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; <http://sgs.cvut.cz>
Jednotná dopravní vektorová mapa; <http://www.jdvm.cz>
(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]:
 ≤ ,

/2.1/
- střední doba zdržení vozidla v dopravním proudu (s)
, - 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]:
 =  ∗ ( −
∆∗
 ∗
) ∗
,



∗ −∗(−  −∆)
/2.2/
 - kapacita vjezdu, místa připojení bypassu (pvoz/h)
 - intenzita dopravy na okruhu, výjezdu (pvoz/h)
 - počet jízdních pruhů na okruhu, výjezdu
, - koeficient zohledňující počet pruhů na vjezdu, bypassu
, = 1,00 - pro jednopruhové vjezdy
, = 1,50 - pro dvoupruhové vjezdy
 - kritická časová mezera (s)
 - 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:

 =  −  (s)

 = , 
()∆= ,  −
,

/2.3/
/2.4/
∗  ...(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: <http://www.bibus.sk/sk/prehlad-produktov/3dtechnologie/3d-skenery/zcorp-zscannerr-800/>.
[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
Download

Zde - RDIT 2014