CZ20014268A3

CZ20014268A3 - Způsob a zařízení k vytváření výstraľného signálu o kluzkosti vozovky

Info

Publication number: CZ20014268A3
Application number: CZ20014268A
Authority: CZ
Inventors: Marcel Boschung Jr.; Joachim Heierli
Original assignee: Boschung Mecatronic Ag
Priority date: 1999-06-03
Filing date: 1999-06-03
Publication date: 2002-04-17
Also published as: NO329624B1; KR100628859B1; NO20015807D0; ES2201715T3; ATE247318T1; CA2375471C; EP1183663B1; NO20015807L; DE59906614D1; KR20020019061A; AU3949899A; EP1183663A1; CZ299821B6; DK1183663T3; CA2375471A1; WO2000075896A1; US6326893B1; JP4477270B2; JP2003501760A; RU2232427C2

Description

Způsob a zařízení k vytváření výstražného signálu o kluzkosti vozovky

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu vytváření výstražného signálu u výstražného systému o kluzkosti vozovky, s automatickými měřicími stanicemi s čidly, která měří veličiny rozhodující pro vytváření signálu o kluzkosti vozovky, přičemž automatické měřicí stanice jsou uspořádány na určitých místech v silniční síti. Vynález se dále týká zařízení pro vytváření výstražného signálu o kluzkosti vozovky s nejméně jednou automatickou měřicí stanicí s čidly na určitém místě silniční sítě a s nejméně jedním vyhodnocovacím zařízením, které je s nimi spojeno, které je vybaveno k vytváření výstražného signálu o kluzkosti z naměřených specifických veličin kluzkosti vozovky.

Dosavadní stav techniky

Výstražným signálem o kluzkosti se rozumí krátkodobá předpověď o námraze na vozovkách a mostech. Smyslem tohoto výstražného signálu je cílené preventivní nasazení posypové služby nebo automatických zařízení pro rozstřikování rozmrazovacích prostředků pro odstranění nebezpečných stavů vozovek.

V současné době se provádí výstraha o kluzkosti pro předem určená místa silniční sítě, na kterých jsou upraveny měřicí stanice s aktivními nebo pasivními čidly, která snímají vznikající vytváření náledí. Upraveny jsou tak především sondy pro teplotu vzduchu, teplotu půdy, vlhkost vozovky a srážky i čidla pro teplotu tuhnutí kapaliny, která se na vozovce nachází. Naměřené hodnoty čidel se φφ φφ φφ · φ · · φ φ φφφ • φ φφ φ φ φ φ «φ φφφ φ « φφφφ φ φ · φφ φφ φφ ···

Φ φ φφ φφφ® předávají do vyhodnocovacího zařízení, které z naměřených hodnot vyvozuje poplašné hlášení. Výstrahy o kluzkosti jsou proto omezeny na krátké vybrané úseky tras, pro které jsou měřicí stanice uspořádány. Rozšíření výstrahy o kluzkosti na více úseků silnic přitom podmiňuje instalace dalších měřicích stanic, přičemž žádoucímu rozsáhlému pokrytí silniční sítě měřicími stanicemi brání cenové důvody. Pro dosažení plošného pokrytí výstražným signálem se proto navrhuje termografické snímání celé silniční sítě a z toho vycházející detekce výstrahy o kluzkosti. Pro získání plošného pokrytí touto výstrahou o kluzkosti se přitom termograficky snímá teplota povrchu krycí vrstvy vozovky v celé silniční síti během tří různých nocí s různými podmínkami počasí. Získají se tak tři charakteristické teplotní profily, které ukazují studené, popřípadě teplé úseky vozovek. Tyto profily se používají pro prostorovou interpolaci aktuálního stavu vozovek mimo měřicí stanici. Tato metoda je nevýhodná. Zaprvé počet teplotních profilů nestačí ani při rozšíření postihnout všechny stavy počasí, což se rovná hrubému zjednodušení interpolace, která může vést k naprosté ztrátě informací. Zadruhé není zohledňována dynamika změn teplot a vlhkosti, protože každá teplotní kartografie je nutně pouze momentálním záznamem stavu vozovky. Ohrožení určitých úseků vozovek námrazou však závisí na předcházejících meteorologických podmínkách.

