Efektívne využitie cestnej infraštruktúry

V súčasnosti počet vozidiel na cestných komunikáciách neustále narastá, čo má vplyv na zvyšujúci sa počet kongescií a stúpajúcu nehodovosť s negatívnymi následkami na majetku, životnom prostredí a ľudských životoch. To všetko sa ďalej premieta do zvyšovania nákladov na prepravu tovaru a osôb a kapacitne napĺňa vybudovanú infraštruktúru, preto treba optimalizovať jej využitie.

Zavádzanie inteligentných dopravných systémov
Jednou z možností, ako predísť kritickým situáciám, ktoré môžu viesť k tragickým nehodám s ohrozením životov účastníkov cestnej premávky (najmä v blízkosti veľkých miest a najčastejšie za nepriaznivých poveternostných podmienok), a zvýšiť kapacitu cestnej siete, je zavedenie inteligentných dopravných systémov (ITS). Vďaka nim sa zvyšujú prepravné výkony, stúpa bezpečnosť a zvyšuje sa aj psychická pohoda cestujúcich.

Jadrom inteligentných dopravných systémov sú informácie, ktoré treba zbierať, spracúvať, integrovať a poskytovať. Na úspešné aplikovanie ITS sa musí vytvoriť infraštruktúra, ktorej podstatnou časťou sú akčné členy a senzory. Senzory merajú dopravné, poveternostné a iné parametre, akčné členy pôsobia na účastníkov cestnej premávky a ovplyvňujú ich správanie. Medzi akčné členy zaraďujeme napríklad svetelné návestidlá, premenné dopravné značenie, informačné tabule či blikače. Medzi senzory patria napríklad dopravné detektory, videodetekčné systémy či ekologický monitoring. Najpoužívanejšie dopravné detektory sú indukčné slučky vo vozovke s váhovými senzormi, vhodné sú však aj nedeštruktívne senzory ako radar alebo laser.

Slovensko je v procese zavádzania inteligentných dopravných systémov ešte stále v počiatočnej fáze. Chýba tu strategický plán zavádzania ITS (jednotná platforma), zbierania dopravných údajov, komplexného spracovania zozbieraných údajov centrálnym počítačovým systémom, a najmä využívania získaných informácií buď v reálnom čase na riadenie dopravnej prevádzky, alebo na efektívne plánovanie výstavby cestnej infraštruktúry, vybavenie a rekonštrukcie existujúcich cestných komunikácií.

Problematika ťažkej dopravy
Na nehodovosť má okrem zlyhania ľudského faktora vplyv aj stav vozidiel a samotných cestných komunikácií, ktoré v súčasnosti na niektorých úsekoch pripomínajú viac tankodrómy ako cesty pre motorové vozidlá. Prečo sa teda stav ciest v poslednom čase tak výrazne zhoršil? Nemalý podiel na vzrastajúcej doprave má nákladná a kamiónová doprava, ktorá hlavne opotrebúva vozovky. Nákladná doprava sa stala v porovnaní so železničnou dodávateľsky obľúbenou vzhľadom na jej lepšiu adresnosť. Nie všetky ťažké vozidlá však opotrebúvajú vozovku rovnakou mierou. Rozdiely v opotrebovaní vozoviek sú ovplyvnené odlišným zaťažením na nápravu a koleso, počtom a rozmiestnením náprav, typom odpruženia, pneumatikami a ďalšími faktormi. Preťažovanie vozidiel nie je vždy len náhodným javom. Kým však prevádzkovateľovi kamiónovej dopravy so zvyšovaním prepravovaného nákladu a počtu kilometrov narastá úspora jeho finančných nákladov, prevádzkovateľovi cestnej komunikácie narastajú v podstatne vyššej miere výdavky na údržbu a opravy poškodenej cesty.

Vozidlá sú prostriedkom, ktorý priamo vplýva na poškodzovanie vozovky. Mate­riál vozovky sa unavuje, takže následne vznikajú trhliny a praskliny a trvale sa deformujú všetky vrstvy vozovky, t. j. tvoria sa koľaje. Dominantným faktorom pri vzniku koľají a ďalších nerovností v jazdnom pruhu je celková hmotnosť vozidla, a najmä zaťaženie jednotlivých náprav. Tie spôsobujú elastické deformácie vozovky. Na únavu vozovky však vplýva aj manévrovanie nákladných vozidiel (akcelerácia a brzdenie), keď vzniká dočasná zmena zaťaženia medzi nápravami. V prípade akcelerácie vozidla sa zvyšuje zaťaženie zadných náprav, kde sa krátkodobé preťaženie rozkladá na viac náprav a dopad na vozovku je zanedbateľný. V prípade brzdenia je však efekt opačný. Krátkodobým preťažením predných náprav sa asfaltové vozovky poškodzujú, pričom efekt poškodenia sa zvyšuje o viac ako 100 percent v závislosti od intenzity brzdenia. Vplyv vozidiel je navyše umocnený poveternostnými vplyvmi. Asfaltové materiály sú citlivé na teplotu. Pri vysokých teplotách sú náchylnejšie na vznik koľají, pri nízkych teplotách na vznik primárnych trhlín.

