Nordisk forskningssamarbejde. Projektplan. Standardisering af testmetode for saltspredere

Transkript

1 Projektplan Projekt: Akronym: Projektejere: Standardisering af testmetode for saltspredere Stansalt Freddy Knudsen Vejdirektoratet Danmark Jan Ölander Trafikverket Sverige Jan Krokeborg Vegvesen Norge Einer Pálsson Vegagerdin Island

2 INDHOLD Indhold Dokumentoplysninger Titel og status Log over ændringer Sammendrag Baggrund, formål og nytte med projektet Eksisterende viden på området Overordnet beskrivelse af projektet Projektets afgrænsning Beskrivelse af projektets hovedmål og -opgaver (incl leverancer) Projektets effektmål... 6 Projektets succeskriterier Resultater og nytteværdi implementering af resultater Milepæle og leverancer... 8 Organisering Projektets organisering Ressourcer og Økonomi Ekstern konsulentbistand Udstyr Budgetbeskrivelse Finansiering Bilag Udvikling af metoden Bilag (23)

3 1. DOKUMENTOPLYSNINGER 1.1 TITEL OG STATUS Projektnavn: Standardisering af testmetode for saltspredere Navn Dato Forfatter: Tine Damkjær 14. oktober 2010 Godkendt af (NordFoU medlem): 1.2 LOG OVER ÆNDRINGER Version: Dato: Beskrivelse af ændringer Forfatter(e): 3 (23)

4 2. SAMMENDRAG BAGGRUND, FORMÅL OG NYTTE MED PROJEKTET For at sikre fremkommelighed og trafiksikkerhed glatførebekæmpes vejene i Norden. Som glatførebekæmpelsesmiddel benyttes i stor udstrækning vejsalt (NaCl), som spredes med en saltspreder. Den udspredte salt har en negativ påvirkning på miljøet, og udgør en økonomisk belastning for vejbestyrelserne. Af miljømæssige og økonomiske grunde er der ønske om at nedsætte forbruget af salt til glatførebekæmpelse. For at dette kan lade sig gøre, er det nødvendigt at have en testmetode til bestemmelse af kvaliteten af saltsprederens spredebillede i forhold til præcision og styring, og det er nødvendigt at den effektive udspredte mængde bliver kendt og dokumenteret. I foråret 1998 nedsatte Vinterudvalget i Danmark en arbejdsgruppe, SaltsprederUdviklingsGruppen (SUG). I 2007 tog SUG kontakt til Spredeteknisk Laboratorium, Engineering Center Bygholm i Horsens, hvis ekspertise og faciliteter anvendes til afprøvning, udvikling og godkendelse af gødningsspredere efter EN Der har siden foregået et tæt samarbejde mellem SUG og Engineering Center Bygholm med at få konverteret standardiseringsmetoden for gødningsspredere til en metode til standardisering af saltspredere. Det overordnede formål med dette projekt er at få tilvejebragt den nødvendige dokumentation, således at testmetoden udviklet på Bygholm kan opnå en en standardisering i CEN regi. Testmetoden skal desuden tilpasses behov og interesser i de enkelte nordiske lande. Projektets nytte er, at opnå en større viden om, og sikkerhed for saltspredernes spredemæssige egenskaber, for dermed at kunne nedsætte saltforbruget, med det formål at opnå en økonomisk og miljømæssig og gevinst. Ved at have sikkerhed for en præcis spredning på tværs af vejen kan der også opnås en trafiksikkerhedsmæssig gevist. 2.1 EKSISTERENDE VIDEN PÅ OMRÅDET I foråret 1998 nedsatte Vinterudvalget en arbejdsgruppe, SaltsprederUdviklingsGruppen (SUG), hvis opgave var at fastlægge retningslinjerne for gennemførelsen en række saltspredningsforsøg. Formålet med forsøgene var at undersøge, hvorledes saltsprederne reelt fordeler saltet under forskellige betingelser. I juni måned år 2000 blev forsøget gennemført Århus Lufthavn Forsøget var en succes, forstået på den måde, at man for første gang kunne observere saltspredernes spredebillede dels visuelt og ved mængdeanalyser. Afviklingen af forsøget var dog også meget kostbart, og da det foregik udendørs ville en gentagelse være afhængig af vejrlig og af mulighederne for at leje lufthavnsarealet igen. Konklusionen var at de deltagne spredertyper spredte salt med betydelig ujævnt spredebillede. Andre lignende forsøg har ligeledes vist en stor usikkerhed i forhold til det udspredte salt. 4 (23)

