ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΟ ΙΔΡΥΜΑ ΚΑΒΑΛΑΣ ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΙΑΣ ΠΤΥΧΙΑΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ

Transcript

1 ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΟ ΙΔΡΥΜΑ ΚΑΒΑΛΑΣ ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΙΑΣ ΠΤΥΧΙΑΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ ΧΡΗΣΗ ΕΡΓΑΣΙΩΝ ΔΙΑΣΦΑΛΙΣΗΣ ΠΟΙΟΤΗΤΑΣ ΣΤΗΝ ΕΡΕΥΝΑ ΤΡΟΧΑΙΩΝ ΑΤΥΧΗΜΑΤΩΝ (ISHIKAWA,FMEA,CAUSES TREE.) ΣΠΟΥΔΑΣΤΡΙΑ ΚΑΡΥΔΗ ΑΝΑΣΤΑΣΙΑ - ΣΠΥΡΙΔΟΥΛΑ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ ΤΣΑΚΑΤΑΡΑΣ ΓΕΩΡΓΙΟΣ ΚΑΒΑΛΑ 2012

2 Περιεχόμενα ΕΙΣΑΓΩΓΗ... 4 ΚΕΦΑΛΑΙΟ Γενικά - Στατιστικά στοιχεία οδικών ατυχημάτων... 6 ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΘΕΩΡΗΤΙΚΗ ΔΙΕΡΕΥΝΗΣΗ ΤΩΝ ΑΙΤΙΩΝ ΟΔΙΚΩΝ ΑΤΥΧΗΜΑΤΩΝ Ανάλυση των παραγόντων της οδικής ασφάλειας Ο παράγοντας άνθρωπος Οδηγική συμπεριφορά Οδηγός - ηλικία Ο πεζός ως στοιχείο του παράγοντα άνθρωπος Ο χρόνος αντίδρασης οδηγού ως στοιχείο του παράγοντα άνθρωπος Ο παράγοντας όχημα Ο παράγοντας οδός και περιβάλλον ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΥΠΑΡΧΟΥΣΑ ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ ΑΝΑΛΥΣΗΣ ΟΔΙΚΩΝ ΑΤΥΧΗΜΑΤΩΝ Ανάληψη - καταγραφή των οδικών ατυχημάτων Θεμελιώδη στοιχεία δυναμικής οχημάτων Επίδραση δυνάμεων σε μη κινούμενο όχημα Κινητική οχημάτων Μηχανική ελαστικοφόρων τροχών Κίνηση οχήματος σε οδό με καμπυλότητα (πλαγιοπορεία) Μηχανική των ελαστικών επισώτρων ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΤΕΤΑΡΤΟ ΑΝΑΛΥΣΗ ΤΩΝ ΤΡΟΠΩΝ ΑΣΤΟΧΙΑΣ ΚΑΙ ΤΩΝ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΩΝ ΤΟΥΣ Μελέτη Αστοχίας Διάγραμμα ροής των δραστηριοτήτων της Μελέτης Αστοχίας Φύλλο εργασίας για τη Μελέτης Αστοχίας Σελίδα 2 από 174

3 4.4. Η Ομάδα για το Σχεδιασμό της Ποιότητας Διάγραμμα Αιτίου - Αποτελέσματος Καταιγισμός Ιδεών Ανάλυση του Pareto ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΠΕΜΠΤΟ ΔΙΑΣΦΑΛΙΣΗ ΠΟΙΟΤΗΤΑΣ ΣΤΗΝ ΕΡΕΥΝΑ ΤΡΟΧΑΙΩΝ ΑΤΥΧΗΜΑΤΩΝ Μεθοδολογία για την ανάλυση οδικών ατυχημάτων στο εθνικό και επαρχιακό δίκτυο της Ελλάδας Προτεινόμενη λήψη - καταγραφή δεδομένων οδικού ατυχήματος / στατιστική αξιολόγηση Διαμόρφωση υπάρχουσας μεθοδολογίας για την ορθολογική στατιστική αξιολόγηση στοιχείων οδικού ατυχήματος Καταγραφή στοιχείων από την Τροχαία για την επιστημονική ανάλυση του ατυχήματος Χρησιμοποίηση δεδομένων για την επιστημονική ανάλυση του οδικού ατυχήματος ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ Σελίδα 3 από 174

4 ΕΙΣΑΓΩΓΗ Οι οδικές μεταφορές αποτελούν ένα αναπόσπαστο τμήμα της ανθρώπινης δραστηριότητας στην καθημερινή ζωή. Η σημασία τους είναι πολύ μεγάλη τόσο στην καθημερινή ζωή του ανθρώπου, όσο και στην οικονομία κάθε χώρας γενικότερα. Η απότομη τεχνολογική ανάπτυξη κατά τον 20ο αιώνα και κυρίως η ραγδαία εξέλιξη του αυτοκινήτου τα τελευταία 30 χρόνια δημιούργησε μία πρωτοφανή αύξηση των οδικών μεταφορών και κατ» επέκταση διαμόρφωσε καινούργιες κοινωνικές σχέσεις και τρόπο ζωής του σημερινού πολίτη. Το αναμφίβολα μεγάλο όφελος αυτής της τεχνολογικής εξέλιξης για τον άνθρωπο με τη χρήση των οχημάτων στη ζωή του επιφέρει και το οδυνηρότερο άμεσο τίμημα για τον ίδιο μέσω των οδικών ατυχημάτων. Η αντιμετώπιση των οδικών ατυχημάτων χαρακτηρίζεται ως μία ιδιαίτερα πολύπλοκη διαδικασία δεδομένου ότι δέχεται άμεσο επηρεασμό από το τρίπτυχο παραγόντων χρήστης της οδού - όχημα- οδικό περιβάλλον, με πρωτεύοντα τον ρόλο του οδηγού. Η ύπαρξη συνυπευθυνότητας των παραγόντων αυτών στα οδικά ατυχήματα καθιστά επιτακτική ανάγκη την συνδυασμένη αντιμετώπιση της συμβολής τους. Απαραίτητη προϋπόθεση για μια ολοκληρωμένη πολιτική οδικής ασφάλειας είναι η δημιουργία μίας ουσιαστικής ανάλυσης και ποσοτικοποιημένης παρακολούθησης της συμβολής των τριών παραγόντων στο οδικό ατύχημα. Ο προσδιορισμός των αιτιών του οδικού ατυχήματος είναι συνυφασμένος με τη σωστή καταγραφή των στοιχείων των οδικών ατυχημάτων δια μέσου κατάλληλων πληροφοριακών συστημάτων συλλογής και επεξεργασίας αυτών. Σκοπός της εργασίας μας είναι να δείξουμε τα προβλήματα που υπάρχουν κατά την θεωρητική προσέγγιση και ανάλυση των τροχαίων ατυχημάτων στην χώρα μας καθώς και της υπάρχουσας μεθοδολογίας. Η παρούσα εργασία αποτελείται από έξη κεφάλαια. Πιο συγκεκριμένα στο πρώτο κεφάλαιο, που είναι η εισαγωγή της εργασίας, έγινε μια γενική αναφορά στο αντικείμενο και το στόχο της έρευνας. Στο δεύτερο κεφάλαιο αναπτύσσεται η θεωρητική διερεύνηση των αιτιών του οδικού ατυχήματος με τη βοήθεια ενός θεωρητικού μοντέλου ανάλυσης και επεξεργασίας των βασικών παραμέτρων της οδικής ασφάλειας (χρήστης οδού - όχημα - περιβάλλον). Ακολούθως γίνεται μια αναλυτική αναφορά στις προαναφερόμενες Σελίδα 4 από 174

5 παραμέτρους και επισημαίνεται η επίδραση που ασκούν στην οδική ασφάλεια. Η διερεύνηση αυτή βασίζεται κατά κύριο λόγο σε στατιστικές αξιολογήσεις και αναλύσεις που πραγματοποιήθηκαν σε χώρες της Ευρωπαϊκής Ένωσης, στις Η.Π.Α. αλλά και σε άλλες χώρες του κόσμου σύμφωνα με στοιχεία του (OECD). Στο τρίτο κεφάλαιο παρουσιάζεται η υπάρχουσα μεθοδολογία για την ανάλυση του οδικού ατυχήματος βάσει των σημερινών τεχνολογικών προτύπων με κέντρο βάρους την καταγραφή των οδικών ατυχημάτων και τον ακριβή προσδιορισμό της ταχύτητας κίνησης των οχημάτων σε συσχέτιση με τη θεωρητική ανάλυση των θεμελιωδών στοιχείων της δυναμικής κίνησης οχημάτων. Στο τέταρτο κεφάλαιο αναπτύσσονται οι βασικές αρχές ανάλυσης των τρόπων αστοχίας και των αποτελεσμάτων τους ενώ στο πέμπτο κεφάλαιο επικεντρωνόμαστε στους τρόπους κατά τους οποίους μπορούμε να επιτύχουμε την μέγιστη διασφάλιση της ποιότητας κατά την στατιστική αλλά και επιστημονική ανάλυση των τροχαίων ατυχημάτων στην χώρα μας. Τέλος η εργασία μας κλείνει με την παράθεση των συμπερασμάτων αλλά και των προτάσεων μας. Σελίδα 5 από 174

6 ΚΕΦΑΛΑΙΟ Γενικά - Στατιστικά στοιχεία οδικών ατυχημάτων Τα οδικά ατυχήματα αποτελούν το μεγαλύτερο ποσοστό ατυχημάτων στις μεταφορές. Ακόμη τραυματίζονται περισσότερα άτομα σε τροχαία ατυχήματα σε σχέση με ατυχήματα που λαμβάνουν χώρα στον τόπο εργασίας των χρηστών της οδού. Η συνεχής αύξηση του απόλυτου αριθμού των οδικών ατυχημάτων τα έχουν καταστήσει ως μία από τις κύριες αιτίες θανάτου της εποχής μας. Σε παγκόσμια κλίμακα εκτιμάται ότι κάθε χρόνο επέρχονται θάνατοι και 15 εκατομμύρια τραυματισμοί λόγω των οδικών ατυχημάτων. Τα οδικά ατυχήματα επιδρούν αρνητικά στην οικονομία. Στις χώρες της Ευρωπαϊκής Ένωσης σε σύνολο εκατομμυρίων ατυχημάτων τραυματίζονται θανάσιμα περίπου άνθρωποι, οι λοιποί τραυματίες ανέρχονται περίπου στα 1,5 εκατομμύρια, ενώ άτομα καθίστανται μονίμως ανάπηροι. Αν ληφθεί υπό όψη ότι το οικονομικό κόστος για ένα νεκρό ανέρχεται περίπου σε ένα εκατομμύριο Ευρώ, υπολογίζεται το συνολικό οικονομικό κόστος περίπου σε 145 δισεκατομμύρια Ευρώ το χρόνο, ποσό που ισοδυναμεί με το διπλάσιο του Ακαθάριστου Εθνικού Προϊόντος χωρών, όπως η Ελλάδα, η Πορτογαλία και η Ιρλανδία. Ειδικότερα τραυματίζονται θανάσιμα κάθε χρόνο στα οδικά ατυχήματα περίπου πεζοί και ποδηλάτες ενώ οι βαριά τραυματίες υπολογίζονται στους Η σχέση του οικονομικού κόστους αυτού του είδους ατυχημάτων για τα κράτη μέλη της Ευρωπαϊκής Ένωσης σε σχέση με το συνολικό οικονομικό κόστος είναι της τάξης του 3%. Τα αντίστοιχα στοιχεία για την Ελλάδα είναι για κάθε χρόνο περίπου νεκροί και τραυματίες εκ των οποίων οι βαριά. Στις περισσότερες χώρες του κόσμου παρατηρείται μια σταδιακή μείωση του αριθμού των νεκρών ανά κατοίκους στα τελευταία πέντε έτη με εξαίρεση την Αυστρία, το Βέλγιο, την Ελλάδα, την Δημοκρατία της Ιρλανδίας, τη Νορβηγία, την Ισπανία και τη Τσεχία όπου παρατηρείται μία μικρή αύξηση του αριθμού των νεκρών, ενώ σε μερικές χώρες όπως η Ελβετία, η Ολλανδία και οι Η.Π.Α δεν σημειώθηκαν σπουδαίες μεταβολές. Αξιοσημείωτη είναι η στατιστική αξιολόγηση του ποσοστού των νεκρών ανά δισεκατομμύριο οχηματοχιλιόμετρα, η οποία σπανίως ταυτίζεται με αυτήν των ανά κατοίκων. Σελίδα 6 από 174

7 Η απόκλιση των τιμών οφείλεται στο γεγονός ότι ανάμεσα στους κατοίκους βρίσκονται πολλά άτομα που δεν συμμετέχουν ενεργά στην κυκλοφορία λόγω π.χ. της ηλικίας τους με συνέπεια την μη κατοχή αδείας οδήγησης, αλλά και στον αριθμό των οχημάτων σε συνάρτηση με τη συχνότητα χρήσης αυτών. Δυστυχώς δεν είναι δυνατή η στατιστική σύγκριση για όλες τις χώρες λόγω της έλλειψης ανάλογων αντιπροσωπευτικών στοιχείων ιδιαίτερα αυτών για το ποσοστό των νεκρών ανά δισεκατομμύριο οχηματοχιλιόμετρα. Οι βάσεις δεδομένων των ατυχημάτων παρά το γεγονός ότι περιέχουν αρκετές μεταβλητές που περιγράφουν τα χαρακτηριστικά του ατυχήματος, είναι σε ικανοποιητικό βαθμό συγκρίσιμες μεταξύ τους και διαφέρουν μόνο σε ορισμένες περιπτώσεις λόγω της διαφορετικής νομοθετικής δομής των χωρών (π.χ. ορισμός κατηγοριών δικύκλων) ή λόγω ότι ορισμένες χώρες δεν παρέχουν καθόλου στοιχεία. Τα στατιστικά στοιχεία της εξέλιξης του αριθμού των νεκρών από τροχαία ατυχήματα σε παγκόσμια βάση δίδονται στον πίνακα 1.1 καθώς και στο σχήμα 1.1. Παρατηρείται ότι οι δύο χώρες Πορτογαλία και Ελλάδα εμφανίζονται στις πρώτες θέσεις στο ποσοστό νεκρών ανά κατοίκους με βάση τα στατιστικά στοιχεία των Χωρών της Ευρωπαϊκής Ένωσης τα οποία δίδονται στο σχήμα 1.2. Από τα προαναφερόμενα στατιστικά στοιχεία δεν προκύπτει η συμβολή ή υπαιτιότητα των παραγόντων οδικής ασφάλειας στα οδικά ατυχήματα. Μια τέτοια αξιολόγηση θα ήταν εφικτή σε περίπτωση επιστημονικής ανάλυσης του ατυχήματος με προσδιορισμό των αιτιών που οδήγησαν σε αυτό. Σελίδα 7 από 174

8 Πίνακας 1.1. Νεκροί από τροχαία ατυχήματα παγκοσμίως από το Ποσοστό νεκρών το 1998 ανά κατοίκους (1) Ποσοστό νεκρών το 1998 ανά δισεκατομμύριο οχηματοχιλιόμετρα Αυστραλία ,4 11,00 Αυστρία ,9 10,85 Βέλγιο ,7 13,93 Βόρειος Ιρλανδία ,5 6,94 Γαλλία ,1 Γερμανία ,5 8,98 Δανία ,4 7,49 Δημοκ. Ιρλανδίας ,4 8,00 Δημοκ. Κορέας Ελβετία ,4 6,68 Ελλάδα ,9 (2) Η.Π.Α ,3 8,47 Ηνωμένο Βασίλειο ,1 4,60 Ιαπωνία ,5 6,18 Ισλανδία ,8 8,60 Ισπανία ,1 Ιταλία ,0 Καναδάς ,7 Λουξεμβούργο ,4 Μεγάλη Βρετανία ,9 4,51 Νέα Ζηλανδία ,3 Νορβηγία ,0 Ολλανδία ,8 5,91 Ουγγαρία ,5 Πορτογαλία ,4 (2) Σουηδία ,0 5,74 Τουρκία Τσεχία ,2 29,00 Φιλανδία ,8 6,09 (1) Κάτοικοι και οχηματοχιλιόμετρα από τα στοιχεία του OECD»s (2) Διεθνής τράπεζα πληροφοριών τροχαίων ατυχημάτων Τιμές του 1997 Σελίδα 8 από 174

9 Σχήμα Νεκροί από τροχαία ατυχήματα σε παγκόσμια βάση ανά κατοίκους κατά την χρονική περίοδο Στις χώρες της Ευρωπαϊκής Ένωσης πραγματοποιήθηκε μια πλήρη στατιστική αξιολόγηση των στοιχείων οδικών ατυχημάτων για το έτος Τα παρακάτω σχήματα 1.2 έως 1.5 δίδουν παραστατικά τα στατιστικά στοιχεία των τροχαίων ατυχημάτων στις χώρες της Ευρωπαϊκής Ένωσης. Πιο αναλυτικά δίνεται ο αριθμός των νεκρών ανά κατοίκους (σχήμα 1.2), ανά οχήματα (σχήμα 1.3) και ανά ένα δισεκατομμύριο οχηματοχιλιόμετρα (σχήμα 1.4). Επιπλέον το σχήμα 1.5 δίνει τον αριθμό των νεκρών πεζών ανά κατοίκους (ανεξάρτητα από το είδος οχήματος με το οποίο πραγματοποιήθηκε η σύγκρουση). Από τη θεώρηση του σχήματος 1.3 προκύπτει ότι η χώρα μας κατέχει την πρώτη θέση μεταξύ των χωρών της Ευρωπαϊκής Ένωσης στον αριθμό των νεκρών ανά οχήματα. Τα στοιχεία των σχημάτων 1.2 έως 1.5 αναφέρονται στο έτος 1998 με εξαίρεση Σελίδα 9 από 174

10 τις χώρες που φέρουν ανάλογους δείκτες «1» για το έτος 1996 «2» για το έτος 1995 και «3» για το έτος Σχήμα Νεκροί από τροχαία ατυχήματα ανά οχήματα το έτος 1998 Σχήμα Νεκροί από τροχαία ατυχήματα ανά οχήματα το έτος 1998 Σελίδα 10 από 174

11 Σχήμα Νεκροί τροχαίων ατυχημάτων ανά δισεκατομμύριο οχηματοχιλιόμετρα Από τη θεώρηση του σχήματος 1.4 προκύπτει ότι η Ισπανία κατέχει τον μεγαλύτερο αριθμό των νεκρών από τροχαία ατυχήματα σε σχέση με τα διανυόμενα οχηματοχιλιόμετρα. Σχήμα Νεκροί πεζοί από τροχαία ατυχήματα ανά κατοίκους Σελίδα 11 από 174

12 Από τη θεώρηση του σχήματος 1.5 προκύπτει ότι πρώτιστα η Πορτογαλία και ακολούθως η Ελλάδα κατέχουν σε σχέση με το πληθυσμό τον μεγαλύτερο αριθμό των νεκρών πεζών από τροχαία ατυχήματα ανεξάρτητα από το είδος οχήματος με το οποίο πραγματοποιήθηκε η σύγκρουση. Στην Ελλάδα ο αριθμός των οδικών ατυχημάτων είναι ανησυχητικά μεγάλος τα τελευταία χρόνια με συνεχείς τάσεις αύξησης. Την τελευταία δεκαετία χάνουν στη χώρα μας κατά μέσο όρο τη ζωή τους σε τροχαία ατυχήματα περίπου και τραυματίζονται άτομα όπως φαίνεται στο παρακάτω πίνακα 1.2 της εθνικής στατιστικής υπηρεσίας. Επιπλέον σε κάθε οδικό ατύχημα τραυματίζεται κατά μέσο όρο το λιγότερο ένα άτομο, 7,66% των ατυχημάτων είναι θανατηφόρα, σε σύνολο τραυματιών ένα ποσοστό 6% είναι νεκροί, 11,37% βαριά τραυματίες και 82,6% ελαφρά τραυματίες. Στους παρακάτω πίνακες 1.2, 1.3 και στα σχήματα 1.6, 1.7, 1.8 δίδονται τα στατιστικά στοιχεία των οδικών ατυχημάτων στη χώρα μας. Έτος Σύνολο Πίνακας Αριθμός οδικών τροχαίων ατυχημάτων και παθόντων Ατυχήματα Θανατηφόρα Μη θανατηφόρα Σύνολο Παθόντα πρόσωπα Νεκροί Βαριά Τραυματίες Ελαφρά Μέσος όρος Τα στοιχεία του έτους 2000 είναι προσωρινά Σελίδα 12 από 174

13 Σχήμα Εξέλιξη αριθμού οδικών τροχαίων ατυχημάτων στην Ελλάδα Έτος Νεκροί Οχήματα (1) Πληθυσμός (2) Νεκροί ανά εκατομμύριο οχήματα Νεκροί ανά εκατομμύριο κατοίκους Τα στοιχεία του έτους 2000 είναι προσωρινά (1) Στα οχήματα περιλήφθηκαν και τα μοτοποδήλατα (αυτοπροωθούμενα) οδικά οχήματα κάτω των 50 cm3), επειδή η εμπλοκή τους σε οδικά τροχαία ατυχήματα είναι σημαντική. (2) Υπολογιζόμενος πληθυσμός στις αρχές κάθε έτους. Για το έτος 2000, λόγω μη ύπαρξης στοιχείων, λήφθηκε υπόψη ο πληθυσμός του προηγούμενου έτους. Τα ακόλουθα σχήματα 1.7, & 1.8 δίδουν τον αριθμό των νεκρών από οδικά ατυχήματα στην Ελλάδα ανά ένα εκατομμύριο κατοίκους στη Χώρας μας. Σελίδα 13 από 174

14 Σχήμα Στατιστική εξέλιξη νεκρών στην Ελλάδα Σχήμα 2 - Στατιστική εξέλιξη νεκρών στην Ελλάδα Σελίδα 14 από 174

15 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 ΘΕΩΡΗΤΙΚΗ ΔΙΕΡΕΥΝΗΣΗ ΤΩΝ ΑΙΤΙΩΝ ΟΔΙΚΩΝ ΑΤΥΧΗΜΑΤΩΝ 2.1. Ανάλυση των παραγόντων της οδικής ασφάλειας Η κίνηση ενός οχήματος μπορεί να χαρακτηρισθεί ως ένα ρυθμιζόμενο περιστατικό. Ένα οδικό ατύχημα χαρακτηρίζεται ακολούθως σαν μία υπόθεση, κατά την οποία η απόκλιση μεταξύ της προβλεπόμενης πράξης (π.χ. αλλαγής κατεύθυνσης του οχήματος) και της υλοποίησής της υπερβαίνει ένα απαραίτητο επιτρεπόμενο όριο (π.χ. συντελεστή πρόσφυσης) με συνέπεια την εμφάνιση μίας υλικής και σωματικής ζημίας λόγω της δημιουργηθείς πλαγιολίσθησης. Ο χρήστης της οδού (ρυθμιστής) αντιδρά με διάφορα όργανα χειρισμού (Βολάν, σύστημα τροχοπέδησης - μέγεθος ρύθμισης y) στο όχημα (ρυθμιζόμενο διάνυσμα). Η απάντηση του οχήματος (μέγεθος ρύθμισης χ) αντιλαμβάνεται από τον χρήστη και συγκρίνεται με την εκτέλεση της προβλεπόμενης πράξης, έτσι ώστε να λάβει τα κατάλληλα μέτρα για να ελαχιστοποιήσει την διαφορά μεταξύ του μεγέθους της επιλεγόμενης κατεύθυνσης w και του μεγέθους χ (μέγεθος πού προκύπτει συνολικά λόγω του μεγέθους παρεμβολής Ζ). Η προαναφερθείσα διαδικασία αναφαίνεται παραστατικά στο σχήμα 2.1. Ο σκοπός αυτής της διάταξης είναι η αναπαράσταση της κίνησης οχημάτων ως μία δυναμική προβολή με τη μέθοδο της ρυθμιστικής τεχνικής σε συνάρτηση με τους παράγοντες επίδρασης στην οδική ασφάλεια άνθρωπος - όχημα - περιβάλλον σε μαθηματική βάση. Η μετάδοση της συμπεριφοράς του οχήματος (αντίδραση οχήματος σε μια επιλεγμένη αλλαγή γωνίας διεύθυνσης σε σχέση με τη δυνατή πρόσφυση λόγω της επιφανειακής κατάστασης του οδοστρώματος) περιγράφεται με την μορφή μαθηματικών εξισώσεων σύμφωνα με τους φυσικούς νόμους της δυναμικής των οχημάτων. Η μετάδοση της συμπεριφοράς του χρήστη της οδού και κατά επέκταση του οδηγού είναι αντιθέτως μερικώς προσδιορισμένη. Ένα μαθηματικό μοντέλο περιγραφής της συμπεριφοράς του οδηγού χωρίζει την κίνηση αλλαγής κατεύθυνσης του οχήματος Σελίδα 15 από 174

16 σε δύο επίπεδα αυτό του χειρισμού αλλαγής κατεύθυνσης και του επίπεδου σταθεροποίησης της πορείας του οχήματος. Σχήμα Παράσταση του κύκλου ρύθμισης άνθρωπος - όχημα - περιβάλλον Η λειτουργία του επίπεδου αλλαγής κατεύθυνσης βασίζεται στον προσδιορισμό της απαραίτητης ταχύτητας και της ακόλουθης επιλεγείσης πορείας, διότι συμπεριλαμβάνει την αντίληψη της παρούσης και μελλοντικής διεύθυνσης της οδού. Η λειτουργία του επίπεδου σταθεροποίησης είναι αντίθετα συνάρτηση και άλλων εξωτερικών παραγόντων όπως κατάσταση επιφάνειας οδοστρώματος, τεχνικών χαρακτηριστικών του οχήματος κ.λ.π. Ανάλογα πραγματοποιείται ο διαχωρισμός των επιπέδων λήψης μέτρων από την πλευρά του οδηγού σε συνάρτηση με την εκάστοτε περίπτωση για την αποφυγή του ατυχήματος όπως τροχοπέδηση, επιτάχυνση οχήματος, αλλαγή πορείας σε σχέση με τη κλίση-διαγράμμιση της οδού και τους παράγοντες του περιβάλλοντος (σήμανση, φωτισμός, φυσικά εμπόδια κ.λ.π.). Η παραπάνω θεώρηση αποδεικνύει την αλληλένδετη συνάρτηση των οδικών ατυχημάτων και των μέτρων οδικής ασφάλειας προς αποφυγή τους υπό τη μορφή ενός Σελίδα 16 από 174

17 κλειστού ρυθμιστικού κύκλου των παραγόντων επίδρασης στην οδική ασφάλεια άνθρωπος - όχημα -περιβάλλον. Η οδική ασφάλεια μπορεί επομένως να δοθεί ως συνάρτηση της ασφάλειας των χρηστών της οδού, των οδικών μέσων μεταφοράς, και του περιβάλλοντα χώρου της κυκλοφορίας των οχημάτων. Η οδική ασφάλεια στη δομή της λογίζεται ως ενεργητική ασφάλεια με απώτερο σκοπό την αποφυγή των ατυχημάτων και ως παθητική ασφάλεια υπεύθυνη για τον περιορισμό ή τη μείωση του βαθμού των συνεπειών του ατυχήματος. Η ενεργητική ασφάλεια είναι συνάρτηση της κατάστασης και των τεχνικών χαρακτηριστικών του οχήματος της κυκλοφοριακής παιδείας των χρηστών της οδού καθώς και των γεωμετρικών - λειτουργικών χαρακτηριστικών της οδού. Οι περιβαλλοντικοί παράγοντες συμβάλλουν αποτελεσματικά στην άνοδο του επιπέδου της ενεργητικής ασφάλειας διότι αποτελούν ένα αναπόσπαστο τμήμα του κλειστού ρυθμιστικού κύκλου της κυκλοφορίας. Η παθητική ασφάλεια αποτελεί άμεση συνάρτηση του είδους εσωτερικής κατασκευής των οχημάτων (αερόσακοι, μορφή αμαξώματος κ.λ.π.) και επηρεάζεται κυρίως από τη θέληση του οδηγού να τηρήσει τον Κ.Ο.Κ. ( χρήση ζωνών ασφαλείας κ.λ.π.). Η συμβολή των περιβαλλοντικών παραγόντων στην παθητική ασφάλεια περιορίζεται στην πρόληψη των ατυχημάτων υπό μορφή αποφυγής εμποδίων στα άκρα της οδού (δέντρα, επικίνδυνη στάθμευση οχημάτων κ.λ.π.), κατασκευής στηθαίων καθώς και στη γρήγορη ασφάλιση του χώρου ατυχήματος προς αποφυγή περαιτέρω συγκρούσεων. Στο σχήμα 2.2 ως διάγραμμα ροής και στον πίνακα 2.1 δίδονται παραστατικά οι προαναφερθείσες σχέσεις. Σελίδα 17 από 174

18 Σχήμα Τμηματική ανάλυση της οδικής ασφάλειας Πίνακας Τμηματική ανάλυση της ενεργητικής και παθητικής ασφάλειας ΠΑΡΑΓΩΝ ΕΝΕΡΓΗΤΙΚΗ ΑΣΦΑΛΕΙΑ ΠΑΘΗΤΙΚΗ ΑΣΦΑΛΕΙΑ Άνθρωπος Κυκλοφοριακή αγωγή Αντίδραση - επίδραση αλκοόλ Νομοθετική προστασία, Αστυνόμευση Δημιουργία κινήτρων για χρησιμοποίηση των συστημάτων ασφαλείας ή με επιβολή προστίμων Άμεση ιατρική βοήθεια στο χώρο του ατυχήματος Συστήματα άμεσης ιατρικής βοήθειας (Δίκτυα σταθμών πρώτων βοηθειών, γρήγορη μεταφορά με ελικόπτερα) Όχημα Οδηγική ενεργητική συμπεριφορά Ασφάλεια χειρισμού Ασφάλεια οπτικού πεδίου Ασφάλεια οδηγού και επιβατών Προστασία των οχημάτων με ζώνες ενεργητικής παραμόρφωσης Οικονομική προστασία οχήματος (Ελάττωση του κόστους επισκευής) Περιβάλλον Ρύθμιση της κυκλοφορίας, οδική σήμανση, οδική υποδομή, Φωτισμός, Αντιμετώπιση θέσεων ατυχημάτων μεγάλης επικινδυνότητας Ασφάλιση του χώρου μετά το ατύχημα, Αποφυγή επανάληψης ατυχημάτων, Αντιμετώπιση προβλήματος στα άκρα της οδού (δέντρα, στηθαία, κράσπεδα, αναχώματα) Σελίδα 18 από 174

19 Μία εκτενέστερη ανάλυση των παραγόντων της οδικής ασφάλειας, η οποία αποδίδεται στο σχήμα 2.3 υπό μορφή διαγράμματος ροής για την οδική ασφάλεια, αντικατοπτρίζει τις σχέσεις των παραγόντων μεταξύ τους και συντελεί στην ακριβή λήψη των κατάλληλων μέτρων άνοδο του επιπέδου αυτής. Σχήμα Ανάλυση παραγόντων οδικής ασφάλειας 2.2. Ο παράγοντας άνθρωπος Ο παράγων άνθρωπος στο οδικό ατύχημα εμφανίζεται ως χρήστης της οδού υπό μορφή οδηγού, επιβάτη οχήματος ή πεζού. Η σημασία του παράγοντα άνθρωπος στην οδική ασφάλεια αναδεικνύεται σε ανάλογες έρευνες που πραγματοποιήθηκαν στην Γερμανία, την Μεγάλη Βρετανία και στις Η.Π.Α. όπου η συμβολή του σε συνδυασμό με τους άλλους δύο παράγοντες στο οδικό ατύχημα είναι της τάξης του 95%. O ανθρώπινος παράγοντας ήταν αποκλειστικά υπεύθυνος για το ατύχημα σε 68% όλων των περιπτώσεων στην πρώτη, σε 65% στην Σελίδα 19 από 174

