P R A C E N A U K O W E P O L I T E C H N I K I W A R S Z A W S K I E J z. 95 Transport 2013

Andrzej W. Mitas

Politechnika �l�ska, Wydzia� In�ynierii Biomedycznej

Witold Konior

Politechnika �l�ska, doktorant, Wydzia� Automatyki, Elektroniki i Informatyki

Aleksander Konior

APM Sp. z o.o.

OPTYCZNE CECHY ZNAKÓW VMS W ASPEKCIE BEZPIECZE�STWA RUCHU

DROGOWEGO

R�kopis dostarczono, maj 2013

Streszczenie: W artykule zwrócono uwag� na aspekt transferu danych w zamkni�tej p�tli sprz��enia zwrotnego w systemie ITS. Punktem wyj�cia jest sprawne centrum zarz�dzania ruchem drogowym, przekazuj�ce nast�pnie wyznaczone dane do lokalnych punktów komunikacji z u�ytkownikiem w ruchu za pomoc� znaków drogowych o zmiennej tre�ci. Przedstawiono problematyk� w�a�ciwego usytuowania elementu przekazuj�cego informacj� �wietln� w kontek�cie klas wyznaczonych k�tem dystrybucji wi�zki �wietlnej. W dalszej cz��ci artyku�u sprecyzowano zadania badawcze, dotycz�ce percepcji i recepcji informacji wizualnej z urz�dzenia emituj�cego �wiat�o o zdefiniowanych cz�stotliwo�ciach. Sformu�owane wnioski powinny by implementowane w praktyce z uwagi na istotny wp�yw na bezpiecze�stwo ruchu drogowego. S�owa kluczowe: ITS, VMS, efektywno� przekazu informacji

1. WPROWADZENIE

Przekaz informacji jest warunkiem podj�cia decyzji w oparciu o realne podstawy. W wielu przypadkach sytuacji na drodze w�a�ciwe decyzje, a cz�sto tak�e te ratuj�ce �ycie, s� wynikiem tak szybkiej analizy, �e uznajemy dzia�anie za machinalne, czyli innymi s�owy automatyczne. Heurystyka jest zapewne pomocna w takim przypadku, lecz wiedza ogólna i nap�yw informacji warunkuj�cej proces optymalizacji odgrywaj� zasadnicz� rol�. W przeciwnym przypadku kierowcy o mniejszym sta�u nie mieliby raczej

332 Andrzej W. Mitas, Witold Konior, Aleksander Konior

szans na reakcje, poniewa� zdarzenie z�o�one z niezale�nych sytuacji instynktownego podj�cia w�a�ciwej decyzji jest równe iloczynowi prawdopodobie�stw tych zdarze�.

Przypadkowo� procesu podejmowania decyzji by�aby wi�c powodem znacz�cej redukcji prawdopodobie�stwa unikni�cia zdarzenia drogowego.1

Nawet ta pobie�na analiza (wsparta szacunkowym wyliczeniem w przypisie) prawdopodobie�stwa iloczynu zdarze� niezale�nych, wskazuje na to, �e decyzje podejmowane s� celowo, a zatem strumie� informacji o stanie procesu (samochód - droga - u�ytkownicy) odgrywa podstawow� rol�.

Wysoki moment nap�dowy nowoczesnych silników pozwala na sta�� pogo� za wzrostem warto�ci pochodnych drogi wzgl�dem czasu, czyli szybko�ci chwilowej, przyspieszenia, zrywu … Niew�tpliwe (zdaniem posiadacza) przydaje mu to dostoje�stwa i wzmacnia pozycj� (w stadzie), cho pogl�d obserwatorów jest przewa�nie odmienny. Dla racjonalnych uczestników ruchu drogowego oznacza to radykalne skrócenie czasu na podj�cie decyzji. U�ytkownik przyspieszaj�cy w czasie 4 sekund do szybko�ci 90 km/h ma przyspieszenie ponad 6m/s2. To bardzo du�a warto�, umo�liwiaj�ca w bardzo krótkim czasie na znacz�cy wzrost szybko�ci, skutkuj�cy pokonywaniem pewnych, czasami niezbyt ewidentnie widocznych odcinków drogi w czasie porównywalnym z czasem reakcji kierowcy. Pozyskanie i w�a�ciwe przetworzenie informacji staje si� wówczas warunkiem brzegowym nale�ytej reakcji kierowcy.

Abstrahuj�c od sytuacji inspirowanych brakiem wiedzy z fizyki i zazwyczaj do niego (poziomu deficytu) proporcjonaln� potrzeb� dominacji, trzeba zwróci uwag� na to, �e system spo�eczny na drodze sta� si� masowy, co oznacza, �e sterowanie w otwartej p�tli sprz��enia zwrotnego nie jest ju� mo�liwe. Punkt odniesienia konstytuowa� si� niemal 100 lat, a znaki drogowe, ewaluuj�c znacz�co w tym czasie, z du�ym prawdopodobie�stwem mog�y przyj� posta optymaln� w wielowymiarowej przestrzeni zadania efektywno�ci przekazu informacji (podobnie, jak „automatycznie” stary but dobrze „le�y”). Problem oznakowania sta�ego le�y w statystycznej, d�ugookresowej podstawie jego zamieszczenia w danym miejscu.2 W wi�kszo�ci przypadków jest to po prostu dobre i m�dre. Przewa�nie wprawdzie je�dzimy po znanym terenie, ale wjazd do obszaru nieznanego nie mo�e ogranicza mobilno�ci tubylcom, a tak sta�oby si� niechybnie, gdyby „obcy” bez oznakowania sta�ego dostosowywa�by si� do postrzeganych okoliczno�ci. Podejmowanie decyzji w zale�no�ci od aktualnej informacji jest podstaw� wspó�czesnego ruchu drogowego. Dawniej mo�na by�o si� porusza na ogumieniu „wielosezonowym”, bo miejsca do wytracenia szybko�ci by�o wi�cej. Takich przyk�adów mo�na poda wiele. Dzi� podejmowanie decyzji warto uwarunkowa nie tylko od sta�ych, czasami zbyt dobrze opanowanych elementów pejza�u (tzw. „je�d�enie na pami�”), znaków drogowych, które w obliczu ich nierzadko dyskusyjnej komunikatywno�ci i aktualno�ci bywaj� lekcewa�one.

