پایان نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد"M.Sc"
مهندسی عمران- راه و ترابری
چکیده :
بطور کلی 55 درصد از تصادفات مسیرهای خارج شهری ناشی از خروج جاده میباشد که عمدتاً این تصادفات منجر به برخورد با حفاظها (در صورت وجود ) یا موانع دیگر موجود در کنارۀ راه است . هزینۀ سالانه تصادفات بطور تقریبی 1 تا 2 درصد میانگین درآمد ناخالص ملی است و این بیانگر قابل توجه بودن هزینه تصادفات است . هزینه هایی که ناشی از هزینۀ برخورد ، هزینۀ خدمات به افراد مجروح و صدمه دیده ، هزینۀ جانی افراد فوت شده ، هزینۀ وقتهای تلف شده در تصادفات و هزینۀ روحی روانی بعد از تصادفات است .
پس با توجه به بالا بودن هزینۀ تصادفات باید در افزایش هرچه بیشتر ایمنی برای کاهش تصادفات تلاش کرد .
یکی از عوامل تصادفات خروج از جاده، برخورد با موانع کنار راه است. بدین منظور ابتدا به تامین فاصله از لبۀ جاده ها پرداخته وناحیه
عاری از مانع را بوجود آورده و تا جای ممکن موانع را به فواصل دورتری از جاده انتقال داده ولی در غیر اینصورت موانع باید بصورت شکست پذیر باشند تا در صورت برخورد شکسته شده و خسارت زیادی به وسیله نقلیه وارد نکند. چنانچه این امر نیز امکانپذیر نباشد باید از این موانع با حفاظها محافظت کرد و همواره این مدنظر باشد که همیشه برخورد با حفاظ باید خطر کمتری از برخورد با مانع داشته باشد .
حفاظها به لحاظ سرعت و وزن وسیله نقلیه منحرف شده و زاویه برخوردشان ، عملکردهای مختلفی در خمش نشان می دهند که از این موارد میتوان در انتخاب حفاظ برای شرایط خاص استفاده کرد که یکی از شرایط ارزیابی فنی حفاظها نیز میباشد . برای انتخاب حفاظها معیارهای دیگری علاوه بر خمش وجود دارند که از قیبل : قابلیت اجرا ، شرایط مکانی ، سازگاری ، هزینه ، نگهداری ، زیبایی و تجارب میدانی هستند.
از لحاظ اقتصادی حفاظهای بتنی هزینه اولیه بیشتری نسبت به حفاظهای فلزی دارند، در واقع هرچه بر صلبیت حفاظ افزوده میشود هزینه اولیه برای نصب آن بیشتر میشود ولی به لحاظ اینکه هزینۀ تعمیر و نگهداری ندارند ، در بعضی شرایط نصب حفاظهای بتنی از
لحاظ اقتصادی مقرون به صرفه تر میشود. از لحاظ فنی چون انعطاف پذیری حفاظهای فلزی بیشتر است،در مواقعی که خطر برخورد وسیله نقلیه با مانع خیلی بیشتر از برخورد با حفاظ نباشد از حفاظهای فلزی استفاده میکنیم که این امر به نوبه خود باعث کاهش خسارت ناشی از برخورد می گردد.
نرم افزار Roadside Safety Analysis Program ) RSAP ) نیز برای مقایسه های اقتصادی بین گزینه های مختلف افزایش ایمنی است و با توجه به پارامترهای ورودی برای نرم افزار در مدت زمان چرخۀ عمر پروژه نسبت سود به هزینۀ گزینه ها را با هم مقایسه میکند.در
این مجموعه نیز با بررسی و ارائه یک مثال مشخص شد گزینه ای که هزینه نصب اولیه بیشتری نسبت به سایر گزینه ها داشت، در مدت زمان چرخه عمر پروژه اقتصادی تر نشان داده شد.
