Tunge kjøretøy på ville veier

Statens vegvesen har fra 2. oktober 2013 økt tillatt totallast fra 50 til 60 tonn på tømmertransport på norske veier. Maksimalhøyde i dag er, med visse unntak, 4,2 m.  [1]. Den ujevne veistandarden i Norge, kombinert med mange nasjonale og internasjonale aktører, betyr økt risiko for farlig skrens og velt på norske veier. Men det er ikke bare tømmertransport som er utsatt for velt.

Omlag 200–250 vogntog velter på norske veier hvert år [2]. Korte tidsmarginer, manglende veivedlikehold, dårlig veidekke, feil tverrfall [3,4,5], smale veier og lite eller manglende veiskulder er blant årsakene.

Vogntogulykker utgjør under 5 % av det samlede antall ulykker på norske veier. Men mange av disse ulykkene er svært alvorlige, slik at det har stor samfunns- og bedriftsøkonomisk nytte å redusere antall slike ulykker.

Høy last kan føre til at vogntoget velter uten forutgående skrens. Veinormalene tar ikke like mye hensyn til faren for velt som for skrens.

Det har vært utfordrende å utvikle vogntog med bedre stabilitet og dermed mindre risiko for skrens og velt. Nyere elektroniske systemer for stabilitetskontroll linket mot bremsesystemet løser mange av problemene med saksing, og – i noen grad – ustabilitet, skrens og velt [6,7,8,9].

Elektronikken registrerer ved hjelp av akselerometre og hjulsensorer f. eks. begynnende sladd, og bremser på ulike hjul i en gitt konfigurasjon slik at kontroll igjen oppnås. Krengning på henger samt lasttilstand kan også inngå i slik registrering.

Hastighet og rattutslag samt gasspådrag er selvsagt også viktige parametere. Ut fra slike data justeres også demperne ved ulike situasjoner, slik at krengning i kurve, men også dykking ved bremsing, reduseres.

Betydning av veiutformingen

To viktige parametere for utforming av nye veier er 1) minste horisontalkurveradius og 2) minste klotoide­parameter.  Figur 2 viser at ulykkene generelt øker med avtagende kurveradius og at antallet øker betraktelig ved radius mindre enn 150 m [10].

Figur 2. Kurveradiusens effekt på ulykkesraten basert på norske data. [10]

For å redusere fare for skrens og velt doseres kurvene ved hjelp av overhøydeoppbygging over kjørebanens tverrsnitt. Fig. 3 definerer overhøyde, og fig. 4 viser sammenheng mellom overhøyde i prosent og vinkel α. 

Fig. 3. Overhøyde uttrykt i vinkel	Fig. 4. Prosent overhøyde omregnet til helningsvinkel

Overhøydeoppbygging skjer gradvis inn mot kurve, og ved at overhøyden øker, vil tyngdens komponent innover i kurven bli større. Dersom overgangen skjer for raskt, skaper det ubehag for sjåføren og reduserer kjøretøyets stabilitet. Ved en bestemt dimensjonerende hastighet, er det altså overhøyde og sidefriksjon som danner dimensjoneringsgrunnlaget for minste horisontalkurveradius R_h,min. «Minste horisontalkurve bestemmes ut fra ønsket om likevekt mellom kreftene som virker på kjøretøyet» [11].

 R_h,min  kan bestemmes av formelen:  

hvor V= fartsgrense (med eventuelt fartstillegg) [km/t], e_maks= maksimal overhøyde [m/m] og f_k= dimen­sjonerende sidefriksjonsfaktor.

Tabell 1 viser resultatet av to verdier for hhv. hastighet og overhøyde samt f_k = 0,1 innsatt i formelen ovenfor. Ved siden av minste horisontalkurveradius R_h,min er også kjøretøyets tilsvarende sentripetalakselerasjon                             (a_r = V²/ R_h,min) angitt.

