Trafikolycksutfall i ytterkurvor med negativ skevning -En fallstudie på E4 Hälsingekusten Foto: Daniel Sjöholm, www.larm-soderhamn.se Johan Granlund, Teknikchef, Vectura Christoffer Hag och Andreas Lundgren, Chalmers
Upplägg Känd kunskap (varmt klimat): Negativ skevning minskar risk för vattenplaning men sämre kördynamik ökar risken att tappa kontrollen över fordonet, samt ökar risken för avåkning vid regnhal väg. Fallstudie E4 Hälsingekusten (kallt klimat): Negativ skevning => Ökad frekvens halkolyckor på vintern? Slutsats: Negativ skevning ökar olycksrisk på vinterföre i tvära kurvor. Rekommendationer: Negativ skevning bör vara -1.5 %, inte -2.5 % som idag. Neg. skevning bör inte användas i tvära kurvor.
Vad är negativ skevning? Vid in-/utgång av uppbankad ytterkurva är tvärfallet nära 0 %. Risk för vattenplaning! [Schneider, 1982] Vattenplaningsrisken kan elimineras med negativ skevning.
Känd kunskap Utfall vid negativ skevning på Autobahn: [Schneider 1982, Lamm et al 1982] Färre olyckor vid radie R > 8000 m (140 km/tim => 0.2 m/s 2 ). Fler olyckor vid 5000 < R < 8000, om L > 2 km. Fler olyckor vid R < 5000 m. Filbyte i negativt skevad kurva => kraftigt ökad olycksrisk. Betydligt fler olyckor vid -2.5 % än vid -1.5 % skevning. Uppbankning av ytterkurvor ger bättre kördynamik och sänker behovet av sidofriktion: 1 procentenhet ökad bankning ger 5 % färre loss-of-control olyckor med lastbil [Milliken & de Pont, 2005].
Sidkraft vid kurvtagning [Källa: VGU] tan(α) = Vägens tvärfall f s = Sidofriktionstal F = Centrifugalkraft G = Tyngdkraft N = Normalkraft Sidkraften F vill dra fordonet av vägen. F är indirekt proportionell mot Kurvradien. Om reaktionskrafterna räcker, är färden kursstabil. Avgörande för reaktionskrafterna: Sidofriktionstal (Vid våt vägbana & hög fart: Makrotextur) Vägens tvärfall (skevning/dosering/bankning) Erforderligt sidofriktionstal: 2 v, = ± tan( α) g * R f s erf
Teoretisk kurvdosering Anvisningen Vägars och Gators Utformning (VGU); Skevning i 110 km/tim kurva, som funktion av kurvradie Enligt sidofriktionsformeln är 3850 m minimiradie för stabil kurvtagning med -2.5 % skevning vid sidofriktion 0.05 (ishalka) VGU-förvaltarna har förväxlat fotnoter Är det rimligt att vägnormen tillåter negativ skevning vid kurvor snävare än så?
E4 Hälsingekusten Öppnad okt -99. Alt 4-fältsväg. 110 km/tim. Längd 27 km. Bombering 2.5 %. Många ytterkurvor negativt skevade. Ett par tvära kurvor uppbankade.
Trafik- och olycksdata Trafikdata: Trafikarbete ÅDT = 7 000 fordon per årsmedeldygn. Säsongskvot = 1.8 2/3 av trafikarbetet sker på sommaren, 1/3 på vintern. Andel fordon med axelavst. > 3.3 m ( lastbilar ): 17 %. Olycksutfall fr o m 2003 t o m 2009: 71 olyckor med 134 skadade personer i STRADA. PO-kvot 0.11 per Map*km (ref = 0.08 för Alt 4F 110 väg). 11 % olyckor med lastbil eller buss, exkl PB-reg minivans. 62 % singelolyckor. 48 % under halkperioden oktober mars.
Fordon lutar otryggt i kurvorna [Foto: J Granlund]
Olycksbilder, urval Foto: Daniel Sjöholm, www.larm-soderhamn.se
Olycksutfall Singelolycka i ytterkurva dominerande. 48 % vintertid. 45 % vid halt väglag. 38 % sladdolyckor.
Större behov av friktion i tvära feldoserade kurvor Exempel: Tvärfall -3.49 % i vänsterkurva med radie 2000 m. Friktionsbehovet sänks med över 80 %, genom att banka upp kurvan till +5.5 %.
Slutsatser Oproportionerligt många halkolyckor: - 48 % av olyckor under period med 36 % av trafikarbetet. 62 % singel, 38 % sladd => Svårt bedöma friktionsbehov och max säker fart? Sannolikt hade många av halkolyckorna inte skett, om alla tvära ytterkurvor haft max tillåten positiv skevning. Filbyte överrepresenterat i olycksutfallet. Lastbil & Buss inte överrepresenterade: - Tunga fordon får inte köra 110 km/tim => lägre sidkraft. - Neg skevning värre på vägar < 90 km/tim för LB än PB. Lågt sidofriktionsbehov (inkl bra skevning) är nyckelfaktor.
Rekommendationer Olycksutfall i kurvor kan minskas genom att skärpa vägregler för skevning. Exempel: Negativ skevning bör vara -1.5 %, inte -2.5 % som i VGU. Negativ skevning bör i Skandinavien och andra kalla regioner inte tillåtas i kurvor som ger >> 0.2 m/s 2. 0.2 m/s 2 motsvarar vid 110 km/tim att kurvradien är större än ca 4600 m, vilket redan är huvudregel i VGU. Men VGU medger undantag ned till 1800 m. Det leder till halkolyckor på isiga vägar. Vägnormen för skevning bör beakta extra sidkraft vid filbyte samt +10 % friktionsbehov för understyrda långa fordon: Tvära kurvor på flerfältsväg med hög referenshastighet bör normalt utformas med största tillåtna skevning.
Foto: Mats Landerberg Slutord Mätresultat i linje med intuition. Kompletterar tidigare forskning. Vägnormen VGU bör justeras. Negativ skevning: + minskar vattenplaning och ger därför färre olyckor i flacka ytterkurvor, - men ökar olyckor i tvära ytterkurvor. Linjeföring och sidofriktionsbehov mäts effektivt med laserbil, inför projektering av säkerhetshöjande åtgärder i befintliga kurvor. Vägarna kan göras säkrare!