Palvelutasomittausten uusien tunnuslukujen käyttöönotto ja hyödyntäminen. Helsinki 2005. Tiehallinto, Palveluiden suunnittelu. Tiehallinnon selvityksiä 50/2005. 57 s. + liitt. 7 s. ISSN 1457-9871, ISBN 951-803-592-X, TIEH 3200962. Asiasanat: Palvelutasomittaukset, tieverkon kunto, kehittäminen Aiheluokka: http://172.17.11.25/sinetti/tiehallinto/yhteiset_palvelut/kirjasto/listat/luokitus.txt TIIVISTELMÄ Päällystetyn tieverkon kuntoa on mitattu vuodesta 2003 alkaen lasermittauskalustoon perustuvilla palvelutasomittauksilla (PTM). PTM-mittaukset tuottavat suuren joukon erilaisia parametreja. PTM:n tunnusluvuista hyödynnetään nykyisin lähinnä vain pituussuuntaista tasaisuutta (IRI), urasyvyyttä ja harjanteen korkeutta. Mittauksista on saatavilla useita muitakin käyttökelpoisia tunnuslukuja, joita voitaisiin hyödyntää tieverkon kunnon arvioinnissa ja analysoinnissa. Uusilla PTM-parametreilla on runsaasti odotusarvoa tieverkon kunnon kuvaamisessa, päällystyskohteiden ohjelmoinnissa ja uusien päällysteiden laadunvalvonnassa. Tutkimus jakaantui kahteen eri vaiheeseen, perusselvitykseen ja ilmiöiden tutkimiseen. Perusselvityksen tarkoituksena oli perustietämyksen lisääminen uusista PTM-parametreista ja sen tuloksena saatiin päivitetty versio (versio 10) dokumentista Tien pinnan LaserRST-kuntoparametrit Suomessa sekä pidettiin PTM-parametreihin liittyvä seminaari. Perusselvitykseen sisältyi myös parametrien nykyisen hyödyntämisen selvittäminen. Ilmiöiden kuvaamisessa valittiin kolme kiinnostavaa ilmiötä, joita tutkittiin PTM-parametrien valossa. Tutkittuja ilmiöitä olivat sivukaltevuuspuutteet, pituus- ja sivuttaisheitot ja lätäköityminen. Tutkimuksen perusteella sivukaltevuuspuutteiden havainnointiin tieverkkotasolla riittää 50 m tulostusvälillä esitetty geometriadata ja tarkempaan havainnointiin voidaan käyttää 10 m hankedataa. Heitot ja lätäköityminen vaativat sen sijaan 10 m datan käyttöä. Erityisesti lätäköitymisen osalta data keskiarvoistuu liiaksi 100 m datassa. Heittojen kannalta 10 m data on huomattavasti tarkempaa ja siksi suositeltavaa. Tuloksena esitetään suositukset parametrien käytölle, huonon kunnon rajat / toimenpiderajat valikoidulle joukolle parametreja ja lähtökohdat tuleville käyttökohteille. Lisäksi esitetään hypoteesi ja malli sivukaltevuuspuutteiden, pituus- ja sivuttaisheittojen sekä lätäköitymisen löytymiselle PTM-datasta ja mahdollisille uusille parametreille/indekseille, joilla em. ilmiöitä voidaan havainnollistaa. Osa uusista parametreista voidaan toteuttaa lähtökohtana 10 m tulostusväli, joka jalostetaan 100 m indeksiksi. Uudet parametrit voidaan toteuttaa suoraan PTM-prosessissa tai vaihtoehtoisesti jälkilaskentana. Järjestelmät, joihin uudet parametrit voitaisiin toteuttaa, ovat kuntotietorekisteri (KURRE) ja/tai päällystys- ja kuntomittausohjelmien tekemisessä käytettävä PMSpro. Parametrien käyttöönotto edellyttää Tiehallinnon asiantuntijoiden perehdyttämistä ja kouluttamista.
ESIPUHE Tämän selvityksen tarkoituksena on ollut uusien PTM-parametrien hyödyntämisen kehittäminen tekemällä perusselvitys parametreista sekä tutkimalla kolmea kiinnostavaa tieverkon ilmiötä PTM-parametrien valossa. Selvitys on toteutettu osana Tiehallinnon Väyläomaisuuden hallinnan tutkimusohjelmaa (VOH). Työtä ohjanneeseen ryhmään kuuluivat: Juho Meriläinen, Tiehallinto (puh.joht.) Pekka Toiviainen, Tiehallinto Kari Lehtonen, Tiehallinto Vesa Männistö, JP-Transplan Oy Lisäksi osaan kokouksista osallistuivat Tiehallinnosta Pertti Virtala, Katri Eskola, Antero Arola, Janne Lintilä ja Mikko Inkala. Selvityksen tekemisestä vastasi Ramboll Finland Oy, projektin vetäjänä DI Kalervo Mattila. Osatehtävien toteutuksesta vastasivat lisäksi DI Juha Äijö, DI Mika Vehmas, FM Seppo Järvinen ja FM Vesa Laine Ramboll Finland Oy:stä sekä Ph.D. Peter Ekdahl ja M.Sc. Eva-Maria Persson Ramböll RST:stä. Tampere, marraskuu 2005 Tiehallinto Keskushallinto
Palvelutasomittausten uusien tunnuslukujen käyttöönotto ja hyödyntäminen 5 Sisältö 1 LÄHTÖKOHDAT 6 2 PTM-PARAMETRIT 7 2.1 Parametrien kuvaus 7 2.2 PTM-data 8 2.3 Parametrien jakaumat 9 2.4 Vaihtoehtoiset parametrit tasaisuudelle 13 2.5 Tutkittaviksi valitut parametrit ja ilmiöt 16 2.6 Parametrien käyttöä koskevia ohjeita 16 2.7 Suositukset parametrien käytölle 25 3 HUONON KUNNON RAJA JA TOIMENPIDERAJA 27 3.1 Raja-arvojen määrityksestä 27 3.2 Karkeus 28 3.3 Vesiura 30 3.4 Harjanteen korkeus 31 4 TUTKITUT ILMIÖT 32 4.1 Sivukaltevuuspuutteet 32 4.1.1 Sivukaltevuuspuutteen määritelmä 32 4.1.2 Sivukaltevuuspuutteet PTM-datan perusteella 34 4.1.3 Pintaviiva- ja regressiosivukaltevuusvertailut 34 4.1.4 Sivukaltevuusdatan käyttöönotto ja käyttöönoton esteet 36 4.1.5 Suositukset käyttöönottoon 39 4.2 Heitot 40 4.2.1 Heittojen tutkimisen periaate 40 4.2.2 Pituusheitto 41 4.2.3 Sivuttaisheitto 45 4.2.4 Suositukset heittojen osalta 48 4.3 Lätäköityminen 48 4.3.1 Lätäköt parametrien valossa 48 4.3.2 Suositukset lätäköitymisen osalta 48 5 REKISTERIEN JA HALLINTAJÄRJESTELMIEN MUUTOSTARPEET 48 6 YHTEENVETO 48 7 LÄHTEET 48 LIITTEET 48
6 Palvelutasomittausten uusien tunnuslukujen käyttöönotto ja hyödyntäminen LÄHTÖKOHDAT 1 LÄHTÖKOHDAT Päällystetyn tieverkon kuntoa on mitattu vuodesta 2003 alkaen lasermittauskalustoon perustuvilla palvelutasomittauksilla, jotka tuottavat suuren joukon erilaisia parametreja. Palvelutasomittauksista käytetään tässä raportissa lyhennettä PTM. PTM:n tunnusluvuista hyödynnetään nykyisin lähinnä vain pituussuuntaista tasaisuutta (IRI), urasyvyyttä ja harjanteen korkeutta. Mittauksista on saatavilla useita muitakin käyttökelpoisia tunnuslukuja, joita voitaisiin hyödyntää tieverkon kunnon arvioinnissa ja analysoinnissa. Tunnuslukujen käyttöönottoa hidastaa tällä hetkellä perustietämyksen puute. Ennen kuin tunnuslukujen käyttö laajenee, on niiden sisältö kuvattava nykyistä tarkein ja tehtävä suosituksia eri tunnuslukujen käyttömahdollisuuksista eri päätöksentekotilanteissa. Tässä työssä haetaan vastauksia seuraaviin kysymyksiin: 1. Mitkä ovat uusien PTM:n mittaamien tunnuslukujen määritelmät ja perusominaisuudet? 2. Mitä PTM:n tunnuslukuja voidaan järkevästi hyödyntää tienpidon suunnittelussa ja hankinnassa, niin keskushallinto- kuin piiritasolla? 3. Mikä on päällystetyn tiestön kunto näiden valittujen tunnuslukujen valossa (jakaumat, keskiarvot, piiri-, KVL- ja tieluokkavertailut, jne.)? 4. Mitä luokkarajoja (. huonokuntoisen raja ja toimenpideraja) tulisi käyttää valituille tunnusluvuille eri tie- ja KVL-luokissa? 5. Mitä muutoksia tunnuslukujen kerääminen ja käyttöönotto aiheuttaa rekistereihin ja tietojärjestelmiin? 6. Mitä ohjeita tarvitaan tunnuslukujen tehokkaaksi hyödyntämiseksi eri käyttötapauksissa ja mitä koulutustarpeita on nähtävissä niin keskushallinnossa kuin piiritasollakin? 7. Minkälaisia kansainvälistä tasaisuusindeksiä IRI täydentäviä ja korvaavia tunnuslukuja on olemassa (esim. Ruotsissa ja Saksassa)? Miten näitä tunnuslukuja voitaisiin hyödyntää eri tienpidon suunnittelu- ja hankintatilanteissa? Lisäksi tehtävään kuului perusselvityksen tekeminen 16 parametrista sekä kolmen kiinnostavan ilmiön tutkiminen parametrien avulla. Perusselvityksen ja ilmiöiden tutkimisen tehtävät selkiytyivät projektin edetessä. Perusselvitykseen kuului. parametrien ominaisuuksien selvittäminen (jakaumat, arvoalueet yms.) ja tähän liittyen PTM-projektissa aloitetun parametrimäärityksen päivittäminen. Ilmiöiden tutkimisen pyrkimyksenä oli saada selville, mitä parametreja ja mitä PTM-dataa Tiehallinto voisi tulevaisuudessa käyttää muutamien, nimettyjen ilmiöiden havainnoimiseksi ja tunnistamiseksi tieverkolta.
