Varsling av is på broen!

Variabel hastighet og et nytt varslingssystem for istapper sikrer vinterturen over vakre Uddevalla-broen. Ved risiko for nedfallende is fra opphengsmaster og kabler stenges broen ved hjelp av PLS-teknikk og en SCADA-applikasjon.

Med en total lengde på omtrent 1,7 kilometer er broen over Sunningesund en av Sveriges lengste motorveibroer og et byggverk utenom det vanlige – Uddevallabroen kalles ofte for Sveriges vakreste gjennomfartsvei.

Tidvis blåser det kraftig på Uddevallabroen. Når sidevinden har vært på sitt værste har det hent at biler er blitt flyttet sidelengs – og til og med veltet. Det er derfor viktig å raskt kunne senke hastigheten på broen ved vind, regn og snø.

– Vi arbeider for at trafikken skal flyte så smidig, sikkert og miljøtilpasset som mulig, sier Jonas Sparthan på Veivesenet Region Vest i Gøteborg. Han forteller at Uddevallabroen er med i et forsøk med variable hastighetsgrenser som pågår frem til og med 2007 på 17 forskjellige steder i Sverige.

Normal makshastighet over broen er 110 kilometer i timen. Om det blåser hardt senkes hastigheten stegvis.
Ved vindhastigheter på over 32 meter i sekundet stenges broen helt.

Ved avstengning ledes trafikken om på andre veier via lystavler som er plassert sør for Lerbo og nord for trafikkstedet Torp. For trafikantene resulterer dette i en 13 kilometer lang omvei gjennom Uddevalla. Bommer felles ut for å forhindre at noen kjører opp på broen.

Minsket ulykkesrisiko

Isdannelsen som vinterstid legger seg på kabelbroens vaiere og master er et annet problem. Is som løsner fra opp til 85 meters høyde og faller
ned i kjørebanen, kan lede til alvorlige ulykker.

At Uddevallabroen er mer utsatt for fallende isklumper enn andre broer kommer av måten den er konstruert på. Kablene går sammen i et felles punkt mellom veibanene.

Allerede første vinteren ble det rapportert om bulker på biler og noen tilfeller av knuste vindusruter. Vinteren 2003/2004 ble Uddevallabroen stengt i flere døgn på grunn av fare for at is skulle løsne. Veivesenet har notert 25 slike tilfeller, alle uten personskader. Forrige vinter foregikk derimot uten problemer.

Isvarslingssystemet som er utviklet og levert av ingeniørfirmaet Fasitet til Veivesenet Region Vest gjør Uddevallabroen sikrere å ferdes på nå i vinter. Systemet, som ble installert vinteren 2004/2005 tas i år i bruk, og gjør det mulig å stenge broen rask dersom det oppstår et isproblem.

Fra idé til patent

Per Sikström på Fasitet i Trollhättan forteller at man på broen har plassert ut til sammen 112 ultralydgivere med oppgave å detektere eventuell isdannelse.
Valget falt på ultralydteknikk på grunn av vedlikehold. Alternativet hadde vært optiske givere, men de er vanskeligere å holde rene. For kommunikasjonen mellom givere og andre komponenter i systemet brukes både optofiber og Profibus.

Giverne sitter på utstikksarmer og er omkranset kabelens beskyttelsesrør. Broen overvåkes via totalt 16 slike giverkranser. På hver side av opphengsmasten, mellom kabelfestene, er fire singelgivere montert. Med stor nøyaktighet måles avstanden mellom kabel og siden på opphengsmasten.

– Vi utviklet denne løsningen helt fra grunnen av siden det ikke fantes ferdige systemer som tilfredstillte våre krav, sier Sikström, og forteller at de har patentsøkt konstruksjonen som det har tatt 6-8 måneder å ferdigstille.

