Vysoká škola báňská TU Ostrava. Fakulta stavební. Sborník , Vysoké Mýto

Vysoká škola báňská – TU Ostrava Fakulta stavební

Sborník 30. 10.2014, Vysoké Mýto

1.

Vliv bezpečnostních nástrojů pro snižování silniční nehodovosti Jana Košťálová, Tomáš Padělek, ČVUT v Praze

2.

Dopravní nehodovost a problematika typově závažných dopravních nehod v Moravskoslezském kraji Jiří Zlý, Police ČR

3.

Optimalizace dopravní sítě s využitím genetického algoritmu Martin Všetečka, Martin Novák VUT v Brně

4.

Ukázněnost chodců na světelně řízených přechodech v ČR Michal Uhlík, Tomáš Havlíček, ČVUT v Praze

5.

Podmínky, metody a prostředky nácviku pro bezpečné zastavení vozidla Jaroslav Král, Univerzita obrany

6.

Kapacita místa připojení spojovací větve na výjezd z okružní křižovatky (typ klín) Ivan Sedlačik, Petr Slabý ČVUT v Praze

7.

Finanční zátěž Správce železniční dopravní cesty jménem lepený izolovaný styk Pavel Fiala, VŠB – TU Ostrava

8.

Sledovanie tuhosti vybraných asfaltových zmesí Tomáš Olexa, Ján Mandula, TU v Košicích

9.

Optimalizácia pridávania prírodného zeolitu do nízkoteplotných asfaltových zmesí Marián Dubravský, Ján Mandula, TU v Košicích

10. Drsnosť a hlučnosť povrchu vozovek Monika Orthová, Andrea Zuzulová, Silvia Cápayová, STU v Bratislavě 11. Uplatnenie trojrozmerného obrazu povrchu vozovky na sledovanie a analýzu textury Peter Kotek, ŽU v Žilině

Research, Development and Innovation in Transport – RDIT 2014 Seminář s mezinárodní účastí Vysoká škola báňská – Technická univerzita Ostrava, fakulta stavební Jana KOŠŤÁLOVÁ1, Tomáš PADĚLEK2 VLIV VYBRANÝCH NÁSTROJŮ PRO SNIŽOVÁNÍ SILNIČNÍ NEHODOVOSTI EFFECT OF SELECTED TOOLS FOR REDUCING TRAFFIC ACCIDENTS Abstrakt V současné době je k dispozici spousta nástrojů, jejichž cílem je zvyšování bezpečnosti na silnicích, chybí však ověření jejich účinnosti. Článek popisuje studentský projekt, který se zabývá zhodnocením efektivity sanačních opatření navržených bezpečnostní inspekcí z hlediska dopravní nehodovosti a volby jízdní rychlosti projíždějících vozidel sledovaným úsekem a popisem chování řidičů při průjezdu kolem rizikové pevné překážky z hlediska volby jízdní rychlosti. Klíčová slova bezpečnost silničního provozu, dopravní nehody, rychlost Abstract A lot of tools for improving the safety on the roads is available currently but a verification of their effectiveness is missing. The paper describes a student project which deals with evaluating the effectiveness of remedial measures proposed by road safety inspection in terms of traffic accidents and speed choice in a reference road section, and with a description of drivers’ behavior by passing around a fixed obstacle in terms of speed choice. Keywords road safety, traffic accidents, speed

1 ÚVOD Bezpečnosti pozemních komunikací je v posledních letech věnována velmi intenzivní pozornost. Na světové, evropské i české úrovni jsou hledány stále efektivnější, účinnější a nové způsoby zvyšování bezpečnosti a snižování ztrát v důsledku dopravních nehod. I přes neustálé snahy zavádět a následně aktivně využívat tyto nástroje a opatření, nemusí se při působení různých podmínek a vlivů vždy jednat o nejúčinnější a nejvhodnější řešení. Při odborných debatách, analýze dat dopravní nehodovosti či prohlídkách konkrétních nehodových míst mohou vyvstávat a často také vyvstanou různé hypotézy, které mohou zpochybňovat účinnost použitých opatření v dané lokalitě nebo způsob řešení. Mnohdy se však jedná o teorie, které ve své podstatě vyvrací požadované postupy dané právními či technickými předpisy nebo pouze o prokázání prvku náhody při vzniku dopravní nehody. Takovými hypotézami až paradoxy mohou být dopravní nehody jako důsledek nárazu do stromu, který je ovšem jediný na celém úseku či vyšší závažnost následků nehody při vyšších rychlostech, ke kterým může docházet spíš na opravených a nadstandardně uspořádaných šířkových poměrech komunikací

1

2

Ing. Bc. Jana Košťálová; ČVUT, Fakulta dopravní, Ústav dopravních systémů Horská 2040/3, Praha, 128 03, tel.: (+420) 607 729 470, e-mail: [email protected] Ing. Tomáš Padělek; ČVUT, Fakulta dopravní, Ústav dopravních systémů Horská 2040/3, Praha, 128 03, tel.: (+420) 776 747 382, e-mail: [email protected]

1

než na komunikacích ve špatném stavebně technickém stavu. Některé hypotézy mohou dokonce podtrhovat význam a důležitost údržby a oprav komunikací, silniční vegetace a podobně.

2 GRANTOVÝ PROJEKT ČVUT každoročně vyhlašuje Studentskou grantovou soutěž ČVUT, v rámci které získal řešitelský tým složený ze studentů doktorského studia a zaměstnanců Fakulty dopravní, finanční prostředky na projekt „Ověřování vlivu vybraných nástrojů pro snižování silniční nehodovosti“[1].

2.1 Koncepce a cíle projektu V současné době je k dispozici celá řada opatření zvyšujících bezpečnost silničního provozu. Příkladem může být Směrnice o řízení bezpečnosti silniční infrastruktury, jejichž cílem je však vyhledávat riziková místa, předcházet vzniku dopravní nehody či snižovat jejich následky. Nejčastější příčinnou dopravních nehod, jež má zároveň také nejvyšší podíl na závažnosti následků, je právě rychlost. Hlavním cílem řešitelského týmu bylo zhodnotit používané bezpečnostní opatření (navržená například při bezpečnostní inspekci nebo prohlídce pozemní komunikace) a vliv pevných překážek na volbu jízdní rychlosti, potažmo přizpůsobení chování řidiče v jejich blízkosti. Projekt byl rozdělen do dvou oblastí, jež jsou současně i hlavními cíli. Prvním cílem projektu bylo zhodnocení efektivity sanačních opatření navržených bezpečnostní inspekcí z hlediska dopravní nehodovosti a volby jízdní rychlosti projíždějících vozidel sledovaným úsekem. Při ověření efektivity byla řešitelským týmem nalezena riziková lokalita, na níž byla provedena bezpečnostní inspekce a následně realizována navržená zklidňující opatření. Dále byla vyhledána srovnávací lokalita s obdobnými charakteristika silničního úseku, kde nebylo provedeno žádné sanační opatření. Řešitelský tým ve vybraných lokalitách provedl měření rychlosti projíždějících vozidel, rozbor dopravní nehodovosti a na závěr bylo zhodnoceno chování řidičů v daných lokalitách z hlediska volby jízdní rychlosti. Druhým cílem bylo zmapování chování řidičů při průjezdu kolem rizikové pevné překážky z hlediska volby (zachování nebo snížení) jízdní rychlosti projíždějících vozidel sledovaným úsekem. V rámci této fáze projektu byly nalezeny nehodové lokality na základě dopravní nehodovosti a přítomnosti rizikového prvku. Stejně jako v první oblasti zkoumání fázi byly nalezeny srovnávací lokality bez rizikového prvku, provedeno měření rychlostí a rozbor dopravní nehodovosti. Na závěr bylo zhodnocení a porovnáno chování řidičů v daných lokalitách z hlediska volby jízdní rychlosti.

2.2 Předpokládané výsledky Výsledkem projektu by mělo být ověření chování řidičů z hlediska volby rychlosti v blízkosti pevných překážek a případná další podpora aktivit vedoucích k redukci uvedených pevných překážek jako rizikových prvků. Dalším výstupem by pak mělo být ověření účinnosti opatření navrhovaných při bezpečnostních inspekcích a jejich pozitivního či negativního vlivu na volbu rychlosti a chování řidiče v prostoru takové lokality. Projekt byl naplánován na dva roky, přičemž v prvním roce byl proveden výběr vhodných lokalit, na nichž byla v minulosti provedena bezpečnostní inspekce, a také byly vytipovány úseky silnic s pevnými překážkami a jejich srovnávací lokality vhodné pro měření v rámci druhé oblasti projektu. Na vybraných úsecích proběhla měření a sběr potřebných dat. Získaná data byla v další fázi projektu zpracována a vyhodnocena.

3 VLIV OPATŘENÍ NAVRŽENÝCH BEZPEČNOSTNÍ INSPEKCÍ V této fázi projektu byla snaha ověřit účinnost opatření navrhovaných ke zvýšení bezpečnosti a snížení počtu dopravních nehod či jejich následků. Opatření mohla být navržena při bezpečnostní inspekci nebo prohlídce pozemní komunikace na všech kategoriích pozemních komunikací.

2

3.1 Hypotézy  Navržená nápravná opatření mají vliv na snížení dopravní nehodovosti.  Řidič v místě realizovaného opatření vhodně přizpůsobí rychlost.

3.2 Vzorová lokalita s nápravnými opatřeními Lokalita se nachází na silnici II/272 severně od obce Kounice. Sledovaný úsek je na rovinatém terénu a nachází se v blízkosti směrového oblouku. Směrový oblouk je tvořen kružnicovou částí o malém poloměru. Na úseku byla v roce 2010 zpracována bezpečnostní inspekce a návrhy opatření byly správcem komunikace následně realizovány, čímž došlo ke zvýšení bezpečnosti a při zkrácené prohlídce pozemní komunikace již nebyla identifikována další rizika. Úsek byl na základě doporučení z bezpečnostní inspekce osazen 12 vodicími tabulemi Z3 a svislými dopravními značkami A1 „Zatáčka“ upozorňujícími na směrový oblouk v obou směrech.

Obr. 1: Směrový oblouk na silnici II/272, pohled směr Bříství Byla provedena zjednodušená analýza dopravních nehod a v průběhu zkoumaného období (01.07.2009 – 30.06.2014) byly zaznamenány čtyři dopravní nehody [2]. Při těchto dopravních nehodách nedošlo ke zranění osob. Většina DN v této lokalitě se udála za snížené viditelnosti vlivem denní doby (podvečer nebo noc) a v době snížené intenzity dopravy. Hlavní příčinou DN v této lokalitě je nepřizpůsobení rychlosti jízdy stavu vozovky. Měření rychlostí projíždějících vozidel statistickým radarem Sierzega SR4 bylo prováděno v období 07.11.2013 – 14.11.2013 a bylo zaznamenáno celkem 15 560 vozidel. Datová sada byla před statistickým zpracováním očištěna o 2 % nejrychlejších a nejpomalejších vozidel. směr

kategorie

v85 (km/h)

Bříství

M OA NA NS celkem

50 56 53 52 50

61 99 76 64 61

40 48 46 45 40

48 49 47 45 48

44 49 46 45 44

Kounice

Tab. 1: Statistika rychlostí projíždějících vozidel v lokalitě Kounice

M OA NA NS celkem

56 61 58 54 61

86 103 83 70 103

37 49 48 46 49

9 51 48 51 51

45 51 49 47 50

vmax (km/h) vprům (km/h) vmod (km/h)

3

vmed (km/h)

3.3 Srovnávací lokalita bez nápravných opatření Lokalita se nachází na silnici II/261 mezi městy Roudnice nad Labem a Litoměřice. Sledovaný úsek je navržen s velkorysými návrhovými parametry, ovšem zmíněný směrový oblouk má, ve srovnání s celkovým rázem komunikace, relativně malý poloměr a nezapadá do kontextu směrového vedení trasy. Ve vnějším prostoru směrového oblouku je vzrostlý strom a v jeho těsné blízkosti je křižovatka se silnicí II/240. Strom není ochráněn svodidlem a v případě vyjetí vozidla mimo komunikaci hrozí čelní střet a vážné následky dopravní nehody. Z hlediska rozhledu na vedlejší komunikaci a stanovení místní úpravy provozu je přednost řešena vhodně.

Obr. 2: Směrový oblouk na silnici II/261, pohled směr Okna Byla provedena zjednodušená analýza dopravních nehod a v průběhu zkoumaného období (01.07.2009 – 30.06.2014) zaznamenány tři dopravní nehody [2]. Při těchto dopravních nehodách byla lehce zraněna jedna osoba. Všechny DN v této lokalitě se udály za nesnížené viditelnosti vlivem denní doby. Hlavní příčinou DN v této lokalitě je nepřizpůsobení rychlosti jízdy stavu vozovky. Měření rychlostí projíždějících vozidel statistickým radarem Sierzega SR4 bylo prováděno v období 21.10.2013 – 23.10.2013 a bylo zaznamenáno celkem 10 414 vozidel. Datová sada byla před statistickým zpracováním očištěna o 2 % nejrychlejších a nejpomalejších vozidel. směr

kategorie

v85 (km/h)

Okna

M OA NA NS celkem

92 81 92

182 107 182

78 68 78

77 67 77

78 68 78

Polepy

Tab. 2: Statistika rychlostí projíždějících vozidel v lokalitě Polepy

M OA NA NS celkem

85 90 83 80 90

100 166 111 86 166

70 77 69 68 76

80 76 69 80 73

69 76 70 71 76

vmax (km/h) vprům (km/h) vmod (km/h)

4

vmed (km/h)

3.4 Vyhodnocení a dílčí závěr Výsledky provedených měření rychlostí projíždějících vozidel v porovnávaných lokalitách ukazují, že opatření navržená při bezpečnostní inspekci, jejichž cílem bylo zdůraznění směrového oblouku, mají vliv na volbu rychlosti. Rychlost projíždějících vozidel byla v lokalitě s realizovanými opatřeními výrazně nižší než v lokalitě bez opatření.

4 CHOVÁNÍ ŘIDIČŮ V BLÍZKOSTI PEVNÉ PŘEKÁŽKY Tato fáze projektu byla zaměřena na zhodnocení chování řidičů při průjezdu okolo pevné překážky představující potenciální riziko vzniku dopravní nehody (např. nechráněný mostní pilíř, strom). Pevné překážky se podél komunikací vyskytují velmi často a ne každá pevná překážka je chráněna zádržným systémem.

4.1 Hypotézy  Řidič na úseku komunikace, podél které je stromořadí, sníží rychlost.  Řidič na úseku komunikace se špatným povrchem sníží rychlost.

4.2 Vzorová lokalita se špatným povrchem a se stromořadím Lokalita se nalézá na silnici III/2381 a je využívána ke zkrácení jízdy mezi městysem Smečno a obcí Srby. Komunikace je trasována převážně v přímé se dvěma směrovými oblouky přibližně ve třetinách úseku. Na úseku je maximální dovolená rychlost 90 km/h a s ohledem na celkové uspořádání umožňuje bezpečné předjíždění. Silnice vede lesním porostem a stromy se v celém úseku nachází ve vzdálenosti cca 1,5 m – 2,5 m od okraje vozovky. Mezi lesním porostem a vozovkou existuje otevřený zasakovací příkop. Pevné překážky nejsou nijak označeny (zvýrazňující barva na kmenech nebo odrazky) ani ochráněny záchytnými systémy.

Obr. 3: Zalesněný úsek na silnici III/2381 Byla provedena zjednodušená analýza dopravních nehod a v průběhu zkoumaného období (01.07.2009 – 30.06.2014) byly zaznamenány dvě dopravní nehody [2]. Při těchto dopravních nehodách nedošlo ke zranění osob. Všechny DN v této lokalitě se udály za nesnížené viditelnosti vlivem denní doby. Všechny DN v této lokalitě mají charakter srážky s lesní zvěří. Měření rychlostí projíždějících vozidel statistickým radarem Sierzega SR4 bylo prováděno v období 02.11.2013 – 05.11.2013 a bylo zaznamenáno celkem 2 745 vozidel. Datová sada byla před statistickým zpracováním očištěna o 2 % nejrychlejších a nejpomalejších vozidel.

5

směr

kategorie

v85 (km/h)

Kamenné Žehrovice

M OA NA NS celkem

87 84 64 87

116 107 65 116

72 69 59 72

72 64 63 66

72 70 63 72

Libušín

Tab. 3: Statistika rychlostí projíždějících vozidel v lokalitě Kamenné Žehrovice

M OA NA NS celkem

82 87 80 68 86

82 114 119 71 119

73 74 68 58 72

82 68 75 63 68

74 74 69 59 73

vmax (km/h) vprům (km/h) vmod (km/h)

vmed (km/h)

4.3 Srovnávací lokalita se špatným povrchem a bez stromořadí Lokalita se nachází na silnici II/240 mezi obcemi Srdov a Trnobrany. Niveleta komunikace je převážně v přímé, pouze s několika směrovými oblouky s velkorysými návrhovými parametry. Ve sledovaném úseku je vodorovným dopravním značením umožněno předjíždění. Technický stav vozovky vykazuje poruchy (výskyt výmolů a prasklin krytu).

Obr. 4: Nezalesněný úsek na silnici II/240 Byla provedena zjednodušená analýza dopravních nehod a v průběhu zkoumaného období (01.07.2009 – 30.06.2014) byly zaznamenány tři dopravní nehody [2]. Při těchto dopravních nehodách byly lehce zraněny dvě osoby. Všechny DN v této lokalitě se udály za možné snížené viditelnosti vlivem denní doby (soumrak, noc). Všechny DN v této lokalitě mají charakter srážky s lesní zvěří. V jednom případě byl u řidiče proveden pozitivní test na alkohol. Měření rychlostí projíždějících vozidel statistickým radarem Sierzega SR4 bylo prováděno v období 24.04.2014 – 28.04.2014 a bylo zaznamenáno celkem 3 924 vozidel. Datová sada byla před statistickým zpracováním očištěna o 2 % nejrychlejších a nejpomalejších vozidel.

6

směr

kategorie

v85 (km/h)

Srdov

M OA NA NS celkem

93 88 78 92

135 117 103 135

79 76 65 78

78 75 71 78

80 76 69 79

Trnobrany

Tab. 4: Statistika rychlostí projíždějících vozidel v lokalitě Srdov

M OA NA NS celkem

86 91 87 77 90

121 126 127 87 127

73 79 75 63 78

81 73 73 59 73

76 78 75 62 77

vmax (km/h) vprům (km/h) vmod (km/h)

vmed (km/h)

4.4 Vyhodnocení a dílčí závěr Výsledky provedených měření rychlostí projíždějících vozidel v porovnávaných lokalitách ukazují, že pevná překážka v podobě stromořadí podél komunikace nemá zásadní vliv na subjektivní pocit bezpečí a tím ovlivněnou volbu rychlosti. Naměřené rychlosti ve srovnávaných lokalitách jsou téměř shodné s rozdíly cca 5 km/h.

5 ZÁVĚR Projekt byl zaměřen na hodnocení bezpečnosti z hlediska volby jízdní rychlosti. Řešitelský tým vycházel z obecných hypotéz o volbě jízdní rychlosti na základě subjektivního pocitu bezpečí řidiče při projíždění různými kritickými místy. Byly sledovány různé typy lokalit podle stanovených hypotéz. Do tohoto článku byly vybrány a stručně zhodnoceny pouze dvě vzorové lokality z každé oblasti zkoumání projektu. Z ukázky těchto srovnání je patrné jak potvrzení, tak vyvrácení některých hypotéz o volbě rychlosti vzhledem k vnímanému subjektivnímu riziku.

PODĚKOVÁNÍ Prezentované výsledky byly získány při zpracování projektu „Ověření vlivu vybraných nástrojů pro snižování silniční nehodovosti“ (SGS13/154/2T/16) v rámci Studentské grantové soutěže vypsané ČVUT. Díky tomuto grantu mohly probíhat dopravní průzkumy, sběr dat a jejich vyhodnocení, které sloužily pro ověření vlivu volby rychlosti při projíždění sledovaným úsekem na bezpečnost silničního provozu.

[1] [2] [3] [4] [5] [6] [7]

LITERATURA Studentská grantová soutěž ČVUT; Jednotná dopravní vektorová mapa; (CZ) Zákon 13/1997 Sb.; Zákon o pozemních komunikacích; platné znění 2014-08-31 (CZ) Zákon 361/2000 Sb.; Zákon o provozu na pozemních komunikacích; platné znění 2014-08-31 (CZ) Vyhláška 104/1997 Sb.; Vyhláška MDČR, kterou se provádí zákon o pozemních komunikacích; platné znění 2014-08-31 (CZ) Směrnice Evropského parlamentu a rady 2008/96/ES; Směrnice o řízení bezpečnosti silniční infrastruktury; platné znění 2014-08-31 CDV; Metodika identifikace a řešení míst častých dopravních nehod; Brno (CZ): CDV, 2001

7

[8] [9]

CDV; Metodika bezpečnostní inspekce pozemních komunikací; Brno (CZ): CDV, 2009; ISBN 978-80-86502-87-8 CDV; Audit bezpečnosti pozemních komunikací – Metodika provádění; Brno (CZ): CDV, 2012; ISBN 978-80-86502-44-1

8

Research, Development and Innovation in Transport – RDIT 2014 Seminář s mezinárodní účastí Vysoká škola báňská – Technická univerzita Ostrava, fakulta stavební Jiří ZLÝ1 DOPRAVNÍ NEHODOVOST A PROBLEMATIKA TYPOVĚ ZÁVAŽNÝCH DOPRAVNÍCH NEHOD V MORAVSKOSLEZSKÉM KRAJI TRAFFIC ACCIDENTS AND MATTER OF TYPE-SERIOUS TRAFFIC ACCIDENTS IN MORAVIAN SILESIAN DISTRICT Abstrakt Příspěvek obsahuje analýzu dopravní nehodovosti v Moravskoslezském kraji a detailněji se zabývá problematikou některých typově závažných dopravních nehod a jejich následků (srážky s pevnou překážkou a dopravní nehody s chodci). Nedílnou součástí příspěvku jsou rovněž preventivní a technická opatření dopravní policie zaměřená na zmírnění následků těchto typově závažných dopravních nehod v Moravskoslezském kraji. Klíčová slova dopravní nehody, policie, chodec, pevná překážka, dopravně technická preventivní opatření. Abstract This paper contains the traffic accidents analysis in the Moravian Silesian District and deals in detail with the matter of some type-serious traffic accidents and their consequences (collisions with solid obstacles and pedestrian collisions). Integral part of this paper are traffic police technical precautions focused on reduction of the consequences of the type-serious traffic accidents in the Moravian Silesian District. Keywords traffic accidents, the police, pedestrian, solid obstacles, traffic engineering precautions.

