ιερεύνηση της επίδρασης του τύπου και της ιπποδύναµης του οχήµατος στην αντίληψη επικινδυνότητας του οδικού δικτύου από τους οδηγούς.

Transcript

1 1 ιερεύνηση της επίδρασης του τύπου και της ιπποδύναµης του οχήµατος στην αντίληψη επικινδυνότητας του οδικού δικτύου από τους οδηγούς. Ηλιού Νικόλαος Επικ. Καθηγητής, τµήµα Πολιτικών Μηχανικών Πανεπ. Θεσσαλίας Περάκη Ελένη Υποψ. ιδάκτωρ, τµήµα Πολιτικών Μηχανικών Πανεπ. Θεσσαλίας Αγγέλης Χρήστος Φοιτητής, τµήµα Πολιτικών Μηχανικών Πανεπ. Θεσσαλίας Περίληψη Αντικείµενο της παρούσας εργασίας είναι να διερευνηθεί η διαφοροποίηση στην αντίληψη επικινδυνότητας των γεωµετρικών στοιχείων µιας επαρχιακής οδού από τους οδηγούς διαφόρων τύπων και κυβισµού (ιπποδύναµης) οχηµάτων. Για το λόγο αυτό επελέγησαν 4 τύποι επιβατηγών οχηµάτων, οι πλέον διαδεδοµένοι στην χώρα µας τα οποία οδήγησε ένα πλήθος 12 οδηγών µε διαφορετική εµπειρία στην οδήγηση. Οι δοκιµαστικές διαδροµές πραγµατοποιήθηκαν σε τµήµατα του επαρχιακού οδικού δικτύου του νοµού Μαγνησίας, µε κριτήριο την ελαχιστοποίηση των παραµέτρων που µπορούν να επηρεάσουν, πέρα από τα γεωµετρικά στοιχεία της οδού, την αντίληψη επικινδυνότητας των οδηγών όπως : Κίνηση οχηµάτων επί της οδού. Ανεξέλεγκτες προσβάσεις παρόδιων χρήσεων γης. Φυτοκάλυψη, δόµηση περιβάλλοντος. Η καταγραφή της συµπεριφοράς των οδηγών, από την οποία συνάγεται και η εκτίµηση περί της επικινδυνότητας της οδού έγινε µε την χρησιµοποίηση συσκευής καταγραφής όλων των χαρακτηριστικών της κίνησης του οχήµατος. Η συσκευή βασίζεται σε µια µηχανή διαφορικού GPS υψηλής ακρίβειας καθώς και σε αισθητήρες µέτρησης γωνιών (γυροσκόπια). Η εργασία αυτή παρουσιάζει τα πρώτα αποτελέσµατα µιας ερευνητικής προσπάθειας που σκοπό έχει να ασχοληθεί ενδελεχώς, καταγράφοντας και αξιολογώντας, µε όλες τις παραµέτρους που σχετίζονται µε τη συµπεριφορά των οδηγών. Τα αποτελέσµατα της προσπάθειας αυτής θα είναι χρήσιµα στους συγκοινωνιολόγους που ασχολούνται µε σχεδιασµό και λειτουργία οδικών έργων, παρέχοντάς τους πληροφόρηση σχετικά µε την αντίληψη των οδηγών περί επικινδυνότητας των γεωµετρικών στοιχείων της οδού.