Palvelutasomittausten uusien tunnuslukujen käyttöönotto ja hyödyntäminen 7 PTM-PARAMETRIT 2 PTM-PARAMETRIT 2.1 Parametrien kuvaus Tämän työn puitteissa on kehitetty PTM-projektissa aloitettua parametrimäärittelyä Tien pinnan LaserRST-kuntoparametrit Suomessa, josta nyt valmistui versio 10. Kyseiseen dokumenttiin on kerätty parametrien määritelmät. Nykyisellä mittaustavalla mitattavat PTM-parametrit voidaan jakaa seuraaviin kokonaisuuksiin (ks. taulukko 1): Pituussuuntainen tasaisuus Poikkisuuntainen tasaisuus Karkeus Geometria Muut parametrit Taulukko 1. PTM-parametrit vuosina 2003-2007. Tyypillinen arvoalue on valittu suakäyrän %-pisteistä 10 ja 90. Osa-alue PTM-parametri Yksikkö Arvot Tyypillisesti Pituussuuntainen tasaisuus Poikkisuuntainen tasaisuus Karkeus IRI oikea IRI vasen RMS epätasaisuus 0,5 1 m, oikea ajoura RMS epätasaisuus 0,5 1 m, vasen ajoura RMS epätasaisuus 1 3 m, oikea ajoura RMS epätasaisuus 1 3 m, vasen ajoura RMS epätasaisuus 3 10 m, oikea ajoura RMS epätasaisuus 3 10 m, vasen ajoura RMS epätasaisuus 10 30 m, oikea ajoura RMS epätasaisuus 10 30 m, vasen ajoura Maksimiurasyvyys Urasyvyys oikea Urasyvyys vasen Vesiura oikea Vesiura vasen Maksimipoikkeama, maksimi Maksimipoikkeama, hajonta Maksimipoikkeama, keskiarvo Harjanteen korkeus, maksimi Harjanteen korkeus, hajonta Harjanteen korkeus, keskiarvo Poikittainen epätasaisuus, maksimi Poikittainen epätasaisuus, hajonta Poikittainen epätasaisuus, keskiarvo RMS makrokarkeus 1 10 (hieno), oikea ajoura RMS makrokarkeus 1 10 (hieno), ajourien keskikohta RMS makrokarkeus 10 100 (karkea), oikea ajoura RMS makrokarkeus 10 100 (karkea), ajourien keskikohta RMS megakarkeus 100 500, oikea ajoura RMS megakarkeus 100 500, ajourien keskikohta Geometria Sivukaltevuus, regressio (tyyppi 1), alku (paalu 0 50 m) Sivukaltevuus, regressio (tyyppi 1), loppu (paalu 50 100 m) Sivukaltevuus, pintaviiva (tyyppi 2), alku (paalu 0 50 m) Sivukaltevuus, pintaviiva (tyyppi 2), loppu (paalu 50 100 m) Kaarteisuus, alku (paalu 0 50 m) Kaarteisuus, loppu (paalu 50 100 m) Pituuskaltevuus, alku (paalu 0 50 m) Pituuskaltevuus, loppu (paalu 50 100 m) Muut parametrit DRI (ei tuoteta tällä hetkellä) 5mIRI (uusien päällysteiden laadunvalvonta) IRI4, oikea ajoura (uusien päällysteiden laadunvalvonta) Koordinaatit (hankedata) /m /m % % % % - - % % - /m /m x, y, z (m) > 0 > 0 > 0 > 0 > 0 > 0 > 0 > 0 > 0 > 0 > 0 > 0 > 0 >= 0 >= 0 - / + > 0 - / + - / + > 0 - / + > 0 > 0 > 0 > 0 > 0 > 0 > 0 > 0 > 0 - / + - / + - / + - / + - / + - / + - / + - / + - > 0 > 0 > 0 0,90 2,90 0,90 2,80 0,10 0,40 0,10 0,40 0,20 0,70 0,20 0,70 0,40 1,70 0,40 1,70 2,10 8,00 2,10 8,00 2,5 12,5 1,6 10,9 1,3 10,3 0,0 0,8 0,0 0,8-37,7 13,5 0,7 8,8-26,6 10,2-3,9 20,0 0,4 4,2 2,8 13,9 2,6 25,0 0,3 4,6 1,8 17,1 0,12 0,21 0,12 0,20 0,33 0,82 0,31 0,78 0,22 0,55 0,20 0,51-4,40 2,74-4,39 2,74-4,40 2,75-4,39 2,74-12,2 12,2-11,8 12,0-2,54 2,02-2,52 2,01 0,90...3,50 (arvio) 0,90 2,20 (arvio)
8 Palvelutasomittausten uusien tunnuslukujen käyttöönotto ja hyödyntäminen PTM-PARAMETRIT 2.2 PTM-data Verkkotason data, 100 m (ascii) Hanketason data, 10 m (*.csv) Kevätkauden 10 m data (*.xls) Raakadata 1 m / 100 (mittausjärjestelmän tiedostot) Muu data-aineisto (tilauksesta) Taulukossa 2 on esitetty data-aineistojen ominaisuuksia. Taulukko 2. PTM-data-aineistojen ominaisuuksia. Verkkotason data PTM-data Hanketason Kevätdata data PTM-dataa tuotetaan nykyisellään seuraavasti (suluissa tuotettava tiedostoformaatti): Raakadata Tulostusväli 100 m 10 m 10 m 1 m (geometria) / 100 (muut) Järjestelmä / sovellus Tuotannon tiedostoformaatti asciitekstitiedostot (luetaan suoraan kuntotietorekisteriin) KURRE, PMSpro csv-tiedostot xls-tiedostot PTMmittausjärjestelmän tiedostot Valittavissa, esim. profiilidata tai siitä lasketut parametrit Excel RDAjärjestelmä, Excel Parametrit Kaikki Lähes kaikki + koordinaatit Käyttötapa Datatiedostoja ei voi käyttää sellaisenaan; dataa tutkitaan KUR- RE:ssa/ PMSpro:ssa tai tulostetaan rekisteristä xlstiedostoon. Datatiedostoja voidaan käyttää sellaisenaan hanketasolla sekä lisäksi RDA-järjestelmän kautta. Excel Ura- ja IRIparametrit Datatiedostoja voidaan käyttää sellaisenaan. On toistaiseksi vain tuottajan tietovarastossa Muu data Valittavissa - Valittavissa Raakadatasta voidaan tuottaa parametritietoa jälkikäteen Datatiedostoja voidaan käyttää sellaisenaan. Pääosan PTM-datan käytöstä muodostaa kuntotietorekisterin (josta käytetään tästä lähtien lyhennettä KURRE) ja päällystysohjelmien teossa käytettävän PMSpro:n kautta tapahtuva käyttö. Road Doctor Administration - järjestelmä (josta käytetään tästä lähtien lyhennettä RDA) tukee hankinnan tarpeita, mutta 10 m data on käyttökelpoista myös tiepiirien ylläpidon suunnittelussa.
