-talet, men då spreds sand och vatten av separata fordon. Utvecklingen av en utrustning som blandar sand och vatten innan spridning, påbörjades av svenska Vägverket 1995 och presenterades vid PIARCs vinterkongress i Luleå 1998 (Vägverket, 1998). Prototypen hade då varunamnet Friction Maker och samtidigt presenterades en annan metod kallad Hot stone där sanden istället värmdes upp, utan att något vatten tillsattes. Denna metod var emellertid så energikrävande att den efter ett fåtal tester inte fick någon vidare användning. Friction Maker, även kallat varmbefuktad sand eller i denna rapport varmsandning, har inte heller använts i någon större omfattning i Sverige, men är en väl använd metod i Norge där den också kallas för Fastsand-metoden. Metoden bygger på att hett vatten blandas med sand-/grusmaterialet i samband med spridning och att så många sandkorn som möjligt täcks av en vattenfilm (Vägverket, 1998). När den vattenbegjutna sanden lämnar spridaren och landar på en vägbana med vinterväglag fungerar vattenfilmen som ett klister mot den kalla ytan och sanden fryser fast. Effekten blir en sandpappersliknande yta med längre varaktighet än vanlig sandning. För att metoden ska fungera krävs att underlaget har en temperatur under 0 C. Efter den första prototypen, har ett flertal tillverkare tagit fram utrustning för varmsandning. Principen är densamma men det förekommer skillnader gällande brännare för uppvärmning av vattnet, matning av material till spridaren, spridarens konstruktion, etc. 3.2 För- och nackdelar enligt tidigare tester och utvärderingar Varmsandning på större vägar har tillämpats och utvärderats i flera år i Norge. Exempelvis gjorde SINTEF på uppdrag av Statens vegvesen Vegdirektoratet, under vintrarna 1998/1999 och 1999/2000, ett flertal vetenskapliga försök inom Vinterfriksjonsprosjektet, i syfte att utvärdera olika halkbekämpningsmetoder (Vaa, 2000). Förutom att metoden med varmsandning jämfördes med torrsandning och sandning med saltinblandning, jämfördes olika typer av utrustning, sandningsmaterial, vattentemperatur, etc. Försöken utvärderades i huvudsak med hjälp av friktionsmätningar: före, direkt efter och sedan fortgående inom verkningstiden av åtgärden. De norska försöken visade tydligt att friktionen efter åtgärd är högre med varmbefuktad sand än vid torrsandning, både på snö- och isväglag. Skillnaden mellan metoderna var större på is än på snö. Effekten med den varmbefuktade sanden var den dubbla på snö jämfört med torrsand medan den var tre gånger så stor på isväglag. De friktionsmätningar som gjorts före och efter åtgärd indikerade att beskaffenheten av en snötäckt yta har betydelse för den friktionsnivå som uppnås med varmsandningen medan friktionen före åtgärd på en istäckt yta inte påverkar friktionen efter åtgärd. Friktionstillskottet som varmsandningsåtgärden gav var dock relativt konstant, oberoende av friktionen före åtgärd. Testerna visade vidare att friktionen efter åtgärd avtar med ökande lufttemperatur. Slutsatsen blev därmed att varmsandningsmetoden har bäst effekt och längst varaktighet på ett hårt is- och snötäcke under stabila väderförhållanden med köldgrader. Den enda nackdelen man fann med varmsandningsmetoden var att sandningssand av osorterade massor som innehöll en för stor mängd finmaterial (kornstorlek < 0,075 mm) riskerade att frysa fast och packa sig i behållaren eller spridaren. Fördelarna med metoden är dock många anser Vaa (2000): VTI rapport

22 Bättre friktion Längre varaktighet Mindre sandförbrukning Resursbesparande Lägre driftkostnad Minskad saltförbrukning i sandningssanden Mindre stenstorlek vilket leder till färre stenskottskador Billigare grusfraktioner 3.3 Rekommendationer gällande utrustning och grusmaterial Försöken inom Vinterfriksjonsprosjektet resulterade i en hel del viktiga slutsatser gällande metod, utrustning och grusmaterial. Bland annat visade det sig vara viktigt med en hög temperatur på vattnet. En tempererad blandning av vatten och grus ger en bättre effekt än torrsand och man får en betydande tilläggseffekt genom att öka vattentemperaturen upp mot