Articles

Sigtedistance

On november 3, 2021 by admin

3.4.3 Sight distance: Standsningssigteafstand, overhalingssigteafstand, afstand til forhindringer

Førerens evne til at se fremad over en lang vejstrækning er meget vigtig for sikker og effektiv drift i vejtrafikken på motorveje. Derfor bør forhindringer være klart synlige for føreren i en vis afstand foran ham. Sigtvidde er således defineret som den afstand, inden for hvilken føreren af et køretøj fra en bestemt højde over kørebanen, der bevæger sig med konstruktiv hastighed, har et klart og uhindret udsyn til den forude liggende belægning eller til en genstand af en bestemt højde, der står på den. Forsøg viste, at risikoen for ulykker blev reduceret, når sigtbarheden blev øget.

Synlighedsafstanden afhænger af:

• Kørebanens karakteristika og terræn
• Trafikforhold
• Hindringens placering
• Førerens højde fra kørebanen
• Højden af genstanden over vejbanen
• Højden af genstanden over vejbanen
• Kurvetype

3.4.3.1 VEJBESTEMMELSER MED BEGRÆNSNINGER I SEJD AFSTAND

Begrænsninger kan skyldes følgende årsager:

1. Horisontale kurver: Begrænsninger i vandrette kurver kan skyldes hindringer inden for kurven fra forhindringer som bygninger, træer og skråninger eller manglende mulighed for at kaste lyskeglens stråle langs den kurvede linjeføring på kurvens inderside.
2. Vertikale topkurver: Synligheden af en vejoverflade på den anden side af topkurven er forstyrret i toppene. Selv om synlighedsforholdene kontrolleres for kurvens hældning, bør de også kontrolleres under natforhold.
4. Vertikale dalkurver: Synligheden i dalkurver er ikke forstyrret i dagtimerne, men ved natkørsel bliver det et stort problem.
5. Krydsninger: I kryds kan synlighedskravene også blive betydeligt reduceret, hvis der kommer forhindringer som bygninger og grønne områder inden for det område, der kaldes synstrekanten.

Disse begrænsninger ses tydeligt i figurerne.

3.4.3.2 TYPER AF SYNDISTANCE

Tre synsafstandssituationer tages i betragtning ved design:

1. Stoppende synsafstand (SSD) eller den absolut mindste synsafstand
2. Overtagende synsafstand (OSD)
3. Intermediær synsafstand (ISD) = 2 * SSD

Andre typer af synsafstand er:

1. Sikker synsafstand for at køre ind i krydset
2. Synsafstand for lygter

3.4.3.3 FAKTORER, DER GØR STOP AFSTAND

Reaktionstid: En førers reaktionstid er den tid, der går mellem det øjeblik, hvor føreren ser det farlige objekt, og det øjeblik, hvor føreren lige sætter fødderne på bremseklodsen. Det kaldes også perception – reaktionstid. Den samlede reaktionstid kan opdeles i fire komponenter baseret på PIEV-teorien. Mange eksperimenter har vist, at førere har brug for ca. 1,5 til 2 sekunder under normale forhold. Men når der tages hensyn til forskellige førere, anvendes en højere værdi. IRC foreslår derfor en reaktionstid på 2,5 sekunder.

I henhold til PIEV-teorien (Perception Intellection Emotion og Volition) kan førerens reaktionstid klassificeres som følger:

• Perception (erkendelsen eller erkendelsen af, at der findes et cue eller en stimulus, som kræver en reaktion)
• Intellektion (En fortolkning/identifikation af stimulus)
• Emotion (Bestemmelsen af en passende reaktion på stimulus)
• Volition (Den fysiske reaktion, der følger af beslutningen)

Lad os betragte en bilist, der nærmer sig et stopskilt, så er perception den proces, hvor bilisten ser skiltet. Intellektion er den proces, hvor føreren genkender skiltet. Emotion er den proces, hvor han beslutter sig for at stoppe, og volition er den periode, hvor han endelig sætter foden på bremsen.

Køretøjets hastighed: Køretøjets hastighed er højere, og køretøjets kinetiske energi er højere, og der kræves længere afstand for at standse køretøjet. Når hastigheden stiger, øges synsafstanden derfor også.