Podstata vynálezu

Tyto nevýhody odstraňuje způsob vytváření výstražného signálu u výstražného systému o kluzkosti vozovky, s automatickými měřicími stanicemi s čidly, které měří veličiny rozhodující pro vytváření signálu o kluzkosti vozovky, přičemž automatické měřicí stanice jsou uspořádány na určitých místech v silniční síti, podle vynálezu, jehož podstatou je, že dodatkově se provozuje alespoň fc fcfc fcfc *· fcfc fc « • · • fc • · fcfcfc fc fc fcfc ···· jedna virtuální měřicí stanice, zatímco pro alespoň jedno jiné místo, než jsou určená místa automatických měřicích stanic, se z parametrů, místně specifických pro tato jiná místa a z údajů o počasí, pro tato jiná místa relevantních, vypočítávají veličiny rozhodující pro vytváření výstražného signálu o kluzkosti, a že z těchto vypočítaných veličin se rovněž vytváří výstražný signál o kluzkosti. Uvedené nevýhody dále odstraňuje zařízení pro výstražný signál o kluzkosti vozovky s nejméně jednou automatickou měřicí stanicí s čidly na určitém místě silniční sítě a s nejméně jedním vyhodnocovacím zařízením, které je s nimi spojeno, které je vybaveno k vytváření výstražného signálu o kluzkosti z naměřených specifických veličin kluzkosti vozovky, přičemž je upravena nejméně jedna virtuální měřicí stanice na jiném místě než na místě určeném, že virtuální měřicí stanice je vybavena pro vypočítávání veličin specifických pro kluzkost vozovky z parametrů, které jsou specifické pro jiné místo, a že pro vypočítané veličiny je rovněž možné vytvořit výstražný signál o kluzkosti.

Tím, že se na libovolných předem určených místech silniční sítě vytvářejí simulované nebo virtuální měřicí stanice, se pokrytí silniční sítě bez velkých nákladů na přístrojové vybavení natolik výrazně zvýší, že se tak umožňuje prakticky její kompletní monitorování. Virtuálním měřicím stanicím se přitom dodávají údaje naměřené v reálných měřicích stanicích (což ale nevylučuje, že taková simulovaná měřicí stanice může být ve skutečnosti vybavena na předem určeném místě upraveným čidlem) a virtuální stanice mají místně specifickou sadu parametrů. Simulované měřicí stanice mohou být přitom vytvořeny ve vyhodnocovacím zařízení nebo v separátním elektrickém obvodu.

Přehled obrázků na výkresech • * ·· » · · « » 44

I · 4 «

I 4 4 4 • 4 44

Příklad provedení vynálezu bude základě obrázků, na kterých znamená obr. 1 schématický dílčí pohled na silniční síť s vyznačenou polohou reálných a virtuálních měřicích stanic, obr. 2 blokové schéma parametrizace měřicí stanice, obr. 3 blokové schéma vytváření výstražného signálu o kluzkosti ve virtuální měřicí stanici a obr. 4a,4b schématické znázornění pyrradiometru, respektive části vozovky, která se používá pro určení oblačnosti.

Příklady provedení vynálezu

Následně bude blíže vysvětlen postup vytváření virtuální měřicí stanice a její provoz. Obr. 1 přitom schématicky znázorňuje větší počet silnic 1_, 2, 3, 4 silniční sítě a vyhodnocovací zařízení 5. jako symbol ve tvaru skříňky. To je například umístěno na služebně údržby silnic a je tvořeno například počítačem a propojením spínacích obvodů pro spojení počítače s jednotlivými měřicími stanicemi. Počítač je vybaven pro odevzdávání výstražného signálu o kluzkosti a spolu s měřicími stanicemi a spojovacími prostředky tvoří výstražný systém GFS o kluzkostí vozovek. Na obr. 1 je větší počet obvyklých automatických měřicích stanic (AMS) AMS1 až AMS5 znázorněn jako body v silniční síti. Tyto automatické měřicí stanice jsou v zásadě známé a nebudou zde znázorňovány v detailech. Zahrnují například čidla pro teplotu vzduchu, teplotu půdy, vlhkost vozovky, srážky, relativní vlhkost nebo bod tání, teplotu tuhnutí, rychlost proudění vzduchu, tlak vzduchu a hustotu dopravy. Jednotlivá čidla jsou přitom uspořádána například na stožárech nebo následně blíže vysvětlen na

·· »· a·» ·· ··· v povrchové vrstvě vozovky a protože jsou známá, nebudou dále popisována. Údaje čidel se do vyhodnocovacího zařízení předávají po kabelech nebo radioteíegrafícky.