kokpunkten. De bästa och mest stabila resultaten uppnåddes med den prototyp där värmeenheten (för vattnet) var monterat på fordonet, eftersom det gav bäst kontroll av vattentemperaturen (Vaa, 2000). För bästa resultat, bör spridarutrustningen vara utformad så att den säkerställer en jämn blandning av vatten och grus. Det är också viktigt att den ger en jämn värmefördelning över hela spridningsbredden. Tester av olika grusmaterial, visade att friktionen efter åtgärd inte skilde sig nämnvärt mellan de olika materialen (0,5 4 mm, 0 4 mm, 0 6 mm), varken på snö eller is. Det verkade inte heller som att andelen finmaterial är utslagsgivande för den friktionsnivå som kan uppnås med befuktad sand (Vaa, 2000). Det såg inte heller ut att vara någon avgörande skillnad på effekten beroende av om man använt naturgrus eller stenkross. Dessutom visade testerna att en ökad grusmängd bara ger en liten förbättring av friktionen, vilket inte motiverar en ökad dosering eftersom det ger en kostnadsökning genom större materialåtgång och kortare räckvidd för fordonet. Försöken visade vidare att vid torrsandning så hade mängden finmaterial en klar inverkan på friktionstillskottet. Vaa (2000) menar därmed att betydelsen av de grövre fraktionerna inte är lika stor som man tidigare ansett och att samma stenmaterial (med samma gradering) kan användas för såväl varmsandning som vid torrsandning. Utifrån sina tester ger Vaa (2000) följande rekommendationer vad gäller grusmaterialet: Både naturgrus och stenkross kan användas Innehållet av finmaterial med kornstorlek < 0,075 mm bör vara mindre än 10 % Massorna bör produceras på hösten, torkas och lagras torrt Efter Vinterfriksjonsprosjektet har varmsandningsmetoden testats och utvecklats vidare i Norge genom årliga studier (åtminstone fram till 2008). Studier har innefattat analyser av siktkurvor för grusmaterialet, filmning med värmekamera, fotografering av strömönster, kontroll av mängden material genom vägning av materialet som landat på gummimattor samt distanstest med spridare av olika fabrikat. Målet har varit att förbättra utrustningen med avseende på: effekt på vägen, driftstabilitet och driftsäkerhet, uppvärmningstid tills bilen är driftklar samt hantering av grusmaterialet (0-4 mm med 10 procent finmaterial < 0,075 mm). Eftersom de tidiga försöken (Vaa, 2000) visade att metoden ställer speciella krav på utformningen av sandbehållaren och sättet som grusmaterialet transporteras på, då det 18 VTI rapport 796

23 finns risk att fingraderade massor fryser om fukthalten är för stor, gjordes försök med att blanda in salt i grusmaterialet. Testerna med uppföljande friktionsmätningar visade dock att saltet reducerade varmsandningens friktionsförbättring väsentligt (Vaa, 2008) och därmed är saltinblandning något man avråder ifrån. Trots långvarig användning av metoden, finns det enligt norska erfarenheter ett stort behov av kvalitetskontroll och vägledning till användarna/utförarna för att kunna förbättra resultaten av metoden (Vaa, 2008). VTI rapport

24 4 Förutsättningar i Umeå Den bakgrundsinformation om förutsättningarna i Umeå som presenteras i detta kapitel, baseras på upplysningar som framkommit i samband med intervjuer eller möten med förare och ansvariga för vinterväghållningen. Viss kompletterande information har hämtats från Umeå kommuns hemsida eller från andra källor och i dessa fall anges en referens, vilket inte alltid varit möjligt för informationen från de personliga källorna. 4.1 Klimat, topografi och befolkning Umeå ligger i Västerbotten, längs norrlandskusten vid Umeälvens mynning i Bottniska viken, ca 65 mil norr om Stockholm. Umeå kommun har invånare på en yta om 2331,4 km 2, men tre fjärdedelar bor i Umeå tätort (Umeå kommun, 2012). Umeå är en universitetsstad med omkring studenter, inklusive forskarstuderande. Enligt normalperioden 1961 till 1990, är årsmedeltemperaturen i Umeå 2,7 C och den genomsnittliga nederbördsmängden 591 mm per år (SMHI, 2005). Årsmedelvärdet för maximalt snödjup är mellan 60 och 70 centimeter och snödjupet är normalt störst i februari (Sveriges Nationalatlas, 1995). Första dagen med snötäcke inträffar, i genomsnitt, den 5 november och den sista den 1 maj. Enligt VÄG 94 (Vägverket, 1994), ligger Umeå inom klimatzon 4 med en medelköldmängd på mellan 900 och 1000 negativa dygnsgrader. Analyser av nederbördsmängder registrerade av VViS-stationer i närheten av Umeå, för vintrarna 2003/04 till 2009/10 visar att Umeå har i snitt 72 nya snöfall per vinter (se bilaga 1). För att räknas som ett nytt snöfall måste det i det här fallet ha gått sex timmar sedan det senast noterade snöfallet. 