Bremseeffektivitet: En 100 % effektiv bremse vil standse køretøjet i det øjeblik, bremserne aktiveres, men i praksis er det ikke muligt. En bremses effektivitet afhænger af bremsesystemet, alder, vedligeholdelse, køretøjets egenskaber osv. Der er således behov for større synsafstand, når bremsens effektivitet er mindre. I praksis antager vi, at bremseeffektiviteten er ca. 50 %.

Friktionsmodstand mellem dæk og vej: Når gnidningsmodstanden er høj, vil køretøjet straks blive standset. Den nødvendige synsafstand vil således være mindre. Men valget af værdien af friktionskoefficienten er meget kompliceret på grund af mange variabler. Den spiller derfor en vigtig rolle for synsafstanden. Bremseeffektiviteten og gnidningsmodstanden tages i betragtning sammen ved beregningen af synsafstanden. IRC har specificeret værdien af langsgående friktion på mellem 0,35 og 0,4.

Vejens hældning: Hældningen påvirker også synsafstanden. Når man kører ned ad en hældning, vil det tage længere tid at standse køretøjet på grund af tyngdekraften, og det vil derfor kræve større synsafstand. Men når der køres op ad en hældning, kan køretøjet standse med det samme, og der kræves derfor mindre synsafstand.

3.4.3.3.4. STOPSYNSAFSTAND (SSD)

Stopsynsafstanden (SSD) er den mindste synsafstand langs vejen på et sted, der er tilstrækkelig lang til, at føreren kan standse et køretøj, der kører med konstruktiv hastighed, sikkert uden at kollidere med andre forhindringer. Den betegnes også som ikke-gennemkørende synsafstand eller ikke-overhalende synsafstand.

Sikker standsningssynsafstand er en vigtig faktor inden for trafikteknik. Det er den afstand, som et køretøj tilbagelægger fra det tidspunkt, hvor en situation først opfattes, til det tidspunkt, hvor opbremsningen er afsluttet. Ved projektering af motorveje betragter vi synsafstanden som lig med den sikre standsningssigteafstand.

Den afhænger af følgende faktorer:

1. En egenskab ved vejen, dvs. den horisontale linjeføring, den vertikale linjeføring, trafikforholdene og hindringernes placering.
2. Højden af førerens øje over vejoverfladen
3. Højden af objektet over vejoverfladen

ANALYSE AF STOPSTEDSSYNDISTANCEN

Stopstedsafstanden består af to komponenter:

Lag afstand: Det er den afstand, som køretøjet tilbagelægger i løbet af den samlede reaktionstid.

Lag afstand = v*t

Hvor v = konstruktionshastighed i m/s

t = førerens samlede reaktionstid i sekunder = 2,5 sekunder

Bremselængde: Det er den afstand, som køretøjet tilbagelægger efter aktivering af bremserne, til det øjeblik, hvor køretøjet standser. Den kan fås ved at sætte lighedstegn mellem det arbejde, der udføres for at standse køretøjet, og den kinetiske energi.

Hvis F er den maksimale friktionskraft, der udvikles, og bremselængden er l, er det arbejde, der udføres mod friktionskraften ved standsning af køretøjet,

F*l = f*W*l

Hvor W = køretøjets vægt

Geligning med den kinetiske energi giver,

Og f*W*l = 0.5*m*v2

Og, f*W*l = 0.5*W*v2 / g

Og, l = v2 / (2*g*f)

Derfor er værdien af SSD = v*t + v2 / (2*g*f)

Hvor v er den konstruktivt bestemte hastighed i m/s, t er reaktionstiden i sekunder, g er tyngdeaccelerationen i m/s2 og f er friktionskoefficienten.

Hvis der er tale om et skrånende terræn med en hældning på ±n%, ændrer tyngdekraften komponenten bremselængden. Så er den komponent, der ændrer bremsekraften, givet ved:

W sinα ≈ W tanα = W*n/100

Geligning med den kinetiske energi får vi,

Og, (f *W ± W*n/100) * l = W*v2 / (2*g)

Derfor,

l = v2 /

Hvis der også tages hensyn til bremsevirkningsgraden, er den samlede synsafstand givet ved,

SSD = v*t + v2 /

Hvor n = stigning

μ = bremsevirkningsgrad

Hvis hastigheden er i kmph, er,

SSD = 0.278 v*t + v2 /

Praktisk set bør den udformede synsafstand følge følgende regler:

• For envejstrafik med en enkelt vejbane eller for tovejstrafik på veje med flere kørebaner er den mindste standsningstrækning lig med standsningssynsafstanden. Dette skyldes, at der ikke er nogen risiko for sammenstød mellem køretøjer, der bevæger sig i to modsatrettede retninger. Så det er med til at sætte føreren i stand til at standse køretøjet fra at kollidere med eventuelle forhindringer.