Palvelutasomittausten uusien tunnuslukujen käyttöönotto ja hyödyntäminen 9 PTM-PARAMETRIT 2.3 Parametrien jakaumat Kaikkien parametrien jakaumat vuoden 2004 mittausten perusteella on esitetty dokumentissa Tien pinnan LaserRST-kuntoparametrit Suomessa v.10. Ennen tämän luvun lukemista suositellaan kyseisen määrittelyraportin lukemista. Seuraavissa kuvissa havainnollistetaan muutamien parametrien jakaumia vuoden 2005 mittausten perusteella (vrt. parametrien tyypilliset arvoalueet taulukossa 1). Jakaumat on esitetty erikseen: Kaikille väylille Pääteille (valta- ja kantatiet) Alealle tieverkolle % 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 IRI-parametrien suakäyrä (mittausvuosi 2005) 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 /m IRI-V-päätiet IRI-O-päätiet IRI-V-kaikki tiet IRI-O-kaikki tiet IRI-V-muut tiet IRI-O-muut tiet Kuva 1. IRI-parametrien (oikea, vasen) suakäyrät. IRI oikea ja vasen ovat erittäin lähellä toisiaan myös alealla tieverkolla. Tällä perusteella kumpaa tahansa voidaan käyttää verkkotasolla. % 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 RMS epätasaisuus -parametrien suakäyrä (mittausvuosi 2005) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 RMS 0.5-1-päätiet RMS 0.5-1-kaikki tiet RMS 0.5-1-muut tiet RMS 1-3-päätiet RMS 1-3-kaikki tiet RMS 1-3-muut tiet tiet RMS 3-10-päätiet RMS 3-10-kaikki tiet RMS 3-10-muut tiet RMS 10-30-päätiet RMS 10-30-kaikki tiet RMS 10-30-muut tiet Kuva 2. RMS epätasaisuus-parametrien (oikea ajoura: 0,5-1 m, 1-3 m, 3-10 m ja 10-30 m) suakäyrät. RMS-arvot kasvavat aallonpituusalueen kasvaessa. Kolmen pieniän aallonpituusalueen osalta arvot ovat pieniä, jolloin desimaalit voivat olla ratkaisevia.
10 Palvelutasomittausten uusien tunnuslukujen käyttöönotto ja hyödyntäminen PTM-PARAMETRIT % 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 Uraparametrien suakäyrä (mittausvuosi 2005) 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 URA-V-muut tiet URA-O-muut tiet URA-V-kaikki tiet URA-O-kaikki tiet URA-V-päätiet URA-O-päätiet URAMAX-muut tiet URAMAX-kaikki tiet URAMAX-päätiet Kuva 3. Ura-parametrien (maksimi, oikea, vasen) suakäyrät. Ura oikea ja ura vasen ovat samaa tasoa pääteillä, mutta sen sijaan maksimiuran arvot ovat hiukan suurempia edellä mainittuihin verrattuna. Maksimiura lasketaan eri tavalla kuin ura oikea ja vasen: laskennassa otetaan huomioon koko poikkileikkaus, mutta ura oikea lasketaan lasereista 11-15 ja vasen lasereista 3-7. % 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 Vesiuran suakäyrä (mittausvuosi 2005) 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 VESIURA-O-päätiet VESIURA-O-kaikki tiet VESIURA-O-muut tiet VESIURA-V-päätiet VESIURA-V-kaikki tiet VESIURA-V-muut tiet Kuva 4. Vesiura-parametrien (oikea, vasen) suakäyrät. Vesiuran osalta mielenkiintoisena seikkana voidaan pitää, että 65-70 % v. 2005 mitatuista arvoista on nollia. Vesiura oikea ja vasen eroavat verkkotasolla toisistaan melko vähän.
Palvelutasomittausten uusien tunnuslukujen käyttöönotto ja hyödyntäminen 11 PTM-PARAMETRIT % Maksimipoikkeaman keskiarvon suakäyrä (mittausvuosi 2005) 100 0-40 -35-30 -25-20 -15-10 -5 0 5 10 15 90 80 70 60 50 40 30 20 10 maksimipoikkeama, keskiarvo - muut tiet maksimipoikkeama, keskiarvo - kaikki tiet maksimipoikkeama, keskiarvo - päätiet Kuva 5. Maksimipoikkeaman (keskiarvo) suakäyrä. Maksimipoikkeama on negatiivinen, jos poikkileikkaus on kupera (pyöreä) ja positiivinen, jos poikkileikkaus on kovera. Käyristä havaitaan, että muulla tieverkolla on suhteellisesti eneän miinusarvoja verrattuna pääteihin ja pääteillä puolestaan eneän plusarvoja. % 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 Poikittaisen epätasaisuuden (peta) keskiarvon suakäyrä (mittausvuosi 2005) 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 peta, keskiarvo - päätiet peta, keskiarvo - kaikki tiet peta, keskiarvo - muut tiet Kuva 6. Poikittaisen epätasaisuuden (keskiarvo) suakäyrä. Poikittaisesta epätasaisuudesta käytetään tässä lyhennettä peta. Parametri antaa aina plusarvon. Alealla tieverkolla on suurempia petan arvoja.
12 Palvelutasomittausten uusien tunnuslukujen käyttöönotto ja hyödyntäminen PTM-PARAMETRIT % 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 Harjanteen korkeuden keskiarvo- parametrin suakäyrä (mittausvuosi 2005) 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 Harjanteen korkeus, keskiarvo - päätiet Harjanteen korkeus, keskiarvo - kaikki tiet Harjanteen korkeus, keskiarvo - muut tiet Kuva 7. Harjanteen korkeuden (keskiarvo) suakäyrä. Alean tieverkon arvot ovat hiukan korkeampia pääteihin verrattuna. Parametrin käyttöä voidaan painottaa alealla tieverkolla maksimiuran sijasta (ks. luku 3.4). % 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 RMS Megakarkeus (oikea, keski) -parametrien suakäyrä (mittausvuosi 2005) 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 RMS Megakarkeus keski - päätiet RMS Megakarkeus keski - kaikki tiet RMS Megakarkeus keski - muut tiet RMS Megakarkeus oikea - päätiet RMS Megakarkeus oikea - kaikki tiet RMS Megakarkeus oikea - muut tiet Kuva 8. RMS megakarkeuden 100-500 (oikea ajoura, ajourien keskikohta) suakäyrä. Käyristä havaitaan, että ajourien välissä olevan kohdan arvot ovat hiukan pienempiä kuin oikean ajouran arvot. Kuluminen nostaa siis megakarkeuden arvoja.
