Metoda konfliktów w ocenie bezpieczeństwa rozwiązań komunikacyjnych

Transkrypt

1 WŁODAREK Paweł Metoda konfliktów w ocenie bezpieczeństwa rozwiązań komunikacyjnych WSTĘP Co roku na polskich drogach ginie ponad 3 tysiące osób [0]. Choć statystyki wyraźnie utrzymują się w tendencji spadkowej to wizja zero ofiar wydaje się nadal odległa. Jakie działania należałoby podjąć w pierwszej kolejności, aby zwiększyć tempo spadku ofiar śmiertelnych i ciężko rannych? Według statystyk publikowanych przez policję [0] człowiek (kierowca, pieszy, rowerzysta, pasażer) jako bezpośrednia przyczyna wypadku wymieniany jest w około 95%, natomiast droga (geometria, stan nawierzchni i oznakowanie) jedynie w 2-3%, a stan pojazdu w około 2%. Oczywiście niepodważalnym jest fakt, że zazwyczaj wypadek powstaje z przyczyny bezpośredniego błędu człowieka, jednak należy brać pod uwagę wszystkie okoliczności, które przyczyniają się do powstania tego błędu. Szczegółowe przeanalizowanie przyczyn wypadków prowadzi do wniosku, że w zależności od rozpatrywanego źródła [5,2], udział poszczególnych czynników ryzyka w powstawaniu wypadków drogowych jest następujący: człowiek 93-95%, droga 28-35%, pojazd 8-2%. Z powyższego faktu jednoznacznie wynika, że w większości wypadków drogowych występuje czynnik ludzki, ale jednocześnie jedną z przyczyn jednej trzeciej wypadków drogowych była źle zaprojektowana lub niewłaściwie eksploatowana infrastruktura drogowa. W takim razie poza odpowiednim szkoleniem, egzekwowaniem stosowania się do przepisów ruchu drogowego oraz uświadamianiem ryzyka uczestnikom ruchu należałoby podjąć kroki w celu poprawy elementów infrastruktury drogowej stwarzających potencjalne zagrożenie. Najczęściej stosowana metoda wykrywania miejsc szczególnie niebezpiecznych polega na analizie zdarzeń drogowych (wypadków i kolizji) z dłuższego okresu. Niestety metoda ta obarczona jest dużą wadą, gdyż ocena elementu infrastruktury następuje dopiero po pewnym czasie, w momencie gdy ewentualne tragiczne zdarzenia już miały miejsce i nie można w żaden sposób im zapobiec. Na dodatek kolizje i wypadki są dosyć rzadkimi zdarzeniami, których liczba z roku na rok maleje, a więc metoda wykrywania miejsc niebezpiecznych w oparciu o te dane jest mało zadowalająca. Już w latach 70 ubiegłego wieku prowadzono badania, których wyniki pozwoliły na opracowanie metody konfliktów (Conflict Techniques). Daje ona możliwość (w niektórych przypadkach) dużo wcześniejszego wykrycia zagrożenia i pozwala na szybsze podjęcie działań naprawczych.. METODA KONFLIKTÓW Przyjmuje się, że metoda konfliktów została zapoczątkowana poprzez badania prowadzone w General Motors w końcu lat 70 ubiegłego wieku []. Następnie prace toczyły się równolegle w różnych ośrodkach badawczych, m.in. w Transport and Road Research Laboratory (TRRL) w Anglii oraz na Uniwersytecie w Lund (LTH). Definicję konfliktu pojazdów w ruchu przyjęto na międzynarodowych warsztatach w Oslo w 997 r. [3] w brzmieniu: Konflikt w ruchu jest sytuacją w której dwóch lub więcej użytkowników drogi zbliża się do siebie w czasie i w przestrzeni w takim stopniu, iż istnieje ryzyko kolizji jeśli ich ruch nie pozostanie zmieniony. Z powyższej definicji wynika jednoznacznie, że nie można mówić o konflikcie jedynie w odniesieniu do jednego użytkownika drogi. Zdarzenia takie jak najechanie pojazdu na przeszkodę, w których nie uczestniczył inny użytkownik drogi, nie są brane pod uwagę przy stosowaniu tej metody. Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Lądowej, Instytut Dróg i Mostów, Warszawa, al. Armii Ludowej 6, p.wlodarek@il.pw.edu.pl 6705

