Czym jest rowkowanie pasa startowego?

Czym jest rowkowanie

Rowkowanie pasa startowego to wycinanie wąskich, poprzecznych rowków w nawierzchni pasa. Poprzeczny rowek biegnie w poprzek kierunku lądowania i startu. Rowki dają wodzie pod toczącą się oponą krótką drogę ucieczki. Wytyczne ICAO Załącznik 14 mówią, że głównym celem rowkowania jest poprawa odwodnienia powierzchni, a rowki skracają drogę odpływu. Główną pracę odwodnieniową wykonuje spadek poprzeczny pasa. Rowki go uzupełniają.

Załącznik 14 i EASA używają też słowa „scored” (nacięta). Powierzchnia rowkowana lub nacięta ma kanały wycięte lub uformowane w niej. Ta strona używa słowa „rowkowana”.

Dlaczego pasy startowe są rowkowane

Od czasu pierwszych silników turboodrzutowych hamowanie na mokrym pasie jest problemem bezpieczeństwa. FAA mówi, że ciężkie statki i duże prędkości lądowania sprawiły, że hamowanie na mokrym było istotnym czynnikiem bezpieczeństwa. Dwa badania doprowadziły do rowkowania. NASA w Langley Research Center ukończyła jedno w 1968 roku. Centrum Techniczne FAA ukończyło drugie w 1983 roku w Lakehurst. Oba wykazały, że gęsto rozmieszczone poprzeczne rowki dają wysoką przyczepność na mokrej nawierzchni, ponieważ woda deszczowa ucieka spod opon lądującego statku.

Aquaplaning to utrata kontaktu opony z mokrą nawierzchnią. NASA opisała to zjawisko w 1963 roku. Ciśnienie wody pod oponą rośnie z kwadratem prędkości względem ziemi. Przy prędkości krytycznej woda unosi oponę nad nawierzchnię. Dla opony o ciśnieniu napełnienia p psi NASA podaje prędkość aquaplaningu w węzłach równą 9-krotności pierwiastka kwadratowego z p. Opona przy 100 psi daje 90 węzłów. Wzór zakłada, że woda jest głębsza niż rowki bieżnika. ICAO mówi, że celem odwodnienia powierzchni jest minimalizacja głębokości wody na powierzchni, a rowki skracają drogę odpływu.

FAA wyróżnia dwie cechy mokrej powierzchni pasa. Mikroteksturę, czyli drobną szorstkość poszczególnych ziaren kruszywa. Pomaga ona oponie przebić cienką warstwę wody, która pozostaje. Makroteksturę, czyli widoczną szorstkość całej powierzchni. Jej podstawową funkcją jest zapewnienie dróg ucieczki wody spod opon, a znaczenie rośnie wraz z prędkością. FAA mówi, że obie cechy są niezbędne.

Tekstura i rowki

ICAO opisuje odwodnienie powierzchni jako funkcję jej tekstury i rowkowania. Klasyfikuje makroteksturę od A do E, według skali ESDU 71026:

Rowkowanie każdej z tych powierzchni poprawia dynamiczne odwodnienie. Skuteczność zależy od wielkości rowków i odstępu między nimi. ICAO zauważa, że zaliczenie wpływu na osiągi statku przysługuje pasom z rowkowaniem lub porowatą warstwą cierną, których projekt, budowa i utrzymanie spełniają kryteria zaakceptowane przez państwo. Dla lotnisk z ulewnymi lub gwałtownymi deszczami ICAO zaleca rozważenie nawierzchni rowkowanych w klasie E.

Standardowy rowek FAA

Standardowy rowek FAA ma 1/4 cala (6 mm) głębokości i 1/4 cala (6 mm) szerokości. Rozstaw wynosi 1-1/2 cala (38 mm) od środka do środka. Rowki biegną w sposób ciągły na całej długości pasa, prostopadle do kierunku operacji statków powietrznych. Zatrzymują się około 3 m (10 ft) przed krawędzią nawierzchni, aby zostawić miejsce maszynie.

Pozycja P-621 określa test odbiorczy. Co najmniej 90 procent rowków musi mieć 3/16 cala (5 mm) lub więcej głębokości i szerokości. Co najmniej 60 procent musi mieć 1/4 cala lub więcej. Nie więcej niż 10 procent może przekraczać 5/16 cala (8 mm). W betonie rowki pozostają w odległości 3 do 9 cali (8 do 23 cm) od poprzecznej szczeliny. Pozostają w odległości 6 do 18 cali (150 mm do 0,5 m) od oprawy świetlnej wbudowanej w nawierzchnię. Tam, gdzie kable oświetleniowe leżą w nawierzchni, maszyna nie przecina podłużnych ani skośnych nacięć piłą (saw kerf).