Palvelutasomittausten uusien tunnuslukujen käyttöönotto ja hyödyntäminen 13 PTM-PARAMETRIT % Sivukaltevuus (regressio) - parametrin suakäyrä (mittausvuosi 2005) 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0-8 -7-6 -5-4 -3-2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 Sivukaltevuus, regr. alku - muut tiet Sivukaltevuus, regr. loppu - muut tiet Sivukaltevuus, regr. alku - kaikki tiet Sivukaltevuus, regr. loppu - kaikki tiet Sivukaltevuus, regr. alku - päätiet Sivukaltevuus, regr. loppu - päätiet Kuva 9. Regressiosivukaltevuuden suakäyrä. Jokainen 100-metrinen jaetaan KURRE:n sivukaltevuustiedoissa kahteen osaan (alku = 0-50 m, loppu = 50 100 m) eli tulostusväli on itse asiassa 50 m. Alku- ja loppuosien arvot vastaavat toisiaan. Noin puolet sivukaltevuuksista on välillä -3 %...+3 %. 2.4 Vaihtoehtoiset parametrit tasaisuudelle Työssä selvitettiin muutamien vaihtoehtoisten parametrien / datan ominaisuuksia ja käyttökelpoisuutta, tarkoituksena yrittää löytää täydentävä tai vaihtoehtoinen parametri tasaisuudelle (IRI). Tutkittuja olivat: Pituusprofiili Poikkiprofiili HRM-profiili (High Speed Road Monitor) PSD (Power Spectral Density) MPD (Mean Profile Depth) DOR (Density On Road) Pituusprofiili ja poikkiprofiili saadaan PTM-mittauksen tuloksena. Pituusprofiili kuvaa tien pituussuuntaista muotoa. Se mitataan normaalisti moleista ajourista. Sitä voidaan käyttää myöhein parametrien laskentaan tai erilaisiin tutkimuksiin. Raportointiväli voi olla esimerkiksi 100. Poikkiprofiili puolestaan kuvaa tien poikkisuuntaista muotoa ja se esitetään korkeuslukemana millimetreissä kaikista laserkameroista (17 kpl). Poikkiprofiili voidaan mitata ja keskiarvoistaa 0.1, 1, 10, tai 100 metrille. Sitä käytetään laskettaessa kaikkia PTM-parametreja, jotka liittyvät poikittaiseen epätasaisuuteen. HRM-profilointi on systeemi pituusprofiilin mittaamiseen. Se käyttää lukuisia laitteita ja laser-kameroita pitkässä mittausajoneuvossa. HRM-profiilin mittaus on hiukan samantapainen kuin profiilin mittaus LaserRSTmittausjärjestelmällä. Näillä kahdella systeemillä on erilainen kapasiteetti mitata pidempiä aallonpituuksia. PSD on matemaattinen tapa kuvata erilaisia aallonpituuksia signaalina, joka käsitellään Fourierin muunnoksella. Käsiteltäessä tien pintaa (tai pituusprofii-
14 Palvelutasomittausten uusien tunnuslukujen käyttöönotto ja hyödyntäminen PTM-PARAMETRIT lia) signaalina, joka sisältää tiettyjä frekvenssejä, voidaan muodostaa PSDdiagrai. Tien pinta sisältää tavallisesti tietyn koosteen aallonpituuksia. Tämä kooste muotoilee PSD-diagrain, joka korreloi melko hyvin IRIparametrin kanssa. PSD:tä käytetään normaalisti laitteiden ja järjestelmien varmistuksiin referenssikohteissa. Se on käyttökelpoinen myös uusittavuustutkimuksissa. PSD:tä on käytetty. Saksassa, mutta sielläkin ollaan vaihtamassa vanhaa PSD-diagraiin perustuvaa indeksiä pituusprofiilin filtteröintiin perustuvaan indeksiin. MPD on ISO-standardin mukaan määritelty karkeusparametri, joka korreloi vanhan manuaalisen mittaustavan (the Sand Patch Method) kanssa. MPD on kaksiulotteinen mitta. Se lasketaan alueelta, joka vastaa autonrenkaan ja tienpinnan kosketusalaa. MPD kuvaa keskimääräistä makrokarkeutta ja vastaa hyvin RMS-makrokarkeuden tuloksia. Karkeus Texture vasen left wheel ajoura path 2 1.8 1.6 Mpd MPD RMS-makrokarkeus Macro texture Rough+Fine 1.4 1.2 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 Etäisyys Distance (m) (m) Kuva 10. MPD:n ja makrokarkeuden vertailu. Makrokarkeuden käyrässä on yhdistetty hieno ja karkea makrokarkeus. Käyrät vastaavat hyvin toisiaan, lukuun ottamatta oikeassa reunassa olevaa eroa. Poikkeaman syytä ei ole kyetty vielä selvittämään. DOR on toisenlainen mittaustapa kuin PTM-mittaus. Siinä mitataan kevyellä laitteistolla ajourat ja ajourien välit, mittausnopeuden ollessa 0,9 km/h. Tuloksina saadaan asfaltin tiiviys ja homogeenisuus/varianssi. Tiiviyden arvot korreloivat melko hyvin RMS-karkeusparametrien kanssa. Edellä esiteltyjen vaihtoehtoisten parametrien ja datan hyviä ja huonoja puolia arvioidaan taulukossa 3.
Palvelutasomittausten uusien tunnuslukujen käyttöönotto ja hyödyntäminen 15 PTM-PARAMETRIT Taulukko 3. Vaihtoehtoisten parametrien / datan etuja ja haittoja. Parametri / data Pituusprofiili Poikkiprofiili HRM-profiili PSD MPD DOR Edut Saadaan nykyisellä mittaustavalla Paljon tarkkaa informaatiota Data voidaan tallettaa odottamaan uutta tietämystä Helppo mitata ja yärtää Profiilia voidaan. käyttää asfaltoinnin simulointiin tai arvioihin kunnossapitotoimenpiteen tuloksista Saadaan nykyisellä mittaustavalla Paljon detalji-informaatiota Data voidaan tallettaa odottamaan uutta tietämystä Helppo mitata Profiilia voidaan käyttää uusien päällysteiden laadunvalvonnassa ja suunniteltaessa kunnossapitotoimenpiteitä Ei kovin herkkä nopeuden vaikutukselle tai vaihtelulle Saadaan nykyisellä mittaustavalla Tuloksena informaatiota tieosista suurella skaalalla Saadaan nykyisellä mittaustavalla Suositeltava parametri kuvaamaan tien pinnan makrokarkeutta On ISO-standardin mukainen parametri Saadaan detaljitietoa tien pinnan tiiviydestä ja homogeenisuudesta Haitat / Rajoitukset Vaatii paljon levytilaa Aallonpituudet voidaan mitata 60 m asti Mahdolliset käyttötavat eivät ole vielä selvillä Vaatii melko paljon levytilaa, riippuen raportointivälistä Mahdolliset käyttötavat eivät ole vielä selvillä Korkeat ylläpitokustannukset Ei kovin käytännöllinen Mahdoton mitata suurella tarkkuudella alealla tieverkolla tiukkojen kaarteiden vuoksi Vaatii erilaisen kaluston kuin PTMmittaus Vaikea yärtää, tulkita tai analysoida Käyttökelpoinen vain, kun lasketaan pideille raportointiväleille (> 100 metriä) Ei kerro mitään yksittäisistä epätasaisuuksista MPD on varsinaisesti karkeuden parametri, eikä sitä voi soveltaa IRI:ä täydentävänä parametrina Mittausmenetelmä on hankala ja vaarallinen liikenneturvallisuuden kannalta (kevyt mittauskalusto) Vaatii siis erilaisen kaluston kuin PTM-mittaus Erittäin hidas mitata Ei sovi verkkotason mittauksiin Taulukon perusteella tutkituista parametreista ja mittaustavoista ei löydy täydentävää tai vaihtoehtoista tasaisuuden tunnuslukua, johtuen vaikeista mittaustavoista tai vaikeudesta yärtää tuloksia. Sen sijaan pituus- ja poikkiprofiilin käyttö tutkimustarkoituksiin on suositeltavaa, mutta vaatii lisää kokemuksia siitä, mihin tarkoituksiin profiilitietoa voidaan käyttää.