5 2.2 OVERORDNET BESKRIVELSE AF PROJEKTET Der arbejdes i hele Norden på at nedsætte saltforbruget og kun at sprede den absolut nødvendige mængde salt ud på vejen for at sikre fremkommelighed og ikke mindst trafiksikkerhed. Hvis den udbredte saltmængde skal nedsættes, er det nødvendigt at kende saltsprederens spredeegenskaber, og der skal være sikkehed for at sprederen kan indstilles til at kunne levere det ønskede fordelingsbillede uanset materiale eller kørselsforhold. Der er i dag kun ringe kontrol og dokumentation af saltspredernes spredekvalitet, og undersøgelser viser at en stor del (ca.30 %) af det udspredte salt enten er ujævnt fordelt eller spredes udenfor vejbanen. En optimering af spredeegenskaberne, og styringen af det udspredte salt forventes at give en besparelse på økonomi og miljø. Der er derfor behov for en metode til dels at vurdere saltsprederens egenskaber, og dels en metode til indstilling af spredere for optimering af spredebillede. I Norden benyttes salt er af varierende kvalitet. Der benyttes grovkornet salt (hav- og stensalt) og finkornet salt (vakuumsalt). Også her er der ringe dokumentation for hvorledes saltsprederen skal indstilles til de forskellige salttyper, og de forskellige salttypers indvirkning på spredebilledet. I dette projekt vil de forskellige salttyper blive testet. De testmetoder for saltspredere, som benyttes i dag i Norden og det øvrige Europa er kendetegnet ved at være ressourcekrævende, og da de foregår udendørs, er resultaterne svære at reproducere. De nævnte ulemper er netop ikke kendetegnet ved den test der er udviklet på Engineering Center Bygholm, som er en laboratoriemetode og foregår indendørs uden vejr eller trafikmæssig indflydelse. Der mangler imidlertid dokumentation for at en saltspreder, der indstilles til en optimal spredning i efter metoden udviklet på Bygholm, også giver en optimal spredning ved kørsel på vej og ved varierende hastigheder. 2.3 PROJEKTETS AFGRÆNSNING Dette projekt går derfor ud på at uarbejde den nødvendige dokumentation, som kan sikre at Bygholmtesten kan blive godkendt, som standardiseret metode i CEN-regi 2.4 BESKRIVELSE AF PROJEKTETS HOVEDMÅL OG -OPGAVER (INCL LEVERANCER) Formålet er en standardisering af Bygholm spredetesten i Europæisk regi. Den metode, som er udviklet på Engineering Centre Bygholm, (se beskrivelse af forsøgsmetoden på bilag 1) har en række fordele. Den er hurtig, kræver få ressourcer, er uafhængig af vejrlig, og arbejder ud fra et videnskabeligt grundlag, og dermed kan resultaterne reproduceres. 5 (23)