کلمات کلیدی : حفاظ، ایمنی، خمش، نرم افزار rsap
مقدمه :
امروزه وسیله نقلیه به عنوان یک وسیله ارتباطی در رشد و توسعه فعالیت های اقتصادی فرهنگی و
اجتماعی استفاده می شود این در حالی است که هر ساله شاهد فجایع بیشماری در رانندگی و صدهاهزار تصادف که منجر به ضررهای اقتصادی و حتی ضررهایی که قابل جبران نیستند ، نیز خواهیم بود .
در اکث ر شه رهای بزرگ دنیا نابس امانی های متأثراز امر جابجایی که مجموعاً مشکل ترافیک
خوانده می شود از مهمترین معضلات شهری و بین راهی است و تصادفات بالاترین جایگاه را در
مبحث کاستی های امر حمل و نقل به خود اختصاص داده است. خسارت ناشی از تصادفات هزینه
های زیادی را به خود اختصاص داده که در اکثر کشورهای جهان از جمله ایران از سقف میلیاردها نیز
تجاوز کرده است. بنابراین مجریان و دست اندرکاران سازمان های حمل و نقل و سازمان های وابسته
به آن بر آن هستند که بتوانند با گسترش صنعت خودروسازی و افزایش ایمنی وسیله نقلیه و علاوه بر
آن درصد بالایی از بودجه های تحقیقاتی را صرف ایمن سازی و بهسازی شبکه راه ها و ترافیک
موجود کنند. کشور ما نیز با برخورداری از تعداد نسبی بالای تصادف در مقایسه با سایر کشورهایجهان جایگاه ویژه ای را به خود اختصاص داده است .
از جمله تصادفهای بین شهری میتوان به تصادفات ناشی از خروج جاده و برخورد به موانع اشاره کردکه بیش از نیمی از تصادفات را نیز به خود اختصاص داده است.
موانع کنار راه به دو صورت طبیعی یا مصنوعی وجود دارند که از هرکدام میتوان به مواردی اشاره
کرد. از موانع طبیعی میتوان به وجود شیبهای تند کنار جاده، رودخانه،درخت و... اشاره کرد و از موانع
مصنوعی میت وان به پایه های تابلوی راهنمایی،پایه های پل، تیرهای چراق برق و... اشاره کرد. آنچه
مسلم است این است که این موانع چه بصورت طبیعی یا مصنوعی باشند باید از محدودۀ راه دور و یابطور کامل محافظت شوند تا در صورت برخورد خسارت چندانی بوجود نیاید.
در این پایان نامه ب ا انواع موانع و حفاظهای کنار جاده برای محافظت از موانع و وسیله نقلیه، شرایط
نصب حفاظها و مقایسه های بین حفاظها صورت خواهد گرفت تا بتوان همواره افزایش ایمنی را باروشهای اقتصادی تر شاهد باشیم.
فصل
1
کلیات
-1- تعریف کلی مسأله :
بطور کلی حفاظهای کنار جاده به منظور حفاظت وسایل نقلیه از برخورد آنها با شیب ها یا موانع کنارجاده ( ستون ها ، پل ها ، دیوار های حائل ، ستون چراغ ها ) مورد استفاده قرار می گیرد .
این حفاظها باید در جایی نصب شوند که خطر انحراف وجود دارد تا هم وسایل نقلیه منحرف شده را
مجدداً به مسیر برگردانندو هم ایمنی لازم را برای سرنشینان وسایل نقلیه و عابرین عبوری در کنار مسیر
تأمین نمایند . تا کنون انواع مختلف حفاظ های ایمنی با طرق نصب گوناگون مورد استفاده قرار
گرفته اند ولی چنانچه انتظار می رود هنوز استاندارد جهانی و قابل قبولی برای انتخاب و ارجحیتدادن یک نوع حفاظ بر نوع دیگر یافت نشده است و کماکان تحقیقات و آزمایش ها در مورد انواع
جدید حفاظ های ایمنی و طرق نصب آنها در حفظ جان سرنشینان به هنگام برخورد و انحراف وسیلهنقلیه و با توجه به نیروی وارده بر سرنشینان یا عابرین کنار مسیر طراحی و نصب می گردند .