1 ÚVOD Vývoj dopravní nehodovosti a následků silničních dopravních nehod na životech a zdraví účastníků byl v rámci Moravskoslezského kraje v posledních letech relativně uspokojivý, zejména co se týče následků na životech a zdraví. Nejčastějšími příčinami dopravních nehod je tradičně nesprávný způsob jízdy, který se na celkovém počtu nehod podílí více než 50%. Na druhém místě je pak nepřiměřená rychlost, v jejímž důsledku je zaviněno téměř 16% dopravních nehod. V tabulce 1 jsou znázorněny údaje o celkovém počtu dopravních nehod šetřených policií a závažných následcích dopravních nehod v letech 2011-2013 (celkový počet nehod, počet usmrcených, počet těžce zraněných osob, hmotná škoda a alkohol u viníka dopravní nehody).

1

plk. Mgr. Bc. Jiří Zlý, Policie České republiky, Krajské ředitelství policie Moravskoslezského kraje, odbor služby dopravní policie, 30. dubna 24, 728 99 Ostrava, tel.: (+420) 974 721 250, e-mail: [email protected].

9

Tab.1: Vývoj počtu dopravních nehod a následků v Moravskoslezském kraji v letech 2011-2013 Celkem dopravních nehod

Usmrceno

Těžce zraněno

Lehce zraněno

Hmotná škoda (*100Kč)

Alkohol (u viníka)

2011

8071

70

299

2348

4137801

674

2012

8145

68

296

2248

3989668

599

2013

8288

68

275

2185

4105535

561

Rozdíl 2012-2013

+ 143

0

- 21

- 63

+ 115867

- 38

Relativně příznivý vývoj v celkovém počtu usmrcených osob při dopravních nehodách v Moravskoslezském kraji dokládá i graf 1, ačkoliv počty jsou od roku 2010 spíše stagnující, ale při následném rozdělení na jednotlivé rizikové kategorie účastníků dopravních nehod (dále v textu) i alarmující. Graf 1: Vývoj v počtu usmrcených osob v Moravskoslezském kraji v letech 2003-2013

Není jednoduché spolehlivě určit faktory, jež s tímto relativně příznivým vývojem kauzálně souvisejí. Mezi těmito faktory nelze bezpochyby opomenout kontinuální dynamický technologický pokrok, který umožňuje zlepšovat bezpečnost motorových vozidel. Starší vozidla bez moderních bezpečnostních prvků (např. airbagy, předpínače bezpečnostních pásů, aktivní opěrky hlavy, zádržné systémy pro děti, elektronické systémy zlepšující efektivitu brzdění a vedení vozidla v rizikových situacích aj.) jsou postupně nahrazována novými, jež objektivně splňují stále přísnější moderní bezpečnostní standardy. Tyto bezpečnostní prvky zvyšují šanci na přežití při závažných dopravních nehodách, na čemž se v rámci Moravskoslezského kraje může podílet též zřízení Integrovaného

10

bezpečnostního centra v Ostravě, jež svojí strukturou umožňuje optimalizovat informační toky mezi jednotlivými složkami integrovaného záchranného systému. K dalším faktorům ovlivňujícím vývoj dopravní nehodovosti řadíme preventivní a represivní působení Policie České republiky. Preventivní působení Policie České republiky může mít například podobu obecné medializace práce policie (preventivně informační oddělení pořádá pravidelné tiskové konference), cílené medializace vybraných kauz a preventivních dopravně bezpečnostních akcí a běžného dohledu na bezpečnost a plynulost provozu na pozemních komunikacích. V rámci Moravskoslezského kraje byly odborem služby dopravní policie realizovány preventivní akce například v rámci společného česko-polského projektu „Bezpečně na silnicích v příhraničí – podpora prevence a společné řešení problémů“ nebo v rámci spolupráce s Centrem bezpečné jízdy Ostrava (např. dopravní školička, bezplatné měření propustnosti autoskel aj.). Na mládež jsou zaměřeny pravidelné přednášky ve školách a školkách. Účastníkům provozu jsou při akcích i běžném výkonu rozdávány různé předměty preventivního charakteru (např. reflexní vesty, bundy, pásky, klíčenky, řezačky bezpečnostních pásů, informační letáčky aj.). Represivní opatření představuje zejména ukládání blokových pokut příslušníky Policie České republiky za dopravní přestupky a některé další činnosti v dopravě stanovené zákonem (např. zadržení řidičského průkazu, zabránění v jízdě). Další činnosti represivního charakteru jsou sice spojeny s činností správních orgánů obecních úřadů obcí s rozšířenou působností (zejména ukládání sankcí, odnětí řidičského oprávnění po dosažení 12 bodů) a trestním řízením, nicméně Policie České republiky i v těchto případech provádí zákonem stanovené činnosti směřující zejména k zajištění důkazních prostředků potřebných pro pozdější dokazování v rámci správního (dopravní přestupky) nebo trestního řízení (trestné činy v dopravě). Dalším působícím faktorem jsou dopravně technická opatření, jež jsou podrobněji popsána v dalším textu (Zlý et al. 2012).

2 TYPOVĚ ZÁVAŽNÉ DOPRAVNÍ NEHODY Mezi typově závažné řadíme silniční dopravní nehody, jež sice tvoří relativně malou část celkového počtu šetřených nehod, ale jsou spojeny se signifikantními následky na životech a zdraví osob. V centru pozornosti policie se již po několik let nacházejí dopravní nehody s chodci a střety vozidel s pevnou překážkou. Přes nevelký (zejména u chodců) podíl na celkovém počtu šetřených dopravních nehod řadí policie dopravní nehody s chodci a srážky s pevnou překážkou k typově závažným dopravním nehodám, neboť při nich často dochází k závažným následkům na životech a zdraví účastníků. V tabulce 2 jsou uvedeny celkové počty všech dopravních nehod šetřených policií při srážce s pevnou překážkou a počty smrtelných následků v letech 2011-2013 a v tabulce 3 pak celkové počty dopravních nehod s chodci s počtem smrtelných následků v letech 2011-2013, které se udály na území Moravskoslezského kraje. Tab.2: Počet dopravních nehod s pevnou překážkou, včetně smrtelných následků Počet srážek s pevnou překážkou

Počet usmrcených

2011

2107

10

2012

2041

11

2013

2042

20

11

Tab.3: Počet dopravních nehod s chodcem, včetně smrtelných následků

2011 2012 2013

Počet srážek s chodcem 417 422 408

Počet usmrcených 27 24 21

Z uvedených tabulek je zřejmé, že zařazení uvedených nehod mezi typově závažné je zcela oprávněné, neboť jejich následky, a to zejména v oblasti počtu usmrcených osob, permanentně vysoký podíl na celkových následcích dopravních nehod v Moravskoslezském kraji. Ve sledovaném období činil průměrný podíl osob usmrcených při těchto nehodách na celkovém počtu usmrcených 50 % a více. Značně alarmující jsou však údaje za rok 2013, kdy počet usmrcených osob při těchto nehodách dosáhl podílu 60%. Celkově za hodnocené období to je výrazně více, než by odpovídalo průměrnému podílu těchto nehod na celkovém počtu šetřených dopravních nehod (30 %). Z uvedených dvou kategorií patří chodci k vysoce rizikové skupině účastníků silničního provozu. Tvoří téměř 1/3 celkového počtu usmrcených osob (31 % v roce 2013). Je nutné však také podotknout, že i oni se velmi často se spolupodílí na vzniku dopravní nehody svou nekázní a nerespektováním zákona (chůze po nesprávné straně vozovky, nevyužití chodníku, podchodu, nadchodu, chůze po středu jízdního pruhu, nestandartní chování chodce „chůze po čtyřech“). Dalším faktorem, který také ovlivňuje dopravní nehody s chodci je zhoršená viditelnost v podzimním a zimním období (svítání, soumrak, v noci bez veřejného osvětlení, snížená viditelnost vlivem povětrnostních podmínek - déšť, sněžení, mlha).

3 MOŽNOSTI ZMÍRNĚNÍ DOPRAVNÍCH NEHOD

NÁSLEDKŮ

TYPOVĚ

ZÁVAŽNÝCH

Na základě klasifikace možností prevence lze typovat oblasti s nevyužitým nebo málo využitým potenciálem. Klasifikaci prostředků preventivní dopravně bezpečnostní činnosti a dopravně bezpečnostní činnosti policie lze rozdělit : 

Administrativně právní prostředky – legislativní nástroje, kterými stát, v harmonizaci s právní úpravou EU a dalšími mezinárodními úmluvami, preventivně vytváří a vymezuje dopravní prostředí, ve kterém se za dohledu policie pohybují účastníci provozu na pozemních komunikacích. Legislativně byly nedávno upraveny například přísnější sankce za přestupky v dopravě, denní svícení motorových vozidel, bodový systém aj. (pozn. autora).



Výchovně vzdělávací prostředky – ovlivňují rozvoj právního vědomí občanů a směřují je k aktivní snaze znát a respektovat pravidla chování v provozu na pozemních komunikacích. Patří k nim například dopravní výchova, přednášky ve školách, výchovné a vzdělávací působení médií, preventivní dopravně bezpečnostní akce policie aj.



Taktické prostředky – zahrnují například dohled na provoz na pozemních komunikacích, dopravně bezpečnostní akce, řízení dopravy aj. V posledních letech jsou limitovány stávajícím materiálním a personálním vybavením policie.



Technické prostředky – zahrnují například zařízení na měření rychlosti jízdy, oblečení s reflexními prvky, prostředky pro sledování a záznam dopravně bezpečnostní situace, nové bezpečnostní technologie ve vozidlech, technický stav pozemních komunikací, dopravní značení, dopravní zařízení aj. (Pavlíček 2004).

12

Prostředky zahrnuté pod body b) až d) jsou průběžně využívány v rámci preventivní dopravně bezpečnostní činnosti policie, přičemž je kladen soustavný důraz zejména na využití prostředků taktických a některých prostředků technických (např. zařízení na měření rychlosti jízdy). 3.1

Dopravně technická opatření

Donedávna relativně opomíjenou oblastí byla část preventivních technických prostředků, jež lze označit jako dopravně technická opatření (zlepšení technického stavu komunikací, dopravního značení a dopravních zařízení). Dopravně technická opatření zvyšují aktivní i pasivní bezpečnost dopravního prostoru a jsou významným faktorem, který ovlivňuje vývoj dopravní nehodovosti (zejména následky nehod na životech a zdraví osob). Na základě vyhodnocení dlouhodobých statistických údajů bylo Ředitelstvím služby dopravní policie Policejního prezidia rozhodnuto, že policisté zařazení na dopravně inženýrském úseku dopravních inspektorátů budou od počátku roku 2010 provádět rekognoskaci míst všech dopravních nehod s usmrcením osob. Rekognoskace jsou zaměřeny na zjištění bezpečnostních deficitů, které mohly mít negativní vliv na příčinu nebo následek předmětné dopravní nehody. Zjištěné nedostatky a návrhy na úpravu dopravního prostoru zasílají majetkovým správcům pozemních komunikací k realizaci příslušných opatření. Výsledky rekognoskací jsou přirozeně využitelné při návrhu specifických dopravně technických opatření u popsaných typově závažných dopravních nehod. U těchto nehod jsou tato opatření velmi výhodná a žádoucí, neboť by z dlouhodobého hlediska mohla přispět k omezení jejich jinak velmi četných a závažných následků. V rámci Krajského ředitelství policie Moravskoslezského kraje probíhají v pravidelných intervalech jednání se silničními správními úřady a majetkovými správci, na kterých se diskutují potenciální a realizovaná opatření. Ve složitějších případech se nechává zpracovat projektová dokumentace (Zlý et al. 2012). 3.1.1 Chodci Chodci patří k nejzranitelnějším účastníkům silničního provozu. Střet silničního vozidla s chodcem mívá velmi často fatální následky. Nejčastěji dochází k těmto střetům v místech, kde se kříží dráha pohybu vozidla s dráhou pohybu chodce. Jsou to přechody pro chodce, místa pro přecházení a další místa, na kterých vcházejí chodci do vozovky. U závažných dopravních nehod s chodci bývají relativně často zjištěny následující dopravně bezpečnostní deficity: 

chodec přechází přes více než dva jízdní pruhy ve stejném směru jízdy,



délka přechodu pro chodce bez přerušení přesahuje požadovaných 7 m,



špatné rozhledové podmínky (není zajištěn oční kontakt mezi řidičem a chodcem),



místo, kde chodci vstupují do vozovky, je pro řidiče obtížně rozpoznatelné,



zakryté svislé dopravní značení,



nedostatečná viditelnost chodce (zejména absence osvětlení přechodu pro chodce),



chybějící zábradlí zamezující vstupu chodců do vozovky.

13

Obr.1: Příklad dopravně bezpečnostního deficitu u přechodu pro chodce (sil. I/58 v obci Mošnov) Odstranění těchto závad vyžaduje stavební úpravy, které se vyznačují nejenom finanční náročností, ale také nutností projektové a stavební přípravy, jež je časově velmi náročná. Proto obce a majetkoví správci často přistupují pouze k nízkonákladovým opatřením. Často realizovaná nízkonákladová opatření v rámci Moravskoslezského kraje:  umístění středového ochranného ostrůvku na přechod pro chodce pomocí prvků city block,  zlepšení protismykových vlastností vozovky před přechodem pro chodce a zvýraznění tohoto místa aplikací speciálních protismykových materiálů systému rocbinda,  zapuštění výstražných LED návěstidel do vozovky.

Obr.2: Příklad realizace nízkonákladového opatření na přechodu pro chodce (sil. I/57 v obci Krnov)

14

3.1.2 Pevné překážky Výskyt pevných překážek v bezprostřední blízkosti komunikací často kauzálně souvisí s fatálními následky dopravních nehod. Riziko usmrcení výrazně stoupá při nárazu motorových vozidel do specifických objektů s úzkým profilem. Dochází ke klínovité deformaci karoserie a špatné absorpci kinetické energie vozidla (např. sloupy veřejného osvětlení, sloupky billboardů, kolmá betonová čela propustků, betonové patníky, stromy). Relativně nejvyšší riziko usmrcení při těchto nehodách bývá při bočních nárazech do pevné překážky. U závažných střetů s pevnou překážkou bývají relativně často zjištěny následující dopravně bezpečnostní deficity: 

absence zádržného systému (např. ocelová silniční svodidla) před pevnou překážkou, kterou nelze z technických nebo právních důvodů odstranit,



absence zádržného systému před betonovými čely propustků vyčnívající nad úroveň vozovky,



stromy zasahující do průjezdního profilu silnice (kmenem, větvemi),



instalace silničních svodidel, jež neodpovídají parametrům stanoveným ČSN a TP, např. neodpovídající délka svodidla před pevnou překážkou, nedostatečná pracovní šířka svodidla (chybějící prostor za svodidlem pro deformaci), nízká úroveň zadržení svodidla na některých komunikacích (svodidlo není dimenzováno pro střet s těžkým vozidlem).

Eliminace závad však často naráží na překážky technického a legislativního charakteru: 

Překážky technického charakteru často souvisí s nemožností přesunu nebo odstranění přenosových energetických zařízení.



Překážky legislativního charakteru se objevují zejména při řešení problémů spojených s nevhodným umístěním silniční vegetace (zejména stromů). U těchto překážek je optimálním řešením jejich odstranění. Toto však lze realizovat výhradně na základě povolení orgánu ochrany přírody, který uděluje povolení podle zákona č. 114/1992 Sb., o ochraně přírody a krajiny, ve znění pozdějších předpisů. Orgány ochrany přírody často odmítají předmětné povolení udělit s odůvodněním, že nedostatky je potřeba řešit nikoli odstraněním vegetace, kterou je nutno chránit, ale instalací dopravního značení a technických bezpečnostních prvků (např. svodidla, odrazky). Povolení udělují spíše jen ve výjimečných případech (obvykle v případě špatného zdravotního stavu stromů).

V řadě případů tedy není možno technické řešení nedostatků realizovat (např. z důvodu absence dostatečného prostoru pro pracovní šířku svodidla) a současně není možno získat ani povolení k odstranění překážky.

15

Obr.3: Charakteristické příklady dopravně bezpečnostních deficitů u pevných překážek v dopravním prostoru

4 ZÁVĚR Denně slyšíme z rozhlasu, vidíme v televizi nebo čteme v denním tisku, co se děje na našich silnicích. Počet dopravních nehod a jejich následky se stále nedaří výrazněji snížit. Málokdo si také dokáže představit obrovské socioekonomické ztráty způsobené nehodovostí v silničním provozu. Tyto skutečnosti svědčí o vysokém stupni společenské závažnosti této problematiky a nutnosti neodkladného řešení, a tím i rozpočtového posílení potřeb v oblasti bezpečnosti silničního provozu. Nehledě na to, že všechny tyto události výrazným způsobem narušují bezpečnost v dané lokalitě mimo zvýšené ekonomické ztráty. Na druhou stranu si uvědomme fakt, že pokud stát nezačne vynakládat zvýšené úsilí a potažmo zvýšené finanční krytí směřující ke zvyšování bezpečnosti, ale také plynulosti silničního provozu, pak v jiných kapitolách státních výdajů bude vynakládat nemalé finanční prostředky na krytí důsledků. Vždyť dle propočtů Centra dopravního výzkumu v Brně je vyčíslena hodnota lidského života dle posledních propočtů na bezmála 17 mil. Kč. Mezi typově závažné dopravní nehody řadí policie zcela oprávněně dopravní nehody s chodci a střety motorových vozidel s pevnou překážkou. Ve svém příspěvku jsem se soustředil na donedávna relativně opomíjenou oblast dopravně technických opatření (technický stav komunikací, dopravního značení a dopravního zařízení), jež skrývá významný a dosud relativně málo využitý potenciál ke zmírnění následků těchto nehod. Přestože přijatá opatření prozatím nevykazují statisticky signifikantní efekt, je vhodné je realizovat dlouhodobě. Lze předpokládat, že vzhledem k potřebnému času, který obvykle uplyne mezi rekognoskací a realizací projektu (řada měsíců až léta), statisticky významný efekt nelze reálně očekávat bezprostředně, ale až po uplynutí delší doby a realizaci většího počtu projektů. V zájmu zvýšení statistické účinnosti přijatých opatření by bylo možné uvažovat o rozšíření rekognoskací na dopravní nehody s méně závažnými následky na zdraví (mohlo by se jednat například o dopravní nehody s těžkým zraněním dvou a více osob) a následně pak na těchto místech přijímat vhodná opatření k vytváření bezpečného dopravního prostoru.

16

Tato opatření jsou plně v souladu s Evropským plánem bezpečnosti silničního provozu, který byl zveřejněn v roce 2010 v dokumentu Sdělení Komise Evropskému parlamentu, Radě, Evropskému a sociálnímu výboru a Výboru regionů: „Směrem k evropskému prostoru bezpečnosti silničního provozu: směry politiky v oblasti bezpečnosti silničního provozu v letech 2011 – 2020“, COM(2010) 389 final. Mezi priority zde bylo zařazeno zvýšení bezpečnosti zranitelných účastníků silničního provozu (v našem případě chodců). V dokumentu bylo stanoveno sedm cílů, mezi nimiž je též „bezpečnější silniční infrastruktura“. Zlepšení silniční infrastruktury vyžaduje různá dopravně technická opatření, jež mohou být iniciována též na základě již realizovaných rekognoskací míst závažných dopravních nehod (Sdělení Komise 2010).

[1] [2]

[3]

LITERATURA PAVLÍČEK, K. & KOPECKÝ, Z. Dopravně bezpečnostní činnost. 1. Vydání. Praha : POLICE HISTORY, 2004. s. 163-171. ISBN 80-86477-24-X. ZLÝ, J. & TICHÝ, M. & KOVAŘČÍK, V. Preventivní opatření ke zmírnění následků některých typově závažných dopravních nehod. Sborník příspěvků z mezinárodní konference. 2012, Jihlava. s. 149-164. ISBN 978-80-260-3621-0. Sdělení Komise Evropskému parlamentu, Radě, Evropskému a sociálnímu výboru a Výboru regionů: „Směrem k evropskému prostoru bezpečnosti silničního provozu: směry politiky v oblasti bezpečnosti silničního provozu v letech 2011 – 2020“, COM(2010) 389 final.

17

Research, Development and Innovation in Transport – RDIT 2014 Seminář s mezinárodní účastí Vysoká škola báňská – Technická univerzita Ostrava, fakulta stavební Martin VŠETEČKA1, Martin NOVÁK2 OPTIMALIZACE DOPRAVNÍ SÍTĚ S VYUŽITÍM GENETICKÉHO ALGORITMU TRANSPORT NETWORK OPIMIZATION USED GENETIC ALGORTIHM Abstrakt Článek pojednává o optimalizaci konfigurace dopravní sítě, konkrétněji zakázaných pohybech na jednotlivých křižovatkách, kdy jeden zákaz na jedné křižovatce ovlivní zatížení i dalších křižovatek v síti. Pro optimalizaci je použit genetický algoritmus, kterých z různých konfigurací hledá tu, která vykazuji nejkratší celkovou dobu jízdy všech vozidel. Doba jízdy vychází z doby zdržení na jednotlivých světelně řízených křižovatkách počítané dle TP 234, přičemž signální plán zohledňující TP 81 se generuje automaticky pro každou řešenou konfiguraci. Klíčová slova optimalizace, genetický algoritmus, dopravní síť, doba zdržení Abstract The article discusses the optimization of the configuration of the transport network, specifically movement closure on intersections, when a ban on one intersection affects the load of other junctions in the network. For optimize the genetic algorithm is used, which of the different configurations looking for the one that exhibits the shortest total travel time of all vehicles. The journey time is based on the delay time for each traffic light controlled intersections calculated according to TP 234; the signal plan reflecting the TP 81 is generated automatically for each solved configuration. Keywords Optimization, Genetic Algorithm, Transport Network, Delay Time

1 ÚVOD Dopravní síť, tedy křižovatky propojené komunikacemi, je možno uspořádat v různých konfiguracích. Tak například je možné na některých křižovatkách zakazovat některé křižovatkové pohyby – vozidla se k cíli dostanou pozměněnou trasou, na které zatíží i některé jiné křižovatky, případně některé křižovatky původní trasy zatíží v jiném směru. Jinak zatížení křižovatky změní svoji dobu zdržení, čímž se změní jejich atraktivita a některé z řidičů to povede ke změně trasy – a tak dokola, až dokud nedojde k nějakému ustálenému stavu. Řešení úlohy zatížení dopravní sítě probíhá tak, že vozidla si hledají nejkratší (nejrychlejší, nejlevnější etc.) cestu, např. pomocí Dijkstrova algoritmu. Iterační způsob výpočtu umožní zohlednit fakt, že původní nejrychlejší trasa se vlivem své atraktivity zaplní a stane se pomalejší. Nastíněný postup je vhodný pro posouzení již připravené konfigurace dopravní sítě. Dle výsledků je pak možno zlepšovat konfiguraci metodou pokus-omyl. Řádky níže představí modifikaci 1

2

Ing. Martin Všetečka, Ústav pozemních komunikací, Fakulta stavební, Vysoké učení technické v Brně, Veveří 95, 602 00 BRNO, tel.: (+420) 608 430 519, e-mail: [email protected]. Bc. Martin Novák, Ústav pozemních komunikací, Fakulta stavební, Vysoké učení technické v Brně, Veveří 95, 602 00 BRNO, tel.: (+420) 777 561 528, e-mail: [email protected].