Wa�nym medium staj� si� elementy wizualizacyjne telematyki drogowej, pozostaj�ce pod sta�� kontrol� �wiadomego dyspozytora. Ka�de rozpoznanie stanu uk�adu przynosi informacj�. W dzisiejszym wymiarze nat�oku zdarze� i g�sto�ci obiektów w przestrzeni ������������������������������������������������������������1 Niech szansa przypadkowego (bez ostrze�enia) unikni�cia wypadku wynosi ½. Po 5 takich sytuacjach,

a zdarza si� to nam wszystkim na drodze, szansa na dotarcie do celu wynosi ju� tylko ok. 3%�2 Rozwa�ania niestaranno�ci s�u�b, „zapominaj�cych” o usuni�ciu znaków „przeterminowanych”

lub o nadmiernie rygorystycznym przepisie, który w zwi�zku z tym staje si� martwy (akty normatywne dot. czysto�ci j�zyka polskiego mia�y spowodowa znaczn� popraw� jako�ci s�ownictwa w miejscach publicznych�)�

Optyczne cechy znaków VMS w aspekcie bezpiecze�stwa ruchu drogowego 333

ujawnia si� powa�ny problem w�a�ciwej selekcji tej informacji oraz sprawnego jej przyswojenia. St�d wynika konieczno� optymalizacji sposobu przekazu informacji (w sensie sprawno�ci technicznej) oraz jej odbioru (w sensie biocybernetycznym).

Analiz� efektywno�ci przekazu informacji w funkcji niektórych parametrów geometrii oznakowania warto poprzedzi prostymi ilustracjami. Na poni�szym rysunku przedstawiono sytuacj� drogow�, która zasadniczo powinna zmieni si� w inn� z biegiem czasu3. Ulokowanie znaku o mo�liwo�ci po�lizgu w lecie spowodowa�oby zupe�ny zanik wra�liwo�ci na tre�4 przekazu. Znak o zmiennej tre�ci nadaje si� w takich miejscach najlepiej. Rozwój elektroniki i informatyki daje szans� na tak� redukcj� kosztów przy zachowaniu odpowiedniej niezawodno�ci obiektu z�o�onego w akceptowalnym (normatywnie okre�lonym) czasie.

Rys. 1. Przekaz wa�nej informacji o sytuacji na drodze - zdj�cie z zasobów APM Sp. z o.o.

Dla ustalenia punktu wyj�ciowego warto choby pobie�nie zapozna si� z definicjami

informacji5. Najkrócej ujmuj�c, dla u�ytkownika informacj� jest taka dana, której warto�ci on jeszcze nie zna, a której poznanie zmieni jego stan (inna sprawa, czy zawsze tego chcemy?). Zdj�cie z rysunku 2. mog�oby by traktowane jako �ród�o informacji, gdyby podczas jego projektowania uwzgl�dnione zosta�y te czynniki, które determinuj� w�a�ciw� eksploatacj�. Za�o�enie o braku wp�ywu warunków atmosferycznych nie jest uprawnione, a z drugiej strony dopiero wieloletnie do�wiadczenie pozwala na heurystyczne rozwi�zywanie takich problemów. Warto wi�c rozwa�a na gruncie teoretycznym wszystkie te elementy wp�ywu na jako� przekazu informacji, które s� nale�ycie interpretowane i znane z dotychczasowej praktyki.

������������������������������������������������������������3 W realiach pogodowych 2013 roku rozwa�amy na Podbeskidziu jednak, �e po zimie b�dzie zaraz zima?�4 Niektórzy z nas w warunkach domowych wicz� w praktyce brak reakcji na pewne bod�ce…�5 http://pl.wikipedia.org/wiki/Informacja�

334 Andrzej W. Mitas, Witold Konior, Aleksander Konior

Rys. 2. Zmiana czytelno�ci znaku w zale�no�ci od o�wietlenia - zdj�cie z zasobów APM Sp. z o.o.

2. ZASADY STOSOWANIA ZNAKÓW O ZMIENNEJ TRE�CI VMS

Rzeczywiste znaczenie znaków VMS dla bezpiecze�stwa ruchu drogowego mo�e oceni wy��cznie ten, kto realnie osi�gn�� z tego korzy�.6 Na �amach fachowego czasopisma nale�y jednak wskaza te atrybuty, które determinuj� ich hipotetyczn� przydatno�. Nale�y zacz� od tego, �e musz� one pracowa w skrajnie trudnych warunkach na drodze. Oddzia�uje na nie bardzo wiele niekorzystnych czynników, jak na przyk�ad ciep�o wywo�uj�ce powa�ne wahania temperatury, wilgo, zapylenie, drgania, promieniowanie ultrafioletowe i inne. Urz�dzenia te musz� wi�c by poddane próbom dla oceny zgodno�ci z wymogami przed zastosowaniem ich na drodze. Sposób oceny zgodno�ci znaków o zmiennej tre�ci z wymaganiami normy okre�la PN-EN12966-1:2005+A1:2009. Powody, dla których znaki o zmiennej tre�ci musz� uzyska pozytywn� ocen� instytucji upowa�nionej do certyfikowania staj� si� czytelne, gdy uwzgl�dni si� parametry spektralno-przestrzenne przekazu informacji.