Na skrzyżowaniu dwóch pasów cała długość pasa podstawowego jest rowkowana. Pas pomocniczy jest wycinany piłą we wzorze schodkowym. Szybkie drogi kołowania zjazdowe i skośne również dostają wzór schodkowy. Zaczyna się on przy wystającej krawędzi nawierzchni i nie jest szerszy niż 40 cali (102 cm).

Kierunek rowków

Na pasie startowym rowki biegną w poprzek kierunku ruchu. Załącznik 14 i CS ADR-DSN.B.090 zalecają, aby rowki leżały prostopadle do osi pasa lub równolegle do nieprostopadłych szczelin poprzecznych, jeśli takie istnieją. FAA wymaga rowków ciągłych na całej długości pasa i prostopadłych do kierunku lądowania i startu.

Te zasady dla pasów dotyczą wyłącznie rowków poprzecznych. Rowki podłużne występują w praktyce drogowej (zob. Rowkowanie na drogach).

Gdzie jest wymagane

ICAO i EASA nie podają wymiarów rowków. Załącznik 14 i CS ADR-DSN.B.090 zalecają, aby nowa nawierzchnia miała średnią głębokość tekstury co najmniej 1,0 mm. Zalecają, aby rowki leżały prostopadle do osi pasa startowego.

FAA jest bardziej bezpośredni. AC 150/5300-13B nakazuje zapewnić rowkowanie lub inną obróbkę tarcia na pasach podstawowych i pomocniczych na lotniskach komercyjnych oraz na pasach obsługujących samoloty z silnikami turboodrzutowymi. Dla szybkich dróg kołowania daje tę samą radę jako zalecaną praktykę. AC 150/5320-12C nazywa rowkowanie pasów obsługujących samoloty turboodrzutowe pracą o wysokim priorytecie dla bezpieczeństwa. Pozycje wytłuszczone w akapicie 2-21 są obowiązkowe w projektach finansowanych z funduszy federalnych.

Dla pozostałych pasów AC wymienia czynniki do rozważenia:

• historia wypadków i incydentów związanych z aquaplaningiem
• jak często pas jest mokry, z uwzględnieniem rocznych opadów i ich intensywności
• spadki, płaskie obszary, zagłębienia i inne cechy, które zatrzymują spływ wody
• jakość tekstury powierzchni, w tym wypolerowane kruszywo i nagromadzenie zanieczyszczeń
• wytrzymałość i stan nawierzchni pasa startowego

Jak wykonuje się rowki

Rowki w asfalcie wycina się piłami z ostrzami diamentowymi. FAA mówi, że rowki w gorącym asfalcie muszą być wycinane piłą, zarówno w nowej, jak i w istniejącej nawierzchni. Rowki w betonie można wycinać piłą lub formować. W świeżym betonie wibrująca płyta z żebrami lub walec żebrowany formuje rowki, gdy beton jest plastyczny. Walec nie zawsze osiąga pełną głębokość 1/4 cala.

Nawierzchnia musi nadawać się do rowkowania. Nierówności, obniżenia, szczeliny z uskokiem oraz mocno spękane lub odpryśnięte obszary najpierw się naprawia. Jeśli powierzchnia lub wytrzymałość nie są odpowiednie, najpierw wykonuje się nakładkę. Dla asfaltu FAA wymienia kolejne czynniki, które określają, jak długo rowki pozostają skuteczne. Są to maksymalna temperatura powierzchni, ciśnienie w oponach, jak często statki hamują na danym odcinku, mieszanka i kruszywo.

Nowa nawierzchnia dojrzewa przez 30 dni przed rowkowaniem, chyba że pokaże się, że rowki są stabilne. Maszyna do rowkowania jest samojezdna i ma odsysanie szlamu. Wykonawca najpierw rowkuje pasek kontrolny. Odpady nie mogą trafić do kanalizacji deszczowej. FAA wymaga sprzątania przez cały czas prac, bo odpady pozostawione na pasie mogą być niebezpieczne dla statków.

Rowkowanie, szczotkowanie drutem i porowata warstwa cierna

Rowkowanie nie jest jedynym sposobem nadania pasowi tekstury odwadniającej. FAA odróżnia je od dwóch innych.