2 2 1. Εισαγωγή Αντικείµενο της παρούσας εργασίας είναι να διερευνήσει τη µεταβολή της αντίληψης επικινδυνότητας των γεωµετρικών στοιχείων της οδού που οφείλεται στην οδήγηση οχηµάτων διαφορετικών τύπων και διαφορετικού κυβισµού. Προφανώς είναι πολύ µεγάλη η ποικιλία των κυκλοφορούντων τύπων οχηµάτων, µε µεγάλη ποικιλία ιπποδυνάµεων και κυβισµών. Επελέγησαν συνεπώς οχήµατα αντιπροσωπευτικά του πλήθους των κυκλοφορούντων οχηµάτων. Τα οχήµατα που επελέγησαν ήταν ένα ΙΧ επιβατικό 8 cc (5hp), ένα ΙΧ επιβατικό 16 cc (115hp), ένα όχηµα «ελεύθερου χρόνου» SUV 16 cc (9hp) καθώς και ένα διθέσιο σπορ ΙΧ επιβατικό αυτοκίνητο 18 cc (15hp). Στα πλαίσια της παρούσας εργασίας παρουσιάζεται για πρώτη φορά µια διαδικασία - µεθοδολογία λεπτοµερούς καταγραφής και αποτύπωσης όλων των χαρακτηριστικών της κίνησης των οχηµάτων, όπως ταχύτητα, επιτάχυνση σε 3 άξονες, τροχιά κίνησης, κλίση ανατροπής, yaw rate, κλπ. Αποτυπώνονται τέλος και µε ικανοποιητική ακρίβεια, γεωµετρικά στοιχεία κυρίως της οριζοντιογραφίας της οδού. Η µεθοδολογία αυτή µπορεί να βοηθήσει σηµαντικά να διερευνηθούν ενδελεχώς θέµατα σχετικά µε την αντίληψη επικινδυνότητας χαρακτηριστικών της οδού από τους οδηγούς όπως : Γεωµετρικός σχεδιασµός σε 3 διαστάσεις, Συνδυασµός γεωµετρικών χαρακτηριστικών. Περιβάλλον (φυσικό και δοµηµένο) Καιρικές συνθήκες Συνθήκες φωτισµού Ανεξέλεγκτες προσβάσεις παρόδιων χρήσεων γης. Επικινδυνότητα ισόπεδων κόµβων. Λειτουργική κατάσταση οδοστρώµατος. Κυκλοφοριακός φόρτος (µέγεθος, σύνθεση, διακυµάνσεις κλπ). Η καταγραφή στοιχείων που σχετίζονται µε τη δυναµική της κίνησης των οχηµάτων (κλίσεις οχήµατος, ρυθµός µεταβολής της επιτάχυνσης δύνα- µη πέδησης κλπ), µπορεί να βοηθήσει σηµαντικά στην κατανόηση της αντίληψης της επικινδυνότητας των γεωµετρικών και λειτουργικών στοιχείων της οδού από τους οδηγούς των µοτοσικλετών. Η διερεύνηση όλων των ανωτέρω θα βοηθήσει σηµαντικά τους συγκοινωνιολόγους µηχανικούς να σχεδιάζουν ασφαλέστερα οδικά έργα, πέρα από την ικανοποίηση των απαιτήσεων των κανονισµών.

3 3 2. Περιγραφή του εξοπλισµού. Η συσκευή VBOX II της εταιρείας Racelogic Ltd που χρησιµοποιήθηκε για τη καταγραφή των χαρακτηριστικών της κίνησης των οχηµάτων στηρίζεται σε µια µηχανή διαφορικού (differential) GPS, η οποία παρέχει µεγάλη ακρίβεια σε µετρήσεις σχετικής µετακίνησης. Έτσι οι µετρούµενες ταχύτητες έχουν ακρίβεια ±,1 km/h και κατά συνέπεια και οι υπολογιζόµενες επιταχύνσεις. Η λειτουργία του GPS απαιτεί ανοιχτό ορίζοντα στο χώρο των µετρήσεων (αποφυγή πυκνοκατοικηµένων ή δασωµένων περιοχών) ώστε να υ- πάρχει πάντοτε ελάχιστος αριθµός 3-4 εντοπισµένων δορυφόρων, για να έχουν οι µετρήσεις την απαιτούµενη ακρίβεια. Η συσκευή (φωτ.1) αποτελείται από µια κεντρική κονσόλα πάνω στην οποία συνδέονται η κεραία του GPS, ο αισθητήρας πέδησης και το 3αξονικό γυροσκόπιο (φωτ.1). Φωτ.1 VBOX II. Συσκευή καταγραφής χαρακτηριστικών της κίνησης Φωτ.2 3αξονικό γυροσκόπιο. (Inertial measurement unit)

4 4 Το VBOX ΙΙ έχει τη δυνατότητα να συλλέγει όλα τα στοιχεία σχετικά µε τα χαρακτηριστικά της κίνησης χωρίς την παρουσία Η/Υ. Η επεξεργασία γίνεται µέσω ειδικού λογισµικού, το οποίο έχει τη δυνατότητα να αναπαράγει την κίνηση του οχήµατος παρουσιάζοντας σε κάθε χρονική στιγµή όλες τις επιλεγείσες παραµέτρους (φωτ.3). Ταυτόχρονα έχει τη δυνατότητα γραφικής απεικόνισης της τροχιάς του οχήµατος σε σχέση µε τις οριογραµµές της οδού, ταυτόχρονα µε την εξέλιξη της µεταβολής των παραµέτρων κίνησης του οχήµατος. (φωτ.4) Φωτ.3 Κεντρική οθόνη προγράµµατος επεξεργασίας των µετρήσεων. Φωτ.4 Εξέλιξη των παραµέτρων κίνησης και της τροχιάς του οχήµατος.

