Waga preselekcyjna jak fotoradar? Drukuj

 

Czym jest fotoradar, do czego służy, jakie są konsekwencje przejazdu obok tego urządzenia z prędkością większą od dopuszczalnej – tego użytkownikom pojazdów samochodowych nie trzeba objaśniać. Każdy zainteresowany wpisze w wyszukiwarkę internetową kluczowe słowa: „GITD, Centralny System Automatycznego Nadzoru nad Ruchem Drogowym” i będzie wiedzieć więcej – chociażby to, że od roku 2011 nadzór nad infrastrukturą fotoradarową, należącą przedtem do Policji  i Generalnej Dyrekcji Dróg Krajowych i Autostrad, przejął Główny Inspektor Transportu Drogowego. Kierowca dowie się również, że w latach 2012-2013 rozmieszczono na drogach 300 nowych fotoradarów, a kolejnych 100 zostanie zamontowanych do końca I kwartału 2015 roku. Wszystko po to, aby w miejscach szczególnie niebezpiecznych (bo tam powinny być rozmieszczone fotoradary) przestrzegać ograniczeń prędkości i nie doprowadzać do wypadków, często ze śmiertelnymi skutkami.

A waga preselekcyjna? Czym jest i dlaczego w tytule porównana jest do fotoradaru?

Waga preselekcyjna to urządzenie do ważenia pojazdów poruszających się z dużymi prędkościami, przekraczającymi nawet dopuszczalną prędkość maksymalną na autostradach. Podstawowym elementem jest układ pomiarowy wbudowany w nawierzchnię drogową Najczęściej spotykane czujniki wykorzystywane w instalacjach wag preselekcyjnych to czujniki kwarcowe, polimerowe, „Single Load Cell”, optyczne a także płyty ważące [1]. Zapewniają one dokładność pomiaru rzędu 4÷6% (rozwiązanie najdroższe) do 15÷20% (rozwiązanie najtańsze) przy jednoczesnym okresie trwałości od 3 lat (czujniki piezoelektryczne) do 12 lat (czujniki „Single Load Cell”). Podstawowe wyposażenie punktu ważenia preselekcyjnego:
• pomost ważący,
• pętle indukcyjne do pomiarów prędkości, ilości i rozstawu osi, długości pojazdu,
• kamery do zdjęć poglądowych oraz zdjęć tablic rejestracyjnych, działające w świetle dziennym oraz w nocy.

Obsługę systemu pomiarowego zapewnia oprogramowanie komputerowe do administrowania danymi, natomiast transfer odbywa się poprzez łącza internetowe. Podstawowe dane, uzyskiwane podczas przejazdu przez wagę preselekcyjną, istotne ze względu na ocenę niszczącego oddziaływania pojazdu na nawierzchnię drogową to:
• naciski poszczególnych kół i osi,
• ilość i rozstaw osi pojazdu,
• całkowita masa pojazdu.

W roku 2012 Generalna Dyrekcja Dróg Krajowych i Autostrad rozpoczęła program budowy sieci wag preselekcyjnych [3], [5]. Do 2015 roku ma powstać 300 punktów ważenia, natomiast wartość projektu określono na 500 mln zł. Oznacza to, iż koszt utworzenia jednego punktu pomiarowego wynosić będzie około 1,7 mln zł.

Pojazdy ciężkie (masa całkowita powyżej 3,5 Mg) o naciskach osi przekraczających wartości dopuszczalne w sposób przyspieszony niszczą nawierzchnie drogowe. Niżej wykres, który pozwala przekonać się o tym fakcie.


 

Obliczenia przeprowadziłem przy następujących założeniach:
• oś referencyjna (obliczeniowa) - 100 kN,
• normatywny ciągnik siodłowy dwuosiowy z naczepą trójosiową o masie całkowitej 40 Mg oraz naciskach osi: 60 kN, 100 kN, 80 kN, 80 kN, 80 kN,
• przeciążenia 10%, 20%, 30%, 40%, 50% dla każdej osi,
• francuska metoda obliczania współczynnika agresywności pojazdu, przy czym przyjąłem n = 4 („prawo czwartej potęgi”).

Jak widać, przeciążanie pojazdu (zwiększanie nacisków osi) powoduje drastyczny wzrost współczynnika agresji i skrócenie okresu trwałości zmęczeniowej. Podkreślam, że analiza dotyczy tylko jednego typu pojazdu – nie można jej interpretować jako obraz rzeczywistego ruchu.