Utover måling av tykkelsen på isdannelsen ligger aktuelle værforhold til grunn for beslutningen om eventuelt å stenge trafikken på broen. Det er to værstasjoner som kontinuerlig måler temperatur, vindhastighet og luftfuktighet.

– Ettersom lufttemperaturen påvirker lydens hastighet benyttes data fra værstasjonene også for å kompensere ultralysgivernes måleverdier.

Operatørene på Veivesenets trafikkinformasjonssentral har via Internet full
kontroll over isdannelse og værforholdene på broen.

Her vises en av de 16 kransene med ultralydgivere.

Bedre beslutningsgrunnlag

Per Sikström forklarer at det er brukt standardprodukter i arbeidsprosessen. PLS-systemet – som er av typen MELSEC Q 06 – ble valgt på grunn av sin letthåndterlighet.

Styring og overvåking skjer via en SCADA-applikasjon, laget av AcobiaFLUX i Göteborg, som også anroper en beregningsmodul basert på Microsoft .Net. Systemets beregningsdel er svært komplisert. Bak den matematiske modellen står AcobiaFLUX-medarbeiderne Fredrik Sjunnesson og Linus Girdland.

– Innsamlet måledata lagres for at vi skal kunne ringe inn værfenomener, temperaturvekslinger og vindretninger som resulterer i at is dannes og siden løsner, sier Jonas Sparthan. Han forteller at både Tjörnbroen og Älvsborgsbroen har det samme problemet selv om de ikke har sammenlignbar kontruksjon.

Grønt lys

Martin Esping på AcobiaFLUX forteller at både SCADA og beregningsmoduler er koblet til en Microsoft SQL-database for datalagring.
Firmaet har også utviklet drivrerrutinen som henter alle måledata fra værstasjonene.

Hele isvarslingssystemet overvåkes og administreres via Internet fra TIC, Veivesenets trafikkinformasjonssentral, i Gøteborg. Brukergrensesnittet er svært intuitivt. På bildeskjermen lyser målepunktene grønt dersom det ikke er fare for isdannelse.

Når isdekket nærmer seg fem millimeters tykkelse forvarsles operatørene med gult lys. Når den kritiske nivået oppnås slår varslingslampene over til rødt. Personalet har også hjelp av fire bevegelige webkameraer til overvåking av Uddevallabroen.

– Store innsatser gjøres også for å løse problemet med isdannelse og dermed fare for nedfall, sier Jonas Sparthan.

Lovende teknikk

Veivesenet har kartlagt nærmere 50 mulige metoder. De har forsøkt å sprøyte varmluft gjennom kablene og gjennomført målinger med teflonbelegg
for at isen ikke skal feste seg. Det første viste seg å bli alt for dyrt fordi det krevdes urimelig store effekter.

Teflonbelegg hjalp heller ikke. Prøvesystemet for pulsavising av broen som Fasitet har levert er mer lovende:
– Sterk strøm på kort tid. Ved hjelp av kraftige pulser på 1 800 ampere fra oppladbare batterier varmes platen opp slik at isbelegget løsner og faller ned av sin egen tyngde, forklarer Per Sikström.

Lignende systemer kan man finne i vindkraftverk. Gjennomførte forsøk viser at teknikken, som kommer fra amerikanske Ice Engineering, fungerer bra.
Problemet er at beskyttelsen rundt kablene og sidene på opphengsmastene først må dekkes med en tynn rustfri plate.

Med tanke på at kabellengden er 12 kilometer, oppdelt i lengder på mellom 60 og 200 meter, er det hverken gratis eller gjort i en håndvending.

Uddevallabroen består egentlig av tre broer. I tillegg til hengebroen, som holdes oppe av kabler fra de mektige opphengsmastene, finnes det to tilsluttende broer. Det frie spennet mellom tårnene er 414 meter. Broen ble åpnet for trafikk 20 mai 2000, og er en kabelbro med 51 meters seilfri høyde under E6. Byggekostnadene var på nærmere 1,6 milliarder kroner.