4.2 Gång- och cykelvägnätet Enligt Cykeltrafikprogram för hållbar utveckling (Umeå kommun, 2009a), har Umeå ett huvudvägnät för cykel på totalt ca 71 km och ett övrigt gång- och cykelvägnät (lokalnät) på omkring 133 km. Den absoluta majoriteten av cykelvägnätet utgörs av gcvägar separerade från biltrafiken. En försvinnande liten andel är cykelfält. På grund av att de är svåra att sköta vintertid har man i Umeå valt att avstå från cykelfält i mesta möjliga utsträckning. Enligt den senast genomförda resvaneundersökningen i Umeå (2006) är andelen cykelresor 19 procent av det totala antalet resor i kommunen. I Umeå tätort är cykelandelen 22 procent Umeå har som målsättning att minska andelen resor som sker med bil, till förmån för resor med cykel eller till fots. I cykeltrafikprogrammet har därför ett framtida cykelvägnät identifierat där nuvarande huvudvägnät för cykel utökas med ca 17 procent i Umeå tätort på kort sikt. Översiktsplanen för Umeå kommun säger att varje stadsdel ska har minst ett prioriterat cykelstråk till centrum respektive universitets- och sjukhusområdet. I Umeå har man en relativt god kunskap om var cykeltrafiken går, genom att årliga flödesmätningar gjorts sedan början på 1990-talet och redovisas i cykelflödeskartor över tätorten (se Figur 21, i bilaga 9). De högsta flödena har uppmätts i Centrala stan och i de östra stadsdelarna. Cykelbron Svingen har det enskilt högsta flödet; i snitt cirka cyklister per vardagsdygn, men det kan uppgå till cyklister under enskilda dygn. Umeå är också känt för att ha en bra statistik över cykelolyckorna i kommunen, tack vare universitetssjukhusets noggrannhet i olycksregistreringen under ett flertal år. 20 VTI rapport 796

25 4.3 Krav på vinterväghållningen Grunden för vinterväghållningen i Umeå är att gator samt gång- och cykelvägar alltid ska vara framkomliga för fordon och gående, utom vid extrema väderförhållanden. Däremot måste vissa ytor prioriteras framför andra, eftersom det skulle krävas orimliga resurser för omedelbar snöröjning i hela kommunen samtidigt. Enligt samhällsbyggnadskontorets kvalitetsdeklaration för vinterväghållningen (Umeå kommun, 2009b), gäller följande krav: Plogning påbörjas vid nysnömängd 4 cm för prioriterade gc-vägar och gångbanor. Plogning påbörjas vid nysnömängd 6-8 cm för övriga gc-vägar. Plogning påbörjas vid nysnömängd 4-6 cm för prioriterade gator (bussgator, huvudgator, centrala, östra och västra stadsdelarna). Plogning påbörjas vid nysnömängd 8-12 cm för lokalgator. Halkbekämpning utförs på prioriterade gator och gc-vägar i förebyggande syfte. Halkbekämpning utförs på övriga gator och gc-vägar när halka uppstår. För gång- och cykelvägnätet, har man i prioriteringen beaktat trafikintensitet, olycksfall och kopplingar till viktiga målpunkter. De prioriterade cykelstråken för vinterunderhåll sammanfaller till stor del med de huvudstråk som finns för cykeltrafiken i Umeå, men inkluderar också andra cykelvägar. Att vinterväghållning på gång- och cykelvägar är något som allmänheten i Umeå anser är viktigt har visat sig i flera undersökningar, exempelvis i en webbenkät genomförd i september På frågan om vilken åtgärd som var viktigast för att fler ska välja att cykla, var snabb snöröjning, halkbekämpning mm vintertid något som många av de svarande ansåg att kommunen först och främst skulle satsa på (se Figur 5). Figur 5 De saker som umeåborna vill att kommunen ska prioritera för att få fler att välja att cykla. Källa: webbenkät genomförd bland umeåborna i september 2008, presenterad i cykeltrafikprogrammet (Umeå kommun, 2009a). VTI rapport