Sprawno� procesu przetwarzania informacji przez cz�owieka zale�y g�ównie od ilo�ci ró�nego rodzaju bod�ców, które absorbuj� jego pami� w jakie� jednostce czasu. Komunikaty nadawane przez znaki VMS absorbuj� pami� krótkotrwa��, tzn. odbiorca ma zaledwie od kilku do kilkunastu sekund na ich przeczytanie i przyswojenie.7

Proces ten dodatkowo komplikuje fakt, �e „wszystko” odbywa si� w ruchu. To powód, dla którego nale�y d��y do zwi�z�o�ci komunikatu i w miar� mo�liwo�ci przekazywa go

������������������������������������������������������������6 Dotyczy to oczywi�cie tzw. przeci�tnego u�ytkownika, który potrzeb� sprawnego ruszania ze

skrzy�owania oceni dopiero wówczas, gdy, pozostaj�c akurat „wyj�tkowo” pod siln� presj� czasu, jako trzeci pojazd w kolejce „nie za�apie” si� na zielone.

7 Za Wikipedi� mo�na przyj�, �e „…Pami�� krótkotrwa�a …przechowuje niewielkie ilo�ci informacji przez krótki okres (bez dokonywania powtórek wewn�trznych czas ten szacuje si� na kilka do kilkunastu sekund). Pami�� krótkotrwa�a wykorzystywana jest do czasowego zapami�tywania danych zmys�owych lub informacji pobranej z pami�ci d�ugotrwa�ej, czy rezultatów procesów przetwarzania danych w mózgu (np. wyników oblicze czy wniosków rozumowa). Wspó�cze�nie rozumiana jest jako efekt utworzenia lub wzbudzenia w pami�ci trwa�ej reprezentacji bod^ca (np. litera, obraz, s�owo itp.)”

Optyczne cechy znaków VMS w aspekcie bezpiecze�stwa ruchu drogowego 335

w formie symboli znaków i sygna�ów drogowych. Nie zawsze oka�e si� to jednak wystarczaj�ce i niekiedy komunikat musi by podany tak�e w postaci tekstowej lub te� w formie kombinowanej, czyli symbolu i tekstu.

Dla przyk�adu przedstawiono poni�ej zupe�nie ju� powszechne rozwi�zania konstrukcji znaków VMS. Warto zauwa�y, �e wymiary nowoczesnego oznakowania s� kompatybilne z gabarytami dróg szybkiego ruchu; pozostaj�c w poje�dzie z pozycji u�ytkownika jeste�my zainteresowani zasadniczo form� i z�o�ono�ci� informacji, a nie konstrukcji technicznej. Zupe�nie inny problem, to tekstowe uzupe�nienie informacji, które w sytuacji zjednoczonej Europy jest realizowane j�zykami narodowymi. Z punktu widzenia osobnika pos�uguj�cego si� na co dzie� j�zykiem obcym komunikaty te s� relatywnie s�abo czytelne; kierowca bez tej wiedzy nie jest ju� adresatem tych komunikatów, co rodzi domniemanie, �e nie maj� one �adnego znaczenia, skoro ich nieznajomo� nie implikuje z za�o�enia �adnych skutków. Taka wyk�adania jest wprawdzie daleko id�ca, lecz sprawdza si� w praktyce (niestety).

Na rysunku 3. schematycznie zilustrowano zestaw znaków VMS o chyba najd�u�szym rodowodzie. W kraju naszych zachodnich s�siadów znaki o kompatybilnej konstrukcji pojawi�y si� ponad 20 lat temu.

Rys. 3. Sposób umieszczenia nad jezdn� znaków VMS z grupy ostrzegawczych, zakazu i informacyjnych - opr. w�asne z archiwum APM Sp. z o.o.,

zamieszczone tak�e w [9]

Innym, nieco bardziej nowoczesnym, a jednocze�nie w kontek�cie powy�szych uwag, konrowersyjnym modelem struktury oznakowania VMS jest przyk�ad z rysunku 4. Jemu te�, w aspekcie czytelno�ci i interpretacji informacji (abstrahuj�c od problemów lingwistycznych) po�wi�cona jest dalsza cz�� materia�u.

336 Andrzej W. Mitas, Witold Konior, Aleksander Konior

Rys. 4. Sposób umieszczenia nad jezdn� znaku wielofunkcyjnego VMS (przekrój trzypasowy) - opr. w�asne z archiwum APM Sp. z o.o., zamieszczone tak�e w [9]

Zak�adaj�c dobry stan psychofizyczny oraz korzystne warunki ruchu, w których uwaga

kieruj�cego skupiona jest wy��cznie na je�dzie, przyjmuje si� w cytowanej, przedmiotowej literaturze, �e na przeczytanie 3-wierszowego komunikatu po 20 znaków alfanumerycznych wystarcz� 2 s. Drugie tyle potrzeba na przyswojenie (zrozumienie) informacji, wi�c ��czny, minimalny czas jaki jest potrzebny kieruj�cemu wynosi 4s.

W procesie projektowania nale�y przede wszystkim zdefiniowa: a) funkcjonalno� znaków zmiennej tre�ci; chodzi tu o realn� przydatno�

w miejscu ich ustawienia. Wymaga to odpowiedzi na pytanie o zawarto� informacji i metod� jej ekspozycji w kontek�cie specyficznych uwarunkowa� uk�adu drogowego oraz potencjalnej roli w systemie zarz�dzania ruchem;

b) mo�liwy uk�ad znaków i symboli na powierzchni obrazowej znaku o zmiennej tre�ci; dotyczy to zw�aszcza znaków zawieraj�cych kombinacje tre�ci tekstowych i graficznych. Ze wzgl�du na k�ty obserwacji w ruchu i ró�nej pr�dko�ci oraz ograniczenia skrajni przyjmuje si�, �e powierzchni� obrazow� znaków montowanych w poboczu rozbudowuje si� w p�aszczy�nie pionowej. W przypadku znaków instalowanych nad jezdni� powierzchni� obrazow� rozbudowuje si� w p�aszczy�nie poziomej.

