Vliv rychlosti na bezpečnost silničního provozu

Vliv rychlosti na bezpečnost silničního provozu
Úvod
Vývojové trendy s sebou přinášejí neustále se zvyšující rychlost ve všech odvětvích
lidské činnosti. Co se týče dopravní mobility, tomuto trendu se zcela vyhnout nedá. Dochází
k vývoji rychlejších motorových vozidel, neustále se zlepšuje infrastruktura a zvyšování
rychlosti pohybu je toho přirozeným důsledkem.
Existuje však hranice, do které je rychlost pozitivem a od které začínají převažovat její
negativa? Je vždy časová úspora na základě vyšší rychlosti pohybu tím jediným správným
kritériem? Zkusme se na tuto problematiku podívat z různých pohledů.
1.1 Nepříznivé působení rychlosti na bezpečnost silničního provozu
Na základě průzkumu Road Safety Performance, který udělalo centrum Joint
OECD/ECMT Transport Research Center v roce 2005 (OECD, 2006), je ve většině
sledovaných států z pohledu bezpečnosti silničního provozu vysoká a nepřiměřená rychlost
problémem číslo jedna a zpravidla má na svědomí třetinu dopravních nehod s následkem
smrti.
Obecně řečeno, počet a závažnost dopravních nehod se zvyšující se rychlostí vzrůstá.
1. Vysoká rychlost výrazně snižuje čas pro vyhodnocování situací a reagování na
ně (reakční čas). Ujetá vzdálenost se tedy se stoupající rychlostí zvyšuje.
2. Vzhledem k tomu, že je brzdná dráha úměrná druhé mocnině rychlosti (v²),
vzdálenost mezi začátkem brzdění a zastavením se také se vzrůstající rychlostí
zásadně zvyšuje. Čas potřebný k zastavení vozidla se tedy skládá z: reakčního
času řidiče (minimálně jedna sekunda, záleží na stavu řidiče) a času brzdění
(technická prodleva brzdové soustavy, náběh brzdění a plné brzdění).
3. Čím vyšší rychlost, tím menší možnost se vyhnout kolizi. Např. jak
ukazuje Obrázek 1, při rychlosti 80 km/h ujede řidič jen během reakčního času
22 metrů a celkem 57 metrů než úplně zastaví. Jestliže 36 metrů před autem
běží dítě a řidič jede rychlostí 70 km/h nebo více, dítě zabije; pokud pojede
60km/h, pak ho vážně poraní, ale při rychlosti 50 km/h se nárazu s vysokou
pravděpodobností vyhne. Pokud však dítě vběhne do vozovky 15 metrů před
řidičem, je vysoká pravděpodobnost, že bude smrtelně zraněno už při rychlosti
50 km/h. Následující Obrázek 1 ukazuje dráhu nutnou k zastavení v závislosti
na rychlosti.
1
Obrázek 1 Brzdná dráha při různých rychlostech (včetně reakční doby cca 1 sekunda).
Brzdná dráha však také závisí na povrchu vozovky (a jeho koeficientu tření) a na stavu
vozovky. Brzdná vzdálenost je mnohem vyšší na mokré než na suché vozovce. Například při
60km/h potřebuje řidič k zastavení na mokré vozovce 46 metrů, což je dalších 10 ujetých
metrů než při brzdění na suché vozovce při stejné rychlosti. Jinými slovy, při rychlosti
60 km/h je požadovaná brzdná vzdálenost na mokré vozovce o 25 % větší než na vozovce
suché. Při 60 km/h je tedy brzdná vzdálenost na mokré vozovce podobná brzdění ze 70 km/h
na vozovce suché.
1.1.1 Vliv rychlosti na četnost dopravních nehod
Snížení průměrné rychlosti o 1 km/h vede k redukci zranění při dopravních nehodách
o 2-3% (ETSC 1995 na základě Finch et all 1994). Toto je pouze modelový odhad,
nevztahuje se ke každému jednotlivému typu pozemní komunikace.