Tabell1. Eksempel på overhøydens positive innvirkning mot skrens i kurve med lav friksjon dekk/underlag.

Av beregningseksemplet ser en at økning av overhøyden tillater høyere sentripetalakselerasjon og dermed krappere kurve. Når man tar i bruk overhøyde i veioppbygging, betyr det at veibanens tverrfall kan øke fra -3 % og opp mot 8 % – med andre ord en endring på opp mot 11 %. Det medfører at ytterhjulet beveger seg oppover i forhold til det indre hjulet med den relative hastigheten v_vf. v_vf er således en dimensjonerende størrelse for minste klotoideparameter A_min [11]. Dette ut fra krav om at overhøydeoppbyggingen skal skje gradvis.

Overhøydens innvirkning mot velt

Som tidligere vist i fig. 2 fører krappe kurver generelt til økt ulykkesrate. Tunge kjøretøyer med høyt tyngdepunkt er særlig utsatt for velt, se fig. 5. For disse er krappe kurver særlig kritisk [12].

Last med lav egenvekt, for eksempel tørt trevirke, gir ofte høyt tyngdepunkt når full vektkapasitet på kjøretøyet utnyttes. Bevegelig last, for eksempel væske i enkelte tanker med uheldig konstruksjon, eller last opphengt i tak på hengere, medfører også forringet stabilitet [12].

Riktig bruk av overhøyde reduserer risiko for velt og også skrens. Det observeres noen ganger feil overhøyde i kurver langs riksveinettet [5]. Det er også kjent at dette medvirker til alvorlige ulykker også fordi sikkerheten mot velt ofte er for lav i forhold til hastigheten på veien.

Figur 5. Prosent velteulykker avhengig av kjøretøyets veltestabilitet uttrykt i antall g. [12]

Figur 6 viser overhøydens positive innvirkning mot velt på kjøretøy med ulik veltestabilitet.  Prosentvis forbedring ved økning av overhøyden er størst ved lav veltestabilitet. Dagens elektronikkstyringer for stabilisering vil ikke fullt ut kunne erstatte den gunstige effekten bruk av overhøyde gir. Dette fordi friksjon og andre forhold noen ganger ikke tillater tilstrekkelig oppbremsing i inngangen til krappe kurver. I slike sammenhenger er det i tillegg registrert at hengere uten last har sklidd over i motsatt kjørefelt i kurver og ført til dødsulykker.

En økning av overhøyden fra 0 til 8 % gir følgende forbedring: 1) Innenfor normale områder for kjøretøystabilitet oppnås en økning på sentripetalakselerasjonen i kurve med ca. 0,09 g før kjøretøyet velter. 2) Et kjøretøy med rollovervinkel 16^o (tilsvarer ca. 0,28 g sentripetalakselerasjon på horisontalt underlag) tåler hele 30 % større sideveis akselerasjon og 14 % høyere hastighet før velt, som beregnet fra figur 6.

Figur 6. Overhøydens innvirkning på grensen for velt for kjøretøy ved ulik statisk veltestabilitet. Rollovergrensen er lik 9,81 m²/s · tan(α+β).

Diskusjon/oppsummering

Tunge kjøretøy er ofte innblandet i alvorlige ulykker, eksempel [13,14,15]. Ved lasting får disse noen ganger høyt tyngdepunkt og blir ustabile særlig i kurve og under brå unnamanøvrering. Dette fordi sikkerhetsmarginene med hensyn til last, lasthøyde, friksjon mot veibanen og overhøyde er for lav. Gjennom krappe kurver kreves tilstrekkelig nedbremsing for å unngå velt inn mot kurvens krappeste parti. For å klare slik nedbremsing kreves høy nok friksjonskoeffisient mellom dekk og underlag også med elektroniske systemer.

Samlet sett fører dette til at i krevende situasjoner vil selv dagens stabilitets-styresystem gi begrenset sikkerhet under kjøring på enkelte deler av veinettet.