20 δεύτερη, και 57% των περιπτώσεων στην τρίτη έρευνα. Η υπευθυνότητα του ανθρώπινου παράγοντα στο οδικό ατύχημα καθιστά αναπόφευκτη την ακριβή διερεύνηση της συμβολής του στο οδικό ατύχημα Οδηγική συμπεριφορά Από την προαναφερθείσα μελέτη στη Γερμανία προκύπτει ότι οι αιτίες που οδήγησαν στο οδικό ατύχημα με τη συμβολή του παράγοντα άνθρωπος ήταν κατά κύριο λόγο η υπερβολική ταχύτητα, η μη τήρηση της απαιτούμενης απόστασης ασφαλείας καθώς και η παραβίαση της προτεραιότητας όπως φαίνεται στον πίνακα 2.2. Πίνακας 2 - Συμβολή του χρήστη της οδού στο οδικό ατύχημα στην Γερμανία ΑΙΤΙΕΣ ΟΔΙΚΩΝ ΑΤΥΧΗΜΑΤΩΝ ΣΤΗΝ ΓΕΡΜΑΝΙΑ Αποδεικτικό στοιχείο Μέγεθος Συνολικές αιτίες ατυχημάτων Επί συνόλου οχημάτων Αναλυτικά: - Επίδραση αλκοόλ Χρήση λάθος κατεύθυνσης Υπερβολική ταχύτητα Μη επαρκής απόσταση ασφαλείας Λάθος προσπέραση Παράβαση προτεραιότητας Λάθος αλλαγής κατεύθυνσης Λάθος χρόνου εκκίνησης Λάθος συμπεριφορά προς πεζούς Συνολικές αιτίες ατυχημάτων ανά οχήματα Αναλυτικά: - Επίδραση αλκοόλ ανά οχήματα Χρήση λάθος κατεύθυνσης ανά οχήματα Υπερβολική ταχύτητα ανά οχήματα Μη επαρκής απόσταση ασφαλείας ανά οχήματα Λάθος προσπέραση ανά οχήματα Παράβαση προτεραιότητας ανά οχήματα Λάθος αλλαγής κατεύθυνσης ανά οχήματα Λάθος χρόνου εκκίνησης ανά οχήματα Λάθος συμπεριφορά προς πεζούς ανά οχήματα Ενημέρωση Το προαναφερθέν συνολικό ποσοστό της τάξης του 95% της συμβολής του παράγοντα άνθρωπος στο οδικό ατύχημα πηγάζει από τον συσχετισμό του με τους Σελίδα 20 από 174

21 άλλους δύο παράγοντες όχημα και περιβάλλον. Ο συνδυασμός του παρακάτω πίνακα 2.3 με τον πίνακα 2.2 επιβεβαιώνει τη παρατήρηση. Πίνακας Συμβολή του χρήστη της οδού στο οδικό ατύχημα στην Γερμανία ΑΙΤΙΕΣ ΟΔΙΚΩΝ ΑΤΥΧΗΜΑΤΩΝ ΣΤΗΝ ΓΕΡΜΑΝΙΑ Αποδεικτικό στοιχείο Μέγεθος Γενικές αιτίες Επί συνόλου οχημάτων Αναλυτικά: Ολισθηρότητα λόγω βροχής Αριθμός Ολισθηρότητα λόγω χιονιού, παγετού Αριθμός Χαμηλή ορατότητα λόγω ομίχλης Αριθμός Ζώο επί του οδοστρώματος Αριθμός Τεχνικές βλάβες οχημάτων Αριθμός Αναλυτικά: Ελαστικά Αριθμός Σύστημα πέδησης Αριθμός Ενημέρωση Οδηγός - ηλικία Η ηλικία του ανθρώπου διαδραματίζει σημαντικό ρόλο στη πιθανότητα εμπλοκής του σε οδικό ατύχημα. Από τις πρόσφατες έρευνες που διενεργήθηκαν στη Γερμανία, στη Μεγάλη Βρετανία, στις Η.Π.Α. και στην Ελλάδα προκύπτουν στοιχεία που αναλύουν την επίδραση της ηλικίας του οδηγού στο οδικό ατύχημα. Στον πίνακα 2.4 δίνεται ο συνολικός αριθμός των νεκρών ανεξάρτητα με το είδος συμμετοχής τους στο οδικό ατύχημα. Με την παράθεση του πίνακα 2.5 και των σχημάτων 2.4, 2.5 γίνεται μια κατανομή των παθόντων οδηγών ανά ηλικία και ομάδα. Από τη θεώρηση των στοιχείων αυτών προκύπτει ότι εξαγωγή συμπερασμάτων για τη συμβολή της ηλικίας στο οδικό ατύχημα είναι εφικτή όταν γίνεται μια στατιστική αξιολόγηση σε σχέση με τα διανυόμενα οχηματοχιλιόμετρα αλλά και τη σύγκριση με τον αριθμό των κατοίκων της Σελίδα 21 από 174

22 εκάστοτε χώρας. Έτσι ενώ από το πίνακα 2.4 βγαίνει το συμπέρασμα, ότι ο μεγαλύτερος αριθμός των νεκρών από οδικά ατυχήματα παρατηρείται σε ηλικίες ετών, η στατιστική γίνεται πιο αντιπροσωπευτική με τη θεώρηση των στοιχείων του πίνακα 2.5 όπου παρατηρείται ο μεγαλύτερος αριθμός των νεκρών οδηγών σε ηλικίες ετών. Πίνακας 3 - Συμβολή της ηλικίας του χρήστη της οδού στο οδικό ατύχημα (Αριθμός νεκρών**) 0-14 Χρονών Χρονών Χρονών 65 Χρονών και άνω Αυστραλία _ _ _ _ Βέλγιο Δανία Γερμανία Φιλανδία Γαλλία Ελλάδα Ιρλανδία Ισλανδία Ιταλία Ιαπωνία Καναδάς _ _ _ _ Λουξεμβούργο Νέα Ζηλανδία Ολλανδία Νορβηγία _ _ _ _ Αυστρία Πολωνία _ _ _ _ Πορτογαλία _ _ _ _ Δημ. Κορέας _ _ _ _ Σουηδία Ελβετία Ισπανία Τσεχία Τουρκία Ουγγαρία Η.Π.Α Μεγ. Βρετανία **) Βάση για τη στατιστική αξιολόγηση είναι το χρονικό διάστημα απογραφής των 30 ημερών. Συντελεστές στατιστικής διόρθωσης: Ιρλανδία πριν το 1999 (7 ημέρες) +8%; Γαλλία (6 ημέρες) +5,7%; πριν το %; Ισπανία πριν το 1993 (24 ώρες) +30%; Ελλάδα πριν το 1996 (3 ημέρες) +18%; Αυστρία πριν το 1991 (3 ημέρες) +12%,πριν το %; Ελβετία πριν το 1992 (συνεχώς) - 3%; Ιαπωνία πριν το 1993 (24 ώρες) +30%; Δημοκρ. Κορέας πριν το 2000 (3 ημέρες) +15% Τουρκία (24 ώρες) +30%; Πορτογαλία (24 ώρες) το 1999 αλλαγή σε +14%, όλοι οι αριθμοί για την Πορτογαλία ανακλήθηκαν. Σελίδα 22 από 174

23 Αριθμός νεκρών σε σχέση με την ηλικία του οδηγού ανά κατοίκους και διανυόμενα οχηματοχιλιόμετρα Συνολικά Νεκροί ανά κατοίκους Ομαδοποίηση ηλικιών και άνω Ατυχήματα με τραυματίες ανά κατοίκους ανά 10 6 οχηματοχιλιόμ. Συνολικά Νεκροί ανά 109 οχηματοχιλιόμετρα Εκτός πόλεων Αυστραλία 9,5 2,9 18 9,1 12, ,1 - - Βέλγιο 14,4 2,9 30,8 14,3 13, ,54 16,3-7,6 Δανία 9,3 2,6 18,6 7, ,16 10,6 10,1 2,9 Γερμανία 9,1 1,9 22,6 8,3 9, , ,5 Φιλανδία 7,7 2,1 10,2 7,3 13, ,14 8,5 9,6 4,3 Γαλλία 13,6 3, ,4 14, ,23 15,1-5,5 Ελλάδα 20,1 c 4,0 e 35,0 e 24,2 e 27,9 e 231 c 0,30 b 26,7 b - - Ιρλανδία 11 2,7 21,2 10,4 10, ,25 d 13,1 d 10,8 d 7,4 e Ισλανδία 11,3 0 23,3 11,4 18, , Ιταλία 11,0 b 1,7 b 17,4 b 10,1 b 13,8 b 355 b Ιαπωνία 8,2 1,3 11,2 6, ,2 13,4-4,1 Καναδάς 9,8 a 3,0 a 18,7 a 8,9 a 14,0 a 504 a Λουξεμβούργο 17,5 3,7 35,4 18,4 17, Νέα Ζηλανδία 12,1 4,7 21,2 11,8 16, ,21 12,4 18,5 - Ολλανδία 6,8 1,9 14,9 5,7 10, ,34 a 8,9 a 9,5 c 3,2 d Νορβηγία 6,8 a 2,2 a 14,0 a 6,1 a 9,6 a 188 a 0,26 a 9,6 a - - Αυστρία ,2 11,4 15, ,57 13,2 13,1 8,1 Πολωνία 16,3 3,7 19,4 18,7 21, Πορτογαλία 21,0 a 5,2 a 33,7 a 21,5 a 23,2 a 505 a ,9 b Δημ. Κορέας 21,8 5,8 16,6 25,3 57, Σουηδία 6,7 1,2 11,5 6,4 10, ,23 a 8,3 a - 2,5 a Ελβετία 8,3 2,3 14,2 7,1 14, ,43 10,6 9,9 2,2 Ισπανία 14,6 3,1 23,1 15,4 12, Τσεχία 14,5 3, ,8 17, ,65 37,8-11,3 Τουρκία 7, ,27 a 119,8 a - - Ουγγαρία 12 2, ,8 13, Η.Π.Α. 15,2 4 27,2 15,4 19, ,48 9,5 10,9 5,2 Μεγ. Βρετανία 6 1,5 11,3 6 7, ,52 b 7,5 b 7,9 b 2,1 b a) 1999 b)1998 c)1997 d)1996 e)1995 f)1994 g)1993 Εθνική οδός Σελίδα 23 από 174

24 Σχήμα Αριθμός εμπλοκής οδηγών σε σοβαρό ατύχημα κατά ηλικία ανά δισεκατομμύριο διανυθέντα χιλιόμετρα από άτομα αντίστοιχης ηλικίας στις Η.Π.Α. Σχήμα Αριθμός εμπλοκής οδηγών σε σοβαρό ατύχημα κατά ηλικία ανά εκατομμύριο οδηγών της αντίστοιχης ηλικίας με δίπλωμα στις Η.Π.Α. Από τα σχήματα 2.4 και 2.5 προκύπτει ότι οι άνδρες εμπλέκονται σε μεγαλύτερο ποσοστό στα οδικά ατυχήματα από τις γυναίκες. Ιδιαίτερα σε ηλικίες 15 έως 30 ετών η διαφορά είναι εμφανής. Ανάλογες μελέτες αποδεικνύουν ότι οι άνδρες οδηγούν με μεγαλύτερη ταχύτητα ήτοι πιο «επικίνδυνα» από τις γυναίκες, ενώ οι γυναίκες οδηγοί πραγματοποιούν περισσότερα λάθη στην οδήγηση ή έχουν αποσπασμένη την προσοχή τους αλλού. Σελίδα 24 από 174

25 Μία ενδιαφέρουσα στατιστική αξιολόγηση προκύπτει από τον συνδυασμό του πίνακα 2.5 με τα γενικά παγκόσμια συγκριτικά μεγέθη της εκάστοτε χώρας όπως παρατίθεται στον πίνακα 2.6. Αριθμός Κατοίκων 1 Συνολικό μήκος οδικού δικτύου 1 Μήκος εθνικών οδών 2 Εμβαδόν χώρας 3 Αριθμός συνολικών οχημάτων 1* Αριθμός μηχανοκίνητων δικύκλων 1 Αριθμός επιβατικών οχημάτων 1 Τραυματίες ανά κατοίκους Νεκροί ανά κατοίκους Αυστραλία Βέλγιο * ,4 Δανία ,3 Γερμανία Φιλανδία Γαλλία Ελλάδα c c 20,1 c Ιρλανδία Ισλανδία Ιταλία b 11.0 b Ιαπωνία Καναδάς a 9.80 Λουξεμβούργο * Νέα Ζηλανδία ,1 Ολλανδία * Νορβηγία a 6.8 a Αυστρία Πολωνία * Πορτογαλία g * a 21.0 a Δημ. Κορέας Σουηδία Ελβετία ,3 Ισπανία Τσεχία Τουρκία * ,6 Ουγγαρία * Η.Π.Α * ,2 Μεγ. Βρετανία σε χιλιάδες 2) σε km 3) σε km 2 4) ) ) ) ) ) ) 1993 *) χωρίς μοτοποδήλατα Μια άλλη αντιπροσωπευτική στατιστική αξιολόγηση που δίνει τη συμβολή της ηλικίας στο οδικό ατύχημα είναι αυτή που διενεργήθηκε στη Μεγάλη Βρετανία για τα Σελίδα 25 από 174

26 έτη όπως δίνεται στα σχήματα 2.6 και 2.7. Σχήμα Αριθμός εμπλοκής οδηγών νεαρής ηλικίας σε σοβαρό ατύχημα κατά τα έτη στη Μεγάλη Βρετανία KSI : Οδικά ατυχήματα με βαριά τραυματίες ή νεκρούς Slight : Οδικά ατυχήματα με ελαφρά τραυματίες Σχήμα Αιτία δημιουργίας οδικού ατυχήματος σε σχέση με την ηλικία των οδηγών στη Μεγάλη Βρετανία κατά τα έτη Από τη θεώρηση των στοιχείων προκύπτει ότι η στατιστική αξιολόγηση κατά τα έτη είναι αντιπροσωπευτική όσον αφορά τον αριθμό ατόμων νεαρής ηλικίας Σελίδα 26 από 174

27 17-21 ετών με εμπλοκή στο οδικό ατύχημα. Το 1998 ο αριθμός βαριά τραυματισθέντων η νεκρών στη Μεγάλη Βρετανία ανήρθε σε 8.657, το λιγότερο ένα άτομο νεαρής ηλικίας είχε συμβολή στο ατύχημα που αντιπροσωπεύει ένα ποσοστό 20% όλων των οδικών ατυχημάτων με αυτόν τον βαθμό βαρύτητας. Οι οδηγοί νεαρής ηλικίας αποτελούν το 13% όλων των οδηγών στη Μεγάλη Βρετανία. Το 1998 οι νεκροί ατόμων νεαρής ηλικίας ανήρθαν σε ήτοι ένα ποσοστό 41% λιγότερο από τους νεκρούς κατά τα έτη που ήταν Ο αριθμός αυτός αντιπροσωπεύει ένα ποσοστό 17% όλων των τραυματιών και νεκρών ατόμων νεαρής ηλικίας σε αντίθεση με τα έτη όπου το ανάλογο ποσοστό ανήρθε σε 23%. Από όλους τους τραυματίες ή νεκρούς ατόμων νεαρής ηλικίας το 57% ήταν οδηγοί και 77% συνοδηγοί ή συνεπιβάτες. Επίσης προκύπτει από το σχήμα 2.7 ότι σε κακή επιφανειακή κατάσταση του οδοστρώματος (υγρή, παγωμένη, με φθορές) ο αριθμός των ατυχημάτων είναι μεγαλύτερος σε σχέση με μία ξηρή επιφάνεια οδοστρώματος χωρίς ωστόσο να διαφοροποιείται η στατιστική αξιολόγηση ως προς την ηλικία των ατόμων που ενεπλάκησαν στο ατύχημα Ο πεζός ως στοιχείο του παράγοντα άνθρωπος Ο χρήστης της οδού σαν πεζός στην οδική κυκλοφορία είναι περισσότερο ευπαθής γιατί δεν προστατεύεται στον βαθμό που θα έπρεπε, με αποτέλεσμα η συμμετοχή του στο οδικό ατύχημα να οδηγεί στον τραυματισμό ή τον θάνατό του. Από έρευνες που διενεργήθηκαν στις Η.Π.Α., στην Ελλάδα και στη Μεγάλη Βρετανία αποδεικνύεται η επιρροή της ηλικίας του στον αριθμό των οδικών ατυχημάτων. Οι προαναφερθέντες συσχετισμοί αποδίδονται στα σχήματα 2.8, 2.9, 2.10, 2.11 και Σχήμα Αριθμός θανάτων πεζών κατά ηλικία στην Ελλάδα και στις Η.Π.Α. Σελίδα 27 από 174

28 Σχήμα Θάνατοι πεζών κατά ηλικία στη Μεγάλη Βρετανία, 1998 Σχήμα Ποσοστό πεζών που προκάλεσαν το ατύχημα σε σχέση με την ηλικία στη Μεγάλη Βρετανία, 1998 Σελίδα 28 από 174

29 Σχήμα Αριθμός θανάτων πεζών σε σχέση με τους άλλους χρήστες της οδού στη Μεγάλη Βρετανία κατά τα έτη Σχήμα Αριθμός νεκρών χρηστών ανά διανυόμενα χιλιόμετρα στη Μεγάλη Βρετανία κατά τα έτη Ο αριθμός των νεκρών πεζών στη Μεγάλη Βρετανία στο χρονικό διάστημα παρουσιάζει μια φθίνουσα πορεία σε αντίθεση με το σύνολο των λοιπών ατυχημάτων το οποίο αυξάνεται. Έτσι μειώθηκε ο αριθμός των νεκρών το 1998 σε Σελίδα 29 από 174

30 σχέση με το 1968 σε ποσοστό 67%. Η διαπίστωση αυτή προκύπτει από τη θεώρηση του παρακάτω σχήματος Σχήμα Αριθμός θανάτων πεζών σε σχέση με θανάτους από άλλες μορφές οδικών ατυχημάτων στη Μεγάλη Βρετανία κατά τα έτη Ο χρόνος αντίδρασης οδηγού ως στοιχείο του παράγοντα άνθρωπος Ο χρόνος αντίδρασης του οδηγού αποτελεί ένα σημαντικό παράγοντα τόσο για τη δημιουργία όσο και για την αποφυγή του οδικού ατυχήματος και εξαρτάται από τον χρόνο αξιολόγησης μίας σειράς γεγονότων σε ένα πολύπλοκο περιβάλλον κατά την εμφάνιση του κινδύνου για τον οδηγό του οχήματος, από τη ψυχολογική και σωματική του κατάσταση καθώς και τις υπάρχουσες συνθήκες ορατότητας. Ο χρόνος αντίδρασης αποτελείται από τον χρόνο αντίληψης και τον χρόνο ανάδρασης. Στον χρόνο αντίληψης μπορεί να προστεθεί και ο χρόνος απόκλισης όρασης (για συμβάντα στο περιφερειακό χώρο του πεδίου ορατότητας) λόγω της προσθήκης του χρόνου προσδιορισμού του αντικειμένου (αναγνώριση αντικειμένου), και του χρόνου απόφασης (είδος υλοποίησης χειρισμού για αποφυγή του κινδύνου). Ο χρόνος ανάδρασης είναι στην ουσία ο χρόνος που χρειάζεται για την υλοποίηση της απόφασης για το είδος χειρισμού προς αποφυγή του κινδύνου (π.χ. Σελίδα 30 από 174

31 πέδηση, επιτάχυνση, αλλαγή κατεύθυνσης οχήματος) και εξαρτάται κυρίως από την ενεργητική ασφάλεια του οχήματος, τη τεχνική κατάσταση αυτού αλλά και από τον χρόνο ενεργοποίησης του εκάστοτε συστήματος μέσω του οδηγού. Ο χρόνος απόκρισης των φρένων για φορτηγά οχήματα με αμιγές πνευματικό σύστημα πέδησης. Η χρονική φάση της αντίδρασης του οδηγού πριν το ατύχημα που εντοπίσθηκε από διάφορες έρευνες στη Γερμανία δίδεται από το ακόλουθο σχήμα Σχήμα Μέσοι χρόνοι αντίδρασης του οδηγού πριν τη τροχοπέδηση Ο χρόνος απόκλισης όρασης σύμφωνα με μελέτες που διενεργήθηκαν από τον καθηγητή Hartmann, και τυγχάνουν σήμερα κοινής αποδοχής κυμαίνεται μεταξύ των 0,2 και 0,4 δευτερολέπτων. Οι παραπάνω χρόνοι εξαρτώνται από το πεδίο όρασης (σχήμα 2.15) και από το είδος ερεθίσματος στην περιφερειακή χώρα του οπτικού πεδίου (αργή-γρήγορη κίνηση, κοντράστ αντικειμένου κατά τη διάρκεια της νυκτός). Κατά τη διάρκεια της ημέρας πρέπει να λαμβάνεται υπό όψη ο χρόνος απόκλισης όρασης για τον οδηγό μόνο σε ορισμένες ειδικές περιπτώσεις. Τέτοια περιστατικά παρατηρούνται σε θαμβώσεις λόγω της χαμηλής θέσης του ήλιου και υγρή Σελίδα 31 από 174

32 Σχήμα 2.15: Συνολικό οπτικό πεδίο του ανθρώπου (πηγή [16] ) επιφάνεια οδοστρώματος με εμφάνιση ενός εμποδίου ή πεζού σε χαμηλό κοντράστ. Στο περιφερειακό πεδίο παρατηρείται μία φθίνουσα πορεία της οξύτητας της όρασης, η οποία αποκτά την ελάχιστη τιμή της για παρατήρηση -αντίληψη αντικειμένων που βρίσκονται περίπου στις 180 μοίρες και τη μέγιστη τιμή της στις 0,5-2 μοίρες. Στις μελέτες - αναλύσεις ατυχημάτων ο προσδιορισμός της απόκλισης όρασης γίνεται με βάση το σχήμα 2.15 ως μέτρο σύγκρισης, ο τελικός χρόνος απόκλισης που χρησιμοποιείται στην ανάλυση εκτιμάται ανάλογα με το είδος της εκάστοτε κατάστασης. Σχήμα Συνολικό οπτικό πεδίο του ανθρώπου Ο χρόνος αντίληψης δεν είναι ο ίδιος για κάθε οδηγό οχήματος και εξαρτάται από το είδος των αντανακλαστικών χαρακτηριστικών αυτού, από τη συγκέντρωσή του Σελίδα 32 από 174

33 στην κυκλοφορία, τη ψυχική του ιδιοσυγκρασία, τη σωματική του κατάσταση γενικά (κούραση, επήρεια αλκοόλ) καθώς και από την εκάστοτε κυκλοφοριακή κατάσταση που έχει να αντιμετωπίσει. Στη συνέχεια περιγράφονται διάφορα μοντέλα προσδιορισμού της αντίδρασης του οδηγού που έχουν εφαρμοστεί στην πράξη. Ένα μοντέλο προσδιορισμού της αντίδρασης αλλά και του τρόπου συμπεριφοράς του οδηγού κατά την αντίδρασή του συστάθηκε από το πανεπιστήμιο του Wurzburg Γερμανίας μετά από εντολή της αυτοκινητοβιομηχανίας BMW AG και βασίσθηκε σε τεστ οδήγησης όπου οι οδηγοί υποχρεώνονταν να αντιδρούν με σκοπό να αποφύγουν μία σύγκρουση η να ελέγξουν μία επικίνδυνη κατάσταση. Το μοντέλο περιγράφεται παραστατικά στην εικόνα 2.1, τα αποτελέσματα δίδονται από το σχήμα Ένα άλλο μοντέλο προσδιορισμού της αντίδρασης του οδηγού χρησιμοποιεί τη μέθοδο της προσομοίωσης (Simulation), όπως φαίνεται στην εικόνα 2.2. Εικόνα Μοντέλο προσδιορισμού της αντίδρασης του οδηγού Το άτομο που λαμβάνει μέρος στο τεστ οδηγεί το όχημα σύμφωνα με το βίντεο που προβάλλεται στην οθόνη. Κατά αυτό τον τρόπο μπορούν με το κατάλληλο υλικό να προσομοιωθούν διάφορες καταστάσεις κινδύνου στην κυκλοφορία και να αξιολογηθεί η αντίδραση του οδηγού. Η μέτρηση της απόκλισης όρασης δεν είναι δυνατή με αυτό το Σελίδα 33 από 174

34 μοντέλο μέτρησης καθότι οι σκηνές διαδραματίζονται σε οπτικό πεδίο μικρότερο των 20 μοιρών. Σχήμα Αποτελέσματα μέτρησης μοντέλου Εικόνα Μοντέλο προσδιορισμού της αντίδρασης του οδηγού Αξιόλογα μοντέλα μέτρησης και ανάλογες συγκριτικές μελέτες της αντίδρασης του οδηγού στην πράξη με ή χωρίς την επήρεια αλκοόλ δεν υπάρχουν σε Σελίδα 34 από 174

35 ολοκληρωμένη μορφή. Μεμονωμένες και επιστημονικά τεκμηριωμένες μελέτες μπορούν να χαρακτηρισθούν εκείνες που πραγματοποιήθηκαν με τη μέθοδο μέτρησης του «Eye Tracking System». Το σύστημα αποτελείται από τη συσκευή λήψης (εικόνες 2.3, 2.4, 2.5, 2.6, 2.7) η οποία καταγράφει όλες τις κινήσεις της ίριδας ανάλογα με τα ερεθίσματα που δέχεται ο οφθαλμός. Με τη βοήθεια Η/Υ και κατάλληλου λογισμικού όπως π.χ. της LBI Unfallforschung μπορούν να αξιολογηθούν τα αντανακλαστικά του οδηγού και να προσδιορισθεί ο χρόνος της αντίδρασης του. Εικόνα Μοντέλο προσδιορισμού της αντίδρασης του οδηγού με το Eye Tracking System Εικόνα 2.4. & Μοντέλο προσδιορισμού της αντίδρασης του οδηγού με το Eye Tracking System Σελίδα 35 από 174

36 Εικόνα 2.6. & Μοντέλο προσδιορισμού της αντίδρασης του οδηγού με το Eye Tracking System Σελίδα 36 από 174

37 Με τη βοήθεια του "Eye Tracking μετρούνται οι τρισδιάστατες κινήσεις των οφθαλμών και καταγράφονται τα σημεία παρατήρησης των διάφορων αντικειμένων. Η συχνότητα των σημείων παρατήρησης σε σχέση με τον απαιτούμενο χρόνο που προσδιορίζεται από την επεξεργασία του βίντεο με το κατάλληλο λογισμικό δίδει τη δυνατότητα προσδιορισμού των αποκλίσεων της όρασης που λαμβάνουν χώρα κατά τη διάρκεια της οδήγησης (εικόνες 2.4 έως 2.7). Με αυτή τη μέθοδο ερευνάται η καθυστέρηση αντίληψης σε οδηγούς που είναι υπό την επήρεια αλκοόλ. Το Ινστιτούτο της οδικής ασφάλειας της Βιέννης πραγματοποίησε μία ανάλογη έρευνα όπου 25 οδηγοί με μέσο όρο περιεκτικότητας αλκοόλ 0,7g/ 000 και 23 οδηγοί χωρίς την επήρεια αλκοόλ έλαβαν μέρος σε ένα τεστ και υποχρεώθηκαν σε οδήγηση συνολικής διάρκειας 15 λεπτών σε ένα χώρο ειδικά προετοιμασμένο. Τα αποτελέσματα επιβεβαίωσαν την κοινή παραδοχή ότι η επήρεια του αλκοόλ ελαττώνει δραστικά την αντίληψη στο περιφερειακό οπτικό πεδίο. Διαπιστώθηκε ότι ο χρόνος μεταξύ της πρώτης χρονικής στιγμής αντίληψης του κινδύνου (χρησιμοποιούμενο εμπόδιο) και της αντίδρασης του οδηγού βρίσκεται σε ανάλογη σχέση με την περιεκτικότητα του αλκοόλ. 5 από τους 25 οδηγούς με περιεκτικότητα αλκοόλ μέχρι 0,7 γραμμάρια/000 δεν μπόρεσαν να αντεπεξέλθουν στην δοκιμασία και το όχημά τους συγκρούσθηκε με τα εμπόδια. Ανάλογες εργαστηριακές μελέτες απέδειξαν ότι κάτω της περιεκτικότητας των 0,8 γραμμαρίων/ 000 η επήρεια του αλκοόλ στον χρόνο αντίδρασης του οδηγού είναι σημαντική. Από μία περιεκτικότητα της τάξης των 0,67 γραμμαρίων/000 παρατηρήθηκε: Τριπλασιασμός των λαθών σε τεστ αυτοσυγκέντρωσης Διπλασιασμός των λαθών στο τεστ αντίδρασης Διπλασιασμός των λαθών στο τεστ παρατήρησης περιφερειακού οπτικού πεδίου Ελάττωση της χρονικής διάρκειας αντιδραστικής καταπόνησης Αύξηση της διάθεσης για λήψη ρίσκου σε επικίνδυνες καταστάσεις Πάμπολλα λάθη στο τεστ νοημοσύνης Η εμπλοκή του οδηγού υπό την επήρεια αλκοόλ στο οδικό ατύχημα ερευνήθηκε στη Μεγάλη Βρετανία. Τα αποτελέσματα δίδονται στους πίνακες και 2.9. Σελίδα 37 από 174

38 Έτος 1996 Οδηγοί υπό την επήρεια αλκοόλ Τραυματισμοί οδηγών Κάτω των Τραυματισμοί οδηγών ανά οδηγών με δίπλωμα Τραυματισμοί Οδηγών ανά 100 εκατομμύρια Μίλια οδήγησης και άνω Άλλες ηλικίες Δεν διαπιστώθηκε η ηλικία Πίνακας Στατιστική των ατυχημάτων των διαφόρων χρηστών της οδού που τελούσαν υπό την επήρεια αλκοόλ στη Μεγάλη Βρετανία, Στατιστική 1996 Έτος 1996 Πεζοί Ποδηλάτες Μοτοσικλετιστές με υπέρβαση ταχύτητας Οδηγοί χωρίς υπέρβαση ταχύτητας Επιβάτες οχημάτων Άλλοι Άνδρες Γυναίκες Σύνολο1 Βαριά τραυματίες Παιδιά Ηλικία: ,3 Ηλικία: , ,92 Ηλικία: Άλλες ηλικίες , , , ,59 Σελίδα 38 από 174

39 Νεκροί Παιδιά ,04 Ηλικία: , , ,32 1,72 6,04 Ηλικία: ,32 2,07 2, ,38 2,67 9,05 Ηλικία: Άλλες ηλικίες ,58 2,94 6, ,75 5,28 17,04 (1) Χωρίς διαχωρισμό φύλου (2) Δεν ορίσθηκε η ηλικία Πίνακας Στατιστική των ατυχημάτων των διαφόρων χρηστών της οδού που τελούσαν υπό την επήρεια αλκοόλ στη Μεγάλη Βρετανεία, Στατιστική 1997 Έτος 1997 Περιεκτικότητα αλκοόλ στο αίμα Περιεκτικότητα σε (mg/100ml) Περιεκτικότητα αλκοόλ άνω των 80 mg/100ml Σύνολο μετρήσεων Λήψη στις ώρες 22:00-03:59 Λήψη στις ώρες 04:00-21:59 Μοτοσικλετιστές Άλλοι οδηγοί Επιβάτες οχημάτων Πεζοί Ποδηλάτες Η συμπεριφορά του οδηγού στην κυκλοφορία ερευνάται με μετρήσεις αποστάσεων ασφαλείας που πραγματοποιούνται με διάφορες μεθόδους. Μία μέθοδος η οποία είναι αναγνωρισμένη στη Γερμανία από τις δικαστικές αρχές σε σχέση με την αξιοπιστία των αποτελεσμάτων μέτρησης είναι η «VAMA». H μέτρηση της απόστασης ασφαλείας για το όχημα που ακολουθεί πραγματοποιείται με δύο ειδικές βιντεοκάμερες. Και οι δύο κάμερες τοποθετούνται επάνω σε γέφυρα της οδού έτσι ώστε η μία κάμερα να ενεργεί λήψη ενός τμήματος απόστασης περίπου μέτρων (φωτογραφία 3). Η άλλη κάμερα (φωτογραφία 1) ενεργεί λήψη του κοντινού τμήματος περίπου μέτρων, το οποίο είναι και το σπουδαιότερο για την επεξεργασία της μέτρησης. Και οι δύο κάμερες τοποθετούνται σε ειδικό μικρό κιβώτιο, το οποίο δεν επιπίπτει στην αντίληψη των οδηγών (εικόνα2.8). Σελίδα 39 από 174

40 Εικόνα 1 - Τοποθέτηση κιβωτίου με βιντεοκάμερες επάνω στη γέφυρα Τα δύο τμήματα των φωτογραφιών ταυτίζονται σε μία απόσταση περίπου μέτρων. Η επεξεργασία των μετρήσεων γίνεται με την βοήθεια ειδικών διαγραμμίσεων (δύο σε απόσταση 50 μέτρων), που τοποθετούνται κάθετα στην κατεύθυνση της οδού. Σε συνάρτηση με τον χρόνο και το διάστημα που διανύθηκε από το όχημα μπορεί να προσδιορισθεί και η ταχύτητά του. Οι φωτογραφίες προς επεξεργασία δίδονται στις εικόνες και Εικόνα : Φωτογραφίες προς επεξεργασία Η διαδικασία επεξεργασίας δίδεται από το σχήμα 2.17, η εξαγωγή αποτελεσμάτων γίνεται σύμφωνα με τους τύπους 2.1 και 2.2. Σελίδα 40 από 174