Četnost dopravních nehod je také ovlivněna typem pozemní komunikace, závisí na
množství a uspořádání křižovatek nebo na přítomnosti chodců, cyklistů a zemědělských
vozidel. V intravilánu (zastavěném území) je riziko nehody vyšší a zvyšuje se i vliv rychlosti.
Oběti nepřiměřené rychlosti v městských oblastech jsou především zranitelní účastníci
silničního provozu (chodci, cyklisti, motocyklisté ). Rozdíl jejich rychlosti a hmotnosti jsou
hlavními příčinami těchto nehod a jejich následků. Dálnice jsou naopak relativně
nejbezpečnější pozemní komunikace.
V jižní Austrálii zkoumali Kloeden et al (1997) závislost relativního rizika dopravní
nehody na rychlosti v extravilánu (mimo obec) s maximální rychlostí 60 km/h a porovnali ji
s relativním rizikem řízení pod vlivem alkoholu.
Graf 1 ukazuje, že relativní riziko nehody se rapidně zvyšuje od rychlosti 70km/h a
podobá se riziku při řízení s 0,8 ‰ alkoholu v krvi. Graf také ukazuje růst rizika nehodovosti
se zvyšující se rychlostí, což se pozoruhodně podobá vzrůstu rizika nehodovosti spojeného
s řízením pod vlivem alkoholu.
2
Graf 1 Relativní riziko dopravní nehody s újmou na zdraví se zvyšující se rychlostí a porovnání
s relativním rizikem nehodovosti při řízení pod vlivem alkoholu v extravilánu.
1.1.2 Vliv zvyšování rychlosti na homogenitu dopravního proudu
Z pohledu bezpečnosti silničního provozu je výhodné udržovat na jednotlivých
pozemních komunikacích co možná nejhomogennější dopravní proud. To znamená, že rozdíly
v rychlostech jednotlivých vozidel či účastníků silničního provozu by se měly minimalizovat.
Např. rychlost v obcích je upravena s ohledem na zvýšený výskyt chodců, cyklistů apod.,
rychlost na pozemních komunikacích v extravilánu je upravena s ohledem na výskyt cyklistů,
zemědělských vozidel apod., ale i na dálnicích a silnicích pro motorová vozidla by neměly být
výrazné rozdíly mezi např. nákladními a osobními vozidly. Heterogenní rychlosti mezi vozy
logicky vedou k většímu předjíždění a vyššímu riziku dopravních nehod. Různé rychlosti
v dopravním proudu mají silný vliv na množství dopravních nehod s následkem smrti.
Výzkumy provedené v intravilánu ukazují, že čím je větší procento řidičů, kteří
překračují nejvyšší dovolenou rychlost, tím je větší četnost dopravních nehod. Jednotlivci,
kteří řídí o 10-15% nad průměrnou rychlost provozu ostatních, jsou mnohem náchylnější
k tomu být účastníky nehody (Mayock et al 1998, Quimby et al 1999). Počet nehod vzroste
o 10-15%, jestliže se průměrná rychlost těchto motoristů zvýší o 1 km/h (Taylor et al 2000).
Kloeden et al (2002) zjistili vyšší riziko nehodovosti u rychlejších řidičů především
v extravilánu viz Graf 2.
3
Graf 2: Porovnání relativního rizika dopravní nehody se zraněním v intravilánu a v extravilánu
pro vozidla, která jedou rychleji než průměrnou rychlostí.
Graf 2 ukazuje, že jízda nižší než průměrnou rychlostí riziko dopravní nehody
nezvyšuje. Nicméně některé další studie prokázaly, že při nehodách bez zranění se riziko
nehodovosti týká jak „pomalejších řidičů“, tak „rychlejších řidičů“ (West a Dunn, 1971).