16 Palvelutasomittausten uusien tunnuslukujen käyttöönotto ja hyödyntäminen PTM-PARAMETRIT 2.5 Tutkittaviksi valitut parametrit ja ilmiöt Tutkimuksen alkuvaiheessa tehtiin perusselvitys 16 eri parametrille (RMS:n vasen/oikea parametrit yhdistettiin tässä yhdeksi parametriksi). Perusselvitys esitettiin tutkimuksen aloitusseminaarissa. Osia perusselvityksestä on nähtävissä luvuissa 2.1 2.4. Tarkein selvitettäviksi ilmiöiksi valittiin lukuisasta joukosta kiinnostavia asioita: Sivukaltevuuspuute Pituus- ja sivuttaisheitto Lätäköityminen Selvitettävinä asioina esitettiin seuraavat: A. Sivukaltevuuspuute Parametreina geometriaparametrit Puutteiden luokittelu erilaisilla teillä Ohjelmointi ja laskenta PMS-järjestelmissä Mitä hyötyjä saadaan, jos siirrytään 50 m datasta 10 m tai 20 m dataan? Sivukaltevuuden äkillinen muuttuminen Sitominen muihin muuttujiin (KVL, nopeusrajoitus), liittyen puutteisiin B. Lätäköityminen Parametreina vesiura ja pituuskaltevuus Millä pituus- ja poikkikaltevuusyhdistelmällä tulee lätäkkö? Miten esitetään 100-metrisellä? C. Pituus- ja sivuttaisheitot Parametreina pituus- ja poikkisuuntaisen epätasaisuuden ja geometrian parametrit Mitkä parametrit kuvaavat heittoja? Luokittelu ja kuvaaminen 100-metrisellä, nopeusrajoituksen vaikutus luokitteluun Tutkituista ilmiöistä kerrotaan luvussa 4. 2.6 Parametrien käyttöä koskevia ohjeita Parametrien nykyistä käyttöä voidaan kuvata lyhyesti seuraavalla tavalla: Tutut PTM-parametrit maksimiurasyvyys ja IRI oikea ovat yleisesti käytössä verkko- ja hanketasolla, toimenpiteiden ohjelmoinnissa sekä uusien päällysteiden laadunvalvonnassa Parametreja ura oikea ja vasen käytetään jonkin verran hanketasolla keväisin Harjanteen korkeutta käytetään verkkotasolla (painorajoitusalttius) IRI4-parametria käytetään uusien päällysteiden laadunvalvonnassa Muiden parametrien käyttö on joko erittäin vähäistä tai niitä ei käytetä lainkaan
Palvelutasomittausten uusien tunnuslukujen käyttöönotto ja hyödyntäminen 17 PTM-PARAMETRIT Taulukossa 4 on esitetty kuvaus PTM-parametrien nykyisestä käytöstä. Eri tulostusvälien datoja on liitteessä pyritty arvioimaan erikseen. Esimerkiksi 10 metrin tulostusvälille tuotetun uraparametrin käyttö on täysin erilaista kuin vastaavan parametrin käyttö verkkotason 100 metrin datana. Käyttökoentteja on kysytty ja saatu lukuisilta keskushallinnon ja tiepiirien asiantuntijoilta. Sarakkeessa tärkeys/odotusarvo kuvataan haastateltujen subjektiivista näkemystä kunkin parametrin tärkeydestä. Tulevia käyttökohteita kuvaavaan sarakkeeseen on nimetty parametrin käyttökohteita (osa tässä projektissa havaittuja seikkoja) ja huomioitavaa-sarakkeeseen detaljiohjeita. Taulukossa ei ole huomioitu satunnaista tutkimuskäyttöä. Taulukko 4. Parametrien nykyinen käyttö. Taulukon lyhentämiseksi on yhdistelty muutamia parametriryhmiä, joiden nykyinen hyödyntämistaso on samankaltainen (esimerkiksi RMS-karkeusparametrit). 10 metrin dataa koskevat rivit on selkeyden vuoksi värjätty harmaalla värillä. PARAMETRI NYKYINEN HYÖ- DYNTÄMINEN PITUUSSUUNTAINEN TASAISUUS IRI oikea (100 m) Tulosohjauksen seurantamittari, laadunvalvonnan lähtötieto urakoitsijoille, uusien päällysteiden laadunarviointi, yhtenäinen kuntoluokitus, kytkentä asiakaspalautteisiin IRI oikea (10 m, hankedata ja kevätdata) IRI vasen (100 m) IRI vasen (10 m, hankedata ja kevätdata) RMS epätasaisuus 0,5-1 m, 1-3 m, 3-10 m ja 10-30 m (oikea ja vasen ajoura, 100 m) RMS epätasaisuus 0,5-1 m (oikea ja vasen ajoura, 10 m, hankedata) RMS epätasaisuus 1-3 m ja 3-10 m (oikea ja vasen ajoura, 10 m, hankedata) RMS epätasaisuus 10-30 m (oikea ja vasen ajoura, 10 m, hankedata) HYÖDYN- TÄMISEN TASO NYT Verkkotaso, hanketaso, ohjelmointi, uudet päällysteet TÄRKEYS / ODOTUSARVO On tärkeä tällä hetkellä Ei Hanketaso Pieni merkitys tällä hetkellä. Voi olla tärkeä tässä projektissa tehtyjen havaintojen perusteella. Uusien päällysteiden laadunarviointi Uudet päällysteet Pieni merkitys tällä hetkellä Ei - Pieni merkitys tällä hetkellä. Voi olla tärkeä tässä projektissa tehtyjen havaintojen perusteella. Ei - Suuri odotusarvo hanketasolla ja uusissa päällysteissä Ei - Suuri odotusarvo hanketasolla ja uusissa päällysteissä Ei - Suuri odotusarvo hanketasolla ja uusissa päällysteissä Ei - Suuri odotusarvo hanketasolla ja uusissa päällysteissä MAHDOLLISIA / TULEVIA KÄYTTÖKOHTEITA Nykyiset käyttötavat. Yksittäisten toimenpiteiden suunnitteluun suositellaan tulostusväliä 10 m. Hankedata 10 m sopii hyvin pituusja sivuttaisheittojen tulkintaan ja muuhun tarkempaan kunnon arviointiin. Nykyiset käyttötavat. Yksittäisten toimenpiteiden suunnitteluun suositellaan tulostusväliä 10 m. Hankedata 10 m vaikuttaa sopivan hyvin pituus- ja sivuttaisheittojen tulkintaan ja muuhun tarkempaan kunnon arviointiin. Painumakohtien löytäminen, laadunvalvonta. Painumakohtien löytäminen, laadunvalvonta. Yksittäisten kunnostuskohteiden löytäminen, esimerkiksi sivuttais- ja pituusheitot. Painumakohtien löytäminen, laadunvalvonta. OHJEET PARAMETRIN KÄYTTÖÖN IRI-arvot ovat aina >0. Aallonpituudet 0,5 30 m vaikuttavat eniten IRI-arvoon, 1 10 m merkittävästi. 100 m data sopii hyvin verkkotason tarkasteluihin tien kunnon osalta. Ohjaa toimenpiteiden valintaa, mutta ei kohteiden valintaa. Otettava huomioon arvojen osuma oikeaan kohtaan tiessä (jousitus reagoi hitaasti). Voidaan verrata RMS epätasaisuuden 1-3 m ja 3-10 m tuloksiin parean kuvan saamiseksi pituus- ja sivuttaisheitoista (vasen/oikea arvojen vertailu). Tarpeen mukaan voidaan käyttää vertailuna IRI oikean arvoihin. Otettava huomioon arvojen osuma oikeaan kohtaan tiessä (jousitus reagoi hitaasti). Voidaan verrata RMS epätasaisuuden 1-3 m ja 3-10 tuloksiin parean kuvan saamiseksi sivuttaisheitoista (vasen/oikea arvojen vertailu). Yleisesti: parametrien arvot suurenevat aallonpituuden kasvaessa. Eri aallonpituuksien arvoja ei voi verrata. RMS-arvot ovat aina >0. 100 m arvo ei näytä heittoja niin hyvin kuin 10 m. Arvot eivät korreloi ajomukavuuden tai onnettomuuksien kanssa, kuten IRI. Ei ilmennä heittoja kovin hyvin (havaittu tässä projektissa). Antaa melko hyvän kuvan sivuttaisja pituusheitoista (havaittu tässä projektissa). Parametrien arvot eivät kerro, onko yksittäisessä kohdassa kyseessä painuma vai kohouma. Ei ilmennä heittoja (havaittu tässä projektissa). Vaikea mieltää, mitä aallonpituus 10-30 m tarkoittaa 10 m datassa.