2 Metoda ta jest wykorzystywana na różne sposoby, m.in.: przy ocenie stanu bezpieczeństwa badanego elementu sieci drogowej (skrzyżowania, odcinka drogi itp.), jako narzędzie badawcze dla lepszego zrozumienia związku pomiędzy zachowaniami użytkowników dróg i ich wpływem na powstawanie zagrożeń, dla oceny efektywności stosowanych środków podnoszących bezpieczeństwo ruchu drogowego (analizy przed-po wprowadzeniu zmian), jako substytut danych o bezpieczeństwie w miejscach, gdzie archiwalne dane nie są dostępne. Badania prowadzone nad tą metodą doprowadziły do wniosku, że sytuacje konfliktowe występują dużo częściej niż kolizje i wypadki drogowe (5-0 tys. razy częściej), co daje dużo większe możliwości analizy statystycznej. W 987 r. Christem Hydén opracował piramidę bezpieczeństwa (rysunek ), która pokazywała relację pomiędzy zdarzeniami drogowymi o różnym stopniu ciężkości, sytuacjami konfliktowymi a ruchem niezakłóconym. Ruch niezakłócony rozumiany jest jako ruch pojazdów zupełnie niezależnych od siebie, potencjalne konflikty występują wtedy, gdy użytkownicy przekraczają swoje tory ruchu, są blisko siebie ale nie zmieniają swojego zachowania (lub robią to w bardzo nieznacznym stopniu). Lekkie konflikty to takie sytuacje, w których użytkownicy przecinają swoje tory ruchu i wykonują unik w celu wyminięcia się (nie używają jednak hamulców), natomiast poważne konflikty występują wtedy, gdy pojazdy wykonują unik z użyciem hamulców, a sytuacja jest bardzo bliska ich kolizji. Należy jednak zauważyć, że relacje pomiędzy poszczególnymi zdarzeniami będą inne dla różnych elementów infrastruktury drogowej. Rys.. Piramida bezpieczeństwa [9].. Wskaźniki bezpieczeństwa Przez wieloletnie badania nad metodą konfliktów zdefiniowano kilka wskaźników bezpieczeństwa istotnych ze względu na stosowanie metody. Najważniejsze z nich to: Time to Collision (TTC) [3,7] jest to czas jaki upłynąłby do kolizji dwóch pojazdów w sytuacji, gdyby żaden z nich nie wykonał manewru unikającego kolizji (hamowanie lub wyminięcie). Sposób obliczania TTC przedstawiono na wzorach poniżej oraz na rysunku 2. d2 TTC, v2 jezeli d v d2 v2 / v d TTC, v v d l w2 d2 l2 w 2 jezeli d2 v2 d v / TTC X X l 2, jezeli v v 2 (2) v v2 TTC X v 2 (3) X v 2 () 6706

3 Rys. 2. Obliczanie TTC przy różnych torach pojazdów (według wzorów, 2 i 3) Time to Accident (TA) [9] jest to czas jaki upłynąłby do kolizji dwóch pojazdów od momentu, gdy jeden z nich podejmuje manewr unikający kolizji w sytuacji, gdyby tego manewru nie podjął. Post Encroachment Time (PET) [] jest to czas jaki upływa od momentu, kiedy pierwszy pojazd opuszcza strefę konfliktu, do momentu, kiedy drugi w nią wjeżdża (wzór (4) i rysunek 3). Time Advantage (TAdv) [6] może być uznany za rozszerzenie PET, gdyż jest podobnie definiowane. Jednak w przeciwieństwie do PET nie jest określany jedną wartością, a stale zmienia się w czasie, gdyż bierze pod uwagę geometrię pojazdów i sytuację, gdy ich tory nie przecinają się pod kątem prostym (rysunek 3). PET t 2 t (4) Rys. 3. Obliczanie PET według wzoru (4) i TAdv Time Gap (TG) określa aktualny dystans pomiędzy pojazdami wyrażony w jednostce czasu. Służy do opisywania sytuacji, w których pojazdy poruszają się w normalnym ruchu jadąc jeden za drugim. Deceleration-to-safety Time (DST) [8] wymagana wartość opóźnienia pojazdu, żeby zachować minimalny odstęp czasowy od innego użytkownika drogi niezbędny, aby nie wywołać u niego niepożądanej reakcji, np. hamowanie pojazdu przed przejściem dla pieszych, aby umożliwić swobodne przejście pieszego. Wskaźniki bezpieczeństwa służą przede wszystkim do oceny ciężkości sytuacji konfliktowych na drodze. W zależności od okoliczności w których stosuje się metodę konfliktów, różne są zalecenia co do wykorzystywania poszczególnych wskaźników. Głównym problemem jest jednak znalezienie relacji pomiędzy częstością występowania poszczególnych typów konfliktów a kolizjami i wypadkami. Relacje te są różne w poszczególnych przypadkach, przez co stosowanie metody konfliktów niesie za sobą potrzebę rozpatrywania każdej sytuacji niemal indywidulnie. Taką próbę, zakończoną częściowym sukcesem podjęli m.in. T. Sayeda i S. Zeinb, którzy zajmowali się metodą konfliktów na skrzyżowaniach. Udało im się wykazać zależność pomiędzy sytuacjami konfliktowymi a kolizjami jedynie w przypadku skrzyżowań z sygnalizacją świetlną [4]. 6707