41 Σχήμα Σχηματική παράσταση της επεξεργασίας του βίντεο Η ταχύτητα δίδεται από τον τύπο 2.1: {2.1} Η απόσταση του οχήματος Β από το όχημα Α δίδεται από τον τύπο 2.2: { Ο παράγοντας όχημα Η συμβολή του οχήματος στο οδικό ατύχημα επικεντρώνεται στις ιδιότητες που αναφέρονται στην ενεργητική και παθητική. Ένας βασικός παράγοντας της συμβολής του οχήματος στο οδικό ατύχημα είναι και η ηλικία του. Οχήματα παλαιού τύπου δεν διαθέτουν την κατάλληλη ενεργητική και παθητική ασφάλεια με συνέπεια η συμπεριφορά τους σε οριακές καταστάσεις οδήγησης να υστερεί σημαντικά σε σχέση με οχήματα εξελιγμένης τεχνολογίας. Ένα βασικό μειονέκτημα των οχημάτων μεγάλης ηλικίας είναι η μείωση της Σελίδα 41 από 174

42 αντοχής των υλικών του αμαξώματος με συνέπεια κατά τη σύγκρουση η μεταβολή της κινητικής ενέργειας σε παραμορφωτική ενέργεια να μην πραγματοποιείται ιδανικά. Το μέγεθος του οχήματος διαδραματίζει ένα σημαντικό ρόλο στην οδική ασφάλεια. Από τις διάφορες παραμέτρους που χαρακτηρίζουν το μέγεθος του οχήματος συχνά χρησιμοποιείται το βάρος του ως μέτρο σύγκρισης για τις διάφορες αναλύσεις ατυχημάτων ή στατιστικές αξιολογήσεις. Αυτό είναι εφικτό γιατί στις περισσότερες περιπτώσεις το βάρος του οχήματος βρίσκεται σε αναλογία με το μέγεθός του. Η εξαγωγή απόλυτων συμπερασμάτων όσον αφορά την αύξηση της πιθανότητας θανάτου του οδηγού ενός οχήματος κατά τη σύγκρουση με ένα βαρύτερο όχημα δεν είναι πάντα αντιπροσωπευτική. Τέτοιου είδους αξιολογήσεις είναι εφικτές μόνο μετά από μία διαπίστωση της παθητικής ασφάλειας των οχημάτων αλλά και του είδους σύγκρουσης τους. Για παράδειγμα σε μία πλαγιομετωπική σύγκρουση κατά την οποία το ελαφρύτερο όχημα που διαθέτει παθητική ασφάλεια τελευταίας τεχνολογίας και προσκρούει με το μπροστινό του τμήμα στο πλευρικό τμήμα ενός βαρύτερου οχήματος η πιθανότητα θανάτου του οδηγού στο βαρύτερο όχημα είναι σχεδόν διπλάσια. Μια άλλη σημαντική παράμετρος που πρέπει να λαμβάνεται υπό όψη πριν την στατιστική αξιολόγηση είναι η ταχύτητα των οχημάτων σε συνάρτηση με το βάρος τους κατά τη διάρκεια της σύγκρουσης. Επιπλέον είναι επιστημονικά αποδεδειγμένο, ότι ο βαθμός τραυματισμού του οδηγού εξαρτάται σε μεγάλο ποσοστό από την ορμή εισόδου των οχημάτων. Η ορμή εισόδου δίνεται ως γινόμενο της μάζας του οχήματος και της ταχύτητάς του. Ένα όχημα μάζας 1100 kg πού προσκρούει με μια ταχύτητα 50 km/h σε ένα ακινητοποιημένο όχημα μάζας 1500 kg διαθέτει μία ορμή εισόδου της τάξης των ,78 Ns ενώ η ορμή εισόδου του ακινητοποιημένου οχήματος είναι ίση με μηδέν. Η μεταβολή της ταχύτητας των οχημάτων μετά τη σύγκρουση είναι 30 km/h για το ελαφρύτερο και 22 km/h για το βαρύτερο όχημα. Σε συνδυασμό με το είδος της παθητικής ασφάλειας που διαθέτουν τα οχήματα μπορεί ο βαθμός τραυματισμού του οδηγού στο ελαφρύτερο όχημα να είναι περίπου ο ίδιος ή και μικρότερος από αυτόν του βαρύτερου οχήματος. Από στατιστικές έρευνες προκύπτει ότι η πιθανότητα θανάτου ενός οδηγού που συγκρούεται με άλλο όχημα αυξάνεται όσο το βάρος του άλλου οχήματος μεγαλώνει. Η Σελίδα 42 από 174

43 διαπίστωση αυτή υποστηρίζεται και από το γεγονός ότι κατά τη σύγκρουση ενός φορτηγού με επιβατικό όχημα όπου η σχέση βάρους των οχημάτων είναι περίπου 1:10 η πιθανότητα θανάτου του οδηγού επιβατικού οχήματος αυξάνεται και λόγω της διαφοράς ύψους της ζώνης παραμόρφωσης των οχημάτων. Αντίθετα έρευνες που αποδεικνύουν ότι η πιθανότητα θανάτου του οδηγού όταν συγκρούονται οχήματα παρόμοιου βάρους είναι τόσο μεγαλύτερη όσο μικρότερο είναι το βάρος των οχημάτων δεν μπορεί να τύχει γενικής παραδοχής. Σε αυτές τις περιπτώσεις σημαντική συμβολή έχει η ταχύτητα των οχημάτων και κατά επέκταση η ορμή εισόδου τους όπως αναφέρθηκε παραπάνω. Για ταχύτητες σύγκρουσης άνω των 70 km/h σε μια μετωπική σύγκρουση η πιθανότητα θανάτου του οδηγού ανεξάρτητα του βάρους των οχημάτων είναι σχεδόν η ίδια. Αυτό συμβαίνει γιατί οι ζώνες υποχρεωτικής παραμόρφωσης των οχημάτων σε τέτοιες ταχύτητες σύγκρουσης λόγω της κατασκευαστικής τους δομής δεν έχουν την δυνατότητα απορρόφησης κινητικής ενέργειας αυτής της μορφής. Ένας σημαντικός παράγοντας έρευνας της συμβολής του οχήματος στο οδικό ατύχημα είναι ο τεχνικός έλεγχός του μετά το οδικό ατύχημα. Η σωστή διερεύνηση της τεχνικής κατάστασης του οχήματος μετά από το οδικό ατύχημα θα συμβάλει όχι μόνο στην εύρεση των αιτιών του ατυχήματος αλλά και στη λήψη κατάλληλων μέτρων για την αποφυγή παρομοίων περιστατικών μελλοντικά. Στην Ελλάδα αποδίδεται το αίτιο του οδικού ατυχήματος τις περισσότερες φορές σε υπερβολική ταχύτητα του οχήματος, της εισόδου του στο αντίθετο ρεύμα κυκλοφορίας ή σε άλλες αιτίες που δεν αμφισβητούνται λόγω της ανεπαρκούς διερεύνησης των πραγματικών αιτιών. Στις εικόνες 2.12 και 2.13 δίδεται ένα παράδειγμα τεχνικού ελέγχου που απέφερε τον προσδιορισμό της αιτίας του ατυχήματος από πραγματογνώμονα της εταιρείας DEKRA Γερμανίας. Σελίδα 43 από 174

44 Εικόνα Τελικές θέσεις των επιβατικών οχημάτων Το φορτηγό ξέφυγε από την αρχική του πορεία εισήλθε στο αντίθετο ρεύμα και συγκρούσθηκε με δύο επιβατικά οχήματα. Από τον τεχνικό έλεγχο διαπιστώθηκε, ότι η αιτία της απότομης αλλαγής πορείας του φορτηγού οφείλονταν σε θραύση του μπροστινού αριστερού ελατηρίου της ανάρτησης καθώς και σε σπάσιμο του σιλεντμπλόκ της μπροστινής αριστερής ανάρτησης (εικόνα 2.13). Στα ελατήρια διαπιστώθηκαν ίχνη φθοράς που οδηγούν στη διαπίστωση, ότι αυτή η βλάβη υπήρχε αρκετό χρονικό διάστημα πριν το οδικό ατύχημα. Από την απρόσμενη θραύση των ελατηρίων και του σιλεντμπλόκ οδηγήθηκε το φορτηγό σε μια τροχιά με πορεία προς αντίθετο ρεύμα υπερέβη το μεσαίο στηθαίο εισήλθε στο αντίθετο ρεύμα και κατευθύνθηκε μετά τις συγκρούσεις με τα επιβατικά οχήματα προς τον προσκείμενο αγρό όπως φαίνεται στην εικόνα Η βλάβη που διαπιστώθηκε μπορούσε να είχε διαγνωστεί στον τεχνικό έλεγχο του οχήματος, ο οποίος όμως δεν πραγματοποιήθηκε έγκαιρα ένα μήνα πριν το ατύχημα. Σελίδα 44 από 174

45 Εικόνα Αποτελέσματα του τεχνικού ελέγχου, τελική θέση φορτηγού Η εταιρία DEKRA Γερμανίας διενεργεί στατιστικές μελέτες σε σχέση με τις βλάβες πού διαπιστώθηκαν στα οχήματα μετά το οδικό ατύχημα και τις κατατάσσει ως αίτιες ή μη για το συμβάν. Τα σχήματα 2.18 έως και 2.25 δίδουν παραστατικά τα στατιστικά στοιχεία των διενεργηθέντων τεχνικών ελέγχων μετά το ατύχημα για όλα τα οχήματα κατά τα έτη 1996 μέχρι Εικόνα 2 - Τυπικές βλάβες ως αίτια οδικού ατυχήματος (% του συνόλου) για επιβατικά οχήματα κατά τα έτη 1996 έως 2000, DEKRA Σελίδα 45 από 174

46 Σχήμα Συμβολή των βλαβών που οδήγησαν στο οδικό ατύχημα ανά γκρουπ κατασκευής για φορτηγά κατά τα έτη 1996 έως 2000 Σχήμα Ποσοστιαία συμβολή των βλαβών που οδήγησαν στο οδικό ατύχημα ανά γκρουπ κατασκευής για δίκυκλα μηχανοκίνητα οχήματα κατά τα έτη 1996 έως 2000 Από τη στατιστική αξιολόγηση των τεχνικών ελέγχων προκύπτει ότι το σύστημα Σελίδα 46 από 174

47 πέδησης ανεξάρτητα του είδους οχήματος παρουσιάζει τις περισσότερες βλάβες. Τα ελαστικά έρχονται σε δεύτερη θέση στον αριθμό των βλαβών αν εξαιρεθούν τα φορτηγά. Σχήμα Σχέση βλαβών και ηλικίας επιβατικών οχημάτων κατά τα έτη 1996 έως 2000 Σχήμα Ποσοστιαία σχέση των αδυναμιών ή ελλείψεων επιβατικών οχημάτων κατά τον τεχνικό έλεγχο (ΚΤΕΟ) στη Γερμανία από όλους τους οργανισμούς σε σχέση με την ηλικία τους Ο τεχνικός έλεγχος των επιβατικών οχημάτων (ΚΤΕΟ) στη Γερμανία Σελίδα 47 από 174

48 επιβεβαιώνει την κοινή παραδοχή ότι οι βλάβες στα οχήματα αυξάνονται σημαντικά σε σχέση με την ηλικία του. Παρατηρήθηκε μία μόνο απόκλιση αυτής της διαπίστωσης σε επιβατικά οχήματα ηλικίας μεγαλύτερης των 17 ετών. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι αυτού του είδους τα οχήματα συντηρούνται ιδιαίτερα από τους ιδιοκτήτες τους λόγω της συλλεκτικής τους αξίας (Oldtimer). Σχήμα Σχέση βλαβών και ηλικίας φορτηγών κατά τα έτη 1996 έως 2000 Σχήμα Ποσοστιαία συμβολή των βλαβών που οδήγησαν στο οδικό ατύχημα χωρισμένες ανά ηλικία για δίκυκλα μηχανοκίνητα οχήματα κατά τα έτη 1996 έως 2000 Η DEKRA στη Γερμανία σε συνεργασία με το Ινστιτούτο οδικής ασφάλειας Σελίδα 48 από 174

49 (Verkehrswacht) διενεργεί κάθε χρόνο τεστ ασφάλειας για τους οδηγούς και τα οχήματά τους. Κατά τους τεχνικούς ελέγχους που πραγματοποιήθηκαν σε όλη τη Γερμανία επιβεβαιώθηκε η στατιστική των οργανισμών τεχνικού ελέγχου που δόθηκε στο σχήμα Το σχήμα 2.24 δίδει τα στατιστικά στοιχεία από τους ελέγχους "Safety Check που πραγματοποιήθηκαν στα έτη 1996 έως 2000 για επιβατικά οχήματα ηλικίας 6-10 ετών. Σχήμα Ποσοστιαία σχέση των βλαβών με την ηλικία των επιβατικών οχημάτων κατά τον τεχνικό έλεγχο Safety Check από την DEKRA στη Γερμανία ( πηγή [20] ) Σχήμα Κέρδος οδικής ασφάλειας μετά τον ετήσιο τεχνικό έλεγχο οχημάτων ηλικίας άνω των 8 ετών στη Γερμανία Οι μελέτες που διενεργήθηκαν καθιστούν αναγκαίο τον τεχνικό έλεγχο των Σελίδα 49 από 174

50 οχημάτων ανά έτος για οχήματα με ηλικία άνω των 8 ετών όπως φαίνεται από το σχήμα Ο παράγοντας οδός και περιβάλλον Η συμβολή του παράγοντα οδός και περιβάλλον στο οδικό ατύχημα είναι δύσκολο να ερευνηθεί με ακρίβεια λόγω της σχεδόν καθολικής εξάρτησής του από τους άλλους δύο παράγοντες, τον χρήστη της οδού και το όχημα. Για τον ακριβή προσδιορισμό της συμβολής της οδού και του περιβάλλοντος σε σχέση με τις αιτίες που οδήγησαν στο ατύχημα είναι αναγκαία η γνώση της επίδρασης των επί μέρους παραγόντων (κατασκευαστικών της οδού, καιρικών συνθηκών) αλλά και της αλληλοεπίδρασης τους. Η οδική υποδομή όπως προκύπτει από τη κατασκευή και τη μελέτη της οδού, αλλά και η διατήρησή της σε ένα επίπεδο ασφαλούς λειτουργίας με τη συντήρηση, τον εξοπλισμό και τον έλεγχο, καθίσταται μία από τις σημαντικότερες παραμέτρους που επιδρούν στην οδική ασφάλεια. Ο έλεγχος της επιφανειακής κατάστασης του οδοστρώματος σε τακτά διαστήματα καθώς και η ανάλογη συντήρηση συντελούν στην ανύψωση της οδικής ασφάλειας. Τα επιφανειακά χαρακτηριστικά των οδοστρωμάτων (ολισθηρότητα, επιπεδότητα, επιφανειακές φθορές, αντίσταση κύλισης, θόρυβος επαφής, χαρακτηριστικά φωτοανάκλασης και γενικότερα τα γεωμετρικά χαρακτηριστικά της οδού (στοιχεία διατομής, οριζόντιας και κατακόρυφης χάραξης της οδού) επηρεάζουν σημαντικά την οδική ασφάλεια. Το είδος της γεωμετρίας της οδού (οριζοντιογραφία, μηκοτομή, διατομή) συμβάλλει στην οδική ασφάλεια. Η δημιουργία επίκλισης, η οποία νοείται ως η εγκάρσια κλίση που δίδεται στην επιφάνεια του οδοστρώματος στοχεύει στη βοήθεια της κίνησης των οχημάτων στις καμπύλες και δημιουργία απορροής των υδάτων από την επιφάνεια του οδοστρώματος. Μεγάλες επικλίσεις διασφαλίζουν την ευστάθεια της κίνησης του οχήματος στις στροφές μέσω της ισορροπίας της φυγόκεντρου δύναμης με την εγκάρσια τριβή των τροχών. Η τιμή της επίκλισης προσδιορίζεται σε σχέση με την ταχύτητα του οχήματος και της ακτίνας συναρμογής. Όσο μικρότερη είναι η επίκλιση τόσο αυξάνεται η πιθανότητα συγκέντρωσης υδάτων στο οδόστρωμα και επομένως ατυχήματος λόγω Σελίδα 50 από 174

51 υδρολίσθησης (Aquaplaning). Η επίδραση της επίκλισης στο οδικό ατύχημα δίδεται στο σχήμα Σχήμα Δείκτης οδικών ατυχημάτων υπό την επίδραση της επίκλισης Η οριζόντια χάραξη της οδού έχει σημαντική επιρροή στην αύξηση της επικινδυνότητας ιδιαίτερα σε οριζόντιες καμπύλες λόγω της μειωμένης ορατότητας αλλά και της αυξημένης πιθανότητας εκτροπής των οχημάτων. Σημαντικό ρόλο διαδραματίζει η συχνότητα των καμπυλών με την αύξηση της οποίας αυξάνει και ο δείκτης των ατυχημάτων. Η ύπαρξη μιας μεμονωμένης καμπύλης καθίσταται ιδιαίτερα επικίνδυνη για την κίνηση και την ορατότητα του οδηγού ιδιαίτερα στις οριζόντιες καμπύλες όπου λόγω της μειωμένης ορατότητας αλλά και της αύξησης της πιθανότητας εκτροπής των οχημάτων παρατηρούνται υψηλοί δείκτες ατυχημάτων. Η μείωση της ακτίνας της καμπύλης συντελεί και στην αύξηση των εκτροπών των οχημάτων, οι οποίες παρουσιάζουν μία ανοδική πορεία στην εξωτερική πλευρά της καμπύλης. Η σχέση αυτή είναι αποτέλεσμα και της συμβολής της ταχύτητας του οχήματος, το οποίο σε περίπτωση υπέρβασης της οριακής ταχύτητας ακολουθεί το εφαπτόμένο διάνυσμα της ταχύτητάς του στην αρχική γραμμή της κίνησης του κέντρου βάρους του. Η φωτεινότητα της επιφάνειας του οδοστρώματος συντελεί στη βελτίωση της οδικής ασφάλειας λόγω της επιβαλλόμενης οπτικής προσαρμογής του οδηγού με Σελίδα 51 από 174

52 αποτέλεσμα τη διάκριση του άξονα και των οριογραμμών της οδού καθώς και των διάφορων αντικειμένων επάνω σε αυτήν. Η σήμανση και διαγράμμιση των οδών είναι απολύτως απαραίτητα λειτουργικά στοιχεία για την ασφάλεια της κυκλοφορίας των οχημάτων και τη βελτίωση των συνθηκών κυκλοφορίας. ΕΠΙΦΑΝΕΙΑΚΑ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΟΔΟΣΤΡΩΜΑΤΩΝ Τα επιφανειακά χαρακτηριστικά του οδοστρώματος επηρεάζουν την ασφάλεια και την άνεση κατά την οδήγηση, το περιβάλλον (κυρίως θόρυβος), καθώς και το λειτουργικό κόστος των οχημάτων. Επιπεδότητα: Η επιπεδότητα (τραχύτητα) της επιφάνειας του οδοστρώματος ορίζεται σε διεθνή βάση ως οι αποκλίσεις της επιφάνειας από την τελείως επίπεδη επιφάνεια με χαρακτηριστικές διαστάσεις ( εύρος μήκους κύματος από 0,5 έως 50m) οι οποίες επηρεάζουν την δυναμική του οχήματος, τη ποιότητα οδήγησης, τα δυναμικά φορτία και την αποστράγγιση των επιφανειακών υδάτων. Η επιπεδότητα της επιφάνειας σχετίζεται κυρίως με το διαμήκες αλλά και το εγκάρσιο προφίλ του οδοστρώματος και επηρεάζει την κάθετη και πλευρική κίνηση του οχήματος δημιουργώντας το αίσθημα της ταλάντευσης του οχήματος και της ανασφάλειας κατά την οδήγηση στον χρήστη. Στη διαμήκη διεύθυνση επιφανειακές φθορές του οδοστρώματος όπως καθιζήσεις και διογκώσεις αλλά και κατασκευαστικές αστοχίες κατά τη διάστρωση χαρακτηρίζονται από ένα μεγάλο μήκος κύματος της τάξης των l0 m έως 5θ m. Αντίθετα πτυχώσεις, απωθήσεις και λακκούβες έχουν ένα μήκος κύματος από 0,5 m έως 10 m. Στην εγκάρσια διεύθυνση οι αυλακώσεις έχουν μήκος κύματος περίπου 1 m. Η επιπεδότητα υποδηλώνει την άμεση εξάρτηση των χαρακτηριστικών της μηχανικής αντοχής που αποτελούν την ικανότητα της αντίστασης κατασκευής του οδοστρώματος σε κατακόρυφα φορτία. Αν και οι αστοχίες επιπεδότητας λόγω της ανάπτυξης κατακόρυφων επιταχύνσεων που έχουν σαν αποτέλεσμα τη δημιουργία κραδασμών και κρούσεων στα οχήματα, συντελούν κατά κύριο λόγο στη μείωση τη κυκλοφοριακής άνεσης, εν τούτοις δεν πρέπει να παραγκωνιστεί η επίδρασή τους στην οδική ασφάλεια. Αστοχίες επιπεδότητας μεγάλου μήκους (10 m έως 50 m) καθώς και βυθίσματα μικρού μήκους αλλά μεγάλης διαμέτρου μειώνουν δραστικά την πρόσφυση ελαστικού - οδοστρώματος και δύνανται να συμβάλλουν ακόμη και στην αλλαγή απρόθυμης Σελίδα 52 από 174

53 πορείας του οχήματος, ιδιαίτερα στη περίπτωση μιας ενδεχομένης λανθασμένης αντίδρασης του οδηγού του οχήματος. Οι αστοχίες επιπεδότητας οφείλονται κατά κύριο λόγο στα παρακάτω αίτια: Κακή κατασκευή του οδοστρώματος (υλικά κατασκευής, υπέδαφος) με αποτέλεσμα τη μείωση της μηχανικής επάρκειας και αντοχής. Ανεπαρκής περιοδική συντήρηση του οδοστρώματος (ενίσχυση - επιστρώσεις). Λειτουργικές βλάβες που οφείλονται σε κλιματολογικά αίτια ( παγετός, συχνές μεταβολές της θερμοκρασίας, υψηλές θερμοκρασίες), αποσύνθεση λόγω χημικών αντιδράσεων. Καταπόνηση του οδοστρώματος από κάθετα κατά τη μελέτη μη προβλεπόμενα φορτία. Μεταβολές των μηχανικών ιδιοτήτων ορισμένων υλικών (σταθεροποιημένα υλικά - ασφαλτομείγματα) καθώς και μακροπρόθεσμα εμφανιζόμενες αστοχίες λόγω κοπώσεως. Είδος οδοστρώματος (εύκαμπτο, ημιάκαμπτο, δύσκαμπτο). Τα όργανα αποτύπωσης της επιπεδότητας χωρίζονται σε : Όργανα κινητού επιπέδου αναφοράς που μετρούν την απόκλιση του προφίλ της επιφάνειας σε σχέση με το οριζόντιο επίπεδο αναφοράς της οδού: Κυλιόμενη ράβδος επί τριών τροχών ή πολλαπλών τροχών TRRL - Μεγάλη Βρετανία,πλανογράφος ΚΟΙ-ILER, οδογράφος Viagraph - Γαλλία με μονάδα μέτρησης mm. Όργανα σχετικής μετατόπισης (ομαλόμετρα) που μετρούν τη σχετική μετατόπιση του άξονα του τροχού ως προς το σασί του αυτοκινήτου αθροίζοντας τις κάθετες μετατοπίσεις αυτού σε τακτές αποστάσεις:: Bump Intergrator (TRRL) - Μεγάλη Βρετανία, ομαλόμετρο BPPC- Η.Π.Α. ) με μονάδα μέτρησης mm / km ή m / km. Όργανα δυναμικής αποτύπωσης προφίλ (προφιλόμετρα) που καταγράφουν το προφίλ του οδοστρώματος ηλεκτρονικά ως προς ένα σχετικό επίπεδο αναφοράς. Η αποτύπωση του προφίλ πραγματοποιείται με τροχό κατόπιν μέτρησης της γωνιακής μετατόπισης του άξονα ως προς το οριζόντιο εκκρεμές: Προφιλόμετρο TRRL - Μεγάλη Βρετανία, αναλυτής μηκοτομής APL72 - Γαλλία, Βαυαρικό προφιλόμετρο - Γερμανία, καθώς και το προφιλόμετρο με ακτίνες λέιζερ High Speed Profilometer HSRM - Μεγάλη Βρετανία. Η απλή μέτρηση της επιπεδότητας για την αποτύπωση της Σελίδα 53 από 174

54 μηκοτομής της επιφάνειας κυκλοφορίας επιτυγχάνεται με τη μέθοδο της κυλιόμενης ράβδου των 3m. Η μέτρηση με αυτή την μέθοδο δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε οδικά τμήματα μεγάλου μήκους αλλά μόνο σε εντοπισμένα τμήματα με προβλήματα αστοχιών και συνήθως σε αναλύσεις αποτύπωσης της επιπεδότητας για τη παραλαβή του έργου. Ο επιτρεπτός αριθμός εμφάνισης των ανωμαλιών δεν πρέπει να υπερβαίνει τα 7 mm Τα διάφορα όργανα μέτρησης δίδονται στην εικόνα 2.14 στα σχήματα 2.28, 2.29, και Εικόνα Μέτρηση με κυλιόμενη δοκό και τρεις τροχούς Σχήμα Πλανογράφος Kohler (1) Κύλινδρος με αναλυτή γραφικής αποτύπωσης και διανυσματικό μετρητή (2) Τροχός κινούμενος κάθετα με σχεδιαστή γραφικών παραστάσεων και ένδειξη απόκλισης. (3) Επιφάνεια οδοστρώματος. Σελίδα 54 από 174

55 Εικόνα Προφιλόμετρο με ακτίνες λέιζερ High Speed Profilometer (HSRM) Εικόνα Προφιλόμετρο Bump Intergrator (TRRL) Στο ομαλόμετρο του γραφήματος 2.29 μετρούνται οι κάθετες μετατοπίσεις του τροχού προς τα κάτω με σημείο αναφοράς το σασί του τρέιλερ σύμφωνα με ειδική μονάδα που βρίσκεται επάνω στο σασί. Οι δυσάρεστοι για του επιβάτες ενός οχήματος λόγω των αστοχιών τα επιπεδότητας κραδασμοί χαρακτηρίζονται από τη συχνότητα που κυμαίνεται μεταξύ 2 και 15 Ηz που αντιστοιχεί σε μήκος κύματος 1,3 και 10 μέτρων για μια ταχύτητα 72 χιλιομέτρων ανά ώρα. Κατακόρυφες επιταχύνσεις μεταξύ 0,01 και 0,15 m / sec2 εκφράζουν το όριο αντίληψης, μεταξύ 0,4 και 1 m / sec 2 το όριο δυσαρέσκειας και άνω των 2m/ sec 2 εμφανίζονται διαταραχές στον ανθρώπινο οργανισμό. Η επίδραση αυτού Σελίδα 55 από 174

56 του φαινομένου επιτείνεται όταν μεγαλώνει το μήκος των εμφανιζομένων ανωμαλιών, εξαρτάται όμως και από το είδος αναρτήσεων του οχήματος. Ολισθηρότητα: Η ολισθηρότητα του οδοστρώματος αποτελεί έναν από τους πιο σημαντικούς παράγοντες που συντελούν στη δραστική ελάττωση της οδικής ασφάλειας. Η ολισθηρότητα σαν έννοια ορίζεται από την εκάστοτε υπάρχουσα πρόσφυση μεταξύ ελαστικού και οδοστρώματος. Η ανάπτυξη των εφαπτόμενων δυνάμεων τριβής κατά την επαφή ελαστικού και οδοστρώματος συντελεί στην αποφυγή της κατά-μήκος ή πλευρικής μετατόπισης του οχήματος. Ένα οδόστρωμα θα πρέπει πρωτίστως να διαθέτει καλή αντιολισθητική επιφάνεια (καλή μικρο- και μακροϋφή). Ανάλογα με το μέγεθος του μήκους κύματος του προφίλ της επιφάνειας καθορίζεται το εύρος κάθε επιφανειακής χαρακτηριστικής ιδιότητας. Η ύπαρξη μικροϋφής συντελεί στην καταστροφή του λεπτού υδάτινου υμένα που δημιουργείται μεταξύ ελαστικού και της επιφάνειας του οδοστρώματος, ενώ η μακροϋφή υποβοηθά τη γρήγορη αποστράγγιση του ύδατος κάτω από το ελαστικό. Κατά αυτό το τρόπο δημιουργείται σχεδόν πάντα μία επαρκής ξηρή επιφάνεια επαφής μεταξύ του ελαστικού και της επιφάνειας του οδοστρώματος. Η ικανότητα ανάπτυξης δυνάμεων τριβής από το σύστημα ελαστικό-οδόστρωμα αντίθετες προς την πλάγια η κατά-μήκος μετατόπιση του οχήματος χαρακτηρίζουν το βαθμό της ολισθηρότητας. Το ποσοστό της ολίσθησης εξαρτάται από τους συντελεστές τριβής ( κατά - μήκος, πλευρικός). Συντελεστής κατά-μήκος τριβής (μ κ ) Η μέγιστη παραγόμενη δύναμη κίνησης U max δίδεται από τη σχέση : U max = μ κ * Φ(1) όπου Φ η κατακόρυφη αντίδραση του φορτίου Όταν ξεπερασθεί το μέγεθος της δύναμης U max τότε εμφανίζεται το φαινόμενο της ολίσθησης. Η μετάδοση μιας δύναμης U g η οποία είναι μικρότερη της U max είναι το αποτέλεσμα της υπάρχουσας ολίσθησης. Η δύναμη U g δίδεται από τη σχέση : U g = μ ο * Φ Σελίδα 56 από 174

57 όπου μ ο ο συντελεστής ολίσθησης. Η κατά μήκος ολίσθηση μεταξύ ελαστικού και οδοστρώματος διακρίνεται σε δυο περιπτώσεις : Στην πρώτη περίπτωση δέχεται ο τροχός μια κατά μήκος ολίσθηση λόγω υπερβολικά αυξημένης περιστροφικής ταχύτητας που έχει σαν αποτέλεσμα την υπέρβαση της μέγιστης τιμής της κατά-μήκος τριβής. Η γωνιακή ταχύτητα του τροχού (ω) είναι κατά πολύ μεγαλύτερη της ταχύτητας κατά-μήκος της κίνησης του τροχού (v). Στην άλλη περίπτωση κατά τη διάρκεια της αυξημένης πέδησης δεν περιστρέφεται ο τροχός, η γωνιακή του ταχύτητα είναι ίση με μηδέν και το ελαστικό ολισθαίνει κατά-μήκος όπως για παράδειγμα το έλκηθρο στον πάγο (μπλοκάρισμα τροχού). Στο σχήμα 2.31 φαίνονται παραστατικά αυτές οι σχέσεις τροχού - οδοστρώματος. όπου: ω= Ταχύτητα περιστροφής, V= Ταχύτητα οχήματος, U= Δύναμη τριβής, Φ= Δύναμη φορτίου Σχήμα Επίδραση δυνάμεων στον τροχό του οχήματος Στο γράφημα 2.32 φαίνεται η εξάρτηση του συντελεστή τριβής μ κ και του συντελεστή ολίσθησης μ π από την επιφανειακή κατάσταση του οδοστρώματος. Σελίδα 57 από 174

58 Σχήμα Σχέση ταχύτητας με συντελεστές τριβής και ολίσθησης Οι συντελεστές βρίσκονται σε εξάρτηση από το είδος του ελαστικού, το είδος και την επιφανειακή κατάσταση του οδοστρώματος π.χ. ξηρό η υγρό. Παρατηρείται από το διάγραμμα ότι το εύρος των τιμών για τους συντελεστές τριβής και ολίσθησης είναι αρκετά μεγάλο (συντελεστής τριβής άνω του 1,2 και κάτω του 0,2 συντελεστής ολίσθησης περίπου 1,0 μέχρι 0,15). Αυτές οι μεγάλες αποκλίσεις οφείλονται κατά κύριο λόγο στην επιρροή του οδοστρώματος επειδή η κατάσταση της επιφάνειας του οδοστρώματος βρίσκεται σε πλήρη εξάρτηση από τις υπάρχουσες κλιματολογικές συνθήκες (Βροχή, παγετός, ρύπανση από χώμα, φύλλα) καθώς και άλλες μορφές ρύπανσης (λάδια κ.λ.π.). Η επιρροή του ελαστικού είναι κατά πολύ μικρότερη αυτής του οδοστρώματος Σελίδα 58 από 174

