ODLEGŁOŚĆ WZROKOWA

3.4.3 Odległość widzenia: Stopping sight distance, overtaking sight distance, set – back from obstructions

Sprawność kierowcy w widzeniu przed sobą długiego odcinka drogi jest bardzo ważna dla bezpiecznego i efektywnego działania w ruchu autostradowym. Dlatego też przeszkody powinny być wyraźnie widoczne dla kierowcy w pewnej odległości przed nimi. Tak więc odległość widzenia definiuje się jako odległość, w której operator pojazdu z określonej wysokości nad jezdnią poruszającego się z prędkością projektową ma wyraźny, niezakłócony widok na znajdującą się przed nim nawierzchnię lub stojący na niej obiekt o określonej wysokości. Eksperymenty wykazały, że możliwości wypadków zostały zmniejszone, gdy widoczność została zwiększona.

Szerokość widoczności zależy od:

• Charakterystyki drogi i ukształtowania terenu
• Stanu ruchu
• Położenia przeszkody
• Wysokości kierowcy od jezdni
• Wysokości przedmiotu nad powierzchnią drogi
• Rodzaju łuku

3.4.3.1 WARUNKI DROGOWE Z OGRANICZENIAMI W ODLEGŁOŚCI WZROKOWEJ

Ograniczenia mogą wynikać z następujących przyczyn:

1. Krzywe poziome: Ograniczenie na łuku poziomym może być spowodowane przeszkodami wewnątrz łuku pochodzącymi od takich przeszkód jak budynek, drzewa i ścięte zbocze lub niemożnością rzucenia wiązki światła głównego wzdłuż łuku na wewnętrzną stronę łuku.
2. Pionowe łuki szczytowe: Widoczność nawierzchni drogi po drugiej stronie łuku szczytowego jest w szczytach zaburzona. Nawet jeżeli warunki widoczności są sprawdzane dla nachylenia łuku, to należy je sprawdzać również w warunkach nocnych.
3. Pionowe krzywe dolinowe: Widoczność na krzywych dolinowych nie jest zakłócona w ciągu dnia, ale podczas jazdy nocnej staje się ogromnym problemem.
4. Skrzyżowania: Na skrzyżowaniach również wymagania dotyczące widoczności mogą być znacznie ograniczone, jeśli przeszkody takie jak budynki, zieleńce pojawią się w obszarze znanym jako trójkąt widzenia.

Te ograniczenia są wyraźnie widoczne na rysunkach.

3.4.3.2 RODZAJE ODLEGŁOŚCI WZROKOWEJ

Trzy sytuacje dotyczące odległości wzrokowych są brane pod uwagę przy projektowaniu:

1. Stopping sight distance (SSD) lub bezwzględna minimalna odległość wzrokowa
2. Overtaking sight distance (OSD)
3. Intermediate sight distance (ISD) = 2 * SSD

Innymi rodzajami odległości wzrokowych są:

1. Safe sight distance to enter intersection
2. Head light sight distance

3.4.3.3 FACTORS GOVERNING STOPPING DISTANCE

Czas reakcji:Czas reakcji kierowcy to czas, który upływa pomiędzy momentem, w którym kierowca widzi obiekt zagrożenia, a momentem, w którym kierowca po prostu kładzie stopy na łopatce hamulca. Nazywa się go również czasem reakcji na percepcję. Całkowity czas reakcji można podzielić na cztery składowe w oparciu o teorię PIEV. Wiele eksperymentów wykazało, że w normalnych warunkach kierowcy potrzebują na to około 1,5 do 2 sekund. Jednak biorąc pod uwagę różnych kierowców, przyjmuje się wyższą wartość. IRC sugeruje więc czas reakcji wynoszący 2,5 sekundy.

Jak wynika z teorii PIEV (Perception Intellection Emotion and Volition), czas reakcji kierowcy można sklasyfikować jako:

• Percepcja (Rozpoznanie lub uświadomienie sobie, że wskazówka lub bodziec istnieje i wymaga reakcji)
• Intelleksja (Interpretacja/identyfikacja bodźca)
• Emocje (Określenie. odpowiednia reakcja na bodziec)
• Volition (fizyczna reakcja wynikająca z decyzji)

Rozważmy kierowca zbliża się do znaku stopu to percepcja jest proces, w którym kierowca widzi znak. Inteligencja jest procesem, w którym kierowca rozpoznaje znak. Emocje to proces, w którym decyduje się zatrzymać i dobrowolność jest okres, w którym w końcu stawia stopę na hamulcu.

Prędkość pojazdu: Wyższa prędkość pojazdu wyższa będzie jego energia kinetyczna i dłuższy dystans będzie wymagany do zatrzymania pojazdu. Stąd wraz ze wzrostem prędkości, odległość widzenia również wzrasta.