5 5 3. ιαδικασία µετρήσεων Παρουσίαση αποτελεσµάτων. Για τη διεξαγωγή των µετρήσεων χρησιµοποιήθηκαν, όπως προαναφέρθηκε, 4 τύποι οχηµάτων. Οι µετρήσεις διεξήχθησαν σε 3 τυπικά τµήµατα του επαρχιακού οδικού δικτύου του νοµού Μαγνησίας, τα οποία παρουσίαζαν παρόµοια χαρακτηριστικά όσον αφορά στην ποικιλία γεωµετρικών χαρακτηριστικών (µηκοτο- µικά και οριζοντιογραφικά). Τα οδικά τµήµατα είχαν διατοµή 7(8,5) και το κάθε ένα είχε µήκος περί τα 3 km. Στο σχ.1 παρουσιάζεται η οριζοντιογραφία του πλέον αντιπροσωπευτικού τµήµατος και στο σχ.2 η αντίστοιχη µηκοτοµή. Σχήµα 1. Οριζοντιογραφία Τυπικού Οδικού Τµήµατος ΥΨΟΜΕΤΡΟ ΑΠΟΣΤΑΣΗ ΑΠΟ ΑΡΧΗΣ Σχήµα 2. Μηκοτοµή Τυπικού Οδικού Τµήµατος Χρησιµοποιήθηκε ικανοποιητικός αριθµός 12 οδηγών που οδήγησε τα οχήµατα. Σε κάθε διαδροµή, ο κάθε οδηγός διάνυε την απόσταση 2 φορές και 2 φορές µε ανάστροφη πορεία. Μετά από πολλές µετρήσεις διαπιστώθη-

6 6 κε ότι οι δύο φορές οδήγησης στην ίδια διαδροµή κατά την ίδια φορά, είναι οριακός αριθµός προκειµένου να µην εξοικειωθεί ο οδηγός µε τη διαδροµή και πλέον αλλάξει η αντίληψη της επικινδυνότητας που έχει για την οδό. Το πλήθος των διαδροµών που πραγµατοποιήθηκε τελικά είναι : 12 οδηγοί x 4οχήµατα x 3 οδικά τµήµατα x 4διαδροµές =576 διαδροµές. Πρέπει να αναφερθεί ότι το 5% των οδηγών ήταν άπειροι και το 5% έµπειροι. Το τεκµήριο της εµπειρίας δεν ήταν τα χρόνια κτήσης της άδειας οδήγησης, αλλά το πλήθος και το είδος των διανυθέντων χιλιοµέτρων την τελευταία 5ετία. Πριν από κάθε µέτρηση, υπήρχε ένα διάστηµα εξοικείωσης των οδηγών µε το εκάστοτε όχηµα σε διαφορετικές διαδροµές, προκει- µένου να ελαχιστοποιηθεί κατά το δυνατόν η επίδραση της µη εξοικείωσης µε το όχηµα. Σε όσες διαδροµές συνέβαιναν τυχαία γεγονότα όπως π.χ. παρουσία άλλου οχήµατος µε οµόρροπη ή αντίρροπη κίνηση, παρουσία πεζών ή ζώων κλπ, που αλλοίωναν τα καταγραφόµενα στοιχεία. Τα αποτελέσµατα οµαδοποιήθηκαν και παρουσιάζονται υπό µορφή διαγραµµάτων. Στην παρούσα εργασία παρουσιάζονται τα ακόλουθα διαγράµµατα : Αναπτυσσόµενη ταχύτητα συναρτήσει της απόστασης από αρχής. Επιτάχυνση-επιβράδυνση κατά τη φορά της κίνησης συναρτήσει της απόστασης από αρχής Εγκάρσια επιτάχυνση-επιβράδυνση συναρτήσει της απόστασης από αρχής. Τα παραπάνω διαγράµµατα παρουσιάζονται στα παρακάτω σχήµατα, συγκριτικά για όλους τους τύπους των οχηµάτων, αλλά για έµπειρους και άπειρους οδηγούς. Χιλιόµετρα Ανά ώρα Vitara 16cc 9Hp Carina 16cc 115Hp TT 18cc 15Hp Απόσταση από αρχή (m) Σχήµα 3. ιάγραµµα Ταχύτητας συναρτήσει της απόστασης. (Μη έµπειροι οδηγοί)