18

postupu pro nalezení optimální (nejlepší) konfigurace. Prvně je však nutno definovat, co je míněno termínem nejlepší, jinými slovy stanovit optimalizační kritérium, k čemuž se dostaneme v následující kapitole.

2 OPTIMALIZACE OBECNĚ Optimalizace je proces hledání extrému (maxima, minima) nějaké funkce [1]. Musí být tedy přesně definováno, co hledáme (např. nejkratší průměrný cestovní čas) a jak to spočítáme (např. výpočet doby zdržení podle platných technických předpisů). Optimalizačním kritériem v případě posuzování silniční sítě může být zejména:  rychlost – doba jízdy  vzdálenost – délka jízdy  cena jízdy – spotřeba paliva, mýto  bezpečnost – z hlediska dopravních nehod, v některých státech i z hlediska kriminality  ekologie – výfukové plyny, prašnost, hluk Existuje řada modelů, které dokáží (s nějakou mírou přesnosti) kvantifikovat uvedené ukazatele. Tím ale není otázka optimalizačního kritéria zcela odbyta – musíme si stanovit, zda chceme, aby co nejvíce řidičů bylo spokojeno i za cenu omezení jiného, malého počtu řidičů. Například můžeme zakázat nějaké odbočení – většině řidičů jede rovně a pro ně to bude znamenat drobné zrychlení. Ale protože jich je hodně, celková úspora bude velká. Pár řidičů, co odbočuje, bude muset jet dlouhou objížďkou s velkým zdržením, ale protože jich jen pár, celková zdržení bude malé a nepřeváží úsporu těch, co jedou rovně. V matematické řeči se pak můžeme bavit o průměru, kvantilu, minimu apod. Předpokládejme ale, že optimalizační kritérium jsme si již stanovili. Přejít tak můžeme k řešení optimalizační úlohy. Spočítáme všechny varianty (konfigurace dopravní sítě) a na závěr ukážeme na tu, která vykazuje hledaný extrém. Tento postup se významně komplikuje v situaci, kdy potenciálních variant je tolik, že je nejsme schopni spočítat všechny, a to ani s využitím počítače. Pak musíme zvolit některý z (již vymyšlených) algoritmů, které hledají extrém funkce, aniž by propočítaly hodnotu této funkce pro všechny varianty. Tím se dostáváme na pole heuristiky – tzn., že nevíme vždy, že nalezené optimální řešení je skutečně nejlepší ze všech, a musíme se spokojit se stavem, že prostě žádné lepší neznáme. Heuristicky algoritmem je mezi jinými algoritmus genetický.

2.1 Genetický algoritmus Genetický algoritmus napodobuje evoluci organismů, která pomocí křížení a mutací vede k zdokonalování organismů. Stejně jako se z méně dokonalých prvoků stali dokonalejší lidé, by se užitím evoluce měla stát dokonalejší např. konfigurace dopravní sítě. V případě optimalizace dopravní sítě je jedincem jedna konfigurace dopravní sítě a jednotlivými geny jedince pak zákazy jednotlivých křižovatkových pohybů. Množina posuzovaných konfigurací dopravní sítě, tzn. množina jedinců tvoři jednu generaci. Běh genetického algoritmu je následující: Vygeneruje se nultá generace, a to buď čistě náhodně, nebo se zohledněním předpokládané podoby optimální konfigurace. Přechod na další generaci je pak stále stejný – jedinci v generaci se setřídí podle optimalizačního kritéria a ti nejlepší se prokříží a/nebo zmutují. Křížení je výměna informací mezi dvojicí jedinců (prohození zakázaných křižovatkových pohybů mezi dvěma konfiguracemi). Mutace je náhodná změna nějaké informace (povolení/zakázání náhodně vybraného křižovatkového pohybu). Přechod na novou generaci se děje tak dlouho, dokud zlepšení optimalizačního kritéria mezi generacemi nepoklesne pod předem stanovenou mez [2].

19

3 POUŽITÝ OPTIMALIZAČNÍ ALGORITMUS Dopravní síť je vygenerována náhodně stejně jako dopravní zatížení. Síť má 25 navzájem propojených průsečných křižovatek vzdálených cca 500 m – přesná vzdálenost podléhá náhodnému rozdělení. Dopravní zatížení je zajištěno 20 tis. jízd, přičemž jejich rozdělení na síť je opět náhodné. Při opakovaném výpočtu modelu jsou tak získávána různá zatížení na různé síti, čímž je sledováno neovlivnění průběhu optimalizace konkrétní topologií sítě či konkrétním dopravním zatížením.

Obr. 2-1. Dopravní síť Nejrychlejší cesta se hledá Dijkstrovým algoritmem. Předpokladem je, že řidiči znají a využívají nejrychlejší cestu, což ne vždy platí, ovšem jiné řešení by řádově zesložitilo řešený problém. Zatížení sítě se provádí ve dvaceti krocích, tzn. nejdříve se síť zatěžuje pěti procenty celkové zátěže, pak dalšími pěti a tak dále. V nultém kroku je odpor sítě (cestovní doba) tvořen pouze délkou a rychlostí jízdy, v dalších krocích odpor narůstá s dobou zdržení na křižovatkách. Vyzkoušen byl i postup iterace, kdy se síť zatíží všemi vozidly, poté se přepočítá cestovní doba a takto dokola, dokud se již zatížení dále nemění. Při tomto postupu dochází k problémům s definicí zdržení při překročení kapacity křižovatky a následné divergenci. Dle dopravního zatížení v jednotlivých křižovatkových pohybech se automaticky vytváří signální plán, a to tak, že podíl intenzit na jízdní pruh s celkového zatížení se rovná podílu doby zelené s doby cyklu. Doba zdržení se pro jednotlivé křižovatkové pohyby počítá dle TP 235, při překročení kapacity se přiřazuje prohibitivní sazba, tzn. pro další vozidla již není tento křižovatkový pohyb atraktivní. Při návrhu signálního plánu jsou samozřejmě zohledněny zakázané směry – jejich řadicí pruhy jsou využity pro zbylé směry daného vjezdu. Posledním krokem je samotný genetický algoritmus – porovnají se celkové cestovní doby v jednotlivých variantách (konfiguracích) a ty nejlepší podléhají křížení a mutaci. Zde je potřeba zdůraznit, že odladění výběru jedinců (variant) je založeno na pravděpodobnosti, přičemž zvolené parametry výběru zásadní ovlivňují (ne)konvergenci algoritmu k optimálnímu řešení.

20

Obr. 2-2. Použitý optimalizační algoritmus

21

3 ZÁVĚR Výpočty využívající genetického optimalizačního algoritmu popsaného v předchozí kapitole potvrzují, že jeho využitím lze najít lepší konfigurace dopravní sítě. Prostor pro další rozvoj popsaného algoritmu se otevírá a) v oblasti koordinace křižovatek, která oproti výpočtu dle TP 235 přináší jiné doby zdržení a b) v oblasti hodnocení výsledků nikoli pouze dle celkové doby zdržení, ale i dle míry dopadu na jednotlivé účastníky provozu. Kromě toho je možné upraveného algoritmu použít i pro nejrůznější jiné dopravní aplikace, což již je ale daleko nad rámec tohoto článku. PODĚKOVÁNÍ Příspěvek byl realizován za finančního přispění projektu Specifického výzkumu FAST-J-131948. Publikace článku byla podpořena projektem OP VK CZ.1.07/2.3.00/20.0226 "Podpora sítě excelence výzkumných a akademických pracovníků v oblasti dopravy", který je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky.

[1] [2] [3] [4]

LITERATURA TUZAR, Antonín, Petr MAXA a Vladimír SVOBODA. 1997. Teorie dopravy. Vyd. 1. Praha: ČVUT, 278 s. ISBN 80-010-1637-4. ŠÍMA, Jiří a Roman NERUDA. Teoretické otázky neuronových sítí. Praha, 1996, 390 s. ISBN 80-858-6318-9. TP 81 Navrhování světelných signalizačních zařízení pro řízení silničního provozu; 1996 TP 235 Posuzování kapacity světelně řízených křižovatek; 2011

22

Research, Development and Innovation in Transport – RDIT 2014 Seminář s mezinárodní účastí Vysoká škola báňská – Technická univerzita Ostrava, fakulta stavební Michal UHLÍK1, Tomáš HAVLÍČEK2 UKÁZNĚNOST CHODCŮ NA SVĚTELNĚ ŘÍZENÝCH PŘECHODECH V ČR PEDESTRIAN DISCIPLINE ON SIGNAL CONTROLLED ZEBRA CROSSINGS IN THE CZECH REPUBLIC Abstrakt Článek se zabývá chováním chodců na světelně řízených přechodech v ČR. Bylo vybráno několik desítek přechodů v různých městech republiky, na nichž byli ručně sčítáni přecházející chodci a projíždějící vozidla. Chodci byli zařazováni do skupin podle toho, jak respektovali signály na SSZ v okamžiku vstupu do vozovky a následně byla provedena analýza podle typu a délky přechodu ve vztahu k naměřené intenzitě projíždějících vozidel. Souhrnné výsledky těchto průzkumů byly poté srovnány s obdobným průzkumem provedeným v roce 2011 v Praze. V závěru článku jsou poté uvedena doporučení, která vyplývají z chování chodců a jejich ukázněnosti. Klíčová slova Přechod pro chodce, křižovatka, světelné signalizační zařízení (SSZ), dopravní průzkum. Abstract This article deals with pedestrian behavior on signal-controlled zebra crossings in the Czech Republic. Dozens of zebra crossings were carefully selected in various cities and towns of the Czech Republic. On those, manual count of crossing pedestrians and passing vehicles was performed. Pedestrians were categorized depending on their compliance with traffic signals at the moment of entering roadway. Subsequently an analysis of length and type of crossing behavior was executed and referenced to the intensity of passing traffic. Final results of these surveys were compared with a similar survey conducted in 2011 in Prague. To conclude, the paper provides recommendations arising from the behavior of pedestrians and their discipline. Keywords Pedestrian crossing, intersection, traffic signal systems (TSS), traffic survey.

1 ÚVOD Příspěvek navazuje na průzkumy chování chodců a analýzy provedené v hlavním městě Praze v roce 2011 [1 a 2]. Fakulta stavební ČVUT Praha provedla v roce 2011 se studenty předmětu Dopravní inženýrství dopravní průzkum chování chodců na 64 vybraných světelně řízených přechodech pro chodce v Praze. Jedním z výstupů byl graf závislosti podílu chodců přecházejících na zelenou na intenzitě provozu (Obr. 1) s křivkou, vyjadřující lineární závislost mezi oběma veličinami. Koeficient lineární korelace vychází 0,505 a autory průzkumu opravňuje k tvrzení, že mezi veličinami existuje střední až významný vzájemný vztah:

1

2

Ing. Michal Uhlík, Ph.D., katedra silničních staveb, Fakulta stavební, ČVUT v Praze, Thákurova 7, 166 29 Praha 6, tel.: (+420) 224 354 461, e-mail: [email protected]. Ing. Tomáš Havlíček, Ph.D., katedra silničních staveb, Fakulta stavební, ČVUT v Praze, Thákurova 7, 166 29 Praha 6, tel.: (+420) 224 354 461, e-mail: [email protected].

23



čím je intenzita provozu nižší, tím je podíl chodců respektujících SSZ a přecházejících na zelenou rovněž nižší,



při intenzitách provozu v místě přechodu pro chodce cca 500 voz/h a nižších (vlevo od červené čáry) již průměrná míra nerespektovanosti SSZ překračuje 50 %.

Závislost respektování SSZ na intenzitě provozu koeficient korelace = 0,505

Podíl chodců přecházejících na zelenou

1,00 0,90 0,80 0,70 0,60 0,50 0,40 0,30 0,20 0,10 0,00 0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

Intenzita provozu [voz/h]

Obr. 1: Graf závislosti respektování SSZ na intenzitě provozu v Praze (všechny přechody) [1] Smyslem navazujících dopravních průzkumů bylo prověřit uvedené závislosti v celé ČR a vytvořit tak celorepublikově platné závěry, které by měly přispět k efektivnímu rozhodování odpovědných orgánů státní správy o časovém omezení provozu již existujících světelně řízených přechodů pro chodce.

2 DOPRAVNÍ PRŮZKUM A ANALÝZA VÝSLEDKŮ V roce 2014 bylo v rámci projektu TA03030046 - Optimalizace provozní doby SSZ v závislosti na intenzitách v obdobích mimo dopravní špičky provedeno několik desítek hodinových průzkumů v různých městech ČR. Původní záměr řešitelského kolektivu byl v souladu s průzkumy v hl. m. Praze vybírat jak samostatné řízené přechody pro chodce, tak i přechody pro chodce v rámci řízených křižovatek. S ohledem na průběžné významně kolísající výsledky z jednotlivých lokalit bylo následně rozhodnuto, že se závěrečná analýza omezí pouze na samostatné řízené přechody pro chodce, které tvoří kompaktní a především jednotnou skupinu. Zatímco samostatné řízené přechody pro chodce jsou vedeny zpravidla přes dva nebo tři jízdní pruhy (obousměrné/jednosměrné), jsou obdobně dlouhé a pro chodce poměrně přehledné, přechody pro chodce v křižovatkách lze rozdělit do mnoha podskupin charakterizovaných jak délkou přechodu, tak i charakterem provozu. Významně odlišné chování chodců bylo možné pozorovat na přechodech pro chodce přes jeden jízdní pruh (odbočovací větve křižovatek), na přechodech pro chodce umístěných na vjezdovém nebo výjezdovém rameni křižovatky, a na některých dříve vybudovaných křižovatkách s dlouhými přechody bez ochranných ostrůvků. U přechodů pro chodce v křižovatkách se autorům příspěvku prakticky ani nemohlo podařit

24

najít jakoukoli závislost na intenzitě provozu a proto byly průzkumy po prvotních pokusech již dále cíleny pouze na samostatné řízené přechody pro chodce.

2.1 Výsledky průzkumu V souladu s průzkumy dle [1] byly do připravených formulářů zaznamenávány počty chodců, přecházejících v místě přechodu na zelenou, na červenou a mimo přechod (v oblasti do cca 50 m od přechodu). Rozhodujícím okamžikem pro zaznamenání chodce do příslušné skupiny byl vždy jeho vstup do vozovky. Seznam sledovaných přechodů včetně výsledků průzkumů je uveden v Tab. 1. Název přechodu je případně pro jasnou specifikaci přechodu doplněn o světovou stranu umístění sledovaného přechodu v dané lokalitě (S-sever, V-východ, J-jih, Z-západ). Tabulka je dále doplněna o špičkovou hodinovou intenzitu vozidel v místě přechodu (voz/h), která byla sčítána současně s pozorováním chování chodců a o naměřenou délku přechodu. Výsledky sčítání jsou v pravé polovině tabulky a obsahují celkové počty chodců za sledovanou hodinu dle příslušné skupiny. Poslední sloupec vyjadřuje podíl chodců přecházejících po přechodu na zelenou – tedy podíl chodců dodržujících zákon 361/2000 Sb. ze všech přecházejících chodců. Tab. 1: Seznam sledovaných samostatných řízených přechodů pro chodce a výsledky průzkumu č.

město

přechod

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Pardubice Brno Ostrava Ostrava Ostrava Vyškov Přerov Přerov Přerov Přerov Přerov Plzeň Plzeň Kralupy

kpt. Bartoše - Mozartova Sportovní - Bobycentrum 17. listopadu - nám. V. Vacka Opavská - zast. Třebovická (J) 28. října - zast. Dům en. (S) Dukelská - Sportovní Husova - před nádražím Husova - před nádražím Husova - před nádražím Husova - před nádražím Husova - před nádražím Skvrňanská - CAN (pás J) Skvrňanská - CAN (pás S) Mostní - nám. J. Seiferta

intenzita délka [voz/h] [m] 770 1336 734 996 524 538 980 1202 1093 937 744 922 868 685

9 10 10 7 3,5 7,5 8 8 8 8 8 6,5 6,5 10

počet chodců [ch/h] na Z

podíl na Č mimo suma Z

185 44 674 106 199 44 190 263 198 133 94 129 65 123

18 1 34 66 165 16 6 5 10 16 21 66 48 13

3 0 18 0 4 0 0 5 1 2 2 2 9 11

206 45 726 172 368 60 196 273 209 151 117 197 122 147

0,90 0,98 0,93 0,62 0,54 0,73 0,97 0,96 0,95 0,88 0,80 0,65 0,53 0,84

2.2 Analýza získaných dat Získaná data z průzkumů na samostatných řízených přechodech pro chodce mimo Prahu byla analyzována způsobem shodným s [1]. Na Obr. 2 je zachycena v bodovém a čárovém grafu závislost respektování SSZ chodci na intenzitě automobilové dopravy, tj. závislost podílu chodců přecházejících na zelenou na intenzitě provozu. Za předpokladu normálního rozdělení vstupních dat (podíl chodců přecházejících na zelenou a intenzita provozu) vychází korelační koeficient mezi těmito dvěma veličinami 0,486. Na rozdíl od Obr. 1 byla při analýze použita aproximující křivka mocninného charakteru, která lépe vystihuje očekávané chování chodců pro limitní intenzitu provozu. V případě, že přes přechod pro chodce bude jezdit minimum vozidel blízké nule, očekává se respektovanost SSZ rovněž blízká nule. Rovnice aproximační křivky je uvedena v Obr. 2. Pro srovnání je na Obr. 3 uveden obdobný graf pro průzkum v roce 2011 v Praze, který obsahuje pouze samostatné řízené přechody pro chodce a je rovněž použita aproximující křivka mocninného charakteru. Koeficient korelace na přechodech v Praze se oproti celkovému souboru prakticky nezměnil (klesl z 0,505 na 0,496), což je dáno především tím, že většina sledovaných přechodů pro chodce v Praze byly právě samostatné přechody pro chodce. Rovnice aproximační křivky je uvedena v Obr. 3. Nyní máme na Obr. 2 a 3 přehledně porovnané výstupy jak pro pražské

25

Podíl chodců přecházejících na zelenou

lokality, tak pro lokality mimopražské. Na první pohled jsou obě závislosti vyjádřené aproximujícími křivkami velmi podobné, o čemž svědčí i podobná hodnota exponentu v rovnicích (0,36 pro mimopražské lokality resp. 0,41 pro Prahu). Při bližším zkoumání je však zřejmé, že mimo Prahu je křivka posunutá ve směru osy „y“ nahoru, tedy směrem k obecně vyšší respektovanosti SSZ. To může být dáno například tím, že mimopražští chodci se nesetkávají se SSZ při svých každodenních cestách tak často a podle zjištěných provozních dob bývají často řízené přechody po 20 hodině večerní přepnuté do režimu blikající žlutá. SSZ je pak vnímáno jako užitečný prvek při překonávání frekventované komunikace, zatímco v Praze při neomezeném provozu může být SSZ ve večerních hodinách vnímáno jako prvek omezující a nevhodný, což evidentně jeho respektovanost snižuje. 1,00 0,90 0,80 0,70 0,60 0,50 0,40 0,30 0,20 0,10 0,00 -200

koeficient korelace = 0,486

y = 0,07x0,36

300

800 1300 Intenzita provozu [voz/h]

1800

Obr. 2: Graf závislosti respektování SSZ na intenzitě provozu MIMO PRAHU (samostatné přechody) koeficient korelace = 0,496 Podíl chodců přecházejících na zelenou

1,00 0,90 0,80 0,70 0,60 0,50 0,40 0,30

y = 0,04x0,41

0,20 0,10 0,00 0

200

400

600 800 1000 1200 Intenzita provozu [voz/h]

1400

1600

1800

Obr. 3: Graf závislosti respektování SSZ na intenzitě provozu V PRAZE (samostatné přechody) [1]

26

Nedostatkem grafu uvedeného na Obr. 2 je však absence průzkumů v oblasti intenzit provozu pod 500 voz/h. Autoři příspěvku si uvedený nedostatek uvědomují a několik měření v této oblasti se pokusí doplnit. Snaha je však limitována tím, že zatímco v Praze je z nepochopitelných důvodů řada SSZ v provozu nepřetržitě, v ostatních městech ČR se při klesající intenzitě provozu SSZ vypínají do režimu blikající žlutá a najít přechod pro chodce řízený i v době velmi nízké intenzity provozu není snadné.

3 ZÁVĚR Doložené grafy závislosti potvrzují v případě samostatných řízených přechodů základní předpoklad dle TP 81 [3], tedy vhodnost provozní doby diferencované podle skutečné potřeby všech účastníků provozu. Při poklesu intenzity provozu (večer, v noci, o víkendech) je na mnoha místech výhodnější a plynulejší neřízený provoz, což dokládají i provedené průzkumy. Na Obr. 4 je názorně vidět nerespektování světelných signálů na návěstidlech pro chodce při nízkých intenzit dopravy.

Obr. 4: Bezproblémové přecházení na červenou v Ostravě, přechod u zastávky Dům energetiky Zjištěné závislosti lze pro zjednodušení zobrazit do jednoduché tabulky (Tab. 2), která vyjadřuje očekávanou disciplinovanost chodců, kteří využívají samostatný řízený přechod pro chodce. Jelikož samostatné řízené přechody pro chodce slouží ve většině případů k zajištění bezpečného přecházení chodců, lze podle zvolené úrovně respektovanosti stanovit se znalostí vývoje intenzit dopravy v čase vhodnou (ve vztahu k intenzitě dopravy skutečně potřebnou) provozní dobu jakéhokoli samostatného řízeného přechodu pro chodce. Samozřejmostí je, že je nutné zvážit i další aspekty přepnutí do režimu blikající žlutá, jako jsou dostatečné rozhledové poměry vozidlo-chodec či potřeba zajištění koordinovaného průjezdu svazku vozidel, je-li přechod umístěn v blízkosti dalších SSZ. Z tabulky je patrné, že Praha se celorepublikovému průměru vymyká a měla by se vždy posuzovat samostatně. Toto je dáno především zvyklostí pražských účastníků dopravy na hustší provoz a větší počet světelných signalizací.

27

Tab. 2: Očekávaná respektovanost SSZ na samostatných řízených přechodech pro chodce intenzita provozu [voz/h]

očekávaná respektovanost Praha

mimo Prahu

300

0,41

0,55

400

0,47

0,61

500

0,51

0,66

600

0,55

0,70

700

0,59

0,74

800

0,62

0,78

900

0,65

0,81

1000

0,68

0,84

PODĚKOVÁNÍ Příspěvek byl realizován za finančního přispění Technologické agentury ČR, projekt TA03030046 - Optimalizace provozní doby SSZ v závislosti na intenzitách v obdobích mimo dopravní špičky.

