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Erfassen und Bewerten der Fahrbahngriffigkeit mit dem Messverfahren SRM und SCRIM. Ermittlung von Vergleichs- und Wiederholstreuung bei SRM-Messungen

Measurement and evaluation of skid resistance by means of SEM and SCRIM. Investigation of reproducibility and repeatability variance of SRM measurements

Kamplade, Jürgen ; Schmitz, Hermann ; Krieg, Peter

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Freie Schlagwörter (Deutsch): Berechnung , Bewertung , Decke (Straße) , Fahrbahn , Forschungsbericht , Geschwindigkeit , Griffigkeit , Messgerät , Messung , Reibungsbeiwert , Reifen , Standardabweichung , Statistik , Varianzanalyse , Wasser
Freie Schlagwörter (Englisch): Apparatus (measuring) , Calculation , Carriageway , Coefficient of friction , Dispersion (stat) , Evaluation (assessment) , Measurement , Research report , Skidding resistance , Speed , Statistics , Surfacing , Tyre , Variance analysis , Water
Collection: BASt-Beiträge / ITRD Sachgebiete / 23 Deckeneigenschaften
Institut: Abteilung Straßenverkehrstechnik
DDC-Sachgruppe: Ingenieurwissenschaften
Dokumentart: Buch (Monographie)
Schriftenreihe: Forschungsberichte der Bundesanstalt für Straßenwesen, Bereich Straßenverkehrstechnik
Bandnummer: 4
Sprache: Deutsch
Erstellungsjahr: 1984
Publikationsdatum: 23.07.2015
Kurzfassung auf Deutsch: In der Bundesrepublik Deutschland wird die Fahrbahngriffigkeit für Forschungsaufgaben und bei Einzeluntersuchungen mit dem blockierten Schlepprad (SRM) gemessen. Um zu klären, ob für netzdeckende Routinemessungen dieses Gerät oder das für solche Aufgaben speziell konzipierte Gerät SCRIM (Messprinzip schräglaufendes Rad) eingesetzt werden soll, wurden beide Messverfahren miteinander verglichen. Die Vergleiche beziehen sich unter anderem auf die Reproduzierbarkeit der Messergebnisse, ihre Korrelation zu anderen Griffigkeitsbewertungen, ihre Abhängigkeit von jahreszeitlichen Einflüssen und auf die quantitative Leistungsfähigkeit der Messgeräte. Sie fußen auf einer Vielzahl von Veröffentlichungen und auf neuen Ermittlungen. Die Frage der relativen Aussagefähigkeit verschiedener Griffigkeitskenngrößen wird erstmals mit korrelations- und regressionsanalytischen Ansätzen an parallelen Griffigkeitsmessreihen und später erhobenen Unfallzahlen geprüft. Die Auswertungen zeigen hinsichtlich der meisten Bewertungsaspekte ein ausgeglichenes Ergebnis; für den Einsatz in der Forschung und bei Einzeluntersuchungen wird die Beibehaltung des Messverfahrens blockiertes Schlepprad empfohlen. Sollen jedoch ganze Streckennetze regelmäßig durchgemessen werden, so hat für diese Routineaufgabe die Verwendung des SCRIM-Gerätes Vorteile. Entscheidend hierfür ist die in diesem Fall deutlich größere Messleistung dieses Messverfahrens, ohne dass die Aussagefähigkeit der Messergebnisse geringer wäre. In dem für Routinemessungen relevanten Bereich niedriger Griffigkeiten wurden für dieses Gerät vielmehr tendenziell bessere Korrelationen zum Unfallanteil bei Nässe festgestellt.
Kurzfassung des Berichtes Ermittlung von Vergleichs- und Wiederholstreuung bei SRM-Messungen: Um die Messgenauigkeit von Griffigkeitsmessungen mit dem Stuttgarter Reibungsmesser (SRM) beurteilen zu können, wurden Messungen mittels einer Varianzanalyse statistisch untersucht. Hauptsächliche Ursachen für Streuungen der Messwerte liegen in den unvermeidbaren Variabilitäten der Geräte, bei den verwendeten Messreifen und bei der Durchführung der Messung. Außerdem können Veränderungen von Messreifen und Fahrbahnbelag, die möglicherweise durch den Messvorgang hervorgerufen werden, den Messwert beeinflussen. Anhand von Messungen, die aus den Jahren 1970, 1971, 1972 und 1981 stammen, wurde der Einfluss der Faktoren Gerät, Reifen und Messwiederholung auf den gemessenen Gleitbeiwert bei verschiedenen Messgeschwindigkeiten und Fahrbahngriffigkeiten ermittelt. Zur Beurteilung der Messgenauigkeit wurden die Größen Vergleichs-­ und Wiederholstreuung errechnet. Die Vergleichsstreuung berücksichtigt die Faktoren Gerät und Reifen sowie die Reststreuung, die statistisch als Wiederholstreuung interpretiert wird. Die Vergleichsstreuung kann damit als entscheidende Bewertungsgröße für die Messgenauigkeit angesehen werden. Die Wiederholstreuung ist gleich der Reststreuung. Sie rührt im wesentlichen aus der Wiederholung von Messungen her, z.B. aus dem nicht genauen Einhalten der Nenngeschwindigkeit beim Messvorgang. Ferner wurden die Streuungsanteile, die den Einflüssen von Gerät oder Reifen zugeordnet werden können, gesondert quantifiziert. In einer zusammenfassenden Aussage sind die gemittelten Variationskoeffizienten und Standardabweichungen von Wiederholstreuung und Vergleichsstreuung bei den einzelnen Geschwindigkeiten angegeben. Bei 40 km/h, 60 km/h und 80 km/h betragen die gemittelten Variationskoeffizienten der Vergleichsstreuung 6,2 %, 6,8 % und 8,8 %. Die entsprechenden Variationskoeffizienten der Wiederholstreuung sind 2,9 %, 3,1 % und 3 %.