18 Palvelutasomittausten uusien tunnuslukujen käyttöönotto ja hyödyntäminen PTM-PARAMETRIT Taulukko 4. Parametrien nykyinen käyttö, jatkoa. PARAMETRI NYKYINEN HYÖ- DYNTÄMINEN POIKKISUUNTAINEN TASAISUUS Maksimiura (100 Osa kuntotavoitelukua, m) tulostavoitemittari, ohjaa suoraan ylläpitotoimenpiteiden kohdistumista tieverkolle, lähtötieto urakoitsijoille, yhtenäinen kuntoluokitus Maksimiura (10 m, hankedata ja kevätdata) Urasyvyys oikea (100 m) Urasyvyys oikea (10 m, hankedata ja kevätdata) Urasyvyys vasen (100 m) Urasyvyys vasen (10 m, hankedata ja kevätdata) Vesiura oikea ja vasen (100 m) Vesiura oikea ja vasen (10 m, hankedata) Maksimipoikkeama, keskiarvo (100 m) Maksimipoikkeama, keskiarvo (10 m, hankedata) Maksimipoikkeama, maksimi ja hajonta (100 m) Harjanteen korkeus, keskiarvo (100 m) Kevään urapaikkausohjelmat, lähtötieto urakoitsijoille HYÖDYN- TÄMISEN TASO NYT Verkkotaso, hanketaso, ohjelmointi, uudet päällysteet Hanketaso, uudet päällysteet TÄRKEYS / ODOTUSARVO On tärkeä päätieverkolla tällä hetkellä On tärkeä päätieverkolla tällä hetkellä Ei - Pieni merkitys tällä hetkellä Kevään urapaikkausohjelmat Hanketaso Jonkin verran mer- (kevätdata), muut kitystä tällä hetkellä urapaikkausohjelmat (hankedata) Ei - Pieni merkitys tällä hetkellä Kevään urapaikkausohjelmat (kevätdata), muut urapaikkausohjelmat (hankedata) Hanketaso Jonkin verran merkitystä tällä hetkellä Ei - Suuri odotusarvo verkkotasolla, hanketasolla ja uusissa päällysteissä Ei - Suuri odotusarvo verkkotasolla, hanketasolla ja uusissa päällysteissä Ei - Jonkin verran odotusarvoa uusissa päällysteissä sekä verkkotasolla Ei - Jonkin verran odotusarvoa uusissa päällysteissä Ei - Jonkin verran odotusarvoa uusissa päällysteissä Painorajoitusalttiuden määrittämiskriteeri alealla tieverkolla Verkkotaso On tärkeä tällä hetkellä MAHDOLLISIA / TULEVIA KÄYTTÖKOHTEITA Nykyiset käyttökohteet. Nykyiset käyttökohteet. Oikean ja vasean puolen urasyvyyksien vertailu. Nykyiset käyttökohteet. Oikean ja vasean puolen urasyvyyksien vertailu. Nykyiset käyttökohteet. Liikenneturvallisuus (yhdessä muutamien muiden parametrien kanssa), suurien lätäköiden löytäminen. Yksittäisten lätäköityvien kohtien löytäminen. Mahdollisesti käyttöä uusien päällysteiden laadunvalvonnassa ja alean tieverkon kuntotarkasteluissa. Voidaan käyttää, kunhan sopivat raja-arvot ovat selvillä. Mahdollisesti käyttöä uusien päällysteiden laadunvalvonnassa. Mahdollisesti käyttöä uusien päällysteiden laadunvalvonnassa. Nykyinen käyttötapa. OHJEET PARAMETRIN KÄYTTÖÖN Arvot ovat useiiten samoja kuin urasyvyys vasen tai oikea. Eroja tosin voi löytyä, koska laskentatapa on erilainen. Lasketaan koko poikkileikkauksen perusteella. Urasyvyys >10 vaikuttaa selkeästi ajomukavuuteen (lähde: päällystetyn tien tasaisuuden mittauksesta). Laskenta erilainen kuin urasyvyys oikea tai vasen. Lasketaan koko poikkileikkauksen perusteella. Arvot lasketaan oikean puoleisen uran lähellä olevista lasereista. Arvot lasketaan oikean puoleisen uran lähellä olevista lasereista. Arvot lasketaan vasean puoleisen uran lähellä olevista lasereista. Arvot lasketaan vasean puoleisen uran lähellä olevista lasereista. 100 m datassa yksittäinen lätäkkö ei erotu (havaittu tässä projektissa). Yleisesti: pituuskaltevuutta ja pinnan karkeutta ei ole huomioitu laskennassa, mutta sivukaltevuus on. Arvot ovat aina vähintään 0. Noin 65-70 % arvoista on nollia. 10 m data näyttää yksittäiset lätäköt parein kuin 100 m data (havaittu tässä projektissa). Lätäköiden osalta arvoja kannattaa verrata pituuskaltevuuden arvoihin. Maksimipoikkeama on riippuvainen poikkileikkauksen muodosta. Kupera (pyöreä) muoto antaa negatiivisen arvon. Plus- ja miinusarvojen seurauksena epätasaisuus ei kuitenkaan välttämättä näy datan arvoissa 100 metrillä. Ei ilmennä heittoja. Kapeilla teillä osa mittauspalkista on väärällä kaistalla, mikä vääristää arvoja. 10 m datassa esitetään vain maksimipoikkeaman keskiarvo. 10 m data antaa tarkean kuvan poikkileikkauksen muodosta. Mahdolliset rajaarvot ovat kuitenkin erilaisia (suurempia) kuin 100 metrillä. Maksimiarvo on suurin lukema yksittäisten 100 :n jaksojen joukosta. Hajonta on aina > 0. Harjanteen korkeuden osalta arvo on negatiivinen, jos poikkileikkaus on kovera. Vaatii lisää tutkimista, jotta saadaan selville, mikä on heikko tie arvojen perusteella ja mistä johtuen. Arvot eivät ilmennä heittoja. Kapeilla teillä osa mittauspalkista on väärällä kaistalla, mikä vääristää arvoja.
Palvelutasomittausten uusien tunnuslukujen käyttöönotto ja hyödyntäminen 19 PTM-PARAMETRIT Taulukko 4. Parametrien nykyinen käyttö, jatkoa. PARAMETRI NYKYINEN HYÖ- DYNTÄMINEN HYÖDYN- TÄMISEN TASO NYT TÄRKEYS / ODOTUSARVO POIKKISUUNTAINEN TASAISUUS Harjanteen korkeus, keskiarvo (10 m, hankedata) Ei - Erittäin pieni merkitys tällä hetkellä Harjanteen korkeus, maksimi ja hajonta (100 m) Poikittainen epätasaisuus, keskiarvo (100 m) Poikittainen epätasaisuus, keskiarvo (10 m, hankedata) Poikittainen epätasaisuus, maksimi ja hajonta (100 m) KARKEUS RMS makrokarkeus (hieno) 1 10 (oikea ajoura ja keskikohta, 100 m) RMS makrokarkeus (hieno) 1 10 (oikea ajoura ja keskikohta, 10 m, hankedata) RMS makrokarkeus (karkea) 10 100 (oikea ajoura ja keskikohta, 100 m) Ei - Erittäin pieni merkitys tällä hetkellä Painorajoitusalttiuden määrittämiskriteerinä alealla tieverkolla, jos tieltä ei ole mitattu harjanteen korkeutta Verkkotaso Pieni merkitys tällä hetkellä: harjanteen korkeus mitataan joka tapauksessa Ei - Erittäin pieni merkitys tällä hetkellä Ei - Erittäin pieni merkitys tällä hetkellä Ei - Suuri odotusarvo uusissa päällysteissä ja verkkotasolla Ei - Suuri odotusarvo uusissa päällysteissä ja verkkotasolla Ei - Suuri odotusarvo uusissa päällysteissä MAHDOLLISIA / TULEVIA KÄYTTÖKOHTEITA Purkaumien löytäminen, kitka, tien pinnan kuluminen. Purkaumien löytäminen, kitka, tien pinnan kuluminen. 100 m datan avulla löydettyjen kohteiden tarkempi analysointi. Kitka, vesiliirto. OHJEET PARAMETRIN KÄYTTÖÖN 10 m datassa esitetään vain harjanteen korkeuden keskiarvo. Maksimiarvo on suurin lukema yksittäisten 100 :n jaksojen joukosta. Hajonta on aina > 0. On mitattu myös aiealla palvelutasomittaustavalla, mutta mittausten välistä korrelaatiota ei ole laskettu. Peta ei kerro mitään poikkeamista, koska arvo voi olla sama täysin erilaisillakin poikkileikkaustyypeillä. Peta:n suuri arvo viittaa poikkileikkauksen muuttumiseen. Huonokuntoisuuden raja-arvo ei ole selvillä. 10 m datassa esitetään vain poikittaisen epätasaisuuden keskiarvo. Maksimiarvo on suurin lukema yksittäisten 100 :n jaksojen joukosta. Hajonta on aina > 0. Vertailemalla keskikohdan ja oikean reunan arvoja saadaan vertailukohta purkaumien löytämiseen (ero esim. >0.5 ). Arvot kasvavat aallonpituuden kasvaessa. Vaikutus kitkaan erityisesti alle 50 km/h nopeuksissa. Arvot kasvavat aallonpituuden kasvaessa. Arvot kasvavat aallonpituuden kasvaessa. Suuri makrokarkeus mahdollistaa hyvän kitkan myös suurilla nopeuksilla. Vähentää vesiliirtoriskiä märällä kelillä. RMS makrokarkeus (karkea) 10 100 (oikea ajoura ja keskikohta, 10 m, hankedata) RMS megakarkeus 100 500 (oikea ajoura ja keskikohta, 100 m) RMS megakarkeus 100 500 (oikea ajoura ja keskikohta, 10 m, hankedata) Ei - Suuri odotusarvo uusissa päällysteissä Ei - Suuri odotusarvo uusissa päällysteissä Ei - Suuri odotusarvo uusissa päällysteissä Kitka, vesiliirto. 100 m datan avulla löydettyjen kohteiden tarkempi analysointi. Melu, kitka, vierintävastus, polttoaineen kulutus sekä auton ja renkaiden kuluminen. Melu, kitka, vierintävastus, polttoaineen kulutus sekä auton ja renkaiden kuluminen. 100 m datan avulla löydettyjen kohteiden tarkempi analysointi. Arvot kasvavat aallonpituuden kasvaessa. Aallonpituus 100-500 ei ilmennä heittoja (havaittu tässä projektissa). Arvot kasvavat aallonpituuden kasvaessa. Ilmentää tienpinnan epätasaisuutta, joka ei näy pituussuuntaisen tasaisuuden parametreissa. Aallonpituus 100-500 ei ilmennä heittoja (havaittu tässä projektissa). Arvot kasvavat aallonpituuden kasvaessa. Ilmentää tienpinnan epätasaisuutta, joka ei näy pituussuuntaisen tasaisuuden parametreissa.