[1] [2] [3] [4]

LITERATURA HAVLÍČEK, T. & ADÁMEK, J. Chování chodců na světelně řízených přechodech v Praze 1. část. Silniční obzor. 2012, 73. ročník. Nr. 5, pp. 127-132. ISSN 0322-7154. HAVLÍČEK, T. & ADÁMEK, J. Chování chodců na světelně řízených přechodech v Praze 2. část. Silniční obzor. 2012, 73. ročník. Nr. 7-8, pp. 209-217. ISSN 0322-7154. Technické podmínky TP 81 – Navrhování světelných signalizačních zařízení pro řízení provozu na pozemních komunikacích. Brno: Centrum dopravního výzkumu (CDV), 2006. Zákon č. 361/2000 Sb. o provozu na pozemních komunikacích, ve znění pozdějších předpisů.

28

Research, Development and Innovation in Transport – RDIT 2014 Seminář s mezinárodní účastí Vysoká škola báňská – Technická univerzita Ostrava, fakulta stavební Jaroslav KRÁL1 PODMÍNKY, METODY A PROSTŘEDKY NÁCVIKU PRO BEZPEČNÉ ZASTAVENÍ VOZIDLA THE CONDITIONS, METHODS AND MEANS OF TRAINING FOR SAFE STOPPING OF THE VEHICLE Abstrakt Nebezpečné řízení, především nerespektování bezpečné vzdálenosti za vozidlem, patří mezi nejčastější příčiny dopravních nehod. Jednou z možností jak snížit tento počet nehod je změna metodiky výuky a výcviku v autoškolách a školicích střediscích řidičů. Výcvikové techniky by se měly více zaměřovat na poznávací schopnosti, včetně vnímání rizika, rozpoznání nebezpečí a defenzivní řízení. Určité školy by měly být vybaveny simulátory nebo upravenými vozidly pro simulaci bezpečné vzdálenosti, náhlého zpomalení a různých neočekávaných situací. Po absolvování takového výcviku by řidiči měli být schopni lépe posoudit dopravní situace a automaticky učinit potřebná rozhodnutí k zabránění dopravní kolizi. Klíčová slova Defenzivní řízení, bezpečná vzdálenost, dopravní nehody. Abstract Hazardous driving, primarily not respecting the safe distance behind a vehicle, belongs among most frequent causes sof drivers´ accidents. A possibility to reduce the number of accidents is the development of education and training methodology in driving schools and training centers. Training techniques should be improved to include more emphasis on cognitive skills, including risk perception, hazard recognition and defensive driving. The selected schools should be equipped with simulators or specially modified vehicles to simulate safe driving distances, sudden deceleration and other unexpected situations. Having completed such training, drivers should be able to judge better traffic situations and automatically take appropriate action to avoid traffic collision. Keywords Defensive driving, safe distance, traffic accidents.

1 ÚVOD Pojem bezpečná vzdálenost není v legislativě ČR definován, osvětové kampaně prosazující její dodržování jsou neúčinné, metody pro její udržování jsou neaplikovatelné v současném silničním provozu, jejich teoretická výuka v autoškolách je nedostatečná a legislativa ČR nestanovuje povinnost k provádění praktického výcviku pro identifikaci a udržování bezpečného odstupu za vpředu jedoucím vozidlem. Ze statistiky Policie ČR [1] vyplývá, že největší podíl na všech nehodách má opakovaně nesprávný způsob jízdy, nepřiměřená rychlost, nedání přednosti v jízdě a nesprávné předjíždění. Statistika dále uvádí, že k přibližně 60 % dopravních nehod z důvodu nesprávného způsobu jízdy 1

plk. Ing. Jaroslav Král, Univerzita obrany, Kounicova 65, 662 10 Brno, tel.: (+420) 973 443891, e-mail: [email protected].

29

dochází v obci a téměř polovina se jich uskuteční při jízdě na dálnici. Mezi nejčetnější příčiny nehod z důvodu nesprávného způsobu jízdy patří nevěnování se řízení vozidla a nedodržení bezpečné vzdálenosti za vozidlem. Tento stav je způsoben nesprávným vyhodnocováním dopravní situace v závislosti na rychlosti vozidla, neschopností reagovat v kritických situacích, nedodržováním bezpečného odstupu a nedostatečnou předvídavostí. Další nepříznivé faktory jsou zhoršení kázně, arogance a agresivita řidičů, nízká úroveň prevence, nepřizpůsobení jízdy dopravně technickému stavu komunikace (zatáčka, křižovatka, klesání, stoupání apod.) a povrchovým vlastnostem komunikace (mokro, sníh, náledí, bláto apod.).

Obr. 1: Nehody z důvodu nedodržení bezpečné vzdálenosti Pro eliminaci nesprávného způsobu jízdy je proto důležitá výchova řidiče ke správnému odhadu pro udržování bezpečné vzdálenosti za vozidlem jedoucím před ním. K tomu je zřejmě potřebné změnit metodiku výuky a výcviku v autoškolách a školicích střediscích řidičů. S účastníky kurzů by mělo být prováděno obeznámení s reální reakční dobou, reakční dráhou, brzdnou dráhou a celkovou brzdnou dráhou prostřednictvím předvedení jejich vlastního jízdního chování za kritických okolností na silnici. Po dokončení takového výcviku, by noví nezkušení řidiči mohli být schopni lépe posoudit dopravní situace a automaticky zaujmout vhodné jednání pro vyhnutí se dopravním kolizím.

2 DOPORUČENÉ ZPŮSOBY PRO BEZPEČNÉ ZASTAVENÍ VOZIDLA Kritické situace v silniční dopravě jsou charakteristické tím, že dopravní situace se velmi rychle mění, s náhle se objevící překážkou nebo náhle se měnícím stavem vozovky. K tomu často přistupuje také chybné jednání řidičů, kteří z nedostatku zkušeností v kritických situacích při příliš vysoké rychlosti nebo kvůli nepozornosti nemohou jednat uváženě. Především při neudržování bezpečné vzdálenosti pak vznikají situace nebo nehody, které ohrožují jiné účastníky silniční dopravy. U povinnosti dodržovat bezpečnou vzdálenost lze ovšem těžko přesně stanovit, jaký odstup má řidič udržovat, protože v různých situacích (rychlostech) se bezpečná vzdálenost liší. Řidič vozidla jedoucí za jiným vozidlem musí podle [2] ponechat za ním dostatečnou bezpečnostní vzdálenost, aby se mohl vyhnout srážce v případě náhlého snížení rychlosti nebo náhlého zastavení vozidla, které jede před ním. Bezpečná vzdálenost je v přímé souvislosti s rychlostí jízdy, kdy řidič smí jet jen takovou rychlostí, aby byl schopen zastavit vozidlo na vzdálenost, na kterou má rozhled. Řidičům jsou pro zvládnutí této povinnosti nabízeny různé metody pro správný odhad bezpečné vzdálenosti mezi vozidly. Nejstarší z metod je metoda vkládání pomyslných aut do mezery mezi vlastní vozidlo a vozidlo jedoucí vpředu, v závislosti na jejich rychlosti. To znamená, že při rychlosti 60 km/h má být vzdálenost mezi vlastním a vpředu jedoucím vozidlem alespoň taková, aby se do ní vešlo šest aut [3].

30

Další metoda je založena na sledování aktuální rychlosti vlastního vozidla na tachometru, přičemž bezpečná vzdálenost mezi vozidly je polovina této rychlosti v metrech [4]. Nejpoužívanější je „metoda 21-22“, kdy je za dostatečnou bezpečnou vzdálenost na suché vozovce považována vzdálenost dvou sekund, kterou vlastní vozidlo za tuto dobu ujede k bodu (strom, značka, sloup), který minulo vpředu jedoucí vozidlo [5] - [7]. K dodržení bezpečné vzdálenosti mohou být řidiči navedeni dopravní značkou, která vyznačuje na silnici doporučenou vzdálenost pro vozidla jedoucí za sebou za příznivých dopravních a povětrnostních podmínek [8]. Tato značka se v praxi vyskytuje minimálně a její použití není řidičům dostatečně upřesněno nebo metodicky vysvětleno. Řidič je obecně povinen v každé situaci dodržovat takovou vzdálenost od vozidla jedoucího před ním, objektu nebo události, která neumožňuje vznik jakéhokoliv nebezpečí. Při zařazení vozidla při předjíždění je důležité, aby řidič zachoval také pro vozidlo za sebou vzdálenost, která umožní jejímu řidiči bezpečně reagovat při náhlém snížení rychlosti jízdy nebo náhlém zastavení prvního vozidla. Zvládnutí těchto požadavků záleží na rychlosti vozidla, stavu provozu, vlastnostech povrchu silnice, počasí, stavu vozidla a jeho brzdné dráhy, výhledu z vozidla, dohledu, rozhledu a psychického stavu řidiče. S pojmem bezpečná vzdálenost úzce souvisí pojmy reakční doba, reakční dráha, brzdná dráha a dráha pro zastavení vozidla. Většina řidičů se domnívá, že má rychlé reflexy a tím minimální reakční dráhu. Neuvědomují si, že reakční doba je závislá na psychickém a fyzickém stavu, koncentraci, věku, zkušenosti a rozhodnosti řidiče. Reakční doba závisí také na poloze a viditelnosti kritického objektu v zorném poli řidiče. Reakční doba zahrnuje prodlevu mezi vnímáním překážky, rozhodnutím a přemístěním nohy na brzdový pedál. Tato doba není konstantní a pohybuje se podle individuálních podmínek a vnějších okolností. Na základě těchto skutečností lze konstatovat, že dopravním nehodám je potřebné čelit předvídavostí a ne reakcí řidiče. Řidič by měl reagovat předvídatelně, jednat adekvátně ke svým zkušenostem a přizpůsobovat svoji jízdu dopravním a silničním podmínkám. Začínající řidiči musí být proto školeni jak zlepšit předvídání nebezpečných situací a jak se vyvarovat riskantním situacím defenzivním způsobem jízdy. Znalost a dodržování pravidel defenzivní jízdy jsou nezbytnou zásadou pro bezpečnou jízdu. Základem defenzivního způsobu řízení je obrana (ostražitost) před neočekávaným a nebezpečným jednáním především jiných řidičů. Vyžaduje to bdělost k tomu, že se něco neočekávaného stane a připravenost k úhybným manévrům. Řidič musí sledovat jízdní dráhu, danou průběhem silnice a vyhodnocovat situaci, aby byl schopen včas zareagovat a předejít případným kolizím. Řidič musí dále respektovat předpisy pro silniční dopravu, se zaměřením na dodržování dovolené rychlosti, bezpečné vzdálenosti mezi vozidly a předjíždění při odpovídajícím dohledu a rozhledu. Výhled z vozidla musí zabezpečit co největší míru dohledu a rozhledu pro řidiče. Dohled je ovlivněn mnoha faktory, vztahujícími se k překážce. Je to především její velikost, poloha v zorném poli, barva, jas, kontrast na pozadí a klid nebo pohyb překážky. Stanovení dohledu na překážku je jedním z určujících faktorů při hodnocení možností zabránění střetu vozidla s překážkou. [9]. Dohled lze chápat jako vzdálenost, na kterou řidič vidí a posuzuje trvalé nebo přechodné překážky před vozidlem. Řidič v celé vzdálenosti není schopen přesně vyhodnotit jejich chování a vliv na bezpečnost své jízdy. Rozhled je výseč v zorném poli řidiče ve směru jeho jízdy, ve kterém registruje a již rozpoznává ostatní účastníky silničního provozu nebo překážky a dokáže vyhodnotit jejich chování a vliv na bezpečnost jeho jízdy. V noci je rozhled omezen účinným dosvitem reflektorů vozidla. Dohled je základní stavební prvek rozhledu.

3 VYUŽITÍ SIMULÁTORŮ PRO DODRŽOVÁNÍ BEZPEČNÉ VZDÁLENOSTI Všechny doporučované metody pro udržování bezpečné vzdálenosti jsou založeny na odhadu, tedy vědomé činnosti řidiče, řízené soustředěnou pozorností. Proto se lze domnívat, že v praxi toto není možné soustavně provádět. Řidič je v rámci svého dohledu a rozhledu ovlivňován rozpoznáváním chování okolí a současně myslí na osobní prožitky (co bylo v práci, co bude doma, atd.). Je tedy zcela nereálné a pravděpodobně i nebezpečné předpokládat, že

31

by se v současném silničním provozu dala udržet zvýšená schopnost řidičů dodržovat bezpečnou vzdálenost s využitím těchto metod. V legislativě ČR [10] je v rámci teoretické výuky v autoškolách povinnost vyučovat pouze nejdůležitější zásady týkající se sledování bezpečné vzdálenosti mezi vozidly, přilnavosti pneumatik a brzdné dráhy v závislosti na adhezních podmínkách. Praktický výcvik na cvičišti je zaměřen pouze na provedení kontroly vozidla před jízdou a základní úkony řidiče před zahájením jízdy, nácvik a zvládnutí základních řidičských dovedností nutných pro ovládání vozidla. Začínající řidič tak nemá možnost získat názornou představu a praktickou dovednost při určování správného odstupu od jedoucích vozidel na různém povrchu vozovky a při různých rychlostech, nejdříve při praktickém výcviku na cvičišti. Do závěrečné části systému přípravy žadatelů k získání řidičského oprávnění je potřebné zařadit výcvik defenzivní jízdy, se zaměřením na dodržování bezpečné vzdálenosti a procvičování schopností předvídat v rámci dohledu a následně správně reagovat v rámci rozhledu řidiče. To může výrazně ovlivnit jejich možnost předcházet nebo úplně zamezit vzniku nebezpečných a krizových situací při nesprávném dodržování vzdálenosti za jiným vozidlem. Přizpůsobení výcviku reálným podmínkám ve skutečném provozu by mělo být na cvičišti podpořeno použitím simulátorů, upravených vozidel nebo maket překážek, které umožní simulovat nedodržení bezpečné vzdálenosti, náhlé snížení rychlosti jízdy a jiné neočekávané události. Praktický výcvik by měl obsahovat nácvik psychomotorických dovedností udržování jízdní dráhy a přizpůsobení rychlosti jízdy. Další důležitou oblastí je procvičování předvídavého vizuálního vnímání a poznávacích schopností. Závěrečnou fází výcviku by pak mělo být upevnění dovedností při rozpoznání nebezpečí a vnímání rizika. Struktura výcvikového úkolu na upraveném vozidle by měla nejdříve zahrnovat nácvik vnímání vpředu jedoucího vozidla, jeho postupné zpomalování nebo náhlé zabrzdění. Při jízdě je potřebné udržovat a měřit odstup za vozidlem, který může být proměnlivý, konstantní, příliš velký nebo nedostatečný. Při překročení kritické hranice pro odstup musí následovat simulovaný náraz, nejlépe s doprovodem zvukového nebo světelného signálu, aby tento důsledek postihl více smyslů najednou. Při zdokonalování odborné způsobilosti řidičů pro účely profesní způsobilosti nebo školení bezpečné jízdy může být tato dopravní situace stižena sekundární úlohou. Pokud se řidič naučí udržovat konstantní odstup bez zevního upozornění, je možné zkontrolovat jeho volnou kognitivní kapacitu např. simulovaným rozhovorem, žádostí o splnění nějakého pokynu v době, kdy vozidlo před ním zpomaluje nebo prudce brzdí. Řidič je nucen rozdělit pozornost mezi úkon snížení rychlosti a vyplnění sekundární úlohy, která vyžaduje zaměření pozornosti, zpracování informace, případně rozhodnutí a konkrétní jednání. Na úkon snížení rychlosti jízdy zbývá tedy menší část kognitivní kapacity a ten musí být proveden více podvědomě (automaticky). Při plnění těchto úkonů je možné měřit rychlost vozidla, rychlost reakce brzdění a udržení trajektorie dráhy vozidla.

Obr. 2: Prototyp zařízení pro nácvik dodržování bezpečné vzdálenosti

32

Struktura výcvikového úkolu na simulátoru by měla zahrnovat nejdříve nácvik vnímání vpředu jedoucího vozidla, jeho náhlé zabrzdění (rozsvícení brzdových světel) a následnou brzdnou reakci řidiče druhého vozidla. Při překročení kritické hranice pro odstup musí následovat simulovaný náraz, nejlépe s doprovodem zvukového nebo světelného signálu, aby tento důsledek postihl více smyslů najednou. Simulátor se skládá z modelu vpředu jedoucího vozidla, které je vybaveno aktivními brzdovými světly a imituje pohyb vpřed po nárazu od vzadu jedoucího vozidla. Na nakloněné plošině je upevněn pohyblivý vozík simulátoru a časovač simulátoru. Plošina umožňuje vytažení vozíku do výchozí pozice pomocí elektrického navijáku. Vozík, který simuluje druhé vozidlo, je vybaven funkčním hydraulickým brzdovým systémem a ovládacími pedály řidiče.

Obr. 3: Prototyp simulátoru nárazu při nedodržení bezpečné vzdálenosti 1 – model vpředu jedoucího vozidla 3 – vozík simulátoru

2 – nakloněná plošina 4 – časovač simulátoru

Princip výcviku na simulátoru je založen nejdříve na určení odhadované bezpečné vzdálenosti řidičem pro stanovenou rychlost jízdy instruktorem. Dalším krokem je nastavení odpovídající celkové brzdné dráhy pro druhé vozidlo (vozík) na časovači simulátoru, který následně iniciuje časově odpovídající rozsvícení brzdových světel prvního vozidla při předpokládané reakční době 0,6 s řidiče druhého vozidla (vozíku). Pokud je odhad vzdálenosti správný dojde k bezpečnému zastavení vozidla (vozíku). Pokud je odhad vzdálenosti nedostatečný, řidič nedokáže včas reagovat – brzdit a dochází k nárazu do modelu vpředu jedoucího vozidla. Řidič by si měl osvojit dodržování bezpečné vzdálenosti na základě automatického chování. K tomu bude potřebovat mnohem méně cíleného úsilí a vědomé pozornosti, než počítání dvou vteřin, kdy se jedná o zcela řízený kontrolovaný proces. Odpovídající chování je pak podmíněno vybavením nepříjemných prožitků z výcviku v autoškole při každém nebezpečném přiblížení k jinému vozidlu. Udržování vzdálenosti je tedy založeno na zážitku z technického prostředku, kde bylo simulováno náhlé brzdění vpředu jedoucího vozidla a následný náraz vlastního vozidla. Tyto prostředky umožňují výcvik v nebezpečných a k nehodě náchylných situacích, které nemohou být vyzkoušené při skutečném řízení. Především začínající řidiči by po takto provedeném výcviku měli být schopni rozpoznat dopravní situaci a automaticky učinit potřebná rozhodnutí k bezpečnému provádění jízdních manévrů a zabránění možné dopravní kolizi.

33

4 ZÁVĚR Nová iniciativa pro zkvalitnění praktického výcviku v autoškolách by měla primárně vést k pozitivní změně postojů a jednání nejenom v rizikové skupině mladých začínajících řidičů. Sekundárně by měla snižovat počet dopravních nehod ve všech skupinách řidičů a celkově by měla zvýšit bezpečnost silničního provozu. Řidič by si měl osvojit dodržování bezpečné vzdálenosti na základě automatického chování. K tomu bude potřebovat mnohem méně cíleného úsilí a vědomé pozornosti, než počítání dvou vteřin, kdy se jedná o zcela řízený kontrolovaný proces. Odpovídající chování je pak podmíněno vybavením nepříjemných prožitků z výcviku v autoškole při každém nebezpečném přiblížení k jinému vozidlu. Udržování vzdálenosti je tedy založeno na zážitku z technického prostředku, kde bylo simulováno náhlé brzdění vpředu jedoucího vozidla a následný náraz vlastního vozidla. Tyto prostředky umožňují výcvik v nebezpečných a k nehodě náchylných situacích, které nemohou být vyzkoušené při skutečném řízení. Především začínající řidiči by po takto provedeném výcviku měli být schopni rozpoznat dopravní situaci a automaticky učinit potřebná rozhodnutí k bezpečnému provádění jízdních manévrů a zabránění možné dopravní kolizi. Tyto závěry je potřebné aplikovat do úpravy metodiky výuky a výcviku (rozsahu a obsahu) začínajících řidičů v autoškolách nebo zdokonalování odborné způsobilosti ostatních řidičů, se zaměřením na nácvik automatizovaných dovedností při řízení vozidla.

[1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8]

[9] [10]

LITERATURA Přehled o nehodovosti na pozemních komunikacích v České republice za rok 2013. Ředitelství služby dopravní policie Policejního prezidia České republiky. Praha, 2014. Zákon č. 361/2000 Sb. ze dne 14. září 2000 o provozu na pozemních komunikacích a o změnách některých zákonů (zákon o silničním provozu). HOKEŠ, Vladislav a kol. Učebnice pro autoškoly. Praha: Naše vojsko, n.p., 1989. 432 s. BAJGAR J., KOTÁL R., MARNÝ T. a ŠULCOVÁ V. Učebnice pro autoškoly II. Praha: Bertelsmann Media s.r.o., 1996. 150 s. WEIGEL, Ondřej. Autoškola. 13. vyd. Brno: Computer Press, 2004. 234 s. ISBN 80-2510133-9. PROROK, Pavel. Autoškola učebnice. Plzeň: Ševčík nakladatelství, 2007. 350 s. ISBN 97880-7291-171-4. SCHROTER, Zdeněk. Autoškola pohodlně. Plzeň: Agentura Schroter, 2012. 288 s. ISBN 97880-904665-6-2. Vyhláška Ministerstva dopravy a spojů č. 30/2001 Sb. ze dne 10. ledna 2001, kterou se provádějí pravidla provozu na pozemních komunikacích a úprava a řízení provozu na pozemních komunikacích. SEDLÁK, Jaroslav a Milan VOTAVA. Problematika míjení vozidel v noci. Soudní inženýrství. 2011, roč. 22, č. 2-3, s. 94-98. ISSN 1211-443X. Vyhláška Ministerstva dopravy a spojů č. 167/2002 Sb. ze dne 19. dubna 2002, kterou se provádí zákon č. 247/2000 Sb., o získávání a zdokonalování odborné způsobilosti k řízení motorových vozidel a o změnách některých zákonů, ve znění zákona č. 478/2001 Sb.

