Smarta gator under mark

Framtiden kommer innebära stora utmaningar för svenska städer när det gäller megatrender som klimatförändringar, fortsatt urbanisering och befolkningsförändringar, digitalisering samt elektrifiering av transportsektorn. Fler skyfallsregn, högre trafikflöden, nya sätt att vistas och använda de offentliga rummen och förändrat trafikbeteende genom AI-styrning och autonoma fordon är några av de förändringar som redan är på gång och som dagens stadsplanering måste ta höjd för. Framtidens smarta gator behöver möta dessa och andra förändringar genom ökad flexibilitet, robusthet, funktionalitet och miljöhänsyn. Detta ställer helt nya krav på gatornas tekniska utformning och funktion.

I en nyligen publicerad studie från VTI behandlas vägbyggnadsteknik i förhållande till dessa framtida trender och utmaningar. Rapporten kan läsas i sin helhet här. Följande blogginlägg är en kommenterande sammanfattning av innehållet.

I rapporten gås de fyra ovan nämnda megatrenderna igenom en efter en, med förslag på nya typer av vägkonstruktioner och lösningar som tar hänsyn till de utmaningar respektive trend medför. Förslagen är än så länge endast teoretiska och tänkta att användas som underlag till praktiska tester i framtida testbäddar.

Den första megatrenden är den fortgående urbaniseringen som med ökande trafik och utbyggnad av storstäder ställer hårdare och fler krav på gators tekniska utformning och funktion. Dimensionerande faktorer såsom hjullaster, fordonslängd och hastigheter behöver dessutom anpassas efter ett tänkbart, framtida trafiksystem bestående av autonoma fordon, elvägar, kulvertsystem och förändrade klimatförhållanden – i synnerhet med tanke på att nya vägar byggs med en beräknad livslängd på 20 år.

Forskningen har emellertid än så länge i huvudsak fokuserat på vad som bör förändras ovan mark. Dagens handböcker inom vägbyggnad och gatuplanering berör inte heller infrastrukturen under mark, trots att behovet, komplexiteten och omfattningen av ledningssystemen i marken ständigt ökar. När befintliga ledningar ska underhållas krävs idag kostsamma grävarbeten och trafikomläggningar. Enbart förnyandet av vatten- och avloppsledningnätet innebär exempelvis investering på 1,9 miljarder kronor om året (Bergman och Svensson 2017, refererade i Kuttah 2021). En teknik med potential att förenkla systemet, åtminstone för nya stadsmiljöer, är infrakulvertar. I Linköpings experimentella, nya stadsdel Vallastaden anlades den första i sitt slag i Sverige. Här placerades el-, vatten-, avlopp-, avfall- och fjärrvärmeledningar i en gemensam kulvert, inuti ett stort plaströr, under mark. Det pågår för närvarande även ett test i mindre skala i Sollentuna kommun.

Bild 1: Dina Kuttah 2019, VTI. Bild 2: Klas Gustafsson 2017, Tekniska verken i Linköping

Systemets långvariga prestanda vad gäller trafiklaster och klimatförhållanden har av naturliga skäl ännu inte satts på prov, men förhoppningen är att infrakulvertar ska minska mängden schaktarbeten och trafikavstängningar. I tätbebyggda stadsmiljöer kan sopsug för avfallshantering integreras i infrakulverten. Tidigare studier av nyttorna med kulverttekniken visar på potential att både påtagligt minska behovet av tung trafik och frigöra yta ovan mark. Även ledningslängden kan kortas tack vare att kulvertarna, till skillnad från traditionella ledningsgravar, inte behöver följa gatusträckningen. En grundläggande faktor för att systemet ska fungera bättre än dagens är att kulvertens hållfasthet står emot trafiklaster under hela gatans livslängd.

Att den andra trenden, digitalisering, förändrar vårt samhälle i grunden är det sannolikt ingen som opponerar sig mot. Ur ett vägbyggnadsperspektiv får digitaliseringen konsekvenser genom utvecklingen av autonoma fordon, vilket förändrar användningen av vägnätet och förväntas få stor påverkan på vägars tekniska utformning. Möjligheter som kanaliserad trafik och konvojkörning, smalare körfält och ökad kapacitet kommer öka belastningen och dess koncentration på vägkroppen, med snabbare nedbrytning som följd. Några sätt att minska risken är dynamiska vägmarkeringar som optimerar ytanvändningen, eller lokala förstärkningar i körspåren. Sensorer skulle också kunna styra trafik till olika körfält med anpassad utformning. Inte minst pågår utveckling av så kallad ”funktionaliserad betong” för att se hur sensorteknik kan integreras i vägytor.