Znak VMS zgodnie z wymaganiem przedmiotowej normy emituje w stron� poruszaj�cego si� odbiorcy jedn� z 7 wi�zek �wietlnych w ustalonych arbitralnie k�tach (poziomym i pionowym – [9]). Warto�ci te podane s� poni�ej w Tab. 1 i pogl�dowo, dla wybranych klas, zilustrowano na rys. 5.

Tab. 1 Tabela warto�ci k�ta poziomowego i pionowego w [°] – oprac. w�asne na podstawie [9]

Klasa B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7

K�t pionowy -5 -5 -5 -10 -5 -10 -20

K�t poziomy -5 … + 5 -7 … + 7 -10 … + 10 -10 … + 10 -15 … +15 -15 … +15 -30 … +30

Optyczne cechy znaków VMS w aspekcie bezpiecze�stwa ruchu drogowego 337

Rys. 5. Ilustracja klas dystrybucji wi�zki �wietlnej – opracowanie w�asne z archiwum APM Sp. z o.o.

Warto�ci k�tów s� podane zgodnie z naturaln� ich definicj�, ale dla jasno�ci

wypowiedzi mo�na doda, �e k�t poziomy liczony jest w kierunku dodatnim oraz po ujemnym, a k�t pionowy wyznaczony jest przez lini� horyzontaln� i lini� skierowan� w dó� (chodzi o linie realnie, optycznie, wyznaczaj�ce granice wi�zki �wietlnej).

Rozwa�ania dalszej cz��ci (dla czytelnej ilustracji dyskutowanego problemu) ograniczono do klas: B1, B2, B3, B5 (czyli takich, dla których k�t pionowy wynosi -5°), podaj�c w Tab. 2. podstawowe definicje owych klas.

Tab. 2 Tabela dystrybucji wi�zki �wietlnej dla wybranych klas – oprac. w�asne na podstawie [9]

B1 Stosuje si� w przypadkach, gdy wy�wietlana informacja dotyczy kieruj�cych poruszaj�cych si� z du�� pr�dko�ci� po konkretnych pasach ruchu, na przyk�ad: autostrady i drogi ekspresowe. Znak montowany nad pasem ruchu. Wy�wietlany komunikat musi by widzialny i czytelny w zakresie wielko�ci znaków: D i E

B2 Stosuje si� w przypadkach, gdy wy�wietlana informacja dotyczy kieruj�cych poruszaj�cych si� z du�� pr�dko�ci� po dwóch s�siaduj�cych ze sob� pasach ruchu, na przyk�ad: autostrady i drogi ekspresowe. Znak montowany nad pasem ruchu. Wy�wietlany komunikat musi by widzialny i czytelny w zakresie wielko�ci znaków: D i E

B3

Stosuje si� w przypadkach, gdy wy�wietlana informacja dotyczy kieruj�cych poruszaj�cych si� z du�� pr�dko�ci� po drodze wielo-pasowej (3 lub 4 pasy ruchu), na przyk�ad: autostrady i drogi ekspresowe. Znak montowany nad pasem ruchu lub w poboczu drogi. Wy�wietlany komunikat musi by widzialny i czytelny w zakresie wielko�ci znaków: D i E

B5 Stosuje si� na drogach jedno i dwu jezdniowych w obszarze zabudowanym i ograniczonej pr�dko�ci, na przyk�ad: na drogach klasy GP i G. Znaki montowane nad jezdni� lub w poboczu. Wy�wietlany komunikat musi by widzialny i czytelny w zakresie wielko�ci znaków: A, B i C

Warto mo�e w tym miejscu podkre�li rol� jako�ci w przypadku znaków VMS.

Weryfikacja poprawno�ci ich dzia�ania musi mie co najmniej dwie ods�ony:

338 Andrzej W. Mitas, Witold Konior, Aleksander Konior

a) funkcjonaln� - tu wystarczy specyfikacja przeznaczenia i opis sposobu kontroli; k�ty dystrybucji wi�zki, oraz parametry optyczne wymagaj� odpowiedniego oprzyrz�dowania i w�a�ciwego pomieszczenia, ale nie wymagaj� z�o�onego aparatu matematycznego;

b) jako�ciow� – umo�liwiaj�c� weryfikacj� pr�dów zasilania, temperatur pracy, sposobu wyznaczania wspó�czynników niezawodno�ciowych (w tym zapisy informuj�ce o parametrach u�ytych elementów oraz modelu matematycznego, u�ytego do wyznaczenia niezawodno�ci obiektu z�o�onego).

3. ANALIZA WARTO�CI GRANICZNYCH PARAMETRÓW

ZNAKÓW O ZMIENNEJ TRE�CI VMS W ASPEKCIE SPRAWNO�CI RECEPCJI INFORMACJI

Znak drogowy jest widoczny dopiero po osi�gni�ciu takiego dystansu, przy którym rozdzielczo� oka zasadniczo „radzi” sobie z rozpoznaniem obrazu.8 W przypadku konieczno�ci czytania kilku linii tekstu niektóre z nich s� widoczne dopiero po pewnym czasie, co ilustruje rysunek 6. Gdyby uprawnione by�o za�o�enie, �e informacj� odbieramy liniami od górnego wiersza, wówczas pierwsza w kolejno�ci widoczno� górnego wiersza jest uzasadniona. Wobec deficytu tej wiedzy uprawnione jest zdefiniowanie obszaru ograniczonej widoczno�ci znaku VMS z liniami testowymi, wyznaczone na podstawie relacji trygonometrycznych, w których jedn� przyprostok�tn� jest wysoko� linii tekstu, a drug� odcinek oznaczony jako d1’, oblicznony na podstawie k�ta prowadzenia wi�zki (w analizowanym przypadku jest to -5°).

d1 minimalna odleg�o� widoczno�ci VMS d1’ odleg�o� ograniczonej widoczno�ci VMS d2 maksymalna odleg�o� czytelno�ci VMS

Rys. 6. Ilustracja odleg�o�ci umo�liwiaj�cej pe�ne zapoznanie si� z komunikatem - opracowanie w�asne z archiwum APM Sp. z o.o.