Lav veltestabilitet kombinert med andre uforutsigbare parametere som sidevind, unnamanøvrering, ujevn veibane, feil overhøyde, punktering eller tekniske feil på kjøretøyet, vil fort gi kritiske situasjoner. På tyngre kjøretøy bør derfor sjåfør fremdeles ha medvirkning på hastighetsvalg/styring langs mange norske veier..

Dagens utrustning med stabiliseringskontroll er likevel en svært verdifull sjåførassistanse og må også betraktes slik. Rent teknisk jobber disse systemene langt mer avansert enn hva en dyktig sjåfør kan mestre når tap av kontroll først inntreffer, men en erfaren sjåfør er forutseende og kan hindre at ukontrollerte situasjoner oppstår.

Av fig. 2, 5 og 6 kan en konkludere at en situasjonen med høy last, liten kurveradius og lav overhøyde i kurve er verste kombinasjon. Utover farten er lasttyngdepunktet på traileren og overhøyden på veien to parametere som noenlunde lett kan endres og tilpasses forholdene. Utretting av kurver for å oppnå større kurveradius innebærer derimot omlegging av veibanen. Dette krever oftest innhugg i natur og miljø, og er mer kostnadskrevende.

Bidrag til økt sikkerhet rundt tunge kjøretøy på veiene vil være:

• Strengere krav fra veimyndighetene angående lastfordeling/sikring og høydebegrensning.
• Transportselskaper og sjåfører må gjennom kurs eller sertifisering gis nødvendig kunnskap og innsikt samt være medansvarlige for last og kjøreadferd langs veiene.
• Veimyndighetene pålegges større ansvar for utbedring av flaskehalser. Dette krever forutsigbar overhøyde i krappe kurver, utforming og vedlikehold av veiskulder og tverrfall osv.

Høy last medfører også andre farer i trafikken. For eksempel kan vogntog rive ned skiltportaler, armaturer, vifter og lignende i tunneler, slik at fallende deler skader andre trafikanter.

Referanser

[1] Forskrift om bruk av kjøretøy, §5-5, avsnitt 1

[2] NRK: «Vogntog velter annenhver dag», publisert 1.nov. 2011

[3] Espen S. Haugvik: «Hvordan påvirkes ulykkesrisikoen av ugunstig tverrfall?», NTNU (2016)

[4] Fredrik Lofthaug: «Veg-geometriens betydning for trafikkulykker», NTNU (2014)

[5] Natalia Bogdashova: «En studie av sammenheng mellom horisontalkurvatur, tverfall og trafikkulykker på veinettet», NTNU (2012)

[6] Volvo Trucks: «Volvo Trucks - Electronic Stability Program prevents rollovers” Publisert 5. okt. 2012

[7] Tom Berg: «Trailer Safety: Technology That's Working», Truckinginfo.com mai 2009

[8] Tom Berg: “Rollover Control: Electronic stability technology», Truckinginfo.com juni 2009

[9] Meritor WABCO: “Roll Stability Support (RSS)”, april 2017

[10] Rune Elvik: “The Handbook of Road Safety Measures”, 2^nd ed., Emerald Publishing Group (2009)

[11] Statens vegvesen: «Premisser for geometrisk utforming av veger (Nr. V120 i Statens vegvesens håndbokserie)» (2014) ISBN: 978-82-7207-666-4

[12] «Rollover of Heavy Commercial Vehicles», UMTRI Research Review 31(4), 2000

[13] NRK: “Ulykkesrapporten: Menneskelig svikt var årsaken”, publisert 21. okt. 2010

[14] Staten Havarikommisjon for Transport: «Rapport om vognvelt med påfølgende kollisjon med personbil på E6 i Grong 12. august 2009», desember 2011

[15] Trønderavisa: «Slik så det ut etter at tømmerbilen punkterte på E6», publisert 17. okt. 2016