7 7 Επιτάχυνση (G),5 Carina 16cc 115Hp,4 TT 18cc 15Hp,3,2,1 -,1 -,2 -,3 -,4 -,5 Απόσταση από αρχή (m) Vitara 16cc 9Hp Σχήµα 4. ιάγραµµα επιτάχυνσης-επιβράδυνσης συναρτήσει της απόστασης. (Μη έµπειροι οδηγοί) Πλευρική επιτάχυνση (G) Vitara 16cc 9Hp Carina 16cc 115Hp,5 TT 18cc 15Hp,4,3,2,1 -,1 -,2 -,3 -,4 -,5 Απόσταση από αρχή (m) Σχήµα 5. ιάγραµµα εγκάρσιας επιτάχυνσης-επιβράδυνσης συναρτήσει της απόστασης. (Μη έµπειροι οδηγοί)

8 Vitara 16cc 9Hp Carina 16cc 115Hp TT 18cc 15Hp Ταχύτητα (km/h) Απόσταση από αρχή (m) Σχήµα 6. ιάγραµµα Ταχύτητας συναρτήσει της απόστασης. (Έµπειροι οδηγοί) Επιτάχυνση (G) Vitara 16cc 9Hp,5 Carina 16cc 115Hp,4 TT 18cc 15Hp,3,2,1 -,1 -,2 -,3 -,4 -,5 Απόσταση από αρχή Σχήµα 7. ιάγραµµα επιτάχυνσης-επιβράδυνσης συναρτήσει της απόστασης. (Έµπειροι οδηγοί)

9 9 Πλευρική επιτάχυνση (G),5,4,3,2,1 -,1 -,2 -,3 -,4 Vitara 16cc 9Hp Carina 16cc 115Hp TT 18cc 15Hp -,5 Απόσταση από αρχή Σχήµα 8. ιάγραµµα εγκάρσιας επιτάχυνσης-επιβράδυνσης συναρτήσει της απόστασης. (Έµπειροι οδηγοί) Είναι προφανές ότι η καταγραφή των χαρακτηριστικών της κίνησης µε τη διαδικασία που προαναφέρθηκε µπορεί να δώσει µεγάλο πλήθος στοιχείων, για να µελετηθεί ενδελεχώς η συµπεριφορά των οδηγών. Ο συσχετισµός πολλών σηµαντικών παραµέτρων, αλλά και η διερεύνηση της αντίληψης της επικινδυνότητας σε επίπεδο µεµονωµένου γεωµετρικού στοιχείου αποτελεί φιλόδοξο στόχο της παρούσας έρευνας. 4. Συµπεράσµατα Από τη συγκριτική παράθεση και ανάλυση των διαγραµµάτων µπορούν να διαπιστωθούν τα ακόλουθα : Η επιρροή της ιπποδύναµης και του τύπου του οχήµατος, είναι ση- µαντική στις ταχύτητες που αναπτύσσουν οι έµπειροι οδηγοί, σε αντίθεση µε τους µη έµπειρους οδηγούς που εν γένει αναπτύσσουν µικρές ταχύτητες. Μοναδική εξαίρεση αποτελεί η οδήγηση του σπορ αυτοκινήτου από όλους, µε έντονη επιθετική οδήγηση και αναπτυσσόµενες ταχύτητες µεγαλύτερες κατά 35-4% από τα λοιπά οχήµατα. Σε τµήµατα οδού µε µεγάλη καµπυλότητα, ή µεγάλη κατά µήκος κλίση, ή συνδυασµό των δύο, οι αναπτυσσόµενες ταχύτητες ελάχιστα διαφοροποιούνταν µεταξύ των διαφόρων οχηµάτων. Στους έ- µπειρους οδηγούς οι αναπτυσσόµενες ταχύτητες στα προαναφερθέντα δυσµενή τµήµατα, είναι µεγαλύτερες από εκείνες των µη έ-

