Kirje 1 (15) PTM 2020 kilpailutuksen ennakkomateriaali ja niitä koskevat täsmennykset, osa 2 - poikkiprofiilin tunnusluvut

Transkriptio

1 Kirje 1 (15) 1 PTM 2020 kilpailutuksen ennakkomateriaali ja niitä koskevat täsmennykset, osa 2 - poikkiprofiilin tunnusluvut Tässä kirjeessä kuvataan Liikenneviraston internetsivuilla olevan ennakkomateriaalin käyttötarkoitus ja mihin lukijan siinä erityisesti kannattaa kiinnittää huomiota. Kirjeessä täsmennetään käytettyjen uratunnuslukujen määritelmiä sekä esitetään uudet, 2020 alkavassa sopimuksessa käytettävät poikkiprofiilista laskettavat tunnusluvut, joita ei ole Suomessa tähän asti verkkotason PTMsopimuksessa mitattu. Uudet tunnusluvut ovat: 1. Vasemman uran leveys, mm (AASHTO PP-69) 2. Oikean uran leveys, mm (AASHTO PP-69) 3. Vasemman uran pinta-ala, m 2 4. Oikean uran pinta-ala, m 2 5. Maksimiuran pinta-ala, m 2 6. Keskiuran syvyys, mm 7. Harjanteen pinta-ala, m 2 8. Kouruväli, mm 9. Uraväli, m Lisäksi tässä kirjeessä on esitetty täsmennetyt kuvaukset tunnusluvuista: Ura oikea, mm Ura vasen, mm Harjanteen korkeus, mm Tunnusluvut, joihin muutoksia aiheuttaa vain poikkiprofiilin käsittelyleveyden muuttuminen vanhasta kiinteästä 3,2m leveydestä tiemerkintöjen tai kaistan leveyden perusteella mukautuvaan käsittelyleveyteen: Sivukaltevuus, % Maksimiurasyvyys, mm Tämä kirje ja siihen liittyvät, ennakkomateriaalina julkaistut määrittelyt eivät ole tilaajaa sitovia ja voivat vielä osin muuttua tai täsmentyä. Lopulliset tekniset ja laskennalliset määrittelyt ja vaatimukset esitetään tarjouspyynnön liitteissä. Tilaajan vahva ennakkokäsitys on se, että uusille uraparametreille ei tulla asettamaan käynnistyvässä kilpailutuksessa laatuvaatimuksia, koska asiaa ei ole tutkittu tarpeeksi. Toimittaja sitoutuu kuitenkin tarjouksen jättäessään toteuttamaan ja validoimaan tunnusluvut tarjouskilpailun jälkeen solmittavassa kehitysvaiheen sopimuksessa sovittavan aikataulun mukaisesti. Tilaajan suositus on, että toimittajilla olisi valmius tuottaa uusia tunnuslukuja (1-9) VTI-testissä mitattavilta testijaksoilta ja -reitiltä analysoitavaksi (neuvottelut kesken). VTI analysoi tulokset ilman tunnusluvuille asetettavia hyväksymisrajoja. Tulosten analysoinnin tarkoitus on kasvattaa sekä tilaajan,

2 Kirje 2 (15) että toimijoiden tietämystä uusista parametreista, jotta tarvittaessa voidaan tehdä korjausliikkeitä ennen varsinaisten sopimuskauden mittausten alkamista. Uusien tunnuslukujen tuottaminen VTI-testin yhteydessä ei ole pakollista, mutta tämän hetkisen näkemyksen mukaan sopijapuolella tulee kuitenkin olla valmius tuottaa uusia tunnuslukuja kevään 2020 mittausten aloitukseen mennessä. 2 Tarjoajien kommentointimahdollisuus Pyydämme mahdollisia kommenttejanne tästä kirjeestä ja sen liitteenä julkaistuista dokumenteista mennessä sähköpostitse osoitteeseen: juho.merilainen@liikennevirasto.fi. 3 Poikkiprofiilin käsittelyleveys Poikkiprofiilin käsittelyleveys on tunnuslukujen laskennassa käytettävä leveys. Käsittelyleveys määräytyy tiemerkintöjen ja kaistan leveyden suhteen: Kuva 1: Normaali tapaus kun sekä reunaviiva sekä keskiviiva/sulkuviiva/varoitusviiva ovat tunnistettavissa. Normaalissa tilanteessa käsittelyleveys on tiemerkintöjen väliin jäävä kaistan leveys miinus 5cm molemmin puolin. Käsittelyleveys on pidettävä vakiona tien pituussuunnassa tietyn matkan (esim. 100m). Tilaajalla ei toistaiseksi ole ohjeistusta siihen, miten pituussuuntainen vakiokäsittelyleveys määräytyy.

