Błoto i pył a bezpieczeństwo ruchu – przyczepność, widoczność, droga hamowania

Zanieczyszczenia dróg publicznych w postaci błota, gliny, ziemi oraz pyłu mineralnego stanowią jedno z najpoważniejszych, a zarazem najczęściej lekceważonych zagrożeń dla bezpieczeństwa ruchu drogowego. W artykule poruszamy problem wpływu błota i pyłu na przyczepność opon, widoczność na drodze oraz drogę hamowania.

Fizyczna mechanika kontaktu opony z nawierzchnią zanieczyszczoną

Kluczowym czynnikiem decydującym o możliwości bezpiecznego manewrowania pojazdem – w tym przyspieszania, skręcania oraz hamowania – jest siła tarcia powstająca na styku bieżnika opony i nawierzchni drogi. W fizyce ruchu pojazdów parametr ten opisywany jest przez bezwymiarowy współczynnik przyczepności. W warunkach idealnych, na suchej i czystej nawierzchni betonowej lub asfaltowej osiąga najwyższe wartości, co gwarantuje stabilność pojazdu i najkrótszą drogę hamowania.

Wprowadzenie na jezdnię substancji pośredniczącej, takiej jak wilgotne błoto, diametralnie zmienia charakterystykę tego układu. Cząsteczki gliny i wody tworzą warstwę poślizgową, która działa jak środek smarny, redukując bezpośredni kontakt gumy z chropowatym asfaltem. Z fizycznego punktu widzenia zachodzi wówczas gwałtowny spadek opóźnienia hamowania, wyrażonego w metrach na sekundę do kwadratu (m/s²).

Rodzaj i stan nawierzchni	Współczynnik przyczepności (μ)	Średnie opóźnienie hamowania (a w m/s2)
Suchy beton	0,80 – 1,00	7,8 – 9,8
Suchy asfalt	0,70 – 0,85	6,8 – 8,3
Mokry beton	0,60 – 0,80	5,9 – 7,8
Mokry asfalt	0,40 – 0,70	3,9 – 6,8
Sucha droga gruntowa	0,50 – 0,60	4,9 – 5,9
Mokra droga gruntowa	0,30 – 0,40	2,9 – 3,9
Droga zaśnieżona (ubity śnieg)	0,10 – 0,40	1,0 – 3,9
Nawierzchnia śliska (błoto, gołoledź)	0,05 – 0,20	0,5 – 2,0

Mudplaning i slushplaning a przyczepność

Klasyczne zjawisko aquaplaningu (akwaplanacji) zachodzi, gdy opona poruszająca się po mokrej nawierzchni nie jest w stanie odprowadzić wody spod swojej powierzchni. Powstający pod czołem opony klin wodny generuje ciśnienie hydrodynamiczne, które przy określonej prędkości przewyższa nacisk jednostkowy koła na podłoże. Opona traci fizyczny kontakt z asfaltem i zaczyna unosić się na warstwie cieczy, co skutkuje natychmiastową utratą sterowności.

W przypadku występowania na jezdni warstwy błota poślizgowego lub błota pośniegowego kierowcy stają w obliczu znacznie groźniejszych zjawisk określanych odpowiednio jako mudplaning oraz slushplaning. Błoto gliniaste oraz pośniegowe wykazują znacznie większą gęstość oraz lepkość kinematyczną niż czysta woda.

Zwiększona lepkość sprawia, że opona musi wykonać znacznie większą pracę mechaniczną, aby przetłoczyć tę gęstą masę przez bieżnik. W efekcie prędkość graniczna, przy której dochodzi do utraty kontaktu z podłożem, jest znacznie niższa niż w przypadku czystej wody. Pojazd może utracić sterowność już przy prędkościach rzędu 40-50 km/h. Ponadto gęste błoto gliniaste natychmiastowo zatyka drobniejsze kanały bieżnika, uniemożliwiając jego samooczyszczanie pod wpływem sił odśrodkowych. Wskutek tego koło przekształca się w gładki walec pozbawiony profilu zdolnego do wgryzania się w strukturę podłoża.