4 .2. Pomiary, wymagania i zakres W metodzie konfliktów dużym problemem związanym z oceną badanego elementu infrastruktury jest zebranie danych pomiarowych. Mimo iż konflikty ruchowe są zjawiskami dużo częstszymi niż kolizje i wypadki, zakres potrzebnych pomiarów, jak i czas ich gromadzenia musi być odpowiednio długi. Do podstawowych danych, które należy uzyskać z pomiaru należą: natężenie ruchu badanych strumieni pojazdów, rowerzystów, pieszych, tory ruchu, prędkości poruszania się, przyspieszenia i opóźnienia, sytuacje konfliktowe wraz z opisem rodzaju zdarzenia, wyniki odpowiednich miar bezpieczeństwa. Oprócz tego, przy ocenie elementu infrastruktury, należy przeanalizować dane archiwalne o wypadkach i kolizjach. Jak widać z powyższego zestawienia liczba i rodzaj danych nie są łatwe do zebrania i często pomiar wykonywany jedynie przez obserwatorów może być niewystarczający. Na rysunku 4 pokazano wzór formularza do pomiaru konfliktów na skrzyżowaniu oraz ich graficzne przedstawienie. Metoda wykonywania pomiaru jedynie w oparciu o naoczne obserwacje ma jeszcze jedną zasadniczą wadę w zależności od osoby obserwującej można uzyskać różne wyniki, gdyż konflikt ruchowy może nie być przez wszystkich jednakowo zauważany i opisywany [2]. Rys. 4. Formularz do pomiarów konfliktów oraz ich graficzne przedstawienie na skrzyżowaniu [2] W początkowych pracach nad tą metodą dominowało zbieranie danych przez przeszkolonych obserwatorów, jednak z czasem zaczęto ich zastępować kamerami. Podstawową zaletą wykorzystania rejestrowania ruchu jest późniejsza możliwość wielokrotnego obejrzenia sytuacji ruchowej i jej oceny przez wiele osób. Dodatkowym argumentem przemawiającym za stosowaniem techniki video jest 6708

5 możliwość dużo dłuższych obserwacji, pozwalających na zwiększenie dokładności analiz. W ostatnich latach, przy bardzo dynamicznym rozwoju technik komputerowych i video, często stosuje się metody automatycznego wykrywania sytuacji konfliktowych. Specjalnie przygotowane algorytmy wykrywają poruszające się pojazdy, pieszych, rowerzystów itp., śledzą ich tory ruchu, dokonują pomiaru prędkości oraz przyspieszeń/opóźnień i interpretacji danych, wykrywając pojawiające się sytuacje konfliktowe. Przykład takiego opracowania przedstawiono np. w [3]. 2. ZASTOSOWANIE METODY KONFLIKTÓW NA PRZYKŁADZIE ANALIZY PRZEJAZDU DLA ROWERZYSTÓW 2.. Urządzenie pomiarowe Przykład zastosowania techniki rejestracji wideo wykorzystany do oceny konfliktów przedstawiono na rysunku 5. Urządzenie SCOUT firmy MioVision, służące do pomiarów m.in. natężenia ruchu drogowego, składające się z kamery umieszczonej na wysuwanym maszcie (do wysokości około 7,5 metra) oraz z komputera wraz z akumulatorem, wykorzystano do rejestracji przejazdu rowerowego i zamontowano na skrzyżowaniu ul. Wilczej z ul. Marszałkowską w Warszawie. Jednorazowa długość pomiaru przez urządzenie nie przekracza 72 godzin (z dodatkowym akumulatorem wynosi nawet 7 dni), a więc zakładając codzienny pomiar dwunastogodzinny możliwe było wykonanie sześciodniowego pomiaru bez potrzeby demontażu urządzenia. Parametry rejestrowanego obrazu były następujące: format zapisu: MPEG-4, szybkość danych: 52 kbps, rozdzielczość: 640x480, liczba klatek na sekundę: 30, wielkość pliku zawierającego godzinne nagranie: około 300 MB. Powyższe parametry okazały się wystarczające do oceny sytuacji konfliktowych przez obserwatora, jednak w celu zautomatyzowania wykrywania konfliktów należałoby zwiększyć szybkość danych (zmniejszyć kompresję) do około 2500 kbps (wielkość pliku zawierającego godzinne nagranie wzrośnie wtedy do około GB). Rys. 5. Urządzenie SCOUT firmy MioVision oraz przykład pomiaru na skrzyżowaniu ul. Wilczej z ul. Marszałkowską w Warszawie 6709