Kurzfassung auf Englisch: In the Federal Republic of Germany, skid resistance measurements for purposes of research or on individual road sections are mostly performed by means of the locked wheel (SRM). In order to answer the question of the appropriate test method for area-wide routine measurements, the locked wheel or the SCRIM (principle of constant side slip angle), the latter being specially designed for such tests, the two methods were examined. The comparisons included, among other factors, the reproducibility of results, correlations with the friction values of other test equipment, seasonal effects on test results, and output efficiency. The comparisons were made based on large number of relevant publications and on new studies. Correlation and regression analyses were used for the first time to rate the validity of different skid resistance characteristics in parallel test series conducted by means of the two measuring methods on many road sections and the accident figures collected afterwards. The investigations show for most comparisons balanced results. It is recommended to continue using the locked wheel for research purposes and individual studies. However, as far as performance characteristics are asked for in routine measurements on entire sections of the highway network, the use of SCRIM shows advantages. Decisive is its greater output efficiency in such applications without compromising the quality of evaluating skid resistance levels adequate to traffic safety. In the range of low skid values, being the values relevant for routine tests, the results obtained by means of the SCRIM tend to correlate better with the percentage of wet surface accidents.
Abstract of the report Investigation of reproducibility and repeatability variance of SRM measurements: In order to rate the precision of testing pavement skid resistance by means of the SRM apparatus (Stuttgarter Reibungsmesser), the results of inter-laboratory tests are examined by means of variance analysis. The main causes of variations are unavoidable differences between the measuring instruments, the test tires used and random errors inherent in the test procedure. In addition, possible changes in test tires and surface courses, produced by the test itself, can also affect the results. Based on test series undertaken in the years of 1970, 1971, 1972 and 1981, the contributions of the equipment, test tire and test replication factors to the variance of the locked wheel coefficient were determined at different friction levels and test speeds. To evaluate the precision of the test method, the variance under reproducibility and repeatability conditions was calculated. The reproducibility variance considers the equipment and tire factors and the residual variance which represents the repeatability variance. Therefore, the reproducibility variance can be regarded as the decisive rating basis for the test precision. The repeatability variance is equivalent to the residual variance. This variance results from the random error occuring in every single test result, e.g., owing to unavoidable differences in nominal test speed. The variance components found to be due to the equipment or tire effects were quantified also separately. In a summary the standard deviations and the coefficients of variation (relative standard deviation) with respect to the reproducibility and the repeatability variance at different test speeds are given. The mean variation coefficients of the variance under reproducibility conditions were found to be 6,2, 6,8 and 8,8 per cent at the speeds of 40, 60, and 80 km/h. The corresponding coefficients of variation under repeatability conditions attained 2,9, 3,1 and 3 per cent.