Rozvoj informačních technologií a jejich použití v oblasti údržby a provozu silniční sítě s sebou přináší rozličné aplikace datových systémů.
Obecně se dá říci, že systémy lze rozdělit na oblast získávání dat, jejich sběr a centralizaci a interpretaci. Každou z těchto oblastí lze posuzovat na základě způsobu a kvality zpracování.
Principy měření
V oboru silniční meteorologie jsou těmi nejpodstatnějšími daty, která můžeme získávat:
- teplota vozovky a vzduchu,
- teplota namrzání vozovky,
- informace o stavu vozovky (suchá, vlhká, mokrá, namrzlá),
- přítomnost, druh a množství srážek.
Mezi další, podpůrné informace, mnohdy závislé na specifickém umístění silniční meteorologické stanice (SMS), patří vlhkost vzduchu, směr a rychlost větru, dohlednost, výška sněhové pokrývky, intenzita slunečního svitu, vyzařování zemského povrchu a další.
Měření srážek, teploty a vlhkosti vzduchu a dalších veličin má víceméně zažité a přesné způsoby, jak dané veličiny měřit. Pro měření teploty a teploty mrznutí silničního povrchu pak existuje množství způsobů, jak se k datům dostat a z nich vyplývá i kvalita jejich zpracování.
Předně můžeme získávání dat rozdělit na invazivní (obr. 1) a neinvazivní (obr. 2) – tedy sondou do povrchu nebo vzdáleným měřením. Byť neinvazivní způsoby, hojně založené na infračerveném nebo mikrovlnném principu se nám mohou zdát lákavé, protože šetříme povrch vozovky a zjednodušujeme údržbu, je nutné si uvědomit, že tento druh měření má i své nevýhody, a ty jsou přímo obrovské.
Základní nevýhodou je přesnost naměřených dat. Zatímco způsob měření sondou zabudovanou do vozovky dosahuje přesnosti +/- 0,2 °C. Distanční, neboli neinvazivní senzory pak nabízí přesnost měření při 0°C kolem 0,8 °C. To je samozřejmě údaj pro zjištění teploty vozovky zcela nedostatečný a informativní.
Ještě horší situace se však dočkáme, pokud chceme změřit, či odvodit teplotu mrznutí vozovky. Neinvazivní senzor se totiž vozovky nedotýká a tak nemá možnost změřit obsah soli obsažený ve vlhkosti na vozovce. Neinvazivní senzory se potom omezují většinou na určení míry kluzkosti vozovky a přiblížení toho, jak moc dobrý či špatný stav vozovky je. Navíc nelze hovořit jakýmkoli způsobem o předpovědi teplotního bodu, kdy povrch zmrzne. Výhodou tohoto systému je pak to, že se dá úspěšně použít na mobilní prostředky.
Naproti tomu měření teploty vozovky a teploty bodu mrznutí kontaktní, invazivní cestou je daleko přesnější. Teplotu vozovky měříme s výše uvedenou přesností. Přesnost teploty mrznutí se liší dle způsobu zjištění bodu mrznutí. Tento bod se dá jednak změřit a jednak vypočítat.
K měření bodu mrznutí je využíváno aktivních technologií, která čidlo aktivně podchladí až o 15 °C pod teplotu povrchu. Při tomto podchlazení zjistí, kdy dojde k přechodu z kapalné do pevné fáze a udá bod mrznutí. A to s přesností 0,5 °C (při teplotách nižších než – 15°C s přesností 1,5 °C). Důležitým faktorem je také to, že aktivní technologii měří stále stejně přesně nezávisle na druhu rozmrazujícího média. Pokud se tedy majitel či správce komunikace rozhodne ošetřovat komunikace například chloridem hořečnatým místo chloridu vápenného, nemusí dojít k rekalibraci tak, jako u pasivních sond, pokud takovou rekalibraci vůbec umožňují.
Výpočet bodu mrznutí pak používá pasivní technologie na základě kalibračních křivek roztoku NaCl. Pasivní technologie je poměrně přesná v teplotách -3 až 0 °C. Mimo tento rozsah její přesnost klesá a pohybuje se v rozmezí +/- 20% naměřené teploty, což při teplotě -6 °C činí 1,2 °C, při -9 ° C již 1,8°C.
Na uvedených faktech je pak jasně vidět, že je nutné, aby si správce či majitel komunikace uvědomil, jaké informace potřebuje získat a jakých přesností potřebuje dosahovat. V neposlední řadě je pak třeba věnovat svou pozornost kvalitě provedení sond neboli provozním nákladům spojeným se spolehlivostí a životností různých dodavatelů systému.
Výstupy silniční meteorologie
Hlavními výstupy, které jsou používány pro další interpretaci dat, jsou data hlavních měřených veličin. Tato data se posléze používají pro detekci potenciálně nebezpečné situace na vozovce. V zimních měsících je touto nebezpečnou situací samozřejmě možnost vzniku námrazy, náledí či černého ledu, přičemž technologie musí reagovat na všechna tato nebezpečí. V časech mimo zimní období jsou pak nebezpečnými jevy výška vodního sloupce na vozovce a možnost aquaplaningu či příbuzných jevů, silný (boční) vítr či jeho nárazy, přítomnost izolované oblasti s mlhou (např. v blízkosti koryta řeky či průmyslového areálu).
Primární vizualizací jsou křivky veličin v grafu, díky kterým lze vysledovat i budoucí trendy a potenciálně nebezpečné situace (obr. 3)
V návazných modulech silničních meteosystémů lze dosáhnout významných nadstavbových informačních funkcí. Díky spolupráci s meteorologickou institucí lze samozřejmě v grafu zobrazit předpověď teploty vzduchu i vozovky na dalších až 72 hodin, nebezpečné srážky, či jiné povětrnostní vlivy. Dále je možné při kombinaci dat od společností zajišťujících zimní údržbu silnic vyhodnocovat adekvátnost zásahu, evidovat množství spotřebovaných prostředků a při použití GSM modulů ve vozech sledovat jejich polohu v reálném čase.
Návazné systémy silniční meteorologie
Pro zvýšení bezpečnosti silničního provozu se používají návazné akční prvky. Základním návazným prvkem je zobrazení nebezpečného stavu na proměnném dopravním značení (ideálně LED technologie). Na tomto typu značení lze varovat před všemi výše zmíněnými nebezpečnými jevy. Dále je díky proměnnému dopravnímu značení možno upravit v daném úseku maximální možnou rychlost, či při použití automatických zábran zamezit vjezdu dopravních prostředků. V neposlední řadě je možné v zimním období pro velmi důležité a/nebo velmi nebezpečné úseky použít systémy automatického postřiku solankou, které dokáží v reálném čase reagovat na možnost vzniku náledí, a tak předejít jeho vzniku či udržet sjízdnost kritického úseku až do zásahu běžné údržby.
Autor: ROCON METEO spol. s.r.o.
