Sicurezza stradale: la dimensione del problema ed i possibili contributi della ricerca scientifica Prof. Nicola Fontana Università degli Studi del Sannio Dipartimento di Ingegneria

Sicurezza stradale: la dimensione del problema ed i possibili contributi della ricerca scientifica Un aspetto di notevole importanza nell’ambito dei problemi della sicurezza stradale è rappresentato dalla formazione, anche in occasione di eventi meteorici di non particolare intensità, del velo idrico sulla pavimentazione. Esso si manifesta in due aspetti principali: riduzione o perdita completa dell’aderenza (aquaplaning) riduzione della visibilità per il transito di veicoli ad alta velocità

Aderenza pneumatico – superficie stradale Per pavimentazione asciutta e pneumatici in buone condizioni, il coefficiente di aderenza (fa) vale circa 0.6 e diminuisce di poco con la velocità. Nella progettazione stradale, per motivi di sicurezza, si tiene conto della variazione del coefficiente di aderenza (fa) con la velocità del veicolo (V) su strada bagnata (spessore velo idrico 1-2 mm), ma pulita, e con pavimentazione e pneumatici in condizioni medie.

Aderenza pneumatico – superficie stradale Al crescere dello spessore del velo idrico: si riduce fortemente il coefficiente fa oltre una certa velocità critica (Vp) si ha la perdita quasi totale dell’aderenza (aquaplaning) (Huschek, 1972) Vp = Velocità d’innesco aquaplaning [km/h] h = Spessore velo idrico [mm]

Modelli di previsione velocità di innesco aquaplaning Diverse espressioni sono disponibili in letteratura per il calcolo della velocità di innesco dell’aquaplaning, alcune funzione dello spessore del velo idrico (h), altre valutate per spessori inferiori ad un determinato limite (NASA, Horne et al.). SD = Spin down ratio [%] Pt = Tire inflation pressure [kPa] TD = Tire tread depth [mm] MTD = Mean texture depth [mm] FAR = Footprint aspect ratio WL = Wheel load [N]

Modelli di previsione velocità di innesco aquaplaning: Incidenza delle condizioni dello pneumatico Nel confronto tra i diversi modelli sono stati ipotizzati i seguenti valori: SD = 10 [%] Pt = 165 [kPa] MTD = 0.5 [mm] WL = 4800 [N]

Modelli di previsione dello spessore del velo idrico Alcuni modelli di previsione dello spessore del velo idrico (h) presenti in letteratura. S = Slope of drainage path n = Manning’s roughness coefficient [sm-1/3] Ks = Strickler’s coefficient [m1/3s-1] Lf = Drainage path length [m] o [ft] i = Rainfall rate [mm/h] o [in/h] MTD = Mean texture depth [mm] o [in]

Modelli di previsione dello spessore del velo idrico: Confronto Nel confronto tra i diversi modelli sono stati ipotizzati i seguenti valori: i = 100 [mm/h] S0 = 2.5 [%] SL = 0.0 [%] MTD = 0.91 [mm] n = 0.0333 [sm-1/3] Ks = 30 [m1/3 s-1]

Modelli di previsione spessore velo idrico: Impatto dei fattori contribuenti Eq. 15) Wooding (1965)

Modelli di previsione spessore velo idrico: Impatto dei fattori contribuenti Eq. 10) British – Road Research LAboratory i = 100 [mm/h] Larghezza falda L = 14.95 [m] S0 = 2.5 [%], 5.0 [%] e 7.0 [%]

Modelli di previsione spessore velo idrico: Impatto dei fattori contribuenti Eq. 11) Empirical form of PAVDRN - Huebner et al. (1996) i = 100 [mm/h] S0 = 2.5 [%] SL = 0.0 [%]

Primo caso studio: autostrada extraurbana Categoria A: autostrada extraurbana 3+3 corsie di marcia, Vpr = 90÷140 [km/h], Vlim = 130 [km/h] Tratto pianeggiante rettilineo con SL=0.0%, S0=2.5% e L=14.95m - Equazione di Wooding (1965)

Secondo caso studio: strada extraurbana principale Categoria B: extraurbana principale 2+2 corsie di marcia, Vpr = 70÷120 [km/h], Vlim = 110 [km/h] Tratto pianeggiante rettilineo con SL=0.0%, S0=2.5% e L=9.75m - Equazione di Wooding (1965)

Terzo caso studio: strada extraurbana secondaria Categoria C: extraurbana secondaria 2 corsie di marcia, Vpr = 60÷100 [km/h], Vlim = 90 [km/h] Tratto pianeggiante rettilineo con SL=0.0%, S0=2.5% e L=10.50m - Equazione di Wooding (1965)

Conclusioni Sebbene in letteratura siano disponibili numerose relazioni per caratterizzare la sicurezza stradale nei confronti del fenomeno dell’aquaplaning, esistono tuttavia diversi aspetti ancora da chiarire. Sembra opportuno analizzare più approfonditamente le modalità di formazione del velo idrico sulla superficie stradale, in riferimento: alle effettive caratteristiche del regime di moto (gli usuali modelli previsionali ipotizzano prevalentemente un regime di moto di tipo turbolento) alla relazione tra le resistenze idrauliche e le irregolarità della pavimentazione influenti su di esse (macrorugosità e microrugosità) alla formazione di irregolarità del velo idrico (treni d’onda) Per l’applicazione dei modelli di previsione occorre infine definire, assegnato il livello di rischio accettabile, una relazione attendibile che leghi ad esso l’intensità della precipitazione