������������������������������������������������������������8 Zak�adamy przy tym milcz�co, �e ten kierowca, który powinien pos�ugiwa si� okularami z powodu wady

wzroku, ma szk�a korekcyjne, a ostatnia wizyta kontrolna u okulisty mia�a miejsce w rozs�dnym czasie

Optyczne cechy znaków VMS w aspekcie bezpiecze�stwa ruchu drogowego 339

Na podstawie informacji podanej w cytowanej normie przyjmuje si�, �e dla obliczenia odleg�o�ci, z której mo�na przeczyta znaki alfanumeryczne nale�y pos�u�y si� wyra�eniem:

hkd H�2 (1)

gdzie k jest sta�� z przedzia�u 500…600, a h znormalizowan� wysoko�ci� znaku. Konkretne warto�ci odleg�o�ci d2 dla k = 600 podano w tabeli 4. W niej zamieszczono

równie� odleg�o� d1 wyznaczon� na podstawie zale�no�ci:

)5(/)(1 � � tgWOSPd (2)

Norma podaje 5 klas dot. wymiarów wy�wietlanych znaków alfanumerycznych. S� to odpowiednio: A (h=100mm), B (h=160mm), C (h=240mm), D (h=320mm) i E (h=400mm). Dla dalszych rozwa�a� przyj�to jedynie „wi�ksze” wymiary, tzn. 240, 320 i 400 mm.

Tab. 3

Warto�ci do oblicze wysoko�ci znaku - oprac. w�asne na podstawie [9]

Skrajnia pionowa SP [m] 5,5 Wysoko� obserwatora WO [m] 1,2

Minimalna odleg�o� widoczno�ci dla klasy -5° d1 [m] 49,14923 Maksymalna odleg�o� czytelno�ci d2 [m] dla h=240 mm 144 Maksymalna odleg�o� czytelno�ci d2 [m] dla h=320 mm 192 Maksymalna odleg�o� czytelno�ci d2 [m] dla h=400 mm 240

Warto w tym miejscu zauwa�y, �e zwi�kszenie wysoko�ci obrazowej, czyli efektywne

uniesienie skrajni pionowej skutkuje paradoksalnie skróceniem czasu recepcji kompletnej informacji, poniewa� odleg�o� ograniczonej widoczno�ci VMS niestety si� wyd�u�a.

Tab. 4

Tabela wyznaczania Czasu Przyswajania Tre�ci (CzPT) w sekundach dla znaku o wysoko�ci h = 240 mm - oprac. w�asne

Wysoko� znaku

VMS [m]

Pocz. obszaru

ogranicz. czytelno�ci

Zakres obszaru

ograniczonej widoczno�ci

Zakres czytelno�ci

dla h=240mm

CzPT [s]

dla

50 km/h

CzPT [s]

dla

70 km/h

CzPT [s]

dla

90 km/h

CzPT [s]

dla

110 km/h

1,5 66,3 17,1 77,7 5,6 4 3,1 2,5 2 72 22,9 72 5,2 3,7 2,9 2,4

2,5 77,7 28,6 66,3 4,8 3,4 2,7 2,2 3 83,4 34,3 60,6 4,4 3,1 2,4 2

3,5 89,1 40 54,9 3,9 2,8 2,2 1,8 4 94,9 45,7 49,1 3,5 2,5 2 1,6

4,5 100,6 51,4 43,4 3,1 2,2 1,7 1,4 5 106,3 57,1 37,7 2,7 1,9 1,5 1,2

340 Andrzej W. Mitas, Witold Konior, Aleksander Konior

Dane zamieszczone w tabeli pochodz� z prostych oblicze� drogi dla okre�lonej szybko�ci liniowej pojazdu, a wyniki wyznaczono dla konkretnych wysoko�ci zamieszczenia wierszy alfanumerycznych. Warto przy tym zwróci uwag�, �e maksymalna odleg�o� widoczno�ci znaku jest sta�a i wynika z rozdzielczo�ci oka ludzkiego.

Dane z tabeli w postaci graficznej przedstawia rysunek 6. W dalszej kolejno�ci przytoczono tabele 6. i 7., odpowiednio dla znaków o wysoko�ci 320 i 400 mm, a stosowne wykresy zamieszczono na rysunkach 7. i 8.

0

1

2

3

4

5

6

1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5

Wysoko� symbolu h = 240 mm (klasa C)

Czas przyswojenia tre�ci przy50 km/h [s]Czas przyswojenia tre�ci przy70 km/h [s]Czas przyswojenia tre�ci przy90 km/h [s]Czas przyswojenia tre�ci przy110 km/h [s]

Rys. 6. Zale�no� czasu dost�pnego na przyswojenie tre�ci w funkcji wysoko�ci zamieszczenia znaku VMS (w [m]) dla symbolu o wysoko�ci 240 mm

Tab. 5

Tabela wyznaczania Czasu Przyswajania Tre�ci (CzPT) w sekundach dla znaku o wysoko�ci h = 320 mm - oprac. w�asne

Wysoko� znaku

VMS [m]

