Winter walking: The impact of pavement surface conditions on pedestrians' walking behavior during winter

Abstract

Norsk sammendrag Målet med denne forskningen har vært å kvantifisere sammenhenger mellom fotgjengeres atferd (samt konsekvenser av atferd) og føreforhold om vinteren. Metodene har bestått av observasjonsstudier med tilhørende målinger og registreringer av atferdstilpasninger på ulike typer vinterføre og en spørreundersøkelse med fokus på fotgjengeres rutevalg. I Norge er det to tjenestenivåer for vinterdrift av gang- og sykkelanlegg der Statens vegvesen er ansvarlige for vinterdrift og -vedlikehold. De kalles GsA og GsB. GsA er en implementering av en barveistrategi for gang- og sykkelanlegg der fortauet holdes snøog isfritt. GsB er en implementering av en vinterveistrategi for gang- og sykkelanlegg hvor et kompakt snølag på fortauet holdes jevnt og grusing brukes som friksjonsøkende tiltak ved behov. Hovedfunnene fra studiene er som følger. Sammenlignes GsA og GsB, når begge opprettholdes etter hensikten, er det generelt små forskjeller med hensyn til atferd og negative konsekvenser. De store atferdsendringene og negative konsekvensene oppstår når overflaten blir glatt og isete. Det ble funnet en signifikant sammenheng mellom fortauets føreforhold og fotgjengeres rutevalg. Mer enn halvparten av respondentene i fotgjengerundersøkelsen bytter ofte eller noen ganger rute om vinteren sammenlignet med rutene de velger om sommeren, og dette gjøres i hovedsak for å unngå glatte partier. Observasjonsstudiet viste en liten, men signifikant sammenheng mellom rutevalg og vinterdriftstjenestenivå til fordel for GsA kontra GsB. Når underlagets glatthet øker, responderer fotgjengere ved å redusere steglengden mens stegfrekvensen forblir praktisk talt uendret – bortsett fra når de går på is, hvor det er en liten, men signifikant økning i stegfrekvensene. Disse endringene i gangmønsteret medfører økt energiforbruk når man går på glatt underlag sammenlignet med asfalt. Forskjellen i energiforbruk når man går på GsA sammenlignet med optimal GsB er ubetydelig. Generelt går fotgjengere saktere på snø- og isdekket underlag enn på asfalt. Hastighetsforskjellene gjør at det i gjennomsnitt brukes 1 min/km lengre tid når man går på optimal GsB enn på GsA og 2 min/km lengre tid på blank is enn på GsA. Gitt at nestenulykker kan brukes som et indirekte mål på eneulykker og under visse forutsetninger med hensyn til valgt metode og et noe begrenset datasett, viser dataene at risikoen for eneulykker kan halveres ved å gruse overflater med blank is. Ulykkesrisikoen er estimert ca. syv ganger høyere på blank is enn på kompakt snø. Det ser ut til at uventede glatte partier som kommer brått på fotgjengerne, f.eks. is gjemt under løs snø eller polert kompakt snø omgitt av kompakt snø med høy tilgjengelig friksjon, bidrar til mange eneulykker om vinteren.

English summary This research has aimed to quantify relationships between pedestrians’ behavior (and consequences of behavior) and pavement surface conditions during winter. The methods consisted of observational studies with associated measurements and registrations of behavioral adaptations on different winter surfaces and a questionnaire focusing on pedestrians’ route choices. In Norway, there are two service levels for the winter operations of pedestrian and bicycle facilities operated by the Norwegian Public Roads Administration. They are called GsA and GsB. GsA is an implementation of a bare road strategy for pedestrian and bicycle facilities where the pavement surface is kept snow- and ice-free. GsB is an implementation of a winter road strategy for pedestrian and bicycle facilities where a compact snow layer above the pavement is kept even, and gritting is used as a frictionincreasing measure when needed. The main findings from the studies are as follows. If GsA and GsB are compared, when both are maintained as intended, there are generally minor differences with regard to behavior and negative consequences. The major behavioral changes and negative consequences occur when the surface becomes slippery and icy. A significant relationship between pavement surface conditions and pedestrians’ route choices was found. More than half of the respondents in the pedestrian survey often or sometimes change the route in the winter compared to the routes they choose in the summer, which is mainly done to avoid slippery areas. The observational study showed a small but significant correlation between route choice and winter operation service level in favor of GsA versus GsB. As the slipperiness of the surface increases, pedestrians respond by reducing their step length. In contrast, the step frequency remains virtually unchanged – except when walking on ice, where there is a small but significant increase in step frequencies. These changes in gait pattern result in increased energy consumption when walking on slippery surfaces compared to asphalt. The difference in energy consumption when walking on GsA compared with optimal GsB is negligible. In general, pedestrians walk more slowly on snow and ice-covered surfaces than on asphalt. The speed differences mean that, on average, 1 min/km longer time is spent when walking on optimal GsB than on GsA and 2 min/km longer time on clean ice than on GsA. Given that close calls can be used as an indirect measure of single accidents and under certain conditions regarding the chosen method and a somewhat limited dataset, it appears that the risk of single accidents can be halved when smooth ice is gritted. The single accident risk is estimated approximately seven times higher on gritted ice than on compacted snow. It seems that unexpected smooth and slippery parts, e.g., ice hidden under loose snow or polished compact snow surrounded by compact snow with high available friction, contributes to many single accidents in winter.