Skuteczność hamowania: Hamulec o 100% skuteczności zatrzyma pojazd w momencie uruchomienia hamulców, ale w praktyce nie jest to możliwe. Skuteczność hamulca zależy od układu hamulcowego, wieku, konserwacji, charakterystyki pojazdu itp. Dlatego, gdy skuteczność hamulca jest mniejsza, wymagana jest większa odległość wzrokowa. Praktycznie zakładamy, że skuteczność hamulca wynosi około 50%.

Opór tarcia między oponą a drogą:Gdy opór tarcia jest wysoki, natychmiast zatrzyma pojazd. W związku z tym wymagana odległość widzenia będzie mniejsza. Ale wybór wartości współczynnika tarcia jest bardzo skomplikowany z powodu wielu zmiennych. Dlatego też ma on istotny wpływ na odległość widoczności. Skuteczność hamowania i opór tarcia są brane pod uwagę razem podczas obliczania odległości widoczności. IRC określiła wartość tarcia wzdłużnego w zakresie od 0,35 do 0,4.

Nachylenie drogi: Nachylenie drogi również wpływa na odległość widzenia. Podczas zjeżdżania z pochyłości czas zatrzymania pojazdu będzie dłuższy ze względu na grawitację, a zatem wymagana będzie większa odległość widzenia. Ale w przypadku wspinania się w górę pochyłości pojazd może zatrzymać się natychmiast, a zatem wymagana jest mniejsza odległość widzenia.

3.4.3.4 STOPPING SIGHT DISTANCE (SSD)

Stopping sight distance (SSD) to minimalna odległość widzenia wzdłuż drogi w dowolnym miejscu o wystarczającej długości, aby umożliwić kierowcy bezpieczne zatrzymanie pojazdu jadącego z prędkością projektową bez kolizji z jakąkolwiek inną przeszkodą. Jest ona również określana jako odległość widzenia bez przejeżdżania lub odległość widzenia bez wyprzedzania.

Safe stopping sight distance jest ważnym czynnikiem w inżynierii ruchu. Jest to odległość, jaką pokonuje pojazd od momentu, w którym sytuacja zostaje po raz pierwszy zauważona, do czasu zakończenia hamowania. W projektowaniu autostrad uważamy, że odległość widzenia jest równa odległości bezpiecznego zatrzymania.

Zależy ona od następujących czynników:

1. Właściwości drogi, tj. wyrównania poziomego, wyrównania pionowego, warunków ruchu i położenia przeszkód.
2. Wysokość oka kierowcy nad powierzchnią drogi
3. Wysokość obiektu nad powierzchnią drogi

ANALIZA ODLEGŁOŚCI MIEJSCA ZATRZYMANIA

Dystans miejsca zatrzymania składa się z dwóch składników:

Dystans opóźnienia: Jest to odległość przebyta przez pojazd w czasie całkowitego czasu reakcji.

Dystans opóźnienia = v*t

Gdzie, v = prędkość projektowa w m/s

t = całkowity czas reakcji kierowcy w sekundach = 2,5 sekundy

Dystans hamowania: Jest to droga przebyta przez pojazd po uruchomieniu hamulców do momentu, w którym pojazd zatrzymuje się w miejscu. Można ją uzyskać przez zrównanie pracy wykonanej przy zatrzymywaniu pojazdu i energii kinetycznej.

Jeśli F jest maksymalną siłą tarcia, a droga hamowania wynosi l, to praca wykonana przy zatrzymaniu pojazdu w stosunku do siły tarcia wynosi,

F*l = f*W*l

Gdzie, W = masa pojazdu

Równując z energią kinetyczną otrzymujemy,

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

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

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

Więc wartość SSD = v*t + v2 / (2*g*f)

Gdzie, v jest prędkością konstrukcyjną w m/s, t jest czasem reakcji w sekundach, g jest przyspieszeniem ziemskim w m/s2 i f jest współczynnikiem tarcia.