59 όμως δεν πρέπει να παραβλεφθεί η συμπεριφορά ειδικών ελαστικών (καρφιά - Spikes, ελαστικά με αλυσίδες). Η ταχύτητα του οχήματος είναι ένας επιπλέον παράγοντας επίδρασης στους συντελεστές τριβής και ολίσθησης. Για τους συντελεστές τριβής και ολίσθησης ισχύουν οι παρακάτω σχέσεις : Σχεδόν πάντοτε ο συντελεστής τριβής είναι μεγαλύτερος του συντελεστή ολίσθησης. Οι συντελεστές είναι άμεσα εξαρτώμενοι από τις κλιματολογικές συνθήκες και μειώνονται κατά τη σειρά ξηρό - υγρό - χιόνι - πάγος. Οι συντελεστές μειώνονται με την άνοδο της ταχύτητας, ο συντελεστής ολίσθησης περισσότερο από τον συντελεστή τριβής και μάλιστα περισσότερο σε υγρό από ότι σε ξηρό οδόστρωμα. Ένας ακόμη σημαντικός παράγοντας είναι η δημιουργία υδάτινου υμένα στην επιφάνεια του οδοστρώματος που σε συνδυασμό με μεγάλες ταχύτητες επιφέρει το φαινόμενο της υδρολίσθησης (Aquaplanning). Τα αδρανή της επιφάνειας κυκλοφορίας λειτουργούν κατά τρόπο ώστε να καταστρέφουν τον λεπτό υδάτινο υμένα και να εξασφαλίζουν την απορροή των υδάτων. Οι δύο αυτές λειτουργίες των αδρανών σχετίζονται με τη μικροϋφή της επένδυσης καθώς και τη μακροϋφή που συνδέεται με την κοκκομετρική σύνθεση της στρώσεως κυκλοφορίας και την ασφαλτική επίστρωση. Στα γραφήματα 2.4 απεικονίζονται οι συντελεστές τριβής σε συνάρτηση με το είδος του οδοστρώματος και την επιφανειακή του κατάσταση. Παρατηρείται εύκολα, ότι η διαφορά των συντελεστών τριβής μεταξύ των διαφόρων ειδών οδοστρωμάτων σε ξηρό οδόστρωμα δεν είναι μεγάλη. Αντίθετα οι συντελεστές τριβής μειώνονται σε σημαντικό βαθμό όταν το οδόστρωμα λάβει μια υγρή μορφή. Σε αυτό το σημείο θα πρέπει να αναφερθεί, ότι οι απεικονιζόμενοι συντελεστές τριβής δεν τελούν κοινής αποδοχής για όλες τις ξηρές η υγρές επιφανειακές καταστάσεις οδοστρωμάτων. Για τον προσδιορισμό τους θα πρέπει να γίνουν στο εκάστοτε τμήμα της οδού οι ανάλογες μετρήσεις και αυτό διότι εξαρτώνται και από άλλους παράγοντες όπως φθορές στην επιφάνεια του οδοστρώματος, χρησιμοποιούμενα υλικά κατασκευής του τάπητα, υπάρχουσα επίκληση της οδού, ακριβής προσδιορισμός του υδάτινου υμένα Σελίδα 59 από 174

60 κ.α. Επίσης δεν πρέπει να παραληφθεί η επίδραση του οχήματος κατά τη διάρκεια της μέτρησης διότι οι συντελεστές τριβής είναι μια συνάρτηση του οχήματος (είδος, κατάσταση και εσωτερική πίεση ελαστικών, βάρος οχήματος κ.λ.π.). Συντελεστής πλάγιας τριβής μ π : Η μεγαλύτερη δύναμη που δύναται να παραχθεί στη κατά-μήκος κίνηση του τροχού είναι U max = μ κ * Φ. Στη σχέση αυτή δεν συμπεριλαμβάνεται η εγκάρσια δύναμη Ρ π. Η σχέση διαφοροποιείται ανάλογα με τον απλό λογισμό του Kamm κατά τον οποίο το γεωμετρικό άθροισμα των δύο δυνάμεων δεν πρέπει να υπερβαίνει το γινόμενο μ κ * Φ. Η εξίσωση {2.4} μπορεί να αναπαρασταθεί γραφικά με ένα κύκλο τον λεγόμενο κύκλο του Kamm (σχήμα 2.33) Σχήμα Ο κύκλος του Kamm Όπως προαναφέρθηκε οι συντελεστές τριβής εξαρτώνται από το μείγμα και το προφίλ του ελαστικού, την επιφανειακή κατάσταση του οδοστρώματος καθώς και την ταχύτητα με αποτέλεσμα να προκαλείται η ανάλογη ολίσθηση του τροχού. Έτσι δεν είναι δυνατόν να παραβλεφθεί η αναπόφευκτη εξάρτηση από το τρόπο κατά τον οποίο παράγονται οι δυνάμεις U και Επειδή όμως η κίνηση ολίσθησης εξαρτάται και από το προφίλ του ελαστικού, το οποίο παραμορφώνεται εγκάρσια Σελίδα 60 από 174

61 (πλάγια στη κίνηση) παράγεται στην πραγματικότητα κατά προσέγγιση μια έλλειψη και όχι ένας κύκλος. Η μικροϋφή (τραχύτητα των επιφανειών των αδρανών) και μακροϋφή (ανάγλυφο της επιφάνειας του οδοστρώματος) προσδιορίζουν κατά ένα μεγάλο ποσοστό τους εκάστοτε συντελεστές τριβής καθώς και τη συμπεριφορά του οχήματος στη περίπτωση σχηματισμού υδάτινου υμένα. Η μικροϋφή μετράται με τη μέθοδο της επιταχυνόμενης λείανσης και προσδιορίζεται από το συντελεστή στίλβωσης (σχήματα 2.34 και 2.35). Σχήμα Σχέση συντελεστή τριβής (BFC) και ταχύτητας σε συνάρτηση του συντελεστή στίλβωσης (PSV) Σχήμα Επίδραση του συντελεστή στίλβωσης των αδρανών επί της ολισθηρότητας Σελίδα 61 από 174

62 Ο υδάτινος υμένας απωθείται από το ελαστικό ανάλογα με το είδος του ελαστικού (είδος και αριθμός ραβδώσεων), ύψος του προφίλ σε συνάρτηση με τη ταχύτητα και την επιφανειακή κατάσταση του οδοστρώματος. Η κίνηση του τροχού επί σχηματισμού υδάτινου υμένα στην επιφάνεια του οδοστρώματος απεικονίζεται στο παρακάτω σχήμα Σχήμα Επίδραση δυνάμεων κατά την κίνηση τροχού επί υδάτινου υμένα Α= Ζώνη διείσδυσης Β= Μεταβατική ζώνη (μερική διάσπαση υδάτινου υμένα) Γ= Ζώνη επαφής ελαστικού - οδοστρώματος. Η κατανομή του φορτίου επάνω στην επιφάνεια πρόσφυσης του ελαστικού δίδεται από το τύπο: όπου Α = Επιφάνεια επαφής ελαστικού, Π φ = Κατανομή πίεσης φορτίου Από την εξίσωση {2.5} εξάγεται το συμπέρασμα ότι με την ελάττωση της επιφάνειας πρόσφυσης μειώνεται ανάλογα η κατανομή του φορτίου με αποτέλεσμα την ανύψωση της ολισθηρότητας. Η εξάρτηση των συντελεστών τριβής από την ταχύτητα Σελίδα 62 από 174

63 ολίσθησης σε συνάρτηση με το ύψος του υδάτινου υμένα απεικονίζεται στο σχήμα Σχήμα Σχέση του συντελεστή τριβής με κατάσταση του οδοστρώματος (Wasserhohe = Ύψος υδάτινου υμένα) Η ολίσθηση ενός τροχού εξαρτάται επίσης από το μέγεθος της επιφάνειας του ελαστικού που εφάπτεται επί του οδοστρώματος. Το μέγεθος αυτό ελαττώνεται σημαντικά με την παρουσία υδάτινου υμένα σε συνδυασμό με τη μείωση της μικροϋφής και μακροϋφής λόγω της μη επαρκούμενης απόρροιας των συγκεντρωμένων υδάτων επί της επιφάνειας του οδοστρώματος. Σελίδα 63 από 174

64 Για να επιπλεύσει ένα σώμα επάνω σε ένα υδάτινο υμένα ο οποίος ευρίσκεται σε μια επιφάνεια οδοστρώματος θα πρέπει να πληροί τις ακόλουθες προϋποθέσεις : Το σώμα να διαθέτει το σχήμα του κώνου ολίσθησης Πρέπει να υπάρχει η κατάλληλη ταχύτητα Αυτές οι προϋποθέσεις υφίστανται και στο θαλάσσιο σκι. Όσο μεγαλύτερη είναι η αναπτυσσόμενη ταχύτητα τόσο μικρότερο μπορεί να είναι το σκι. Σε πολύ μεγάλες ταχύτητες αρκεί το γυμνό πόδι του σκιέρ για να γλιστρήσει επάνω στο νερό. Ο απαραίτητος κώνος ολίσθησης για τη δημιουργία του φαινομένου της υδρολίσθησης δημιουργείται από το ελαστικό κατά την διάρκεια της πέδησης. Κατά τη παρουσία υδάτινων υμένων μεγάλου πάχους και υψηλών ταχυτήτων δημιουργείται το φαινόμενο της υδρολίσθησης ακόμη και χωρίς τη βοήθεια της πέδησης. Διάφορες έρευνες στις Ηνωμένες Πολιτείες της Αμερικής απέφεραν το εμπειρικό αποτέλεσμα ότι η υδρολίσθηση (Aquaplanning) εμφανίζεται όταν κυριαρχεί η οριακή ταχύτητα: όπου Π = εσωτερική πίεση του ελαστικού σε Ν / mm 2. Σε αυτή τη σχέση λαμβάνεται υπό όψη η επίδραση του οδοστρώματος μέσω του συντελεστή 64,1. Έναν επίσης σημαντικό ρόλο στην δημιουργία υδάτινων υμένων διαδραματίζει η κατά μήκος κλίση καθώς και η επίκλιση του οδοστρώματος. Η επίκλιση του οδοστρώματος πρέπει να λαμβάνει την τιμή του q = 2,5% σε ευθείες καθώς και σε στροφές. Λόγω των χαρακτηριστικών της δυναμικής των οχημάτων πρέπει να προτιμάται η επίκλιση στο εσωτερικό μέρος της στροφής ούτως ώστε η επίκλιση της στροφής να απορροφά ένα κομμάτι της παρουσιαζόμενης φυγόκεντρης δύναμης. Ιδιαίτερα επικίνδυνες χαρακτηρίζονται διπλές στροφές λόγω του ότι εμφανίζεται μια αλλαγή της πλάγιας κλίσης με αποτέλεσμα σε ορισμένα σημεία να μην είναι επαρκής η κλίση για την απόρροια των υδάτων όταν δεν υπάρχει η απαραίτητη κατά μήκος κλίση του οδοστρώματος. Στο σχήμα 2.38 απεικονίζεται ο διαμερισμός της φυγόκεντρης δύναμης στον συντελεστή πλάγιας τριβής και στη πλάγια κλίση με δεδομένη σταθερή ταχύτητα οχήματος και διαφορετικές ακτίνες κυκλικών τόξων. Σελίδα 64 από 174

65 Σχήμα Σχέση του συντελεστή τριβής με τη φυγόκεντρο δύναμη Η πλάγια κλίση είναι η συνισταμένη της επικλίσεως και της κλίσης ευθυγραμμίας. Η σχέση δίδεται ως εξής: όπου Π = Πλάγια κλίση, Ε = Επίκλιση, Q = κλίση σε ευθυγραμμία Προς αποφυγή ολίσθησης σε κατάσταση παγετού η πλάγια κλίση δεν θα πρέπει να ξεπερνά το 10%. Ο υπολογισμός της επίκλισης επιτυγχάνεται με τη συνάρτηση της ταχύτητας του οχήματος και της ακτίνας του τόξου όπως απεικονίζεται στο σχήμα Το σχήμα 2.39 συντίθεται από τους κανόνες RAL-L 1973 που εφαρμόζονται στη δυτική Γερμανία. Σχήμα Υπολογισμός της επίκλισης του οδοστρώματος σε στροφή Σελίδα 65 από 174

66 Οι κανόνες RAL-L χρησιμοποιούνται για τη χάραξη και κατασκευή των οδών με σκοπό την ανύψωση της οδικής ασφάλειας προς αποφυγή ολίσθησης των οχημάτων. Για τις μετρήσεις του συντελεστή κατά μήκος τριβής χρησιμοποιείται στη Γερμανία ο μετρητής τριβής της Στουτγάρδης ( σχήμα 2.40 ). Η μέτρηση ολοκληρώνεται με την προσθήκη ενός σταθερού υδάτινου υμένα στο οδόστρωμα και ενός τροχού με λείο ελαστικό (χωρίς προφίλ). Σύγχρονες μετρήσεις εκτελούνται με ένα κατά ευρωπαϊκή παραδοχή λείο ελαστικό το λεγόμενο P.I.A.R.C - ελαστικό. Το ελαστικό είναι τοποθετημένο σε ένα μονοαξονικό τρέιλερ, του οποίου ο τροχός κατά τη διάρκεια της μέτρησης μπλοκάρεται με τη βοήθεια της κατάλληλης πέδησης. Η παραγόμενη ροπή πέδησης μετράται σε σχέση με το κάθετο φορτίο, οι μετρήσεις εκτελούνται κάτω από διαφορετικές ταχύτητες. Σχήμα Μετρητής συντελεστή κατά μήκος τριβής Στουτγάρδης - Γερμανίας Η μέτρηση δύναται να εκτελεσθεί και με τη μέτρηση του συντελεστή του ποσοστού ολίσθησης σ. Σε αυτή την περίπτωση οι τιμές της μέτρησης είναι μεγαλύτερες, οι προϋποθέσεις μέτρησης όμως δεν ανταποκρίνονται πλήρως στις μη ευνοϊκότερες συνθήκες οδικής κυκλοφορίας (εξαίρεση οχήματα με σύστημα πέδησης Σελίδα 66 από 174

67 ΑΒS). Ο συντελεστής ποσοστού ολίσθησης αντικατοπτρίζει από ένα ποσοστό 30% περίπου τη στιγμή κατά την οποία αρχίζει η ολίσθηση του τροχού. Αυτό το ποσοστό μπορεί να σχηματισθεί επίσης σε ταχύτερο χρονικό διάστημα κατά τη μέθοδο μέτρησης SCRIM ( Βρετανικό ολισθηρόμετρο ) όπου ο τροχός σύρεται πλαγίως υποχρεωτικά. Η σύγκριση αποτελεσμάτων μεταξύ των διαφόρων ειδών μέτρησης είναι εφικτή μόνο όταν υφίστανται οι ίδιες συνθήκες μέτρησης. Η επιφανειακή εξέταση του οδοστρώματος ως προς τον υφιστάμενο συντελεστή τριβής αρκετές φορές δεν είναι δυνατό να μετρηθεί με αυτοκινούμενα όργανα λόγω της ύπαρξης μικρών επιφανειών μέτρησης, ή περιοχών οριζόντιας σήμανσης με μικρό έρεισμα. Επίσης δεν είναι δυνατός ο προσδιορισμός του συντελεστή τριβής ενός υπό κατασκευή οδοστρώματος πριν την στρώση του. Για αυτό το σκοπό κατασκευάσθηκε το εκκρεμές SRT (Skid - Resistance - Tester) όπως και άλλα παρεμφερή όργανα με τη δυνατότητα των οποίων μετράται ο συντελεστής τριβής ακόμη και στο εργαστήριο κατασκευών. Η μέτρηση με το εκκρεμές SRT (σχήμα 2.41) επιτυγχάνεται όταν στην επιφάνεια του ελαστικού τακουνιού η οποία επιπίπτει με σταθερή ενέργεια επάνω στην εκ των προτέρων προσδιορισμένη επιφάνεια του οδοστρώματος ασκηθεί μια ορισμένη μορφή πέδησης. Η μετρηθείς απώλεια ενέργειας η οποία είναι εκτός των άλλων μια συνάρτηση της θερμοκρασίας του οδοστρώματος αποδίδει τα απαραίτητα στοιχεία για τη μέτρηση του συντελεστή τριβής. Η ενέργεια αυτή μετράται με μια ταχύτητα πτώσης των 10 χιλιομέτρων ανά ώρα. Λόγω της διαφορετικής μορφής των τόξων καμπυλότητας των οδών τα οποία βρίσκονται σε συνάρτηση με την εκάστοτε ταχύτητα των οχημάτων δεν μπορεί να γίνει ακριβής πρόβλεψη οριακών τιμών για τους συντελεστές τριβής και συνεπώς τις οριακές ταχύτητες ολίσθησης. Οι οριακές ταχύτητες αποδίδονται με αυτή τη μέθοδο με μια πιθανότητα ακριβείας του 95% είναι χαμηλότερες όταν η τιμή από τη μέτρηση είναι μικρότερες των 50 μονάδων - SRT και υψηλότερες όταν η τιμή που μετρήθηκε υπερβαίνει τις 60 μονάδες - SRT. Σελίδα 67 από 174

68 Επομένως εξάγεται το συμπέρασμα ότι με τη μέθοδο αυτή μπορούν να αποκομισθούν τιμές συντελεστών τριβής που ισχύουν μόνο σε χαμηλές ταχύτητες. Αν στο σημείο μέτρησης είναι επιτρεπτές μεγάλες ταχύτητες τότε πρέπει να γίνει μια επιπλέον μέτρηση για τον προσδιορισμό του απαιτούμενου χρόνου εκτροπής του υδάτινου υμένα ο οποίος ευρίσκεται στην επιφάνεια μέτρησης. Ο χρόνος εκτροπής μιας εκ των προτέρων προσδιορισμένης σταθερής ποσότητας ύδατος δύναται να μετρηθεί με το όργανο εκτροπής του MOORE. Στο σχήμα 2.41 απεικονίζεται το εκκρεμές SRT. Σχήμα Όργανο εκτροπής SRT κατά MOORE Τα αποτελέσματα των μετρήσεων διαφόρων οδοστρωμάτων στη Γερμανία απεικονίζονται στο σχήμα Η σχέση του συντελεστή τριβής μ κ σε συνάρτηση με το πάχος του υδάτινου υμένα για διάφορες επιφάνειες οδοστρωμάτων δίδεται από το σχήμα Σελίδα 68 από 174

69 Σχήμα Συντελεστής κατά μήκος τριβής μετά τις μετρήσεις WERNER - Χρησιμοποίηση τροχού μέτρησης παλαιού τύπου. Σχήμα Μεταβολή του συντελεστή τριβής με το πάχος του υδάτινου υμένα Σελίδα 69 από 174

70 Θόρυβος και κυκλοφορία: Η άνοδος της κυκλοφορίας καθιστά την οδό σε μια όλο και περισσότερο αυξανόμενη πηγή ηχητικών ρύπων για το περιβάλλον. Ο άνθρωπος δεν μπορεί να προσαρμοσθεί σε αυτή την αυξανόμενη όχληση αντιθέτως αντιδρά αρνητικά με μεγαλύτερη ευαισθησία σε αυτό το φαινόμενο. Αποτέλεσμα αυτής της αντίδρασης του ανθρώπου είναι ο αρνητικός επηρεασμός της αυτοσυγκέντρωσης και η μείωση των αντανακλαστικών του που μπορεί να αποβεί επικίνδυνη κατά τη διάρκεια της οδήγησης. Η στάθμη του θορύβου μετράται σε ντεσιμπέλ (db) και μετράται με ένα ειδικό όργανο το λεγόμενο ηχόμετρο. Οι θόρυβοι κυκλοφορίας προκαλούνται από την κίνηση ενός οχήματος και διακρίνονται ανάλογα με την προέλευσή τους σε: Θόρυβο κινητήρα, που είναι και η κύρια πηγή ηχητικών ρύπων Θορύβους εξάτμισης, που μειώνεται αισθητά με τη προσθήκη σιγαστήρων Θορύβους μετάδοσης, εξαερισμού, οι οποίοι είναι συνήθως ασήμαντοι Θορύβους αεροδυναμικής κίνησης, που οφείλονται στη μετατόπιση μαζών αέρα και εξαρτώνται ως προς το μέγεθος από τη ταχύτητα του οχήματος Θορύβους επαφής ελαστικού - οδοστρώματος, οι οποίοι έχουν τη πηγή τους στη δόνηση του ελαστικού λόγω κατακόρυφων μετατοπίσεων που οφείλονται στη μακροϋφή του οδοστρώματος και του ελαστικού, στη διέγερση λόγω εναλλαγής συνθηκών πρόσφυσης - ολίσθησης που ακολουθεί τη παραμόρφωση του ελαστικού, στο φαινόμενο συμπίεσης και εκτόνωσης θυλάκων αέρος μεταξύ των ραβδώσεων του ελαστικού και των κενών του τάπητα, στην κυκλοφοριακή ένταση, κυκλοφοριακή ροή (αναπτυσσόμενες ταχύτητες, είδη διερχομένων οχημάτων) και στα χαρακτηριστικά της οδού στο σημείο μέτρησης (ανωφέρεια, κραδασμοί λόγω φθορών στην επιφάνεια του οδοστρώματος, σηματοδότες σε διασταυρώσεις). Η διάδοση του ήχου γίνεται με τον ίδιο τρόπο προς όλες τις κατευθύνσεις εφόσον δεν παρεμβάλλονται ενδιάμεσα διάφορα εμπόδια ( κατοικίες, δενδροστοιχίες κ.λ.π. ) που έχουν σαν αποτέλεσμα λόγω της προκαλούμενης αντανάκλασης την αύξηση ή ακόμη και τη μείωση της έντασης του. Για τη λήψη των κατάλληλων μέτρων ηχοπροστασίας πρέπει να γίνει ένας όσο το δυνατόν ακριβέστερος υπολογισμός της Σελίδα 70 από 174

71 εκπομπής και της έντασης του ήχου σε συνάρτηση με την εκάστοτε υπάρχουσα στάθμη του θορύβου. Στη Γερμανία υπολογίζεται για το εκάστοτε είδος κυκλοφορίας μια μέση ένταση της στάθμης του θορύβου ανάλογα με το είδος των διερχομένων οχημάτων. Αυτή η μέση ένταση δίδεται από τον τύπο 2.8: όπου T r = Διάρκεια της μέτρησης ( μετρήσεις κατά τη διάρκεια της ημέρας 6 π.μ. μέχρι 10 μ.μ., και της νυκτός 10 μ.μ. μέχρι 6 π.μ. ) L (t) = Στάθμη θορύβου στην χρονική διάρκεια (t) Η μέση ένταση δεν πρέπει να ταυτισθεί με το αριθμητικό μέσο μιας σχέσης. Ο τύπος (2.8) υπολογίζει τις μεγάλες στάθμες των θορύβων οι οποίοι παρουσιάσθηκαν σε πολύ μικρά χρονικά διαστήματα (π.χ. διέλευση φορτηγού) σε πολύ ικανοποιητικό βαθμό. Λόγω της λογαριθμικής σχέσης προκύπτει μια μέση ένταση θορύβου 70 db από μια στάθμη θορύβου 80 db κατά τη διάρκεια του 10% της μέτρησης και μιας της τάξης των 30dB κατά το υπόλοιπο 90% της χρονικής διάρκειας της μέτρησης. Ο πίνακας 2.10 αποδίδει την αύξηση της στάθμης του θορύβου σε συνάρτηση με τη κλίση του οδοστρώματος. Πίνακας Σχέση θορύβου με ανωφέρεια ΑΝΩΦΕΡΕΙΑ ( %) ΔΙΟΡΘΩΣΗ ΣΤΑΘΜΗΣ ΘΟΡΥΒΟΥ (ΑΥΞΗΣΗ) 1 μικρότερη του , , , , για κάθε μια ποσοστιαία μονάδα επιπλέον συν 0,6 Σελίδα 71 από 174

72 Οι διορθώσεις της στάθμης του θορύβου λόγω του είδους της επιφάνειας του οδοστρώματος δίδονται από τους παρακάτω πίνακες 2.11, 2.12, και Πίνακας ΕΠΙΦΑΝΕΙΑ ΟΔΟΣΤΡΩΜΑΤΟΣ ΔΙΑΦΟΡΕΣ ΣΤΑΘΜΗΣ ΘΟΡΥΒΟΥ ΕΠΑΦΗΣ Ασφαλτικό οδόστρωμα χωρίς ραβδώσεις 0 Πορώδης ασφαλτοτάπητας -0,5 μέχρι -2 Σκυρόδερμα η ασφαλτικό οδόστρωμα με ραβδώσεις Λιθόστρωτο με επίπεδη επιφάνεια Λιθόστρωτο με ανώμαλη επιφάνεια 1,0 μέχρι 2,0 μέχρι 3,0 μέχρι 7,0 Πίνακας ΕΠΙΦΑΝΕΙΑ ΟΔΟΣΤΡΩΜΑΤΟΣ ΔΙΑΦΟΡΕΣ ΣΤΑΘΜΗΣ ΘΟΡΥΒΟΥ ΕΠΑΦΗΣ Ασφαλτοτάπητας (οδόστρωμα αναφοράς) 0 Ασφαλτομπετό -0,5 Σκυρόδερμα χωρίς ραβδώσεις 1,0 Λιθόστρωτο με επίπεδη επιφάνεια 2,0 Λιθόστρωτο με ανώμαλη επιφάνεια 4,0 ΕΠΙΦΑΝΕΙΑ ΟΔΟΣΤΡΩΜΑΤΟΣ Πίνακας ΤΑΧΥΤΗΤΑ ΣΕ ΚΜ/Η - ΔΙΑΦΟΡΕΣ ΣΤΑΘΜΗΣ ΘΟΡΥΒΟΥ ΕΠΑΦΗΣ ΣΕ db >50 Ασφαλτοτάπητας (οδόστρωμα αναφοράς) Ασφαλτικό σκυρόδεμα 1 1,5 2,0 Λιθόστρωτο με επίπεδη επιφάνεια 2 2,5 3,0 Λιθόστρωτο με ανώμαλη επιφάνεια 3 4,5 6,0 Το είδος της επιφάνειας κυκλοφορίας είναι ο σημαντικότερος παράγοντας που προσδιορίζει την εκπομπή θορύβου επαφής. Σχετικές μελέτες απέδειξαν ότι ο θόρυβος συνδέεται με την υφή του οδοστρώματος. Η επιφάνεια του οδοστρώματος με μεγάλη Σελίδα 72 από 174

73 μακροϋφή και χαρακτηρίζεται ως τραχεία επιφάνεια προκαλεί αυξημένο θόρυβο από μία ασφαλτοστρωμένη επιφάνεια. Μετρήσεις επί οχημάτων στη κυκλοφορία χωρίς την συμβολή του κινητήρα προσδιόρισαν διαφορές στις στάθμες του θορύβου της τάξης των 4-7 db. Ανάλογες έρευνες σε οχήματα με ηχομόνωση κατέγραψαν διαφορές σε εξάρτηση με τον τύπο του οδοστρώματος μέχρι και 12 db. Οι μέγιστες τιμές στάθμης του θορύβου που χαρακτηρίζονται ως ανεκτές και αποτελούν αντικείμενο προδιαγραφών και νομοθεσίας ανάλογα με τον τόπο (κατοικημένες περιοχές, βιομηχανικές ζώνες, νοσοκομεία) και τον χρόνο (ημέρα / νύκτα ) είναι στη πραγματικότητα τα θεσπισμένα επιτρεπόμενα όρια στάθμης θορύβου. Στον πίνακα 2.14 δίδεται μία εικόνα αυτών των προδιαγραφών σε διάφορες χώρες του κόσμου. ΕΟΚ μέχρι 1980 ΕΟΚ 92/97EWG από 10/1995 ΗΠΑ Ελβετία Ιαπωνία Σκανδιναβία Γερμανία Αυτοκίνητα /78* Ημιφορτηγά /78* Μικρά Λεωφορεία /78* Λεωφορεία (P<2000CV)** /83* 82 86/83* Μεγάλα λεωφορεία (P>2000CV)** /83* 83 86/83* Φορτηγά (P<2000CV)** /83* 80 80/78*** Βαριά φορτηγά (P>2000CV)** /83* 80 85/81*** Μοτοσυκλέτες /78* 80 * όρια ημέρας/νύκτας ** ΕΟΚ 3500CV *** Φορτηγά καινούργιας τεχνολογίας Η ηχητική εκπομπή των οχημάτων σε περίπτωση μεγάλης υπέρβασης των επιτρεπομένων ορίων στάθμης θορύβου επηρεάζει αρνητικά τη ψυχολογία του ατόμου και επιβαρύνει σε μεγάλο βαθμό αρνητικά το νευρικό του σύστημα. Σε πολλές χώρες της ευρωπαϊκής ένωσης δίδεται από τις αρμόδιες αρχές μεγάλη έμφαση στον έλεγχο της Σελίδα 73 από 174

74 εκπομπής ηχητικών ρύπων των οχημάτων με την επιβολή αυστηρών κυρώσεων στους υπεύθυνους. Στη χώρα μας αυτός ο έλεγχος είναι ανύπαρκτος και θα μπορούσε να χαρακτηριστεί μία υπάρχουσα κατάσταση αναρχίας σε αυτό τον τομέα. Η υπέρβαση των ανεκτών ορίων στάθμης θορύβου ανεξαρτήτως από το είδος του οχήματος είναι στην Ελλάδα μία φυσιολογική κατάσταση, ο πολίτης έχει μάθει να ζει καθημερινά με τον υπερβολικό θόρυβο. Μετρήσεις που διενεργήθηκαν σε κατοικημένες περιοχές της Θεσσαλονίκης πιστοποιούν τη προαναφερθείσα κατάσταση. Από δειγματολογικές μετρήσεις οι οποίες πραγματοποιήθηκαν από το συγγραφέα αυτής της εργασίας με ηχόμετρο ακριβείας εξάγεται το συμπέρασμα, ότι μόνο ένα 5% των 100 διερχομένων επιβατικών οχημάτων υπερέβη το ανεκτό όριο στάθμης θορύβου των (85) db, σε αντίθεση με τα φορτηγά όπου το ποσοστό ανήρθε σε 65% σε 30 διερχόμενα οχήματα. Αυτό αποδίδεται κατά κύριο λόγο στην παλαιότητα και κακή συντήρηση των φορτηγών οχημάτων. Η γάγγραινα της υπέρβασης των ανεκτών ορίων στάθμης θορύβου στην χώρα μας είναι τα δίτροχα οχήματα όπου σε 100 διερχόμενα το ποσοστό ανήρθε στο 94%. Αξιοσημείωτο είναι ότι μετρήθηκαν ηχητικές εκπομπές από δίκυκλα οχήματα σε κατοικημένες περιοχές της Θεσσαλονίκης της τάξης των db. Συγκριτικά αναφέρεται ότι ένα κομπρεσέρ αέρος διαθέτει μία στάθμη θορύβου ανάλογα με την κατασκευή του της τάξης των db. Η ανύπαρκτη αστυνόμευση σε αυτόν τον τομέα σε συνδυασμό του μη υπάρχοντος τεχνικού ελέγχου αυτών των οχημάτων επιτρέπει τη συνέχεια αυτής της απαράδεκτης κατάστασης στην Ελλάδα του Φωτομετρικά χαρακτηριστικά: Οι οπτικές ιδιότητες του οδοστρώματος ( λαμπρότητα, αντανακλαστική ικανότητα) αποτελούν ένα πολύ σημαντικό παράγοντα στην οπτική προσαρμογή του οδηγού και στην ικανότητά του να διακρίνει κατά τη διάρκεια της νύκτας αντικείμενα επί της οδού (πεζούς, διάφορα εμπόδια) καθώς και την οριζόντια σήμανση αυτής. Αναφορικά με τη σχέση αυτών των ιδιοτήτων ως προς την οδική ασφάλεια πρέπει να υπογραμμισθεί η τεράστιας σημασίας συμβολή τους. Ιδιαίτερα σε τμήματα Σελίδα 74 από 174

75 οδών χωρίς οριογραμμές αποτελούν τη μοναδική πηγή πληροφοριών σχετικά με την κατεύθυνση και το υπάρχον πλάτος του οδοστρώματος. Ο τρόπος φωτισμού του οδοστρώματος διακρίνεται σε τρεις κατηγορίες: Στο φως της ημέρας Στον αστικό ηλεκτροφωτισμό Στον φωτισμό μέσω των προβολέων των οχημάτων Οι επιφάνειες των οδοστρωμάτων στη Γερμανία διακρίνονται κατά τους όρους του DIN 5044 μέρος 2 ον σε δύο κατηγορίες. από τις ανακλαστικές τους ιδιότητες από το μέγεθος της λαμπρότητας που αποδίδουν Το είδος αντανάκλασης χαρακτηρίζεται από τον συντελεστή ανακλαστικής αποδοτικότητας Χρ. Επιφάνειες οδοστρωμάτων που εμφανίζουν την ιδιότητα να αντανακλούν τη φωτεινότητα που προσπίπτει επάνω σε αυτές σε μεγάλο βαθμό προς όλες τις κατευθύνσεις χαρακτηρίζονται από ένα μικρό συντελεστή Χ ρ. Τέτοια οδοστρώματα είναι αυτά που εμφανίζουν τραχείες επιφάνειες, ενώ αντίθετα οι λείες επιφάνειες αντανακλούν τον προσπίπτοντα φωτισμό σε μια συγκεκριμένη κατεύθυνση με αποτέλεσμα να μειώνεται η οπτική αντίθεση για τον οδηγό του οχήματος σε σχέση με εμπόδια που βρίσκονται στην επιφάνεια του οδοστρώματος. Οι ξηρές επιφάνειες κατατάσσονται ανάλογα με τη συμπεριφορά τους ως προς το είδος αντανάκλασης που τις χαρακτηρίζει σε τέσσερις κατηγορίες (R1 μέχρι R4). Για υγρές επιφάνειες οδοστρωμάτων δεν υπάρχουν διεθνώς σταθερές και αυτό διότι η συμπεριφορά αντανάκλασης του οδοστρώματος ποικίλει σε μεγάλο βαθμό ανάλογα με το πάχος και τη θέση του υδάτινου υμένα επί της επιφάνειας του οδοστρώματος σε συνάρτηση με τη γωνία πρόσπτωσης του εκάστοτε φωτισμού. Η σχέση της λαμπρότητας ως προς τους λοιπούς φωτομετρικούς παράγοντες απεικονίζεται στο σχήμα Σελίδα 75 από 174