20 Palvelutasomittausten uusien tunnuslukujen käyttöönotto ja hyödyntäminen PTM-PARAMETRIT Taulukko 4. Parametrien nykyinen käyttö, jatkoa. PARAMETRI GEOMETRIA Sivukaltevuus, regressio (alku ja loppu, 50 m) Sivukaltevuus, regressio (10 m, hankedatadata) Sivukaltevuus, pintaviiva (alku ja loppu, 50 m) Sivukaltevuus, pintaviiva (10 m, hankedata) Kaarteisuus (alku ja loppu, 50 m) Kaarteisuus (10 m, hankedata) Pituuskaltevuus (alku ja loppu, 50 m) Pituuskaltevuus (10 m, hankedata) NYKYINEN HYÖ- DYNTÄMINEN HYÖDYN- TÄMISEN TASO NYT TÄRKEYS / ODOTUSARVO Ei - Suuri odotusarvo hanketasolla ja uusissa päällysteissä Ei - Jonkin verran odotusarvoa Ei - Erittäin pieni merkitys tällä hetkellä Ei - Erittäin pieni merkitys tällä hetkellä Ei - Jonkin verran odotusarvoa Ei - Erittäin pieni merkitys tällä hetkellä Ei - Jonkin verran odotusarvoa Ei - Jonkin verran odotusarvoa MAHDOLLISIA / TULEVIA KÄYTTÖKOHTEITA Sivukaltevuuspuutteiden paikantaminen. Sivukaltevuus vaikuttaa toimenpiteen valintaan. Kuntovastuu-urakat (käyttö alkamassa). Raja-arvot on selvitetty (lähde: Ura- ja sivukaltevuustunnusluvun määrittäminen kuntovastuu-urakkaan). Yksittäiset sivukaltevuuspuutteet. On käyttökelpoinen sivukaltevuuspuutteita haettaessa. Lätäköityvien kohtien paikantaminen, yhdessä vesiuran kanssa (havaittu tässä projektissa). Lätäköityvien kohtien paikantaminen, yhdessä vesiuran kanssa (havaittu tässä projektissa). OHJEET PARAMETRIN KÄYTTÖÖN 100/50 m on sopiva raportointiväliltä verkkotasolla (havaittu tässä projektissa). Regressio on sopivampi kahdesta sivukaltevuusparametrista (tulokset oikeampia kapeilla teillä verrattuna pintaviivametodiin). Kapeilla teillä voidaan verrata regressio- ja pintaviivaparametria, jolloin paljastuu, onko mittauspalkki ollut vastakkaisen kaistan puolella. Yksittäisten kohteiden osalta tulostusvälin tulisi olla mahdollisian lyhyt. Sivukaltevuus vaikuttaisi reagoivan ainakin suurempiin painumakohtiin, ei niinkään kohoumiin. Voidaan käyttää apuna heittoja tutkittaessa (havainto tästä projektista). Jakopisteen löytymisen tarkkuus vaikuttaa sivukaltevuuden arvon oikeaan sijaintiin. Antaa väärän kuvan kaltevuudesta kapeilla teillä. Arvot pääteillä vastaavia kuin regressiosivukaltevuuden arvot. Antaa väärän kuvan kaltevuudesta kapeilla teillä. Arvot pääteillä vastaavia kuin regressiosivukaltevuuden arvot. Kaarteisuus kertoo sivukaltevuuspuutteita etsittäessä, onko tutkittava kohta suoralla tiellä vai kaarteessa. Arvoissa on hiukan huojuntaa, joka voi johtua esim. liikennetilanteista mittauksessa. Liikennetilanteiden aiheuttama huojunta arvoissa näkyy selkeäin kuin 50 m datassa. Pituuskaltevuuden arvoissa on huojuntaa, jota esiintyy herkiin mittauksen alussa (kiihdytys). 10 m data antaa tarkean lähtökohdan lätäköityvien kohtien tutkimiselle (havaittu tässä projektissa). Jakopisteen löytymisen tarkkuus vaikuttaa pituuskaltevuuden arvon oikeaan sijaintiin. Pituuskaltevuuden arvoissa on huojuntaa, jota esiintyy herkiin mittauksen alussa (kiihdytys).
Palvelutasomittausten uusien tunnuslukujen käyttöönotto ja hyödyntäminen 21 PTM-PARAMETRIT Seuraavissa tekstikappaleissa kuvataan tarkein muutamia taulukossa 4 esitettyjä ohjeita. IRI ja RMS epätasaisuusparametrit IRI:ä on käytetty tähän mennessä 100 m datana melko runsaasti,. toimenpiteiden valinnassa. Uuden lisän IRI-parametrien käyttöön tuo 10 metrin datan oikea ja vasen parametrit yhdessä RMS epätasaisuuden aallonpituuksien 1-3 m ja 3-10 m kanssa. Näitä voidaan käyttää pituus- ja sivuttaisheittojen etsimisessä (ks. luku 4.2). Painumien havainnointi lienee muutoinkin mahdollista RMS epätasaisuuden avulla ja lisää kokemuksia datan käyttötavoista tarvitaan aallonpituusalueista 0,5 1 m ja 10 30 m. RMS karkeusparametrit Vuodesta 2003 lähtien Tiehallinto on kerännyt kuntotietorekisteriin tietoa päällysteen pinnan karkeudesta. KURRE:en tallennettuja muuttujia ovat (suluissa tarkennus): RMS makrokarkeus 1 10 (hieno) RMS makrokarkeus 10 100 (karkea) RMS megakarkeus 100 500 Kuvassa 14 on yhteenveto karkeusmittauksen standardointitilanteesta ja RMS-muuttujien laskentaperiaatteista. RMS-arvojen alaraja, 1, tulee mittausmenetelmän erottelukyvystä. RMS megakarkeus kattaa ISO-standardin megakarkeuden piteät aallonpituudet. Mitä suurempia megakarkeuden arvot ovat, sitä epämiellyttävämpinä tiet koetaan. Kuva 14. Päällysteen pinnan kuvaamisessa käytettävät karkeuskäsitteet. Yleisesti voidaan myös todeta, että muuttujan RMS makrokarkeus hieno suuret arvot kuvaavat päällysteen hyviä kitkaominaisuuksia. Muuttujan RMS makrokarkeus karkea arvoalue on tarpeellinen kitkaominaisuuksien vuoksi, mutta suuret arvot ilmenevät kiviaineksen irtoamisen seurauksena. Uusilla päällysteillä on yleensä hyvin pieniä arvoja sekä muuttujalla RMS makrokarkeus hieno että karkea. Liikenteen kuluttaessa uutta päällystettä
22 Palvelutasomittausten uusien tunnuslukujen käyttöönotto ja hyödyntäminen PTM-PARAMETRIT RMS hienon ja karkean arvot nousevat, pinnan kitkan samanaikaisesti parantuessa. RMS-karkeuden osalta on esitetty lähteessä Rantanen: Päällysteen karkeustiedon hyödyntämismahdollisuudet, että tiellä, jonka IRI- ja ura-arvot ovat pieniä, voi silti olla suuria megakarkeuden arvoja. Karkeusdatan käytössä suositellaan oikeasta ajourasta mitattua dataa. Karkeuden tarkastelussa tulisi mahdollisesti tarkastella erikseen asfalttibetonia ja kivimastiksiasfalttia, koska näiden arvoissa on havaittavissa eroja. Karkeusmuuttujaan liittyviin suosituksiin kuuluu, että Kuntorekisteriin liitettäisiin tulevaisuudessa ISO-standardin mukaiset makro- ja megakarkeus muuttujat, jotta kansainväliseen kehitystyöhön osallistuminen ja niiden tulosten hyväksikäyttö olisi mahdollista. Lisäksi samaa asiaa kuvaavan MPD:n laskenta tulisi toteuttaa näkökulmapohjaisen linkityksen helpottamiseksi. Aiheesta on tehty ruotsalainen raportti (Sandberg: Användning av texturmått i PMS). Nykyisellään on suositeltavaa, että parametri RMS megakarkeus otetaan ensi vaiheessa mukaan toiminnansuunnitteluun. Muuttuja on yksinkertainen käyttää ja mitä suurempi muuttujan arvo on, sitä ei-toivotumpaa sen vaikutus on tienkäyttäjälle. Vesiura ja pituuskaltevuus Aiein todettiin, että 65 70 % vesiuran arvoista on nollia Suomen tieverkolla (luku 2.3). Tämä perustuu sivukaltevuuden vaikutukseen, joka huomioidaan vesiuran laskennassa. Jopa suhteellisen suurillakin urasyvyyksillä vesiura voi olla nolla. Liikenneturvallisuuden kannalta vaarallisia ovat pitkät lätäköityvät kohdat, jotka aiheuttavat vesiliirtoa. Yleisin tapaus lieneekin syviin uriin kerääntyvä vesi. Tällöin veden kerääntymisen syynä tiettyyn tien kohtaan on myös pieni pituuskaltevuus (ks. luku 4.3). Myös selkeä painuma voi aiheuttaa veden kerääntymistä tielle. Maksimipoikkeama ja pyöreät tiet PTM-mittauksissa on havainnoitu vuodesta 2004 alkaen poikkileikkaukseltaan pyöreitä (kuperia) teitä mittausten laadunvarmistuksen vuoksi. Kuvissa 11 ja 12 on havainnollistettu pyöreää tietä Uudeltamaalta (tie 11319, tieosa 1).
