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DISTANZA DELLA VISTA

Il Novembre 3, 2021 da admin

3.4.3 Distanza di visibilità: Distanza visiva di arresto, distanza visiva di sorpasso, distanza dagli ostacoli

La capacità del conducente di vedere davanti a sé un lungo tratto di strada è molto importante per un funzionamento sicuro ed efficiente nel traffico autostradale. Quindi gli ostacoli dovrebbero essere chiaramente visibili al conducente ad una certa distanza. Quindi la distanza visiva è definita come la distanza entro la quale l’operatore di un veicolo da una determinata altezza sopra la carreggiata che si muove alla velocità di progetto ha una visione chiara e senza ostacoli della superficie del marciapiede davanti o di un oggetto di una determinata altezza in piedi su di esso. Gli esperimenti hanno dimostrato che le possibilità di incidenti sono state ridotte quando la visibilità è stata aumentata.

La distanza di visibilità dipende da:

• Caratteristiche della strada e del terreno
• Stato del traffico
• Posizione dell’ostacolo
• Altezza del conducente dalla carreggiata
• Altezza dell’oggetto sopra la superficie stradale
• Tipo di curva

3.4.3.1 CONDIZIONI STRADALI CON RESTRIZIONI NELLA DISTANZA DI VISTA

Le restrizioni possono essere dovute ai seguenti motivi:

1. Curve orizzontali: La restrizione nella curva orizzontale può essere dovuta a ostruzioni all’interno della curva da ostacoli come edifici, alberi e pendenza di taglio o l’incapacità di lanciare il fascio di luce della testa lungo l’allineamento curvo sul lato interno della curva.
2. Curve verticali di vertice: La visibilità di una superficie stradale sull’altro lato della curva di sommità è disturbata nei picchi. Anche se le condizioni di visibilità sono controllate per la pendenza della curva, dovrebbe essere controllata anche in condizioni notturne.
3. Curve di valle verticali: La visibilità nelle curve a valle non è disturbata durante il giorno, ma nella guida notturna diventa un problema enorme.
4. Intersezioni: Anche alle intersezioni, i requisiti di visibilità possono essere notevolmente ridotti se ostacoli come edifici e aree verdi si trovano all’interno dell’area nota come triangolo di visibilità.

Queste restrizioni sono chiaramente visibili nelle figure.

3.4.3.2 TIPI DI DISTANZA DI VISTA

Tre situazioni di distanza di vista sono considerate per la progettazione:

1. Distanza di vista di arresto (SSD) o la distanza di vista minima assoluta
2. Distanza di vista di sorpasso (OSD)
3. Distanza di vista intermedia (ISD) = 2 * SSD

Altri tipi di distanza di vista sono:

1. Distanza di sicurezza per entrare in un’intersezione
2. Distanza di visibilità del faro

3.4.3.3 FATTORI CHE GOVERNANO LA DISTANZA DI ARRESTO

Tempo di reazione: Il tempo di reazione di un conducente è il tempo che passa tra l’istante in cui il conducente vede l’oggetto del pericolo e l’istante in cui il conducente mette i piedi sulla paletta del freno. Si chiama anche percezione – tempo di reazione. Il tempo di reazione totale può essere suddiviso in quattro componenti in base alla teoria PIEV. Molti esperimenti hanno dimostrato che i conducenti richiedono circa 1,5-2 secondi in condizioni normali. Tuttavia, prendendo in considerazione i diversi conducenti, viene preso un valore più alto. Quindi IRC suggerisce un tempo di reazione di 2,5 secondi.

Secondo la teoria PIEV (Perception Intellection Emotion and Volition), il tempo di reazione del conducente può essere classificato come:

• Percezione (Il riconoscimento o la realizzazione che uno spunto o stimolo esiste e richiede una risposta)
• Intelligenza (Un’interpretazione/identificazione dello stimolo)
• Emozione (La determinazione di una risposta appropriata allo stimolo)
• Volontà (La risposta fisica risultante dalla decisione)

Consideriamo un guidatore che si avvicina a un segnale di stop: la percezione è il processo in cui il guidatore vede il segnale. L’intelletto è il processo in cui il conducente riconosce il cartello. L’emozione è il processo in cui decide di fermarsi e la volizione è il periodo in cui finalmente mette il piede sul freno.