Zařízení může z těchto údajů vytvořit výstražný signál o kluzkosti vozovky pro odpovídající měřicí místo, který se používá jako signál pro celý úsek vozovky. Podle vynálezu je nyní upravena alespoň jedna virtuální nebo simulovaná měřicí stanice (VS), přičemž na obr. 1 jsou vyznačeny jako příklad virtuální měřicí stanice VSI až VS 11. Tyto virtuální měřicí stanice zpravidla nemají vůbec žádná čidla, což nevylučuje, že přesto může být upraveno jedno čidlo pro jednu z měřených hodnot. Osazení čidly však není upraveno u automatické měřicí stanice AMS. Protože u virtuálních měřicích stanic tedy nejsou obvykle upravena čidla, nemají tyto stanice také žádné fyzické spojení k vyhodnocovacímu zařízení 5., ale v tomto zařízení (nebo v jiném obvodu nebo zařízení) jsou provedena jako virtuální staniceí. Virtuální stanice mohou být také upraveny na stejných místech, na kterých jsou upraveny automatické měřicí stanice, což bude následně ještě blíže vysvětleno. Na obr. 1 je to jako příklad znázorněno pro AMS 1/VS1, AMS4/VS4 a AMS5/VS5. Protože virtuální stanice mohou být na silnici zpravidla provozovány bez přístrojových prostředků a bez spojení k vyhodnocovacímu zařízení, jsou tyto stanice cenově příznivé a mohou být proto zřizovány v silniční síti ve velkém počtu, takže plošné sledování silniční sítě je možné realizovat tímto způsobem. Rozdělení silniční sítě do sektorů s jednou virtuální stanicí, respektive jejich uspořádání, může být určeno podle empirických hodnot, předpokládaných pro místa ohrožená námrazou, nebo například pomocí termografie.

Hlavní součástí každé virtuální stanice je program, který zachycuje naměřené údaje sousedících automatických měřicích stanic a obsahuje parametry, které jsou specifické pro místo předmětné a Φ · · · a 0 a · a · * a · φ a φ Φ a · · 0 a· a· ·· ··· ·· ···· virtuální měřící stanice. Aby tedy mohl být vytvořen a provozován výstražný systém o kluzkosti vozovek s virtuálními měřicími stanicemi, je proto zpravidla potřebný určitý počet automatických měřicích stanic AMS.

Pro sestavení virtuálních stanic se nejprve vyhledávají automatické měřicí stanice, které připadají v úvahu pro sběr všech potřebných informací (naměřené údaje a parametry) pro virtuální stanice. Přitom je brán ohled na různé druhy konstrukce silniční sítě (například povrchová vrstva vozovky s různými vlastnostmi materiálu, přičemž každý způsob stavby má být zastoupen jednou automatickou měřicí stanicí, aby mohly být parametry této stavby použity po jejich určení pro virtuální stanice na místech se stejnými druhy povrchových vrstev vozovky. Dále musejí být zohledněny posypové trasy pro použití prostředků pro odstranění námrazy. Na posypávaných trasách má být upravena nejméně jedna automatická měřicí stanice. Na obr. 1 jsou posypové trasy znázorněny od základny údržby silnic u AMS5 jako šipky.

Přednostně získávanými údaji o počasí pro výstrahu o kluzkosti jsou druhy srážek a množství srážek, teplota vzduchu, oblačnost, rosný bod a síla větru. Tyto údaje se nejdříve přesně zjistí pomocí meteorologické měřicí sítě GFS, to znamená, že pro každou automatickou měřicí stanici v síti GFS je k dispozici odpovídající datový záznam Také každá virtuální stanice potřebuje svůj meteorologický záznam. Ten může být jednoduchým způsobem beze změny převzat od sousední automatické měřicí stanice, situované vzhledem k meteorologickým údajům podobným způsobem. Meteorologické záznamy automatické měřicí stanice AMS1 tak mohou být například použity rovněž pro virtuální stanici VS6. To nastává například tak, že vyhodnocovací zařízení 5. obsahuje informaci, že meteorologické údaje, předané od AMS1 platí také pro VSI. Aby se • 0 • · 0

00 • · ·

0 00 • 0 · • · · Φ

0· ··

0 0 0

0 00 0

00 získaly přesné záznamy údajů o počasí pro aktuální stanice VS. mohou být tyto údaje určeny jako funkce údajů o počasí z většího počtu automatických měřicích stanic (nebo také virtuálních stanic), například: hodnota (stanice VS6) = funkce (hodnota (stanice AMS 1. stanice AMS2 ...)). Například hodnota teploty vzduchu z VS6 se určuje jako funkce z hodnoty teploty vzduchu z AMS 1 a AMS2. Stejným způsobem se tak děje pro hodnoty srážek, rosný bod, oblačnost a rychlost větru. Jako funkce přicházejí v úvahu lineární, popřípadě polynomické regrese. Toto přejímání údajů o počasí pro jiné místo musí být sice uspokojující, ale nikoliv perfektní.