Pocz. obszaru

ogranicz. czytelno�ci

Zakres obszaru

ograniczonej widoczno�ci

Zakres czytelno�ci

dla h=320mm

CzPT [s]

dla

50 km/h

CzPT [s]

dla

70 km/h

CzPT [s]

dla

90 km/h

CzPT [s]

dla

110 km/h

1,5 66,3 17,1 125,7 9 6,5 5 4,1

2 72 22,9 120 8,6 6,2 4,8 3,9

2,5 77,7 28,6 114,3 8,2 5,9 4,6 3,7

3 83,4 34,3 108,6 7,8 5,6 4,3 3,5

3,5 89,1 40 102,9 7,4 5,3 4,1 3,4

4 94,9 45,7 97,1 7 5 3,9 3,2

4,5 100,6 51,4 91,4 6,6 4,7 3,7 3

5 106,3 57,1 85,7 6,2 4,4 3,4 2,8

Optyczne cechy znaków VMS w aspekcie bezpiecze�stwa ruchu drogowego 341

0

2

4

6

8

10

1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5

Wysoko� symbolu h = 320 mm (klasa D)

Czas przyswojenia tre�ci przy50 km/h [s]Czas przyswojenia tre�ci przy70 km/hCzas przyswojenia tre�ci przy90 km/h [s]Czas przyswojenia tre�ci przy110 km/h [s]

��

Rys. 7. Zale�no� czasu dost�pnego na przyswojenie tre�ci w funkcji wysoko�ci zamieszczenia znaku VMS (w [m]) dla symbolu o wysoko�ci 320 mm

Tab. 6 Tabela wyznaczania Czasu Przyswajania Tre�ci (CzPT) w sekundach dla znaku

o wysoko�ci h = 400 mm - oprac. w�asne

Wysoko� znaku

VMS [m]

Pocz. obszaru

ogranicz. czytelno�ci

Zakres obszaru

ograniczonej widoczno�ci

Zakres czytelno�ci

dla h=240mm

CzPT [s]

dla

50 km/h

CzPT [s]

dla

70 km/h

CzPT [s]

dla

90 km/h

CzPT [s]

dla

110 km/h

1,5 66,3 17,1 177,7 12,8 9,2 7,1 5,8

2 72 22,9 172 12,4 8,9 6,9 5,6

2,5 77,7 28,6 166,3 12 8,6 6,7 5,4

3 83,4 34,3 160,6 11,6 8,3 6,4 5,2

3,5 89,1 40 154,9 11,1 8 6,2 5,1

4 94,9 45,7 149,7 10,7 7,7 6 4,9

4,5 100,6 51,4 143,4 10,3 7,4 5,7 4,7

5 106,3 57,1 137,7 9,9 7,1 5,5 4,5

342 Andrzej W. Mitas, Witold Konior, Aleksander Konior

Znaki o wysoko�ci symbolu 400 mm s� bez w�tpienia najlepiej czytelne, mo�na bez oblicze� przyj�, �e spe�ni� wszelkie wymagania. Z drugiej strony rozwi�zania technicznej powinny by „mo�liwie dobre, ale nie lepsze”, poniewa� nadmiar parametryczny ma takie samo znaczenie jak nadmiarowa moc w samochodzie �� mo�e by przydatna w trudnej sytuacji, ale cz��ciej bywa przyczyn� wyst�powania powa�nych problemów.

02468

101214

1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5

Wysoko� symbolu h = 400 mm (klasa E)

Czas przyswojenia tre�ci przy50 km/h [s]Czas przyswojenia tre�ci przy70 km/h [s]Czas przyswojenia tre�ci przy90 km/h [s]Czas przyswojenia tre�ci przy110 km/h [s]

Rys. 8. Zale�no� czasu dost�pnego na przyswojenie tre�ci w funkcji wysoko�ci zamieszczenia

znaku VMS (w [m]) dla symbolu o wysoko�ci 400 mm

Analizuj�c dane przedstawione w tabelach powy�ej oraz dokonuj�c oceny wykresów na rysunkach 6-8, mo�na okre�li dopuszczalne wysoko�ci instalacji omawianych znaków.

Obszar lini� g�ówn� siatki na wysoko�ci 4 sekund definiuje granice niedopuszczalnej wysoko�ci powierzchni obrazowej znaku o zmiennej tre�ci ze wzgl�du na przedmiotowe ograniczenie czasu recepcji i percepcji. Sumarycznie uj�to wyniki w tabeli 8. Zapis „xxx” oznacza brak mo�liwo�ci stosowania. Wyznaczone warto�ci obowi�zuj� oczywi�cie dla klas B1, B2, B3 i B5, zgodnie z k�tem pionowym dystrybucji wi�zki �wietlnej.

Tab. 7

Warto�ci do oblicze wysoko�ci znaku - oprac. w�asne na podstawie [9]

H = 240 mm H = 320 mm H = 400 mm

50 km/h 3 m Bez ogranicze� Bez ogranicze�

70 km/h 1,5 m Bez ogranicze� Bez ogranicze�

90 km/h xxx 3 m Bez ogranicze�

110 km/h xxx 1,5 m Bez ogranicze�

Znaki VMS umo�liwiaj�ce wy�wietlanie informacji alfanumerycznej mog� by dobrane

i zamieszczone na wysoko�ci zale�nej od potrzeb. Na drodze z ograniczeniem szybko�ci do 70 km/h mog� by u�yte te z symbolami o wysoko�ci 240 mm. Pogl�d, �e nale�a�oby

Optyczne cechy znaków VMS w aspekcie bezpiecze�stwa ruchu drogowego 343

uwzgl�dni mo�liwe przekroczenia szybko�ci implikowa�by zasadniczo równie� powi�kszenie znaków „starego typu” do wielko�ci ko�a od samochodu ci��arowego, bo symbole na takim znaku te� mog� si� „pomiesza” przy nadmiernej szybko�ci.