Wyjaśniam, że:
• współczynnik agresji pojazdu to liczba, pokazująca ile przejazdów osi referencyjnej o nacisku 100 kN zastępuje jeden przejazd pojazdu rzeczywistego o danej liczbie osi, z których każda ma określony rzeczywisty nacisk,
• trwałość zmęczeniowa  to liczba obciążeń osiami referencyjnymi (inaczej mówiąc – ilość przejazdów osi referencyjnej przez przekrój pasa ruchu), którą może przenieść konstrukcja nawierzchni do wystąpienia stanu granicznego nośności. Stan graniczny nośności uważa się za przekroczony, jeżeli w nawierzchni wystąpią spękania zmęczeniowe obejmujące nie mniej niż 20% jej powierzchni i/lub trwałe deformacje strukturalne o głębokości nie mniejszej niż 12,5 mm.

Trwałość zmęczeniowa powinna być zapewniona w obliczeniowym okresie eksploatacji, który dla nawierzchni podatnych i półsztywnych wynosi 20 lat. Stąd na osi rzędnych lata a nie ilości obciążeń osiami referencyjnymi.

Oczywiście pojazdy o ponadnormatywnych naciskach osi nie mogą poruszać się po drogach bezkarnie. Konsekwencje opisałem w poprzedniej „Ciekawostce” z dnia 06 czerwca 2013 r. Czy system wag preselekcyjnych może poprawić sytuację w zakresie karania tych, którzy łamią przepisy dotyczące dopuszczalnych mas całkowitych i nacisków osi i w ten sposób przyczyniają się do przyspieszonego niszczenia nawierzchni dróg? I tak, i nie.

Dlaczego nie?

Ponieważ obowiązujące obecnie przepisy nie przewidują ważenia w ruchu z dużymi prędkościami, w wyniku którego można wszczynać postępowanie administracyjne w celu nałożenia kary [3]. Wagi preselekcyjne ze względu na zbyt duży błąd pomiaru nie posiadają zatwierdzenia typu Głównego Urzędu Miar. W związku z tym umożliwiają jedynie zatrzymanie tych pojazdów, co do których istnieje uzasadnione podejrzenie o przekroczeniu dopuszczalnych wartości w zakresie nacisków osi oraz masy całkowitej. Zasadnicze ważenie musi odbywać się na stanowiskach do ważeń zalegalizowanymi wagami przenośnymi. A zatem system preselekcyjny w obecnym stanie prawnym pozwala na wyłączenie z ruchu bardzo małej ilości pojazdów przeciążonych. Można to skwitować takim stwierdzeniem:

 „Jeden pojazd zostanie zidentyfikowany przez wagę preselekcyjną i zważony na wadze przenośnej, inne ominą punkty ważenia lub zatrzymają się na parkingach”.

Działa wszak w eterze kanał 19 radia CB, prawda?  Działa legalnie, zgodnie z rozporządzeniem Ministra Infrastruktury z dnia 3 lipca 2007 roku (Dz. U. z 2007 r. Nr 138, poz. 972).

Dlaczego tak?

Ponieważ w pewnych krajach wagi preselekcyjne są już wykorzystywane do obciążania karami [3]:
• w Czechach od roku 2011 wagi preselekcyjne otrzymują zatwierdzenia typu i można przy ich pomocy dokonywać miarodajnych pomiarów oraz obciążać karami,
• w Szwajcarii można karać przewoźników na podstawie pomiarów z wag preselekcyjnych. Margines błędu pomiaru został tam ustalony znacząco powyżej dokładności wagi. W ten sposób pojazdy nadmiernie przeciążone eliminowane  są z ruchu, natomiast pojazdy mieszczące się w limicie przejeżdżają bez sankcji.

Warto zatem dążyć do zmiany stanu prawnego, wzorując się na przykładzie Szwajcarii.

W Polsce temat wag preselekcyjnych zaczął być intensywnie nagłaśniany od roku 2012. Oczywiście warto nad takim systemem dyskutować, warto wagi montować – chociaż koszty nie są małe. W zależności od konfiguracji trzeba liczyć się z kwotą 0,5 ÷ 1,7 mln zł za jedno stanowisko. Nie na-leży jednak uzasadniać konieczności tworzenia sieci wag preselekcyjnych posługując się argumentami, których jednoznaczność i precyzja są wątpliwe. Na przykład takim:

„Obliczono, że jedna przeładowana ciężarówka powoduje takie straty na drodze, jak przejazd czterystu prawidłowo załadowanych samochodów”.

To cytat – kto chce, odnajdzie film z tym zdaniem na YouTube. Brzmi sensacyjnie ale Autor wypowiada się bardzo ogólnie, pozostawiając zbyt duży margines na domysły. Chociażby takie:

Jaka jest skala przeładowania? Czy „przeładowana ciężarówka” to taki sam typ pojazdu jak „pra-widłowo załadowany samochód”? Nawierzchnia jest podatna czy sztywna? W jaki sposób obliczano straty?