3 Kirje 3 (15) Kuva 2: Vähäliikenteinen tie, jolla ei ole tiemerkintöjä. Muut tapaukset: Jos kaistan leveys 6m ja ajoradan keskellä ei ole tunnistettavia merkintöjä ja ajoradan reunassa on tunnistettava merkintä, on käsittelyleveys 3,2m huomioiden 5cm marginaali reunaviivaan (kuva 5). Jos kaistan leveys < 6m ja ajoradan keskellä ei ole tunnistettavia merkintöjä ja ajoradan reunassa on tunnistettava merkintä, on käsittelyleveys 2,6m huomioiden 5cm marginaali reunaviivaan (kuva 5). Jos kaistan leveys 6m eikä kaistalla ole tunnistettavia merkintöjä, on käsittelyleveys 3,2m huomioiden 20cm marginaali 1 päällysteen reunaan (kuva 6). Jos kaistan leveys < 6m ja eikä kaistalla ole tunnistettavia merkintöjä, on käsittelyleveys 2,6m huomioiden 20cm marginaali 1 päällysteen reunaan (kuva 6). 1 20cm marginaalilla pyritään pienentämään päällysteen reunan halkeilun ja painumien vaikutusta poikkiprofiilin tunnuslukuihin

4 Kirje 4 (15) 4 Profiilin suodatus Poikkiprofiilin pisteet suodatetaan standardiluonnoksen pren (työversio ) esitetyllä tavalla. Luonnoksen suodatusta koskeva teksti kokonaisuudessaan: Transverse profile with a high speed profilometer The most common way to obtain and characterise the transverse profile is with a high speed profilometer. When characterising the transverse profile, for the purpose of transverse unevenness, the texture should have a minimal effect of the results. Today there are two possible techniques used for high speed profilometers, point laser sensors and scanning laser sensors. A typical point laser sensor is working with a high frequency (32 khz) and the raw readings from the sensor should be averaged at the acquisition repetition interval to filter out the influence of the texture and noise in the sensor. For a point laser, at least 50 readings per 0.1 m should be used to filter out the texture and eliminate the noise in the sensor. An average of the readings used for each sensor to measure the shape of the transverse profile for the acquisition repetition interval. The scanning laser technique have a high resolution of measurement pointn the transverse direction in contrast to the point lasers. To describe the transverse profile, one has to filter the data. The filtering of the transverse profile (at acquisition repetition interval) has two purposes, to eliminate the effect of the texture and to get rid of noise in the sensor. The raw transverse profile sometimes has a transverse sampling interval smaller than 1 mm that influenced of the texture and the noise in the sensor. The raw transverse profile should be filtered with a 150 mm three-pole low pass butterworth filter (forward reverse). To eliminate edge effects of the filter the raw profile should first be mirrored (see Kuva 3.2) before filtering and after filtering at least 150 mm at each side of the profile should not be used for transverse unevenness calculations. E.g. a mm wide raw profile can be used to characterise a mm wide profile at the acquisition repetition interval. Kuva 3. The blue profile is the original profile. The orange expansion is the mirroring.

5 Kirje 5 (15) Kuva 4. Description of the terms sampling interval, acquisition repetition interval and reporting repetition interval. 5 Ura Vasen ura Vasemman ura laskenta perustuu standardiluonnoksen työversioon pren ( ). Vasen urasyvyys lasketaan pingottamalla lanka kattamaan koko profiilin vasen puoli. Lanka alkaa mittauspisteestä 1 ja päättyy pisteeseen NL. NL määräytyy siten, että koko profiilista katetaan 60 % vasemmalta lähtien.