76 Σχήμα Φωτομετρικοί παράγοντες Οι δύο διαφορετικές ανακλάσεις του προσπίπτοντα φωτισμού επί της επιφάνειας του οδοστρώματος παραθέτονται στο σχήμα Σχήμα Αριστερά δυνατή και δεξιά αδύνατη σε βαθμό ανάκλαση όπως Στις περιπτώσεις του αστικού ηλεκτροφωτισμού και του φωτισμού των προβολέων των οχημάτων διαδραματίζει πρωτεύοντα ρόλο η φωτεινότητα του οδοστρώματος, η οποία νοείται από το φωτισμό Ε που είναι η ποσότητα του φωτός που προσπίπτει επάνω σε μια συγκεκριμένη επιφάνεια και μετράται με το φωτόμετρο στην Σελίδα 76 από 174

77 επιλεγόμενη επιφάνεια. Στις μελέτες προσδιορισμού της φωτομετρικής συμπεριφοράς του οδοστρώματος υπολογίζεται ή μετράται η λαμπρότητα L του οδοστρώματος. Η αντανακλαστική ικανότητα του οδοστρώματος καθορίζεται από τον συντελεστή λαμπρότητας q που προσδιορίζεται από τον λόγο της λαμπρότητας προς το φωτισμό, η από τον συντελεστή ανακλαστικής αποδοτικότητας Χ ρ. Οι διάφορες κατηγορίες οδοστρωμάτων σε σχέση με τις ανακλαστικές τους ιδιότητες κατά τις αρχές DIN 5044 μέρος 2ον στη Γερμανία δίδονται από τον πίνακα Πίνακας Ανακλαστικές ιδιότητες οδοστρωμάτων στη Γερμανία Κατηγορία Οδοστρώματος Συντελεστής Ανακλαστικής Αποδοτικότητας Χ ρ Συντελεστής Λαμπρότητας q σε cd/m 2 lx R1 < 0,22 0,10 ± 0,03 R2 0,22 < Χ ρ < 0,33 0,07 ± 0,02 R3 0,33 < Χ ρ < 0,44 0,08 ± 0,02 R4 0,44 < Χ ρ < 0,55 0,08 ± 0,02 Από τον συντελεστή Χρ και τον συντελεστή q είναι δυνατόν να υπολογισθεί η διανομή της λαμπρότητας κατά το μήκος και το πλάτος της επιφάνειας του οδοστρώματος όταν είναι γνωστή η καμπύλη διανομής του φωτισμού της πηγής που παράγει τον φωτισμό. Στο σχήμα 2.46 απεικονίζονται οι αντανακλαστικές ιδιότητες των οδοστρωμάτων καθώς και ο τρόπος υπολογισμού της λαμπρότητας που δίδεται από τον ακόλουθο τύπο: L = q (γ,φ). {Ι/h 2 }. συν 3 γ {2.9} Όπου: L η λαμπρότητα q ο συντελεστής λαμπρότητας h η κάθετη απόσταση της πηγής φωτός από την επιφάνεια του οδοστρώματος Ι η ένταση φωτός ενός κεριού που ισοδυναμεί με 1 cd/m 2. Σελίδα 77 από 174

78 Σχήμα Οδόστρωμα πορώδης ασφαλτοτάπητας τραχείας επιφάνειας ποιότητα -κατηγορία οδοστρώματος R3 Στο σημείο 1 αναφαίνεται η αντανάκλαση της διανεμόμενης λαμπρότητας επί μιας επιφάνειας με τα χαρακτηριστικά μιας ξηρής επιφάνειας οδοστρώματος ασφαλτοτάπητα. Στο σημείο 2 αναφαίνεται η διανομή της λαμπρότητας επάνω στην επιφάνεια του οδοστρώματος. Στο σημείο 3 αναφαίνεται η αντανάκλαση ενός αντικειμένου P επί της επιφάνειας του οδοστρώματος κάτω από την οπτική γωνία του οδηγού ενός οχήματος Σελίδα 78 από 174

79 Στο σχήμα 2.46 οι απεικονιζόμενοι παράμετροι σημαίνουν: α = Γωνία όρασης (παρατήρησης ) ίση με 10 φ = Γωνία επιπέδου πρόσπτωσης με επίπεδο παρατήρησης (τιμές 00 μέχρι 1800) γ = Γωνία πρόσπτωσης P = Σημείο παρατήρησης (αντικείμενο) h = Κάθετη απόσταση πηγής εκπομπής φωτός από την επιφάνεια του οδοστρώματος. Η ανύψωση της λαμπρότητας σε ασφαλτικά οδοστρώματα μπορεί να επιτευχθεί με την προσθήκη διαφόρων υλικών ανοικτού χρώματος όπως είναι ο γρανίτης, ο λαβραδορίτης και άλλα. Η προσθήκη ασβεστόλιθου συντελεί στην ανύψωση της λαμπρότητας, μειώνει όμως ταυτόχρονα τους συντελεστές τριβής και επομένως επιδρά αρνητικά στην οδική ασφάλεια. Η ικανότητα του οδηγού να διακρίνει εμπόδια επί της οδού βασίζεται στην δημιουργία της οπτικής αντίθεσης μεταξύ αντικειμένου και επιφάνειας του οδοστρώματος. Αυτή η αντίθεση επιτυγχάνεται όχι μόνο με την ανύψωση του συντελεστή λαμπρότητας αλλά πολύ περισσότερο με τη δημιουργία μιας ομοιομορφίας λαμπρότητας προς αποφυγή σκοτεινών και φωτεινών τμημάτων επί της επιφάνειας του οδοστρώματος. Η ομοιομορφία της λαμπρότητας δίδεται από τους κατά μήκος συντελεστές ομοιομορφίας U L ο οποίος νοείται από τον λόγο της μικρότερης δυνατής ως προς τη μέγιστη δυνατή λαμπρότητα (L min / L max ) και από τον γενικό συντελεστή ομοιομορφίας που ορίζεται από τον λόγο της μικρότερης δυνατής λαμπρότητας προς τη μέση λαμπρότητα (L min / L M ). Ο γενικός συντελεστής ομοιομορφίας αναφέρεται στο σύνολο της επιφάνειας της οδού και καλύπτει το πρόβλημα της εγκάρσιας μεταβολής της φωτεινότητας του οδοστρώματος, ενώ ο κατά μήκος συντελεστής ομοιομορφίας καλύπτει τις κατά μήκος μεταβολές φωτεινότητας μεταξύ δύο φωτιστικών σημάτων. Ο οδηγός του οχήματος προσηλώνει τη προσοχή του περισσότερο σε εμπόδια και κινδύνους που ενδεχομένως θα εμφανισθούν στη λωρίδα που κινείται το όχημά του. Για αυτό το λόγο η κατά μήκος ομοιομορφία μιας οδού αποτελεί το σημαντικότερο παράγοντα σε σχέση με την οδική ασφάλεια. Κατά τις αρχές του DIN 5044 Γερμανίας η κατά μήκος ομοιομορφία της λαμπρότητας χωρίζεται σε τέσσερις κατηγορίες U L = 0,4 Σελίδα 79 από 174

80 0,5-0,6-0,7 όπως απεικονίζεται στο σχήμα Ο φωτισμός των λαμπτήρων αξιολογείται ως προς τις γωνίες ακτινοβολίας 80 και 90 μοιρών σε σχέση με την οπτική όχληση που ενδεχομένως θα προκαλέσει στον οδηγό του οχήματος. Από αυτήν την αξιολόγηση προκύπτουν δύο κατηγορίες ποιότητας ΚΒ1 και ΚΒ2. Στο σχήμα 2.47 αναφαίνεται η παραπάνω διάταξη. Σχήμα Διάταξη αξιολόγησης της οπτικής όχλησης από αστικό Ηλεκτροφωτισμό Οι τιμές των κριτηρίων αξιολόγησης οπτικής όχλησης ΚΒ1 και ΚΒ2 είναι: ΚΒ1 = Ισχύς φωτισμού o για 90 0 : 10 cd / 1000 lm, ανώτατο όριο 500 cd o για 80 0 : 30 cd / 1000 lm, ανώτατο όριο 1000 cd ΚΒ2 = Ισχύς φωτισμού o για 90 0 : 50 cd /1000 lm, ανώτατο όριο 1000 cd o για 80 0 : 100 cd /1000 lm, ανώτατο όριο 2000 cd Σελίδα 80 από 174

81 Σχήμα Γραφική παράσταση του κατά μήκος συντελεστή λαμπρότητας Οι ελάχιστα απαιτούμενες τιμές λαμπρότητας σε σχέση με την κατηγορία της οδού, συντελεστών οπτικής όχλησης, κατά μήκος συντελεστή λαμπρότητας, και μέσης λαμπρότητας (ελάχιστη μέση υπάρχουσα τιμή λαμπρότητας της επιφάνειας του οδοστρώματος σε cd/m2) αποτελούν τα σημαντικότερα κριτήρια αξιολόγησης για τη μελέτη. Αυτή η μέση τιμή λαμπρότητας αποτελεί το κριτήριο της ελάχιστης τιμής που θα τεθεί υπό όψη για να εκτελεσθεί η μελέτη. Οι προαναφερόμενες ελάχιστες τιμές διαφέρουν ως προς τον τόπο της υπό τέλεση μελέτης και διακρίνονται σε τιμές εντός και εκτός αστικών περιοχών. Οι απαιτούμενες ελάχιστες τιμές δίδονται από τους πίνακες 2.16 και Σελίδα 81 από 174

82 Πίνακας Φωτομετρικά στοιχεία (ελάχιστες τιμές) για την κατασκευή ηλεκτροφωτισμού σε αστικές περιοχές σύμφωνα με τους κανόνες του DIN 5044 της Γερμανίας Πίνακας Φωτομετρικά στοιχεία (ελάχιστες τιμές) για την κατασκευή ηλεκτροφωτισμού εκτός κατοικημένων περιοχών σύμφωνα με τις κανόνες του DIN 5044 Γ ερμανίας Τα περιεχόμενα στοιχεία τους πίνακες 2.16 και 2.17 σημαίνουν : L n = μέση λαμπρότητα σε cd/m 2 U l = Κατά μήκος συντελεστής λαμπρότητας σε cd /m 2 / lx ΚΒ1, ΚΒ2 = Κατηγορίες ποιότητας σε σχέση με την οπτική όχληση Σελίδα 82 από 174

83 Η οπτική όχληση για τον οδηγό ενός οχήματος κατά τη διάρκεια της νύκτας παρουσιάζεται κυρίως λόγω των φώτων από τα οχήματα που κινούνται στο αντίθετο ρεύμα της κυκλοφορίας η από άλλες πηγές εκπομπής φωτός που βρίσκονται στο οπτικό του πεδίο. Η οπτική όχληση από τον ηλεκτροφωτισμό της οδού σε σχέση με τις προαναφερόμενες παραμέτρους είναι σχετικά πολύ μικρή. Ένας πολύ σημαντικός παράγοντας για την εξασφάλιση της ομοιομορφίας της λαμπρότητας είναι η διάταξη των λαμπτήρων κατά μήκος της οδού. Μικρές αποστάσεις μεταξύ των λαμπτήρων διασφαλίζουν μια μεγάλη κατά μήκος ομοιομορφία και μειώνουν δραστικά τις ζώνες σκιάς (σκοτεινές - φωτεινές ζώνες), εξυψώνουν όμως το κόστος κατασκευής της οδού. Οι αποστάσεις των λαμπτήρων μεταξύ τους εξαρτώνται κατά κύριο λόγο από την επιτρεπόμενη μέγιστη ταχύτητα των οχημάτων στο συγκεκριμένο τμήμα της οδού. Οι διάφορες ιδανικές διατάξεις των λαμπτήρων στις εικόνες 2.15, 2.16, 2.17 και Εικόνα Διάταξη λαμπτήρων κατά μήκος της οδού. Η αριστερή διάταξη προτιμάται σε οδούς με μικρό πλάτος, η δεξιά σε οδούς με πλάτος μέχρι 10 μέτρα Εικόνα Διάταξη λαμπτήρων σε νησίδα στη μέση της οδού. Η τομή των ακτινών φωτός έχει σαν αποτέλεσμα μια καλή ομοιομορφία της κατανομής της φωτεινότητας και ανυψώνει τον συντελεστή της κατά μήκος λαμπρότητας Σελίδα 83 από 174

84 Εικόνα Διάταξη λαμπτήρων στις άκρες της οδού όταν το πλάτος της αποτελεί δυόμισι φορές του ύψους που βρίσκονται οι λαμπτήρες. Με την ανάλογη κλίση μπορεί να ανυψωθεί ο κατά μήκος συντελεστής λαμπρότητας Εικόνα Διάταξη λαμπτήρων σε στροφές για σημαντικές οδούς κυκλοφορίας Σε αυτή την περίπτωση (εικόνα 2.18) λόγω της επιλεγείσας διάταξης των λαμπτήρων εμφανίζεται μία αλληλοεπικάλυψη των σημείων λαμπρότητας που αποδίδεται από κάθε λαμπτήρα ξεχωριστά στην επιφάνεια του οδοστρώματος με αποτέλεσμα την αύξηση του κατά μήκος συντελεστή της λαμπρότητας. Με την επιλογή της διάταξης αυτής αποφεύγονται οι λεγόμενες «μαύρες ζώνες», το κοντράστ των αντικειμένων που βρίσκονται στην επιφάνεια του οδοστρώματος λαμβάνει τη μέγιστη δυνατή τιμή του. Σελίδα 84 από 174

85 Συμπερασματικά από την ανάλυση του παράγοντα επίδρασης στην οδική ασφάλεια οδός και περιβάλλον προκύπτει: Η επίδραση των κατασκευαστικών παραγόντων της οδού στην οδική ασφάλεια είναι πάρα πολύ πάρα πολύ σημαντική. Ο τομέας της επιφανειακής κατάστασης του οδοστρώματος διαδραματίζει πρωτεύοντα ρόλο σε αυτή τη σχέση, διότι εξασφαλίζει τις προϋποθέσεις ασφαλής κίνησης του οχήματος στην οδική κυκλοφορία. Ανάλογοι παράγοντες στην περίπτωση αυτή είναι η ολισθηρότητα του οδοστρώματος, η επιπεδότητα που σχετίζεται με την ολισθηρότητα, η σήμανση και διαγράμμιση των οδών καθώς και ο ηλεκτροφωτισμός αυτών. Οι πρωτεύοντες παράγοντες που συντελούν θετικά η αρνητικά στην ολισθηρότητα είναι το είδος κατασκευής των οδοστρωμάτων, η μηχανική τους αντοχή, η ιδιότητά τους να υποβοηθούν την απόρροια των υδάτων από την επιφάνεια του οδοστρώματος, όπως παρόμοια αποτελέσματα επιφέρουν τα δίκτυα αποστράγγισηςαποχέτευσης, η συντήρηση και ανακατασκευή των οποίων επιτυγχάνεται με τους περιοδικούς ελέγχους των φθορών και των επί μέρους αρνητικών μεταβολών (βυθίσεις, λακκούβες, κοιλώματα, σαμάρια, ρωγμές ). Άλλοι παράγοντες αλλά επίσης σημαντικοί σε σχέση με την οδική ασφάλεια είναι η σηματοδότηση, ο ηλεκτροφωτισμός καθώς και διάφορα συστήματα ελέγχου και ρύθμισης της κυκλοφορίας (π.χ. Τηλεμετρία). Με τη μέθοδο αυτή παρέχονται σημαντικές πληροφορίες στον οδηγό του οχήματος σε σχέση με τη κυκλοφοριακή κατάσταση που θα συναντήσει και δεν είναι ορατή για αυτόν, μετράται το ρεύμα κυκλοφορίας και ρυθμίζεται η ασφαλής ταχύτητα που πρέπει να κρατήσει. Το σχήμα 2.49 δίδει την μείωση των νεκρών που σημειώθηκε στις Εθνικές οδούς γύρω από την πόλη του Ανοβέρου, όπου στα τέλη του 2000 εγκαταστάθηκε η τηλεμετρία. Οι περισσότεροι νεκροί στους Εθνικούς δρόμους παρατηρούνται σε νωτομετωπικές συγκρούσεις με εκτροπές οχημάτων που έχουν τη βάση της αιτίας τους στα μποτιλιαρίσματα. Η έγκαιρη προειδοποίηση του οδηγού με τη τηλεμετρία συμβάλει σημαντικά στην αποφυγή του μαζικού οδικού ατυχήματος. Σελίδα 85 από 174

86 Σχήμα Νεκροί στην περιοχή του Ανοβέρου της Γερμανίας συνολικά και στις Εθνικές Οδούς (Autobahn) χωρίς όριο ταχύτητας Η μείωση των νεκρών δεν επιτυγχάνεται μόνο με την εγκατάσταση της τηλεμετρίας, βασική προϋπόθεση είναι η συμμόρφωση του οδηγού με τις εκάστοτε ενδείξεις που του παρέχει το σύστημα Οι μελέτες που πραγματοποιήθηκαν δείχνουν ότι υπάρχουν σημαντικές στατιστικές σχέσεις μεταξύ της οδού και της κυκλοφορίας αφενός και των οδικών ατυχημάτων αφετέρου πρέπει όμως να χαρακτηρισθούν ως ενδεικτικές και να αντιμετωπισθούν με προσοχή. Τα γεωμετρικά χαρακτηριστικά της οδού (διατομή, οριζόντια και κατακόρυφη χάραξη) ασκούν επιρροή στην οδική ασφάλεια. Τα σχήματα 2.50, 2.51 και 2.52 δίδουν τη σχέση του δείκτη ατυχημάτων με τους κατασκευαστικούς παράγοντες της οδού. Η εξάρτηση της οδικής ασφάλειας από τους κατασκευαστικούς παράγοντες της οδού είναι πολύ μεγάλη, διαδραματίζει όμως ένα δευτερεύοντα ρόλο στη περίπτωση που ο οδηγός του οχήματος αγνοεί τους κανόνες οδικής κυκλοφορίας. Σελίδα 86 από 174

87 Σχήμα Επιρροή πλάτους λωρίδας στον δείκτη ατυχημάτων υπεραστικών οδών 2 λωρίδων κυκλοφορίας Σχήμα Επιρροή πλάτους ερείσματος στον δείκτη ατυχημάτων υπεραστικών οδών 2 λωρίδων κυκλοφορίας ( πηγή [12] ) Σελίδα 87 από 174

88 Σχήμα Επιρροή του πλάτους νησίδας στα ατυχήματα Α: Ποσοστό οχημάτων που διέσχισαν την νησίδα και ενεπλάκησαν σε ατύχημα Β: Αριθμός οχημάτων μετά από διάσχιση της νησίδας ανά εκατομμύριο οχήματα Γ: Ποσοστό ατυχημάτων με σύγκρουση οχημάτων Για εξαγωγή αξιόπιστων αποτελεσμάτων της επίδρασης των γεωμετρικών χαρακτηριστικών της οδού στο οδικό ατύχημα πρέπει να διεξάγεται πρώτα μία στατιστική των ατυχημάτων σε σχέση με το είδος των οδών και κατόπιν ένας διαχωρισμός σε συνάρτηση με τα γεωμετρικά χαρακτηριστικά της εκάστοτε οδού που συνέβησαν τα ατυχήματα. Ο προαναφερόμενος τρόπος αξιολόγησης των ατυχημάτων δίδεται στα σχήματα 2.53, 2.54, 2.55 σε συνάρτηση με το πίνακα 2.10, αν και τα στατιστικά στοιχεία δεν ελήφθησαν στην ίδια χώρα. Σελίδα 88 από 174

89 Σχήμα Συνολικός αριθμός ατυχημάτων σε σχέση με το είδος της οδού στη Μεγάλη Βρετανία Σχήμα Συνολικός αριθμός ατυχημάτων σε σχέση με το είδος της οδού στη Μεγάλη Βρετανία Σχήμα 3 - Συνολικός αριθμός ατυχημάτων σε σχέση με το είδος της οδού στη Μεγάλη Βρετανία Σελίδα 89 από 174

90 Η επίδραση των γεωμετρικών χαρακτηριστικών των οδών στα ατυχήματα δίδεται στο πίνακα 2.18, όπου παρατηρείται μία δραστική μείωση των ατυχημάτων σε οδούς οι λωρίδες κυκλοφορίας των οποίων είναι χωρισμένες με στηθαία ή γκαζόν. Η ύπαρξη ερείσματος συντελεί επίσης στην ελάττωση του δείκτη των ατυχημάτων. Πίνακας Ποσοστιαίος δείκτης ατυχημάτων σε σχέση τα γεωμετρικά χαρακτηριστικά της οδού μεταξύ όλων των οδών των Η.Π.Α. και των οδών του Νιου Τζέρσεϊ Στατιστική κατά τα έτη Διατομή - Γεωμετρία οδού 1997 Μήκος οδού σε μίλια Ποσοστό ατυχημάτων σε εκατομμύρια διανυόμενα μίλια οχημάτων Λωρίδες με έρεισμα Λωρίδες χωρίς έρεισμα Λωρίδες με ή χωρίς έρεισμα ή περισσότερες λωρίδες, χωρίς διαχωριστική γραμμή, με έρεισμα 4 ή περισσότερες λωρίδες, χωρίς διαχωριστική γραμμή, χωρίς έρεισμα, 4 ή περισσότερες λωρίδες, με μεσαία στηθαία, με έρεισμα 4 ή περισσότερες λωρίδες, με διαχωριστική νησίδα, χωρίς έρεισμα, 4 ή περισσότερες λωρίδες, με χώρισμα γκαζόν, με έρεισμα 4 ή περισσότερες λωρίδες, με χώρισμα γκαζόν, χωρίς έρεισμα, Συνολικά αποτελέσματα όλων των γεωμετρικών χαρακτηριστικών της οδού , Στην συνολική αξιολόγηση των αποτελεσμάτων μετά τον προαναφερόμενο τρόπο στατιστικής επεξεργασίας των οδικών ατυχημάτων πρέπει οπωσδήποτε να ληφθούν υπόψη και τα αποτελέσματα μιας εκτεταμένης τεχνικής ανάλυσης του ατυχήματος από εξειδικευμένους πραγματογνώμονες, όπου ενδεχομένως να υπάρχει Σελίδα 90 από 174

91 μία σημαντική συμβολή των παραγόντων του ανθρώπου ή του οχήματος (υπέρβαση ορίου ταχύτητας, παράβαση του Κ.Ο.Κ., βλάβες στο σύστημα ενεργητικής ασφάλειας του οχήματος, κ.λ.π.), όπως συμβαίνει στις περισσότερες περιπτώσεις. Έτσι θα πρέπει οι μελέτες και στατιστικές αξιολογήσεις της επίδρασης του παράγοντα οδός και περιβάλλον στο οδικό ατύχημα να λαμβάνονται σαν ενδεικτικές και η ποσοστιαία συμβολή τους να καθορίζεται μόνο μετά από μία ολοκληρωτική επιστημονική ανάλυση του ατυχήματος. Σελίδα 91 από 174

92 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 ΥΠΑΡΧΟΥΣΑ ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ ΑΝΑΛΥΣΗΣ ΟΔΙΚΩΝ ΑΤΥΧΗΜΑΤΩΝ 3.1. Ανάληψη - καταγραφή των οδικών ατυχημάτων Η καταγραφή των οδικών ατυχημάτων στην Ελλάδα πραγματοποιείται από το τμήμα οδικών τροχαίων ατυχημάτων (Τ.Ο.Τ.Α.). Η ορθολογική καταγραφή και παρουσίαση των αντικειμενικών συνθηκών ενός οδικού τροχαίου ατυχήματος βασίζεται σήμερα στη βασική εκπαίδευση των στελεχών της Τροχαίας και κατά μεγάλο ποσοστό στην εμπειρική γνώση του προσωπικού και στον ζήλο τον οποίον επιδεικνύουν. Η σύνδεση με τις εξελίξεις της τεχνολογίας και της πληροφορικής είναι περιορισμένη. Η επεξεργασία της καταγραφής των δεδομένων τροχαίων ατυχημάτων που πραγματοποιήθηκαν από ανακριτικούς υπαλλήλους εμφανίζει τις σημαντικές ελλείψεις που υπάρχουν στη χώρα μας σε αυτόν τον τομέα. Οι ελλείψεις αυτές παρατηρούνται ιδιαίτερα στην εύρεση των στοιχείων για τον προσδιορισμό του σημείου σύγκρουσης, στον ακριβή χαρακτηρισμό των ιχνών τροχοπέδησης και πλαγιολίσθησης και φωτογράφηση αυτών, στη διασφάλιση αποδεικτικών στοιχείων όπως λυχνίες φώτων, φρένων, δείκτη αλλαγής πορείας, τμημάτων βαφής οχήματος, ελαστικών κ.α. Σημαντικές ελλείψεις παρατηρούνται επίσης στη σωστή μέτρηση των αποδεικτικών στοιχείων και στη σχεδίαση του τόπου ατυχήματος υπό κλίμακα ιδιαίτερα σε τμήματα της οδού με καμπυλότητα. Στις εικόνες 3.1, 3.2 και 3.3 δίδονται τρία σχεδιαγράμματα των τόπων ατυχημάτων που πραγματοποιήθηκαν από ανακριτικούς υπαλλήλους της τροχαίας και τα οποία δεν πληρούν τις προϋποθέσεις για την επιστημονική ανάλυση του ατυχήματος. Η μέτρηση των αποδεικτικών στοιχείων δεν παρέχει τη δυνατότητα του ακριβού προσδιορισμού των σε σχέση με τη χάραξη της οδού. Σελίδα 92 από 174

93 Εικόνα 3.1. & Ημιτελές σχεδιάγραμμα του τόπου ατυχήματος από την Τροχαία Εικόνα Ημιτελές σχεδιάγραμμα του τόπου ατυχήματος από την Τροχαία Στα σχεδιαγράμματα των εικόνων 3.1, 3.2 είναι εμφανής η ανεπαρκής μέτρηση των αποδεικτικών στοιχείων καθώς και η προχειρότητα σχεδίασης των χαρακτηριστικών της οδού και του περιβάλλοντος. Σελίδα 93 από 174

94 Στο σχεδιάγραμμα της εικόνας 3.3 είναι εμφανής η ελλιπής μέτρηση των αποδεικτικών στοιχείων καθότι οι τελικές θέσεις των οχημάτων και η θέση των λοιπών αποδεικτικών στοιχείων σε σχέση με την οδό και τα σταθερά σημεία που βρίσκονται στα άκρα αυτής δεν ορίζονται γεωμετρικά. Η ακτίνα καμπυλότητας στα σχεδιαγράμματα που δίδονται στις εικόνες 3.1 και 3.2 δεν είναι σχεδιασμένη υπό κλίμακα, με αποτέλεσμα οι τελικές θέσεις των οχημάτων αλλά και τα υπόλοιπα σπουδαία στοιχεία για την επιστημονική ανάλυση του ατυχήματος να λογίζονται ακατάλληλες προς ανάλογη χρήση. Η σωστή καταγραφή των δεδομένων με τον ακριβή προσδιορισμό του αντικειμένου στο επίπεδο δίδεται από τα σχήματα 3.1 και 3.2. Σχήμα Ακριβής καταγραφή αντικειμένου με την τριγωνική μέθοδο μέτρησης όπου F1 & F2: Σταθερά σημεία της οδού ή του περιβάλλοντος και P1 & P2: σημεία μέτρησης αντικειμένου Σελίδα 94 από 174

95 Σχήμα Ακριβής καταγραφή αντικειμένου με την ορθογωνική μέθοδο μέτρηση συντεταγμένων όπου F: Σταθερό σημείο της οδού ή του περιβάλλοντος, P1, P2: Σημεία μέτρησης αντικειμένου Για τη σωστή καταγραφή της ακτίνας καμπυλότητας υπάρχουν πολλοί μέθοδο, δύο εκ των οποίων δίδονται στα σχήματα 3.3, 3.4 και 3.5. Σχήμα Ακριβής καταγραφή ακτίνας καμπυλότητας και δεδομένων με την τριγωνική μέθοδο μέτρησης όπου: F: Σταθερό σημείο της οδού ή του περιβάλλοντος PiP i+1 = 9m = Const. QiQ i+1 Για το προσδιορισμό των πλαγίων ιχνών ολίσθησης του δικύκλου καθώς και της τελικής θέσης του απαιτούνται μόνο δύο σημεία μέτρησης για κάθε αντικείμενο. Σε περίπτωση που τα ίχνη πλαγίας ολίσθησης δεν τελείωναν στους τροχούς του δικύκλου θα απαιτείτο η μέτρηση άλλων δύο σημείων για τον προσδιορισμό των ιχνών, καθότι μία ευθεία ορίζεται στο επίπεδο από δύο σημεία της (αρχή και τέλος). Σελίδα 95 από 174

96 Σχήμα Ακριβής καταγραφή ακτίνας καμπυλότητας και δεδομένων με τη μέθοδο μέτρησης της χορδής τόξου Σχήμα Προσδιορισμός της ακτίνας καμπυλότητας στη μέθοδο μέτρησης της χορδής τόξου Η ακτίνα καμπυλότητας R δίδεται από τον ακόλουθο τύπο 3.1: όπου S= Μήκος χορδής τόξου σε m, h= Ύψος σε m Η μέτρηση πραγματοποιείται πάντα στο εξωτερικό μέρος της στροφής, η επόμενη χορδή έχει πάντα την αφετηρία της στο προηγούμενο ύψος που μετρήθηκε όπως δίδεται στο σχήμα 3.3. Μετά τον υπολογισμό της ακτίνας καμπυλότητας εκτελείται ο σχεδιασμός της Σελίδα 96 από 174

97 στροφής αφού προηγουμένως έχει πραγματοποιηθεί η μέτρηση του πλάτους της οδού. Τα έντυπα έκθεσης αυτοψίας, τα οποία χρησιμοποιούνται από την Τροχαία δεν είναι συμβατά με τη σημερινή τεχνολογία διότι δεν προσφέρονται για μία αξιόλογη καταγραφή και περαιτέρω στατιστική επεξεργασία. Η ακριβής αξιολόγηση των δεδομένων σε συνεργασία με τον κατάλληλο εξοπλισμό πληροφορικής συντελεί στον ακριβή προσδιορισμό της επικινδυνότητας των οδικών σημείων, στην εκτενή ανάλυση των αιτιών του οδικού ατυχήματος έτσι ώστε να καταστεί η λήψη συγκεκριμένων και αποτελεσματικών μέτρων. Η διαδικασία συμπλήρωσης των εντύπων είναι αρκετά χρονοβόρα και πολλές φορές λόγω της δια χειρός αναγραφής του ανακριτικού υπαλλήλου δυσανάγνωστη. Ο τεχνικός εξοπλισμός της τροχαίας είναι ανεπαρκής τα υπάρχοντα όργανα μέτρησης δεν φέρουν επίσημο έλεγχο μέτρων και σταθμών. Η υπάρχουσα πληροφορική υποδομή δεν προσφέρεται για την ανταλλαγή εμπειριών και απόψεων μεταξύ των διαφόρων τμημάτων της τροχαίας. Η λήψη φωτογραφιών στερείται τεχνικής κατάρτισης, οι φωτογραφίες που λαμβάνονται δεν πληρούν τις απαραίτητες προϋποθέσεις επιστημονικής επεξεργασίας με σκοπό την εξαγωγή συμπερασμάτων σε σχέση με το μέγεθος παραμόρφωσης του μορφής του αμαξώματος, τον προσδιορισμό των θέσεων των αποδεικτικών στοιχείων καθώς και το είδος των ιχνών τροχοπέδησης και πλαγιολίσθησης. Ο ελλιπής χαρακτηρισμός, λόγω μη ανάλογης εκπαίδευσης, των ιχνών τροχοπέδησης και πλαγιολίσθησης σε συνδυασμό με την εσφαλμένη αναφορά που γίνεται στον Κ.Ο.Κ. οδηγεί σε συνάρτηση με το τρόπο υπολογισμού της ταχύτητας του οχήματος σε λάθος συμπεράσματα. Ένα πρόβλημα που υπάρχει ακόμη είναι η μέτρηση του συντελεστή τριβής στον τόπο του ατυχήματος κατά τη διάρκεια της καταγραφής αυτού. Οι ειδικές συσκευές μέτρησης του συντελεστή τριβής είναι δύσχρηστες και μη διαθέσιμες στην τροχαία. Αντίθετα η μέτρηση της επιβράδυνσης του οχήματος επιτυγχάνεται σε χρονικό διάστημα 2-3 λεπτών και μπορεί στις περισσότερες περιπτώσεις να πραγματοποιηθεί με το ίδιο όχημα που έλαβε μέρος στο οδικό ατύχημα. Οι συσκευές μέτρησης της επιβράδυνσης είναι εύκολες στη χρήση τους και μη δαπανηρές έτσι ώστε ο εξοπλισμός της τροχαίας να είναι εφικτός. Η πραγματική επιβράδυνση του οχήματος κατά τη διάρκεια της τροχοπέδησης Σελίδα 97 από 174

