Krzysztof Ząbczyk, SIGNALCO Ltd Kraków,

Krzysztof Ząbczyk, SIGNALCO Ltd Kraków,
Seminarium "Zima na drodze", Kraków, 28 października 2002r.
METEOROLOGIA DROGOWA W ZIMOWYM UTRZYMANIU DRÓG
Wśród zjawisk mających bezpośredni wpływ na bezpieczeństwo ruchu w warunkach zimowych wymienić należy
w pierwszym rzędzie gołoledź, czyli śliskość nawierzchni w efekcie jej oblodzenia. Niedopuszczenie do
powstawania gołoledzi i dzięki temu utrzymanie drożności szlaków komunikacyjnych jest podstawowym zadaniem
służb zimowego utrzymania dróg. Skuteczne działanie to profilaktyka, polegająca na pokryciu nawierzchni drogi
warstwą substancji chemicznej o właściwościach odladzających, czyli zdolnej do obniżenia temperatury
zamarzania. Powszechnie stosowanym środkiem jest chlorek sodu NaCl.
Przyglądając się działaniom służb zimowego utrzymania dróg odnieść można wrażenie, że niezwykle trudno jest
pogodzić racjonalne zarządzanie zasobami ludzkimi, sprzętem i posiadanymi chemikaliami z równoczesnym
zapewnieniem skutecznej ochrony dróg przed zjawiskiem gołoledzi. Co więcej, pełna profilaktyka, polegająca na
systematycznym sypaniu solanki na drogę, wydaje się być działaniem wysoce nieekonomicznym, a także, co nie
jest bez znaczenia, szkodliwym dla środowiska.
Z pomocą przychodzą zaawansowane technologie pomiarowe, znajdując coraz skuteczniejsze zastosowanie w
meteorologii drogowej. W niektórych krajach inteligentne systemy meteorologiczne przejmują funkcje decyzyjne
lub wspomagające procesy zarządzania akcją zima, przynosząc odczuwalne oszczędności w zużyciu substancji
odladzających, wykorzystaniu sprzętu i ludzi, a przede wszystkim przyczyniając się do zwiększenia
bezpieczeństwa na drogach.
Sięgając po nowoczesną osłonę meteorologiczną sieci drogowej, zwrócić należy szczególna uwagę na trzy
podstawowe elementy, decydujące o przyszłej skuteczności systemu: lokalizację stacji pomiarowych,
profesjonalizm przyrządów pomiarowych, zapewniających wierne odzwierciedlenie rzeczywistych parametrów
meteorologicznych drogi, wreszcie skuteczną dystrybucję i właściwe wykorzystanie ostrzeżeń i informacji
pogodowych.
Mapy termiczne
Mapa termiczna jest odwzorowaniem zimnych i ciepłych punktów drogi. Wielkości mierzone przez stacje
pomiarową, znajdującą się w określonej lokalizacji, opisują warunki pogodowe w jej otoczeniu. Wyciąganie
wniosków, co do przewidywanego stanu określonego fragmentu sieci drogowej na podstawie uzyskiwanych
pomiarów punktowych, bez korzystania z map termicznych jest przedsięwzięciem bardzo ryzykownym.
Mapy termiczne, odwzorowując rzeczywiste właściwości termiczne drogi pozwalają na ekstrapolacje pomiarów
punktowych, a co za tym idzie, na przedstawienie aktualnego i prognozowanego stanu nawierzchni w obrębie
zarządzanego fragmentu sieci drogowej. Liczba stacji pomiarowych oraz ich lokalizacja wynikać powinna ze
starannej analizy map termicznych, kierując się zarówno zasadą wyboru punktów najzimniejszych, jak i
spodziewaną skutecznością przyszłej ekstrapolacji. W chwili obecnej nie ma w Polsce odpowiedniej jakości map
termicznych, nadających się do wykorzystania w planowaniu, wdrożeniu i eksploatacji systemów osłony
meteorologicznej dróg.
Jakość pomiarów
W skład podstawowego zestawu przyrządów pomiarowych, niezbędnych do realizacji skutecznej analizy
meteorologicznej otoczenia stacji pomiarowej wchodzą: czujnik drogowy, zapewniający kompleksową
diagnostykę nawierzchni, termohigrometr (przyrząd do pomiaru temperatury i wilgotności względnej powietrza)
oraz detektor opadu atmosferycznego.
Podstawowym elementem drogowej stacji meteorologicznej jest czujnik drogowy, który musi być zdolny do
pomiaru lub detekcji następujących parametrów drogi:
•
•
•
temperatury nawierzchni i temperatury gruntu
stanu nawierzchni (sucha, wilgotna, mokra, oblodzona, zasolona)
stężenia oraz ilości substancji odladzających pokrywających powierzchnię czujnika
Instalowane na naszych drogach czujniki drogowe charakteryzują się różnym stopniem zaawansowania
technicznego. Najprostszym do zrealizowania jest pomiar temperatury, opierający się najczęściej na
wykorzystaniu elementów biernych serii PT-100. Określenie stanu nawierzchni wymaga pomiaru impedancji (lub
konduktancji) pomiędzy odpowiednio skonstruowanymi elektrodami, najczęściej o kształcie grzebieniowym.