Utváření každé virtuální stanice dále zahrnuje parametrizaci, v níž se parametry, které pro stanici platí, například vlastnosti povrchových vrstev vozovky a průběh horizontu, této stanici přiřazují. Určené parametry mohou být přitom přebírány mezi stanicemi, které jsou stejně konstruovány. Například vlastnosti povrchu vozovky se přebírají na určité virtuální stanici od každé měřicí stanice AMS, která má stejný povrch vozovky. Všechny parametry však nemohou být určeny tímto způsobem, například horizont, podíl viditelné oblohy a typ povrchové vrstvy. Tyto údaje se musí zjišťovat individuálně na každé virtuální stanici. Horizont se například zjišťuje fotograficky nebo ručním měřením. Jak úspěšně snímají virtuální stanice reálné poměry závisí na tom, jak přesná je parametrizace. V obtížných případech může být vždy na místě virtuální stanice připravena dočasně mobilní měřicí stanice, například po dobu dvou týdnů, aby se upravila optimalizace parametrizace.

Následující tabulka znázorňuje parametry virtuální stanice

Text Název virtuální stanice (VS) # Identifikátor VS fl* ·* ·· · ·· ·» • · · · · · ♦ · · · · * ···· flfl· · · ··«»«·· ··«« · fl · · · · « · « · · ·· ·· ·· fl·· ·· fl«flfl

03	#	Příslušná klimatická oblast
04	#	Zdroj AMS pro údaje o klimatu
05	#	Zdroi AMS pro druh povrchové vrstvv
06	#	Zdroi AMS pro teplotu tuhnutí, respektive obsah soli (poslední MAS před VS na posypávané trase)
07	deg o.rad	stupeň geografické délky
08	deg o.rad	stupeň geografické šířky
09	m	nadmořská výška
10	0,1,2	druh okrajových podmínek vozovky (0: půda, 1: nízké mosty, 2: vysoké mosty)
11	deg o.rad	průměrný horizontální úhel ve sektoru E-SE
12	deg o.rad	“ S-SE
13	deg o.rad	“ S-SW
14	deg o.rad	“ w-sw
15	0,5 - 1,3	Lokální faktor větru vzhledem k otevřené poloze
16	#	Identifikátor referenční stanice tlaku vzduchu v systému GFS
17	0-100%	Infračervená emisivita vozovky
18	0-100%	Albedo vozovky
19	m	Šířka vozovky
20	0-100%	Viditelný podíl nebeské polokoule v %
21	kg/m³	Hustota materiálu povrchové vrstvy (vrstva 0)
22	kg/m³	“ vrstvy 1
23	kg/m³	“ vrstvy 2
24	kg/m³	“ vrstvy 3
25	J/kg/K	Specifická tepelná kapacita povrchové vrstvy 0
26	J/kg/K	“ vrstvy 1
27	J/kg/K	“ vrstvy 2
28	J/kg/K	“ vrstvy 3
29	W/m/K	Tepelná vodivost povrchové vrstvy 0

* ·	99	9 9	9	• 9	99
• ·	9	9 9	9·	9 9	9 9
• 9	99	9 9	9	9 9	9

9 9	• 9	9 9	9	9 ·	9
9 9	• 9	99	999	9 9	9999

30	W/m/K	tt	vrstvy 1
31	W/m/K	tt	vrstvy 2
32	W/m/K	t<	vrstvy 3
33	m	Hloubka horní hranice vrstvy 1
34	m	tt	vrstvy 2
35	m	tt	vrstvy 3
36	m	Celková hloubka	vozovky pro výpočet
37	#	Typ povrchových	vrstev vozovky

Jak bylo řečeno, mohou být parametry jednoduše dosazovány'na základě polohy virtuální stanice, například okrajová podmínka (parametr 10) a hustota materiálu povrchové vrstvy (parametr 21-24), nebo mohou být zjišťovány, například parametry 11-14. Jiné parametry, například hodnota reflexních schopností povrchových vrstev (parametr 17, 18) vozovky ze zjišťují a optimalizují zejména tak, že na místech, na kterých jsou upraveny automatické stanice se vytvářejí také virtuální stanice a parametry, které mají být určeny se odvozují z naměřených hodnot automatické měřicí stanice, přičemž parametry se nejdříve uvádějí nahrubo („best quess“ = nejlepší odhad) a potom se s těmito parametry a meteorologickými údaji, které se přebírají od automatické měřicí stanice, vypočítávají veličiny potřebné pro výstražný signál. Porovnáním s veličinami, změřenými pomocí čidel automatické měřicí stanice pak mohou být parametry vylepšovány a zlepšené parametry jsou podkladem pro nový výpočet. Obr. 2 znázorňuje odpovídající průběh tohoto procesu, přičemž pro virtuální stanici se vypočítávají hodnoty veličin TB (teplota povrchové vrstvy) a F (vlhkost povrchové vrstvy) a porovnávají se s hodnotami veličin TB a F automatické měřicí stanice, která má čidlo teploty povrchové vrstvy a čidlo vlhkosti povrchové vrstvy, takže lze celkovou parametrizaci měřicího místa optimalizovat. Dva další příklady: Optimální hodnota reflexních schopností povrchové vrstvy se určuje na dny s hezkým počasím na • 9 • 99

