Variable hastighedsgraenser, dynamiske/variable tavlor Civilingenjör Michael Cewers, Swarco Technology Michael.cewers@swarco.com Idag skyltas ofta med fasta hastighetsgränser oavsett väder, trafikförhållande mm. I Sverige har det antagits en lag som ger rätt att under en försöksperiod införa variable tavlor för att sänka högsta tillåtna hastigheter då det råder sådana omständigheter att den fasta skyltningen ej är relevant. Erfarenheterna från de första installationerna är mycket goda. 1. Inledning Klimatet i Skandinavien med mycket varierande förhållande vintertid och sommartid gör att skyltning med fasta hastighetsgränser i många fall inte är lämplig. Halka kan uppstå mycket hastigt, trafiken kan variera mycket under semestertider mm. Under dessa tider bör den maximalt tillåtna hastigheten vara lägre än under andra tider. Många korsningar på landsbygden är idag ej trafiksignalreglerade och hastigheterna är ofta mycket höga. Då ett större fordon, tex. Lastbil med släp kör ut i en sådan korsning ökar risken för olyckor markant. Detsamma gäller vid busshållplatser där det plötsligt kommer att finnas många fotgängare vid busshållplatsen samtidigt som bussen kan ha problem att ta sig ut på huvudvägen. Dessa problem kan överkommas om de fasta hastighetsskyltarna kompletteras med variabla hastighetsskyltar. Genom införande av dessa kan hastigheten även höjas vid gynnsamma förhållanden. 2. Ny lag En lag har stiftats i Sverige som innebär att en försöksperiod med variabla hastigheter genomförs under åren 2003-2007 på 18 platser runt om i Sverige.
Fig 1. försökplatser för variabla hastghetsgränser i Sverige På dessa ställen installeras omställbara vägmärken, som visar variabel högsta tillåtna eller rekommenderad högsta hastighet beroende på t ex risk för halka, risk för köbildning eller mycket tät trafik, olycksrisk i korsningar eller barn på väg till skolbussen. Hastigheten kan komma att varieras från 30 upp till högsta hastighet 120 km/h i steg om 10 km/h. Vägverket har satt upp ett mål för denna försöksverksamhet: Ett införande av system för variabla hastighetsgränser förväntas på sikt leda till större acceptans hos trafikanterna för hastighetssystemet som helhet, vilket är av stor vikt för trafiksäkerhet och framkomlighet.
På försöksplatserna installeras teknisk utrustning beroende på vad som ska mätas. Detektorer i vägbanan känner av när fordon passerar och hur många fordon som passerar. Rörelsedetektorer registrerar lättare fordon, som cyklar och mopeder. Väderstationer känner av temperatur, nederbörd och väglag. På en del platser övervakas vägen med videokameror. Informationen från indata systemen utvärderas normalt automatiskt. Då ändras hastigheten efter bestämda gränsvärden. Informationen kan också skickas till Vägverkets trafikinformationscentraler På trafikinformationscentralen bedömer personalen vilken hastighetsgräns som är lämplig med tanke på förhållandena
3 Teknisk lösning Systemet är uppbyggt i tre nivåer där det centrala systemet framförallt används för övervakning och manuell styrning av systemet, den lokal nivån består av en kraftfull styrdator, system för insamling av data samt de variabla hastighetsskyltarna. Fig 2 systemlayout Styrsystemet har i uppgift att hantera: Styrning Övervakning Loggning
3.1 Styrning Styrningen innefattar styrning av skyltar, slingdetektorer och mikrovågdetektorer. Systemet överför också loggningsdata till en separat dator ÖD i det lokala styrskåpet som har i uppgift att hantera all kommunikation till det centrala systemet. Systemet överför också larm via en reservlarmväg till Vägverkets underhållssystem TRISS. Detta används om kommunikationen via ÖD-datorn gått ner. Förutom detta överförs också larm direkt till entreprenör för service. När systemet har fått indikation på något allvarligt fel i styr eller indata hanterar systemet felsäkert läge på skyltarna dvs. skyltarna styrs alltid till ett kontrollerat läge. Om hela styrsystemet är ur funktion har kan skyltarna hantera detta läge helt autonomt. I den av Vägverkets specificerade lösningen har man tryckt mycket på hur man skall hantera uppkomna fel i systemet. Det är oehört viktigt att det aldrig visas något i skyltarna som är felaktigt eller motstridigt. Av denna anledning måste man veta var i systemet ett visst fel uppstått, när felet inträffade och varför. När det gäller fel på skyltar har man delat in dessa i sk A- och B-larm. Vid ett A-larm är felet så allvarligt att man släcker skylten medan ett B-larm så är felet av sådan art att man fortfarande utan risk för missuppfattning fortfarande kan tolka skyltens budskap. Av denna anledning har systemet oerhört många övervaknings och loggningsfunktioner vilka beskrivs närmare nedan. Oavsett av vad som sker går det alltid att vid feltillfället eller efteråt få reda på vad felet bestod av och vad skyltarna visat. 3.2 Övervakning Systemet övervakar: Skyltars läsbarhet. Detta innebär att systemet kontrollerar hur många lysdioder som är trasiga och va detta innebär för läsbarheten. Detektorfel. Om en detektor har ett fel som kommer systemet hantera detta antingen genom att den algoritm som använder sig av denna detektor inhiberas eller att systemet styr ut felsäkert läge. Spänningsförsörjning. Vi spänningsproblem övergår systemet till UPS-drift och larm skickas så att detta kan åtgärdas innan systemet stoppar. Inbrottsalarm. Om någon försöker bryta sig in i skåpet larmas detta till centralen som kan tillkalla polis. Utlöst säkring. Systemet övervakar alla säkringar och jordfelbrytare. Om någon av dessa löses ut kommer systemet att bevara denna information och om möjligt skicka dettta till överordnade system. Kommunikationsfel- skyltar. Kommunikationen till skyltarna övervakas av både styrsystem och skylten själv. Om kommunikationen med en skylt försvinner kommer skylten att släckas efter en förinställd tid. Kommunikationsfel- centralt system. Vid kommunikationsfel till det centrala systemet kommer styrenheten skicka ett SMS-larm via GSM. Kommunikationsfel GSM. Om GSM kommunikationen går ner kommer larm skickas normal larmväg. Fel på Styrdator. Om något fel inträffar kommer detta att skickas, beroende på felets art till ÖD.