Zaťaženie spôsobené dopravou následne spôsobuje v okolí primárnych trhlín sekundárne trhliny, kde sa v dôsledku vypadnutia asfaltu objavujú diery a výtlky. Všetky tieto fakty potvrdzujú nevyhnutnosť zavedenia kontroly vozidiel a snahu vylúčiť takúto dopravu z dopravnej siete. S týmto cieľom sa už realizujú pevné či mobilné kontrolné stanovištia.

Detektor vozidiel Measure-in-Motion® počas jazdy bez obmedzenia rýchlosti zaznamenáva prejazd vozidiel s možnosťou preddefinovaného výberu preťažených a nadmerne vysokých vozidiel vo všetkých jazdných pruhoch diaľnice vrátane merania rýchlosti. Informácie o prejazde jednotlivých vozidiel  sa poskytujú vo forme dátového súboru alebo – v prípade vybavenia meracieho stanovišťa kamerovým systémom – ak ide o kritické vozidlo aj vo forme obrázku s doplnenými identifikačnými údajmi – dátumom a časom prejazdu vozidla, evidenčným číslom vozidla a informáciou o prekročenom parametri (hmotnosť, rozmer, prípadne rýchlosť).

Pojmom vážnica sa označuje meracie stanovište systému dynamického váženia Measure in Motion® doplnené kamerovým systémom na rozpoznanie EČV vozidla a príslušnou odstavnou plochou na statické zváženie vozidla príslušníkom polície. O vozidle s prekročeným parametrom dostane informáciu príslušník polície prostredníctvom wifi signálu na tablet PC. Vozidlo sa následne odkloní na odstavnú plochu, kde prebehne presné meranie na statickej kalibrovanej váhe. Z nameraných údajov sa vystaví vážny list a v prípade prekročenia povolených hodnôt je vodič sankcionovaný. V súčasnosti sú takéto vážnice zriadené na diaľnici D1 medzi Prešovom a Košicami, diaľnici D1 v blízkosti Nového Mesta nad Váhom, v Uľanke v blízkosti horského priechodu Donovaly, v Krajnej Poľane a Liptovskej osade.

Pravidelnou kontrolou zaťaženosti vozidiel sa môže zistiť stav, ktorý ovplyvňuje znižovanie únosnosti vozoviek a skracovanie životnosti. Na základe týchto údajov potom možno navrhnúť opatrenia na zabránenie vzniku a šírenia porúch z dôvodu preťaženosti vozidiel. Výsledky z merania hmotnosti vozidiel sa dajú priamo využiť pri hospodárení s cestnou vozovkou nielen z hľadiska overovania správnosti konštrukcie, ale aj z hľadiska opatrení na plánovanie cyklu opráv.

Potrebná legislatíva
Napriek tomu, že na Slovensku je inštalovaných niekoľko systémov Measure-in-Motion®, nie je legislatívne povolené vyvodzovať na základe výsledkov dynamického váženia represie voči prepravcom. Pokuty môžu udeľovať len príslušníci polície po zvážení vozidla na statickej váhe. Zastavovať každé nákladné vozidlo na preváženie statickou váhou je však nešetrné nielen k vozovke, ale aj k životnému prostrediu, preto sa v súčasnosti využíva systém Measure-in-Motion® s príslušnou odstavnou plochou. Na ňu sa preťažené vozidlo naviguje premenným dopravným značením. Príslušník polície vykoná váženie vozidla a vystaví vážny list, na základe ktorého je stanovená výška pokuty. Tento postup má svoje tienisté stránky a jednou z nich je frekvencia takýchto meraní. Aby bolo pokutovanie vodičov efektívne, musí sa váženie vykonávať permanentne, a nie len niekoľkokrát do mesiaca, keď vodiči na základe informácií, ktoré si medzi sebou odovzdávajú, prečkajú čas váženia na odpočívadlách a na cestu sa vydajú až po skončení merania. Druhou podstatnou nevýhodou súčasného spôsobu je, že príslušníci polície nemajú právomoc vyzvať vodiča, aby prebytočný náklad preložil na ďalšie vozidlo a až potom opustil miesto merania. Pokutované vozidlo teda prejde po slovenských cestách ešte niekoľko stoviek kilometrov a ďalej ničí vozovku. Konať treba rýchlo, a najmä v záujme účastníkov cestnej premávky, ktorí sú dennodenne vystavovaní nebezpečenstvu hroziacemu vzhľadom na nekvalitné cestné komunikácie, respektíve majetkovej ujme vzniknutej pri poškodení vozidla.