34

Research, Development and Innovation in Transport – RDIT 2014 Seminář s mezinárodní účastí Vysoká škola báňská – Technická univerzita Ostrava, fakulta stavební Ivan Sedlačik1, Petr Slabý 2 KAPACITA MÍSTA PŘIPOJENÍ SPOJOVACÍ VĚTVE NA VÝJEZD Z OKRUŽNÍ KŘIŽOVATKY (TYP KLÍN) CAPACITY OF THE CONNECTION PLACE OF THE BYPASS TO THE EXIT OF THE ROUNDABOUT (TYPE WEDGE) Abstrakt Pro kapacitu sítě pozemních komunikací je rozhodující kapacita jejích uzlových bodů. Kapacitu spojovací větve limituje místo odpojení z vjezdu a místo připojení na výjezd z okružní křižovatky. Zásadním specifikem pro stanovení kapacity spojovací větve je zjištění kritických (tg), následných (tf) a minimálních časových mezer (t0, tmin) v místě připojení na výjezd z křižovatky. Byla prověřena celá řada ovlivňujících faktorů, např. délka spojovací větve, vzdálenost konce připojení od hranice okružní křižovatky (Lkk) atd. Z posouzení korelace a s podmínkou, aby rozdíl v kapacitě připojení nebyl větší než 50pvoz/h vyplynulo, že rozhodujícím je faktor vzdálenosti konce připojení (delší doba pro rozhodnutí řidiče odpovídá kratšímu tg). Celková délka spojovací větve (SV) je tvořena různou geometrickou dispozicí při odbočování na začátku (klín, krátký odbočovací pruh a samostatný pruh), délkou střední části a různou dispozicí připojení na konci větve (klín, krátký připojovací pruh a samostatný pruh). Prvotním podkladem pro základní odhad kapacity a faktorů jí ovlivňující byly dopravní průzkumy z 5 bypassů typu klín - klín. Tento typ byl zvolen, z hlediska jednoznačného určení tg, tf, a tmin v místě připojení bypassu; na ostatních typech bypassů nelze tyto hodnoty jednoznačně určit. Článek se zabývá stanovením kapacity spojovací větve okružních křižovatek; kapacita byla stanovena pomocí mikrosimulačních modelů v programu PTV Vissim. Klíčová slova Kapacita, Délka fronty, Bypass, Vzdálenost konce připojení

1

2

Ing. Ivan Sedlačik, Katedra silničních staveb, Fakulta stavební, ČVUT v Praze, Thákurova 7, 166 29 Praha 6 tel.: (+420) 22435 4413, e-mail: [email protected] Doc. Ing. Petr Slabý, CSc., Katedra silničních staveb, Fakulta stavební, ČVUT v Praze, Thákurova 7, 166 29 Praha 6 tel.: (+420) 22435 4416, e-mail: [email protected]

35

Abstract The capacity of nodal points (nodal points of road network) is determinative for the capacity of the road network. The exit point of the roundabout and connection point of bypass to the exit of roundabout is limited for the own capacity of bypass. The basic specificity to determine of the capacity of connecting branch, is finding out critical (tg), subsequent (tf) and the minimum time gap (t0, tmin) in the point of connection to the exit of rounabout. During the research was checked out several limited factors: length of bypass, distance of connection of bypass to the exit of roundabout (Lkk), etc. The appraisal of correlation and with the condition, that the difference in capacity can not be bigger than 50 vph, followed that decisive is factor of the distance of the end of connection of bypass (longer time for decision of driver is connect with shorter tg). The total length of connecting branch has several geometric possibilities during the turning at the beginning, length of central part and several geometric possibilities at the end of the connecting branch. The first base for the main estemite of capacity connecting branch and factors was traffic research from 5 bypass (type wedge - wedge). This type was selected because of easy finding tg, tf and tmin in the point of connection of bypass to the exit of roundabout. This can not be find so clearly on the other type of roundabouts. The article is focused on determination of the capacity of connecting branch; capacity was determined in the micro-simulation models in programme PTV Vissim. Keywords Capacity, Queue, Bypass, Distance of connection of bypass to the exit of roundabout

1 ÚVOD Spojovací větev (bypass) zvyšuje kapacitu okružní křižovatky přidáním samostatného jízdního pruhu (jednosměrné komunikace) pro odbočení vpravo jedoucích vozidel. Vliv zvýšení kapacity je tím vyšší, čím je vyšší poptávka po pravém odbočení na vjezdu. Aby byly možnosti bypassu plně využity, je nutno zajistit jednak, aby situace na vjezdu do bypassu umožnila včasné vyřazení vozidel, stejně jako aby bylo na výjezdu z bypassu zajištěno plynulé připojení vozidel do nadřazeného dopravního proudu. Kapacita bypassu závisí na kapacitě místa připojení a odpojení bypassu, střední část bypassu má na kapacitu pouze marginální vliv. Délka spojovací větve by měla odpovídat maximální délce fronty vozidel, která se v bypassu vytvoří při dané úrovňové intenzitě. Pokud je délka spojovací větve krátká, může fronta zasáhnout až před místo odpojení vozidel na vjezdu, tím pádem dojde ke zvýšení ztrátového času na vjezdu a celkovému snížení ÚKD křižovatky. Totožná situace může nastat na vjezdu, kdy dojde k jeho zahlcení vozidly a kolona zasáhne až před místo odpojení bypassu. Empirické hodnocení a sledování bypassů bylo zaměřeno na nejjednodušší, ale v praxi nejrozšířenější typ okružní křižovatky (OK typ 1/1) s odpovídající dispozicí bypassů "klín - klín" (Obr. 1). Daný typ byl rovněž vybrán z důvodu jednoznačného určení kritických (tg), následných (tf) a minimálních (t0) časových mezer.

36

Obr.1: Geometrické uspořádání bypassu - typ "klín - klín"

2 KAPACITA SPOJOVACÍ VĚTVE Aby bylo možné stanovit závěr kapacitního posouzení OK je zapotřebí ověřit, zda pro intenzity dopravy na vjezdu není překročena hodnota střední doby zdržení tw dle podmínky pro jednotlivé stupně ÚKD dle [1], [8]: 𝒕𝒏𝒘 ≤ 𝒕𝒘,𝒍𝒊𝒎 𝑡𝑤𝑛

/2.1/

- střední doba zdržení vozidla v dopravním proudu (s)

𝑡𝑤,𝑙𝑖𝑚 - nejvyšší přípustná střední doba zdržení dle požadovaného stupně ÚKD (s) Pro výpočet kapacity vjezdu na okružní křižovatku i místa připojení bypassu se použije totožný vzorec pro základní kapacitu dle [1], [8]: 𝑪𝒊 = 𝟑𝟔𝟎𝟎 ∗ (𝟏 −

∆∗𝑰𝒌 𝒏𝒌 ∗𝟑𝟔𝟎𝟎

)𝒏𝒌 ∗

𝒏𝒊,𝒌𝒐𝒆𝒇 𝒕𝒇

𝑰𝒌

𝒕𝒇

∗ 𝒆−𝟑𝟔𝟎𝟎∗(𝒕𝒈− 𝟐 −∆)

/2.2/

𝐶𝑖 - kapacita vjezdu, místa připojení bypassu (pvoz/h) 𝐼𝑘 - intenzita dopravy na okruhu, výjezdu (pvoz/h) 𝑛𝑘 - počet jízdních pruhů na okruhu, výjezdu 𝑛𝑖,𝑘𝑜𝑒𝑓 - koeficient zohledňující počet pruhů na vjezdu, bypassu 𝑛𝑖,𝑘𝑜𝑒𝑓 = 1,00 - pro jednopruhové vjezdy 𝑛𝑖,𝑘𝑜𝑒𝑓 = 1,50 - pro dvoupruhové vjezdy 𝑡𝑔 - kritická časová mezera (s) 𝑡𝑓 - následná časová mezera (s) (t0)- min. časová mezera mezi vozidly jedoucími na okruhu, výjezdu (s) Nutno zdůraznit, že v případě výpočtu kapacity vjezdu na okružní křižovatku se použijí již upřesněné vstupní hodnoty dle [1], ale pro stanovení kapacity místa připojení bypassu je zapotřebí stanovit hodnoty nové.

2.1 Vstupní hodnoty kapacitního výpočtu Neredukované vstupní hodnoty byly zjištěny empirickým vyhodnocením videozáznamů z 5 bypassů (cca 2hodiny videozáznamu/bypass) (Tab. 1).

 tg (kritické časové mezery) - byly stanoveny pomocí Raffovy metody a následně ověřeny Modifikovanou metodou maximální věrohodnosti (Troutbeck) dle [3]

 tf (následné časové mezery) - byly stanoveny dvěma způsoby: jako průměr časových mezer mezi vozidly vedlejšího dopravního proudu a z odjezdových funkcí vozidel vedlejšího dopravního proudu (Graf 1) dle [5]

37

 t0 (minimální časové mezery) - byly stanoveny z odjezdových funkcí vozidel vedlejšího

dopravního proudu (Graf 1) dle [5]; jedná se o největší časovou mezeru mezi vozidly v hlavním dopravním proudu, kterou ještě vozidlo čekající v podřazeném dopravním proudu nepřijme

Tab. 1: Empiricky zjištěné neredukované vstupní hodnoty

Funkce odjezdu vozidel (fvoz) 6

Počet odjíždějících vozidel (n)

1 fvoz 5

2 fvoz

y = 0,3206x - 0,9188 R² = 0,9916

4

3 fvoz 4 fvoz 5 fvoz

3

průměr 2

odmítnuté schodišťová funkce

1

Lineární (průměr) Lineární (- odchylka)

0 0

2

4

6

8

10

12 Čas (s)

14

16

18

20

22

Lineární (+ odchylka)

Graf 1: Příklad funkce odjezdu vozidel (Litoměřice 8:30-9:30) Byla prověřena celá řada ovlivňujících faktorů, např. délka spojovací větve, vzdálenost konce připojení od hranice okružní křižovatky Lkk, atd. Z posouzení korelace a s podmínkou, aby rozdíl v kapacitě připojení nebyl větší než 50pvoz/h (Graf 2) vyplynulo, že rozhodujícím je faktor vzdálenosti konce připojení (delší doba pro rozhodnutí řidiče odpovídá kratšímu tg a t0).

38

Vliv volby časů na kapacitu místa připojení bypassu

Rozdíl kapacit bypassu C (pvoz/h)

300 hladina 50

250

tg=3,8-4,5 200

tg=4,5-5 tg=3,8-5

150

tf=2,5-2,8 100

tf=2,8-3

50

tf=2,5-3 t0=2,1-2,8

0 0

200

400

600 800 1000 Intenzita na výjezdu (pvoz/h)

1200

1400

t0=2,8-3,7

Graf 2: Vliv volby časů na kapacitu místa připojení bypassu Na základě různých geometrických dispozic místa připojení sledovaných bypassů byly zavedeny redukce vstupních hodnot tg a t0 v závislosti na vzdálenosti konce připojovacího klínu Lkk (Obr. 2) v rozsahu do 40m: 𝑳

𝒕𝒈 = 𝟓 − 𝒌𝒌 (s) 𝟑𝟎 𝒕𝒇 = 𝟐, 𝟕𝒔 (𝒕𝟎)∆= 𝟑, 𝟐 −

𝟎,𝟕 𝟑𝟎

/2.3/ /2.4/ ∗ 𝑳𝒌𝒌 ...(s)

/2.5/

Obr.2: Vzdálenost konce připojovacího klínu Lkk, délka klínu Lk

2.2 Kapacita místa připojení spojovací větve (bypassu) Kapacita místa připojení bypassu byla stanovena na základě interaktivních modelů v programu PTV Vissim; pro potřeby simulace a kapacitního posouzení byly zjištěny a následně redukovány hodnoty tg, tf, t0.

39

Kapacita místa připojení závisí na vzdálenosti konce klínu Lkk, čím delší je vzdálenost Lkk, tím menší je kritická časová mezera tg; v praxi to znamená, že má řidič lepší výhled z vozidla a tím pádem si dovolí přijmout kratší mezeru mezi vozidly v nadřazeném dopravním proudu. Orientačně lze kapacitu místa připojení bypassu stanovit z Grafu 3. Předpokládáme-li např. určitou limitní kvalitu provozu v bypassu (v Grafu 3 se jedná o ÚKD stupně D), pak lze kapacitu bypassu odečíst při dané vzdálenosti Lkk a intenzitě na okruhu 200 až 1200 pvoz/h. Nezanedbatelným prvkem kapacitního posouzení místa připojení je délka fronty v bypassu; průměrnou délku fronty lze v závislosti na intenzitách vozidel odečíst z Grafů 4-7. Kapacita místa připojení bypassu

Kapacita místa připojení bypassu (pvoz/h)

1800

Lkk=10m (tsim=3,9s)

1600 1400

Lkk=20m (tsim=3,6s)

1200 1000

Lkk=30m (tsim=3,3s)

800 600

Lkk=40m (tsim=3,0s)

400 200 0

100

300

500

700 900 Intenzita na výjezdu (pvoz/h)

1100

1300

ÚKD D Lkk=10m (dle TP234)

Graf 3: Kapacita místa připojení bypassu v závislosti na vzdálenosti konce klínu Lkk

Intenzita v bypassu (pvoz/h)

Průměrná délka fronty v bypassu Lkk=10m 1000 800 10m

600

20m 400

30m

200

40m 100m

0 200

300

400

500

600

700

800

900

1000

Intenzita na výjezdu (pvoz/h)

Graf 4: Průměrná délka fronty v bypassu při ÚKD D (Lkk=10m)

40

1100

Intenzita v bypassu (pvoz/h)

Průměrná délka fronty v bypassu Lkk=20m 1200 1000 800

10m

600

20m

400

30m

200

40m 100m

0 200

300

400

500

600

700

800

900

1000

1100

Intenzita na výjezdu (pvoz/h)

Graf 5: Průměrná délka fronty v bypassu při ÚKD D (Lkk=20m)

Intenzita v bypassu (pvoz/h)

Průměrná délka fronty v bypassu Lkk=30m

1200 1000 800

10m

600

20m

400

30m

200

40m 100m

0 200

300

400

500

600

700

800

900

1000

1100

Intenzita na výjezdu (pvoz/h)

Graf 6: Průměrná délka fronty v bypassu při ÚKD D (Lkk=30m) Průměrná délka fronty v bypassu Lkk=40m

Intenzita v bypassu (pvoz/h)

1400 1200 1000 10m

800

20m

600

30m

400

40m

200

100m

0 200

300

400

500

600

700

800

900

1000

Intenzita na výjezdu (pvoz/h)

Graf 7: Průměrná délka fronty v bypassu při ÚKD D (Lkk=40m)

41

1100

2.3 Kapacita místa odpojení spojovací větve (bypassu) Kapacita místa odpojení bypassu byla stanovena na základě interaktivních modelů v programu PTV Vissim; nebyly zjišťovány hodnoty tg, tf, t0, kapacita byla stanovena s použitím metodiky dle [4]. Kapacita místa odpojení závisí jednak na dispozici bypassu (klín, krátký odbočovací pruh a samostatný odbočovací pruh), dále na poměru intenzit vozidel na společném pruhu, která vstupují do okružní křižovatky a která odbočující do bypassu. Součet těchto intenzit tvoří tzv. celkovou intenzitu vjezdu [6]. Orientačně lze přínos spojovací větve (navýšení kapacity vjezdu) odečíst z Grafu 8. Předpokládáme-li např. určitou limitní kvalitu provozu na vjezdu (v Grafu 8 se jedná o ÚKD stupně D), pak lze navýšení kapacity vjezdu odečíst při daném podílu intenzit vozidel 80% vjezd/20% bypass až 50% vjezd/50 % bypass a intenzitě na okruhu 400 až 1200 pvoz/h. Z hlediska kapacity odbočení hraje zásadní roli délka fronty na vjezdu do okružní křižovatky. Z Grafu 9 lze orientačně odečíst průměrnou délku fronty 10m, 20m, 30m, 40m, 100m na vjezdu v závislosti na intenzitě vozidel za místem odpojení bypassu a intenzitě vozidel na okruhu. Kapacita vjezdu

ÚKD D

1800 Kapacita vjezdu (pvoz/h)

1600

ÚKD B

1400 1200 1000 800

600 400 200 0 300

400

500

600

700 800 900 1000 Intenzita na okruhu (pvoz/h)

1100

1200

1300

navýšení D 80/20 navýšení D 70/30 navýšení D 60/40 navýšení D 50/50 ÚKD D (dle TP234)

Graf 8: Kapacita vjezdu na okružní křižovatku a její navýšení dle podílu vozidel odbočujících do bypassu Průměrná délka fronty na vjezdu Intenzita na vjezdu (pvoz/h)

1200 1000 800

10m

600

20m

400

30m 40m

200

100m

0 200

400

600

800

1000

1200

Intenzita na okruhu (pvoz/h)

Graf 9:Průměrná délka fronty na vjezdu do okružní křižovatky

42

1400

3 ZÁVĚR Pro efektivní využití spojovací větve je důležité správně navrhnout typ odpojení od příjezdové větve a připojení do výjezdové větve. V článku je podrobně rozebrán nejnepříznivější typ připojení bypassu "klín" a pro širší pochopení celé problematiky se článek okrajově zabývá také typem odpojení "klín". Místo připojení bypassu Kapacitu místa připojení určuje, kromě intenzit vozidel, vzdálenost konce klínu Lkk, která nám definuje, jak velkou kritickou časovou mezeru tg je řidič ochoten přijmout (Graf 3). Pokud dojde k situaci, že se bypass zaplní čekajícími vozidly, je třeba navrhnout v místě odpojení spojovací větve odbočovací pruh nebo samostatný pruh pro vjezd do bypassu. Orientační stanovení kapacity místa připojení bypassu typu "klín" se provede vzájemnou interakcí pomocí Grafů 3 - 7 v závislosti na vzdálenosti konce klínu Lkk. Místo odpojení bypassu Pro místo odpojení bypassu je limitující délka fronty vozidel na vjezdu do křižovatky. V případě, že kolona na vjezdu zasahuje až za místo odpojení spojovací větve je nutné, aby byl navržen odbočovací pruh nebo samostatný pruh pro vjezd do bypassu; dle Grafu 9 lze orientačně zjistit délku fronty pro ÚKD D. Dalším krokem výzkumu by mělo být podrobné rozebrání a určení kapacity ostatních typů připojení spojovacích větví na výjezd z okružní křižovatky. Výzkum má za cíl navrhnout komplexní způsob stanovení kapacity bypassu jako celku a doplnit o něj předpisy týkající se kapacity okružních křižovatek. PODĚKOVÁNÍ Tento příspěvek byl vypracován v rámci grantu Studentské grantové soutěže ČVUT č. SGS14/043/OHK/1T/11.

[1] [2] [3]

[4] [5] [6]

[7] [8]

LITERATURA Luděk Bartoš a kol.: TP234 Posuzování kapacity okružních křižovatek, EDIP, s.r.o., 2011, 56s, ISBN 978-80-87394-02-01. Luděk Bartoš a kol.: TP188 Posuzování kapacity neřízených úrovňových křižovatek, EDIP, s.r.o., 2007, 64s, ISBN 978-80-902527-6-9. RNDr. Martin Hála, CSc., Odhadování kritických odstupů na neřízených křižovatkách metodou maximální věrohodnosti, Udržitelná výstavba 2; ČVUT, Fakulta stavební, Praha, 2006, 196s, ISBN 80-01-03605-7. Mojmír Pavlík, Aplikace modelování provozu na okružních křižovatkách, Diplomová práce; ČVUT, Fakulta stavební, Praha, 2007, 134s. Schnabel, Lohse: Grundlagen der Straßenverkehrstechnik und der Verkehrsplanung, transpress VEB Verlag für Verkehrswessen, Berlin, 2011, 1284s, ISBN 978-3-410-20399-5. Doc. Ing. Petr Slabý, CSc, Ing. Ivan Sedlačik; Kapacita spojovacích větví okružních křižovatek, Příspěvek na konferenci Mariánské Lázně 2013 - Navrhování a posuzování křižovatek na pozemních komunikacích, Mariánské Lázně, 2013, 80s, ISBN 978-80-8739409-0. ČSN 736102 Projektování křižovatek na pozemních komunikacích +Změna Z1, Český normalizační institut, 2007, 181s HBS; Handbuch für die Bemessung von Straßenverkehrsanlagen, FGSV, Köln, 2005, 299s, ISBN 978-3-941790-35-3.

43

Research, Development and Innovation in Transport – RDIT 2014 Seminář s mezinárodní účastí Vysoká škola báňská – Technická univerzita Ostrava, fakulta stavební Pavel FIALA1 FINANČNÍ ZÁTĚŽ SPRÁVCE ŽELEZNIČNÍ DOPRAVNÍ CESTY JMÉNEM LEPENÝ IZOLOVANÝ STYK THE FINANCIAL COST OF THE RAILWAY INFRASTRUCTURE ADMINISTRATOR ON BEHALF OF GLUED INSULATED POINT Příspěvek je zaměřen na lepené izolované styky, jejich nižší životnost v porovnání s ostatními pojížděnými částmi železničního svršku a výčet vad, finanční srovnání výměny, náhrady či zvolení jiné technologie. Dále je zde ukázka nového typu izolovaného styku s šikmým řezem a také možnost odizolování kolejových obvodů jinými konstrukcemi. Klíčová slova Lepený izolovaný styk (LIS), šikmý lepený izolovaný styk. Abstract Contribution is focused of glued insulated points, their shorter life compared to other parts of driveable of the railway parts and the list of defects, compared to financial exchange, or other election technology. There is also a demonstration of a new type of glued insulated points with diagonal cut and the possibility of stripping the track circuits by other structures. Keywords Glued insulated points, glued insulated points with diagonal cut

1 ÚVOD V železničních kolejích, s kterými má právo hospodařit SŽDC, s. o. jsou v drtivé většině zřízeny kolejové obvody pro vedení (mimo jiné) signalizačních proudů. Tyto kolejové obvody jsou nezbytné pro identifikaci obsazených kolejí a tedy pro bezpečné řízení dopravy. Pro oddělení těchto kolejových obvodů jsou do bezstykové koleje vkládány nerozebíratelné lepené izolované styky (dále pouze LIS). Tyto jsou považovány za nedílnou součást kolejnicových pásů bezstykové koleje. V poslední době bylo jednotlivými správami tratí poukázáno na nízkou životnost lepených izolovaných styků a tím vznikající nadměrné finanční náklady pro jejich opravu / výměnu. V roce 2012 pracovníci TÚDC- oddělení technologie a mechanizace provedli měření a vizuální kontrolu s kontrolou izolační funkce a kontrolou parametru podélné výšky koleje na více než 200 lepených izolovaných stycích (rok výroby kontrolovaných LIS 2000-2012). Kontrolami byly zjištěny následující typy vad:

1



tzv. projetí konců hlav LIS, což má za následek rychlejší rozpad geometrické polohy koleje (GPK) a zkrácení životnosti celé konstrukce LIS,



vadná, nebo chybějící izolační vložka. Absence může způsobit nefunkčnost izolační funkce,



jiskření pod projíždějícími koly železničních vozidel. Tento jev je způsoben nedostatečným odvodem zpětných proudů. Na hlavě kolejnice vzniká mikrostruktura

Ing. Pavel Fiala, Katedra stavební mechaniky, Fakulta stavební, VŠB-Technická univerzita Ostrava, Ludvíka Podéště 1875/17, 708 33 Ostrava - Poruba, tel.: (+420) 725 556 963, e-mail: [email protected].