9 9

9« 999

9 * ·

9

999« základě amplitudy teplot této povrchové vrstvy. Tepelná kapacita povrchové vrstvy se zjišťuje analýzou fázového posuvu teploty této vrstvy, a tak dále. Pokud jsou naměřené hodnoty použitelné, samozřejmě se použijí. Cílem je maximální shoda výsledků virtuální stanice s naměřenými hodnotami této stanice.

Nyní jsou pro virtuální stanici k dispozici parametry i meteorologické údaje.

K vytváření signálu o kluzkosti vozovky je dále potřebné znát teplotu tuhnutí kapaliny, která se na silnici nachází, a kterou je za podmínek vedoucích k výstraze o kluzkosti zpravidla vodní roztok rozmrazovacího prostředku. U automatických měřicích stanic jsou k tomu ve vozovce upravena speciální čidla bodu tuhnutí, která ochlazují vzorek kapaliny a určují teplotu tuhnutí. Tato čidla jsou známá a nebudou zde dále vysvětlována.

Pro určení teploty tuhnutí nejsou zpravidla na místě virtuální stanice k dispozici žádná čidla, takže určování teploty tuhnutí se u této virtuální stanice provádí jiným způsobem, přičemž mohou být použity dva následující druhy určování (jednotlivě nebo kombinovaně): Jedna možnost spočívá v přebírání naměřené teploty tuhnutí z měřicí stanice s čidlem, které leží na stejné posypové trase jako dotyčná virtuální stanice. Pro virtuální stanici VS6 tak může být například přebírána teplota tuhnutí naměřená v automatické měřicí stanici AMS 1, poté co stanici AMS2 minul posypový vůz s rozmrazovacím prostředkem. Teplota tuhnutí může být přebírána také ze stanice AMS2, musí se však vyčkat, až posypový vůz toto místo mine.

U druhé možnosti se vychází od posypového vozu, který zachycuje místo posypu a posypové množství, zaprvé například »« ·· ·· « · · · · * · • · ·· · · ft · · · · * ♦ • · « · · · ·· ·« *· ··· ·· ···· pomocí zařízení GPS. Takové posypové vozy jsou známé (například systém Boschung BoSat). Na jedné straně se pomocí systému Boschung BoSat (nebo jiné mobilní měřicí aparatury) vyznačuje u každého použití posypu momentální množství posypového materiálu a předává se dále do databanky, respektive do vyhodnocovacího zařízení 5.. Například by bylo zadáno od VS6 do VS7 10 g/m² posypu NaCl. Na druhé straně vypočítá virtuální stanice trvalou hydrickou bilanci (viz příští úsek) a určí tak momentální množství vody na čtvereční metr vozovky. Každým použitím posypu se tedy získá pevný bod pro koncentraci soli. Až do příštího použití se vypočítává zředění solného roztoku, které je způsobeno případnými srážkami a odplavováním, popřípadě odpařováním. Předpokladem je kvantifikované zadání množství srážek u měřicí stanice, pročež jsou u AMS upravena čidla, jejichž naměřené hodnoty se přebírají pro virtuální měřicí stanice.

Výpočet množství vody na vozovce a teplota tuhnutí spočívá v následující rovnici (hydrická bilance na povrchu vozovky):

dm/dt = p(t) + l(m, ...) +a(m)+d(m, ...) [kg/s/m²]

Přičemž:

m je množství vody na vozovce [kg/m ], p(t) je množství srážek, vyjma I(m, ...), l(m, TL, TB,RF) je množství srážek kondenzací a odpařováním samotným, a(m) je absorpce vody vozovkou a d(m, doprava) poměr odtoku vody.

Kvocient m/(m+p(t) +1 (m, ...)) určuje okamžité zředění posypové soli na vozovce, a d(m, vyjadřuje ztrátu solí z ·· · «fc V ·» ** • fcfcfc · · fcfc · · · · fcfc·· fcfcfc fcfc · •••fcfcfcfc ···· · • fcfcfc fcfc · fc · fcfc fcfc fcfc fcfcfc fcfc fcfc·· vozovky. V této souvislosti s koncentrací vodného roztoku na vozovce je teplota tuhnutí (fázový diagram posypové soli nebo Raoultův zákon při nízkých koncentracích).

