Articles

NÄKYMIÄ

On 3 marraskuun, 2021 by admin

3.4.3 Näköetäisyys: Pysähtymisnäkemä, ohitusnäkemä, etäisyys esteistä

Kuljettajan kyky nähdä pitkälle tieosuudelle eteenpäin on erittäin tärkeä turvallisen ja tehokkaan toiminnan kannalta maantieliikenteessä. Näin ollen esteiden tulisi näkyä kuljettajalle selvästi jonkin matkaa eteenpäin. Näkemäetäisyys määritellään siis etäisyydeksi, jonka sisällä suunnittelunopeudella kulkevan ajoneuvon kuljettajalla on tietyllä korkeudella ajoradan yläpuolelta selkeä ja esteetön näköyhteys edessä olevaan päällysteeseen tai sen päällä olevaan tietyllä korkeudella olevaan esineeseen. Kokeet osoittivat, että onnettomuuksien mahdollisuus väheni, kun näkyvyyttä lisättiin.

Näkyvyysetäisyys riippuu:

• Tien ominaisuuksista ja maastosta
• Liikenneolosuhteista
• Esteen sijainnista
• Kuljettajan korkeudesta ajoradasta
• Kohteen korkeudesta tien pinnasta
• Kaarteen tyypistä

3.4.3.1 TIEOLOSUHTEET, JOTKA RAJOITTAVAT NÄKYVYYTTÄ

Rajoitukset voivat johtua seuraavista syistä:

1. Vaakasuorat kaaret:
2. Pystysuuntaiset huippukaaret: Rajoitukset vaakakaarteessa voivat johtua kaaren sisäpuolella olevista esteistä, kuten rakennuksista, puista ja leikatusta rinteestä, tai kyvyttömyydestä heittää ajovalonsäde kaarevaa linjausta pitkin kaaren sisäpuolelle.
3. Pystysuuntaiset huippukaaret: Huippukaarteen toisella puolella olevan tienpinnan näkyvyys häiriintyy huipuissa. Vaikka näkyvyysolosuhteet tarkistetaan kaaren kaltevuuden osalta, se on tarkistettava myös yöolosuhteissa.
4. Pystysuuntaiset laaksokäyrät: Näkyvyys laaksokurvissa ei häiriinny päiväsaikaan, mutta yöajossa siitä tulee valtava ongelma.
5. Risteykset:

Nämä rajoitukset näkyvät selvästi kuvista.

3.4.3.3. Näkyvyysvaatimukset voivat myös risteyksissä heikentyä huomattavasti, jos rakennusten ja viheralueiden kaltaiset esteet tulevat näkyvyyskolmion alueelle.

Nämä rajoitukset näkyvät selvästi kuvista.

3.4.3. Näkyvyysrajoitukset.2 NÄKÖTILANTEIDEN TYYPIT

Suunnittelussa otetaan huomioon kolme näköetäisyystilannetta:

1. Pysäyttävän näköetäisyyden (SSD) eli absoluuttisen pienimmän näköetäisyyden
2. Ylimenevän näköetäisyyden (OSD)
3. Välienvälisen näköetäisyyden (ISD)

Muut näköetäisyystilanteiden tyypit ovat:

1. Turvallinen näköetäisyys risteykseen tultaessa
2. Kärkivalojen näköetäisyys

3.4.3.3 PYSÄKÖINTIETÄISYYTTÄ KOSKEVAT TEKIJÄT

Reaktioaika: Kuljettajan reaktioaika on aika, joka kuluu sen hetken, jolloin kuljettaja näkee vaaran kohteen, ja sen hetken välillä, jolloin kuljettaja vain painaa jalat jarrupalalle. Sitä kutsutaan myös havainto-reaktioajaksi. Kokonaisreaktioaika voidaan jakaa neljään osaan PIEV-teorian perusteella. Monet kokeet ovat osoittaneet, että kuljettajat tarvitsevat noin 1,5-2 sekuntia normaaliolosuhteissa. Eri kuljettajat huomioon ottaen käytetään kuitenkin korkeampaa arvoa. IRC ehdottaa siis 2,5 sekunnin reaktioaikaa.