Je tedy důležité snížit jak rychlost, tak rychlostní rozdíly mezi vozidly v dopravním
proudu. Snížení rychlosti všech řidičů, konkrétně rychlosti nejrychlejších řidičů,
pravděpodobně přinese zásadní výhody pro snižování nehodovosti. Tam, kde jsou rychlostní
rozdíly mezi nejpomalejšími a nejrychlejšími vozidly velké (jak z kopce, tak do kopce na
dálnici), je často doporučen pruh (v obou směrech) pro pomalá vozidla.
1.1.3 Vliv rychlosti na závažnost dopravních nehod
Rychlost vozidla při nárazu výrazně ovlivňuje závažnost poranění. Souvisí to
s fyzikálním zákonem o zachování kinetické energie, kterou je potřeba při nárazu pohltit. Tato
energie je úměrná druhé mocnině rychlosti. Většina kinetické energie je vstřebána lehčím
srážkovým „oponentem“- často zranitelným účastníkem silničního provozu.
Pravděpodobnost vážného zranění člověka při kolizi zásadně roste i s malým
zvýšením rychlosti.
Vztah mezi dopravními nehodami s následkem smrti, s následky těžkých zranění (příp.
smrti), s následky všech zranění a rychlostí byl předveden Nilssonem a je ilustrován na
následujícím modelu (viz
Graf 3)1. Podle tohoto modelu vede zvýšení průměrné rychlosti o 5 % ke zvýšení
počtu všech nehod se zraněním o 10 %, v případě nehod s následkem smrti dokonce o 20 %.
Podobně pak při snížení průměrné rychlosti o 5 % klesne počet dopravních nehod
s následkem zranění o 10 % a nehod s následkem smrti o 20 %2.
1
Andersson et al, 1997, Nilsson 2004, Elvik et al, 2004.
Tato čísla jsou zaokrouhlená. Nicméně je dobré mít na paměti, že jakýkoliv model je zjednodušením
reality. Nilssonův model nemůže brát v potaz všechny charakteristiky silničního provozu, záleží na konkrétním
provozu, typu pozemní komunikace apod.
2
4
Graf 3: „Nilssonův“ model: vztah mezi změnou v průměrné rychlosti a nehodovostí.
Situace se mění podle typu pozemní komunikace a srovnávací rychlosti3 na těchto
komunikacích. Podle „Nilssonova“ modelu vytvořili AArts a van Schagen (2006) tabulku,
která ukazuje dopad zvýšení rychlosti o 1 km/h na závažnost nehod na silnicích s různými
srovnávacími rychlostmi. Větší dopad snížení rychlosti se logicky očekává především
u nižších rychlostí.
Tabulka 1: Aplikace „Nilssonova“ modelu pro různé srovnávací rychlosti.
Chodci, cyklisté a motocyklisté vysoce riskují například těžká zranění, jestliže se srazí
např. s automobilem, neboť nejsou vůbec chráněni žádnými prvky pasivní bezpečnosti
3
Srovnávací rychlost je „původní rychlost“ na vozovce před změnou.
5
k pohlcení energie při nárazu (deformačními zónami, zádržnými systémy, ocelovou
konstrukcí, airbagy apod.).
Pravděpodobnost, že budou chodci usmrceni při dopravní nehodě, se zvyšuje
s rychlostí. Výsledky zkoumání střetů s účastí chodců a osobních automobilů, ukazují, že 90
% chodců přežije náraz s osobním automobilem při rychlosti 30 km/h; zatímco pouze 20 %
chodců přežije při rychlosti 50 km/h (viz Graf 4). Čísla také ukazují, že rychlost, při které
mají chodci šanci na přežití 50 %, je okolo 40-50 km/h. Právě to je důvodem ke
stanovené nejvyšší dovolené rychlosti v obcích 50 km/h. Z toho jednoznačně vyplývá, že se
nižší rychlost projevuje na menší vážnosti nehod (INRETS, 2005). Je třeba brát také v potaz,
že jsou starší chodci mnohem náchylnější k utrpění závažnějších a smrtelných zraněních než
mladší osoby za stejných podmínek, díky jejich nižší fyzické odolnosti.