Neinvazívna forma merania dopravných parametrov
Neinvazívnou formou získavania dopravných údajov potrebných najmä na riadenie dopravného prúdu je použitie bezkontaktných radarových detektorov, laserových skenerov alebo kamerového systému v závislosti od požiadaviek na výstupné údaje. Najkomplexnejšie dopravné údaje o vozidle sa dajú získať laserovými skenermi (3D model vozidla z detailnou klasifikáciou). V prípade, že treba monitorovať všeobecné vlastnosti dopravného prúdu, vhodný je aj radar alebo kamera s možnosťou počítania vozidiel.

Podľa inštitúcie Central Weighing, zaoberajúcej sa problematikou váženia vozidiel a ich vplyvu na vozovku, jeden kamión s hmotnosťou 38 000 kg opotrebuje vozovku rovnako ako 35 000 osobných vozidiel. (World Highways, október 2007)

Riadenie dopravného prúdu
V súčasnosti je na diaľničných a rýchlostných komunikáciách s vysokou hustotou premávky veľmi významný podiel dopravných nehôd spôsobených nestabilitami dopravného prúdu, ktoré v súvislosti s vysokou rýchlosťou vozidiel majú fatálne následky. Najčastejší spôsob zvýšenia priepustnosti týchto komunikácií a zároveň zvýšenia bezpečnosti je systém líniového riadenia dopravy. Je založený na použití premenného dopravného značenia, ktorý ovplyvňuje dopravný prúd tak, aby sa zvýšila plynulosť, bezpečnosť a kapacita komunikácií. Regulácia sa vykonáva pomocou premenných symbolov dopravných značiek (povolená rýchlosť, zákaz vjazdu nákladných vozidiel a obmedzenie jazdy v jazdných pruhoch). Nemenej dôležité sú informácie poskytované účastníkom cestnej premávky prostredníctvom varovných symbolov na dopravných značkách (Nebezpečenstvo šmyku, Práca na ceste, Iné nebezpečenstvo, Kolóna, Poľadovica, Hmla, Nehoda), ktoré dopĺňajú zákazové značky a informujú o hroziacom nebezpečenstve.

Nevyhnutným podkladom na riadenie dopravy sú dopravné dáta získané z početných dopravných detektorov, ktoré sprostredkúvajú obraz o správaní dopravy v mieste vyžadujúcom riadenie dopravného prúdu. Keďže nie je možné zaistiť zber dopravných dát z každého miesta riadenej komunikácie, musí byť tento systém riadenia založený na dopravnom modeli využívajúcom algoritmy vrátane predikcie. Vstupnými dátami na hodnotenie dopravy sú najmä intenzita, rýchlosť a skladba dopravného prúdu. Detekované dáta sa vyhodnocujú tak, aby nielen poskytli informácie o aktuálnej intenzite, ale aj predikovali vznik nárazových vĺn či identifikovali nehodu.

Záver
Okrem toho, že v súčasnosti treba stavať nové veľkokapacitné cestné komunikácie, treba chrániť a vedieť efektívne využívať aj tie staré. Nielenže to prináša finančnú úsporu, ale prispieva to aj k bezpečnosti a plynulosti dopravy. V súčasnosti je na Slovensku inštalovaných viac ako 40 automatických sčítačov dopravy s vážením, ich využitie na spomínaný účel však akosi absentuje, až na niekoľko výnimiek, keď dynamické váženie slúži na predselekciu preťažených vozidiel a následné sankcionovanie. Zároveň chýba informovanie vodičov prostredníctvom premenných informačných tabúľ a riadenie dopravného prúdu v úsekoch náchylných na vznik kongescií. Predstavme si situáciu na diaľnici D1 v úseku Trnava – Bratislava, kde vodič už stojaci v kolóne nevie, prečo v tej kolóne stojí, nevie, ako dlho mu bude trvať prejazd, nedostal včas informáciu o kolóne, aby mohol použiť alternatívnu cestu, a dopravný prúd nebol vopred riadený smerovo a rýchlostne tak, aby bol prejazd napriek zníženej rýchlosti plynulý. Otázkou na záver ostáva, či sa technologické zariadenia na slovenských cestách využívajú v plnom rozsahu na účel, na ktorý sú určené.

TEXT: Ing. Anna Cerovská
FOTO: BETAMONT

Anna Cerovská pracuje ako systémová inžinierka pre riadiace dopravné systémy v spoločnosti BETAMONT, s. r. o.

Článok bol uverejnený bol v časopise Inžinierske stavby/Inženýrské stavby.