Ja formułuję swoją tezę w sposób następujący:

„Jeden dwuosiowy ciągnik siodłowy z trójosiową naczepą, przeładowany o 100%, powoduje    na drodze o nawierzchni podatnej takie same szkody zmęczeniowe, jak przejazd szesnastu takich zespołów, załadowanych zgodnie z przepisami”.

Różnica pomiędzy tymi dwoma stwierdzeniami jest tak rażąca, że poczuwam się do obowiązku udowodnienia swojej tezy. Do analizy przyjmuję dwuosiowy ciągnik siodłowy z naczepą trójosiową, ponieważ z badań przeprowadzonych przez Politechnikę Gdańską w 2010 roku wynika, że jest to najbardziej agresywny pojazd w stosunku do nawierzchni drogowej [2]. Jednocześnie jest on naj-bardziej rozpowszechniony w grupie pojazdów ciężkich z przyczepami i naczepami.

Przyjmuję następujące założenia:
1. Przyspieszenie ziemskie zaokrąglone do wartości 10 m/s2.
2. Nawierzchnia podatna (najbardziej rozpowszechniona w Polsce).
3. Oś referencyjna o nacisku 100 kN.
4. Normatywny ciągnik siodłowy z naczepą – masa całkowita 40 Mg, naciski osi odpowiednio 60 kN, 100 kN, 80 kN, 80 kN, 80 kN.
5. Przeciążony ciągnik siodłowy z naczepą – masa całkowita 80 Mg, naciski osi odpowiednio 120 kN, 200 kN, 160 kN, 160 kN, 160 kN.
6. Francuska metoda obliczania współczynnika agresji pojazdu z zastosowaniem wykładnika n = 4 („prawo czwartej potęgi”), gdzie:
współczynnik agresji A = (Pi / Po)4 - dla osi pojedynczej,
współczynnik agresji A = 1,1• [(P1 / Po)4 + (P2 / Po)4 + (P3 / Po)4] - dla osi potrójnej,
    Pi – nacisk i-tej osi pojedynczej,
    P1, P2, P3 – naciski osi składowych w osi potrójnej,
    Po – nacisk osi referencyjnej (w naszym przypadku Po = 100 kN).

Oczywiście współczynnik agresji tego pojazdu jest sumą współczynników agresji wszystkich jego osi – dwóch pojedynczych i jednej potrójnej.
Dowód:
1. Zestaw normatywny (1).
Współczynnik agresji A(1) = (60/100)4 + (100/100)4 + 1,1 • 3 • (80/100)4 = 2,481.
2. Zestaw przeciążony (2).
Współczynnik agresji A(2) = (120/100)4 + (200/100)4 + 1,1 • 3 • (160/100)4 = 39,700.
3. A(2) / A(1)  = 16,00.
Oznacza to, że jeden przejazd pojazdu (2) zastępuje szesnaście przejazdów pojazdu (1) – c.b.d.u.

A może Autor wypowiedzi miał na myśli nawierzchnię sztywną? Sprawdźmy – obliczenia są takie same, inna jest tylko wartość wykładnika „n”. W Polsce przyjmuje się n = 8.

1. Zestaw normatywny (1).
Współczynnik agresji A(1) = (60/100)8 + (100/100)8 + 1,1 • 3 • (80/100)8 = 1,570.
2. Zestaw przeciążony (2).
Współczynnik agresji A(2) = (120/100)8 + (200/100)8 + 1,1 • 3 • (160/100)8 = 402,034.
3. A(2) / A(1) = 256,00.
Znowu otrzymujemy wartość dużo, dużo mniejszą od 400.

Obliczenia przeprowadziłem przy założeniu ekstremalnego przeciążenia, aż o 100%. Nasuwa się przy okazji pytanie, czy w ogóle możliwe jest takie przeciążenia pojazdu? Omawiany ciągnik siodłowy z naczepą posiada masę własną około 15-16 Mg. W związku z tym ładunek musiałby mieć masę 64-65 Mg. Czy to możliwe? Czy pojemność przestrzeni ładunkowej pozwoli na załadowanie takiej masy? Czy konstrukcja pojazdu nie uległaby destrukcji? Rozstrzygnięcie tych dylematów pozostawiam Czytelnikom.