6 Metoden møder dog også kritik, og der er to hovedkritikpunkter, som markerer sig. Det ene kritikpunkt er at testen foregår ved lav hastighed (kørslerne foregår inde i en hal) og at spredebilledet ikke bliver påvirket af at saltet springer på vejen, som under en normalt spredning (saltet opsamles i tragte inde i hallen). For at få spredetesten accepteret, skal der gennemføres en række supplerende test, der skal underbygge testen pålidelighed i forhold til en virkelighed, som saltsprederen agerer i. Det er målet at sammenligne det spredebillede, som opnås inde i testhallen med det spredebillede, der opnås ved en normal kørehastighed på f.eks. en motorvej. Det kræver følgende test: 1. Gennemførelse af strømningsforsøg til undersøgelse af turbulenseffekt bag saltsprederen. 2. Gennemførelse af spredertest på asfaltunderlag ved forskellige kørehastigheder. 3. Sammenligning med resultater fra Bygholm spredetest og en eventuelt tilpasning af metode. 4. Udvikling af kalibreringsmetode, der kan benyttes af brugere i nærmiljøet, til indstilling af saltspredere. Ad 1) Når der køres med hastigheder svarende til normale kørehastigheder, antages det at lastbilen turbulens påvirker spredebilledet. Det er dog usikkert, ved hvilken hastighed turbulensen indvirker og hvor stor en effekt turbulensen har på spredebilledet. Dette forsøg, skal netop give den nødvendige viden. Ad 2) Denne forsøgsrække skal vise, hvilken effekt det har, at saltet springer når det rammer vejen, sammenlignet med spredebillede opnået inde i hallen. Forsøgene foregår på en udendørs asfaltbane ved varierende kørehastighed. Se skitser over forsøgsfremgang på bilag 2. Ad 3) Resultaterne fra de to nævnte forsøg, skal sammenlignes med resultater frembragt i testhallen. Der skal eventuelt efterfølgende foretages en justering af testmetoden i testhallen. Ad 4) Der findes i dag ingen måde, hvorpå man som bruger af saltspredere, f.eks. en kommune, kan undersøge sprederens spredebillede. Der foretages forskellige stationære og visuelle test, men undersøgelser viser, at de er meget upålidelige. Det er derfor også en opgave i dette projekt at udvikle en metode, så vejbestyrelser i Norden kan kalibrere deres spredere til optimal spredning. Metoden skal kunne benyttes på vejbestyrelsernes pladser. Det står stadig åben, hvordan dette skal gøres. 2.5 PROJEKTETS EFFEKTMÅL Som køber af en saltspreder, har man i dag ikke mulighed for at kontrollere saltspredernes spredekvalitet, og dokumentationen for et optimalt spredebillede er, mangelfuld. Undersøgelser viser at en stor del (ca.30 %) af det udspredte salt enten er ujævnt fordelt eller spredes udenfor vejbanen. 6 (23)

7 Der arbejdes i dag i vejbestyrelserne i Norden på at nedsætte saltforbruget, men med den usikkerhed der er på fordelingen af salt på tværs af vejbanen, kan man ikke af trafiksikkerhedsgrunde nedsætte saltforbruget. Alene på statsvejene bruges i Norden på en gennemsnitsvinter knapt tons salt fordelt på forskellige salttyper. Den udspredte mængde svarer til ca. 30 mill.. Det må forventes at større viden og sikkedhed for et optimalt spredebillede, kan give mulighed for en nedsættelse af saltforbruges, og selv små bespredelser vil give en stor øknomisk besparelse. Vejsalt har nogle uønkede virkning på miljøet. Dels er der de inddirekte påvirkninger fra udvinding og tranport at salt, der kræver afbrænding af fossilebrændstoffer. Det giver en negativ indvirkning på CO² regnskabet. Derudover er der de direkte påvirkning i form af skader på vejbeplantning og rust på biler. Desuden er biotoper langs vejene også udsat for saltpåvirkninger, der har en negativ indflydelse på plante og dyreliv. En optimering af spredeegenskaberne, og styringen af det udspredte salt forventes at give en besparelse på økonomi og miljø. PROJEKTETS SUCCESKRITERIER Gennemførelse af test nævnt i 2.4 og eventuelt efterfølgende justering på testen. Metoden godkendt til CEN standardisering. 2.6 RESULTATER OG NYTTEVÆRDI Resultatet bliver at der for ud ved køb af saltspredere i Norden kan gennemføres ensartede test, der godtgør at saltsprederen kan fordele tømaterialer efter de kriterier, der er opstilles i de enkelte lande. Dermed kan vejbestyrelserne i Norden målrettet arbejde på at nedsætte saltforbruget. 2.7 IMPLEMENTERING AF RESULTATER Resultaterne skal implementeres ved Vejbestyrelsernes udbud, hvori det skal fremgå at en given saltspredertype, skal gennemgå et standardiseret testforløb, inden køb kan komme på tale. Ved stikprøvekontrol eller ved mistanke om fejl på saltspreder, kan metoden bruges til fejlfinding og kalibrering af saltsprederen. 7 (23)