Graf 4: Pravděpodobnost smrtelného zranění chodců při kolizi s vozidlem.
Do jaké rychlosti jsou účinné zádržné systémy? Podle WHO (2004) poskytuje
používání bezpečnostních pásů v dobře vybaveném vozidle ochranu při maximální rychlosti
70 km/h při čelním nárazu a při 50 km/h při bočním nárazu (kromě vlivu překážek jako jsou
stromy nebo sloupy, u kterých je ochrana efektivní pouze při nižších rychlostech). Na druhou
stranu, jestliže je vozidlo zasaženo zezadu, mohu se poranění krční páteře, která vedou
k dlouhotrvajícímu defektu, objevit už při rychlosti 15-20 km/h (Elvik et al 2004). Je však
nezbytně nutné zdůraznit, že bezpečnostní pásy samozřejmě zmírňují následky dopravní
nehody i u vyšších rychlostí, přežití však již není zaručeno. Co se týče airbagů, jsou účinné
pouze nachází-li se cestující v pozici sedadla, což není zaručeno, pokud není použit
bezpečnostní pás, případně je-li cestující např. předkloněn k palubní desce apod.
Kromě zvýšeného rizika u zranitelných účastníků silničního provozu, zde existuje
zvýšené riziko vážného zranění cestujících v lehčím vozidle při střetu s těžším vozidlem
(Broughton, 2005). Důvodem je uvolněná energie při kolizi, která je vstřebána především
lehčím vozidlem a i malé odchylky v hmotnosti mohou způsobit zásadní rozdíly. Nynější
trendy v designu vozidla vedou ke vzniku větších a těžších automobilů, zatímco se stále
vyrábějí vozidla lehčí, a tím se rozdíl v hmotnosti dále zvyšuje. Mezi staršími a novějšími
automobily není výjimkou i trojnásobný hmotnostní rozdíl. Hmotnostní rozdíl mezi osobním
a nákladním automobilem je větší dokonce až dvacetkrát.
6
1.1.4 Vliv rychlosti na zorné poleřidiče
Obrázek 2 ukazuje, jak se zužuje zorné pole řidiče při zvyšující se rychlosti. Při
rychlosti 40 km/h má řidič zorné pole pokrývající 100°, díky němuž lze dobře vidět všechny
překážky na okraji vozovky nebo jiná potenciální rizika. Při rychlosti 130 km/h je zorný úhel
kolem 30°, což značně snižuje schopnost řidiče odhadnout potenciální nebezpečí.
Obrázek 2: Vliv rychlosti na zorné pole
1.1.5 Dopad dopravní kongesce (zácpy) na frekvenci dopravních nehod
Existuje několik studií o vztahu mezi kongescí a rizikem nehodovosti. Dopravní
kongesce vedou ke snížení rychlosti a tím mají pozitivní dopad na závažnost dopravních
nehod. Zároveň však některé studie ukazují, že dopravní kongesce vedou k vyšší četnosti
dopravních nehod (Brownfield et al., 2003).
1.2 Vliv rychlosti na okolní prostředí
1.2.1 Vliv rychlosti na emise
Zplodiny z motorových vozidel obsahují různé výfukové plyny, které se vytvářejí
v různém množství při různé rychlosti. Hlavními znečišťujícími látkami jsou:
7
•
•
•
•
Oxid uhelnatý (CO);
Uhlovodíky (HC);
Oxidy dusíku (NOx);
Pevné částice (saze apod.).