98 μπορεί να είναι στη πραγματικότητα, ανάλογα με τους παράγοντες επηρεασμού της που επέδρασαν στον τόπο του ατυχήματος μικρότερη από τον συντελεστή τριβής που χρησιμοποιείται για τον υπολογισμό της ταχύτητας. Ο συντελεστής τριβής δεν έχει στο οδικό δίκτυο της Ελλάδας μία σταθερή τιμή για ξηρή επιφάνεια οδοστρώματος αλλά εξαρτάται από πολλούς παράγοντες, σύμφωνα με την εκτενή αναφορά που έγινε σχετικά με αυτό το θέμα στο κεφάλαιο 2.4. Ιδιαίτερα σε υγρή επιφάνεια οδοστρώματος προκύπτουν ανάλογα με την επιφανειακή κατασκευαστική κατάσταση του οδοστρώματος μεγάλες διαφορές σχετικά με τις τιμές που λαμβάνει ο συντελεστής τριβής. Η υπάρχουσα μέθοδος της καταγραφής των δεδομένων του οδικού ατυχήματος είναι ανεπαρκής και υστερεί σε συνάρτηση με την αποτελεσματικότητα και το είδος της στατιστική τους επεξεργασίας σε σχέση με αυτή, όπως πραγματοποιείται σε άλλες χώρες της Ευρωπαϊκής Ένωσης. Τέτοιες στατιστικές επεξεργασίες που χρησιμεύουν στον ακριβή προσδιορισμό του δείκτη των ατυχημάτων σε συνάρτηση με τους παράγοντες της οδικής ασφάλειας αλλά και της συμπεριφοράς του οδηγού δίδονται στα σχήματα 3.6, 3.7, 3.8, 3.9, 3.10 και Σχήμα Αριθμός ατυχημάτων στη Μεγάλη Βρετανία σε σχέση με την κατηγορία της οδού ( Στατιστικά στοιχεία 1998) Σελίδα 98 από 174

99 Σχήμα Αριθμός ατυχημάτων στη Μεγάλη Βρετανία σε σχέση με την ηλικία και το φύλο (Στατιστικά στοιχεία 1998) Σχήμα Αριθμός ατυχημάτων στη Μεγάλη Βρετανία σε σχέση με εργάσιμες ή μη ημέρες (Στατιστικά στοιχεία 1998) Σελίδα 99 από 174

100 Σχήμα Αριθμός ατυχημάτων στη Μεγάλη Βρετανία σε σχέση με τα άτομα που συμμετείχαν σε αυτά (Στατιστικά στοιχεία 1998) Σχήμα Αριθμός νεκρών στην Ελβετία σε σχέση με τα άτομα που χρησιμοποιούσαν τη ζώνη ασφαλείας Σχήμα Αριθμός νεκρών στην Ελβετία σε σχέση με το μέσο κίνησης που χρησιμοποιούσαν κατά το έτος Σελίδα 100 από 174

101 Θεμελιώδη στοιχεία δυναμικής οχημάτων Η κίνηση ενός οχήματος ανεξάρτητα αν είναι μεταφορική, περιστροφική, σταθερής ταχύτητας κίνησης, επιταχυνομένη ή επιβραδυνομένη, εξαρτάται από την επίδραση των δυνάμεων που επιδρούν σε αυτό αλλά και το συσχετισμό των δυνάμεων μεταξύ τους. Το όχημα υποβαστάζεται, κινείται, και διευθύνεται από δυνάμεις, οι οποίες έχουν κοινό σημείο εφαρμογής την επιφάνεια επαφής των ελαστικοφόρων τροχών με την επιφάνεια του οδοστρώματος. Η «επιφάνεια επαφής» μπορεί να λάβει και την ονομασία «ζώνη επαφής», ιδιαίτερα στην κίνηση του τροχού επάνω σε υγρό οδόστρωμα με υδάτινο υμένα Επίδραση δυνάμεων σε μη κινούμενο όχημα Στο σχήμα 3.12 δίδονται οι δυνάμεις που επιδρούν στο ακινητοποιημένο όχημα που βρίσκεται σε επίπεδη επιφάνεια οδοστρώματος καθώς και ο καταμερισμός του φορτίου του στους δύο άξονές του. Το βάρος του οχήματος G διαμοιράζεται στους άξονες και δημιουργεί τις δυνάμεις Gv και Gh δυνάμεις αντίδρασης, οι οποίες δρουν κάθετα στο επίπεδο της οδού. Σχήμα Επίδραση δυνάμεων σε μη κινούμενο όχημα και προσδιορισμός του κέντρου βάρους Οι δυνάμεις που δρουν στους ελαστικοφόρους τροχούς δίδονται από τους τύπους 3.2 και 3.3 Σελίδα 101 από 174

102 Προσδιορισμός της οριζόντιας - κατακόρυφης θέσης του κέντρου βάρους του οχήματος Με τις εξισώσεις {3.2}, {3.3} και τη γνώση του μεταξονίου του οχήματος l = l v + l h καθώς και της σχέσης του βάρους του οχήματος G = G v + G h προσδιορίζεται η θέση του κέντρου βάρους του οχήματος ανάλογα με το είδος του φορτίου που περιέχει. Ο προσδιορισμός της κατακόρυφης θέσης του κέντρου βάρους δεν αναφέρεται σε βιβλιογραφίες η έντυπα τεχνικών χαρακτηριστικών των οχημάτων και δεν είναι δυνατόν να υπολογισθεί με τις προαναφερόμενες σχέσεις. Η κατακόρυφη θέση του κέντρου βάρους προσδιορίζεται με ειδικές μετρήσεις και μπορεί να υπολογιστεί κατά προσέγγιση από τη σχέση Προσδιορισμός της μετατόπισης των φορτίων τροχών Υπό την επήρεια πέδησης επιτάχυνσης ή κίνησης σε στροφή διαφοροποιούνται οι καταπονήσεις τω ελαστικοφόρων τροχών σε σχέση με τα δεδομένα στη στατική θέση του οχήματος (ακινητοποιημένο). Υπό την επίδραση τροχοπέδησης με μία επιβράδυνση α (σε m/s 2 ) προκύπτει ένα σύστημα σχέση δυνάμεων με τη δυναμική μετατόπιση αξονικών φορτίων ΔΘ όπως δίδονται στο σχήμα Σχήμα 4 - Επίδραση δυνάμεων σε κινούμενο όχημα με επίδραση τροχοπέδησης (πηγή m * a * h + Θ * l h - (G v + ΔG) * (l v + l h ) = 0 που σημαίνει, ότι η επιβράδυνση / επιτάχυνση α ανυψώνει / μειώνει τη στατική Σελίδα 102 από 174

103 καταπόνηση του μπροστινού άξονα κατά ΔG = m * a * KKV {3.6} π.χ. το φορτίο του μπροστινού άξονα ενός οχήματος BMW με μάζα m=1000 kg (βάρος Ν ) κατά τη διάρκεια μίας τροχοπέδησης με: α=0,8 * 9,81 = 7,85 m/s 2 ανεβαίνει σε σχέση με το στατικό φορτίο στον ίδιο άξονα κατά m * a * KKV = 1030kg * 7,85m/s 2 * 0,197 = 1593N 28,4% Προσδιορισμός της επίδρασης των δυνάμεων σε κεκλιμένο επίπεδο Η κεκλιμένη οδός ασκεί στο όχημα μία δύναμη στην κατεύθυνση της κλίσης (δύναμη απόκρισης) και μία μετατόπιση των φορτίων των αξόνων. Η δύναμη απόκρισης συντελείται από τη διάσπαση των επί μέρους δυνάμεων φορτίου στο κέντρο βάρους του οχήματος και έχει μία διεύθυνση παράλληλη με το επίπεδο της οδού. Οι μετατοπίσεις των αξονικών φορτίων κατά την κίνηση του οχήματος σε κεκλιμένο επίπεδο υπολογίζονται από τις διάφορες αποστάσεις μεταξύ του κέντρου βάρους του οχήματος και των σημείων επαφής των τροχών με το οδόστρωμα. Η επίδραση των δυνάμεων στο όχημα επί κεκλιμένου επιπέδου και η επί μέρους τμηματική διάσπασή τους σε κατωφέρεια δίδεται στο σχήμα Σχήμα Επίδραση δυνάμεων σε κινούμενο όχημα επί κεκλιμένου επιπέδου Η κλίση του επιπέδου δίδεται από τη σχέση: Στον Κ.Ο.Κ. δίδεται το μέγεθος p της κατωφέρειας ή ανωφέρειας σε % από τη Σελίδα 103 από 174

104 σχέση: p = tan α* 100% {3.8} Από την επίδραση των δυνάμεων στο κέντρο βάρους του οχήματος σε οριζόντια και κατακόρυφη διεύθυνση υπολογίζονται από την ισορροπία των ροπών στο σύστημα τα κάθετα φορτία των ελαστικοφόρων τροχών σε όχημα κινούμενο επί κεκλιμένου επιπέδου από τις ακόλουθες σχέσεις: Οι κλίσεις των οδών υπερβαίνουν σπάνια το 15% (γωνία κεκλιμένου επιπέδου α=8,5 ), έτσι ώστε για μικρές γωνίες υπό παράβλεψη ενός λάθους 2% να είναι δυνατή η αντικατάσταση του συνημίτονου α με τη τιμή 1 όπως και του ημίτονου α με την εφαπτομένη α. Από τις εξισώσεις 3.9 και 3.10 προκύπτει ακολούθως Η μετατόπιση των αξονικών φορτίων αναφορικά με την κλίση 15% του επιπέδου της οδού και μία σχέση KKV (Ύψος κέντρου βάρους /Μεταξόνιο) = 0,2 που επιδρούν στο βάρος του οχήματος C δίδεται από την ακόλουθη σχέση: Από το αποτέλεσμα αυτό συνεπάγεται, ότι μόνο σε ένα ακριβή υπολογισμό των δυνάμεων στο κεκλιμένο επίπεδο είναι απαραίτητο να συμπεριληφθεί η μεταβολή των αξονικών φορτίων, καθότι η επίδρασή τους στο τελικό αποτέλεσμα είναι μικρή. Η επιστημονική ανάλυση των ατυχημάτων δυσχεραίνεται σημαντικά κυρίως λόγω της διαφοροποίησης ή μη σωστής καταγραφής των τελικών θέσεων των οχημάτων. Αξιοσημείωτο είναι το γεγονός, ότι χωρίς τον προσδιορισμό των τελικών θέσεων των οχημάτων δεν είναι δυνατή η ακριβής επιστημονική ανάλυση του Σελίδα 104 από 174

105 ατυχήματος. Η δύναμη απόκρισης G * sina για μικρές κλίσεις μέχρι 15% είναι: Για να διατηρήσει ένα όχημα επομένως την ισορροπία ή την ταχύτητά του σε κεκλιμένο επίπεδο απαιτούνται συνολικές δυνάμεις ελαστικοφόρων τροχών (ΣΝ ) σε σχέση με την κλίση της οδού: όπου f Ν ο συντελεστής κλίσης ίσος με p/100. Σε κεκλιμένο επίπεδο με επιπλέον πλάγια κλίση της οδού παρατηρείται όπως και στη κατά μήκος κλίση μία εγκάρσια μετατόπιση των αξονικών φορτίων και μία επιπλέον δύναμη πλαγίας κλίσης ανάλογα με την γωνία πλάγιας κλίσης του επιπέδου της οδού. Στο σχήμα 3.15 δίδονται οι δυνάμεις που επιδρούν στο όχημα κατά τη κίνησή του σε οδό με πλάγια κλίση. Η επίδραση της δύναμης απόκρισης λόγω της πλάγιας κλίσης της οδού, η οποία υπολογίζεται όπως και στη κατά μήκος κλίση με G * sina* πρέπει να συμπεριληφθεί στους τελικούς υπολογισμούς και να μην θεωρηθεί αμελητέα. όπου S = Μετατρόχιο, L* = Πλάτος της οδού, Σελίδα 105 από 174

106 H* = Ύψος της κλίσης F n η φυγόκεντρος δύναμη G Α, G Δ = Δυνάμεις αντίδρασης φορτίων αριστερά - δεξιά Οι μετατοπίσεις των φορτίων είναι λόγω του πηλίκου h/s (h= Ύψος κέντρου βάρους, S= Μετατρόχιο) σχεδόν διπλάσιες από το συντελεστή: όπου l v + l h = Μεταξόνιο του οχήματος και επομένως είναι περίπου διπλάσιες από τις μετατοπίσεις αξονικών φορτίων σε κατά μήκος κλίση της οδού. Λόγω της εμφανιζόμενης κλίσης των οδών, η οποία εμφανίζεται συνήθως σε ένα ποσοστό περίπου 5-8%, μπορεί να κριθεί αμελητέα η επίδραση της μετατόπισης των αξονικών φορτίων σε εξάρτηση από την πλάγια κλίση της οδού. Η επίδραση των συνισταμένων δυνάμεων μάζας λόγω της κίνησης του οχήματος σε οδό με καμπύλη (στροφή) δίδεται από τη σχέση: όπου a s = Πλάγια επιτάχυνση, V = Ταχύτητα του οχήματος, R = Η ακτίνα καμπυλότητας της οδού Από την εξίσωση {3.16} εξάγεται το συμπέρασμα, ότι σε μία σωστή κλίση της οδού σε κατωφέρεια (κλίση προς το εσωτερικό μέρος της στροφής) μειώνεται η επίδραση των συνισταμένων δυνάμεων απόκρισης, στην αντίθετη περίπτωση μπορεί η αρνητική επίδρασή τους να οδηγήσει το όχημα σε εκτροπή. Στην χώρα μας το φαινόμενο της λανθασμένης πλάγιας κλίσης των οδών είναι δυστυχώς αρκετές φορές υπαρκτό. Το ακόλουθο παράδειγμα συμβάλει στην κατανόηση της επίδρασης των δυνάμεων κατά την κίνηση του οχήματος σε οδό με καμπυλότητα Σελίδα 106 από 174

107 και πλάγια κλίση. Το ερώτημα: Ποια πρέπει να είναι η γωνία της πλάγιας κλίσης της οδού με μία ακτίνα καμπυλότητας 150 μέτρων και μία ταχύτητα οχήματος 30 km/h, έτσι ώστε η φυγόκεντρος δύναμη και η δύναμη απόκρισης λόγω της πλάγιας κλίσης να ισορροπούν; Οι συνιστώσες του βάρους του οχήματος (G = m * g) και της φυγόκεντρης δύναμης με παράλληλη φορά στην οδό πρέπει να αλληλοαναιρούνται: οχήματος Οι άλλες δύο συνιστώσες των δυνάμεων με σημείο επαφής στο κέντρο βάρους του διαμοιράζονται ομοιόμορφα κάτω υπό τις υπάρχουσες συνθήκες στους αριστερούς και δεξιούς τροχούς (G Α, G Δ ) σαν κάθετες καταπονήσεις στο οδόστρωμα. Προσδιορισμός της επίδρασης των δυνάμεων λόγω ρεύματος αέρος Οι δυνάμεις που προκύπτουν από τη ροή των ρευμάτων του αέρα, επηρεάζουν την κίνηση ενός οχήματος και συντελούν σε μία πλάγια μετατόπιση ή μία αντίσταση στην κατά μήκος κίνησή του λόγω της άνωσης που δημιουργούν με συνέπεια την μείωση της πρόσφυσης των ελαστικών στην επιφάνεια του οδοστρώματος. Στους υπολογισμούς αεροδυναμικής των οχημάτων χρησιμοποιείται ένα σταθερό σύστημα αξόνων αναφοράς με βάση το όχημα. Το κεντρικό σημείο αναφοράς του συστήματος δεν βρίσκεται όπως στη δυναμική των οχημάτων στο κέντρο βάρους του οχήματος. Δεν υπάρχει κανένα σημείο προτίμησης, συνήθως λαμβάνεται είτε στο μέσον του μεταξονίου ή στο μπροστινό τμήμα του οχήματος, όπως φαίνεται στα σχήματα 3.16 και Σελίδα 107 από 174

108 Σχήμα Σύστημα αξόνων αναφοράς με κέντρο το μέσον του μεταξονίου Σχήμα Ορισμός συστημάτων αξόνων αναφοράς με κέντρο το μπροστινό τμήμα του οχήματος όπου τ = Συνισταμένη γωνία ροής μεταξύ κατεύθυνσης της ροής του ρεύματος αέρα και του άξονα Χ (θετική φορά κατά τη στρέψη των δεικτών του ρολογιού) V res = Συνισταμένη ταχύτητα ρεύματος αέρος C s = Συντελεστής πλαγίας δύναμης C n = Συντελεστής της ροπής πορείας του οχήματος C j = Συντελεστής της εφαπτομένης δύναμης στην πορεία του οχήματος C w = Συντελεστής αεροδυναμικής Ο άξονας Χ διέρχεται από το επίπεδο των σημείων επαφής των τροχών με το οδόστρωμα και έχει θετική φορά στη διεύθυνση πορείας του οχήματος. Ο άξονας Υ διέρχεται από το επίπεδο των σημείων επαφής των τροχών με το οδόστρωμα, είναι κάθετος στον άξονα Χ και έχει θετική φορά προς τα δεξιά. Ο άξονας Ζ είναι κάθετος στο επίπεδο Χ-Υ και διέρχεται από το σημείο P συμφόρησης του ρεύματος αέρα. Λόγω της ροής του ρεύματος αέρος δημιουργούνται δυνάμεις οι οποίες Σελίδα 108 από 174

109 επιδρούν αρνητικά στην κίνηση του οχήματος. Οι δυνάμεις αυτές μετρούνται σε κατάλληλες εγκαταστάσεις (κανάλια μέτρησης αεροδυναμικής οχημάτων) και τίθενται ακολούθως σε σχέση με το σταθερό σύστημα αξόνων αναφοράς. Οι δυνάμεις συνάγονται από την πίεση που δημιουργείται λόγω της συμφόρησης των ρευμάτων του αέρα και συμβολίζονται με PDR ή g. Η πυκνότητα του αέρα «ρ» είναι ίση με 1,25 kg/m 3 σε μία πίεση 760 Torr και 15 C. Ισχύει: Η πίεση του αέρα «b» κυμαίνεται μεταξύ 720 και 800 Torr. Η μονάδα «θ» παίρνει τις τιμές της εξωτερικής θερμοκρασίας. Ο πολλαπλασιασμός της πίεσης συμφόρησης «PDR» με την επιφάνεια επίδρασης των ρευμάτων του αέρα δίδει μία δύναμη, της οποίας η μορφή καθορίζεται από τη χρησιμοποίηση τριών συντελεστών αεροδυναμικής (ένα για κάθε άξονα αναφοράς). Οι συντελεστές δυνάμεων και ροπών στην αεροδυναμική ορίζονται από την ορολογία προτύπου ISO: Συντελεστής πρόσω δύναμης ως προς τον διαμήκη άξονα Χ {3.19} Συντελεστής εγκάρσιας (πλάγιας) δύναμης ως προς τον άξονα Υ {3.20} Συντελεστής κατακόρυφης δύναμης ως προς τον άξονα Ζ {3.21} Σελίδα 109 από 174

110 Με τη προσθήκη των δεικτών «F» (μπρος), «R» (πίσω), «L» (αριστερά) και «R» (δεξιά) μπορούν να διαφοροποιηθούν περισσότερο οι εξισώσεις { }. Οι συντελεστές ροπών δίδονται από τις σχέσεις: Συντελεστής ροπής κύλισης ως προς τον διαμήκη άξονα Χ {3.22} Συντελεστής ροπής κάμψης οχήματος ως προς τον εγκάρσιο άξονα Υ {3.23} Συντελεστής ροπής πορείας του οχήματος ως προς τον κατακόρυφο άξονα Ζ {3.24} όπου: Α x = Εμβαδόν επιφάνειας που είναι παράλληλη στο επίπεδο Υ-Ζ και βρίσκεται πίσω από το όχημα R= Μεταξόνιο PDR= Δυναμική πίεση της συνισταμένης ταχύτητας ρεύματος αέρα «V res». Σελίδα 110 από 174

111 Η δύναμη της άνωσης σχετίζεται με τον κατακόρυφο άξονα Ζ και είναι εκτός ορισμένων περιπτώσεων αρνητική. Οι συντελεστές της άνωσης και της κατακόρυφης δύναμης ονομάζονται C A και C Fz. Η άνωση επιδρά σε όλο το όχημα. Λόγω του πρέπει να γίνει κατά τους υπολογισμούς ένας διαχωρισμός των δυνάμεων μεταξύ του μπροστινού και πίσω άξονα, πρέπει να ληφθούν οι τιμές των συντελεστών, είτε από ανάλογα διαγράμματα, ή να υπολογισθούν οι επί μέρους δυνάμεις από το συντελεστή κατακόρυφης δύναμης C Fz. Η άνωση δίδεται από τη σχέση: Η ροπή κατά τον εγκάρσιο άξονα Υ δίδεται από την σχέση: {3.29}: Ο υπολογισμός των επί μέρους δυνάμεων γίνεται ως ακολούθως από τις εξισώσεις Η εγκάρσια δύναμη σε σχέση με όλο το όχημα δίδεται από τη σχέση: F y = C Fy * A x * PDR {3.30} Με την επίδραση της εγκάρσιας δύναμης παράγονται οι ροπές κύλισης και πορείας. Ροπή κύλισης: M x = C Mx * A X * PDR * R {3.31} Σελίδα 111 από 174

112 Ροπή πορείας: M z = C MZ * A X * PDR * R {3.32} Το μέγεθος των ροπών και κατά συνέπεια των συντελεστών εξαρτάται κυρίως από τη θέση του συστήματος αξόνων αναφοράς. Πρέπει επομένως να εξετασθεί εκτενώς κάτω από ποιες προϋποθέσεις ισχύουν πίνακες και διαγράμματα των κατασκευαστών οχημάτων. Στην πρακτική εφαρμογή της ανάλυσης οδικών ατυχημάτων η επίδραση της ροπής κύλισης κρίνεται αμελητέα. Αντιθέτως από τη ροπή πορείας του οχήματος ή το συντελεστή ροπής πορείας μπορεί να προσδιορισθεί η απόσταση του κεντρικού σημείου πίεσης του αέρος «Ρ» (σημείο επίδρασης της εγκάρσιας δύναμης F y ). Η απόσταση του σημείου Ρ και του κέντρου βάρους S από το σημείο των αξόνων αναφοράς προσδιορίζει τη φορά στρέψης (πλάγιας κίνησης) του οχήματος σε σχέση με τη διεύθυνση του αέρα. Στο σχήμα 3.18 δίδεται παραστατικά η επίδραση των δυνάμεων με πλάγιο άνεμο σε ένα σύστημα αξόνων αναφοράς με θέση στο μέσο του μεταξονίου. Σχήμα Επίδραση δύναμης πλαγίου ανέμου σε σύστημα αξόνων αναφοράς με κέντρο το μέσο του μεταξονίου ή το μπροστινό τμήμα του οχήματος Η απόσταση e δίδεται από τη σχέση (3.33.) Οι συντελεστές C My και C Fy δίδονται από τα διαγράμματα των κατασκευαστών οχημάτων σε σχέση με τη γωνία διεύθυνσης του ανέμου προς το όχημα. Η απόσταση e δίδεται επίσης και από τη σχέση 2e/a όπου a το μεταξόνιο του οχήματος από το σχήμα 3.19 σε σχέση με τον τύπο του αμαξώματος του οχήματος και τη γωνία διεύθυνσης του Σελίδα 112 από 174

113 ανέμου. Σχήμα Σχέση απόστασης σημείου επίδρασης δύναμης πλαγίου ανέμου με το μεταξόνιο του οχήματος Οι τύποι οχημάτων που αντιστοιχούν στους αριθμούς του σχήματος 3.19 είναι: 10 = NSU Sport Prinz, 12 = VW Karmann Ghia 1200, 13 = DKW 1000 Sport, 14 = VW 1200, 15 = DKW 1000 Coupe. Ο υπολογισμός της επίδρασης του πλαγίου ανέμου στα φορτηγά και ρυμουλκούμενα οχήματα απλουστεύεται λόγω της κατά προσέγγιση τετραγωνισμένης επιφάνειάς τους. Τα σχήματα 3.20 και 3.21 δίδουν τη σχέση του συντελεστή αεροδυναμικής με τη γωνία διεύθυνσης του ανέμου. Σελίδα 113 από 174

114 Σχήμα & Σχέση συντελεστή αεροδυναμικής CW με τη διεύθυνση του πλαγίου ανέμου τ Κινητική οχημάτων Μηχανική ελαστικοφόρων τροχών Για τη διερεύνηση της δυναμικής κίνησης των οχημάτων χρησιμοποιούνται δύο ορθογώνια και προς τα δεξιά περιστρεφόμενα αξονικά συστήματα, ένα σταθερό ως προς το περιβάλλον (αδρανειακό σύστημα ή απόλυτο σύστημα αναφοράς) και ένα σταθερό σε σχέση με το όχημα (οχηματοπαγές σύστημα αναφοράς) σύμφωνα με τους κανονισμούς του Γερμανικού DIN Το σημείο εφαρμογής του σταθερού ως προς το περιβάλλον αξονικού συστήματος βρίσκεται στο επίπεδο της οδού, ο άξονας Ζ έχει κατακόρυφη διεύθυνση. Το σημείο εφαρμογής του σταθερού ως προς το όχημα αξονικού συστήματος βρίσκεται στο κέντρο βάρους του οχήματος ο άξονας Χ ταυτίζεται με τον κατά μήκος άξονα του οχήματος και έχει διεύθυνση προς τα εμπρός. Ο άξονας Ζ έχει διεύθυνση προς τα πάνω, ο άξονας Υ διέρχεται εγκάρσια ως προς το όχημα και έχει διεύθυνση προς τα αριστερά. Η απλοποίηση του συστήματος οδηγεί σε ένα οριζόντιο σταθερό ως προς το όχημα αξονικό σύστημα, όπου ο Χ και ο Υ άξονας προβάλλονται στο επίπεδο της οδού. Στο σχήμα 3.22 απεικονίζεται το απλοποιημένο αξονικό σύστημα με τους παράγοντες της εγκάρσιας δυναμικής οχημάτων. Σελίδα 114 από 174

115 Σχήμα Παράγοντες της εγκάρσιας δυναμικής οχημάτων όπου: Δ = Γωνία τροχών με επίπεδο επιφάνειας οδοστρώματος (μεταξύ διαμήκη άξονα τροχού και επιπέδου επιφάνειας οδοστρώματος στη διεύθυνση κίνησης του οχήματος) ψ = Γωνία πορείας (μεταξύ του κατά μήκος άξονα του οχήματος και του άξονα Χ του σταθερού ως προς το περιβάλλον του αξονικού συστήματος) ν = Γωνία τροχιάς του οχήματος (μεταξύ της διεύθυνσης της ταχύτητας του κέντρου βάρους και του άξονα Χ του σταθερού ως προς το περιβάλλον του αξονικού συστήματος) β = Γωνία πλαγιοπορείας του οχήματος (μεταξύ του κατά μήκος άξονα του οχήματος και της διεύθυνσης της ταχύτητας του κέντρου βάρους) Στα σχήματα 3.23, 3.24, 3.25 και 3.26 δίδονται παραστατικά οι παράγοντες της δυναμικής των οχημάτων σε σχέση με τα αξονικά συστήματα αυτών. Σελίδα 115 από 174

116 Σχήμα Ορισμός του προμετατροχίου και της εγκάρσιας δύναμης αυτού ισχύει ζ = a b Ο ορισμός του μετατροχίου προκύπτει από την αντίθετη κλίση των τροχών όπου Σχήμα Ορισμός των παραγόντων σχέσης αναρτήσεων και τροχών Σελίδα 116 από 174

117 Η αρνητική ακτίνα διεύθυνσης κύλισης επιδρά θετικά στη σταθεροποίηση του οχήματος σε κατάσταση τροχοπέδησης οχήματος όταν οι τροχοί (αριστεροί - δεξιοί) βρίσκονται σε οδόστρωμα με διαφορετικούς συντελεστές τριβής. Σχήμα Ορισμός της γωνίας πτώσης σε σχέση με το αμάξωμα του οχήματος και της επιφάνειας του οδοστρώματος σε στροφική πορεία Σχήμα Ορισμός του μεταδρομίου και της μετατόπισης μεταδρομίου Η σχέση των παραγόντων του μεταδρομίου δίδεται από την εξίσωση: η k = η 0 + r * cosσ * tanτ {3.34} Ο προσδιορισμός του κεντρικού σημείου στρέψης (ροπών) των τροχών κατά Σελίδα 117 από 174

118 την κίνησή τους σύμφωνα με το οποίο γίνεται η περιγραφή της περιστροφικής κίνησης του οχήματος δίδεται στα σχήματα 3.27 και 3.28 Σχήμα Προσδιορισμός του κέντρου ροπών κίνησης των τροχών Σχήμα Προσδιορισμός του σημείων ροπών κίνησης των τροχών στο εγκάρσιο και κατά μήκος επίπεδο για αναρτήσεις με διπλά ψαλίδια Επεξηγήσεις ορολογίας ζ = Γωνία προμετροχίου: Είναι η γωνία μεταξύ της τομής του μέσου του επιπέδου του τροχού και του άξονα Χ του οριζόντιου αξονικού συστήματος. σ = Γωνία πλάγιας πτώσης τροχού: Είναι η γωνία μεταξύ της του μέσου του επιπέδου του τροχού και ενός επιπέδου, το οποίο είναι κάθετο στο επίπεδο της οδού και παράλληλο στην ευθεία τομής του μέσου του επιπέδου του τροχού με Σελίδα 118 από 174

119 το επίπεδο της οδού. Είναι θετική όταν το πάνω μέσον του τροχού σε σχέση με το μέσον του οχήματος δείχνει προς τα έξω ( απομακρύνεται από το μέσον του οχήματος). ε = Έκταση τροχού: Είναι η γωνία μεταξύ του άξονα διεύθυνσης και μίας ευθείας κάθετης στο επίπεδο της οδού στην προβολή επί ενός επιπέδου, το οποίο είναι κάθετο στο επίπεδο της οδού και παράλληλο στον άξονα περιστροφής του τροχού. Είναι θετική, στην περίπτωση κατά την οποία ο άξονας διεύθυνσης του τροχού στην προβολή του έχει κλίση προς τα έσω. η= Μεταδρόμιο: Ορίζεται σαν το διάστημα κατά το οποίο το σημείο επαφής του τροχού με το οδόστρωμα ακολουθεί τη προέκταση του άξονα διεύθυνσης στο επίπεδο της οδού. MP = Κέντρο ροπών κίνησης τροχών: Ορίζεται από το σημείο, κατά το οποίο η κίνησης ενός μη άκαμπτου στερεού σώματος σε ένα συγκεκριμένο επίπεδο χαρακτηρίζεται για μία μικρή χρονική διάρκεια ως περιστροφική Κίνηση οχήματος σε οδό με καμπυλότητα (πλαγιοπορεία) Για να υποχρεωθεί ένα όχημα με το σύστημα διεύθυνσης να κινηθεί σε πλαγιοπορεία πρέπει το λιγότερο οι δύο τροχοί ενός άξονα τεθούν σε μία σχέση αλληλεξάρτησης ως προς την κλίση τους. Η επιθυμητή θέση των γωνιών διεύθυνσης των τροχών στον εσωτερικό και εξωτερικό τροχό πλαγιοπορείας επιτυγχάνεται με την ανάλογη στρέψη του τιμονιού (βολάν). Για να πραγματοποιηθεί μία ακριβής και ανεπηρέαστη κύλιση και των τεσσάρων τροχών ως προς ένα σημείο θα έπρεπε θεωρητικά να είναι τέτοια η γωνία διεύθυνσης των μπροστινών τροχών έτσι ώστε η προέκταση των αξόνων να τέμνεται με την προέκταση των αξόνων του πίσω άξονα. Αυτή η διάταξη του συστήματος διεύθυνσης του οχήματος ονομάζεται στην δυναμική των οχημάτων Σύστημα διεύθυνσης Ackermann και η θεωρητική γωνία διεύθυνσης των μπροστινών τροχών είναι γνωστή ως γωνία Ackermann. Σύμφωνα με αυτή την υπόθεση πρέπει ο εσωτερικός τροχός να έχει μεγαλύτερη γωνία διεύθυνσης από τον εξωτερικό όπως φαίνεται στο σχήμα Σελίδα 119 από 174