8 3. MILEPÆLE OG LEVERANCER Aktiviteter Hovedopgaver P1 Etablering af arbejdsgruppe P1 P1 P2 Gennemførelse af studier af P2 P2 P2 P2 P2 strømningsforhold omkring lastbil og spreder laboratorium eller praksis P3 Gennemførelse af sammenlignende P3 P3 P3 P3 P3 test af fordelingsbillede i laboratoriet samt prøvestrækning. P4 Udvikling af kalibreringsmetode P4 P4 P4 P4 P4 Deltagelse i CEN standardiseringsgruppe Leverancer L1 Samling af deltagere Dec. L2 Gennemførelse af strømningsforsøg Dec. L3 Gennemførelse af sammenlignende Dec. test L4 Beslutning af yderligere tiltag på Okt. baggrund af testresultater L5 Udvikling af kalibrering metode Dec.

9 Projektstyring Planlægning Adm. / opfølgning Nordisk forskningssamarbejde Styregruppemøder Feb. Nov. Nov. Okt. Møder CEN Møde CEN Møder projektgruppen Dec. Feb. Sep. Mar. Sep. Mar. Sep. Seminar/Workshop Feb. Nordic way Slutrapport Sverige Møde CEN? Møde CEN? Møde CEN? Okt. 9 (23)

10 ORGANISERING Nordisk forskningssamarbejde 3.1 PROJEKTETS ORGANISERING Styregruppe DK: Freddy Knudsen S: Jan Ölander N: Jon Krokenborg IS: Einer Pálson DK SprederUdviklings Gruppen, SUG Referencegrupper Projektgruppe BrancheGruppen Sverige Projektleder: Tine Damkjær Anders Svanekil Lennert Johansson Björn Svensson Konsulent: Krister Persson NVF Nordisk Vintergruppe 10 (23)

11 Tabel 3: Projektets deltagere og interessenter Rolle Navne Organisation NordFoU kontaktperson Brian Gross Larsen Projektstyregruppe DK: Freddy Knudsen Projektleder Tine Damkjær Vejdirektoratet i Danmark Koordinationsgruppe Delprojektleder(e) 11 (23)

12 4. RESSOURCER OG ØKONOMI Tabel 1: Foreslået budget for arbejdspakker ( ) Hovedopgaver År Sum ( ) Strømningstest Sammenlignings test laboratorium/testbane Analyse af resultater Udvikling af kalibreringsmetode, Totalsum EKSTERN KONSULENTBISTAND Krister Persson fra Engineering Centre Bygholm deltager i projektgruppen 12 (23)

13 4.2 UDSTYR Nordisk forskningssamarbejde Testhallen på Bygholm. Udstyr til bestemmelse af saltmængder på prøvestrækning. Saltanalyse udstyr Kørebane til spredekørsler ved varierende hastigheder. Lastbil med spredeudstyr til fordeling af tørsalt, befugtet salt samt saltlage. 4.3 BUDGETBESKRIVELSE Der er tiltænkt en større del af budgettet til udførelse af test på Engineering Centre Bygholm og det efterfølgende analysearbejde med resultaterne. 4.4 FINANSIERING Tabel 4: Foreslåede bidragsydere Land SUM Danmark Sverige Norge Island Totalsum (23)

14 Width = 60m Nordisk forskningssamarbejde 5. BILAG 1 Laboratorium for spredeteknik. På Engineering center Bygholm ligger Europas største laboratorium for spredeteknik, som igennem en årrække har udført forskning samt afprøvning og udvikling af udstyr primært beregnet til spredning af faste produkter som handelsgødning og kalk. Length = 80m Measuring area Driving lane Figur 1 Europas største spredehal Figur 2 Spredehal Spredehallens dimensioner er på 60x80 meter og er klimastyret, således at luftfugtighed og minimumstemperatur holdes konstant. 14 (23)

