Έλεγχος παραμέτρων σχεδιασμού σιγμοειδών καμπυλών ως προς την κίνηση βαρέων οχημάτων με εφαρμογή μεθόδου προσομοίωσης

Abstract

Σε ένα αποδοτικό συγκοινωνιακό σύστημα πρέπει να λαμβάνονται υπόψη τόσο τα γεωμετρικά χαρακτηριστικά της οδού όσο και τα δυναμικά χαρακτηριστικά του οχήματος, καθώς και η μεταξύ τους αλληλεπίδραση. Για ένα ασφαλές οδικό δίκτυο είναι επίσης σημαντικό να εξασφαλισθεί ότι στα κριτήρια γεωμετρικού σχεδιασμού των οδών λαμβάνονται υπόψη όχι μόνο τα επιβατηγά αλλά και τα βαρέα οχήματα. Παρ' όλα αυτά, στους περισσότερους κανονισμούς χαράξεως οδών, ως όχημα σχεδιασμού χρησιμοποιείται το επιβατηγό, ενώ αντίθετα τα λειτουργικά και δυναμικά χαρακτηριστικά των βαρέων οχημάτων δεν εμπεριέχονται στις προδιαγραφές ή δεν επιλαμβάνονται με συνέπεια. Επιπρόσθετα, κρίσιμα γεωμετρικά μεγέθη όπως οι ακτίνες οριζόντιων καμπυλών, προσδιορίζονται ανεξαρτήτως της μηκοτομής της οδού, των δυναμικών χαρακτηριστικών των οχημάτων και της πραγματικής απαίτησης του οχήματος σε εγκάρσια πρόσφυση. Καθώς δεν υπάρχει πρότερη ανάλυση που να λαμβάνει υπόψη ειδικούς τύπους οχημάτων όπως είναι τα φορτηγά, αλλά ούτε την επιρροή της κατά μήκους κλίσεως στον προσδιορισμό των παραμέτρων των οριζόντιων καμπυλών, σκοπός της παρούσας εργασίας είναι να εξετάσει κατά πόσο κάποια χαρακτηριστικά βαρέα οχήματα μπορούν να κινηθούν με ασφάλεια σε κρίσιμα καμπύλα οδικά τμήματα για το επιτρεπόμενο εύρος κατά μήκος κλίσεων. Η ανάλυση επικεντρώθηκε σε υπεραστικές οδούς δυο λωρίδων με ενιαία επιφάνεια κυκλοφορίας, οι οποίες παρουσιάζουν και τα μεγαλύτερα ποσοστά ατυχημάτων. Ως πιο κρίσιμες επιλέχθηκαν οι σιγμοειδείς καμπύλες χωρίς ενδιάμεσο ευθύγραμμο τμήμα, σχεδιασμένες με τις ελάχιστες τιμές γεωμετρικών μεγεθών βάση των κανονισμών και σταθερή κλίση στη μηκοτομή (από μηδενική μέχρι τη μέγιστη επιτρεπόμενη). Η προσομοίωση του οχήματος, το οποίο οι υπάρχοντες κανονισμοί θεωρούν υλικό σημείο αγνοώντας σημαντικούς παράγοντες όπως τον τύπο, τη μάζα και το κέντρο βάρους του, δίνει τη δυνατότητα επίλυσης του παραπάνω προβλήματος εξετάζοντας συνολικά την κίνηση των φορτηγών στην επιτρόχια και στην εγκάρσια στην τροχιά διεύθυνση. Έτσι, σημαντικό εργαλείο αποτέλεσε η χρήση ενός λογισμικού προσομοίωσης. Μέσω του συστήματος προσομοίωσης “οδός – όχημα” που δημιουργήθηκε στο περιβάλλον του TruckSim κατέστη δυνατό να απεικονιστεί η δυναμική συμπεριφορά των φορτηγών οχημάτων συναρτήσει των εισαγόμενων δεδομένων που ορίζουν το άμεσο περιβάλλον στο οποίο κινούνται, ενώ παράχθηκαν τα ίδια εξαγόμενα με αυτά που θα μπορούσαν να μετρηθούν σε πειραματικά εργαστήρια χρησιμοποιώντας αντίστοιχα φορτηγά. Δυσκολία εντοπίστηκε στην εξεύρεση δεδομένων σχετικά με εξειδικευμένα τεχνικά χαρακτηριστικά των φορτηγών. Έτσι χρησιμοποιήθηκαν κάποιοι κοινοί τύποι φορτηγών από τις βιβλιοθήκες του προγράμματος οι οποίοι είναι αντιπροσωπευτικοί του στόλου των βαρέων οχημάτων παγκοσμίως. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι οι ελάχιστες τιμές ακτινών οριζόντιων καμπυλών, που εφαρμόζουν οι διάφοροι κανονισμοί δεν μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε όλο το φάσμα των επιτρεπόμενων κατά μήκος κλίσεων, και ότι ο πίνακας ελαχίστων ακτινών θα πρέπει να συμπεριλαμβάνει έναν περιορισμό για την κατά μήκος κλίση. Σε αντίθετη περίπτωση θα πρέπει να εφαρμόζονται μεγαλύτερες οριζόντιες ακτίνες ή να θεσπίζονται ειδικά όρια ταχύτητας για συγκεκριμένους τύπους φορτηγών. Όπως καταδεικνύουν και τα αποτελέσματα της έρευνας, τα κριτήρια γεωμετρικού σχεδιασμού θα πρέπει να εξασφαλίζουν ότι τα βαρέα οχήματα μπορούν να κινηθούν με ασφάλεια στους υπό σχεδίαση δρόμους. Η επικύρωση των ελαχίστων τιμών που χρησιμοποιούνται στο σχεδιασμό οριζόντιων καμπυλών και η ανάπτυξη εναλλακτικών μεθόδων και μοντέλων για τον προσδιορισμό τους, τα οποία θα λαμβάνουν υπόψη τα χαρακτηριστικά των βαρέων οχημάτων, κρίνεται επιβεβλημένη και μπορεί να αποτελέσει σημαντικό εργαλείο για τους οδοποιούς και να τους καθοδηγήσει στο πως θα “φιλοξενήσουν” ασφαλέστερα το μεγάλο ποσοστό των βαρέων οχημάτων στις υπεραστικές οδούς. Η προσομοίωση αποδείχθηκε αναντικατάστατο εργαλείο και μπορεί να βοηθήσει σημαντικά στην επίτευξη αυτού του στόχου. Το ντετερμινιστικό μοντέλο που δεν λαμβάνει υπόψη τον καθοριστικό παράγοντα της συμπεριφοράς του οδηγού μπορεί επίσης να βελτιωθεί μέσω προγραμμάτων προσομοίωσης, γεγονός που πιθανότατα θα οδηγήσει σε επιπρόσθετους περιορισμούς. Τα αποτελέσματα αυτής της έρευνας θα υποστηρίξουν αυτή την προσπάθεια.