Produkce znečišťujících látek je složitá a liší se u jednotlivých vozidel, technologií
motoru apod. Oxidy dusíku vznikají především při vysokých teplotách motoru (např. při stálé
vysoké rychlosti) a snížení rychlosti vede k zásadnímu snížení těchto emisí. Vliv snížené
rychlosti na oxid uhličitý a uhlovodíky nejsou zřejmé. Uhlovodíkové emise se snižují
s rychlostí, zatímco oxid uhelnatý a pevné částice jsou na svém nejnižším emisním stupni při
středních rychlostech.
Oxid uhličitý (CO2) je skleníkový plyn, který je spojován s globálním oteplováním, ale
šíře jeho dopadu je nyní předmětem velkých diskusí. Oxid uhličitý se vytváří přímo úměrně
spotřebě paliva.
Graf 5: Emise při různých rychlostech
Optimální rychlost, tj. rychlost, při které jsou emise minimalizovány, se liší podle
emisí. Většinou jsou škodlivé emise maximálně rozvinuty při stálé rychlosti 40-90 km/h (Graf
5). Podle japonského výzkumu je pro nákladní vozidla a autobusy optimální rychlost kolem
50-70 km/h (ITS Handbook, 2005-2006, Highway Industry Development Organisation
(2005)). Při stálých rychlostních podmínkách jsou emise CO a CO2 v rámci vzorce g/km
nejvyšší při velmi nízké cestovní rychlosti (15 km/h a méně).
Stojí za povšimnutí, že moderní vozidla, využívající nové technologie, mají mnohem
nižší stupně znečišťujících látek než starší vozidla a že emise z těchto moderních vozidel jsou
mnohem citlivější na akceleraci než na průměrnou rychlost.
Styl řízení je proto důležitým faktorem, neboť prudká akcelerace zásadně zvyšuje
palivovou spotřebu a tím i emise. Chladný start a akcelerace mohou také nepřirozeně zvýšit
výfukové zplodiny v důsledku nedokonalého spalování paliva. De Vlieger (1997) testoval
v Belgii emise sedmi aut při normálním a agresivním řízení. Agresivním řízením bylo
myšlena náhlá akcelerace a prudké brzdění. Normální řízení mělo umírněnou akceleraci
a brzdění.
8
Tabulka 2 ukazuje, že jsou emise při agresivním řízení vyšší než při normálním řízení.
Mimo jiné agresivní styl řízení většinou vede ke zvýšení spotřeby paliva až o 30%.
Tabulka 2: Průměrně měřené emisní hodnoty v g/km při normálním a agresivním stylu jízdy.
1.2.2 Vliv rychlosti na spotřebu paliva
Spotřeba paliva se zvyšuje s rostoucí rychlostí, s výjimkou dopravních kongescí. Např.
při jízdě konstantní rychlostí 90 km/h se ušetří 23% paliva v porovnání s jízdou rychlostí 100
km/h. Při rychlosti pod 20 km/h, se naopak spotřeba paliva významně zvýší.
1.2.3 Vliv rychlosti na hluk
Rychlost má značný vliv na vnější hluk, který motorová vozidla produkují. Se
zvyšující se rychlostí produkce hluku výrazně vzrůstá. Jedná se zde především o hluk
pohonné jednotky a hluk z odvalování pneumatik po vozovce (motoru) viz Graf 6. Nesouvisí
tedy pouze s rychlostí, ale také s akcelerací. Hluk z odvalování pneumatik po vozovce
lineárně vzrůstá s rychlostí a od rychlostí cca 20-40 km/h u nových osobních automobilů
a 30-60 km/h u nákladních automobilů začíná nad hlukem motoru dominovat. U starších
vozidel je rychlost, při které hluk z odvalování dominuje, o 10 km/h vyšší. Speciálně
upravované povrchy vozovky a mokrý povrch také mohou mít vliv na hladinu hluku.
9
Graf 6: Hluk motoru, valení a celkový hluk produkovaný motorovým vozidlem v závislosti na
rychlosti.
Zdroj: Speed Management - IBSN 92-821-0377-3 - ECMT, 2006.
10