15 På tværs af hallen er et opsamlingsareal, bestående af nedsænkede tragte. Under disse tragte sidder opsamlingsbeholderen på en vejecelle som online registrerer, den opsamlede mængde tørstof. Tragtene har dimensioner 0.25x0,50 meter og der findes i alt 448 stk. I forbindelse med forsøgene beregnes af praktiske årsager på en bakkestørrelse på 0,50x0,50 m. Figur 3 Saltspreder kører over målefeltet Figur 4 Opsamlingsbeholdere med vejecelle Efter en overkørsel med udspredning af tørsalt bliver saltmængden registreret online, da der er forbindelse fra hver vejecelle til hallens computer. Computeren sørger for de nødvendige udregninger, således at de registrerede mængder omsættes til grafiske figurer.. Nedenstående billede er et eksempel på en udskrift fra en kørsel med en Epoke SW 4402 og spredning af tørt havsalt. 15 (23)

16 Udskriften indeholder oplysninger om : Mængder udspredt under kørsel Venstre/højre fordeling Fordeling på tværs af kørebanen Grøn streg = min accepteret mængde Rød streg = max accepteret mængde Resultatet i forhold til opsatte kriterier. Grøn = accepteret Rød = ikke accepteret 3.1 Udvikling af metoden. I forbindelse med metodeudviklingen er der fokuseret på en række delelementer der har indflydelse på den praktisk gennemførlige saltspredning. Der er således fokuseret på indsåning og kontrol af doseringsmængden, vurdering af spredebilledet ved stationær kontrol samt kontrol af spredebilledet ved mobile forsøg. Der køres med flere typer af salt, nemlig tør og befugtet salt samt saltlage. Testmetoden er udviklet ved brug af gængse spredere på det danske marked og ved medvirken af repræsentanter for de pågældende leverandører Indsåning og doseringskontrol. 16 (23)

17 Amount gram / sec Ved indsåning er der lagt vægt på at følge de instruktioner der gives af fabrikanten. Indsåningen foretages stationært ved opsamling af den doserede mængde over et givet tidsrum. Efter vejning af materialet er der evt. foretaget justering af maskinen. Nordisk forskningssamarbejde Doseringskontrollen foretages under testen ved opsamling af salt direkte fra doseringsmekanismen uden udspredning af materialet. Materialet opsamles i en beholder idet denne vejes kontinuerligt med en frekvens på 10Hz. Ved en kontinuerlig vejning opnås informationer om dels den gennemsnitlige doseringsnøjagtighed og dels om pulsationer i doseringen. Ud fra et miljømæssigt synspunkt er tildelingsnøjagtigheden af stor betydning, hvorimod tildelingsjævnheden anses for vigtig af sikkerhedsmæssige hensyn. Doseringskontrollen er gennemført dels ved konstant dosering i kombinationer af spredebredde, hastighed samt ønsket dosering og dels ved simuleret skift fra et doseringsniveau til et andet. Anden del af doseringskontrollen har til formål dels at vurdere doseringsnøjagtighed inden for de enkelte doseringsniveauer dels at vurdere sprederens evne til at foretage en nøjagtig ændring af tildelingsniveau. Endelig giver kontrollen mulighed for at vurdere den tid, der bruges for at skifte fra et doseringsniveau til et andet Constant application rate Time, sec Varying application rate Eksempel på doseringskontrol ved konstant (30km/t og 10gr/m2) samt varieret dosering (40 km/h og henholdsvis 15,10 og 15 g/m2) over 30 sekunder Spredekontrol ved stationær test. 17 (23)