6 Kirje 6 (15) i=1 i=2 i=3 w NL i NC N i=1 i=2 i=3 NC NL N Kuva 5. Vasemman uran urasyvyyden määräytyminen kuperassa ja koverassa poikkiprofiilissa. Vasen urasyvyys lasketaan langan ja poikkiprofiilin välisenä suurimpana kohtisuorana etäisyytenä millimetreinä seuraavalla kaavalla. URA L = maks( ) kun i=1-n L (Kaava 1) missä i = poikkiprofiilin piste = langan korkeus kohdassa i = profiilin korkeus kohdassa i N L = vasemman uran laskentaan käytettävien pisteiden määrä Oikea ura Oikean ura laskenta perustuu standardiluonnoksen työversioon pren ( ). Oikean uran urasyvyys määritetään oheisen kuvan mukaisesti lankauramallilla pisteiden NR-R maksimiurasyvyytenä seuraavalla kaavalla millimetreinä kahdella desimaalilla. NR määräytyy siten, että laskentaan saadaan poikkisuunnassa 60 % pisteistä. Lanka alkaa kuperan profiilin tapauksessa pisteeseen NR tai sitä lähinnä olevaan pisteeseen ja koveran profiilin tapauksessa pisteestä 1.

7 Kirje 7 (15) i=nr i=nr+1 i=nr+2 NR N NR i=nr i=nr+1 i=nr+2 N Kuva 6. Oikean uran urasyvyyden määräytyminen kuperassa ja koverassa poikkiprofiilissa. URA R = maks( ) kun i=nr-n (Kaava 2) missä i = poikkiprofiilin piste = langan korkeus kohdassa i = profiilin korkeus kohdassa i N R = oikean uran laskentaan käytettävä ensimmäinen piste N = poikkiprofiilin uralaskentaan käytettävien pisteiden kokonaismäärä Täsmennykset vasemman ja oikean uran paikan määräytymiseen Kappaleissa 3.1 ja 3.2 esitettyä, standardiin perustuvaa määritelmää tarkennetaan seuraavassa sen suhteen, mistä kohtaa poikkiprofiilia uran sijainti (vasen, oikea) kaistalla lasketaan. HUOM! täsmennys koskee vain tunnuslukuja oikea ura ja vasen ura. Esimerkiksi tunnusluku harjanteen korkeus lasketaan standardin mukaan laskettavien urien pohjien mukaan. Syynä tähän on se, että tietyissä profiileissa vasemmaksi tai oikeaksi uraksi (langan 60% pituusmäärittelyn johdosta) tulkitaan ura, joka todellisuudessa on kaistan keskialueella eikä välttämättä johdu liikenteen kuormituksesta. Tämä eliminoidaan jakamalla kaista alueisiin (kuvat 7-9), joiden puitteissa kunkin alueen ura lasketaan. Vasen ja oikea ura lasketaan alueiltaan löytyvän uran pohjan ja langan suurimpana etäisyytenä. Kuva 7. Vasemman uran määrittelyalue.

8 Kirje 8 (15) Kuva 8. Vasemman uran määrittelyalue. Keskiura Keskiura lasketaan virittämällä metrin mittainen lanka profiilin keskelle ja laskemalla suurin alueelta löytyvä, langan ja uran pohjan välinen etäisyys. Kuva 9. Keskiuran määrittelyalue. Maksimiura Maksimiuran laskenta perustuu standardiluonnoksen työversioon pren ( ). Maksimiurasyvyyden laskentaa varten lanka pingotetaan poikkiprofiilin kahden ulommaisen pisteen välille. Maksimiurasyvyys lasketaan langan ja poikkiprofiilin välisenä suurimpana kohtisuorana etäisyytenä kaavalla: URA max = maks( ) kun i=1-n (Kaava 3) missä = langan korkeus kohdassa i = poikkiprofiilipiste kohdassa i N = poikkisuuntaisten mittauspisteiden lukumäärä