La velocità del veicolo: Più alta è la velocità del veicolo, più alta sarà la sua energia cinetica e più lunga sarà la distanza necessaria per fermare il veicolo. Quindi, all’aumentare della velocità, aumenta anche la distanza di vista.

Efficienza di frenata: Un freno efficiente al 100% fermerà il veicolo nel momento in cui i freni sono applicati, ma praticamente non è possibile. L’efficienza di un freno dipende dal sistema frenante, dall’età, dalla manutenzione, dalle caratteristiche del veicolo, ecc. Quindi è necessaria una maggiore distanza di sicurezza quando l’efficienza dei freni è minore. In pratica supponiamo che l’efficienza dei freni sia circa il 50%.

Resistenza d’attrito tra lo pneumatico e la strada: quando la resistenza d’attrito è alta, il veicolo si ferma immediatamente. Quindi la distanza di vista richiesta sarà inferiore. Ma la selezione del valore del coefficiente di attrito è molto complicata a causa di molte variabili. Quindi ha un ruolo importante sulla distanza di sicurezza. L’efficienza di frenata e la resistenza d’attrito sono prese in considerazione insieme durante il calcolo della distanza di sicurezza. IRC ha specificato il valore dell’attrito longitudinale tra 0,35 e 0,4.

La pendenza della strada: La pendenza influenza anche la distanza di visibilità. Scendendo una pendenza, il tempo per fermare il veicolo sarà maggiore a causa della gravità e quindi richiederà una maggiore distanza di visibilità. Ma nel caso della salita di una pendenza, il veicolo può fermarsi immediatamente e quindi è richiesta una minore distanza visiva.

3.4.3.4 DISTANZA VISIVA DI ARRESTO (SSD)

La distanza visiva di arresto (SSD) è la distanza visiva minima lungo la strada in qualsiasi punto di lunghezza sufficiente per permettere al conducente di fermare un veicolo che viaggia alla velocità prevista in modo sicuro senza collisione con qualsiasi altro ostacolo. È anche definita come distanza visiva di non sorpasso o distanza visiva di non sorpasso.

La distanza visiva di arresto sicura è un fattore importante nell’ingegneria del traffico. È la distanza che un veicolo percorre dal punto in cui una situazione viene percepita per la prima volta al momento in cui la decelerazione è completa. Nella progettazione autostradale, consideriamo la distanza visiva uguale alla distanza visiva di arresto sicuro.

Dipende dai seguenti fattori:

1. una caratteristica della strada, cioè l’allineamento orizzontale, l’allineamento verticale, le condizioni del traffico e la posizione degli ostacoli.
2. Altezza dell’occhio del conducente sopra la superficie della strada
3. Altezza dell’oggetto sopra la superficie della strada

ANALISI DELLA DISTANZA DI STOP

La distanza di arresto è composta da due componenti:

Lunghezza: È la distanza percorsa dal veicolo durante il tempo totale di reazione.

Distanza di ritardo = v*t

dove, v = velocità di progetto in m/s

t = tempo totale di reazione del conducente in secondi = 2,5 secondi

Distanza di frenata: È la distanza percorsa dal veicolo dopo l’applicazione dei freni fino all’istante in cui il veicolo si ferma. Può essere ottenuto equiparando il lavoro fatto per fermare il veicolo e l’energia cinetica.

Se F è la forza d’attrito massima sviluppata e lo spazio di frenata è l, allora il lavoro fatto contro la forza d’attrito nell’arresto del veicolo è,

F*l = f*W*l

dove, W = peso del veicolo

Equando con l’energia cinetica si ottiene,

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

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

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

Quindi il valore di SSD = v*t + v2 / (2*g*f)

Dove, v è la velocità di progetto in m/s, t è il tempo di reazione in secondi, g è l’accelerazione dovuta alla gravità in m/s2 e f è il coefficiente di attrito.