Spadki widoczności spowodowane zapyleniem i zabłoceniem dróg

Osadzające się na kloszach reflektorów błoto, kurz i pył pochłaniają i rozpraszają światła reflektorów. Wskutek tego reflektory pojazdów nie są w stanie prawidłowo oświetlać jezdni, pobocza i innych fragmentów drogi. Kierujący mogą gorzej widzieć znaki drogowe, nierówności czy innych uczestników ruchu, powodując tym samym zagrożenie. Co więcej, rozproszone na brudnym kloszu światło unosi się ku górze, oślepiając kierowców nadjeżdżających z naprzeciwka.

Paraliż systemów ADAS

Współczesne pojazdy są wyposażone w systemy ADAS (Advanced Driver Assistance Systems), na które składają się np.:

• autonomiczne hamowanie awaryjne (AEB);
• asystent utrzymania pasa ruchu (LKA);
• monitorowanie martwego pola (BSD).

Ich działanie opiera się na fuzji danych z czujników i kamer, które wskutek osadzania się zabrudzeń mogą nie odczytywać sytuacji na drodze prawidłowo.

Zanieczyszczenia nawierzchni a droga hamowania

Drogę hamowania od momentu zadziałania układu hamulcowego oblicza się, dzieląc potęgę kwadratową prędkości przez dwukrotność współczynnika opóźnienia hamowania (s=v²/2s).

Rzeczywista droga hamowania wymaga jednak uwzględnienia czasu reakcji i drogi, jaką w tym czasie pokonuje pojazd poruszający się z określoną prędkością. Przyjmując, że czas reakcji wynosi 1 sekundę, należy zastosować wzór:

s_tot = reakcja + s = v × t_reakcja + v² / (2a),

gdzie:

• s_tot – całkowita droga hamowania;
• s_reakcja – droga pokonywana przez pojazd w czasie reakcji;
• s – droga hamowania od momentu zadziałania układu hamulcowego;
• t_reakcja – czas reakcji;
• v – prędkość;
• a – współczynnik opóźnienia hamowania.

Prędkość początkowa	30 km/h	50 km/h	90 km/h	100 km/h	130 km/h
Dystans w czasie reakcji (1 s)	8,3 m	13,9 m	25,0 m	27,8 m	36,1 m
Droga hamowania – suchy asfalt	~5 m	~13 m	~42 m	~50 m	~87 m
Droga hamowania – mokry asfalt	~10 m	~26 m	~83 m	~96 m	~167 m
Droga hamowania – asfalt z błotem	~17 m	~48 m	~159 m	~192 m	~325 m
Całkowity dystans – suchy	~13 m	~27 m	~67 m	~78 m	~123 m
Całkowity dystans – mokry	~18 m	~40 m	~108 m	~124 m	~203 m
Całkowity dystans – błoto	~25 m	~62 m	~184 m	~220 m	~361 m

Automatyzacja mycia kół i kontroli emisji pyłu – nowoczesny standard infrastruktury

W obliczu wszelkich ryzyk związanych z zabłoceniem i zapyleniem dróg publicznych, przedsiębiorstwa realizujące inwestycje budowlane, wydobywcze oraz przemysłowe są zobligowane do wdrożenia skutecznych systemów prewencji. Tradycyjne metody oczyszczania pojazdów – takie jak ręczne zmywanie myjkami ciśnieniowymi czy ręczne usuwanie gliny łopatami – są skrajnie nieefektywne, generują ogromne koszty pracy i nie gwarantują dokładnego oczyszczenia głębokich protektorów opon. Standardem stają się zautomatyzowane technologie bezdotykowe i mechaniczne, których dostawcą jest Frutiger.

Źródła:

1. https://www.zssplus.pl/transport/dekalog/dekalog_16.htm
2. https://mubi.pl/poradniki/droga-hamowania/
3. https://wdopony.pl/aquaplaning-i-bloto-posniegowe-jak-unikac-poslizgu-zima/
4. https://www.autogamma.pl/poradnik/brudne-reflektory-dlaczego-to-takie-niebezpieczne/