Jeżeli mamy do czynienia z terenem pochyłym o nachyleniu ±n%, to składowa siły ciężkości zmienia drogę hamowania. Wówczas składowa zmieniająca siłę hamowania jest dana przez:

W sinα ≈ W tanα = W*n/100

Równoważąc z energią kinetyczną otrzymujemy,

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

Więc,

l = v2 /

Jeśli skuteczność hamowania jest również brana pod uwagę, wtedy całkowita odległość widzenia jest dana przez,

SSD = v*t + v2 /

Gdzie, n = stopień

μ = skuteczność hamowania

Jeśli prędkość jest w kmph wtedy,

SSD = 0.278 v*t + v2 /

Praktycznie zaprojektowana odległość widzenia powinna być zgodna z następującymi zasadami:

• Dla ruchu jednokierunkowego na drodze jednopasmowej lub dla ruchu dwukierunkowego na drogach wielopasmowych minimalna odległość zatrzymania jest równa odległości widzenia zatrzymania. Wynika to z faktu, że nie ma możliwości zderzenia się pojazdów poruszających się w dwóch przeciwnych kierunkach. Dzięki temu kierowca może zatrzymać pojazd, aby nie zderzył się z żadną przeszkodą.

Więc, SSD = SD

• Dla ruchu dwukierunkowego na jednym pasie minimalna odległość zatrzymania jest równa dwukrotnej odległości zatrzymania, ponieważ istnieje możliwość zderzenia pojazdów z przeciwnymi.

Więc, SSD = 2*SD

Tabela:

Jeśli czas reakcji wynosi 2.5 sekund, a współczynnik tarcia wynosi 0,42 przy prędkości 20kmph do 0.28 przy 120kmph to wzrost SSD na pochyłościach jest następujący:

.

3.4.3.5 OVERTAKING SIGHT DISTANCE (OSD)

Odległość widoczności przy wyprzedzaniu to minimalna odległość na autostradzie dostępna dla wzroku kierowcy pojazdu, umożliwiająca bezpieczne wyprzedzenie wolno poruszających się przed nim pojazdów, które jadą w tym samym kierunku, w stosunku do ruchu przeciwnego w przeciwnym kierunku.

Czynniki, które wpływają na OSD to:

• prędkość pojazdu wyprzedzającego, pojazdu wyprzedzanego i pojazdu nadjeżdżającego z przeciwka
• Odstęp między pojazdami
• Umiejętności i czas reakcji kierowcy
• Szerokość przyspieszenia pojazdu wyprzedzającego
• Gradient drogi

Dla procesu wyprzedzania stworzono wiele modeli, ale dane uzyskane z rzeczywistych obserwacji i z tych modeli nie są zbyt wiarygodne. Dla poniższego modelu mamy następujące założenia:

• Przedzielany pojazd wolnobieżny porusza się z jednostajną prędkością
• Pojazd wyprzedzający zmniejsza swoją prędkość i podąża za pojazdem wolnobieżnym przygotowując się do wyprzedzania
• Pojazd wyprzedzający wymaga czasu reakcji na dostrzeżenie sytuacji, zareagowanie i rozpoczęcie przyspieszania
• Przedzielanie jest realizowane w warunkach opóźnionego startu i wczesnego powrotu, a podróże podczas rzeczywistego wyprzedzania są podróżami jednostajnie przyspieszonymi.

ANALIZA ODLEGŁOŚCI WZROKOWEJ PRZEDSTAWICIELA

Proces wyprzedzania jest przedstawiony na rysunku, który składa się z trzech części:

• Droga przebyta przez wyprzedzający pojazd A w czasie reakcji (t) i.(d1)
• Dystans pokonany przez pojazd wyprzedzający podczas rzeczywistego wyprzedzania w czasie (T), tj. (d2)
• Dystans pokonany przez nadjeżdżający pojazd przeciwny C podczas wyprzedzania w czasie (T), tj. (d3)

Więc,

OSD = d1 + d2 + d3

Założeniem jest, że pojazd wyprzedzający zmniejsza swoją prędkość w stosunku do pojazdu wyprzedzanego i porusza się za nim w czasie reakcji (t) kierowcy.

Wtedy, d1 = vb * t

Podczas wyprzedzania droga przebyta w czasie (T) wynosi,

Albo, d2 = 2*s + vb * T

Podczas tego czasu pojazd jest przyspieszany z prędkości początkowej (vb) i wyprzedzanie jest wykonywane w celu osiągnięcia prędkości końcowej (v). Wtedy przebyta droga wynosi,

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

Więc,

T = √ (4*s)/a

Gdy przyspieszenie jest podane w kmph,

T = √ (14.4*s)/a

Wtedy droga jest dana przez,

Or, d2 = 2*s + vb * √ (4*s)/a

Droga przebyta przez pojazd C poruszający się z prędkością projektową (v) podczas wyprzedzania jest dana przez:

Or, d3 = v*T

W związku z tym całkowita odległość widzenia przy wyprzedzaniu jest dana przez:

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

Gdzie, vb jest prędkością pojazdu wolno poruszającego się w m/s, t jest czasem reakcji w sekundach, s jest odstępem między dwoma pojazdami w metrach, a a reprezentuje przyspieszenie pojazdu wyprzedzającego w m/s2.