Se c’è il terreno inclinato di pendenza ±n%, la componente della gravità cambia lo spazio di frenata. Allora la componente che cambia la forza frenante è data da:

W sinα ≈ W tanα = W*n/100

Equagliando con l’energia cinetica otteniamo,

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

Quindi,

l = v2 /

Se si considera anche l’efficienza del freno, allora la distanza totale di vista è data da,

SSD = v*t + v2 /

dove, n = grado

μ = efficienza del freno

Se la velocità è in kmph allora,

SSD = 0.278 v*t + v2 /

Praticamente la distanza visiva progettata dovrebbe seguire le seguenti regole:

• Per il traffico a senso unico con strada a una corsia o per il traffico bidirezionale su strade a più corsie la distanza minima di arresto è uguale alla distanza visiva di arresto. Questo perché non c’è possibilità di collisione di veicoli che si muovono in due direzioni opposte. Quindi aiuta a permettere al conducente di fermare il veicolo dalla collisione con qualsiasi ostacolo.

Pertanto, SSD = SD

• Per i movimenti di traffico bidirezionale in una singola corsia, la distanza minima di arresto è il doppio della distanza di arresto come perché c’è ogni possibilità di collisione dei veicoli con quelli opposti.

Pertanto, SSD = 2*SD

Tabella: Distanza visiva minima di arresto secondo NRS 2070

Velocità di progetto in kmph	Distanza visiva minima di arresto in metri

Se il tempo di reazione è 2.5 secondi e il coefficiente di attrito è 0,42 a 20kmph a 0.28 a 120kmph allora l’aumento di SSD in discesa è il seguente:

Velocità in kmph	Incremento per 1% di grado

3.4.3.5 DISTANZA DI VISTA DI SOVRAPPOSIZIONE (OSD)

La distanza di visibilità di sorpasso è la distanza minima su un’autostrada aperta alla visione del conducente di un veicolo per sorpassare veicoli lenti che viaggiano nella stessa direzione in modo sicuro contro il traffico in direzione opposta.

I fattori che influenzano l’OSD sono:

• Velocità del veicolo che sorpassa, veicolo sorpassato e del veicolo proveniente dalla direzione opposta
• Spaziatura tra i veicoli
• Capacità e tempo di reazione del conducente
• Tasso di accelerazione del veicolo che sorpassa
• Gradiente della strada

Molti modelli di sorpasso sono fatti per il processo di sorpasso ma i dati ottenuti dalle osservazioni reali e da questi modelli non sono molto affidabili. Per il seguente modello abbiamo le seguenti ipotesi:

• Il veicolo lento sorpassato viaggia a velocità uniforme
• Il veicolo sorpassato riduce la sua velocità e segue il veicolo lento mentre si prepara al sorpasso
• Il veicolo sorpassato richiede il tempo di reazione per percepire la situazione, reagire e iniziare l’accelerazione
• Il sorpasso si compie sotto una partenza ritardata e un ritorno anticipato e la corsa durante la reale operazione di sorpasso sono una corsa uniformemente accelerata.

ANALISI DELLA DISTANZA DI SORPASSAGGIO

Il processo di sorpasso è mostrato nella figura che consiste di tre parti:

• La distanza percorsa dal veicolo di sorpasso A durante il tempo di reazione (t) i.(d1)
• La distanza percorsa dal veicolo in fase di sorpasso durante l’effettiva operazione di sorpasso nel tempo (T) cioè (d2)
• La distanza percorsa dal veicolo avversario C durante l’operazione di sorpasso nel tempo (T) cioè (d3)

Quindi,

OSD = d1 + d2 + d3

L’ipotesi è che il veicolo che sorpassa riduce la sua velocità rispetto al veicolo sorpassato e viaggia dietro di esso durante il tempo di reazione (t) del conducente.

Allora, d1 = vb * t

Durante il sorpasso la distanza percorsa nel tempo (T) è,

Oppure, d2 = 2*s + vb * T

Durante questo tempo il veicolo è accelerato dalla velocità iniziale (vb) e il sorpasso è fatto per raggiungere la velocità finale (v). Allora la distanza percorsa è,

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

Quindi,

T = √ (4*s)/a

Quando l’accelerazione è data in kmph,

T = √ (14.4*s)/a

Allora la distanza è data da,

Ovvero, d2 = 2*s + vb * √ (4*s)/a

La distanza percorsa dal veicolo C in movimento alla velocità di progetto (v) durante il sorpasso è data da:

Ovvero, d3 = v*T

Quindi la distanza totale di vista del sorpasso è data da:

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

dove, vb è la velocità del veicolo lento in m/s, t è il tempo di reazione in secondi, s è la distanza tra i due veicoli in metri e a rappresenta l’accelerazione del veicolo che sorpassa in m/s2.