Po tej dygresji, pokazującej irracjonalność argumentu,  czas na powrót do tytułowego pytania. Zacznę znowu od pytania – jeżeli można zautomatyzować kontrolę prędkości, to dlaczego nie można zrobić tego samego z kontrolą nacisków osi i masy całkowitej? Możliwości techniczne są, natomiast stan prawny nie pozwala na takie rozwiązanie. W związku z tym co stoi na przeszkodzie, aby znowelizować prawo? Jeżeli wierzyć rzecznikowi prasowemu opolskiego oddziału Generalnej Dyrekcji Dróg Krajowych i Autostrad [6], szkody wyrządzane na polskich drogach przez przeciążone pojazdy oscylują w granicach 6 ÷ 8 mld zł (oczywiście znowu nasuwa się myśl, w jaki sposób i przez kogo szkody te zostały obliczone, jaki okres obejmują – rok, dwa lata a może więcej). Jeżeli jednak dane są rzetelne, to szkody stanowią aż 12,7÷16,8 % deficytu budżetowego Polski na roku 2014. A zatem jest nad czym się zastanawiać, tym bardziej, że są przykłady krajów dobrze radzących sobie z omawianym problemem – Czechy, Szwajcaria (wspominałem o tym wyżej). Rozbudowa sieci wag preselekcyjnych tylko po to, aby przeciążone pojazdy ważyć na zalegalizowanych wagach przenośnych to kosztowny półśrodek – 500 mln zł w ciągu 4 lat [3], [5], tylko dla dróg krajowych. Poza tym w żaden sposób nie gwarantujący, że chociażby połowa przeciążonych pojazdów zostanie zatrzymana a przewoźnicy ukarani, pokrywając w ten sposób część szkód, jakie wyrządzili na nawierzchniach dróg.

Nadmienić należy, że system wag preselekcyjnych nie musi być centralny. Każdy zarząd dróg publicznych (wojewódzki, powiatowy, gminny) może obsługiwać utworzoną przez siebie większą bądź mniejszą sieć, realizując ustawowy obowiązek ochrony dróg przed przedwczesnym zniszczeniem (art. 20 pkt. 12 ustawy o drogach publicznych ).

Warunek konieczny – zmiana prawa.  Należy do tego konsekwentnie dążyć.

Na zakończenie fotografie, pokazujące stanowisko ważenia preselekcyjnego [4].

 

 

 

Dla dociekliwych zadanie do rozwiązania.
Jeżeli prawdziwe jest zdanie
„Jedna przeładowana ciężarówka powoduje takie straty na drodze, jak przejazd czterystu prawidłowo załadowanych samochodów”, to:
a) jakim pojazdem musi być „przeładowana ciężarówka” ?
b) jakim pojazdem musi być jeden z „czterystu prawidłowo załadowanych samochodów” ?
 

B i b l i o g r a f i a
[1] A.W. Mitas, M. Bernaś, M. Bugdol, A. Ryguła, W. Konior: „Elektroniczne narzędzia w transporcie – wagi preselekcyjne”, ELEKTRONIKA 12/2011 http://www.imm.org.pl/imm/plik/elektronika2011-12-2011_nn228.pdf
[2]  J. Judycki i zespół: „Weryfikacja i aktualizacja „Katalogu typowych konstrukcji nawierzchni podatnych i półsztywnych z 1997 roku” - Raport z drugiego etapu, Gdańsk listopad 2010
https://www.gddkia.gov.pl/userfiles/articles/p/prace-naukowo-badawcze-po-roku-2_3432/Weryfikacja%20KataloguTNPiP-Etap2_2010.pdf
[3] Dziennik Gazeta Prawna: „GITD idzie na wojnę z TIR-ami: Wagi preselekcyjne jak fotoradary”, 28.10.2013         
http://prawo.gazetaprawna.pl/artykuly/742145,gitd-idzie-na-wojne-z-tir-ami-wagi-preselekcyjne-jak-fotoradary.html
[4] Sławomir Daniek: „Inteligentny system preselekcji wagowej pojazdów na drogach ZDW Łódź jako przykład zintegrowanego systemu osłony meteorologicznej i zarządzania ruchem „SMART”
http://www.traxelektronik.pl/new/files/Referat_System_Preselekcji_Wagowej_ZDW_Lodz.pdf
[5] finanse.wp.pl: „GDDKiA rozpoczyna walkę z przeładowanymi ciężarówkami”, 24.09.2012
http://finanse.wp.pl/kat,1033703,title,GDDKiA-rozpoczyna-walke-z-przeladowanymi-ciezarowkami,wid,14950447,wiadomosc.html?ticaid=112d45
[6] http://www.gddkia.gov.pl/pl/v/system-preselekcji-wazenia-pojazdow

Kierownik Laboratorium Drogowego
Zbigniew Rowiński
Wrocław, 30.06.2014