120 Σχήμα Θεωρητικά σωστή γωνία διεύθυνσης τροχών για την απλή ακριβή κύλισή τους Το σύστημα διεύθυνσης Ackermann ισχύει με ακρίβεια για μικρές ταχύτητες οχημάτων και δεν είναι πάντα η ιδανική για την κατασκευή του συστήματος διεύθυνσης του οχήματος κάτω από δυναμικές συνθήκες κίνησης των οχημάτων. Για τον λόγο αυτό κατασκευάζεται το σύστημα διεύθυνσης σε πολλά οχήματα με μία γωνία διαφοράς μετατροχίου που δεν ταυτίζεται με την γωνία Ackermann. Το ζητούμενο στην κατασκευή του συστήματος διεύθυνσης είναι η σταθερότητά του και η δημιουργία μία επαρκούς ροπής επαναφοράς, η οποία πρέπει να είναι αισθητή στο βολάν. Κατά το σύστημα διεύθυνσης Ackermann η γωνία διεύθυνση του εξωτερικού τροχού είναι μικρότερη από αυτή του εσωτερικού τροχού. Η διαφορά της γωνίας διεύθυνσης του εξωτερικού τροχού από τη γωνία που πρέπει να λάβει πραγματικά στο σύστημα διεύθυνσης Ackermann ονομάζεται λάθος συστήματος διεύθυνσης. Στο σχήμα 3.30 δίδονται παραστατικά η σχέση των γωνιών διεύθυνσης του εσωτερικού και εξωτερικού τροχού κατά την κίνηση ενός οχήματος σε πλαγιοπορεία και το λάθος διεύθυνσης σαν διαφορά μεταξύ της υπάρχουσας και πρέπουσας καμπύλης. Σελίδα 120 από 174

121 Σχήμα Σχέση γωνίας διαφοράς μετατροχίου και γωνία διεύθυνσης εξωτερικού τροχού Κατά την κίνηση ενός οχήματος σε χαμηλές ταχύτητες μπορεί να εμφανισθούν στον εσωτερικό τροχό, όταν οι γωνίες διαφοράς μετατροχίου είναι μεγάλες, αρνητικές ροπές οι οποίες δύνανται να δημιουργήσουν μία περιστροφή του συστήματος διεύθυνσης στην κατεύθυνση της πλαγιοπορείας του οχήματος Μηχανική των ελαστικών επισώτρων Η μηχανική της επαφής του ελαστικοφόρου τροχού εξηγείται παραστατικά με Borsten Modell (μοντέλο ινών) στο σχήμα Σελίδα 121 από 174

122 Σχήμα Κίνηση τροχού και επίδραση δυνάμεων - τάσεων σε αυτόν κατά το Borsten Modell Κατά τη διάρκεια επαφής του ελαστικού με την επιφάνεια του οδοστρώματος κρατείται η κάθε ίνα από τις δυνάμεις τριβής και προσπαθεί να δημιουργήσει μία απόσβεση της παραμόρφωσης τείνοντας να λάβει μία κάθετη θέση ως προς το επίπεδο επαφής με αποτέλεσμα τη δημιουργία της τάσης ώθησης στην επιφάνεια επαφής <au». Η περιμετρική δύναμη κίνησης T u η οποία για την ελεύθερη κίνηση του τροχού είναι ίση με μηδέν δίδεται από τη σχέση: Τα σημεία Α και Β μπορούν να δημιουργήσουν μια ώθηση μεταξύ τους λόγω Σελίδα 122 από 174

123 της σχέσης V B V. Το μοντέλο ινών εξηγεί τη δημιουργία του συντελεστή ολίσθησης και τον υποδιαιρεί σε τρία τμήματα σύνθεσης ήτοι το τμήμα παραμόρφωσης «Α», το τμήμα ημιολίσθησης «Β», και το τμήμα ολικής ολίσθησης «Γ». Στα σχήματα 3.32 και 3.33 δίδεται η σχέση των συντελεστών δύναμης πλαγιοπορείας και διαμήκους δύναμης (τροχοπέδησης) με τη γωνία πλαγιοπορείας και τον συντελεστή ολίσθησης. Σχήμα Σχέση διαμήκης δύναμης με το συντελεστή ολίσθησης για διάφορες επιφανειακές καταστάσεις του οδοστρώματος Ο συντελεστής ολίσθησης δ δίδεται από τη σχέση: όπου: V= Η ταχύτητα του οχήματος ω= Η περιμετρική ταχύτητα του τροχού Σελίδα 123 από 174

124 r= Η ακτίνα του τροχού Στο τμήμα Α δέχεται το ελαστικό μόνο μία παραμόρφωση, στο τμήμα Β αρχίζει η ολίσθηση το ελαστικό διαθέτει όμως ακόμη πρόσφυση, στο τμήμα Γ ολισθαίνει ολοσχερώς. Το σύστημα αποφυγής μπλοκαρίσματος των τροχών κατά τη τροχοπέδηση (ABS) ενεργοποιείται στο τμήμα 18-22% του συντελεστή ολίσθησης δ. Σχήμα Σχέση δύναμης πλαγιοπορείας με τον συντελεστή πλαγιοπορείας για διάφορες επιφανειακές καταστάσεις του οδοστρώματος Σε περίπτωση λοιπόν της κατανομής της τάσης ώθησης κατά την οποία η μέγιστη εμφανιζόμενη τάση είναι μικρότερη της τu max τότε υπάρχει πρόσφυση όλων των σημείων επαφής. Με συνεχή άνοδο της ροπής τροχοπέδησης λαμβάνει η τάση ώθησης τη μέγιστη τιμή της ίση με τu max και όλα τα σημεία που βρίσκονται πίσω από την πρώτη «μέγιστη ίνα» αρχίζουν να ολισθαίνουν. Στο σχήμα 3.34 απεικονίζεται η κατανομή της τάσης ώθησης υπό την επιρροή συνεχώς αυξανόμενης ροπής τροχοπέδησης. Σελίδα 124 από 174

125 Σχήμα Στο σχήμα 3.35 δίδεται η κατανομή των τάσεων ώθησης υπό την επιρροή τροχοπέδησης με την παραμόρφωση των ινών. Η κάθετη πίεση P εξαρτάται από το μέγεθος της επιφάνειας επαφής. Στο πίσω μέρος της επιφάνεια επαφής εμφανίζεται μια ολίσθηση προς τα πίσω (στην κατεύθυνση του οχήματος) λόγω της ελαστικής παραμόρφωσης μικρών τμημάτων του ελαστικού. Ο ανάλογος συντελεστής τριβής είναι επομένως μικρότερος σε αυξημένες ταχύτητες, από το οποίο συνεπάγεται, ότι η τάση ώθησης αρχίζει τη φθίνουσα πορεία της πίσω από το σημείο έναρξης της ολίσθησης (σημείο Β 6 ). Σελίδα 125 από 174

126 Σχήμα Ο ελαστικοφόρος τροχός ενεργεί ως αποσβεστήρας της εγκάρσιας κίνησης του οχήματος. Ο μπροστινός και πίσω τροχός λαμβανόμενοι σαν ζεύγος συμπεριφέρονται ως αποσβεστήρες της κίνησης εκτροπής του οχήματος. Οι εγκάρσιες δυνάμεις δημιουργούνται λόγω της γωνίας πλαγιολίσθησης και της γωνίας πτώσης των τροχών. Παρόμοια με τις περιμετρικές δυνάμεις (κίνησης - τροχοπέδησης) δημιουργούνται από τις εγκάρσιες ολισθήσεις των τροχών. Ο συντελεστής εγκάρσιας ολίσθησης (πλαγιολίσθησης) δίδεται από τη σχέση: δ q = tanα α {3.37} Στο σχήμα 3.36 δίδεται παραστατικά η παραμόρφωση του ελαστικού κατά την Σελίδα 126 από 174

127 κίνηση πλαγιολίσθησης. Σχήμα όπου: F s = Η εγκάρσια δύναμη του τροχού V r = Η ταχύτητα του κέντρου βάρους του οχήματος α = Η γωνία πλαγιολίσθησης του οχήματος Η εγκάρσια δύναμη του τροχού δίδεται από τον τύπο η εγκάρσια ροπή προκύπτει επομένως: Fs = k α * α {3.38} M s = F s * n s = n s * k α * α {3.39} Η απόσταση n s είναι θεωρητικά ίση με το 1/6 του μήκους της επιφάνειας επαφής «L» (βλέπε σχήμα 3.35), στην πραγματικότητα όμως είναι μικρότερη λόγω της παραμόρφωσης του ελαστικού. Οι προϋποθέσεις για την ισχύ του μοντέλου ινών είναι οι εξής: Η κατανομή πίεσης στην επιφάνεια επαφής παραμένει σταθερή Ο συντελεστής τριβής παραμένει στην επιφάνεια επαφής σταθερός Σελίδα 127 από 174

128 Η εσωτερική επιφάνεια του ελαστικού (ελαστικά ράντιαλ) δεν παραμορφώνεται κατά την επαφή Μόνο οι ίνες στην επιφάνεια επαφής παραμορφώνονται Η παραμόρφωση του ελαστικού ράντιαλ εξαρτάται από το συντελεστή ακαμψίας του ελαστικού. Στο σχήμα 3.37 δίδονται οι συσχετισμοί των παραγόντων επίδρασης στην επιφάνεια επαφής κάτω από πραγματικές συνθήκες, η καμπύλη «Α» δίδει τη πλάγια παραμόρφωση της επιφάνειας επαφής σε συσχετισμό με την μετατόπιση τμημάτων στην εσωτερική επιφάνεια του ελαστικού (ελαστικά ράντιαλ). Η τιμή «λ» προσδιορίζεται από τη ταχύτητα ολίσθησης μεταξύ της ίνας και της επιφάνειας του οδοστρώματος Σχήμα Το μοντέλο προσαρμόζεται στις πραγματικές συνθήκες με τον υπολογισμό των τάσεων ώθησης υπό την προϋπόθεση της παραμόρφωσης της επιφάνειας του ελαστικού στην επιφάνεια επαφής κάτω από την επίδραση της εγκάρσιας δύναμης FS και στην Σελίδα 128 από 174

129 εσωτερική επιφάνεια του ελαστικού επιτρέπονται οι μεταθέσεις των τμημάτων των ελαστικών ράντιαλ. Το μοντέλο δίδει αποτελέσματα που ανταποκρίνονται στην πραγματικότητα όπως δείχνουν τα σχήματα 3.38 και Σχήμα Εγκάρσια δύναμη σε σχέση με τη γωνία πλαγιολίσθησης σε εξάρτηση από το φορτίο που δέχεται ο τροχός Σχήμα Εγκάρσια δύναμη σε σχέση με τη γωνία πλαγιολίσθησης σε εξάρτηση από την εσωτερική πίεση του ελαστικού Οι συσχετισμοί της εγκάρσιας δύναμης με τη γωνία πλαγιολίσθησης σε κατάσταση πέδησης ή επιτάχυνσης του τροχού δίδονται στο σχήμα Σελίδα 129 από 174

130 Σχήμα Σχέση μεταξύ της εγκάρσιας δύναμης «S» και της περιμετρικής δύναμης κίνησης «U» με εξάρτηση από διάφορους παράγοντες επίδρασης όπου: a = Καμπύλη της μέγιστης πρόσφυσης b = Σε γωνία πλαγιολίσθησης α=0 δεν είναι πρέπει να λαμβάνει η εγκάρσια δύναμη «S» την τιμή μηδέν c = Όσο παράγονται μέγιστες περιμετρικές δυνάμεις, παρόλο που υφίστανται γωνίες πλαγιολίσθησης, οι γραμμές α = const θα εμφανίζουν κυρτώσεις με τάσεις να επιστρέψουν πίσω στο εμβαδόν πρόσφυσης d = Σε μπλοκαρισμένο τροχό μπορεί να παραχθεί ένας εσωτερικός κύκλος ελάχιστης πρόσφυσης e = Για μικρές γωνίες πλαγιολίσθησης δηλαδή S < Smax η περιμετρική δύναμη κίνησης U < Umax έχει μικρή επιρροή στην εγκάρσια δύναμη f = Στο τμήμα όπου εμφανίζεται η μέγιστη εγκάρσια δύναμη η περιμετρική δύναμη κίνησης εμφανίζει U < Umax μεγάλη επιρροή στην εγκάρσια δύναμη g = Οι γραμμές α = const για μεγάλες γωνίες πλαγιολίσθησης α* πέφτουν πίσω στο εμβαδόν πρόσφυσης όταν η εγκάρσια δύναμη λάβει την μέγιστη τιμή της h = Γραμμές με σταθερό συντελεστή ολίσθησης έχουν την ίδια δομή με τις γραμμές σταθερών γωνιών πλαγιολίσθησης (α = const) έχουν όμως στραφεί Σελίδα 130 από 174

131 κατά 90 Στα σχήματα 3.38 και 3.39 μετατοπίζονται οι καμπύλες προς τα πάνω, όταν το προφίλ του ελαστικού μειώνεται δραστικά (0% προφίλ) που σημαίνει, ότι η γωνία πλαγιολίσθησης είναι μικρότερη για μία ορισμένη εγκάρσια δύναμη από αυτήν σε ελαστικό με 90% προφίλ. Η ίδια σχέση ισχύει και για την αυξομείωση του φορτίου του τροχού. Με μείωση της πίεσης στην επιφάνεια επαφής αυξάνεται η ροπή επαναφοράς επειδή η απόσταση «n s» της εγκάρσιας δύναμης από το κάθετο πλάγιο άξονα του ελαστικοφόρου τροχού λόγω της αύξησης της επιφάνειας επαφής μεγαλώνει. Η ροπή επαναφοράς λαμβάνει τις μεγαλύτερες τιμές της για γωνίες πλαγιολίσθησης 2-6, ενώ η εγκάρσια δύναμη αρχίζει να μειώνεται για γωνίες Μετά τις προαναφερόμενες τιμές των γωνιών πλαγιολίσθησης αρχίζει η ολίσθηση του ελαστικού. Οι εγκάρσιες δυναμικές ιδιότητες του τροχού με πλάγια πτώση (γράφημα 3.41, 3.42) και οι σχέσεις τους με τη γωνία πλαγιολίσθησης, την εγκάρσια δύναμη και την ροπή επαναφοράς εξηγούνται με το μοντέλο των ινών (σχήμα 3.43). Σχήμα & Ορισμός γωνίας πλάγιας πτώσης των τροχών Πλάγια πτώση προς το εξωτερικό της στροφής Πλάγια πτώση προς το εσωτερικό της στροφής Ένας τροχός υπό γωνία πλάγιας πτώσης χωρίς την επίδραση δυνάμεων διαγράφει μία κυκλική τροχιά, που σημαίνει ότι για να κινηθεί σε διαμήκη πορεία Σελίδα 131 από 174

132 πρέπει να δεχθεί εγκάρσιες δυνάμεις. Ένα όχημα οπίσθιας κίνησης με αρνητικές γωνίες πτώσης στον πίσω άξονα εμφανίζει τη καλύτερη δυνατή συμπεριφορά σε μία κίνηση πλαγιοπορείας. Η εγκάρσια δύναμη υπό γωνία πτώσης τροχού και γωνία πλαγιολίσθησης δίδεται από τη σχέση: F Sα,σ = k α * α - k σ * σ {3.40} Η ροπή επαναφοράς υπό γωνία πτώσης τροχού και γωνία πλαγιολίσθησης δίδεται από τη σχέση: Μ Sα,σ = k α * α * η sdyn * σ {3.41} Σχήμα Ροπή επαναφοράς και τάσεις ώθησης στο μοντέλο ινών Στον τροχό εμφανίζονται δύο διαφορετικές ταχύτητες V a = r a * ω και V i = f i * ω με αποτέλεσμα να παράγεται μία ροπή γωνίας πλάγιας πτώσης M σ = X m * σ όπου X m ο συντελεστής ροπής σε πλάγια πτώση τροχού ίσος κατά προσέγγιση με 0,5 1 Σελίδα 132 από 174

133 Nm/grad. Οι δυνάμεις που επιδρούν στον ελαστικοφόρο τροχό σε κατάσταση πέδησης ή επιταχυνόμενης κίνησης υπό την ύπαρξη της γωνίας πλαγιολίσθησης δίδονται στο σχήμα Το κέντρο της επιφάνειας επαφής είναι το σημείο «Κ» όπου και επιδρά η εγκάρσια δύναμη F s. Σχήμα Επίδραση δυνάμεων σε τροχό υπό πέδηση ή επιτάχυνση Η συνισταμένη δύναμη R-μ * F p επιδρά στη περίμετρο του τροχού και εγκάρσια σε αυτόν. Ισχύει: Η συνολική ροπή δίδεται από την σχέση: M res(r) = η R * R {3 43} όπου: F s = Η εγκάρσια δύναμη F u = Η περιμετρική δύναμη πέδησης ή επιταχυνόμενης κίνησης R- Η συνισταμένη δύναμη μ = Ο συντελεστής τριβής μεταξύ της επιφάνειας επαφής και του οδοστρώματος F p = Το φορτίο που δέχεται τροχός από το βάρος του οχήματος F α,σ = Η εγκάρσια δύναμη υπό την επίδραση γωνίας πλαγιολίσθησης και γωνίας Σελίδα 133 από 174

134 πτώσης του τροχού Η σχέση των συντελεστών των εγκάρσιων και περιμετρικών δυνάμεων σε εξάρτηση από τη γωνία πλαγιολίσθησης «Α» εξηγείται από τη σχέση των συντελεστών ακαμψίας των τριχών του μοντέλο όπως φαίνεται στο σχήμα Σχήμα Σχέση συντελεστών εγκάρσιων (μs), περιμετρικών δυνάμεων πέδησης (μπ) και επιταχυνόμενης κίνησης (με) Η περιμετρική δύναμη σε επιταχυνόμενη κίνηση παράγει μία ροπή, η οποία έχει την ίδια φορά με τη ροπή επαναφοράς που δημιουργείται από την εγκάρσια δύναμη πλαγιοπορείας. Σε κατάσταση πέδησης ισχύει ακριβώς το αντίθετο. Κατά το κλασικό ορισμό της ιδιόμορφης συμπεριφοράς του συστήματος διεύθυνσης συγκρίνονται οι μέσοι όροι των γωνιών πλαγιοπορείας «β» στον μπροστινό και πίσω άξονα. Η δημιουργία της απαιτούμενης γωνίας διεύθυνσης «λ» για να κινηθεί το όχημα σε κυκλική τροχιά δίδεται από το σχήμα 3.46 και τις εξισώσεις 3.44: Σελίδα 134 από 174

135 Σχήμα 5 - Γεωμετρικές σχέσεις στο όχημα «Ackermann» Προϋπόθεση: Μικρές γωνίες, Γωνία πλαγιοπορείας είναι θετική κατά τη φορά των δεικτών του ρολογιού. Στην πραγματικότητα δημιουργούνται διαφορετικές γωνίες πλαγιοπορείας στο μπροστινό και πίσω άξονα σύμφωνα με το σχήμα Οι σχέσεις των γωνιών δίδονται από τις εξισώσεις «Α» είναι ο δείκτης για το όχημα Ackermann. Από το σχήμα 3.47 προκύπτουν οι σχέσεις: Σελίδα 135 από 174

136 Σχήμα Πραγματικές γεωμετρικές σχέσεις στο όχημα με πλαγιοπορεία Ο κλασσικός ορισμός της συμπεριφοράς του οχήματος υπό πλαγιοπορεία δίδεται από τις σχέσεις: Σελίδα 136 από 174

137 Σχήμα Συμπεριφορά οχήματος σε πλαγιοπορεία κατά SAE (Society of Automotive Engineers) λ R = Γωνία διεύθυνσης στο βολάν, λ i = Σχέσης μετάδοσης κιβωτίου συστήματος διεύθυνσης, a q = Εγκάρσια επιτάχυνση, V= Η ταχύτητα του οχήματος Όταν το όχημα υπερστρέφει, επιζητά με την αύξηση της ταχύτητας την προσθήκη όλο και μεγαλύτερων γωνιών διεύθυνσης στο βολάν, διαφορετικά οι μπροστινοί τροχοί «σπρώχνουν» προς το εξωτερικό μέρος της στροφής. Στην υπερστροφή οι γωνίες πλαγιοπορείας των μπροστινών τροχών είναι μεγαλύτερες σε σχέση με αυτές των πίσω τροχών. Όταν το όχημα υποστρέφει συμβαίνει ακριβώς το αντίθετο. Η γωνία διεύθυνσης με αυξανόμενη ταχύτητα πρέπει να ελαττωθεί προς την αντίθετη φορά της κίνησης του οχήματος, διαφορετικά το όχημα θα περιστραφεί ως προς τον κατακόρυφο άξονά του. Στην υποστροφή οι γωνίες πλαγιοπορείας των μπροστινών τροχών είναι Σελίδα 137 από 174

138 μικρότερες σε σχέση με αυτές των πίσω τροχών. Όταν το όχημα συμπεριφέρεται ουδέτερα με την αύξηση της ταχύτητας στο οριακό σημείο πλαγιολίσθησης δεν κατευθύνεται προς το εξωτερικό μέρος της στροφής, αλλά κινείται σε μία ακτίνα μεγαλύτερη από αυτή της αρχικής του πορείας, η οποία μεγαλώνει με την αύξηση της ταχύτητας του οχήματος. Σχήμα Συμπεριφορά οχήματος σε πλαγιοπορεία σε σχέση με την κατανομή του φορτίου του Σχήμα Συμπεριφορά οχήματος σε πλαγιοπορεία σε σχέση με την κατανομή του φορτίου του Σελίδα 138 από 174

139 ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΤΕΤΑΡΤΟ ΑΝΑΛΥΣΗ ΤΩΝ ΤΡΟΠΩΝ ΑΣΤΟΧΙΑΣ ΚΑΙ ΤΩΝ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΩΝ ΤΟΥΣ 4.1. Μελέτη Αστοχίας Η Μελέτη Αστοχίας (Failure Mode and Effect Analysis - FMEA) είναι ένα εργαλείο το οποίο παρέχει ένα μεθοδικό τρόπο για την εξέταση ενός προϊόντος συστήματος στη φάση σχεδιασμού του ή κατά τη φάση της παραγωγής του, με σκοπό να διαπιστωθούν περιπτώσεις κατά τις οποίες δύναται να αστοχήσει. Με βάση τη λογική σειρά εφαρμογής της μελέτης αστοχίας, εξετάζονται: Οι τρόποι που μπορεί να αστοχήσει (συμπτώματα- Failure Modes) καθένα από τα συστατικά μέρη ενός συστήματος (προϊόντος). Οι αιτίες που μπορεί να προκαλέσουν την αστοχία. Οι επιπτώσεις που θα έχουν οι αστοχίες στη λειτουργία όλου του συστήματος (ή υποσυστήματός του). Σχεδιάζονται οι κατάλληλες ενέργειες για την ελαχιστοποίηση της πιθανότητας αστοχίας του συστατικού μέρους ή το μετριασμό των αποτελεσμάτων της αστοχίας στο σύστημα. (Γραφανάκης σελ. 81, 2000). Η μεθοδολογία σύνταξης της Μελέτης Αστοχίας χρησιμοποιεί ορισμένες λέξεις, οι οποίες έχουν συγκεκριμένη σημασία: Ο τρόπος της αστοχίας (failure mode) είναι η φυσική περιγραφή του τρόπου κατά τον οποίο συμβαίνει και γίνεται αντιληπτή μια αστοχία (π.χ. η κακή λειτουργία, η οξείδωση κτλ). Σε σχέση με την πολυπλοκότητα της λειτουργίας του προϊόντος ή του συστήματος, ο τρόπος αστοχίας είναι δυνατό να έχει ένα ή περισσότερα επίπεδα. Τα πιθανά αίτια της αστοχίας (potential causes of failure) (π.χ. το ανθρώπινο λάθος, η δόνηση, το φορτίο κτλ) αντιμετωπίζονται πάντα με την επιλογή των διορθωτικών και των προληπτικών ενεργειών που θα εφαρμοστούν. Όσο μεγαλύτερη προσπάθεια καταβάλλεται στον εντοπισμό των πραγματικών αιτίων, τόσο μεγαλύτερη επιτυχία θα έχει η προσπάθεια για την εξάλειψη των αστοχιών και των ελαττωμάτων. Η επίπτωση της αστοχίας είναι το αποτέλεσμα ή τα αποτελέσματα της αστοχίας σε ένα σύστημα, σε ένα προϊόν ή σε μια διεργασία (π.χ. η πλημμελής Σελίδα 139 από 174

140 λειτουργία, τα προβλήματα στο χειρισμό κτλ.). Η επίπτωση κάθε αστοχίας (ανάλυση των τρόπων αστοχίας και των αποτελεσμάτων τους) εξετάζεται σε τοπικό επίπεδο και σε γενικό επίπεδο. Στο τοπικό επίπεδο η αστοχία θεωρείται μεμονωμένη και δεν έχει περαιτέρω επιπτώσεις στη λειτουργία του συστήματος ή του προϊόντος. Στο γενικό επίπεδο η αστοχία θεωρείται ότι έχει τη δυνατότητα να επηρεάσει, και επηρεάζει τις υπόλοιπες λειτουργίες ή τα υπόλοιπα εξαρτήματα του συστήματος ή του προϊόντος και θεωρείται αρκετά σοβαρή σε σχέση με μια αστοχία σε τοπικό επίπεδο (Αγγελόπουλος σελ. 86, 2000). Η Μελέτη Αστοχίας (FMEA) μπορεί να υλοποιηθεί κατά τη φάση του σχεδιασμού (Design Failure Mode and Effect Analysis - DFMEA) ή κατά τη φάση της παραγωγής (Process Failure Mode and Effect Analysis-PFMEA) σε μεμονωμένα προϊόντα ή σε ολοκληρωμένα συστήματα (Systems Failure Mode and Effect Analysis - SFMEA) ή στην ανάλυση υπηρεσιών (Service Failure Mode and Effect Analysis - SeFMEA). Δεδομένου ότι ο κύριος στόχος της Μελέτης Αστοχίας είναι να αποτρέψει την αστοχία, εφαρμόζεται καταλληλότερα στο στάδιο του σχεδιασμού (Oakland, 1989). Η ανάλυση των τρόπων αστοχίας, της σχεδίασης του νέου προϊόντος και των αποτελεσμάτων τους (DFMEA), χρησιμοποιείται για την ανάλυση του σχεδιασμού του νέου προϊόντος κατά τα αρχικά στάδια της ανάπτυξής του και πριν από την έναρξη της παραγωγής του. Επικεντρώνεται δε στον εντοπισμό πιθανών μελλοντικών τρόπων αστοχίας (αποτυχίας) του νέου προϊόντος που προέρχονται από πλημμελή σχεδιασμού και περιλαμβάνει την ανάλυση του σχεδιασμού των εξαρτημάτων, των υποσυγκροτημάτων και των κύριων υποσυγκροτημάτων. Η ανάλυση των τρόπων αστοχίας, της παραγωγής και των αποτελεσμάτων τους (PFMEA), χρησιμοποιείται για την ανάλυση των διεργασιών παραγωγής και συναρμολόγησης του νέου προϊόντος. Επικεντρώνεται δε στον εντοπισμό πιθανών μελλοντικών τρόπων αστοχίας (αποτυχίας) του προϊόντος που προέρχονται από ατελείς διεργασίες παραγωγής του και περιλαμβάνει την ανάλυση όλων των φάσεων της παραγωγής, των μηχανημάτων και των ιδιοσυσκευών, των χειριστών και των οργάνων ελέγχου, των υλικών παραγωγής και του περιβάλλοντος εργασίας (Αγγελόπουλος σελ. Σελίδα 140 από 174

141 83, 2000). Η ανάλυση των τρόπων αστοχίας ενός ολοκληρωμένου συστήματος και των αποτελεσμάτων τους (SFMEA), χρησιμοποιείται για την ανάλυση των συστημάτων κατά τα αρχικά στάδια της ανάπτυξής και του σχεδιασμού τους. Επικεντρώνεται δε στον εντοπισμό πιθανών μελλοντικών τρόπων αστοχίας (αποτυχίας) στις λειτουργίες του ολοκληρωμένου συστήματος που προέρχονται από ελαττώματα του ίδιου του συστήματος και περιλαμβάνει την ανάλυση των αλληλεπιδράσεων των εξαρτημάτων, των υποσυγκροτημάτων και των κύριων υποσυγκροτημάτων στη λειτουργία του ολοκληρωμένου συστήματος (Σχήμα 4.1) (Αγγελόπουλος σελ. 82, 2000). Σχήμα Αντικείμενο των μελετών αστοχίας Η ανάλυση των τρόπων αστοχίας της υπηρεσίας και των αποτελεσμάτων τους (SFMEA), χρησιμοποιείται για να αναλύσει υπηρεσίες πριν αυτές φτάσουν στον πελάτη και επικεντρώνεται σε τρόπους αστοχίας (καθήκοντα, λάθη, παραλήψεις) που προκαλούνται από ανεπάρκεια του συστήματος ή της διαδικασίας. Ένα πιθανό αίτιο μιας αποτυχίας που εντοπίστηκε κατά τη Μελέτη Αστοχίας του ολοκληρωμένου συστήματος (SFMEA) είναι δυνατό να αποτελέσει αντικείμενο μελέτης για τον εντοπισμό των πιθανών τρόπων αποτυχίας κατά τη Μελέτη Αστοχίας Σελίδα 141 από 174

142 του σχεδιασμού (DFMEA). Κατά τον ίδιο τρόπο, είναι πιθανό τρόποι αποτυχίας που εντοπίστηκαν κατά τη Μελέτη Αστοχίας του σχεδιασμού (DFMEA) είναι δυνατό να αποτελέσουν αντικείμενο μελέτης για τον εντοπισμό των πιθανών τρόπων αποτυχίας κατά τη Μελέτη Αστοχίας της παραγωγής (PFMEA) (Σχήμα 4.2) (Αγγελόπουλος σελ. 84, 2000) Σχήμα Η σχέση μεταξύ (SFMEA), (DFMEA) και (PFMEA) Τα αποτελέσματα μιας Μελέτης Αστοχίας (FMEA) είναι: Η ανάδειξη των τρόπων αστοχίας και των επιπτώσεών της Η ανάδειξη των αιτίων μιας αστοχίας Ο εντοπισμός των κρίσιμων και σημαντικών χαρακτηριστικών Η αναγνώριση πιθανών αστοχιών του συστήματος σε σχέση με άλλα κύρια υποσυγκροτήματα ή υποσυγκροτήματα Ο προσδιορισμός των προτεραιοτήτων για βελτιωτικές ενέργειες Ο προσδιορισμός των διορθωτικών ενεργειών που μπορεί να εφαρμοστούν Η τεκμηρίωση της επιχειρηματολογίας για αλλαγές Ο προσδιορισμός παραμέτρων για μεθόδους εξέτασης και επιθεώρησης Σελίδα 142 από 174

143 4.2. Διάγραμμα ροής των δραστηριοτήτων της Μελέτης Αστοχίας Η Μελέτη Αστοχίας περιλαμβάνει την καταγραφή των πιθανών αστοχιών μαζί με την καταγραφή των πιθανών αιτίων που σχετίζονται με αυτές, καθώς και των επιπτώσεων των αστοχιών αυτών κατά τη χρήση του προϊόντος. Στο Σχήμα 4.3 παρουσιάζεται η ροή των δραστηριοτήτων της Μελέτης Αστοχίας (Αγγελόπουλος σελ. 92, 2000). Ο τρόπος αστοχίας (Ι) είναι ο τρόπος κατά τον οποίο το εξάρτημα ή το συγκρότημα ενδέχεται να αστοχήσει. Ο προσδιορισμός των πιθανών επιπτώσεων (ΙΙ) γίνεται σε σχέση με την απόδοση ή τη λειτουργικότητα του εξαρτήματος ή του συγκροτήματος. Στο στάδιο αυτό, η ανασκόπηση του σχεδιασμού αποσκοπεί στην πρόληψη της εμφάνισης του αιτίου ή των αιτίων της αστοχίας ή στον εντοπισμό των αιτίων ή του τρόπου με τον οποίο η αστοχία σχετίζεται με αυτά. Κάθε πιθανό αίτιο μιας αστοχίας αποτελεί ένδειξη μιας ή περισσοτέρων ατελειών του σχεδιασμού και θα πρέπει να τεκμηριώνεται λεπτομερώς. Σχήμα Ροή των δραστηριοτήτων της Μελέτης Αστοχίας Σελίδα 143 από 174