4. PODSUMOWANIE I WNIOSKI Przekaz informacji jest dzi� problemem globalnym. Wiele instytucji próbuje tego

dzia�ania; z jakim efektem, ka�dy widzi – najpierw pojawia si� informacja, potem dementi, odwo�anie dementi i ostatnia strona ze sprostowaniem czcionk� 7 pt. Czas popularno�ci informacji prawdziwej jeszcze daleko przed nami, dzi� fascynujemy si� samym faktem medialnej egzystencji. W ruchu drogowym nie sprawdza si� taki scenariusz, bo niew�a�ciwie zinterpretowana i b��dnie przekazana informacja jest równie szkodliwa, jak jej brak. Nieadekwatna do rzeczywisto�ci informacja o wypadku za niewidocznym zakr�tem drogi, powtórzona kilkukrotnie, u kierowców mo�e spowodowa zoboj�tnienie, skutkuj�ce negatywnie w przypadku faktycznego zagro�enia. B��d systemu móg�by spowodowa wjazd na skrzy�owanie z kolizyjnych kierunków, cho tu przewa�nie mamy do czynienia z „drogowym daltonizmem”, znamiennym dla krajów, których obywatele musz� w zakresie gospodarczym, technicznym, obyczajowym i kulturowym dogania te kraje, gdzie kierowcy odró�nianie cz��ci sygnalizatora maj� ju� opanowane.9

Temat znajomo�ci podstaw fizyki, determinuj�cy poziom kultury motoryzacyjnej10, jest przedmiotem rozwa�a� w autorskiej monografii [12], podejmuj�cej zagadnienie z tej strony, �e rozumienie zasad powa�nie usprawnia wnioskowanie. W przeciwnym razie nast�pstwo czynno�ci podlega metodzie s�ownikowej – czynno� AS jest znamienna dla potencjalnej przyczyny AP i tak dalej. Po pierwsze wymaga to sprawno�ci pami�ci d�ugoterminowej (z czym dzi� wielu z nas ma problemy), po drugie ma zwodniczy charakter, bo pobie�ny z konieczno�ci (w szybkim ruchu) ogl�d zjawiska mo�e prowadzi do b��dnej kategoryzacji.

W rozumowaniu aksjomatyczno-dedukcyjnym, znamiennym dla techniki i jej aplikacji, aktualna informacja, wp�ywaj�ca na bieg algorytmu sterowania (np. pojazdem) jest nieodzowna. Znaki VMS stanowi� punkt zwrotny w rozwoju telematyki drogowej, bo s� indykatorami w zamkni�tej p�tli sprz��enia zwrotnego uk�adu regulacji ruchu.

Uwzgl�dniaj�c wykazane w tre�ci artyku�u zale�no�ci mo�na wyodr�bni nast�puj�ce, wymienione poni�ej, czynniki determinuj�ce jako� i sprawno� przekazu informacji.

�Powierzchnia obrazowa znaku VMS powinna konstrukcyjnie charakteryzowa si� ze wzgl�du tendencj� do powi�kszania wymiaru w p�aszczy�nie pionowej wobec p�aszczyzny poziomej, ze wzgl�du na lepsz� czytelno� – znak powinien by „raczej szerszy, ni� wy�szy”

������������������������������������������������������������9 „Ciemnopomara�czowe” przy wje�dzie skutkowa mo�e tym, �e „grube” auto, lekko „dra�ni�te” w bok

przez jakiego� „malucha” wykonuje przewrotk�. To wynika z fizyki, która nie jest ulubionym przedmiotem nauczania w niektórych krajach…�

10 Ostatecznie sprawne zjedzenie kotleta w przyzwoitym miejscu wymaga nie tylko g�odu, lecz tak�e niekoniecznie powszechnej umiej�tno�ci w�a�ciwego trzymania narz�dzi, zupe�nie przecie� prostych, a jednak sprawiaj�cych cz�sto problem��

344 Andrzej W. Mitas, Witold Konior, Aleksander Konior

�Wybór klasy wi�zki �wietlnej jest wynikiem kompromisu pomi�dzy czasem odczytu komunikatu i trwa�o�ci urz�dzenia. Zale�y to wi�c od miejsca i klasy drogi.

�Czytelno� wy�wietlanego komunikatu na znakach VMS zale�y przede wszystkim od wymiarów czcionki, pr�dko�ci rzeczywistej pojazdu oraz sprawno�ci psychofizycznej kieruj�cego.

Szczególnym zainteresowaniem zespo�u autorów niniejszego artyku�u cieszy si� obecnie fizjologiczny aspekt percepcji wzrokowej. Centralnym punktem bada� s� realne problemy, u�rednione na populacj� kierowców, takie jak:

o rzeczywiste pole widzenia, o widzenie barwne lub dystynktywno� poszczególnych sk�adników

informacji, o przyczyny i skala problematyki niedoborów widzenia, o wp�yw niedoborów widzenia na postrzeganie przekazów informacyjnych

emitowanych przez znaki VMS. Problem fizjologii widzenia w kontek�cie znaków VMS nie jest nadmiernie

„wyeksploatowany”. Co wi�cej, mo�na przyj�, �e brak jest nawet wiedzy szczegó�owej o zmianach postrzegania w okoliczno�ciach stresu, przeci��enia, agresji lub zm�czenia. Problematyka analizy bie��cej kondycji psychofizycznej kierowcy jest poruszona równie� w cytowanej monografii [12], a przede wszystkim prac ukierunkowanych na opracowanie biomedycznego asystenta kierowcy. Jedno warto przy tej okazji podkre�li – zmiany kondycji psychofizycznej cz�owieka, zasadniczo warunkuj�cej percepcj�, recepcj� i sprawno� wykonywania czynno�ci zwi�zanych z uczestnictwem kierowanego pojazdu w ruchu drogowym dziej� si� w cyklu dobowym, je�li nie godzinowym. A badanie przydatno�ci do tej odpowiedzialnej funkcji odbywa si� co najwy�ej sporadycznie. Osobny problem, pozostaj�cy z powy�szymi zagadnieniami w �cis�ej korelacji wynika z do� jednokierunkowej analizy parametrów fotometrycznych znaków VMS. Klas� emitowanej wi�zki w kontek�cie k�ta bry�owego i jej jasno� mo�na odnie� do normatywnych ustale�. Otwartym obszarem badawczym jest barwa i sposób emisji �wiat�a z pó�przewodnikowych elementów �wiec�cych.