PIEV-teorian (Perception Intellection Emotion and Volition) mukaan kuljettajan reaktioaika voidaan luokitella seuraavasti:

• Havainto (Tunnistaminen tai oivaltaminen, että vihje tai ärsyke on olemassa ja vaatii reaktiota)
• Hahmottaminen (Ärsykkeen tulkinta/tunnistaminen)
• Emootio (Määritelmä sopivasta reaktiosta ärsykkeeseen)
• Voluutio (Päätöksestä johtuva fyysinen reaktio)

Asettelemme, että kuljettaja lähestyy stop-merkkiä, jolloin havainto on prosessi, jossa kuljettaja näkee merkin. Havaitseminen on prosessi, jossa kuljettaja tunnistaa merkin. Emotion on prosessi, jossa hän päättää pysähtyä ja volition on se ajanjakso, jossa hän lopulta painaa jalan jarrulle.

Ajoneuvon nopeus: Ajoneuvon nopeus on suurempi, kun sen liike-energia on suurempi ja ajoneuvon pysäyttämiseen tarvitaan pidempi matka. Näin ollen nopeuden kasvaessa myös näköetäisyys kasvaa.

Jarrutuksen tehokkuus: Jos jarru olisi 100-prosenttisen tehokas, ajoneuvo pysähtyisi heti jarrutettaessa, mutta käytännössä se ei ole mahdollista. Jarrun tehokkuus riippuu jarrujärjestelmästä, iästä, huollosta, ajoneuvon ominaisuuksista jne. Näin ollen jarrujen tehokkuuden ollessa huonompi tarvitaan enemmän näkemäetäisyyttä. Käytännössä oletamme, että jarrujen tehokkuus on noin 50 %.

Renkaan ja tien välinen kitkavastus: Kun kitkavastus on suuri, se pysäyttää ajoneuvon välittömästi. Näin ollen tarvittava näköetäisyys on pienempi. Mutta kitkakertoimen arvon valinta on hyvin monimutkaista monien muuttujien vuoksi. Näin ollen sillä on tärkeä merkitys näköetäisyydelle. Jarrutusteho ja kitkavastus otetaan huomioon yhdessä näköetäisyyttä laskettaessa. IRC on määritellyt pituussuuntaisen kitkan arvoksi 0,35-0,4.

Tien kaltevuus: Myös kaltevuus vaikuttaa näkemäetäisyyteen. Ajoneuvon pysähtymiseen kuluu enemmän aikaa painovoiman vaikutuksesta, joten näkyvyysetäisyys on suurempi. Sen sijaan kaltevuutta ylöspäin noustessa ajoneuvo voi pysähtyä välittömästi, joten näköetäisyyttä tarvitaan vähemmän.

3.4.3.4 PYSÄYTYSNÄKÖTILA (SSD)

Pysähtymisnäkemä (SSD) on tien varrella oleva pienin mahdollinen näköetäisyys missä tahansa kohdassa, jonka pituus riittää siihen, että kuljettaja voi pysäyttää mitoitusnopeudella kulkevan ajoneuvon turvallisesti törmäämättä mihinkään muuhun esteeseen. Sitä kutsutaan myös ohittamattomaksi näköetäisyydeksi tai ohittamattomaksi näköetäisyydeksi.

Turvallinen pysähtymisnäköetäisyys on tärkeä tekijä liikennesuunnittelussa. Se on matka, jonka ajoneuvo kulkee siitä, kun tilanne havaitaan ensimmäisen kerran, siihen, kun hidastaminen on päättynyt. Tiesuunnittelussa katsomme näkemäetäisyyden olevan yhtä suuri kuin turvallisen pysähtymisen näkemäetäisyys.