18 Stationære spredeforsøg er den mulighed der findes praksis i forbindelse kontrol af spredebilledet ved ændring af f.eks. salttype eller spredebredde. Denne type spredekontrol Nordisk forskningssamarbejde kan foretages ved udspredning af materialet over et optegnet målefelt på et plant underlag. I forbindelse med de gennemførte undersøgelser er der gennemført et mindre antal stationære forsøg for at kunne sammenligne denne type test med mobile spredeforsøg. Forsøgene gennemføres ved at udsprede salten over et tidsrum på 30 sekunder hvorefter der er foretaget opfejning samt vejning af materialet i 1 meter brede baner. Som supplement til vejning af materialet er der foretaget fotografering af spredebilledet. Fastlæggelse af spredebillede ved stationært forsøg Fastlæggelse af spredebillede ved sammefejning af materialet i 1 m brede baner Spredekontrol ved mobile forsøg Mobile forsøg ved spredning over det tidligere beskrevne målefelt er det vigtigste element ved de gennemførte undersøgelser. Tidligere undersøgelser er gennemført under praktiske forhold på vejstrækninger i Danmark, hvor det udspredte materiale opsamles ved 18 (23)

19 sammenfejning eller opsugning med vådstøvsugere. De tidligere undersøgelser har vist forskellige resultater bl.a. fordi undersøgelserne har været påvirket at vejrliget. Nordisk forskningssamarbejde Ved de nye undersøgelser, der gennemføres indendøre er der lagt vægt på at fastlægge spredeudstyrets formåen uden indvirkning af vejrlig, luftstrømningsforhold omkring lastbilen etc Ved fastlæggelse af spredebilledet for tørt materiale er den udspredte salt vejet for hver meter ved hjælp af vejsystemet i spredehallen. Ved arbejde med befugtet materiale eller rene væsker er der sket en afvaskning af opsamlebakkerne i måleområdet. Efter opsamling af vaskevandet bestemmes saltmængden ved kemisk analyse.. Ved hidtidige gennemførte undersøgelser er der anvendt spredematerialer, der er gængse i Danmark. Disse materialer er vacuum-, stensamt til dels havsalt. Krav til Kvaliteten for de anvendte materialer er defineret i Vejreglerne. Anvendelse af befugtet salt eller ren saltlage er udbredt i Danmark, hvorfor dette også indgår i undersøgelserne. Ved de indledende forsøg blev der gennemført kørsler med hastigheder på op til 60 km/h ved gennemkørsel af måleområdet. Kørsel ved høje hastigheder er forbundet med stor risiko ligesom det er anstrengende for chaufføren at gennemkøre måleområdet ved tilstrækkelig præcision. Det er derfor valgt ved fremtidige målinger at udføre test ved lave hastigheder d.v.s. 10 km/h Anvendelse af lav hastighed har betydet at indflydelse af turbulens fra lastbilen kan undgås således at de opnåede resultater synes at vise spredeudstyrets formåen. Måleområdet er bygget til måling af fordelingen handelsgødning efter gældende international standard. Opbygningen af måleområdet betyder et det udspredte saltmateriale opfanges og dermed registreres, der hvor materialer lander første gang på vejbanen. Måleområdets opbygning betyder at der ikke er muligt for materialet at hoppe eller skride et stykke hen over vejbanen, som det sker i praksis. Dette faktum har betydet at det for nogle materialers vedkommende har kunnet iagttages at det registrerede spredebillede er smallere, end det vil være i praksis. Med henblik på at imødegå dette vil målefeltet fremover være forsynet med vejbanelignende belægning foran og bagved opsamlebakkerne således at materialet tilnærmelsesvis kan hoppe/skride, som det sker i praksis. 19 (23)

20 Sammenligning af de mængder materiale der opsamles henholdsvis med og uden plader foran og efter måleområdet nogen væsentlig forskel. Ved forsøg uden plade ved måleområdet opsamles tilnærmelsesvis den indsåede mængde hvorimod der med plader opsamles en del mere. Da anvendelsen af afdækningsplader omkring måleområdet giver et godt billede af den mængde materialer, der spredes uden for vejbanen er det besluttet at fortsætte udviklingen af testmetoden med denne afdækning og udelukkende vurdere doseringsevne ud fra stationære forsøg. Nedenstående figurer viser eksempel på resultater ved anvendelse af de forskellige metoder. Figur. Eksempel på fordelingsbillede ved gennemførelse af forsøg med og uden afdækningsplader ved måleområde 20 (23)

21 BILAG 2 Nordisk forskningssamarbejde 21 (23)

22 22 (23)

23 23 (23)