Oko�o stu lat trwa�o konstytuowanie systematyki znaków tradycyjnych, �wiec�cych faktycznie �wiat�em rozproszonym, odbitym i realnie wielosk�adnikowym (w sensie zawarto�ci kolorów). Znaki VMS w ka�dej z wymienionych kategorii s� przeciwstawne, dlatego zasadne s� badania, prowadzone przez zespó� autorów nad:

o czasem skutecznej obserwacji znaków VMS w kontek�cie czasu percepcji, o klasy barwy znaków VMS, o wymiarów powierzchni obrazowej z uwzgl�dnieniem pola widzenia ostrego

(czas obserwacji), o ograniczenia ilo�ci jednostek informacyjnych na polu obrazowym

Nadarza si� zupe�nie niezwyk�a w historii rozwoju cywilizacyjnego okazja, by post�p techniczny wykorzysta tak�e do innych celów, ni� zdobycie przewagi. Dokonania informatyki, poprzedzone dynamicznym rozwojem elektroniki, przy w�a�ciwym wykorzystaniu ogólnodost�pnej telekomunikacji w rozleg�ych sieciach teleinformatycznych stanowi� powa�ny przyczynek do masowego i co najwa�niejsze homogenicznego (z uwagi na mo�liwo� modularyzacji) wdra�ania rozwi�za� technicznych w systemach biocybernetycznych. Dzi�ki temu mo�liwa jest popularyzacja

Optyczne cechy znaków VMS w aspekcie bezpiecze�stwa ruchu drogowego 345

systemów ITS nie tylko z uwagi na czynnik ekonomiczny, ale przede wszystkim z pobudek czysto humanistycznych.

Bibliografia

1. Przemys�aw Rze�niewski, Standaryzacja ITS w Krajowym Systemie Zarz�dzania Ruchem – strategia, plany, dzia�ania, wyzwania, Generalna Dyrekcja Dróg Krajowych i Autostrad, Seminarium pt. „Drzwi otwarte Centrum Zarz�dzania Ruchem”, Stryków, marzec 2012 r.

2. RWVZ Richtlinien fur Wechselverkehrszeichen an Bundesfernstrassen, Bundesministerium fur Verkehr, Abtailung Strassenbau, Verkehrsblatt – Dokument Nr. B 6738, Ausgabe 1997.

3. RWVA Richtlinien fur Wechselverkehrszeichenlagen an Bundesfernstrassen, Bundesministerium fur Verkehr, Abtailung Strassenbau, Verkehrsblatt – Dokument Nr. B 6740, Ausgabe 1997.

4. Raport Polskie drogi – dlaczego Polska nie radzi sobie z inwestycjami infrastrukturalnymi?; Centrum im. Adama Smitha, Warszawa 2013.

5. Gabriel Nowacki: Telematyka transportu drogowego, ITS, Warszawa 2008. , ISBN 978-83-60965-68-9. Str. 206.

6. Andrzej W. Mitas, (w:) Bezpieczestwo w ruchu drogowym i transporcie lotniczym, Praca zbiorowa pod red. Wies�awa Pamu�y, Wydawnictwo Politechniki �l�skiej. Gliwice 2006, monografia.

7. Andrzej W. Mitas, Artur Rygu�a, Marcin Bugdol, Computer aid assessment of driver’s fatigue during driving based on eye movements analysis, Journal of Medical Informatics & Technologies 2008, vol. 12, s. 195–200.

8. Andrzej Mitas, Artur Rygu�a, Bart�omiej Pyci�ski, Marcin Bugdol, Witold Konior, Biomedical driver’s support system. Information Technologies in Biomedicine Lecture Notes in Computer Science, Eds: Ewa Pi�tka, Jacek Kawa, Berlin, Springer Verlag 2012, s. 277–285.

9. Andrzej W. Mitas, Leszek Kornalewski, Zenon Szczepaniak, Warunki techniczne – znaki o zmiennej tre�ci, zeszyt 83, seria: Informacje, Instrukcje, Wydawnictwo Instytutu Bada� Dróg i Mostów.

10. Andrzej W. Mitas, Witold Konior, Aleksander Konior: Niektóre aspekty skuteczno�ci przekazu informacji w ruchu drogowym za pomoc� znaków o zmiennej tre�ci (VMS). Czasopismo „Paragraf na drodze“. 2013. ISSN 1505-3520. (4 pkt) Rola autora koncepcji i wspó�autora publikacji. Udzia� 60 %.

11. Andrzej W. Mitas, Witold Konior, Aleksander Konior: VMS parameters impact on safety and reliability in Road traffic management. Archives of Transport (w druku). Polish Academy of Sciences. Committee of Transport. ISSN 0866-9546. Rola wspó�autora koncepcji i wspó�autora publikacji. Udzia� 40 %.

12. Andrzej W. Mitas: Biocybernetic and technical aspect of transport safety. Bezpiecze�stwo transportu w aspekcie technicznym i biocybernetycznym. Wyd. Wydzia� In�ynierii Biomedycznej Politechniki �l�skiej, Gliwice, 2013, ISBN 978-83-934357-7-7. Str. 186.

OPTICAL FEATURES OF VMS-SIGNS UNDER THE ASPECT OF TRANSPORT SAFETY

Summary: The article focuses on the aspect of data transfer in ITS systems. The first and main point of this system is traffic management center that transfers the data to the local cells of communication to inform by VMS the traffic participant. Then the problems of proper positioning of light emitting beam in the context of so called classes is presented. In the second part there are some problems defined, that must be solved for proper perception and reception of visible information from the unit that emits the defined frequencies. The specified conclusions should be applied in the praxis because of the important influence on the traffic safety. Keywords: ITS, VMS, efficiency of information transfer