Även om det finns fler studier gjorda kring främst konsekvenserna av konvojkörning så är utvecklingen av sensorteknik, smart trafikstyrning och autonoma fordons samspel med andra trafikslag i täta gaturum fortfarande i sin linda. Exemplen på genomförda miljöer och fullskaleprojekt är få. Även här krävs därför fortsatt forskning och testbäddar.

Elektrifieringen är starkt sammankopplad med digitaliseringen och har pågått länge i vägnätet, från stombussar som drivs med luftledningar via batterier inuti fordonen till den senaste tekniken med fordon som laddas genom vägbanan under färd. Strömöverföringen kan ske antingen konduktivt, genom fysisk kontakt mellan strömkälla och batteri, eller induktivt med strömförsörjaren placerad inuti vägkroppen. Intresset har ökat för den senare varianten som är billigare och inte kräver jämna ytor. Konduktiv laddning har installerats i vägar i Lund och utanför Arlanda (se bild 3), medan induktiv teknik testats på Gotland. Precis som med infrakulvertarna och integreringen av sensorer i vägytan behöver dock lösningens påverkan på vägens långsiktiga hållbarhet utvärderas innan tekniken implementeras i stort.

Bild 3: eRoad Arlanda 

Systemets långvariga prestanda vad gäller trafiklaster och klimatförhållanden har av naturliga skäl ännu inte satts på prov, men förhoppningen är att infrakulvertar ska minska mängden schaktarbeten och trafikavstängningar. I tätbebyggda stadsmiljöer kan sopsug för avfallshantering integreras i infrakulverten. Tidigare studier av nyttorna med kulverttekniken visar på potential att både påtagligt minska behovet av tung trafik och frigöra yta ovan mark. Även ledningslängden kan kortas tack vare att kulvertarna, till skillnad från traditionella ledningsgravar, inte behöver följa gatusträckningen. En grundläggande faktor för att systemet ska fungera bättre än dagens är att kulvertens hållfasthet står emot trafiklaster under hela gatans livslängd.

Även de ständigt aktuella klimatförändringarna kommer att påverka vägnätet. Utmaningarna är i huvudsak ökad nederbörd och vattenflöden, ändrad temperatur och frostförhållanden, stigande havsnivåer och starkare vindar. Nya väderförhållanden som dagens infrastruktur inte är dimensionerad för riskerar att leda till översvämningar, bortspolade vägar samt ökad risk för ras och skred (se bild 4). Några sätt att hantera problemen är att bevaka grundvattennivåer, förbättra dräneringar och revidera rådande asfaltsstandarder.

Bild 4: CeGe Lillieroth, 2020. 

Den förväntade ökningen av dagvatten kan dels omhändertas ytligt genom svackdiken, renande växtbäddar och prefabricerade regnbäddar, men kan behöva kompletteras med underjordisk teknik för att förhindra översvämning vid skyfall. Hanteringen av nederbörd i form av snö kan automatiseras genom värmerör i vägkroppen.

Avslutningsvis är omkonfigurerbara gator ett sätt att anpassa den byggda miljön till en föränderlig framtid och centralt för idén om smarta gators multifunktionalitet och flexibilitet. Det kräver dock byggnadstekniska material som enkelt och billigt kan installeras och tas bort. Idag finns flera exempel på borttagbara beläggningar på marknaden men en viktig fråga för fortsatt utveckling är hur dessa material kan möta allt hårdare krav på minimerad klimatpåverkan och återbruk.

I rapporten återfinns konkreta skisser på vägöverbyggnader anpassade efter var och en av de nämnda utmaningarna. Eftersom flera av lösningarna i praktiken kommer behöva sammanfogas ges på slutet förslag på hur överbyggnadstyperna kan kombineras.

En fråga som inte tas upp i rapporten är hur de föreslagna lösningarna kan integreras i existerande, tätbebyggda stadsmiljöer. Befintliga ledningsnät och rotsystem från gatuträd begränsar utrymmet för dagvattenhantering och medför att omläggning i infrakulvertar kräver avsevärda ingrepp i bebyggd miljö. Flera av de lösningar som lyfts fram är också ytkrävande, varför smarta gatusträckningar i äldre stadsmiljöer inte kan ses som isolerade från sitt större sammanhang – det behövs ett vidgat systemtänkande kring utrymmen och ytor och hur dessa hänger samman. Denna aspekt är viktig ur ett Smarta gator-perspektiv eftersom en stor del av den framtida stadsutvecklingen kommer att ske i bebyggd miljö. Här finns därför ett ytterligare behov av testbäddar och fortsatt forskning kring smarta gator under mark.

//Vera Esaiasson och Tony Svensson (KTH)

Rapporten som ligger till grund för blogginlägget är författad av Dinah Kuttah inom ramarna för forskningsprojektet Smarta gator.


Skapa din webbplats med WordPress.com
Kom igång
%d bloggare gillar detta:
search previous next tag category expand menu location phone mail time cart zoom edit close