Derfor er SSD = SD

• For tovejskørsel i en enkelt vognbane er den mindste standsningafstand dobbelt så stor som standsningssynsafstanden, da der er enhver chance for at kollidere køretøjerne med modsatrettede køretøjer.

Derfor er SSD = 2*SD

Tabel: Mindste standsningssynsafstand i henhold til NRS 2070

Designhastighed i kmph	Mindste standsningssynsafstand i meter

Hvis reaktionstiden er 2.5 sekunder og friktionskoefficienten er 0,42 ved 20kmph til 0.28 ved 120 km/t, så er stigningen i SSD ved nedkørsler som følger:

Hastighed i kmph	Stigning pr. 1 % stigning

3.4.3.5 OVERHALINGSSYNDISTANCE (OSD)

Syndistance ved overhaling er den mindste afstand på en motorvej, der er åben for førerens syn på et køretøjs synsfelt til at overhale langsomt kørende køretøjer foran, der kører i samme retning, sikkert mod modkørende trafik i modsat retning.

De faktorer, der påvirker overhalingsafstanden, er:

• Hastighed for det overhalende køretøj, det overhalede køretøj og det køretøj, der kommer fra den modsatte retning
• Afstanden mellem køretøjerne
• Førerens færdigheder og reaktionstid
• Accelerationshastighed for det overhalende køretøj
• Vejens hældning

Der er lavet mange overhalingsmodeller for overhalingsprocessen, men de data, der er opnået fra faktiske observationer og fra disse modeller, er ikke særlig pålidelige. For den følgende model har vi følgende forudsætninger:

• Det overhalede langsomtkørende køretøj kører med ensartet hastighed
• Det overhalende køretøj nedsætter sin hastighed og følger det langsomtkørende køretøj, mens det forbereder sig på at overhale
• Det overhalende køretøj har brug for reaktionstid til at opfatte situationen, reagere og starte accelerationen
• Overhaling udføres under en forsinket start og tidlig tilbagevenden, og kørslen under den faktiske overhaling er en ensartet accelererende kørsel.

ANALYSE AF OVERHALINGSSYNDISTANCE

Processen ved overhaling er vist i figuren, som består af tre dele:

• Den afstand, som det overhalende køretøj A tilbagelægger i løbet af reaktionstiden (t) i.dvs. (d1)
• Distancen tilbagelagt af det overhalende køretøj under den faktiske overhaling i tid (T) dvs. (d2)
• Distancen tilbagelagt af det modkørende køretøj C under overhalingsoperationen i tid (T) dvs. (d3)

Derfor er

OSD = d1 + d2 + d3

Det antages, at det overhalende køretøj nedsætter sin hastighed i forhold til det overhalede køretøj og kører bag det i løbet af førerens reaktionstid (t).

Så er d1 = vb * t

Den tilbagelagte afstand i tid (T) under overhalingen er,

Og d2 = 2*s + vb * T

I denne tid accelereres køretøjet fra udgangshastigheden (vb) og overhalingen foretages for at nå sluthastigheden (v). Så er den tilbagelagte afstand,

Or, d2 = vb * T + 0,5 * a * T2

Or, 2*s + vb * T = vb * T + 0,5 * a * T2

Or, 2 *s = 0.5 * a * T2

Derfor,

T = √ (4*s)/a

Når accelerationen er angivet i kmph,

T = √ (14.4*s)/a

Så er afstanden givet ved,

Og d2 = 2*s + vb * √ (4*s)/a

Den afstand, der tilbagelægges af køretøj C, der kører med konstruktionshastighed (v) under en overhaling, er givet ved:

Og d3 = v*T

Den samlede synsafstand ved overhaling er derfor givet ved:

OSD = vb*t + 2*s + vb * √ (4*s)/a + v*T

Hvor vb er det langsomt kørende køretøjs hastighed i m/s, t er reaktionstiden i sekunder, s er afstanden mellem de to køretøjer i meter og a repræsenterer det overhalende køretøjs acceleration i m/s2.