144 Ο Αριθμός Προτεραιότητας Κινδύνου (Risk Priority Number- RPN) (III) υπολογίζεται πολλαπλασιάζοντας το βαθμό κρισιμότητας (S), της πιθανότητας εμφάνισης (O) και της πιθανότητας εντοπισμού (D) (RPN = S O D). Η Κρισιμότητα (Severity-S) ορίζεται ως η αξιολόγηση της σοβαρότητας της επίπτωσης του τρόπου αστοχίας στο εξάρτημα, στο όλο συγκρότημα στο προϊόν ή στο χρήστη. Η κλίμακα εκτείνεται από το 1 έως το 10 (Πίνακας 4.1). Η πιθανότητα εμφάνισης (Occurrence-O) ορίζεται ως η εκτίμηση της συχνότητας εμφάνισης του τρόπου αστοχίας λόγω του συγκεκριμένου αιτίου. Η κλίμακα συχνότητας εκτείνεται από 1 έως 10 (Πίνακας 4.2). Η πιθανότητα εντοπισμού (Detection-D) ορίζεται ως η αξιολόγηση της ικανότητας των διαδικασιών ανασκόπησης της σχεδίασης στο να εντοπίσουν μια πιθανή αδυναμία στην όλη μελέτη πριν από τον έναρξη της παραγωγής. Η κλίμακα εκτείνεται από 1 έως 10 (Πίνακας 4.3). Η κατάταξη των Αριθμών Προτεραιότητας Κινδύνου (IV) με μορφή διαγράμματος Pareto (Ενότητα 1.7) βοηθά στον εντοπισμό της δραστηριότητας που θα πρέπει να αξιολογηθεί πρώτα και στον καθορισμό αποτελεσματικών διορθωτικών ενεργειών. Η εφαρμογή των διορθωτικών ενεργειών (V) ακολουθεί την κατάταξη των Αριθμών Προτεραιότητας Κινδύνου (RPN). Η δραστηριότητα με το μεγαλύτερο RPN θα πρέπει να αξιολογηθεί πρώτη, με σκοπό τη μείωση του βαθμού της κρισιμότητας (S), της πιθανότητας εμφάνισης (O) και της πιθανότητας εντοπισμού (D) και την εφαρμογή αποτελεσματικών διορθωτικών ενεργειών εντός ενός προκαθορισμένου χρονικού διαστήματος. Ο υπολογισμός του Νέου Αριθμού Προτεραιότητας Κινδύνου (V) γίνεται με βάση τη νέα βαθμολόγηση της κρισιμότητας, της πιθανότητας εμφάνισης και της πιθανότητας εντοπισμού. Η εφαρμογή διορθωτικών ενεργειών αποσκοπεί στην περαιτέρω μείωση του βαθμού της κρισιμότητας (S), της πιθανότητας εμφάνισης (O) και της πιθανότητας εντοπισμού (D) (Αγγελόπουλος σελ , 2000). Η Μελέτη Αστοχίας δεν είναι τίποτα άλλο παρά μια σύνοψη των σκέψεων και των εμπειριών των μελών της ομάδας για το σχεδιασμό της ποιότητας ή του υπεύθυνου για το σχεδιασμό του νέου προϊόντος, στην οποία συμπεριλαμβάνεται και μια λεπτομερής ανάλυση του καθετί όπου είναι δυνατό να υπάρξει αστοχία. Η ανάλυση Σελίδα 144 από 174

145 βασίζεται κυρίως στα υπάρχοντα ιστορικά αρχεία, στη βιβλιογραφία και στην εμπειρία των συντακτών της. Πίνακας Οδηγίες βαθμολόγησης της κρισιμότητας (S). Βαθμός Κατηγορίας Αποτέλεσμα Κριτήριο 1 Κανένα Καμία επίπτωση. 2 Αμελητέο Αμελητέα επίπτωση στο χρήστη ή στη λειτουργία. 3 Ελαφρύ Ελαφρά επίπτωση στο χρήστη ή στη λειτουργία. 4 Ήσσονος σημασίας 5 Μέτριο 6 Σημαντικό 7 Μείζονος σημασίας 8 Κρίσιμο 9 Πολύ κρίσιμο 10 Επικίνδυνο Δημιουργεί ελαφρά δυσανασχέτηση στον πελάτη. Η αστοχία δεν απαιτεί επισκευή. Μέτρια επίπτωση στο χρήστη ή στη λειτουργία. Δημιουργεί δυσανασχέτηση στον πελάτη. Μείωση στην απόδοση του προϊόντος. Καμία επίπτωση στη λειτουργία ή στην ασφάλεια. Σοβαρή δυσανασχέτηση στον πελάτη. Σοβαρές επιπτώσεις στη λειτουργία, αλλά όχι στην ασφάλεια. Πολύ σοβαρή δυσανασχέτηση του πελάτη. Διακοπή της λειτουργίας, αλλά καμία επίπτωση στην ασφάλεια. Πιθανό πρόβλημα ασφάλειας ή υγιεινής. Ενδείξεις μη συμμόρφωσης με Κοινοτικές ή άλλες Οδηγίες. Σοβαρό πρόβλημα ασφάλειας ή υγιεινής. Ενδείξεις μη συμμόρφωσης με Κοινοτικές ή άλλες Οδηγίες. Πίνακας Οδηγίες βαθμολόγησης της πιθανότητας εμφάνισης αστοχίας Βαθμός Κατηγορίας Πιθανότητα Εμφάνισης 1 Μηδαμινή Κριτήριο Μηδαμινή πιθανότητα για εμφάνιση αστοχίας (<1 αστοχία στις ). 2 Αμελητέα Αμελητέος αριθμός αστοχιών (1 αστοχία στις ). 3 Ελάχιστη Χαμηλός αριθμός αστοχιών (1 αστοχία στις ). 4 Ήσσονος Περιστασιακές αστοχίες είναι πιθανές (1 αστοχία στις 2.000). 5 Μέτρια Ορισμένες αστοχίες είναι πιθανές (1 αστοχία στις 400). 6 Πιθανή Ένας αριθμός αστοχιών είναι πιθανός (1 αστοχία στις 80). 7 Αυξημένη Αυξημένος αριθμός αστοχιών (1 αστοχία στις 20). 8 Αρκετή Σημαντικός αριθμός αστοχιών (1 αστοχία στις 8). 9 Βέβαιη Πολύ μεγάλος αριθμός αστοχιών (1 αστοχία στις 3). 10 Απολύτως Βέβαιη Με βάση τα ιστορικά στοιχεία, η ολική αστοχία είναι απολύτως βέβαιη (>1 αστοχία στις 2). Σελίδα 145 από 174

146 Πίνακας Οδηγίες βαθμολόγησης της πιθανότητας εντοπισμού αστοχίας (D). Βαθμός Κατηγορίας 1 2 Πιθανότητα Εντοπισμού Απολύτως βέβαιος εντοπισμός Βέβαιος εντοπισμός Κριτήριο Ο έλεγχος του σχεδιασμού έχει απόλυτη αποτελεσματικότητα και είναι δυνατό να εντοπίσει όλα τα πιθανά αίτια της αστοχίας. Ο έλεγχος του σχεδιασμού έχει πολύ μεγάλη αποτελεσματικότητα και είναι δυνατό να εντοπίσει πιθανά αίτια της αστοχίας. 3 Αρκετή 4 Αυξημένη Ο έλεγχος του σχεδιασμού έχει αρκετά μεγάλη αποτελεσματικότητα και είναι δυνατό να εντοπίσει πιθανά αίτια της αστοχίας. Ο έλεγχος του σχεδιασμού έχει αυξημένη αποτελεσματικότητα και είναι δυνατό να εντοπίσει πιθανά αίτια της αστοχίας. 5 Πιθανός εντοπισμός Ο έλεγχος του σχεδιασμού έχει μέτρια αποτελεσματικότητα και είναι δυνατό να εντοπίσει δυνητικά αίτια της αστοχίας. 6 Μέτρια Ο έλεγχος του σχεδιασμού έχει περιορισμένη αποτελεσματικότητα και είναι δυνατό να εντοπίσει δυνητικά αίτια της αστοχίας. 7 Ήσσονος Ο έλεγχος του σχεδιασμού έχει χαμηλή αποτελεσματικότητα. 8 Ελάχιστη Ο έλεγχος του σχεδιασμού έχει πολύ χαμηλή αποτελεσματικότητα. 9 Αμελητέα Ο έλεγχος του σχεδιασμού έχει αμελητέα αποτελεσματικότητα. Η τεχνική της σχεδίασης είναι αναξιόπιστη ή μη επαρκώς δοκιμασμένη. 10 Απίθανος εντοπισμός Ο εντοπισμός της αστοχίας είναι σχεδόν απίθανος. Η τεχνική και ο έλεγχος του σχεδιασμού είναι άγνωστη ή μη διαθέσιμη Φύλλο εργασίας για τη Μελέτης Αστοχίας Προκειμένου να ολοκληρωθεί μια μελέτη FMEA απαιτείται η αναγνώριση της κατάλληλης μορφής της (Πίνακας 4.4) και η αναγνώριση των ορίων βαθμολογίας. Η μορφή για τη μελέτη αστοχίας δεν είναι δεδομένη. Κάθε εταιρεία είναι δυνατό να προσδιορίσει τη δική της μορφή, η οποία αντανακλά τις δικές τις ανάγκες και το ενδιαφέρον της για τον πελάτη. Στην αυτόματη βιομηχανία, ωστόσο, έχουν γίνει επιτυχείς προσπάθειες και από την 1η Ιουλίου 1993 υπάρχει μια δεδομένη μορφή και προσέγγιση όπως ανακοινώθηκε από την ομάδα δράσης της αυτόματης βιομηχανίας. Τα όρια των βαθμολογιών επίσης δεν είναι δεδομένα. Κάθε εταιρεία έχει τα δικά της όρια τα οποία αντανακλούν τις δικές της ανάγκες οργάνωσης του προϊόντος και τις απαιτήσεις των καταναλωτών. Γ ενικά υπάρχουν δύο τρόποι όπου τα όρια των βαθμολογιών μπορούν να μορφοποιηθούν. Ποιοτικά και ποσοτικά. Σε κάθε περίπτωση οι Σελίδα 146 από 174

147 αριθμητικές αξίες μπορούν να είναι από 1 έως 5 ή από 1 έως 10, μ ε το εύρος 1 έως το 10 να είναι το πιο συνηθισμένο (Τσίφα σελ. 11, 2005). Στο φύλλο εργασίας καταγράφονται τα βήματα που θα ακολουθηθούν, τα υπόλοιπα έντυπα που θα χρησιμοποιηθούν, τα άτομα τα οποία θα πρέπει να συνεργαστούν, οι τυχόν παραδοχές που θα πρέπει να γίνουν και οι προτάσεις προς τον κατασκευαστή. Ακολούθως, με βάση το φύλλο εργασίας (Πίνακας 4.4) προσδιορίζονται: Εξάρτημα-Λειτουργία: αναγράφεται ο στόχος και ο αντικειμενικός σκοπός της λειτουργίας που πρόκειται να μελετηθεί και προέρχεται από τις ανάγκες του πελάτη, τις επιθυμίες και τις προσδοκίες του. Τυπικά αυτά περιλαμβάνουν ασφαλείς απαιτήσεις, κανονισμούς της κυβέρνησης και άλλους περιορισμούς αναγνωρισμένους είτε ως εσωτερικοί είτε ως εξωτερικοί για την οργάνωση της εταιρείας. Για να είναι αποτελεσματική η λειτουργία του συστήματος πρέπει να αναγνωρίζεται με λεπτομέρεια μέσα από μια δήλωση η οποία είναι σύντομη, ακριβής και εύκολη στην κατανόηση (να μην χρησιμοποιείται επαγγελματική ορολογία). Επιπλέον θα πρέπει να προσδιορισθεί η λειτουργία χρησιμοποιώντας τα σύμβολα ή τα οποία ορίζουν τα χαρακτηριστικά της. Το σύμβολο δηλώνει ότι σε ορισμένα προϊόντα υπάρχουν χαρακτηριστικά των οποίων η απόκλιση από τα προδιαγραφόμενα επηρεάζει την ασφάλεια του χρήστη ή τη συμμόρφωσή τους προς τις ισχύουσες ρυθμιστικές διατάξεις και επειδή σχετίζονται με τις τεχνικές προδιαγραφές, τις οδηγίες παραγωγής ή ειδικές διεργασίες παραγωγής, απαιτούν συνήθων συγκεκριμένους ελέγχους και δοκιμές. Το σύμβολο δηλώνει ότι σε διάφορα προϊόντα υπάρχουν χαρακτηριστικά των οποίων η απόκλιση από τα προδιαγραφόμενα δεν επηρεάζει την ασφάλεια του χρήστη ή τη συμμόρφωσή τους προς τις ισχύουσες ρυθμιστικές διατάξεις αλλά είναι πιθανό να επηρεάσει σημαντικά τη γνώμη και την ικανοποίηση του πελάτη. Τα χαρακτηριστικά αυτά, επειδή σχετίζονται κυρίως με τις διακυμάνσεις της παραγωγής, απαιτούν την εφαρμογή και χρήση τεχνικών στατιστικού ελέγχου διεργασίας (Statistical Process Control-SPC) (Αγγελόπουλος σελ. 100, 2000). Στη συνέχεια προσδιορίζονται οι πιθανοί τρόποι αστοχίας της λειτουργίας που εξετάζεται και συμπληρώνονται στην αντίστοιχη στήλη. Ακολούθως, προσδιορίζονται οι πιθανές επιπτώσεις που σχετίζονται με καθέναν από αυτούς τους πιθανούς τρόπους αστοχίας. Με βάση τον Πίνακα 4.1 συμπληρώνεται στην αντίστοιχη στήλη η βαθμολόγηση της κρισιμότητας (S) καθεμιάς από τις πιθανές επιπτώσεις. Ακολούθως, προσδιορίζονται τα πιθανά αίτια αστοχίας και με βάση τον Πίνακα 4.2. Σελίδα 147 από 174

148 συμπληρώνεται στην αντίστοιχη στήλη η βαθμολόγηση της πιθανότητας εμφάνισης (Ο). Στη συνέχεια προσδιορίζονται οι διάφοροι τρόποι που χρησιμοποιούνται για τον εντοπισμό κάθε αιτίου αστοχίας και με βάση τον Πίνακα 4.3, συμπληρώνεται στην αντίστοιχη στήλη η βαθμολόγηση της πιθανότητας εντοπισμού (D). Πίνακας Φύλλο εργασίας για τη Μελέτη Αστοχίας Ο Αριθμός Προτεραιότητας Κινδύνου (RPN) υπολογίζεται πολλαπλασιάζοντας το βαθμό κρισιμότητας (S), της πιθανότητας εμφάνισης (O) και της πιθανότητας εντοπισμού (D) (RPN = S O D ). Η εφαρμογή των διορθωτικών ενεργειών θα ακολουθήσει την κατάταξη των Αριθμών Προτεραιότητας Κινδύνου (RPN). Η δραστηριότητα με το μεγαλύτερο RPN θα πρέπει να αξιολογηθεί πρώτη, με σκοπό τη μείωση του βαθμού της κρισιμότητας (S), της πιθανότητας εμφάνισης (O) και Σελίδα 148 από 174

149 της πιθανότητας εντοπισμού (D) και την εφαρμογή αποτελεσματικών διορθωτικών ενεργειών σε προκαθορισμένο χρονικό διάστημα. Ο υπολογισμός του Νέου Αριθμού Προτεραιότητας Κινδύνου γίνεται με βάση τη νέα βαθμολόγηση της κρισιμότητας, της πιθανότητας εμφάνισης και της πιθανότητας εντοπισμού. Αποδεκτός Αριθμός Προτεραιότητας Κινδύνου (RPN) θεωρείται αυτός που βρίσκεται στο εύρος (0-130). Αριθμοί Προτεραιότητας Κινδύνου μεγαλύτεροι από 900 θεωρούνται μη αποδεκτοί (πολύ υψηλοί) (Αγγελόπουλος σελ. 95, 2000) Η Ομάδα για το Σχεδιασμό της Ποιότητας Η προετοιμασία και η σύνταξη της Μελέτης Αστοχίας (FMEA) ανατίθεται στην Ομάδα για το Σχεδιασμό της Ποιότητας. Η Ομάδα αυτή ορίζεται με ευθύνη της Γ ενικής Διεύθυνσης και απαρτίζεται από στελέχη διαφόρων τμημάτων και δραστηριοτήτων της εταιρείας, ώστε η πρόληψη των μη συμμορφώσεων να περιλαμβάνει και να συμπληρώνει όλες τις προσπάθειες των διαφόρων φορέων εντός της εταιρείας για ανάπτυξη, για τεχνική υποστήριξη και για βελτίωση. Για την αποτελεσματική λειτουργία της, η Ομάδα θα πρέπει να προσδιορίσει έγκαιρα και κατά τα πρώτα στάδια του έργου της τις ανάγκες, τις τεχνικές απαιτήσεις και τις προσδοκίες του πελάτη. Σε μία από τις πρώτες συναντήσεις της η Ομάδα θα πρέπει να: επιλέξει το συντονιστή, ο οποίος θα είναι και ο υπεύθυνος για την έγκαιρη ολοκλήρωση του Σχεδιασμού της Ποιότητας. καθορίσει τις υπευθυνότητες και τις αρμοδιότητες όλων των μελών και των εμπλεκόμενων φορέων. προσδιορίσει τον «πελάτη», είτε αυτός είναι εντός είτε εκτός της εταιρείας. προσδιορίσει και να καταγράψει τις προσδοκίες του πελάτη. προσδιορίσει τους φορείς, τις δραστηριότητες, τα άτομα, τους προμηθευτές και γενικά όλους αυτούς που πρέπει να συμπεριληφθούν στη σύνθεση της Ομάδας, καθώς και αυτούς των οποίων η συμμετοχή δεν είναι αναγκαία. κατανοήσει τις τεχνικές απαιτήσεις του πελάτη. αξιολογήσει τη σκοπιμότητα του προτεινόμενου σχεδιασμού, των απαιτήσεων λειτουργίας ή χρήσης του προϊόντος και των απαιτούμενων διεργασιών παραγωγής. Σελίδα 149 από 174

150 εντοπίσει τους τυχόν χρονικούς, οικονομικούς ή άλλους περιορισμού. προσδιορίσει τη συμμετοχή, τις προϋποθέσεις, τις μεθόδους και τις διαδικασίες που απαιτούνται για τεκμηρίωση. καθορίσει την επικοινωνιακή πολιτική της με τους προμηθευτές και τον πελάτη. Η επιτυχία της λειτουργίας της Ομάδας εξαρτάται καταρχήν από την αποτελεσματική ενημέρωση και την επιμόρφωση των μελών της, ώστε να μην υπάρχουν προβλήματα επικοινωνίας αναφορικά με τις υποχρεώσεις και τις δραστηριότητες που χρειάζονται για την ικανοποίηση των αναγκών, των τεχνικών απαιτήσεων και των προσδοκιών του πελάτη. Είναι βέβαιο ότι κατά τη διάρκεια της λειτουργίας της η Ομάδα θα αντιμετωπίσει πολλά και ποικίλα προβλήματα. (σε θέματα σχεδιασμού, διεργασιών). Όλα τα προβλήματα θα πρέπει να συγκεντρώνονται, να τεκμηριώνονται και να αξιολογούνται με βάση την αντίστοιχη δραστηριότητα, την αρμοδιότητα και τον εκτιμώμενο χρονικό προγραμματισμό. Σε περιπτώσεις δύσκολων ή κρίσιμων προβλημάτων, τα μέλη της Ομάδας είναι δυνατό να ανατρέξουν σε τεχνικές και εργαλεία επίλυσης προβλημάτων, όπως είναι ο καταιγισμός ιδεών (brainstorming), τα διαγράμματα συνάφειας (affinity diagrams), τα διαγράμματα δραστηριοτήτων (block diagrams), η αιτιολογική ανάλυση αποτελέσματος (cause and effect analysis) κτλ. (Αγγελόπουλος σελ , 2000) Διάγραμμα Αιτίου - Αποτελέσματος Το διάγραμμα Αιτίου-Αποτελέσματος (cause and effect diagram) (ή «διάγραμμα του Ishikawa» ή «διάγραμμα ψαροκόκαλου»), το οποίο αναπτύχθηκε το 1943 από τον Kaoru Ishikawa, είναι ένα εργαλείο για τη συλλογή και την παρουσίαση δεδομένων, που θα μπορούσαν να βοηθήσουν στην ταξινόμηση και την τεκμηρίωση των πιθανών αιτίων διασποράς και της αλληλεξάρτησής τους. Μία σημαντική αξίωση για την αποτελεσματική εφαρμογή αυτής της τεχνικής είναι η ανοιχτή επικοινωνία και η συμμετοχή σε ομάδες, κάτι που ο Ishikawa θεωρούσε σημαντικό (Λογοθέτης σελ. 141, 1992). Η αιτιολογική ανάλυση αποτελέσματος (cause and effect analysis) είναι μια τεχνική για τον προσδιορισμό των πλέον πιθανών αιτίων που επενεργούν σε ένα πρόβλημα, μια κατάσταση ή ένα προγραμματισμένο έργο. Μπορεί να βοηθήσει στην Σελίδα 150 από 174

151 ανάλυση των σχέσεων αιτίας-αποτελέσματος και μπορεί να χρησιμοποιηθεί κατ επανάληψη σε συνδυασμό με τον καταιγισμό ιδεών και την ανάλυση του Pareto (Λογοθέτης σελ. 260, 1992). Για την κατασκευή του απαιτείται αρχικά ο σαφής προσδιορισμός του προς αντιμετώπιση προβλήματος. Η διατύπωση του προβλήματος πρέπει να είναι σαφής και συγκεκριμένη. Η διατύπωση του προβλήματος αναγράφεται στο δεξιό μέρος του διαγράμματος. Στη συνέχεια σχεδιάζεται ο σκελετός του διαγράμματος, του οποίου οι κύριοι κλάδοι αντιστοιχούν στις γενικές κατηγορίες παραγόντων που επηρεάζουν το πρόβλημα. Οι κατηγορίες αυτές συνήθως είναι (Γραφανάκης σελ. 45, 2000): Άνθρωποι (Men) Μέσα / Υλικά (Materials) Μέθοδοι (Methods) Μηχανές (Machines) Περιβάλλον (Environment) Μπορεί όμως να προστεθούν ή να αφαιρεθούν και άλλες κατηγορίες, ανάλογα με τη φύση του προβλήματος. Η αρχική μορφή του διαγράμματος (Σχήμα 4.4) έχει σχήμα ψαροκόκαλου γι αυτό είναι γνωστό και ως fishbone diagram. Ακολουθεί εφαρμογή του εργαλείου brainstorming, του οπίου τα αποτελέσματα (ιδέες) τοποθετούνται πάνω στο διάγραμμα, στους κλάδους των κατηγοριών με τους οποίους σχετίζονται. Είναι σημαντικό οι διατυπώσεις των ιδεών να αφορούν μόνο αιτίες και όχι προτεινόμενες λύσεις. Οι λύσεις θα προταθούν, όταν διαπιστωθεί ποιες από τις αιτίες είναι οι πιο πιθανές. Οι αιτίες μπορούν να αναπτυχθούν σε περισσότερα από ένα επίπεδα. Τα καινούργια επίπεδα προκύπτουν συνήθως ως απάντηση στην ερώτηση «γιατί;» και παριστάνονται με υποκλάδους. Δεν είναι απαραίτητο να υπάρχουν περισσότερα από ένα επίπεδα για κάθε αιτία. Σελίδα 151 από 174

152 Σχήμα Αρχική μορφή διαγράμματος Αιτίου - Αποτελέσματος Στη συνέχεια ακολουθεί μια διαδικασία κατά την οποία αποκλείονται κάποιες ιδέες ως λιγότερο πιθανές και εξετάζονται κάποιες άλλες ως πιο πιθανές, για τις οποίες γίνονται κάποιοι πειραματισμοί, για να διερευνηθεί αν η ύπαρξή τους επιβαρύνει το πρόβλημα, αλλά και αν η απουσία τους το μετριάζει (Γραφανάκης σελ. 45, 2000) Καταιγισμός Ιδεών Ο καταιγισμός ιδεών (brainstorming) είναι μια δραστηριότητα που προωθεί την ομαδική συμμετοχή και την ομαδική δουλειά, ενθαρρύνει τη δημιουργική σκέψη και παρέχει ερεθίσματα για τη γένεση όσο το δυνατόν περισσότερων ιδεών μέσα σε μια μικρή χρονική περίοδο. Οι συμμετέχοντες σε μια συνάντηση καταιγισμού ιδεών έχουν κλιθεί με βάση τη συγκεκριμένη γνώση και εμπειρία τους και αναμένεται να συμβάλουν στη συζήτηση του εκάστοτε θέματος. Δημιουργείται η κατάλληλη ατμόσφαιρα, έτσι ώστε ο καθένας να νιώθει ελεύθερος να εκφραστεί. Η έμφαση δίνεται στην ποσότητα και όχι στην ποιότητα των ιδεών (Λογοθέτης σελ. 259, 1992). Σύμφωνα με την τεχνική brainstorming, εφόσον έχει προσδιοριστεί το πρόβλημα, ακολουθούνται οι εξής κανόνες: Ορίζεται καταρχήν το πρόσωπο που θα είναι ο υπεύθυνος της ομάδας και τα μέλη της ομάδας, η οποία αποτελείται συνήθως από 5-8 άτομα. Παρουσιάζεται αναλυτικά και προσδιορίζεται επακριβώς ο σκοπός για τον Σελίδα 152 από 174

153 οποίο έχει συγκληθεί η ομάδα. Κάθε μέλος της ομάδας, με τη σειρά, λέει ή καταγράφει τους λόγους για τους οποίους πιστεύει ότι δημιουργείται το πρόβλημα. Δεν επιτρέπεται στη φάση αυτή η κριτική, η έκφραση αμφιβολιών ή η εσπευσμένη εκδίκαση των ιδεών από τους υπόλοιπους παρευρισκόμενους. Δεν επιτρέπεται να διακόπτονται τα μέλη της ομάδας όταν εκθέτουν τις ιδέες τους. Επιτρέπονται ερωτήσεις μόνο με σκοπό την αποσαφήνιση κάθε νέας ιδέας. Όλες, χωρίς εξαίρεση, οι ιδέες καταγράφονται και γνωστοποιούνται σε όλους τους συμμετέχοντες. Κάθε στοιχείο που εισάγεται και κάθε συνεισφορά θεωρείται σημαντική. Διασφαλίζεται η μελλοντική συμμετοχή κάθε ατόμου που λαμβάνει μέρος στη συνεδρίαση και το μέλλον της ομάδας ενισχύεται με τη χαρτογράφηση των συγκεκριμένων ενεργειών που θα ακολουθηθούν (ανάλυση και αξιολόγηση των ιδεών) και της μελλοντικής προόδου του προγραμματισμένου έργου (Στεφανάτος σελ. 61, 2000) Ανάλυση του Pareto Η Ανάλυση του Pareto είναι μία τεχνική ταξινόμησης αιτίων ή προβλημάτων, από τα περισσότερο στα λιγότερο σημαντικά. Με τον τρόπο αυτό εντοπίζονται τα πλέον σημαντικά ζητήματα και οι προσπάθειες μπορούν να επικεντρωθούν σε αυτά, παρέχοντας έτσι το ανώτερο όφελος με τη μικρότερη προσπάθεια. Το διάγραμμα Pareto βασίζεται στην αρχή του Pareto, η οποία δηλώνει ότι τα περισσότερα αποτελέσματα οφείλονται σε σχετικώς λίγα αίτια. Η διαπίστωση αυτής της απλής ιδέας έγινε για πρώτη φορά τον 19ο αιώνα από τον Ιταλό οικονομολόγο και κοινωνιολόγο Vilfredo Pareto, ο οποίος παρατήρησε ότι ένα μεγάλο μέρος του εθνικού πλούτου το διαχειριζόταν ένας σχετικά μικρός αριθμός ανθρώπων, σε αναλογία περίπου 80/20. Το γεγονός αυτό αναφέρεται και από τον Juran στη σκέψη του για τα «λίγα και σημαντικά, πολλά και ασήμαντα» (Λογοθέτης σελ. 274, 1992). Η διαδικασία η οποία ακολουθείται για τη δημιουργία ενός διαγράμματος Pareto είναι η ακόλουθη: Επιλέγονται τα θέματα που πρόκειται να αναλυθούν. Επιλέγεται η μονάδα μέτρησης για την ανάλυση (π.χ. κόστος, συχνότητα Σελίδα 153 από 174

154 εμφάνισης κτλ.). Επιλέγεται το χρονικό διάστημα για το οποίο θα αναλυθούν τα δεδομένα. Στον οριζόντιο άξονα τοποθετούνται, από αριστερά προς τα δεξιά, ένα-ένα τα δεδομένα, σε φθίνουσα σειρά μεγέθους σχετικά με τη μονάδα μέτρησης. Κατασκευάζονται δύο κατακόρυφοι άξονες, ένα σε κάθε άκρη του οριζόντιου άξονα. Ο αριστερός κατακόρυφος άξονας βαθμολογείται σύμφωνα με τη μονάδα μέτρησης και το ύψος του είναι ίσο με το άθροισμα των συχνοτήτων όλων των δεδομένων. Ο δεξιός κατακόρυφος άξονας βαθμολογείται από 0 έως 100% και έχει το ίδιο ύψος με τον αριστερό άξονα. Πάνω από κάθε δεδομένο σχεδιάζεται μια ράβδος, το ύψος της οποίας αντιπροσωπεύει τη συχνότητα του δεδομένου σε σχέση με τη μονάδα μέτρησης. Σχεδιάζεται, από αριστερά προς τα δεξιά, η γραμμή της αθροιστικής συχνότητας, αθροίζοντας κάθε φορά τα μεγέθη των επιμέρους δεδομένων. Το έτοιμο πλέον διάγραμμα χρησιμοποιείται προκειμένου να προσδιοριστούν τα πιο σημαντικά θέματα (Στεφανάτος σελ. 73, 2000). Ένα παράδειγμα διαγράμματος Pareto παρουσιάζεται στο Σχήμα 4.5 όπου καταγράφονται οι βλάβες που παρουσιάζονται ανά τύπο αυτοκινήτου. Από το διάγραμμα προκύπτει ότι ο τύπος αυτοκινήτου Τ5 παρουσιάζει πιο συχνά βλάβες σε ποσοστό 35% και ακολουθούν οι τύποι Τ4 σε ποσοστό 26%, Τ3 σε ποσοστό 18% κτλ. Αυτός ο τρόπος ανάλυσης έχει σκοπό να εντοπιστούν οι τύποι αυτοκινήτων που παρουσιάζουν πιο συχνά βλάβες, πόσο συχνά η εταιρεία αποκατάστασης βλαβών δέχεται κλίσεις για βλάβες παλαιών αυτοκινήτων και πόσο συχνά για βλάβες καινούργιων. Με τα δεδομένα αυτά στα χέρια της, η εταιρεία αποκατάστασης βλαβών μπορεί να ρυθμίσει π.χ. τα αποθέματά της σε ανταλλακτικά, να ρυθμίσει τα ασφάλιστρα των αυτοκινήτων. Επιπλέον, έχοντας σκοπό τη διερεύνηση των «βαθύτερων» αιτιών που σχετίζονται με τον τύπο Τ5, μπορεί να γίνει περαιτέρω ανάλυση, όπως π.χ. ποια μέρη του αυτοκινήτου του τύπου Τ5 παρουσιάζουν συχνά βλάβες. Επομένως η ανάλυση Pareto δίνει τη δυνατότητα να αξιολογηθεί ένα πρόβλημα από διάφορες πλευρές κατηγοριοποιώντας με διαφορετικό κάθε φορά τρόπο τα δεδομένα. Σελίδα 154 από 174

155 Σχήμα Διάγραμμα Pareto (κατηγοριοποίηση βλαβών ανά τύπο αυτοκινήτου) Οι χρήσεις της ανάλυσης Pareto είναι πολυάριθμες, τόσο στο χώρο της βιομηχανίας όσο και στο χώρο των υπηρεσιών. Πρέπει να τονιστεί ότι η αρχή των λίγων αλλά σημαντικών και πολλών αλλά λιγότερο σημαντικών κατηγοριών δεν έχει καθολική ισχύ. Υπάρχουν περιπτώσεις όπου δεν υπάρχει ούτε μια μπάρα που να διαφέρει σημαντικά καθ ύψος από τις άλλες, οπότε το διάγραμμα Pareto έχει επίπεδη μορφή ή κάποια πολύ ελαφριά κλίση. Στις περιπτώσεις αυτές δεν έχει νόημα η επικέντρωση των διορθωτικών ενεργειών σε κάποια συγκεκριμένη κατηγορία (Γραφανάκης σελ. 34, 2000). Σελίδα 155 από 174