Se riippuu seuraavista tekijöistä:

1. Tien ominaisuuksista eli vaakasuorasta linjauksesta, pystysuorasta linjauksesta, liikenneolosuhteista ja esteiden sijainnista.
2. Kuljettajan silmän korkeus tienpinnan yläpuolella
3. Kohteen korkeus tienpinnan yläpuolella

Pysähtymispaikan etäisyyden analysointi

Pysähtymispaikan etäisyys koostuu kahdesta osatekijästä:

Viiveetäisyys: Se on matka, jonka ajoneuvo kulkee kokonaisreaktioajan aikana.

Lag-matka = v*t

Jossa v = mitoitusnopeus m/s

t = kuljettajan kokonaisreaktioaika sekunteina = 2,5 sekuntia

Jarrutusmatka: Se on matka, jonka ajoneuvo kulkee jarrutuksen jälkeen siihen hetkeen, kun ajoneuvo pysähtyy. Se saadaan rinnastamalla ajoneuvon pysäyttämisessä tehty työ ja liike-energia.

Jos F on suurin kehittynyt kitkavoima ja jarrutusmatka l, niin ajoneuvon pysäyttämisessä kitkavoimaa vastaan tehty työ on,

F*l = f*W*l

Jossa W = ajoneuvon paino

Yhtälömuunnoksella kineettisen energian kanssa saadaan,

Vai, f*W*l = 0.5*m*v2

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

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

Siten arvo SSD = v*t + v2 / (2*g*f)

Jossa, v on mitoitusnopeus m/s, t on reaktioaika sekunneissa, g on painovoiman aiheuttama kiihtyvyys m/s2 ja f on kitkakerroin.

Jos on kalteva maa, jonka kaltevuus on ±n %, painovoimakomponentti muuttaa jarrutusmatkaa. Tällöin jarrutusvoimaa muuttava komponentti saadaan seuraavasti:

W sinα ≈ W tanα = W*n/100

Kineettisen energian kanssa vertaamalla saadaan,

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

Siten,

l = v2 /

Jos huomioidaan myös jarrutehokkuus, niin kokonaisnäkemäetäisyys saadaan,

SSD = v*t + v2 /

Jossa, n = kaltevuusaste

μ = jarrutehokkuus

Jos nopeus on kmph, niin,

SSD = 0.278 v*t + v2 /

Käytännössä suunnitellun näkemäetäisyyden tulisi noudattaa seuraavia sääntöjä:

• Yksisuuntaisessa liikenteessä yksikaistaisella tiellä tai kaksisuuntaisessa liikenteessä monikaistaisilla teillä vähimmäispysähtymismatka on yhtä suuri kuin pysähtymisnäkemä. Tämä johtuu siitä, että kahdessa vastakkaisessa suunnassa liikkuvien ajoneuvojen törmäysvaara on poissuljettu. Näin ollen se auttaa kuljettajaa pysäyttämään ajoneuvon törmäämättä esteisiin.

Siten SSD = SD

• Kahteen suuntaan yksikaistaisella tiellä tapahtuvassa liikenteessä vähimmäispysähtymismatka on kaksinkertainen pysähtymisnäkemäetäisyyteen nähden, koska on olemassa kaikki mahdollisuudet ajoneuvojen törmäämiseen vastakkaisten ajoneuvojen kanssa.

Siten SSD = 2*SD

Taulukko: Vähimmäisjarrutusnäkemäetäisyys NRS 2070:n mukaan

Mitoitusnopeus km/h	Miinimi jarrutusnäkemäetäisyys metreinä

Jos reaktioaika on 2.5 sekuntia ja kitkakerroin on 0,42 nopeudella 20kmph 0.28 nopeudella 120 km/h, niin SSD:n kasvu alamäissä on seuraava:

Nopeus km/h	Nousu 1 %:n nousua kohti

3.4.3.5 OHITUSNÄKEMATKA (OSD)

Ohitusnäkemäetäisyys on se vähimmäisetäisyys maantiellä, joka on avoinna ajoneuvon kuljettajan näkökentälle, jotta hän voi ohittaa hitaasti kulkevat edellä kulkevat ajoneuvot, jotka kulkevat samansuuntaisesti, turvallisesti vastakkaista liikennettä vastaan vastakkaiseen suuntaan.