Værdien af s kan findes ud fra følgende formel:

Or, s = 0,69vb + 6,1

Hvor, vb er i m/s

Or, s = 0,19vb + 6.1

Hvor vb er angivet i km

Hvis det overhalede køretøjs hastighed ikke er angivet, kan det antages, at det bevæger sig 16 km/t langsommere end den konstruktivt bestemte hastighed, dvs. vb = v – 16

Tabel: Maksimal overhalingsacceleration med hensyn til hastighed

Hastighed i kmph	Maksimal overhalingsacceleration i m/s2

Det skal huskes, at der på opdelte motorveje d3når ikke tages hensyn til. På opdelte motorveje med fire eller flere vognbaner er det ikke nødvendigt at give OSD, men kun SSD er tilstrækkeligt.

3.4.3.3.6 OVERTAKING ZONES

Overtakingzoner er de områder, der gives, når der ikke kan gives OSD i hele motorvejslængden. Disse zoner omfatter færdselsskilte, der informerer føreren om starten eller slutningen af den overhalingszone, der holdes på afstand af OSD. Disse zoner anvendes til overhalingsoperationer og er markeret med brede veje.

Minimal længde af overhalingszonen = 3 * OSD

Vilkårlig længde af overhalingszonen = 5 * OSD

3.4.3.3.7 Sigtvidde ved vejkryds

Førerne skal have synlighed ved vejkryds, hvor to eller flere veje mødes, så de kan opfatte en fare og forhindre, at der sker ulykker. I tilfælde af kryds er der en standsningssigteafstand (SSD), således at førerne på begge sider skal kunne se hinanden.

Design af synsafstand i kryds kan bruges på tre mulige betingelser:

• Mulighed for, at et nærgående køretøj kan ændre hastigheden
• Mulighed for, at et nærgående køretøj kan standse
• Mulighed for, at et standset køretøj kan krydse hovedvejen

3.4.3.8 TILBAGEBETRÆKNING FRA FORHINDRINGER

Tilbagetrækningsafstand er den frie afstand, der kræves fra en vandret kurves midterlinje til en forhindring på kurvens inderside for at opfylde kravene til synsafstand i en vandret kurve. Den betegnes også som frihøjdeafstand. Den måles vinkelret på kurvens centerlinje i kurvens midtpunkt.

Den afhænger af:

• Radius af den vandrette kurve (R)
• Krævet synsafstand (SSD, ISD eller OSD)
• Længden af kurven, som kan være større eller mindre end den krævede synsafstand

Der kan opstå to tilfælde ved tilbagetrækninger, som er som følger:

Fald (a) Når kurvens længde er større end den krævede synsafstand (Lc>s)

Lad α være den vinkel, der udgøres af buelængden (s). I tilfælde af veje med en enkelt vognbane måles synsafstanden langs vejens midterlinje. Af figuren fremgår det,

α = (s/R) c

For den halve midtervinkel er α/2 = c

Da er α/2 = ÌŠ

Afstanden fra forhindringen til midten er R cos α/2.

Dermed er den nødvendige tilbagetrækningsafstand fra midterlinjen,

m = R – R cos α/2

For veje med flere kørebaner,

Så er α/2 = ÌŠ

Og, m = R – (R-d) cos α/2

Der er derfor m = R- (R-d) cos ÌŠ

Hvor d = afstanden mellem midtlinjen af den vandrette kurve og midtlinjen af den indvendige kørebane i meter. Denne metode er nyttig til at finde ud af antallet af kørebaner.

Fald (b) Når kurvens længde er mindre end den krævede synsafstand (Lc<s)

Da kurvens længde er mindre end synsafstanden, så er vinklen (α) i centrum underspændt med henvisning til cirkelkurvens længde (Lc).

Så er α/2 = ÌŠ

Afstanden m1 = R – R cos α/2

Og, m2 = 0.5*(s – Lc) sin α/2

Så er tilbagetrækningsafstanden givet ved,

Bagatelafstand (m) = R – R cos α/2 + 0.5*(s – Lc) sin α/2

For veje med flere kørebaner,

Så er α/2 = ÌŠ

Og m = R – (R-d) cos α/2 + 0.5*(s – Lc) sin α/2

Den frie afstand til hindringer op til tilbagetrækningsafstanden er vigtig, når der er skåret hældning på indersiden af en vandret kurve.