6 2.2. Analiza materiału wideo Analiza materiału wideo polegała na oglądaniu filmów przez obserwatora i jednocześnie pomiarze natężenia ruchu oraz wykrywaniu sytuacji konfliktowych. Na tym etapie pracy nie zdecydowano się na zautomatyzowanie tego procesu. Materiał wideo był przeglądany z trzykrotnie zwiększonym tempem odtwarzania, a więc analiza godzinnego nagrania zajmowała około 25 minut. Tak oglądany materiał dawał możliwość liczenia zarówno pojazdów, jak i rowerzystów przejeżdżających przez przejazd rowerowy. W przypadku zarejestrowania konfliktu ruchowego dany fragment nagrania był oglądany powtórnie (już bez zwiększania tempa odtwarzania) oraz na podstawie analizy poklatkowej określane były odpowiednie wskaźniki bezpieczeństwa. Wybrana metoda wykrywania sytuacji konfliktowych przez obserwatora okazała się być bardzo skuteczna i nie tak pracochłonna, jak się wydawało na początku pracy. Dużą zaletą okazała się możliwość oglądania materiału wideo ze zwiększonym tempem odtwarzania. Dodatkowo wszystkie sytuacje, w których dochodziło do konfliktu pomiędzy pojazdami a rowerzystami, zostały wynotowane i wielokrotnie obejrzane przez różne osoby, co przyczyniło się do poprawy oceny poszczególnych zdarzeń. W chwili obecnej wydaje się, że w tym przypadku nie będzie potrzeby wdrożenia metody automatycznego wykrywania sytuacji konfliktowych, a do uzyskania odpowiedniej próby pomiarowej wystarczy ocena materiału wideo przez obserwatorów Rejestrowane zdarzenia W analizowanym przypadku istnieją cztery punkty konfliktu, które przedstawiono na rysunku 6. W pierwszym, pilotażowym okresie analizy, w ciągu 40 godzin pomiaru zarejestrowano około 00 sytuacji konfliktowych. Jednak nie wszystkie z nich do końca spełniają kryteria konfliktu ruchowego w omawianej metodzie (większość zdarzeń polegała na zatrzymaniu się samochodu na przejeździe rowerowym i nadjechaniu rowerzysty po kilku sekundach). Mimo wszystko liczba zarejestrowanych konfliktów była dość znaczna i prawdopodobnie po wydłużeniu okresu analizy pozwoli ona na wyciągnięcie wiarygodnych wniosków dotyczących bezpieczeństwa na rozpatrywanym przejeździe rowerowym. Przykładową sytuację konfliktową pomiędzy skręcającym w prawo samochodem osobowym a rowerzystą przedstawiono na rysunku 6. Rys. 6. Schemat miejsc konfliktu pomiędzy skręcającymi w lewo i prawo pojazdami oraz rowerzystami 670