Näkyvyysetäisyyteen vaikuttavia tekijöitä ovat:

• Ohittavan ajoneuvon nopeus, ohitettava ajoneuvo ja vastakkaisesta suunnasta tuleva ajoneuvo
• Ajoneuvojen välinen etäisyys
• Kuljettajan taito ja reaktioaika
• Ohittavan ajoneuvon kiihtyvyys
• Tien kaltevuus

Ohitusprosessia varten on tehty monia ohitusmalleja, mutta todellisista havainnoista ja näillä malleilla saadut tiedot eivät ole kovin luotettavia. Seuraavassa mallissa on seuraavat oletukset:

• Hitaasti liikkuva ohitettava ajoneuvo kulkee tasaisella nopeudella
• Ohitettava ajoneuvo vähentää nopeuttaan ja seuraa hitaasti liikkuvaa ajoneuvoa sen valmistautuessa ohitukseen
• Ohitettava ajoneuvo tarvitsee reaktioajan tilanteen hahmottamiseen, reagoimiseen ja kiihdytyksen aloittamiseen
• Ohitukset suoritetaan viivästetyllä liikkeellelähtö- ja varhaisella paluulla, ja matkat varsinaisen ohitustapahtuman aikana kulkevat tasaista kiihdytettyä matkaa.

Ylityksen näkemäetäisyyden analysointi

Kuvassa on esitetty ohitusprosessi, joka koostuu kolmesta osasta:

• Ylittävä ajoneuvo A:n reaktioajan (t) aikana kulkema matka i.ts. (d1)
• Ohittavan ajoneuvon kulkema matka varsinaisen ohitustapahtuman aikana ajassa (T) ts. (d2)
• Tulevan vastaantulevan ajoneuvon C kulkema matka ohitustapahtuman aikana ajassa (T) ts. (d3)

Siten,

OSD = d1 + d2 + d3

Edellytyksenä on, että ohittava ajoneuvo vähentää nopeuttaan suhteessa ohitettavaan ajoneuvoon ja kulkee sen takana kuljettajan reaktioajan (t) aikana.

Tällöin d1 = vb * t

Osa-aikana (T) ohituksen aikana kuljettu matka on,

tai d2 = 2*s + vb * T

Tänä aikana ajoneuvo kiihdytetään alkunopeudesta (vb) ja ohitus tehdään loppunopeuden (v) saavuttamiseksi. Tällöin kuljettu matka on,

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

Siten,

T = √ (4*s)/a

Kun kiihtyvyys ilmoitetaan kmph,

T = √ (14.4*s)/a

Tällöin etäisyys saadaan,

Or, d2 = 2*s + vb * √ (4*s)/a

Mitoitusnopeudella (v) kulkevan ajoneuvon C kulkema etäisyys ohituksen aikana saadaan:

Or, d3 = v*T

Siten ohituksen kokonaisnäkemäetäisyys saadaan seuraavasti:

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

Jossa vb on hitaasti liikkuvan ajoneuvon nopeus m/s, t on reaktioaika sekunteina, s on kahden ajoneuvon välinen etäisyys metreinä ja a on ohittavan ajoneuvon kiihtyvyys m/s2.

S:n arvo saadaan seuraavasta kaavasta:

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

Jossa vb on m/s

Or, s = 0,19vb + 6.1

Jossa vb on kilometreinä

Jos ohitetun ajoneuvon nopeutta ei ole annettu, voidaan olettaa, että se liikkuu 16 km/h suunnittelunopeutta hitaammin eli vb = v – 16

Taulukko: Suurin ohituskiihtyvyys nopeuden suhteen

Nopeus kmph	Maksimi ohituskiihtyvyys m/s2

On pidettävä mielessä, että jaetuilla valtateillä d3need ei oteta huomioon. Jaetuilla valtateillä, joilla on neljä tai useampia kaistoja, ei OSD:tä tarvitse järjestää, vaan pelkkä SSD riittää.