44

martenzitu (tvrdá, křehká struktura), která se vlivem pojíždění vydroluje a vzniká tzv. projetí konců hlav kolejnic, 

špatný stav lan a propojení se stojnou kolejnice pro odvod zpětných proudů (následné jiskření pod projíždějícími koly železničních vozidel),



porušená vrstva lepidla izolační spojky (u starších LIS, brzká ztráta schopnosti izolační funkce),

 chybějící upevňovadla (vlivem zvýšeného dynamického namáhání) Všechny tyto vady mají za následek zkracování životnosti a zvyšování finanční nákladů na údržbu a zajištění provozuschopnosti dráhy.

Obr.1: Chybějící vložka u LIS, projetí konců hlav vlivem jiskření při průjezdu železničních kol, porušená vrstva lepidla izolační spojky, prasklý šroub izolační spojky. (LIS r.v. 2006 na koridorové trati)

Obr.2: Tzv. utržený LIS, vadná izolační vložka, brzká ztráta izolační funkce, avšak pojížděná hlava kolejnice bez závad

45

Obr.3: Jiskření pod průjezdem železničních kol v místě LIS

2 FINANČNÍ NÁKLADY NA OPRAVU, VÝMĚNU LIS K zajištění bezpečné provozuschopnosti tratě je zapotřebí udržovat konstrukce v bezstykové koleji (BK), především LIS v bezproblémovém stavu a udržovat parametry pro provoz dle odchylek ČSN 76 6360-2 „Konstrukční a geometrické uspořádání koleje železničních drah a její prostorová poloha“. V případě nutnosti opravy či výměny je zapotřebí u LIS v převážné většině případů objednat výluku a provést opravu / výměnu konstrukce. Oprava: 

Oprava vložky LIS (prořezání případných projetých konců hlav a zatmelení vložky)



Oprava GPK LIS (ruční, strojní podbití, podložení – max. 10 mm)

Výměna: 

Výměna propojujících lan pro odvod zpětných proudů (odpojení od LIS a stykových transformátorů a nahrazení novými)



Výměna LIS (vyjmutí stávajícího LIS a náhrada novým, následné vevaření do BK)

V případě opravy vložky LIS se jedná o nenáročnou opravu, kdy není zapotřebí objednání výluky. Při provádění pracovníci komunikují s dispečerem, který předá informace o možnosti začít práce v časové pauze, kdy neprobíhá na daném místě provoz. Cena za opravu je přibližně 1000 Kč za pár LIS. Při opravě GPK strojním podbitím je cena závislá na množství podbíjených LIS, výhybek, kolejí. Nedá se tedy přesně vyčíslit. Navíc zde vstupuje podstatná část, která není započítaná do ceny podbití LIS atj. výluka traťové koleje. Teoreticky při objednání stroje pro úpravu výškové a směrové polohy (podbíječka) je možnost za strojoden podbít až 50 kusů LIS. Cena strojodne je závislá na typu stroje. Přibližná částka na opravu jednoho páru LIS se pohybuje mezi 2500-3500 Kč. Možnost ručního podbití LIS je v porovnání se strojním podbitím trvanlivější, což bylo dokázáno měřením a zkušebními úseky zpracovanými v minulých letech TÚDC. Tato oprava je však nejnákladnější a pohybuje se přibližně na 4000-7000 Kč za jeden pár LIS v závislosti na počtu následně podbíjených LIS. Výhodou této opravy je však možnost provádění v dopravních pauzách a není potřeba objednání výluky. Pomocí pryžových a polyetylenových podložek, případně u bezpodkladnicového upevnění Vossloh a typových podložek lze upravit výšky kolejnice LIS v rozmezí od 2-10 mm. Opět není

46

zapotřebí zřizování výluky. A tato technologie se osvědčila pro velmi dlouhou životnost opravy. Je však časově náročnější a cena se pohybuje v rozmezí typu LIS a potřeby použití vložek mezi 50008000 Kč na jeden pár LIS. Pro výměnu propojujících lan se stykovými transformátory je zapotřebí zajistit výluku. Výměna ocelových lan není časově náročná a cena za práci se pohybuje v rozmezí 3000-4500 Kč na jeden pár LIS. Nejnákladnější a bohužel nejpoužívanější je výměna LIS. K možnosti výměny je zapotřebí zajistit výluku. Časová náročnost na výměnu jednoho LIS je přibližně 2-3h. Výměna se skládá z odstranění propojných lan, zajištění náhradního propojení kolejnic, vyřezání/ rozbroušení starého LIS, kontrola upevňovadel, pryžových podložek, případná výměna vložení nového LIS, usazení, vevaření, následné propojení se stykovými transformátory a podbití do projektované GPK. Celková finanční náročnost na výměnu lisu: 

LIS 60E2 – délka 4 m - 14-16 tis. Kč



rozbroušení, odstranění stávajícího LIS 4-5 tis. Kč



vevaření nového LIS- 2x svár, začištění, a připojení propojovacích 25-35 tis. Kč.



Ruční podbití LIS 4-7 tis Kč.

Celková výměna jednoho LIS tedy vychází přibližně na 47-63 tis. Kč. Oprava vložky LIS

1000 Kč/pár

Oprava GPK LIS strojní podbití

2500-3500 Kč/pár

Oprava GPK LIS ruční podbití

4000-7000 Kč/pár

Oprava GPK LIS podkládání

5000-8000 Kč/pár

Výměna propojujících lan pro odvod zpětných proudů

3000-4500 Kč/kus

Výměna LIS

47000 - 63000 Kč/kus

Tab. 1: Finanční náklady na opravu /výměnu LIS Při roční výměně přibližně 1000-1500 kusů LIS se jedná o značné finanční náklady, které by při vyšší životnosti LIS, tedy snížení částky na nutnost výměny, mohly sloužit na opravu jiných úseků koridorových či regionálních tratí pro zvýšení komfortu jízdy a zkrácení jízdních dob.

3 NOVÉ TECHNOLOGIE A MOŽNOST POUŽITÍ JINÝCH SYSTÉMŮ PRO ODZOLOVÁNÍ KOLEJOVÝCH OBVODŮ Možnostmi jak odizolovat ocelové kolejnice jiným způsobem než klasickým přerušením se zabývalo již mnoho správců tratí. Jednou z možností, která se často používá u zahraničních správ, jsou čítače náprav. Počítače náprav se umístí na obou okrajích úseku, který je potřebný pro sledování. Počítač náprav pak (jak již název napovídá) zaznamenává počet náprav, které vjely do úseku a náprav, které úsek opustily. Pokud je čítač náprav „na nule“, je úsek indikován jako volný, v opačném případě jako obsazený. Nevýhoda oproti klasickým kolejovým obvodům s LIS je v případě nakolejení drobného kolejového vozidla (malá šlapací drezína, prostředky diagnostiky apod.), kdy se úsek stále jeví jako volný. Tuto nevýhodu lze eliminovat změnou legislativy a bezpečnostních předpisů. Čítače náprav se u správce železniční dopravní cesty v ČR používají především u přejezdů regionálních tratí či ve stanicích. Další možností jsou vymezené funkční obvody s elektrickými styky. Nevýhodou tohoto obvodu je finanční náročnost, nezjištění lomu kolejnice a potřeba měděných prvků, které by v ČR podlehly sběračům kovů a byla by tak narušena provozuschopnost. Dalšími možnostmi jsou

47

jednotlivé snímače, detektory kol či vozidel. Vše je ale založeno na jednotnosti systému jako celku a tedy vytvoření kompletního nového systému. Toto by však znamenalo náklady v řádech desítek miliard Kč. Pokud budeme uvažovat stále s koncepcí izolovaných styků, je vhodné hledat řešení ve zvýšení životnosti LIS. Nabízí se jako možnost řešení problému s projetím konců hlav a tudíž rychlejším rozpadem GPK konstrukce šikmého řezu ve stejně hlavy, která by zamezila zvýšeným dynamickým účinkům.

Obr.4: Konstrukce šikmého izolovaného styku Šikmý řez je veden pouze hlavou kolejnice v úhlů 30° od pojížděné hrany. Ve stojně kolejnice je pomocí otvoru řez veden kolmo až k patě kolejnice. Tímto kolmým řezem je zajištěna bezpečnost proti tzv. střižení lepeného šikmého kolejnicového styku. Ostatní funkce, jako odvod zpětných proudů pomocí lan ke stykovým transformátorům je zachována. V místě pojížděné hrany hrotu je vyřezán malý výřez. Tento výřez byl zvolen po několikaletém testování a zjištění, že tato oblast bez výřezu působila problémy při provozu (částečné ojetí a propojení). Instalace 4 kusů šikmých LIS do zkušebního provozu v koleji ve správě SŽDC je naplánována na 28. a 30. října 2014 do žst. Lukavice na Moravě.

4 ZÁVĚR V současné době je nejúčelnějším řešením v prodloužení životnosti LIS dodržovat technologické postupy a kontroly, zajistit případnou nutnou údržbu a opravu pro ponechání LIS co nejdéle v koleji a oddálit nutnost výměny, která je pro správce železniční dopravní cesty finančně nejnákladnější, na co nejdelší možný interval, při dodržení odchylek a parametrů dle ČSN 76 6360-2 „Konstrukční a geometrické uspořádání koleje železničních drah a její prostorová poloha“. Nadále je však vhodné hledat konstrukce a provozně ověřovat kolejové obvody s LIS novými technologiemi za účelem zvýšení životnosti v odizolování kolejových obvodů bezstykové koleje.

[1] [2] [3]

LITERATURA Předpis SŽDC S3 .: Železniční svršek, SŽDC 2011. ČSN 76 6360-2 „Konstrukční a geometrické uspořádání koleje železničních drah a její prostorová poloha“. Interní materiály Vossloh AG a SŽDC

48

Research, Development and Innovation in Transport – RDIT 2014 Seminář s mezinárodní účastí Vysoká škola báňská – Technická univerzita Ostrava, fakulta stavební Tomáš OLEXA1, Ján MANDULA2 SLEDOVANIE TUHOSTI VYBRANÝCH ASFALTOVÝCH ZMESÍ STUDY OF STIFFNESS FOR CHOSEN ASPHALT MIXTURES Abstrakt V súčasných Slovenských podmienkach je stav vozoviek po zimnej sezóne často dezolátny. Vznikajú poruchy ako sú výtlky, sieťové trhliny a vyjazdené koľaje. Oproti minulým desaťročiam sa zvýšil výskyt vyjazdených koľají, čo je zapríčinené zvýšenou intenzitou nákladnej dopravy. V takýchto zaťažených úsekoch cestnej komunikácie by mali preto byť použité zmesi, ktoré majú zvýšenú odolnosť voči trvalým deformáciám. Túto charakteristiku zmesí môžeme odhadnúť aj vďaka sledovaniu jej tuhostných vlastností. Článok je zameraný na sledovanie tuhosti vybraných asfaltových zmesí pre obrusnú vrstvu pri meniacich sa teplotách. Kľúčové slová Poruchy vozovky, tuhosť, asfaltová zmes. Abstract Nowadays in Slovak terms is pavements condition after winter session in desolate state on many sections. There are many damages like potholes, screen cracks and longitudinal ruts. Occurrence of longitudinal ruts increases in comparison with last decade. That is caused by growing intensity of heavy traffic. For these loaded road sections should be used asphalt mixtures with better deformation resistance. This characterization of asphalt mixtures could be estimated by observation of stiffness properties. Paper is focused on stiffness study of chosen asphalt mixtures used in surface course with variant temperature. Keywords Pavement damages, stiffness, asphalt mixture.

1 ÚVOD Vozovka je viacvrstvová konštrukcia zo stmelených, alebo nestmelených materiálov. Pri polotuhých typoch vozoviek je obrusná a ložná vrstva tvorená asfaltovou zmesou, ktorej životnosť sa pohybuje v rozsahu dvoch až piatich rokov v závislosti od aktuálneho zaťaženia a klimatických podmienok. Každý úsek cestnej komunikácie je však iný z hľadiska typu a únosnosti podložia, výskytu podzemnej vody a preto je úlohou projektanta voliť správne materiály pre zvolené podmienky. Hlavnými vlastnosťami obrusných asfaltových vrstiev, ktoré sú zohľadnené aj vo výpočtovom modeli vozovky sú únavové charakteristiky, pevnosť v ťahu za ohybu a modul tuhosti.

1

2

Ing. Tomáš Olexa, Katedra geotechniky a dopravného staviteľstva, Stavebná fakulta, Technická univerzita v Košiciach, Vysokoškolská 4, 04200 Košice, tel.: (+421) 556024328, e-mail: [email protected]. Doc. Ing. Ján Mandula, PhD., Katedra geotechniky a dopravného staviteľstva, Stavebná fakulta, Technická univerzita v Košiciach, Vysokoškolská 4, 04200 Košice, tel.: (+421) 556024193, e-mail: [email protected].

49

Modul tuhosti sa v súčasnosti na Slovensku sleduje v súlade s Európskou normou STN EN 12647 – 26 [1], kde sa špecifikujú možnosti merania modulu tuhosti asfaltom stmelených materiálov. Metódy sa delia podľa spôsobu namáhania či už ohybom, alebo jednoosím ťahom tlakom. Každá z týchto metód zároveň využíva vzorky iného tvaru čo môže spôsobovať mierne odlišnosti výsledkov skúšok rozdielnymi metódami. Vo všeobecnosti sú najrozšírenejšie metódy štvorbodového ohybu, dvojbodového ohybu a metóda merania tuhosti v nepriamom ťahu. Tento článok využíva princíp sledovania tuhosti štvorbodovým ohybom hranolovitej vzorky. Vzorka sa zaťažuje v štyroch bodoch, pričom v krajných dvoch bodoch je vzorka uchytená vo vertikálnom smere a vo vnútorných dvoch bodoch je uchytená vo vertikálnom a horizontálnom smere. Zaťaženie sa vnáša v tvare sínusoidy pomocou vnútorných uchytení pričom frekvencia sa môže meniť od 0,1 Hz do 50 Hz. Hodnota modulu tuhosti sa berie ako hodnota 100 cykloch zaťažovania a pomerná deformácia nesmie prekročiť 50 microstrain. Teplota pri meraní nie je striktne určená normou, avšak ak sa vychádza zo slovenskej návrhovej metodiky TP 3/2009 [2], tak zvolené teploty by mali byť priemerné ročné hodnoty 0°C, 11°C a 27°C. Na meranie tuhosti bolo použité už spomenuté zariadenie so štvorbodovým ohybom, ktorého schému je možné vidieť na obr.1. Dané zariadenie sa využíva na sledovanie tuhosti asfaltových materiálov ako aj únavových charakteristík. Budené zaťaženie na pneumatickom princípe sa vnáša vďaka piestu, ktorý je umiestnený pod vzorkou v dvoch vnútorných bodoch. Deformácia vzorky je meraná uprostred, pomocou senzoru s citlivosťou 2 mm, ktorý je umiestnený nad vzorkou. Zariadenie od firmy IPC Global je možné vidieť na obr.1.

Obr.1: Zariadenie na meranie metódou štvorbodového ohybu a schéma zaťaženia

2 SKÚMANÉ ASFALTOVÉ ZMESI Pre výskum boli zvolené asfaltové zmesi, najčastejšie používané na obrusnú a ložnú vrstvu vozovky na slovenských cestách. Asfaltový betón v ktorom bola použitá kontinuálna čiara zrnitosti kameniva a maximálna frakcia kameniva s veľkosťou 11 mm. Použité bolo spojivo CA s penetráciou 50/70 a prídavkom na lepšiu priľnavosť ku kamenivu. Porovnávaná bola bežná asfaltová zmes so zmesou, kde bolo 10 % kameniva nahradených recyklovaným materiálom z vozovky s podobným zložením. Vo všeobecnosti by prídavky recyklovaných materiálov do asfaltových zmesí nemali negatívne ovplyvňovať požadované vlastnosti. Meraním modulu tuhosti na týchto dvoch vzorkách sa môže určiť rozdiel pre vhodnosť použitia na viac zaťažených úsekoch. Na sledovaných asfaltových zmesiach boli vykonané aj počiatočné skúšky typu podľa noriem STN EN 13108 - 1 [3] a súboru noriem STN EN 12697 [4], ktorých výsledky je možné vidieť

50

nižšie v tab.1. Tieto zmesi sa používajú v obrusných vrstvách s hrúbkou približne 35 až 50 mm, pričom na testovanie tuhosti sa použili vzorky s hrúbkou približne 50 mm. Tab.1: Výsledky základných skúšok asfaltových zmesí AC 11

AC 11-R10

5,40

5,40

Maximálna objemová hmotnosť - ρmv (kg/m )

2555,00

2525,00

Medzerovitosť - Vm (%)

3,00

3,90

Medzerovitosť kameniva - VMA (%)

16,00

16,60

Percento medzier vyplnených asfaltom - VFB (%)

81,10

76,40

Percentuálny podiel jemných zŕn - f (%)

10,50

9,50

85,00

86,00

Sklon vyjazdenej koľaje - WTSAIR (mm/10 cykl.)

0,06

0,06

Pomerná hĺbka vyjazdenej koľaje - PRDAIR (%)

4,45

4,68

Hĺbka vyjazdenej koľaje – RD AIR ,v (mm)

1,78

1,87

Obsah spojiva - S (%) 3

Citlivosť na vodu - ITSR (%) 3

Z uvedených výsledkov je zrejmé, že zvolené zmesi sú vhodné na použitie a sledovanie ďalších charakteristík. Hodnoty jednotlivých skúšok sú z veľkej časti rovnaké pre klasickú ako aj pre zmes s prídavkom recyklovaného materiálu. Tento fakt môže byť predpokladom zhody aj pri výsledkoch merania tuhosti.

3 VÝSLEDKY MERANÍ Všetky vzorky boli použité až po uskladnení pri laboratórnej teplote 20 °C na rovnej podložke po dobe jedného týždňa. Každá vzorka sa pred skúškou temperovala v klimatickej komore na teplotu merania po dobu dvoch hodín. Rozmery jednotlivých vzoriek sú približne 50 x 50 x 380 mm s odchýlkou ± 1 mm. V priebehu merania bola poškodená iba jedna vzorka, ktorá bola oslabená a poškodenie nastalo približne v jednej tretine dĺžky. Zvolené frekvencie sú 0,5; 1; 5; 10; 20; 50 Hz, ktoré boli vyberané náhodne až na frekvenciu 10 Hz, ktorá je stanovená normou. Pri priebehu skúšky sa postupovalo v meraní od najnižšej frekvencie po najvyššiu, pričom na konci merania sa zopakovala prvá frekvencia pre overenie dôveryhodnosti výsledkov. Ako hodnota modulu tuhosti sa berie hodnota, ktorá je nameraná pri 100 zaťažovacom cykle. Pre priemernú hodnotu tuhosti je potrebné odskúšať minimálne štyri vzorky pričom rozdiel od priemernej hodnoty by nemal presiahnuť 10%.

51

Obr.2: Výsledky merania pri teplote 0 °C

Obr.3: Výsledky merania pri teplote 11 °C

Obr.4: Výsledky merania pri teplote 27 °C Počas merania sa zaznamenáva amplitúda vyvolaného napätia σ0, pomerná deformácia vyvolaná týmto napätím ε0 a fázový uhol φ medzi nimi. Následne sa na základe vzťahu 1. vypočíta komplexný modul [5].

52

E

*



 0   cos     0 

2

 0  sin     0 

2

(1)



Uvedené grafy názorne ukazujú správanie sa asfaltových zmesí v závislosti od teploty okolia. Vyššie teploty významne degradujú hodnoty tuhosti asfaltovej zmesi. Teplota sa menila približne o 10 °C a rozdiely v hodnotách tuhosti sa menili približne o tretiny. Hodnota modulu tuhosti v značnej miere závisí od zvolenej hodnoty frekvencie sínusového zaťaženia. Táto frekvencia sa dá interpretovať aj ako prejazdy jednotlivých náprav vozidla za jednotku času. Pri zvyšujúcej sa frekvencií je tendencia hodnôt tuhosti stúpajúca, a závislosť modulu tuhosti od frekvencie má približne lineárny priebeh. Sklon tohto priebehu sa zväčšuje spolu so stúpajúcou teplotou. Typickým znakom väzkopružného pôsobenia materiálov je práve závislosť ich pružných vlastností od teploty a času zaťažovania, resp. od frekvencie dynamického zaťažovacieho procesu [5]. Tento znak podmieňuje, že pri vyššej teplote je asfalt menej tuhý a viac elastický, pričom pri nízkych teplotách je jeho tuhosť vysoká a jeho skupenstvo viac krehké. Rozdiely medzi jednotlivými vzorkami nie sú v princípe vyššie ako 2000 MPa, čo však pri jednotlivých vzorkách predstavuje až dvojnásobný rozdiel. Zmes bez prídavku recyklovaného materiálu mala hodnoty modulu tuhosti v každom prípade vyššie a zároveň sa rozdiely medzi jednotlivými vzorkami zvyšovali v závislosti od stúpajúcej teploty. Výsledky skúšok potvrdzujú hodnovernosť priebehu skúšky, keďže sa hodnota pri prvej frekvencii zhodovala aj po skúške. Počas skúšky sa poškodila iba jedna vzorka, ktorá bola nahradená a zvyšné sa po ukončení kompletného merania ešte stále môžu využiť na meranie charakteristík únavy.

4 ZÁVER Pri danom výskume sa vychádzalo aj z poznatkov zahraničných kolegov [7, 8, 9] a tak ako je uvedené z práce Californskej univerzity v Berkeley [6], na modul tuhosti majú najrozsiahlejší vplyv pevnostné charakteristiky jednotlivých zložiek asfaltovej zmesi ako aj teplota skúšky, avšak výsledky môžu byť ovplyvnené aj typom zvolenej metódy. Pri rozširovaní tohto výskumu je smerovanie aj na testovanie asfaltovej zmesi pomocou viacerých vhodných metód a následne určovanie odchýlok. Výsledky daných skúšok sú podstatne odlišnejšie ako sú hodnoty uvedené v technickom predpise pre návrh polotuhých a netuhých vozoviek [2] a taktiež sú odlišné oproti starším výskumom, ktoré boli vykonávané pomocou metódy dvojbodového ohybu. Modul tuhosti sa líšil výraznejšie a jeho hodnoty boli rozhodne vyššie. Tieto odlišnosti sa zdôvodňujú najmä iným typom metódy a taktiež hodnoty zvolených frekvencií boli v iných rozsahoch. Taktiež sa očakáva, že v súčasnosti sú stavebné materiály na výstavbu ciest podrobované náročnejším kritériám a ich kvalita by mala byť oproti doterajším materiálom vyššia. Vysoký modul tuhosti sa však môže zle odraziť na únavovej životnosti vozovky. Asfaltové zmesi s hodnotami približne 13 000 MPa pri 10 °C a 10 Hz sú jednoznačne vhodné aj pre obrusné vrstvy prvej kvalitatívnej triedy aj napriek tomu, že hodnoty odolnosti voči vyjazdeným koľajam má, ako môžeme vidieť v tab.1 pomerne blízke limitným. POĎAKOVANIE Tento príspevok vznikol vďaka podpore v rámci operačného programu Výskum a vývoj, pre projekt: Univerzitný vedecký park TECHNICOM pre inovačné aplikácie s podporou znalostných technológií, kód ITMS: 26220220182, spolufinancovaný zo zdrojov Európskeho fondu regionálneho rozvoja.