Všechny potřebné údaje jsou nyní k dispozici pro každou virtuální stanici. Termický výpočet může začít. Namísto výslovného popisu metody se zde poukazuje na spis, který tuto metodu popisuje. Popisovaná metoda nebo každá jiná mohou být použity tehdy, pokud postačují stejným nárokům na přesnost. Způsob výpočtu musí proto zohlednit všechny podstatné fyzikální procesy. Zda se přitom jedná o fyzikální, statistickou nebo další jinou metodu není důležité. Cílem výpočtu provedeného „virtuální stanicí“ je výstražný signál o kluzkosti. Ten obsahuje údaje o teplotě a vlhkosti povrchové vrstvy, ze kterých se logicky odvozuje stav vozovky a výstraha o zledovatění. Výpočet má být proveden v časovém úseku od 6 do 15 minut. Obr. 3 schématicky znázorňuje průběh výpočtu, který vždy podle výsledku vede k výstraze o kluzkosti nebo ne.

Pro teplotní výpočty se přitom odkazuje na spis Nefzger H., Karpot A., Vliv záření a mikroklimatu na předpovědi počasí pro vozovky, Spolkové ministerstvo pro hospodářský výzkum komunikací, sešit 466, a zejména na jeho díl 3 (Model energetické bilance pro předpovědi povrchové teploty vozovek) s rovnicemi (11) až (19). Tento díl je pojat do této přihlášky, aby sloužil jako příklad pro možný teplotní výpočet.

Kontrola údajů virtuální stanice se provádí následujícím způsobem: Pomocí systému Boschung BoSat (nebo jiné mobilní měřicí aparatury) se čidly zachycují různé stavy vozovky, které se sestavují pro vozidla pracoviště údržby silnic a/nebo policie, například teplota vzduchu a povrchové vrstvy, vlhkost vzduchu a teplota tuhnutí. Tyto údaje mohou být měřeny na nepravidelné bázi

4 · ·

44 4 · 4 4 4 • 4 4 4

4 •4 4444 při průjezdu aparatury na místech virtuálních stanic. Tak se vždy získá měřicí bod, který dovoluje příčnou komparaci s aktuálními vypočtenými údaji virtuální stanice. Koncept „virtuální stanice“ je oproti metodě pomocí termografie výhodný následujícím způsobem. Zaprvé zůstává zachována dynamika procesu. Databanka tvoří paměť systému, postup výpočtu ji uskutečňuje. Každý stav počasí se automaticky přebírá pro výpočet. Zadruhé se tento způsob může použít na libovolných stanovištích. Předpokladem je komunikace s libovolnou meteorologickou měřicí sítí, jako je například měřicí síť GFS, která je v dosavadním popisu popisována jako dodavatel dat pro meteorologické údaje. Meteorologické údaje však mohou být dodávány také z jiné měřicí sítě, například ze sítě ANETZ SMA (Švýcarský meteorologický ústav). Zatřetí nejsou zanedbána žádná relevantní proudění tepla nebo vlhkosti. Zejména může být v plném rozsahu zohledněna hydrická bilance výpočetního modelu. Za čtvrté je virtuální stanice přirozeně cenově příznivější než měřicí stanice, protože virtuální stanice sestává hlavně nebo výlučně ze softwaru.

Přesnost virtuální stanice se může oproti termografii nejprve jevit nízká, protože termografie vykazuje měření tří teplotních profilů s vysokou rozlišovací schopností a přesností. Je však nutné vzít v úvahu, že tyto profily jsou pouze momentálním záznamem, který reflektuje zcela určitý stav počasí, denní dobu, teplotu a výchozí podmínky na silnici i v počasí. Hodí se však špatně pro interpolaci za libovolných podmínek. Substanční ztráta přesnosti musí tedy být při koupi vzata v úvahu. To vyrovnává virtuální stanice svým pružným výpočtem.