Ylitysvyöhykkeet ovat alueita, jotka on järjestetty silloin, kun OSD:tä ei voida järjestää koko valtatien pituudelta. Näihin vyöhykkeisiin kuuluvat liikennemerkit, jotka ilmoittavat kuljettajalle OSD:n etäisyydellä olevan ohitusalueen alkamisesta tai päättymisestä. Näitä vyöhykkeitä käytetään ohituksiin, ja ne on merkitty leveillä teillä.

Ohitusalueen vähimmäispituus = 3 * OSD

Ohitusalueen toivottu pituus = 5 * OSD

3.4.3.7 NÄKYVYYSALUEET RISTEYKSISSÄ

Kuljettajilta vaaditaan näkyvyyttä risteysalueilla, joissa kaksi tai useampi tie yhtyy toisiinsa, jotta he voivat havaita vaaratilanteen ja estää onnettomuudet. Risteyksissä pysähtymisnäkemäetäisyys (SSD) on sellainen, että kummallakin puolella olevien kuljettajien on voitava nähdä toisensa.

Näkemäetäisyyden suunnittelua risteyksissä voidaan käyttää kolmessa mahdollisessa tilanteessa:

• Mahdollistetaan lähestyvän ajoneuvon nopeuden muuttaminen
• Mahdollistetaan lähestyvän ajoneuvon pysähtyminen
• Mahdollistetaan pysähtyneen ajoneuvon pysähtyminen
• Mahdollistetaan pysähtyneen ajoneuvon ylittäminen päätielle

3.4.3.8 ETÄISYYS ESTEISTÄ

Takaetäisyys on vapaa etäisyys, joka vaaditaan vaakakaarteen keskilinjasta kaaren sisäpuolella olevaan esteeseen, jotta näköetäisyysvaatimukset täyttyvät vaakakaarteessa. Sitä kutsutaan myös vapaaksi etäisyydeksi. Se mitataan kohtisuoraan kaaren keskilinjaan nähden kaaren keskikohdasta.

Se riippuu:

• Vaakasuuntaisen kaarteen säde (R)
• Tarvittava näkemäetäisyys (SSD, ISD tai OSD)
• Käyrän pituus, joka voi olla suurempi tai pienempi kuin vaadittu näkemäetäisyys

Kahdessa tapauksessa voi esiintyä väistämisvelvollisuuksia, jotka ovat seuraavat:

Tapaus a) Kun kaaren pituus on suurempi kuin vaadittu näkemäetäisyys (Lc>s)

Olkoon α kaaren pituuden (s) aiheuttama kulma. Yksikaistaisilla teillä näkemäetäisyys mitataan tien keskilinjaa pitkin. Kuvasta

α = (s/R) c

Puolikeskuskulmalle α/2 = c

Tällöin α/2 = ÌŠ

Esteen etäisyys keskustasta on R cos α/2.

Siten vaadittava etäisyys keskilinjasta on,

m = R – R cos α/2

Monikaistaisilla teillä,

Tällöin α/2 = ÌŠ

ja, m = R – (R-d) cos α/2

Siten m = R- (R-d) cos ÌŠ

Missä d = vaakakaarteen keskilinjan ja sisäkaistan keskilinjan välinen etäisyys metreinä. Tämä menetelmä on käyttökelpoinen kaistojen lukumäärän selvittämiseksi.

Tapaus (b) Kun kaaren pituus on pienempi kuin vaadittu näkemäetäisyys (Lc<s)

Koska kaaren pituus on pienempi kuin näkemäetäisyys, niin kulma (α) keskipisteen kohdalla vinoudutaan ympyränmuotoisen käyrän pituuteen (Lc) nähden.

Tällöin α/2 = ÌŠ

Etäisyys m1 = R – R cos α/2

Ja m2 = 0.5*(s – Lc) sin α/2

Tällöin takaiskuetäisyys saadaan,

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

Monikaistaisilla teillä,

Tällöin α/2 = ÌŠ

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

Esteen väistämisetäisyyteen asti on tärkeää, kun vaakakaarteen sisäpuolella on leikattu rinne.