Il valore di s può essere trovato dalla seguente formula:

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

dove, vb è in m/s

Or, s = 0,19vb + 6.1

Dove, vb è in km

Nel caso in cui la velocità del veicolo sorpassato non è data si può assumere che si muove 16kmph più lento della velocità di progetto cioè vb = v – 16

Tabella: Accelerazione massima di sorpasso rispetto alla velocità

Velocità in kmph	Accelerazione massima di sorpasso in m/s2

Dovrebbe essere tenuto in mente che su autostrade divise non è necessario considerare il d3need. Sulle autostrade divise con quattro o più corsie, non è necessario fornire l’OSD ma solo l’SSD è sufficiente.

3.4.3.6 ZONE DI SOVRAPPOSIZIONE

Le zone di sorpasso sono quelle aree fornite quando l’OSD non può essere fornito per tutta la lunghezza dell’autostrada. Queste zone includono segnali stradali che informano il conducente sull’inizio o la fine della zona di sorpasso mantenuta alla distanza di OSD. Queste zone sono utilizzate per le operazioni di sorpasso e sono contrassegnate da strade larghe.

Lunghezza minima della zona di sorpasso = 3 * OSD

Lunghezza desiderabile della zona di sorpasso = 5 * OSD

3.4.3.7 DISTANZA DI VISTA ALLE INTERSEZIONI

La visibilità per i conducenti è richiesta nelle aree di intersezione dove due o più strade si incontrano in modo che possano percepire un pericolo e fermare eventuali incidenti. Nel caso delle intersezioni, la distanza visiva di arresto (SSD) è fornita in modo tale che i conducenti su entrambi i lati siano in grado di vedersi a vicenda.

La progettazione della distanza visiva alle intersezioni può essere usata in tre condizioni possibili:

• Consentire al veicolo in avvicinamento di cambiare la velocità
• consentire al veicolo in avvicinamento di fermarsi
• consentire al veicolo fermo di attraversare la strada principale

3.4.3.8 DISTANZA DI SICUREZZA DA OSSERVAZIONI

La distanza di sicurezza è la distanza libera richiesta dalla linea centrale di una curva orizzontale a un’ostruzione sul lato interno della curva per soddisfare i requisiti della distanza di vista in una curva orizzontale. È anche definita come distanza di sicurezza. Si misura perpendicolarmente alla linea centrale della curva nel punto centrale della curva.

Dipende da:

• Raggio della curva orizzontale (R)
• Distanza di visibilità richiesta (SSD, ISD o OSD)
• Lunghezza della curva che può essere maggiore o minore della distanza di visibilità richiesta

Si possono verificare due casi di arretramento come segue:

Caso (a) Quando la lunghezza della curva è maggiore della distanza di visibilità richiesta (Lc>s)

Lasciamo che α sia l’angolo sotteso dalla lunghezza dell’arco (s). Nel caso di strade a una corsia, la distanza visiva è misurata lungo la linea centrale della strada. Dalla figura,

α = (s/R) c

Per mezzo angolo centrale, α/2 = c

Quindi, α/2 = ÌŠ

La distanza dall’ostacolo al centro è R cos α/2.

Quindi la distanza di arretramento richiesta dalla linea centrale è,

m = R – R cos α/2

Per strade a più corsie,

Allora, α/2 = ÌŠ

E, m = R – (R-d) cos α/2

Quindi, m = R- (R-d) cos ÌŠ

dove, d = distanza tra la linea centrale della curva orizzontale e la linea centrale della corsia interna in metri. Questo metodo è utile per trovare il numero di corsie.

Caso (b) Quando la lunghezza della curva è inferiore alla distanza di visibilità richiesta (Lc<s)

Siccome la lunghezza della curva è inferiore alla distanza di visibilità, l’angolo (α) al centro è sotteso con riferimento alla lunghezza della curva circolare (Lc).

Allora, α/2 = ÌŠ

La distanza m1 = R – R cos α/2

E, m2 = 0.5*(s – Lc) sin α/2

Quindi la distanza di arretramento è data da,

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

Per strade a più corsie,

Allora, α/2 = ÌŠ

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

Lo spazio di ostruzione fino alla distanza di arresto è importante quando c’è una pendenza di taglio sul lato interno della curva orizzontale.