7 Rys. 7. Zarejestrowana sytuacja konfliktowa pomiędzy samochodem a rowerzystą na skrzyżowaniu ul. Wilczej z ul. Marszałkowską w Warszawie (kolejny obraz w odstępie sekundy) WNIOSKI Metoda analizy konfliktów zaczyna odgrywać coraz większą rolę przy ocenie funkcjonowania rozwiązań komunikacyjnych. Na całym świecie prowadzone są prace, które przyczyniają się do lepszego powiązania liczby obserwowanych konfliktów ruchowych z ryzykiem wystąpienia zdarzenia drogowego typu kolizja lub wypadek. Z dotychczasowych doświadczeń wynika, że wymagany jest długi okres obserwacji, a więc metody rejestracji wideo i ewentualnie automatycznego wykrywania konfliktów, wydają się być w przyszłości dominujące w tego typu opracowaniach. Dodatkowym czynnikiem przemawiającym za wdrożeniem automatycznych systemów jest potrzeba obiektywnej oceny sytuacji, a bywa, że oceny wykonywane przez obserwatorów często są rozbieżne i obarczone sporym błędem. Metoda analizy konfliktów, mimo swoich pewnych niedoskonałości, będzie prawdopodobnie w niedługim czasie podstawową metodą oceny pod kątem bezpieczeństwa rozwiązań komunikacyjnych. Należy jednak pamiętać, aby za każdym razem dostosowywać jej użycie do konkretnego przypadku. Streszczenie Analiza wypadków drogowych jest głównym narzędziem używanym w ocenie bezpieczeństwa rozwiązań komunikacyjnych, ponieważ wypadki są bezpośrednim wynikiem złej sytuacji w zakresie bezpieczeństwa. Narzędzie to nie jest jednak przydatne do oceny nowych rozwiązań komunikacyjnych, jak również do analizy środków poprawy bezpieczeństwa stosowanych miejscowo. W takich sytuacjach metoda analizy konfliktów jest o wiele lepsza, gdyż jest to metoda obserwacji zdarzeń bliskich kolizji i na tej podstawie prognozowane są wskaźniki ryzyka oraz przewidywane są sytuacje prowadzące do wypadków. Obecnie autor artykułu prowadzi badania poprzez nagrywanie wideo sytuacji konfliktowych na przejazdach rowerowych (praca doktorska). Celem tej pracy jest wykorzystanie zaawansowanej techniki nagrywania wideo do obserwacji i oceny konfliktów ruchowych i znalezienie zależności pomiędzy sytuacjami konfliktowymi a częstotliwością występowania kolizji i wypadków na przejazdach rowerowych. W artykule przedstawiono główne założenia metody oceny konfliktów i pokazano przykład jej zastosowania. Conflict Technique as a method of safety assessment for traffic solutions Abstract Accident analysis is a major tool in the area of safety assessment for traffic solutions, because accidents are the ultimate result of a poor traffic solutions. However, accident analysis is of little use for the assessment and evaluation of the new traffic solutions and locally applied measures. In such situations the Conflict Technique is much better it s a method of observation, where near-accidents are recorded and used for the development of predictions on the risk of accidents and for the analysis of events leading to various accidents. Currently the 67

8 author of this paper implements video recordings for the analysis of conflict situations on the cycle track crossings (doctoral thesis). The goal of this thesis is to evaluate the usefulness of the advanced method of video recording processing for analysis of traffic conflicts and to describe the relationship between conflict situations and the frequency of collisions and accidents on the cycle track crossings. This article presents the main assumptions of the method of Conflict Technique and shows an example of its application. BIBLIOGRAFIA. Allen B.L., Shin B.T., Cooper P.J., Analysis of Traffic Conflicts and Collisions. Department of Civil Engineering, McMaster University. Hamilton, Almqvist S., Hydén C., Methods for Assessing Traffic Safety in Developing Countries. Building Issues, volume 6, number. Lund, Amundsen F.H., Hydén C., First Workshop on Traffic Conflicts. Institute of Transport Economics, Oslo/Lund Institute of Technology. Oslo, Archer J., Traffic Conflict Technique. TRITA-INFRA 02-00, Sztokholm, Evans L., Human Behavior and traffic safety. Plenum Press. New York, Hansson, A., Studies in Driver Behavior, with Applications in Traffic Design and Planning. Two Examples. Bulletin. Department of Traffic Planning and Engineering, Lund University. Lund, Hayward, J.C., Near misses as a measure of safety at urban intersections. Doctoral Thesis. Department of Civil Engineering, The Pensilvania State University. Philadelphia, Hupfer, C., Computer aided image processing to modify traffic conflicts technique. Transportation Department, University of Kaiserslautern. Kaiserslautern, Hydén C., The development of a method for traffic safety evaluation: The Swedish Traffic Conflicts Technique. Doctoral Thesis. Lund University. Lund, KGP Biuro Ruchu Drogowego. Zespół Profilaktyki i Analiz. Wypadki drogowe w Polsce w 202 roku, Warszawa Perkins S.R., Harris J.I., Traffic conflicts characteristics: Accident Potential at intersections. Highway Research Record, 225, s Detroit, Rumar K., Transport safety visions, targets and strategies: beyond European Transport Safety Council. Bruksela, Saunier N., Sayed T., Automated Road Safety Analysis Using Video Data. Paper Submission to the 2007 TRB Annual Meeting. Vancouver, Sayed, T., Zein, S. Traffic conflict standards for intersections. Transportation Planning and Technology. Vol. 22, str Vancouver,