3.3 Loggning Loggning av data omfattar: Ändrat budskap på vägmärkena. Styrsystemet mottager alltid efter att sänt ut ett värde till skyltarna skyltarnas är-värde dvs det budskap som visas på skyltarna. Indata som ändrar vägmärkena budskap. All detektor- eller väderinformation som påverkar skyltarnas visning loggas för att kunna följas upp i efterhand. Ändrat driftläge. Varje ändring av systemets driftläge loggas. Systemet kan sättas i fjärr, lokal och test läge. Larm och felsignaler från interna fel i styrdator och från ansluten utrustning loggas av systemet. Fig 3 Operatörsbild över anläggning i Sundsvall med logg och larm
4. Variabla hastighetsskyltar Vid val av skyltar för variabel visning av hastigheter är det mycket viktigt av skyltarna är väl synliga i alla väderförhållande. En lysdiod styr ut sitt ljusflöde i alla riktningar. Lysdioderna måste styra på ett riktigt sätt för att tillräcklig läsbarhet skall erhållas i svår ljusförhållande med lågt stående sol samt under hela skyltens livslängd. Fig 4 ljusflödet från en lysdiod Följande krav måste ställas: Intensitet Kontrast (Fantomljus) Degradering (åldring) Färger Dessa krav styrs av EN 12966 som är den europeiska standarden som medlemsstaterna enades om den 1:a november 2003. Standarden som redan används av Vägverket kommer officiellt att gälla i alla medlemsstater från och med hösten 2004. Om skyltarna däremot styrs med för hög strömstyrka för att uppfylla kraven på intensitet och kontrast riskeras istället att skylten åldras mycket snabbt varvid skyltens optiska egenskaper snabbt försämras. Nedan visas LED-tillverkaren HP:s redogörelse för hur ljusstyrkan försämras om dioderna drivs med olika strömstyrkor:
Fig 5. Försämring av ljusstyrkan hos en diod som drivs med olika strömstyrkor Av denna anledning bör skylten ha ett optiskt system för att maximera lydiodens ljusstyrka samtidigt som den drivs med mycket låga strömstyrkor. Swarco har en patenterad linslösning för att erhålla detta: Fig 6. linssystem i variabel hastighetsskylt
Med denna lösning behöver skyltarna inte drivas med mer än 33% av lysdiodernas nominella strömstyrka samtidigt som maximal läsbarhet uppnås i ner till 5 graders infallande solljus. Styrenheten i skylten övervakar dioderna kontinuerligt och larmar kontinuerligt antal eventuella felaktiga lysdiodkedjor. När för många lysdiodkedjor har gått sönder för att skyltens budskap skall kunna tolkas utan svårigheter skickas ett sk. A-larm, som nämnts ovan, och skylten släcks. För att säkra att skyltena alltid visar rätt budskap skickar skylten kontinuerligt tillbaka vad den visar, dvs. det sk. Är-värdet. Vid förlorad kommunikation går skylten automatiskt i felsäkert läge (normalt släckt skylt). 5. Indatasystem Som indatasystem används olika tekniker för att detektera fordon och fotgängare samt vädersensorer. Slingdetektorer (loops) är en väl beprövad teknologi för detektering av fordon. Oftast används samma typ av slingläggning som i trafikkorsningar med passage och närvarodetektorer. Tekniken anses som mycket tillförlitlig och ger möjlighet för klassificering/bussdetektering. Nackdelen är den höga underhållskostnad som ersättning av trasiga slingor innebär som är ett stort problem framförallt där andelen bilar med dubbdäck (piggdaek) dominerar. Nya tekniker är mikrovågsdetektorer och videodetektering. Mikrovågsdetektorer kan ersätta slingor för fordonsdetektering De kännetecknas av enkel installation och låga underhållskostnader. För tillförlitlig detektering bör de dock helst installeras på portaler ovanför vägbanan om de skall användas för fordonsdetektering i separata körfält. Fördelen är att de med fördel kan användas för riktningskännande fotgängardetektering Videodetektering ger mycket hög flexibilitet. Denna teknik kan användas för detektering av alla objekt över en viss storlek. Nackdelen är att den kan vara känsligare för väderförhållande och skuggor. Väderdetektorer för mätning av temperatur i vägbanan och digitala vindmätare används för indata vid väderstyrning av hastigheterna. Denna typ av detektering kräver oftast styrbeslut från operatör. Vinddetektorer vid broar kan dock med fördel användas för autonom styrning.
6. Rekommendationer Vägverkets projektledare på Vägverket region Mitt i Sverige, Håkan Boström, ger följande rekommendationer vid upphandling av väginformatikprojekt. Köp rätt utrustning/tjänst till vad som ska göras uppnås Ställ krav i upphandling, låt leverantören stå för lösningen Värdera mer än inköps priset Samverka med leverantören Testa och prova innan installation Rätt kompetens hos montörer/ installatörer Anlita erfaren besiktningsman Dokumentation och erfarenhets återföring Fig 7 sänkning av hastighet vid utsvängande tunga fordon på E4 i Hudiksvall