Istotne ograniczenia technologiczne stosowanych czujników drogowych wynikają często z braku możliwości
skutecznej detekcji tak zwanego czarnego lodu, czyli braku zdolności do odróżnienia nawierzchni suchej od
pokrytej warstwą „suchego” lodu. Trudność ta wynika z konieczności zastosowania w tym celu innych metod
pomiarowych niż pomiar impedancji, który w tym przypadku okazuje się nieskuteczny. Inna, niezwykle istotna
funkcja czujnika drogowego to jego zdolność do detekcji oraz pomiaru stężenia i ilości chemicznych substancji
odladzających, znajdujących się na jego powierzchni. Zwrócić uwagę należy na fakt, że sama detekcja obecności
soli poprzez wspomniany wyżej pomiar impedancji nie pozawala na obiektywną i racjonalną ocenę stanu
zagrożenia gołoledzią.
Zmiana stanu fizycznego wody w lód zachodzi w temperaturze bliskiej zeru jedynie w warunkach braku aktywnej
profilaktyki zimowej. Stosowanie środków zapobiegających powstawaniu gołoledzi prowadzi do efektywnego
obniżenia temperatury zamarzania do wartości, której umiejętność trafnego prognozowania winna być
podstawowym wymogiem stawianym drogowym stacjom meteorologicznym. Właściwa ocena temperatury
zamarzania wpływa na skuteczność istniejącego systemu osłony meteorologicznej, a tym samym na
oszczędność środków, sprzętu i ludzi zaangażowanych w zimowe utrzymanie dróg.
Skuteczna dystrybucja ostrzeżeń i informacji pogodowych
Nie mniej istotny wpływ na efektywne prowadzenia akcji zimowego utrzymania dróg ma profesjonalnie
przygotowana i skuteczna dystrybucja ostrzeżeń i informacji pogodowych. Kompromis pomiędzy zapewnieniem
efektywnego przekazu danych ze stacji pomiarowych a zapewnieniem niezawodności i ekonomii funkcjonowania
systemu łączności, staje się możliwy do wypracowania w konfrontacji z technologią pakietowej transmisji danych
GPRS. Wykorzystanie Internetu i innych mediów w celu dystrybucji ostrzeżeń i informacji pogodowych, wydaje
się być najskuteczniejszym sposobem na podniesienie efektywności zimowego utrzymania dróg.
Z operacyjnego punktu widzenia najistotniejszym zagadnieniem staje się być bezzwłoczne dostarczenie
profesjonalnej informacji pogodowej osobom odpowiedzialnym za dystrybucję sprzętu i środków w akcji
przeciwdziałania gołoledzi. Współcześnie stosowane optymalne rozwiązania, polegają na zaopatrzeniu
kierownika zespołu utrzymania zimowego w zestaw informacji, ograniczający do minimum konieczność
interpretacji uzyskanych danych i pozwalający na podjęcie natychmiastowych decyzji w precyzyjnie wytyczonym
obszarze działania. Przykładem takiej informacji może być mapa sieci drogowej, odzwierciedlająca
prognozowany stopień zagrożenia gołoledzią na poszczególnych odcinkach dróg.
Osobną grupą urządzeń związanych z osłoną meteorologiczną dróg są systemy wizualizacji ostrzeżeń
pogodowych przeznaczone dla bezpośrednich użytkowników dróg. Są to najczęściej diodowe tablice i znaki
zmiennej treści, wyświetlające wielkości meteorologiczne, najczęściej temperatury jezdni i powietrza oraz
ostrzeżenia pogodowe, pochodzące ze zlokalizowanych nieopodal stacji pogodowych. Do rzadkości nalezą w
naszym kraju większe rozwiązania systemowe, zdolne stać się zalążkiem nowoczesnych systemów
telematycznych, przeznaczonych do kompleksowego zarządzania urządzeniami bezpieczeństwa ruchu.
Wdrażanie nowoczesnych systemów meteorologii drogowej bez wątpienia skutkować może wymiernymi
korzyściami ekonomicznymi, wynikającymi z uzyskanych oszczędności środków czy optymalizacji
zaangażowania ludzi i sprzętu w zimowe utrzymanie dróg. Nie można też nie doceniać korzyści wynikających ze
zmniejszenia liczby ofiar wypadków drogowych czy redukcji kosztów obsługi kolizji drogowych, a także eliminacji
strat ponoszonych w efekcie utraty drożności sieci drogowej. Uzyskanie tych korzyści uwarunkowane jest jednak
koniecznością postawienia wysokich wymagań w stosunku do instalowanych systemów osłony meteorologicznej,
a przede wszystkim stosowaniem przemyślanej i konsekwentnej strategii w zakresie wdrażania kompleksowych
systemów meteorologicznych, których zadaniem jest wspomaganie zimowego utrzymania dróg.
Kraków, 28 października 2002r.