9 Kirje 9 (15) Kuva 10. Maksimiuran määräytyminen kuperassa ja koverassa poikkiprofiilissa. Uraleveys Laskentatapa C noudattaa AASHTO PP-69-menetelmän periaatetta, jossa määritetään poikkiprofiilista ensin pisteet 1-5. Piste 1 on se kohta keskiviivan oikealla puolella, josta poikkiprofiilin tunnuslukuja aletaan profiilin suodatuksen jälkeen laskea. Piste 5 on vastaavasti se kohta reunaviivan vasemmalla puolella, johon saakka poikkiprofiilin tunnuslukuja lasketaan. Piste 3 on mitatun alueen keskikohta ja pisteet 2 ja 4 vasemman ja oikean uran kohdat kappaleen 4.3 periaatteen mukaisesti. Piste 3 Piste 5 Piste 1 Piste 2 Piste 4 Kuva 11. Urien leveyden määritys vaihe 1. Vaiheessa 2 keskipistettä siirretään pystysuunnassa y 3 verran siten, että se on samassa kohdassa pisteen 1 kanssa. Sen jälkeen muita profiilipisteitä siirretään samassa suhteessa seuraavasti: = x i y 3 x 3 (Kaava 4)

10 Kirje 10 (15) Uudelle profiilille muodostetaan pisteet A ja B siten, että vasemman maksimiuran molemmilta puolilta haetaan se kohta, jossa profiili nousee pisteparin 1-3 muodostaman vaakasuoran tason yläpuolelle. Vasemman uran uraleveys on pisteiden B ja A välinen etäisyys. W RutLC = väli A-B (Kaava 5) w A Piste 1 x i x 3 W i* Piste 3 y 3 Piste 4 Piste 5 Kuva 12. Urien leveyden määritys vaihe 2. Vaiheessa 3 lähdetään liikkeelle edellisessä vaiheessa syntyneestä profiilista W i2*. Pistettä 5 siirretään siten, että se on korkeussuunnassa samassa tasossa pisteen 3* kanssa eli y 5 verran =w 3*-w 5*. Sen jälkeen muita oikean puolen profiilipisteitä siirretään samassa suhteessa seuraavasti: = + (x i x 3 ) y 5 x 5 (Kaava 6)

11 Kirje 11 (15) Uudelle profiilille muodostetaan pisteet C ja D siten, että vasemman maksimiuran molemmilta puolilta haetaan se kohta, jossa profiili nousee pisteparin 3*-5** muodostaman vaakasuoran tason yläpuolelle. Vasemman uran uraleveys on pisteiden D ja C välinen etäisyys x 3 Piste 3 x i y 3 x i Piste 5 Piste 1 w A Piste 3* Piste 5** W i* W i** y 5 W i* Piste 5* Kuva 131. Urien leveyden määritys laskentatavalla C vaihe 3. W RutRC = väli C-D (Kaava 7) Uran pinta-ala Urien poikkipinta-alat lasketaan urasyvyyksien ja mittauspistevälin tulojen summana. Uran poikkiprofiili jaetaan mittauspistevälien mukaisiin lamelleihin, joiden leveys kerrotaan lamellien keskimääräisellä urasyvyydellä. Vasemman uran pinta-ala lasketaan kappaleessa 4.6 määritettyjen pisteiden A B välille ja oikean uran pinta-ala pisteiden C D välille. Koveran poikkiprofiilin tilanteessa maksimiuran pinta-ala ja vasemman uran ja oikean uran pinta-alojen summa poikkeavat toisistaan. Vasen ura width ) (w height height height height i si )+(wi+1 si+1 ) 2 A LRut = B i=a (w width i +1 [m2] (Kaava 8) Oikea ura width ) (w height height height height i si )+(wi+1 si+1 ) 2 A RRut = D i=c (w width i +1 [m2] (Kaava 9) Maksimiura width ) (w height height height height i si )+(wi+1 si+1 ) 2 A Rut = D i=a (w width i +1 [m2] (Kaava 10)