Další aspekt vynálezu se týká snímání oblačnosti, která vstupuje do výpočtu teplotní bilance podle rovnice (11). Zjišťování oblačnosti vyžaduje buď pozorování člověkem nebo použití měřicího přístroje pro určování bilance infračerveného záření (pyrradiometr,

99	**	v	ft	ftft	ft*
• ·	ft ft	• ·	• ft	• t	« ·
ft ·	ftft	• ft	•	• ·	ft

• «	ft ·	• ·	•	• ·	•
ftft	• ft	• ft	ftftft	ftft	ftftft

tedy přístroj pro měření slunečního záření a dlouhovlnné radiace vyzařované zemským povrchem a složkami atmosféry). Tyto přístroje jsou ovšem náchylné k zašpinění a náročné na údržbu. Proto je jejich používání v silniční měřicí síti nevýhodné. Místo nich může být jako náhradní pyrradiometr použita samotná silnice: Teplota povrchové vrstvy se vypočítává metodou přibližování s různými předpokládanými stupni oblačnosti, až souhlasí s naměřenou teplotou povrchové vrstvy. Tento stupeň oblačnosti se pak pojímá jako aktuální naměřená hodnota a zakládá se do databanky. Obr. 4a a 4b schématicky znázorňují na jedné straně známý pyrradiometr, s jehož pomocí se měří globální vyzařování QG (0.3 - 3,0 pm) a infračervené záření QTR (3,0 - 50 /tm). V pyrradiometru se latentní tepelný tok (kondenzace, odpařování atd.) QL, citlivý tepelný tok (konvekce, vítr) QS a tepelná vodivost uvnitř vozovky (difúze) předpokládají nulové. Při použití vozovky jako pyrradiometru se QL, QS a QD zjišťují výpočtem a QTR + QG se optimalizují porovnáním vypočtené teploty povrchové vrstvy TB (měř.) s naměřenou teplotou povrchové vrstvy TB (vypočt.). Z OIR a QG se vyvozuje převládající oblačnost.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

44 ·4 94 • 4 · 4 4 9

4 · ·· 4«

4 4 4 · * · 4

4 9 4« ·4

4« 44 44 • «9 «*

49 «4·«

4 4 4 ·

4 4 4 * 4

9 4·4 •44 44 4444

1. Způsob vytváření výstražného signálu u výstražného systému o kluzkosti vozovky, s automatickými měřicími stanicemi (AMS1AMS5) s čidly, která měří veličiny rozhodující pro vytváření signálu o kluzkosti vozovky, přičemž automatické měřicí stanice jsou uspořádány na určitých místech v silniční síti (1, 2, 3, 4), vyznačující se tím, že dodatkově se provozuje alespoň jedna virtuální měřicí stanice (VS1-VS11), přičemž pro alespoň jedno jiné místo, než jsou určená místa automatických měřicích stanic, se z parametrů, místně specifických pro tato jiná místa a z údajů o počasí, pro tato jiná místa relevantních, vypočítávají veličiny rozhodující pro vytváření výstražného signálu o kluzkosti, a že z těchto vypočítaných veličin se rovněž vytváří výstražný signál o kluzkosti.
2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že virtuální měřicí stanici jsou přiřazeny údaje o počasí z předem určených automatických měřicích stanic (AMS1-AMS5) výstražného signálu o kluzkosti.
3, Způsob podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že virtuální měřicí stanici jsou přiřazeny údaje o počasí z meteorologické měřicí sítě, nezávislé na výstražném systému o kluzkosti.
4. Způsob podle jednoho z nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že virtuální měřicí stanici jsou přiřazeny parametry, které je možné zjistit u předem určených automatických měřicích stanic.

9 « 9 9 * • 9 99 9 · • 9 9 9 9 9 9 • 9 9 9 9 9 •9 99 99

99 · · 9

9 9 · *

9 9 9 9 ·

9 9 9 9 • 99 ·· 9···
5. Způsob podle jednoho z nároků 1 až 4, vyznačující se tím, že virtuální měřicí stanici jsou přiřazeny parametry, které je možné zjistit na místě virtuální měřicí stanice.
6. Způsob podle jednoho z nároků 1 až 5, vyznačující se tím, že pro virtuální měřicí stanici se vypočítávají rozhodující veličiny teploty a vlhkosti povrchové vrstvy vozovky.
7. Způsob podle jednoho z nároků 1 až 6, vyznačující se tím, že pro virtuální měřicí stanici se přebírá teplota bodu tuhnutí tekutiny nacházející se na vozovce od předem určené automatické měřicí stanice (AMSl - AMS5), vybavené čidlem bodu tuhnutí.
8. Způsob podle jednoho z nároků 1 až 7, vyznačující se tím, že pro virtuální měřicí stanici se určuje teplota bodu tuhnutí za použití množiny hodnot, předávaných od posypového zařízení, rozmrazovací prostředek na jednotku plochy vozovky a vypočítaná vodní bilance vozovky na místě této virtuální měřicí stanice.
9. Způsob podle jednoho z nároků 1 až 8, vyznačující se tím, že se zjišťuje stupeň oblačnosti tím, že teplota povrchové vrstvy vozovky se vypočítává pro různé předpokládané stupně oblačnosti a porovnává se s naměřenými teplotami povrchové vrstvy, a že pro oblačnost se přijímá nejbližší příští hodnota, vypočítaná z naměřené hodnoty.
10. Způsob vytvoření alespoň jedné virtuální měřicí stanice (VS1-VS11) u výstražného systému pro kluzkost vozovky, vyznačující se tím, že se