Wartość s można znaleźć z następującego wzoru:

Or, s = 0,69vb + 6.1

Gdzie, vb jest w m/s

Or, s = 0,19vb + 6.1

Gdzie, vb jest w km

W przypadku, gdy prędkość wyprzedzanego pojazdu nie jest podana, można przyjąć, że porusza się on o 16 km/h wolniej niż prędkość konstrukcyjna, tj. vb = v – 16

Tabela: Maksymalne przyspieszenie przy wyprzedzaniu w zależności od prędkości

Należy pamiętać, że na podzielonych autostradach d3need nie jest brane pod uwagę. Na autostradach dzielonych z czterema lub więcej pasami ruchu nie jest konieczne zapewnienie OSD, lecz wystarczy jedynie SSD.

3.4.3.6 STREFY PRZECIWDZIAŁANIA

Strefy wyprzedzania to obszary zapewnione, gdy OSD nie może być zapewnione na całej długości autostrady. Strefy te zawierają znaki drogowe, które informują kierowcę o początku lub końcu strefy wyprzedzania utrzymywanej w odległości OSD. Strefy te służą do wyprzedzania i są oznaczone szerokimi jezdniami.

Minimalna długość strefy wyprzedzania = 3 * OSD

Pożądana długość strefy wyprzedzania = 5 * OSD

3.4.3.7 ODLEGŁOŚĆ WZROKOWA NA SKRZYŻOWANIACH

Widoczność dla kierowców jest wymagana na skrzyżowaniach, gdzie spotykają się dwie lub więcej dróg, tak aby mogli oni dostrzec zagrożenie i zapobiec wypadkom. W przypadku skrzyżowań odległość widoczności do zatrzymania (SSD) jest zapewniona w taki sposób, że kierowcy po obu stronach powinni być w stanie widzieć siebie nawzajem.

Projektowanie odległości widzenia na skrzyżowaniach może być stosowane w trzech możliwych warunkach:

• Umożliwienie zbliżającemu się pojazdowi zmiany prędkości
• Umożliwienie zbliżającemu się pojazdowi zatrzymania się
• Umożliwienie zatrzymanemu pojazdowi przekroczenia głównej drogi

3.4.3.8 ODLEGŁOŚĆ OD Przeszkód

Odległość od przeszkody to wolna odległość wymagana od linii środkowej łuku poziomego do przeszkody po wewnętrznej stronie łuku w celu spełnienia wymagań dotyczących odległości widzenia na łuku poziomym. Jest to również określane jako odległość prześwitu. Jest ona mierzona prostopadle do linii środkowej łuku w środkowym punkcie łuku.

Zależy od:

• Promienia łuku poziomego (R)
• Wymaganej odległości widoczności (SSD, ISD lub OSD)
• Długości łuku, która może być większa lub mniejsza od wymaganej odległości widoczności

Dwa przypadki mogą wystąpić w odstawieniach, które są następujące:

Przypadek (a) Gdy długość łuku jest większa niż wymagana odległość widoczności (Lc>s)

Pozwól α być kątem odejmowanym przez długość łuku (s). W przypadku dróg jednopasmowych odległość widzenia jest mierzona wzdłuż linii środkowej drogi. Z rysunku,

α = (s/R) c

Dla połowy kąta środkowego, α/2 = c

Wtedy, α/2 = ÌŠ

Odległość od przeszkody do środka wynosi R cos α/2.

Więc wymagana odległość odsunięcia od linii środkowej wynosi,

m = R – R cos α/2

Dla dróg wielopasmowych,

Wtedy, α/2 = ÌŠ

I, m = R – (R-d) cos α/2

Więc, m = R- (R-d) cos ÌŠ

Gdzie, d = odległość pomiędzy linią środkową łuku poziomego i linią środkową wewnętrznego pasa ruchu w metrach. Metoda ta jest przydatna do określenia liczby pasów ruchu.

Przypadek (b) Gdy długość łuku jest mniejsza niż wymagana odległość widoczności (Lc<s)

Ponieważ długość łuku jest mniejsza niż odległość widoczności, kąt (α) w środku jest odejmowany w odniesieniu do długości łuku kołowego (Lc).

Wtedy, α/2 = ÌŠ

Dystans m1 = R – R cos α/2

And, m2 = 0.5*(s – Lc) sin α/2

Wtedy odległość odsunięcia jest określona przez,

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

Dla dróg wielopasmowych,

Wtedy, α/2 = ÌŠ

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

Odpuszczanie przeszkody do odległości odsunięcia jest ważne, gdy po wewnętrznej stronie łuku poziomego znajduje się ścięta skarpa.

.