Palvelutasomittausten uusien tunnuslukujen käyttöönotto ja hyödyntäminen 23 PTM-PARAMETRIT Kuva 11. Muodoltaan pyöreä (kupera) tie Uudeltamaalta (tie 11319, tieosa 1). 40 30 Poikkileikkaus Cross profile at distance kohdalla 480 480 meters, m, esitettynä presented sivukaltevuuden with crossfall (< 1%) kanssa Keskimääräinen Average cross profile poikkileikkaus for the entire section, koko tieosalla, without crossfall ilman sivukaltevuutta 20 Laserien Laser arvot value () 10 0-10 -20 0 200 400 600 800 1000 1800 1600 1400 1200 Laserin Laser etäisyys distance () 2000 2200 2400 2600 2800 3000 3200-30 -40 Kuva 12. Tien 11319, tieosan 1 poikkileikkauksen muoto. Punainen, neliön muotoisilla pisteillä varustettu viiva esittää poikkiprofiilin keskiarvoa koko tieosalla siten, että oikean ja vasean reunan pisteet on asetettu nolliksi. Sininen viiva kuvaa esimerkkipoikkileikkausta sivukaltevuuden kera paalulta 480 metriä (jakopisteestä lukien). PTM-datan käsittelyssä käytetään kontrollia varten seuraavaa algoritmia pyöreän tien löytämiseksi: Tienumero > 10 000 Tien leveys < 7 metriä (tierekisteristä) Liikennemäärä < 1000 ajoneuvoa/vrk Em. kriteerein valituille teille testataan: poikkiprofiilin kaikki arvot ovat > 0 ja vähintään yksi laserarvo > 10 Jos tieosan 10-metrisistä > 80 % täyttää yllä olevat arvot, tieosa on profiililtaan pyöreä
24 Palvelutasomittausten uusien tunnuslukujen käyttöönotto ja hyödyntäminen PTM-PARAMETRIT Tätä laskentaa ei kuitenkaan voida tehdä muutoin kuin PTM-mittauksen alean tason datasta. Määrittelyn perusteella havaitut pyöreän poikkiprofiilin omaavat tieosat on tähän mennessä informoitu tiepiirien yhteyshenkilöille KURRE-talletusten yhteenvetotiedostojen koenttisarakkeessa. Profiililtaan pyöreitä (kuperia) teitä voi havainnoida myös PTM-datan maksimipoikkeaman keskiarvon avulla (KURRE-data). Maksimipoikkeama on negatiivinen, jos poikkileikkaus on muodoltaan pyöreä. Tarkempien rajaarvojen määritys vaatisi kuitenkin laajean tilastollisen käsittelyn. Lähtökohtaisesti vähintään -15-20 :n maksimipoikkeaman keskiarvo kertoo poikkileikkauksen olevan muodoltaan pyöreän. Esimerkiksi aieissa kuvissa esitetyn tien 11319 tieosan 1 maksimipoikkeaman keskiarvot ovat välillä -9-48 (yksittäiset 100-metriset) ja niiden keskiarvo koko tieosalle on -26. Eräs peruste pyöreiden teiden löytämiselle liittyy jo pelkästään muiden PTMparametrien käyttöön. Tieto siitä, että tietty tie on profiililtaan pyöreä vaikuttaa esimerkiksi sivukaltevuusarvojen käyttämiseen. Suosituksena esitetään, että maksimipoikkeaman keskiarvon käyttöä lisätään uusien päällysteiden laadunvalvonnassa sekä pyöreiden teiden määrien selvittämisessä tiepiirikohtaisesti. Tällöin voidaan tarkastella myös muita kuin tienumeroltaan yli 10000 teitä. Maksimipoikkeaman käyttöönotto vaatii kuitenkin alkuvaiheessa huonon kunnon raja-arvojen tarkean selvittämisen. Poikittainen epätasaisuus Poikittaisen epätasaisuuden laskentatavasta johtuen parametrin arvoista ei voi päätellä poikkileikkauksen muotoa tai muutoksia. Seuraavassa kuvassa havainnollistetaan muutamia poikkileikkauksen muotoja, jotka antavat saman poikittaisen epätasaisuuden arvon. Kuvan poikkileikkaukset on esitetty laserien arvoina, joissa ei ole mukana sivukaltevuuden vaikutusta. Parametrin käytöstä painorajoitusalttiuden määrittämisen varakriteerinä tulisi keskustella. peta = 14,6 peta = 14,6 peta = 14,6 Kuva 13. Poikittaisen epätasaisuus voi saada saman arvon täysin erilaisilla poikkileikkauksilla.
Palvelutasomittausten uusien tunnuslukujen käyttöönotto ja hyödyntäminen 25 PTM-PARAMETRIT Tunnuslukujen vaihtelu Alue, josta ei ole toistaiseksi tarpeeksi tietämystä, on tunnuslukujen vaihtelu tieosa- tai km-tasolla ja yärrys siitä, miten niille laskettavat raja-arvot suhtautuvat yksittäisten 100-metristen raja-arvoihin. Tämä on erittäin keskeinen asia. toimivuusvaatimuksissa. DRI DRI:n osalta ei ole löydetty sellaista laskentakaavaa, joka toisi pitäviä laskentatuloksia. Parametria ei ole tämän vuoksi voitu toimittaa Tiehallinnolle vuosina 2003-2005. Alun perin VTT:llä kehitetyn parametrin laskentatapaan liittyvä tietous on kadonnut. Selkeitä tarpeita parametrin mahdolliselle käytölle ei ole myöskään tuotu esiin. Näiden seikkojen perusteella suositellaan parametrista luopumista. Sivukaltevuusparametrit PTM-mittauksissa tuotetaan tällä hetkellä kaksi eri tavalla laskettua parametria (regressio ja pintaviiva). Regressio on Tiehallinnon käyttöön sopivampi, koska nykyinen pintaviivasivukaltevuus reagoi liian helposti pieneen reunapainumaan tai kapeilla teillä siihen, että mittauspalkki on viereisen kaistan puolella. Regressiosivukaltevuus ei kuitenkaan sovi urakoihin lähtötiedoksi, eikä laadun toteamisen tunnusluvuksi, koska regressiosivukaltevuutta ei voi mitata päällystystyön aikana oikolaudalla. Urakoissa sopivin olisi uran pohjien kautta mitattu pintaviivasivukaltevuus. Se ei reagoi reunapainumaan tai viereiseen ajokaistaan ja sama tulos on periaatteessa mahdollista saada myös oikolaudalla. Uusia parametreja sivukaltevuudelle ehdotetaan luvussa 4. 2.7 Suositukset parametrien käytölle Seuraavilla parametreilla vaikuttaa olevan selkeä käyttötarkoitus (nykyinen / tuleva tarve) ja näiden parametrien käytön lisäämistä tai pitämistä nykyisellään suositellaan: IRI oikea IRI vasen RMS epätasaisuusparametrit Maksimiura Ura vasen Ura oikea Vesiura oikea Vesiura vasen Maksimipoikkeama, maksimi ja keskiarvo Harjanteen korkeus, maksimi ja keskiarvo RMS karkeusparametrit Sivukaltevuus, regressio Kaarteisuus Pituuskaltevuus