• Szczotkowanie drutem i wire tining. Stalowe druty tworzą głęboką teksturę w plastycznym betonie. FAA nazywa je metodami teksturowania. Nie mogą zastąpić rowków wycinanych piłą ani rowków formowanych w plastycznym betonie, bo nie zapobiegają aquaplaningowi statków.
• Porowata warstwa cierna (PFC). To warstwa gorącej mieszanki asfaltowej o otwartym uziarnieniu, grubości od 3/4 cala do 1-1/2 cala (25 do 40 mm). Woda deszczowa odpływa przez nią na bok pasa. Badania w Wielkiej Brytanii i w USA wykazały, że daje ona też dobrą przyczepność. Guma może zapychać jej pustki. FAA odradza PFC na pasach z ponad 91 lądowaniami samolotów turboodrzutowych dziennie na jednym końcu pasa.

Lista kontrolna EASA obejmuje obie powierzchnie. Wymaga, aby inspektor sprawdził, czy rowki są drożne i mieszczą się w granicach projektowych, oraz czy porowata warstwa cierna odpływa zgodnie z projektem.

Zużycie i guma

Osady gumy w rowkach zmniejszają ich skuteczność i zwiększają prawdopodobieństwo aquaplaningu (AC 150/5380-6C). Guma z lądujących samolotów to najtrwalszy zanieczyszczający osad. Narasta w strefie dotknięcia. ICAO dodaje, że guma może wypełnić teksturę i zmniejszyć przepustowość odwodnienia.

Ruch także zużywa rowki. AC 150/5320-12C mówi, że operator powinien okresowo mierzyć głębokość i szerokość rowków. Gdy 40 procent rowków ma 1/8 cala (3 mm) lub mniej na odcinku 1 500 ft (457 m), operator powinien je natychmiast przywrócić.

FAA podaje cztery metody czyszczenia gumy i innych zanieczyszczeń z pasa: woda pod wysokim ciśnieniem, chemikalia, uderzenia o dużej prędkości i szlifowanie mechaniczne. FAA mówi, że nikt nie oceni wyniku usuwania gumy na oko. Po pracach operator powinien zmierzyć przyczepność. Wartości Mu powinny wrócić do poziomu w granicach 10 procent wartości z czystej, środkowej części pasa. AC sugeruje częstotliwość usuwania gumy na podstawie liczby lądowań samolotów turboodrzutowych dziennie na jednym końcu pasa:

Jeśli ponad 20 procent lądowań wykonują samoloty szerokokadłubowe, operator wybiera następny wyższy wiersz.

Kontrola rowków

Załącznik 14 mówi, aby regularnie kontrolować rowki. EASA wymaga, aby kontrola sprawdzała, czy rowki są drożne i mieszczą się w granicach projektowych.

Oględziny wizualne mogą wskazać pogorszenie rowków i zastoiny wody. AC 150/5320-12C mówi, że oceny przyczepności na oko nie są wiarygodne i że nie pozwalają ocenić głębokości tekstury. Głębokość tekstury wymaga bezpośredniego pomiaru. TarmacView nie mierzy głębokości, szerokości ani przyczepności rowków.

Rowkowanie na drogach

Zarządy dróg też wycinają rowki, aby podnieść przyczepność i ograniczyć wypadki w deszczu. Przegląd literatury FHWA (FHWA-HRT-14-065) definiuje rowkowanie nawierzchni jako podłużne lub poprzeczne nacięcia w powierzchni. Jego podstawowym celem jest poprawa odwodnienia i ograniczenie aquaplaningu.

Oba kierunki mają na drogach różne zastosowania:

• Rowki podłużne biegną równolegle do jazdy. Przegląd mówi, że działają najlepiej przy kierowaniu pojazdem.
• Rowki poprzeczne biegną w poprzek jazdy. Są rzadsze, częściowo dlatego, że maszyny do rowkowania łatwiej wycinają rowki równoległe. Działają najlepiej tam, gdzie pojazdy często się zatrzymują, na przykład na skrzyżowaniach i przy bramkach płatnych.

Przegląd podaje zgłoszone spadki wypadków przy deszczu o 55 do 72 procent. Ostrzega, że badania nie kontrolowały regresji do średniej, więc liczby wymagają ostrożności. Wymienia też możliwe koszty: większy hałas, szybsze zużycie nawierzchni i wpływ na sterowanie. Na asfalcie rowki mogą się zamykać w upale i na młodej nawierzchni.