[1] [2]

LITERATÚRA STN EN 12697 - 26. Asfaltové zmesi - skúšobné metódy pre asfaltové zmesi spracúvané za horúca - časť 26: Tuhosť. 40 pp. 2010. MDPT SR. TP 3/2009: Navrhovanie netuhých a polotuhých vozoviek. 52 pp. 2009.

53

[3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10]

STN EN 13108-1. Asfaltové zmesi. Požiadavky na materiály Časť 1 Asfaltový betón. 40 pp. 2008. STN EN 12697. Asfaltové zmesi - skúšobné metódy pre asfaltové zmesi spracúvané za horúca. 2010. MARTINČEK, G. Dynamická diagnostika vozoviek. Bratislava, pp. 35-39, 1983. TAYEBALI, A. A. Stiffness of asphalt-aggregate mixes. National Research Council, Washington DC, 1994. pp.99, ISBN 0-309-05768-X. GONZÁLEZ, O. Rheology and stability of bitumen/EVA blends. Eurpean polymer journal 40. 8 pp. 2004. 2365-2372. PETHO, L. Analysis of the stiffness variability in asphalt layers using the Monte Carlo simulation. 25th ARRB Conference – Shaping the future. Perth. Australia, pp.18, 2012. PELLINEN, T. K. Stiffness of hot mix asphalt. Final report. Purdue University. Indiana, pp. 404. March 2006. HORNYCH, P., KAZAI, A., PIAU, J.M., Study of the resilient behaviour of un bound granular materials. Proceedings of the Fifth International Conference on the Bearing Capacity of Roads and Airfields, Trondheim, Norway . 1998.

54

Research, Development and Innovation in Transport – RDIT 2014 Seminář s mezinárodní účastí Vysoká škola báňská – Technická univerzita Ostrava, fakulta stavební Marián Dubravský1, Ján Mandula2 OPTIMALIZÁCIA PRIDÁVANIA PRÍRODNÉHO ZEOLITU DO NÍZKOTEPLOTNÝCH ASFALTOVÝCH ZMESÍ

OPTIMIZE THE AMOUNT OF NATURAL ZEOLITE ADDITION TO WARM MIX ASPHALT Abstrakt V posledných rokoch sú nízkoteplotné asfaltové zmesi viac a viac používané v asfaltovom priemysle. Nízkoteplotné asfaltové zmesi poskytujú celú paletu výhod, ako napríklad výhody ekonomické, environmentálne a ekologické. Nižšia spotreba energie a menšie znečistenie prostredia sú hlavné výhody tejto asfaltovej zmesi. Tento článok pojednáva o pridávaní prírodného zeolitu do podkladných asfaltových vrstiev. Meranie je zamerané na základné fyzicko-mechanické vlastnosti deklarované v predpisoch platných na Slovensku. Kľúčové slova prírodný zeolit, nízkoteplotná asfaltová zmes, teplota. Abstract In recent years, warm mix asphalt (WMA) is becoming more and more used in the asphalt industry. WMA provide a whole range of benefits, whether economic, environmental and ecological. Lower energy consumption and less pollution is the most advantages of this asphalt mixture. Paper deals with the addition of natural zeolite into the sub base asphalt layers, which is the essential constituent in the construction of the road. Measurement is focused on basic physic – mechanical properties declared according to the catalog data sheets in Slovakia. Keywords natural zeolite, warm mix asphalt, temperature.

1 ÚVOD Nízkoteplotné asfaltové zmesi (NTAZ) sa v posledných desaťročiach stávajú čoraz častejšie používané pre ich výhody. Ide o ekonomické, environmentálne a výrobné výhody. NTAZ sa vyrábajú pri teplotách 100 – 140 °C, čo je asi o 30 – 40 % nižšia teplota ako u konvenčných horúcich asfaltových zmesí. Použitím rôznych technológií na zníženie výrobnej teploty asfaltových zmesí sa dá dospieť k porovnateľným fyzikálno-mechanickým vlastnostiam aké má referenčná zmes. Vplyvom zníženia výrobnej teploty sa dá očakávať so zvýšením medzerovitosti asfaltových skúšobných telies. 1

2

Ing. Marián Dubravský, KGaDS, Stavebná fakulta. TU v Košiciach, Vysokoškolsá 4, 042 00 Košice, (+421) 55 602 4178, [email protected]. Doc. Ing. Ján Mandula, PhD., KGaDS, Stavebná fakulta. TU v Košiciach, Vysokoškolsá 4, 042 00 Košice (+421) 55 602 4193, [email protected].

55

2 KONŠTRUKCIA VOZOVKY Vozovka je viacvrstvová konštrukcia postavená z cestných stavebných materiálov na povrchu cestného telesa alebo inej stavebnej konštrukcie tak, aby jej dimenzie a vlastnosti umožnili rýchlu, bezpečnú, pohodlnú a hospodárnu jazdu motorových vozidiel. Skladba konštrukcie cestnej vozovky je obvykle taká, že má: • kryt (obrusná a ložná vrstva), • podklad (horná a spodná podkladná vrstva), • ochrannú vrstvu. Tak kryt, ako aj ostatné vrstvy môžu byť delené, teda pozostávajú z dvoch a niekedy aj z troch vrstiev. Skladba vozovky a pomenovanie vrstiev je na obrázku 1. [1]

Obr.1: Konštrukcia vozovky

3 PRÍRODNÝ ZEOLIT Zeolit je kryštalický hydratovaný alumosilikát alkalických kovov a kovov alkalických zemín. Jedinečnosť zeolitu spočíva v tom, že priestorové usporiadanie atómov vytvára kanáliky a dutiny konštantných rozmerov. V týchto kanálikoch sa môžu zachytávať látky tuhého, kvapalného a plynného skupenstva. Takto sa vytvára charakteristická priestorová konštrukcia so značným výskytom dutín, pospájaných do kanálikov, v ktorých sú uložené katióny kovov, alebo molekuly vody. Celkový objem týchto dutých priestorov je 24 - 32 %. Rozsiahle možnosti využitia zeolitov vyplývajú predovšetkým z týchto špecifických fyzikálno-mechanických vlastností: • vysoká iónová výmena a selektivita, • reverzibilná hydratácia a dehydratácia, • vysoká schopnosť sorpcie plynov, • vysoká termostabilita, • odolnosť voči agresívnym médiám. [2] Pre experimentálne meranie sa použil prírodný zeolit z lokality Nižný Hrabovec. Produkt firmy Zeocem a.s. s označením ZeoCem 200 má nasledovné chemické zloženie (viď. Tabuľka 1). Vlhkosť pridávaného zeolitu bola 6,3 %. Tab.1: Chemické zloženie prírodného zeolitu Oxid

SiO2

Al2O3

TiO2 Fe2O3

MnO CaO

MgO

K2O

Na2O

Množstvo (%)

66,97

10,61

0,24

0,03

0,73

2,96

0,68

1,72

56

2,90

4 NÁVRH A ANALÝZA ZMESI Experiment spočíval v návrhu nízkoteplotnej asfaltovej zmesi pre podkladnú vrstvu konštrukcie vozovky. Pre každú zmes sa navrhli iné receptúry, podľa požiadaviek európskych noriem. Referenčné asfaltové zmesi boli vyrábané klasickou horúcou metódou, s teplotou zhutnenia 150°C. Nízkoteplotné asfaltové zmesi (označenie WMA), s prídavkom prírodného zeolitu, boli zhutnené pri teplote 130 °C. V tabuľke 2 sú uvedené označenia a percentuálne zloženie jednotlivých zložiek asfaltových zmesí. Tab.2: Percentuálne zloženie asfaltovej zmesi Zmes/Označenie

Kamenivo (fr. – frakcia)

Filer

Prísada

Asfaltové spojivo

ZeoCem 200

MOL

Typ

Hradová Hradová Hradová Hradová Hosťovce

Označenie

fr. 11/16

fr. 8/11

fr. 4/8

fr. 0/4

VJM

Zeolit

50/70

Ref.zmesAC 16 P

19,05

19,05

12,38

38,10

6,67

0

4,76

WMA AC 16 P

19,05

19,05

12,38

38,10

5,77 – 6,47

0,2 – 0,9

4,76

Na základe percentuálnych podielov jednotlivých frakcií kameniva sme zostrojili krivku zrnitosti asfaltovej zmesi (viď obr.2). 100.00 90.00 80.00

60.00 50.00

40.00 30.00 20.00 10.00 DNO 0.063 0.125 0.25

0.5

1

2

4

5.6

8

11.2

Sito (mm)

Obr.2: Krivka zrnitosti asfaltovej zmesi

57

16

0.00 22.4

Prepad (%)

70.00

5 INTERPRETÁCIA VÝSLEDKOV Z každej asfaltovej zmesi (7variant) bolo vyrobených 9 marshallových teliesok. Prvé tri boli skúšané na objemové hmotnosti a medzerovitosť a 6 vzoriek bolo skúšaných na citlivosť asfaltových vzoriek na vodu. Na obrázku 3 sú zobrazené objemové hmotnosti a maximálne objemové hmotnosti jednotlivých asfaltových zmesí.

Objemová hmotnosť (kg/m3)

2550

2500 2450 2400 2350

2300 2250 2200 HAZ + 0% NTAZ + PZ 0% PZ

NTAZ + 0.2% PZ

NTAZ + 0.3% PZ

Maximálna objemová hmotnosť

NTAZ + 0.4% PZ

NTAZ + 0.6% PZ

NTAZ + 0.9% PZ

Objemová hmotnosť

Obr.3: Objemové hmotnosti asfaltových zmesí Následne sa z objemových hmotností vypočítala medzerovitosť asfaltových zmesí (viď. Obrázok 4). 9 y = 3.909x3 - 10.786x2 + 6.35x + 6.1057 R² = 0.2926

Medzerovitosť (%)

8 7 6 5

4 3 2 1 0 0

0.2

Vm

0.4 0.6 Obsah prírodného zeolitu (%) Vm min

Vm max

0.8

Logaritmický (Vm)

Obr.4: Závislosť medzerovitosti od množstva pridávaného zeolitu

58

1

1400

100 95 90 85 80 75 70 65 60 55 50

1200 1000

ITSR (%)

Nepriamy priečny ťah (kPa)

Skúška citlivosti na vodu asfaltových zmesí pozostáva z určenia nepriamej priečnej pevnosti asfaltových telies, z ktorých sa následne vypočíta ich vzájomný pomer ( viď obrázok 5).

800 600

400 200

0 HAZ + 0% NTAZ + 0% NTAZ + PZ PZ 0.2% PZ

ITSwet

NTAZ + 0.3% PZ Zmes

ITSdry

NTAZ + 0.4% PZ

ITSR

NTAZ + 0.6% PZ

NTAZ + 0.9% PZ

ITSRmin

Obr.5: Citlivosť na vodu asfaltových zmesí Jedna z ďalších pozorovaných vlastností je percento medzier vyplnených spojivom. Na obrázku 6 vidíme závislosť percenta medzier vyplnených spojivom od množstva pridávaného zeolitu.

Percento medzier vyplnených spojivom (%)

75 y = -9.4634x3 + 26.481x2 - 11.224x + 65.479 R² = 0.2838

70 65 60 55 50 45 0

Rady1

0.2

0.4 0.6 Obsah prírodného zeolitu (%)

VFB min

VFB max

0.8

1

Polynomický (Rady1)

Obr.6: Závislosť percenta medzier vyplnených spojivom od množstva pridávaného zeolitu

59

3 ZÁVER Nízkoteplotné asfaltové zmesi sú v poslednej dobe čoraz viac používane zmesi v asfaltovom priemysle. Majú celu paletu výhod, či ekonomických alebo environmentálnych. Medzerovitosť a nepriamy priečny ťah sú dve relevantné skúšky na deklarovanie fyzikálno-mechanických vlastností asfaltových zmesí. Skúmanie týchto vlastností si vyžaduje väčšej pozornosti so zreteľom na výslednú pevnosť asfaltových skúšobných vzoriek. PODAKOVANIE Tento príspevok vznikol vďaka podpore v rámci operačného programu Výskum a vývoj, pre projekt: Univerzitný vedecký park TECHNICOM pre inovačné aplikácie s podporou znalostných technológií, kód ITMS: 26220220182, spolufinancovaný zo zdrojov Európskeho fondu regionálneho rozvoja. LITERATURA [1] M. Dubravský, J. Mandula :Vplyv medzerovitosti na výslednú pevnosť nízkoteplotných asfaltových zmesí - 2014. In: Pozemné komunikácie a dráhy : inovatívne materiály a technológie pre navrhovanie vozoviek : zborník prednášok z 9. konferencie s medzinárodnou účasťou, S. 23-26. ISBN 978-80-553-1618-5. [2] M. Dubravský, J. Mandula : Vybrané vlastnosti nízkoteplotných asfaltových zmesí na báze zeolitu - 2013. In: Situácia v ekologicky zaťažených regiónoch Slovenska a strednej Európy : 22. vedecké sympózium s medzinárodnou účasťou, S. 92-95. - ISBN 978-80-970034-5-6. [3] http://www.zeocem.sk [4] J. Valentin, P. Mondschein: Predbežné technické podmienky pre nizkoteplotné asfaltové zmesi – 2011. In: Silnice mosty 3/2011. S: 22 – 27. ISSN 1804 – 8684. [5] STN EN 12697-5 : Skúšobné metódy pre asfaltové zmesi spracúvané za horúca, Časť 5: Stanovenie maximálnej objemovej hmotnosti. [6] STN EN 12697-6 : Skúšobné metódy pre asfaltové zmesi spracúvané za horúca, Časť 6: Stanovenie objemovej hmotnosti asfaltových skúšobných telies. [7] STN EN 12697-8 : Skúšobné metódy pre asfaltové zmesi spracúvané za horúca, Časť 8: Stanovenie medzerovitosti asfaltových zmesí. [8] STN EN 12697-12 : Skúšobné metódy pre asfaltové zmesi spracúvané za horúca, Časť 12: Stanovenie citlivosti asfaltových vzoriek na vodu.

60

Research, Development and Innovation in Transport – RDIT 2014 Seminář s mezinárodní účastí Vysoká škola báňská – Technická univerzita Ostrava, Fakulta stavební Monika Orthová1, Andrea Zuzulová2, Silvia Cápayová3 DRSNOSŤ A HLUČNOSŤ POVRCHU VOZOVEK ROUGHNESS AND NOISINESS SURFACE OF PAVEMENTS Abstrakt Meraním a hodnotením drsnosti asfaltových vozoviek sa stanovuje kvalita krytu vozovky z hľadiska odporu voči šmyku vozidla. Príspevok sa venuje stavu povrchu vozoviek - drsnosti a jej vplyvu na hlučnosť vozovky a súčasným metódam na zisťovanie a hodnotenie drsnosti vozovky. Zhodnotené sú počiatočné merania na vybranej dopravnej ploche v Bratislave. Kľúčové slová Vozovka, drsnosť, povrch vozovky, šmykové trenie, metóda merania. Abstract Measurement and evaluation of the roughness of asphalt pavements provides quality of pavement surface in terms of skid resistance for vehicle. This paper considers the condition of pavement surfaces - roughness and its impact on noise of pavement and current methods for the detection and evaluation of the roughness of the pavement. Evaluation of the initial measurements of selected traffic area in Bratislava. Keywords Pavement, roughness, pavement surface, skid resistance, test method.

1

DRSNOSŤ A HLUČNOSŤ VOZOVKY

Drsnosť je vlastnosť povrchu vozovky, ktorá zabezpečuje spolupôsobenie vozovky a pneumatiky vozidla. Základným prvkom spolupôsobenia je textúra povrchu. Textúra povrchu je vyjadrená mikrotextúrou (zabezpečuje vysokú základnú úroveň trenia) a makrotextúrou (nutná na vytvorenie kanálikov na odtok vody z povrchu komunikácie na styku vozovka – pneumatika). Hodnotenie vozovky z hľadiska jej odolnosti voči šmyku je veľmi náročné, pretože trenie medzi kolesom a vozovkou je ovplyvnené veľkým množstvom prvkov ako napr. typ pneumatiky, tlak v pneumatike, rýchlosť vozidla, brzdný systém vozidla, hmotnosť vozidla, ročné obdobie (teplota, sneh, voda, ľad), znečistenie a porušenie vozovky, typ krytu vozovky (materiál, kamenivo) atď. Stanovenie iba na základe jedného prípadne niektorých parametrov, by nebolo úplne správne. Možno však povedať, že zásadný a teda rozhodujúci účinok z pohľadu hodnotenie drsnosti povrchu vozovky má textúra povrchu.

1

, Katedra dopravných stavieb, Stavebná fakulta, Slovenská technická univerzita v Bratislave, Radlinského 11, 813 68 Bratislava, tel.: +421 2 59274 359, e-mail: [email protected]. 2 Ing. Andrea Zuzulová, PhD., Katedra dopravných stavieb, Stavebná fakulta, Slovenská technická univerzita v Bratislave, Radlinského 11, 813 68 Bratislava, tel.: +421 2 59274 355, e-mail: [email protected] 3 Ing. Silvia Cápayvoá, PhD., Katedra dopravných stavieb, Stavebná fakulta, Slovenská technická univerzita v Bratislave, Radlinského 11, 813 68 Bratislava, tel.: +421 2 59274 355, e-mail: [email protected]

61

Na dosiahnutie vyhovujúcich protišmykových vlastností vozovky za akýchkoľvek podmienok je nevyhnutné, aby hodnoty makro aj mikrotextúry boli na primeranej úrovni. Všeobecne môže byť povrch vozovky podľa hodnôt mikro a makrotextúry rozdelený do štyroch kategórií [6]: A. nerovný a drsný, t.j. povrch má dobrú mikrotextúru aj makrotextúru; B. nerovný a vyhladený, t.j. povrch má dobrú makrotextúru, ale zlú mikrotextúru; C. rovný a drsný, t.j. povrch má dobrú mikrotextúru, ale zlú makrotextúru; D. rovný a vyhladený, t.j. povrch má zlú mikro aj makrotextúru (obr. 1).

Obr.1: Príklady povrchov vozoviek s rôznou mikro a makrotextúrou [6] Prítomnosť hluku je neodmysliteľne spojená s rôznymi formami dopravy a aktivitami. Každý druh hluku má na človeka negatívny vplyv, hlavne na jeho zdravie. V rámci hluku od cestnej dopravy rozpoznávame dva druhy hluku: hluk valivý a hluk na styku vozovka – pneumatika. Cestná premávka je najrozsiahlejší pôvodca hluku vo všetkých krajinách a jeden zo základných dôvodov problémov pri kontakte človek - doprava. „Hlučnosť“ dopravy si uvedomujeme obzvlášť v urbanizovanom území, kde je snaha navrhnúť také riešenia, aby sme čo najviac dokázali eliminovať hluk. Jednou z možnosti je aj vhodné usporiadanie dopravného priestoru alebo riešenie vhodnej konštrukcie vozovky v zastavanom území, aby sa v maximálnej miere ovplyvnila možnosť vzniku nadmerného hluku. Z hľadiska konštrukčného je to použitie materiálu so zníženou hlučnosťou, kedy tieto technológie sú schopné znížiť hluk oproti bežnému povrchu aj o 12 dB. Vo svete sa vyvíjajú vozovky, ktoré okrem zníženia hluku spĺňajú podmienky aj na nízku cenu, bezpečnosť a trvanlivosť. Výskum ukazuje, že mastixový asfalt alebo aj OGFC dokážu znížiť hluk o 3 až 5 dB(A). V Českej republike firma Eurovia CS vyvinula typ asfaltu s názvom VIAPHONE, ktorý dokáže znížiť hluk o 3 dB, čo zodpovedá 50% zníženia intenzity dopravy. Ďalšou možnosťou ako znížiť hluk pomocou asfaltu je použitie asfaltového koberca drenážneho PA alebo asfaltového koberca veľmi tenkého BBTM. Asfaltová zmes BBTM A 5 znižuje hluk o 2 až 3 dB oproti SMA 11. Z asfaltového koberca veľmi tenkého redukuje hluk aj BBTM B 5, ktorý dokáže znížiť hluk o 3 až 4 dB oproti SMA 11.

2

MERANIE DRSNOSTI

Meranie mikrotextúry možno vykonať priamou alebo nepriamou skúškou. Priame merania uskutočňujeme pomocou mikroskopov a mikrofotografií. Nepriame meranie pomocou kyvadla, ktorého hodnoty udávajú hodnotu odporu proti šmyku určenú pomocou gumenej trecej pätky kĺzajúcej sa po skúšobnom povrchu (PTV). Na meranie makrotextúry sa v súčasnosti používajú profilometre, ktoré určujú priemernú hĺbku profilu makrotextúry (MPD), alebo stanovenie pomocou odmernej metódy, ktorou sa stanovuje priemerná hĺbka textúry (MTD). Na meranie šmykového trenia existuje v súčasnosti mnoho meracích zariadení, ako napr. SKIDDOMETER, SCRIM, ale aj

62

zariadenie PROFILOGRAPH na určenie makrotextúry povrchu. Šmykové trenie a makrotextúra povrchu slúžia na výpočet medzinárodného indexu trenia IFI (International Friction Index), ktorý je hodnotiacim parametrom drsnosti vozoviek. Na Slovensku sa na meranie textúry používa zariadenie Profilograph GE, ktoré nám dáva hodnotu priemernej hĺbky profilu (MPD) a odmerná metóda, ktorá nám dáva priemernú hĺbku textúry (MTD) [3]. Na meranie odporu povrchu vozovky proti šmyku sa využíva skúška kyvadlom [2] a zariadenie Skiddometer BV11, ktoré poskytuje hodnoty koeficientu pozdĺžneho trenia Mu. Na tieto zariadenia sú síce definované metodiky merania, ktoré sú špecifikované technickými predpismi alebo normami, ale neexistuje technická norma, ktorá by uvádzala hraničné hodnoty alebo hodnotiace kritéria drsnosti namerané jednotlivými zariadeniami pri preberacom konaní. V technickom predpise TP 14/2006 [5] sú určené iba hodnoty drsnosti, ktoré musí povrch vozovky vykazovať až pred ukončením záručnej doby. Pre meranie súčiniteľa trenia pomocou kyvadla, bola v minulosti platná norma STN 73 6177, ktorá stratila platnosť v roku 2005, kedy začala platiť norma STN EN 13036-4. V starej norme boli definované požiadavky na meranie charakteristiky drsnosti povrchu vozoviek označovanej ako súčiniteľ trenia zistený kyvadlom (fK). Uvedená charakteristika vyjadrovala stratu kinetickej energie pri trení gumeného elementu kyvadla typu TRRL o mokrý povrch vozovky. V súčasnosti platná norma STN EN 13036-4 určuje podmienky a postup na meranie hodnoty PTV pomocou skúšky kyvadlom. Hodnota PTV je považovaná za normovanú hodnotu odporu proti šmyku určenú na základe straty energie normovanej gumenej pätky kĺzajúcej sa po skúšobnom povrchu.