12 Kirje 12 (15) URA L URA R URA L URA R Kuva 14. Urien pinta-alojen laskenta kuperan ja koveran poikkiprofiilin tilanteissa. Harjanne Harjanteen korkeus mitataan oikean ja vasemman uran pohjien tasosta. Poikkiprofiili lasketaan käyttäen mittauspisteiden lukemia kaikista N mittauspisteestä koko poikkileikkauksen leveydeltä. Poikkiprofiilista lasketaan keskiarvo halutulle raportointivälille. Harjanne = maks(d i ) kun i saa arvoja N LRut-N RRut (Kaava 17) Harjanteen korkeus lasketaan suurimpana absoluuttisena erona d i -, missä i vaihtelee urien pohjien välillä, ja d i = ajourien pohjia leikkaavan linjan poikkiprofiilipistettä i vastaava kohta = poikkiprofiilipiste i N LRut = vasemman uran paikan poikkisuuntaisten mittauspisteiden lukumääränä N RRut = oikean uran paikan poikkisuuntaisten mittauspisteiden lukumääränä Mikäli leikkaava linja d i on harjanteen maksimikohdan alapuolella, arvo on positiivinen. Mikäli leikkaava linja on sen yläpuolella, arvo on negatiivinen. Tulostettava tunnusluku on harjanteen korkeuden keskiarvo tulostusvälillä millimetreinä kahdella desimaalilla.

13 Kirje 13 (15) d i d i Kuva 25. Harjanteen määräytyminen kuperassa ja koverassa poikkileikkauksessa. Jokaisessa poikkiprofiilissa vedetään viiva vasemman ja oikean ajouran pohjien välille kappaleissa 3.1 ja 3.2 esitetyn mukaisesti. Suurin ero lasketaan jokaisessa poikkiprofiilin mitatussa pisteessä tämän leikkaavan viivan ja mitatun profiilin välillä. Jos vasenta uraa ei yksikäsitteisesti ole, käytetään laskennassa mittauspistettä, joka on 760 mm (tai lähimpänä sitä) vasemmalle profiilin keskikohdasta ja vastaavasti jos oikeaa uraa ei yksikäsitteisesti ole, käytetään laskennassa mittauspistettä, joka on 760 mm (tai lähimpänä sitä) oikealle profiilin keskikohdasta. Harjanteen korkeuden laskennassa ei huomioida kappaleen 3.3. täsmennyksiä, koska harjanteen viereinen pohjan/viereiset pohjat voivat sijaita keskiuran määrittelyalueella.

14 Kirje 14 (15) Harjanteen pinta-ala Harjanteen pinta-ala lasketaan samaan tapaan kuin urien pinta-ala, mutta vertailusuorana on d i. width ) (d height height height height i si )+(di+1 si+1 ) 2 A Harja = NRRut i=nlrut (w width i +1 [m2] (Kaava 18) S i d i d i+1 d i Kuva 36. Harjanteen määräytyminen kuperassa ja koverassa poikkileikkauksessa. Kouruväli Profiilin kouruväli lasketaan harjanteen maksimikohdan etäisyytenä vertailusuorasta. Jos profiili on kovera ja kourumainen kouruväli on positiivinen. Koverassa profiilissa, jossa harjanteen huippu on vertailusuoran yläpuolella, kouruväli on negatiivinen URA L d i Uraväli URA R Harjanteen paikka Vasemman uran paikka Oikean uran paikka Kuva 47. Kouruvälin laskenta koveralle poikkiprofiilille. Positiivinen kouruväli Kouruväli = ( ) siitä kohdasta, missä harjanne on korkeimmillaan (Kaava 19)

15 Kirje 15 (15) Uraväli Vasemman uran paikka poikkisuunnassa on etäisyys oikeasta reunasta vasemman uran maksimikohtaan (m). Oikean uran paikka on etäisyys oikeasta reunasta uran maksimikohtaan. Uraväli on vasemman ja oikean uran paikkojen välinen etäisyys. Uravälin laskennassa ei huomioida kappaleen 3.3. täsmennyksiä URA L d i URA R Uraväli Harjanteen paikka Vasemman uran paikka Oikean uran paikka Kuva 18. Urien ja harjanteen maksimikohtien paikat. Uraväli = vasemman uran paikka oikean uran paikka (m) (Kaava 21)