- stanovuje místo virtuální měřicí stanice v silniční síti,

- určuje z které meteorologické měřicí stanice se jaké meteorologické údaje přiřazují virtuální měřicí stanici,

44 «· • 4 44 • · · • · · «4 4«

- virtuální měřicí stanici přiřazují místně specifické parametry podle místa v silniční síti.
11. Způsob podle nároku 10, vyznačující se tím, že místo virtuální měřicí stanice se určuje na základě termografického záznamu silniční sítě.
12. Způsob podle nároku 10 nebo 11, vyznačující se tím, že parametry se zjišťují tím, že na stanovišti automatické měřicí stanice (AMS1-AMS5) se zřizuje virtuální měřicí stanice a z předpokladu nejméně jedné hodnoty parametru se vypočítává teplota povrchové vrstvy a/nebo vlhkost povrchové vrstvy vozovky pro virtuální měřicí stanici, že se vypočítaná hodnota nebo vypočítané hodnoty porovnávají s odpovídajícími naměřenými hodnotami automatické měřicí stanice, a že se nejméně jedna hodnota parametru mění a kroky opakují, dokud odchylka vypočítaných a naměřených hodnot nedosáhne předem určené velikosti, a že zjištěné parametry se přiřazují virtuální měřicí stanici se stejnými nebo podobnými poměry vozovky a/nebo polohou v silniční síti.
13. Způsob podle jednoho z nároků 10 až 12, vyznačující se tím, že parametry se zjišťují pomocí dočasného měřicího uspořádání na místě virtuální stanice a přiřazují se virtuální měřicí stanici.
14. Zařízení pro výstražný signál o kluzkosti vozovky s nejméně jednou automatickou měřicí stanicí (AMS1-AMS5) s čidly na určitém místě silniční sítě (1-4) a s nejméně jedním vyhodnocovacím zařízením (5), které je s nimi spojeno, které je vybaveno k vytváření výstražného signálu o kluzkosti z naměřených specifických veličin kluzkosti vozovky, vyznačující se tím, že je upravena nejméně jedna virtuální měřicí stanice na jiném místě než na místě určeném, že virtuální měřicí stanice je vybavena pro vypočítávání veličin specifických pro kluzkost vozovky z parametrů, které jsou specifické pro jiné místo, a že pro vypočítané veličiny je rovněž možné vytvořit výstražný signál o kluzkosti.
15. Zařízení pro výstražný signál o kluzkosti vozovky podle nároku 14, vyznačující se tím, že vyhodnocovací zařízení (5) je opatřeno přiřazovacími prostředky, které naměřené meteorologické hodnoty a/nebo parametry, které se zjišťují v automatické měřicí stanici a které se přenášejí do vyhodnocovacího zařízení, přiřazují jedné nebo více virtuálním měřicím stanicím,
16. Zařízení pro výstražný signál o kluzkosti vozovky podle nároku 14 nebo 15, vyznačující se tím, že vyhodnocovací zařízení má výpočetní prostředky, které jsou zařízeny pro vypočítávání teploty a/nebo vlhkosti povrchové vrstvy vozovky virtuální měřicí stanice, jako specifických veličin kluzkost vozovky na základě údajů o počasí a parametrů.
17. Zařízení pro výstražný signál o kluzkosti vozovky podle jednoho z nároků 14 až 16, vyznačující se tím, že vyhodnocovací zařízení je zařízeno pro příjem a/nebo výpočet teploty bodu tuhnutí pro virtuální měřicí stanici.
18. Zařízení pro výstražný signál o kluzkosti vozovky podle jednoho z nároků 14 až 17, vyznačující se tím, že toto zařízení má prostředky k měření teploty povrchové vrstvy vozovky a k vypočítávání teploty povrchové vrstvy vozovky v závislosti na předpokládaném stupni oblačnosti, i porovnávací prostředky k porovnávání naměřené a vypočítané teploty povrchové vrstvy vozovky.

4 ·
19. Způsob zjišťování stupně oblačnosti nad vozovkou, vyznačující se tím, že stupeň oblačnosti se zjišťuje tím, že se vypočítává teplota povrchové vrstvy vozovky pro různé předpokládané stupně oblačnosti a porovnává se s naměřenou teplotou povrchové vrstvy, a že se z nejbližší příští hodnoty vypočítané z naměřené hodnoty vyvozuje stupeň oblačnosti.