3

POČIATOČNÉ MERANIA DRSNOSTI NA ZASTÁVKE MHD

Meranie drsnosti (mikrotextúry) sa uskutočnilo v Bratislave na novovybudovanej zastávke Viedenského typu na Radlinského ulici (obr.1). Zastávka sa nachádza v obvode Bratislave. Ide o zastávku nachádzajúcu sa v centrálnej časti Bratislavy, kde dopravnú obslužnosť predstavuje distribučný uzol zastávok mestskej hromadnej dopravy "Vazovova". Dominantnú rolu v obsluhe zohráva koľajová doprava, električka, na ktorú nadväzujú autobusy. Zastávka je využívaná v smere k Račianskemu mýtu autobusmi idúcimi zo západnej časti mesta, čím umožňuje prestup na jednom a tom istom mieste na električky idúce do Rače či na Vajnorskú a Ružinovskú. V opačnom smere, do mesta, zastávku električiek využijú aj autobusy petržalskej linky (Petržalka). Týmto sa vytvoria podmienky pre pohodlné prestupovanie cestujúcich na rovnakej nástupnej hrane, a obzvlášť v dôležitom vzťahu z Rače do Petržalky, no aj z oboch východných radiál.

Obr.1: Zastávka Viedenského typu na Radlinského ulica

63

Dĺžka zastávky je 65,0 m s 1,50 m dlhými nájazdmi, čo umožňuje zastavenie dvoch spriahnutých vozidiel. Po oboch stranách je chodník s rozmermi 3,53 m na jednej strane a 2,32 m na druhej strane. Betónový kryt vozovky je zhotovený technológiu Creteprint s metličkovou úpravou podľa normy STN 73 61 29 a to hrúbky 200 mm s vystužením na oboch stranách kari sieťami (obr.2).

Obr.2: Priečny rez zastávkou

4

POPIS MERANIA DRSNOSTI NA ZASTÁVKE

Počiatočné meranie mikrotextúry sa uskutočnilo v dňoch 17. a 21. 7. 2014. Na meranie sme použili Skid Registance Tester- Kyvadlo TRRL (obr. 3). Meranie sa uskutočnilo v čase od 8:00 do 11:00. Teplota vozovky sa pohybovala v rozmedzí od 22 do 33 °C. Mikrotextúra bola skúmaná na povrchu nástupišti zastávky zhotovenej z Creteprintu s metličkovou úpravou podľa STN 73 61 29.

Obr.3: Kyvadlo TRRL

64

4.1 Poloha merania Miesta merania na danom úseku boli zvolené v súlade s normou STN EN 13036-4. V každom jazdnom pruhu bolo vybraných 6 meracích miest. Miesta boli zvolené v jazdnej stope vozidla na začiatku, v strede a na konci zastávky v smere jazdy vozidiel (obr. 4).

Obr. 4: Umiestnenie meracích bodov na zastávke Prenosný prístroj na meranie šmykového odporu je založený na princípe Izod [1]. Hlava kyvadla pozostáva z gumového klzáka, ktorý má špecifickú tvrdosť a pružnosť. Kyvadlo sa skladá z trecej pätky, ktorá je vyrobená z normalizovanej gumy, ktorá je pripojená ku ramenu klzáka. Po uvoľnení klzáka sa z vodorovnej polohy meria strata energie pri prechode trecej pätky po skúšobnom povrchu prostredníctvom redukcie dĺžky kmitu, pričom sa použije kalibrovaná stupnica [2]. Kyvadlo sa musí pohybovať v smere dopravy.

Obr.5: Meranie drsnosti kyvadlom TRRL, Radlinského Bratislava

65

Pri meraní v teréne je potrebné kontrolovať a merať teplotu navlhčeného povrchu. Skúšaný povrch sa musí pred testovaním dôkladne vyčistiť a navlhčiť, aby bola vylúčená nepresnosť merania. Meranie sa uskutočňuje minimálne päťkrát. Ak sa po prvých päť odčítaní odlišuje o viac ako tri jednotky, tak sa meranie uskutočňuje dovtedy, kým tri po sebe idúce merania nebudú mať rovnakú hodnotu a tá sa potom zapíše. Na záver merania sa uskutočňuje ešte jedno meranie, ktoré má overiť či počas merania nedošlo k žiadnej poruche. V tabuľke č. 1 sú uvedené namerané hodnoty a hodnoty, ktoré sú korigované na normovú teplotu 20 °C. Tab.1 Namerané hodnoty PTV na zastávke MHD Miesto PTV

PTV po korekcii

Miesto PTV PTV po korekcii 69 70 G1

A1

71

72

A2 A3 B1 B2

75 76 74 70

76 77 75 71

G2 G3 H1 H2

83 73 55 58

84 74 56 59

B3 C1 C2 C3 D1 D2

69 58 59 64 75 36

69 59 60 65 76

H3 HX I1 I2 I3 J1

48 74 64 59 59 65

49 75 65 60 59 66

D3 D4 E2 E3 E4 F1

62 73 56 62 65 62

J2 J3 K1 K2 K3 L1

65 61 65 65 61 67

65 61 58 61

F2 F3 F4

71 50 79

L2 L3

60 60

61 61

37 63 74 57 62 65 63 72 51 79

53 67

Podľa súčiniteľa pozdĺžneho trenia fK sa hodnotí povrch vozovky, a to z aritmetického priemeru nameraných hodnôt korigovaných na predpísanú teplotu. Tabuľka č.2 uvádza hodnotenie vozovky podľa veľkosti fK (PTV) [4]. Tab. 2 Hodnoty súčiniteľa trenia [4] fK < 55

fK ≥ 55

Vozovka nevyhovuje povrch treba zdrsniť

Vozovka vyhovuje

66

5

ZÁVER

V rámci hodnotenia drsnosti na novovybudovanej zastávke Viedenského typu na Radlinského ulici sa vykonali počiatočné merania pred spustením zastávky do prevádzky. Vyhovujúca mikrotextúra je vždy potrebná na zabezpečenie vysokých hodnôt trenia [7]. Z nameraných výsledkov hodnôt súčiniteľa trenia zisteného kyvadlom možno konštatovať, že na väčšine ploche je povrch vo vyhovujúcom stave, okrem štyroch meracích miest, kde povrch je v nevyhovujúcom stave z hľadiska bezpečnosti premávky. Tento úsek bude aj ďalej sledovaný a merania budú vykonávané pravidelne. POĎAKOVANIE Tento príspevok bol spracovaný v rámci projektu VEGA 1/0351/13 "Dopravné plochy a ich konštrukcie v integrovanom dopravnom priestore“ a v rámci Programu na podporu mladých výskumníkov Nehlučná vozovka.

[1] [2]

[3]

[4] [5] [6] [7]

LITERATURA Prenosný Skid Resistance Tester- kyvadlo TRRL. Návod na použitie 2013. STN EN 13036-4. Povrchové vlastnosti vozoviek. Skúšobné metódy. Časť 4: Metóda merania odporu proti šmyku Skúška kyvadlom. Slovenský ústav technickej normalizácie. Bratislava 2012. STN EN 13036-1. Povrchové vlastnosti vozoviek a letiskových plôch. Skúšobné metódy. Časť 1: Meranie hĺbky makrotextúry povrchu vozovky odmernou metódou. Slovenský ústav technickej normalizácie. Gschwendt I. a kol.: Diagnostika pozemných komunikácií, Vydavateľstvo STU Bratislava, 2001, ISBN 80-227- 1604-9. TP 14/2006: Meranie a hodnotenie drsnosti vozoviek zariadeniami SKIDDOMETER a PROFILOGRAPH. 2007. Kováč M. a kol.: Aktualizácia hodnotiacich kritérií pre protišmykové vlastnosti vozoviek v zmysle európskych noriem (EN), Rozborová úloha. ŽUŽ. Žilina 2011. Kokkalis, A. G., Panagouli, O. K., Fractal Evaluation of Pavement Skid Resistance. Chaos, Solitons & Fractals Vol.9, No.11, pp. 1875-1890, 1998, 0960-0779/(97)00138-0 © 1998 Elsevier Science Ltd.

67

Research, Development and Innovation in Transport – RDIT 2014 Seminář s mezinárodní účastí Vysoká škola báňská – Technická univerzita Ostrava, fakulta stavební Peter KOTEK1 UPLATNENIE TROJROZMERNÉHO OBRAZU POVRCHU VOZOVKY NA SLEDOVANIE A ANALÝZU TEXTÚRY THE APPLICATION OF THREE-DIMENSIONAL IMAGE OF THE PAVEMENT SURFACE TO THE OBSERVATION AND ANALYSIS TEXTURE Abstrakt Textúra povrchu vozovky vyjadruje morfologické usporiadanie materiálu tvoriaceho povrch vozovky. Zabezpečuje základné spolupôsobenie kolesa vozidla s povrchom vozovky a v mnohom ovplyvňuje trenia, tvorbu hluku a potenciálne valivý odpor pneumatík a ich opotrebovanie. Príspevok sa venuje tvorbe trojrozmerného obrazu povrchu vozovky pomocou skenovania a následnej analýze nameraných dát. Klíčová slova Povrch vozovky, Makrotextúra, Mikrotextúra, Skenovanie, 3D obraz Abstract Texture of pavement surface explains morphological structure of the material of the pavement surface. It issues elementary interaction between a vehicle wheel and the pavement surface and in many ways influences friction, creation of noise and potentially tyre’s rolling resistance and their wear. The article is concerned about creation of 3D image of the pavement surface by scanning and following analysis of the measured data. Keywords Pavement surface, Macrotexture, Microtexture, Scan, 3D image

1 ÚVOD Textúru povrchu vozovky vytvára všetok materiál, ktorý sa nachádza pevne uchytený na povrchu. Textúra má značný ak nie najväčší vplyv na veľkosť protišmykových vlastností vozovky. Všetky kategórie textúry od mikro-, makro- a megatextúry ovplyvňujú kontaktnú plochu pneumatiky vozidla s povrchom vozovky. Najčastejšie sa textúra popisuje pomocou profilu povrchu definovaného dvomi súradnicami [1]. Ide o kombináciu nerovností popísaných vlnovou dĺžkou čo predstavuje horizontálny priemet nerovností a amplitúdou zobrazujúcou vertikálny priemet nepravidelností v rámci daného rozsahu. Textúra povrchu ovplyvňuje celé spektrum vlastností spolupôsobenia vozidla s vozovkou vrátane trenia za mokra, hluku, rozstrekovania vody, valivého odporu, opotrebovania pneumatiky a poškodení vozidla. Z hľadiska drsnosti vozovky je z celého spektra textúry povrchu vozovky dôležitá mikrotextúra a makrotextúra, ktoré z časti ovplyvňujú bezpečnosť cestnej premávky [2]. Megatextúra povrchu vozovky ovplyvňuje pohodlie jazdy účastníkov premávky. 1

Ing. Peter Kotek, Katedra cestného staviteľstva, Stavebná fakulta, Žilinská univerzita v Žiline, Univerzitná 8215/1, 010 26 Žilina, tel.: 041/513 5930, e-mail: [email protected]

68

mikrotextúra

makrotextúra

Obr.1: Textúra povrchu a rozdiel medzi makrotextúrou a mikrotextúrou Mikrotextúra je vyjadrená drobnými výstupkami na zrnách kameniva a hovorí o tom, ako sú zrná hladké alebo drsné, čím zásadne prispieva k treniu medzi pneumatikou a povrchom vozovky. Je charakterizovaná rozsahom vlnovej dĺžky 0,001 až 0,5 mm a amplitúdou od 0,001 po 0,5 mm [3]. Svojim rozsahom vytvára dojem viac alebo menej drsného povrchu, ale je obvykle príliš jemná na to aby ju bolo možné vizuálne zaznamenať. Mikrotextúra povrchu kameniva zabezpečuje základnú úroveň trenia a je dôležitá na suchom povrchu pri nízkych rýchlostiach do 40 km/h. Jej význam taktiež spočíva v prerušení súvislého vodného filmu a vytvoreniu bezprostredného kontaktu pneumatiky vozidla s povrchom vozovky [3]. Hodnoty mikrotextúry sú z časti ovplyvňované schopnosťou kameniva si udržiavať ostré hrany a zabezpečiť tak drsný povrch, ktorý by mal čo najdlhšie odolávať ohladzovaniu spôsobenému premávkou nákladných vozidiel. Mikrotextúra je ale z časti viazaná na samotné zloženie asfaltovej zmesi či už v závislosti od mineralogického zloženia kameniva, maximálnej veľkosti zrna, od percenta drobného kameniva ale aj od obsahu a druhu asfaltového spojiva. Makrotextúra povrchu vozovky zabezpečuje základnú drenážnu schopnosť vozovky. Vyjadruje nerovnosti na povrchu vozovky a opisuje, ako sú jednotlivé zrná kameniva usporiadané na povrchu vozovky. Je charakterizovaná rozsahom vlnovej dĺžky 0,5 až 50 mm a amplitúdou s rozsahom 0,1 až 20 mm [3]. Je dôležitá na rýchle odvedenie vody z povrchu mokrej vozovky. Hlavnou príčinou je, že voda pôsobí ako lubrikant, čo sa výrazne prejavuje na trení medzi pneumatikou a vozovkou. Ďalej zohráva podstatnú úlohu pri stredných a vyšších rýchlostiach jazdy vozidiel nad 40 km/h. Dobrá makrotextúra povrchu sa dá získať vhodným návrhom pomeru kameniva a maltovej zložky zmesi. Taktiež sa dá dosiahnuť vhodnou metódou konečnej úpravy povrchu.

2

MERANIE A ANALÝZA DAT

2.1 Meranie Na skenovanie povrchu bol použitý 3D skener ZScanner® 800 s vysokým rozlíšením (obr.2). Ide o ručný, laserový skener, ktorý umožňuje vzájomný pohyb skenovaného povrchu objektu a skenera počas snímania. Skenovanie prebieha pomocou troch kamier, ktoré pri skenovaní snímajú laserový červený kríž. Veľkou výhodou tohto typu skenera je, že nepotrebuje žiadne externé mechanizmy fixácie, alebo nastavenia pozície, ktoré komplikujú skenovanie. Skenovaný povrch objektu sa okamžite zobrazuje na monitore počítača, čo umožňuje sledovať dôslednosť skenovania povrchu, a prípadne doskenovať miesta, ktoré nie sú až tak podrobne naskenované [5]. Skener je dodávaný so štandardným softwarovým vybavením v našom prípade sa jedná o program „VXelements- 3D Digitizing Software“.

69

Tab.1: Technická špecifikácia skeneru ZScanner 800® Váha/ Rozmery: 1.25 kg/171 x 260 x 216 mm Rozlíšenie : do 0,05 mikrónov Rýchlosť snímania: 25 000 meraní/s Presnosť XY: do 0,04 mikrónov Trieda lasera: II (bezpečný pre oči) Dátový prenos: FireWire Počet kamier: 3 Hĺbka poľa: 30 cm Výstupný formát .dae, .fbx, .ma, .obj, .ply, .stl, .txt, .wrl, .x3d, .x3dz, .zp

Obr.2: Ručný laserový skener ZScanner® 800 Skenovanie začína prvotným zoskenovaním pozície reflexných bodov tzv. Targets. Systém si následne zapamätá ich pozíciu čo im umožňuje byť použité ako polohovací súradnicový systém. Aby skener bol schopný určovať polohu jednotlivých snímaných bodov je doležité umiestnenie reflexných bodov v stanovených vzdialenostiach minimálne 2 cm a maximálne 10 cm od seba najlepšie v tvare mriežky. Reflexné body slúžia na automatické určovanie vzájomnej polohy skenera a snímaného povrchu telesa. Po zoskenovaní reflexných bodov sa následne pokračuje skenovaním celého povrchu. Reflexné body je možné nalepiť priamo na povrch alebo aj na šablónu, ktorá umožňuje viacnásobné využitie bodov (obr.3). Pre elimináciu odrazu laserového lúča od lesklého povrchu (napr. nová asfaltová vozovky) je možné nanesenie tenkej vrstvy kriedového prášku pomocou kriedového spreja určeného na 3D skenovanie.

Obr.3: Povrch vozovky s reflexnými bodmi Cele snímanie je založené na princípe triangulácie. Ak tri kamery súčasne vidia minimálne 4 reflexné body, je systém schopný automaticky určiť polohu snímaného bodu. Každý bod má svoju jedinečnú súradnicu X, Y, Z. Výsledná sieť bodov je automaticky prepočítavaná na základe nasnímanej polohy jednotlivých bodov podľa zvoleného rozlíšenia. Pričom počas skenovania je možné zvyšovať

70

presnosť skenovania zmenou rozlíšenia. Softvérové prostredie skeneru je schopné zaznamenávať všetky snímania povrchu a vďaka tomu je možné dáta neustále spresňovať a upravovať.

Obr.4: program VXelements a úprava naskenovaného povrchu Softvér umožňuje upravovanie skenovaného povrchu a jeho export do rôznych dátových výstupov (.dae, .fbx, .ma, .obj, .ply, .stl, .txt, .wrl, .x3d, .x3dz, .zp), s ktorými je možné ďalej pracovať.

2.2 Analýza Rozsah a presnosť skenovania sú dôležité pre správne vyjadrenie požadovanej úrovne textúry a interpretáciu nameraných dát. Skenovanie pomocou 3D skenera umožňuje vyjadrenia povrchu v troch rozmeroch, ktoré poskytuje komplexnejšie informácie o danom povrchu vozovky. Pre porovnanie presnosti skenovania bolo realizované skenovanie v štyroch rozlíšeniach ( s hustotou bodov) 2, 1, 0,5, 0,2 mm (obr.5). Táto presnosť bola zvolená s ohľadom na možnosti zariadenia a taktiež na definovanie textúry zameranej na makrotextúru povrchu popísanú vyššie.

Povrch vozovky naskenovaný v rozlíšení 2 mm

Povrch vozovky naskenovaný v rozlíšení 1 mm

Povrch vozovky naskenovaný v rozlíšení 0,5 mm

Povrch vozovky naskenovaný v rozlíšení 0,2 mm

Obr.5: Presnosť skenovania textúry povrchu vozovky

71

Namerané dáta boli spracované v programovom prostredí Matlab®. Zo skenovaného povrchu je možné zobraziť profil textúry pri danom rozlíšení. Je zrejmé, že so zvyšujúcou sa presnosťou rozlíšenia skenovania sa na profiloch ukazujú drobnejšie výstupky. Vhodne zvolená presnosť skenovania je dôležitá na ďalšie spracovanie nameraných dát.

Profil textúry skenovaný v rozlíšení 2 mm

Profil textúry skenovaný v rozlíšení 1 mm

Profil textúry skenovaný v rozlíšení 0,5 mm

Profil textúry skenovaný v rozlíšení 0,2 mm

Obr.6: Skenovaný profil textúry vozovky Na základe profilov z nameraného povrchu bola vypočítaná priemerná hĺbka profilu (Mean Profile Depth - MPD), ktorá sa používa na vyjadrenia stavu makrotextúry povrchu. Princíp výpočtu MPD spočíva v rozčlenení povrchu na profily s dĺžkou základne 100 mm ± 10 mm a jej rozdelením na dve rovnaké časti. Následne sa zistení maximálna hodnota profilu oboch polovíc základne, z ktorých sa potom vypočíta aritmetický priemer. Nato sa určí priemerná hodnota profilu zo všetkých nameraných hĺbok profilu na celej dĺžke základne [5]. MPD =

(max. hodnota prvá + max. hodnota druhá ) - priemerná hodnota profilu 2

(1)

Hodnoty priemernej hĺbky profilu sa menili postupne s presnosťou skenovania. S vyššou presnosťou skenovania sa zvyšovala hodnota MPD. Rádovo sa s pridaním presnosti skenovania o 0,1 mm hodnota MPD zvyšovala o 0,01 jednotky. Pričom tmavé stĺpce v tabuľke sú hodnoty zo skenovania. Tab. 2: Hodnoty priemernej hĺbky profilu. 2 1,9 1,8 1,7 Presnosť (mm) 0,604 0,612 0,619 0,627 MPD (mm) 1 Presnosť (mm) 0,679 MPD (mm)

0,9 0,686

0,8 0,694

0,7 0,701

72

1,6 0,634

1,5 0,642

1,4 0,649

1,3 0,657

1,2 0,664

1,1 0,672

0,6 0,708

0,5 0,716

0,4 0,732

0,3 0,748

0,2 0,764

0,1 0,780

Na vyjadrenie textúry sa môžu použiť aj ďalšie parametre ako je efektívna hodnota výšky profilu RMS (Root Mean Square), stredná aritmetická odchýlka profilu Ra (Arithmetic Mean Deviation of the Assessed Profile), senzorové meranie hĺbky textúry SMTD (Sensor Measured Texture Depth), a pod.. Vzhľadom na platnosť normy STN EN ISO 13473-1[4], bolo zvolené hodnotenie na základe priemernej hĺbky profilu.

3 ZÁVER Použitie 3D skenera umožňuje lepšie vystihnutie stavu textúry povrchu vozovky čo má za následok aj správnejšie zhodnotenie jej stavu. Namerané dáta z laserového skenovania textúry povrchu vozovky pomocou 3D skenera nie sú zaťažené takým množstvom okrajových podmienok ako je to u iných metód merania textúry. Dáta z merania je možné spracovať aj podľa rôznych požadovaných kritérií. Trojrozmerné skenovanie textúry povrchu vozovky môže pomôcť k objektívnejšiemu hodnoteniu akosti povrchu vozoviek.

LITERATÚRA [1] Čelko J. a kol.: Povrchové vlastnosti vozoviek (Prevádzková spôsobilosť vozoviek), EDIS Žilina, 2000. ISBN 80-7100-774-9. [2] Kováč M. a kol.: Diagnostika parametrov prevádzkovej spôsobilosti vozoviek, EDIS Žilina 2012. ISBN 978-80-554-0568-1 [3] STN EN ISO 13473-5, Charakterizovanie textúry vozovky s použitím profilov povrchu. Časť 5: Stanovenie megatextúry (ISO 13474-5:2009) [4] ZScanner ® 800, Dostupné na internete: . [5] STN EN ISO 13473-1, Charakterizovanie textúry vozovky s použitím profilov povrchu. Časť 1: Stanovenie priemernej hĺbky profilu (ISO 13473-1:1997)

73

Katedra, institut: Katedra dopravního stavitelství, Fakulta stavební Název: Sborník odborného semináře RDIT 2014 Autor: kolektiv autorů Místo, rok, vydání: Ostrava, 2014, 1. vydání Počet stran: 74 Vydala: Vysoká škola báňská - Technická univerzita Ostrava Tisk: – PDF (CD) Náklad:

200 kusů

Neprodejné

ISBN 978-80-248-3613-3

74