10 1 µπειρων κατά 4-5%. Στα οχήµατα µε µεγαλύτερη ιπποδύναµη, ο ρυθµός µεταβολής της επιτάχυνσης επιβράδυνσης είναι πιο έντονος, γεγονός που δείχνει ότι η αντίληψη της επικινδυνότητας είναι αντιστρόφως ανάλογη από την αίσθηση ασφάλειας που παρέχει το όχηµα. Άξιο σχολιασµού είναι το γεγονός ότι στους µη έµπειρους οδηγούς, το όχηµα τύπου SUV ενέπνεε µεγαλύτερη ασφάλεια από ότι τα ΙΧ επιβατικά αυτοκίνητα. Μια εξήγηση του φαινοµένου αυτού είναι ότι οι µη έµπειροι οδηγοί µη αναπτύσσοντας υψηλές ταχύτητες δεν ασχολούνται µε την οδική συµπεριφορά του οχήµατος, τις κλίσεις που παίρνει στις καµπύλες κλπ. Στους έµπειρους οδηγούς ο ρυθµός αύξησης της επιβράδυνσης σε πολλές στροφές είναι πολύ µεγαλύτερος από το ρυθµό αύξησης της επιτάχυνσης. Αυτό δείχνει ότι η εµπειρία που έχουν στην οδήγηση τους οδηγεί µερικές φορές σε υποεκτίµηση της επικινδυνότητας των γεωµετρικών στοιχείων της οδού και στην έντονη αντίδρασή τους για την αποφυγή εκτροπής. Ο ρυθµός αύξησης της επιβράδυνσης είναι µια σηµαντική παράµετρος που πρέπει να διερευνηθεί πολύ γιατί αποτελεί και την ποιοτική αποτίµηση της έννοιας «αντίληψη επικινδυνότητας». Η διερεύνηση του µέσα από µεγάλο πλήθος µετρήσεων και πολυπαραµετρικών αναλύσεων θα βοηθήσει στη βελτίωση του γεωµετρικού σχεδιασµού, την ορθολογικότερη επαναθεώρηση των ορίων ταχύτητας και τέλος στην σωστή µελέτη της σήµανσης και ασφάλισης της ο- δού. Βιβλιογραφία [1] Κανελλαΐδης, Γ. Κοζοµπόλης, Α. Σύγκριση της Αντίληψης των Οδηγών Αυτοκινήτων και Μοτοσικλετών για την Επικινδυνότητα των Γεωµετρικών Χαρακτηριστικών σε Υπεραστικές Οδούς. Τεχνικά Χρονικά, Επιστ. Έκδοση ΤΕΕ Ι, τεύχος [2] Kanellaidis, G. Human Factors in Highway Geometric Design.. Journal of Transportation Engineering, ASCE, January February USA [3] Lancaster, R. Ward, R. The Contribution of Individual Factors to Droving Behaviour. Entec UK Limited, ISBN [4] Behavioural Research in Road Safety. Twelfth Seminar, Department of Transport, London 22.

11 11 English summary Vehicle Type and Engine Power as Factors Affecting Drivers Risk Perception of the Geometric Characteristics of Road Network. The purpose of this paper was to examine the drivers risk perception on rural roads for a variety of car types having different engine power. The driving behavior of 12 different drivers, driving 4 different vehicle types was monitored on 3 section of rural road network. The monitoring of driving behavior was recorded using VBOX II device, which is a Differential GPS based set of instruments. The trial test were carried out trying to eliminate any kind of interference of other moving vehicles, humans or animals in order to avoid false data recording. The present paper presents the first results of a very ambitious research effort, which is dedicated to the detailed drivers behavior analysis. The first remarkable observations are : The engine power of the vehicle leads to higher speed values for experienced drivers. The inexperienced drivers do not dive very fast in any case. All the drivers show aggressive behaviour when driving a sport car. When driving vehicles with big engine power, the increasing rate of acceleration-deceleration is higher. This means that drivers risk perception is reverse proportional to the safety feeling of driving powered cars. For experienced drivers, the deceleration rate is much higher the acceleration rate. This can be explained by the fact that the experienced drivers are generally underestimating the risk, or overestimating their driving skills. A lot of research has to be done on drivers behavioural analysis, in order to achieve better road alignment designs (beyond standard regulations and guidelines) with emphasis to safety.