همچنین لازم است بررسی شود که برگرداندن وسایل نقلیه پس از برخورد به محل مسیر قبلی، خودموجب تصادم با وسایل نقلیه مقابل نشوند .
در ک شور ما در بعضی از آزاد راهها و جاده های کوهستانی فقط یک یا دو نوع حفاظ ایمنی مورد
استفاده قرار می گیرد و در مناطقی که به دلیل فرسودگی و یا خسارت ناشی از تصادفات قسمتهایعمده ای از حفاظ های ایمنی از بین رفته اند ، اقدامی برای نصب و تعمیرات آنها صورت نگرفته است . همانگونه که نصب صحیح حفاظ ها موجب کاهش تصادفات شهری میگردد ، در برخی از مناطق نصب نادرست و یا باز بودن و بدون حفاظ بودن ابتدا و انتهای آنها ،( که حالت برنده دارد و امکانبرخورد آن با وسیله نقلیه وجود دارد ) باعث تصادف وحشتناکی می گردد .
با ارزیابی و مقایسه های مختلفی که بین حفاظها میتوان انجام داد، میتوان هم از لحاظ فنی حفاظهای باکارائی و عملکرد بهتر ، هم از لحاظ اقتصادی گزینه های مقرون به صرفه تر را در نظر گرفت.
بنابر این باید این حقیقت را در نظر داشت که با توجه به منافع نصب حفاظ های ایمنی که عمده ترین
آن جلوگیری از خسارت جانی و مالی سنگین می باشد ، انتخاب محل و چگونگی نصب و همچنین
تعمیرات زماندار و منظم آنها باید صحیح و با دقت صودت پذیرد ، چه اینکه اجرای نادرست هر کداماز موارد فوق هزینه ها و خطرات جبران ناپذیری را به همراه خواهد داشت .
1-2- نیاز به مطالعه در مورد مسأله :
مؤثرترین نقش در تصادفات رانندگی را انسان به عهده دارد ، فقر فرهنگ استفاده از خودرو ، نبود
آگاهی کافی از قوانین ، مقررات ، علائم و دانستن معانی آنها و به طور کلی کمبود آموزش مهمترینعامل تحمیل کننده زیان های جبران ناپذیر جانی و هزینه های هنگفت مالی است .
علاوه بر انسان به عنوان مهمترین عامل تصادفات، به وسیله نقلیه و شرایط راه و از جمله آنها می توان به
کناره های راه توجه کرد. وسایل نقلیه ای که به هر دلیلی از مسیر خود منحرف می شوند ، باید به
نوعی از یک ایمنی برخوردار باشند. این ایمنی را می توان با ایجاد یک ناحیه ای در کناره راه که به
ناحیه عار ی از مانع موسوم است ، ایجاد کرد. در این ناحیه یک وسیله نقلیه منحرف شده بدون تهدید
هیچ خطری باید به صورت ایمن متوقف گردد. در این ناحیه همانطور که از نام آن پیداست- ناحیه
عاری از مانع – هرگونه موانع اعم از تیر برق ها ، درخت ، پایه ها ی پل، تابلوهای راهنمایی ، شیب
های طبیعی زمین و... یا باید برداشته شوند یا باید به طور کامل محافظت شوند تا خطری وسیله نقلیهمنحرف شده را تهدید نکند .
نکته مهم و قابل توجهی که در این قسمت مطرح می شود این است که همواره باید در نظر داشت که
در صورت نصب حفاظ برای محافظت موانع باید شدت خسارت و برخورد به این حفاظ کمتر ازخسارت ناشی از عدم حفاظ باشد. و مهمتر اینکه با نصب اینگونه حفاظ ها جان انسان ها کمتر درمعرض خطر قرار بگیرد نه اینکه خود این حفاظ ها خطر جانی بیشتری برای انسان ها به وجود بیاورند .
تصادفات در جاده به عوامل مختلف از قبیل تجاوز از سرعت مقرر، عدم رعایت فاصله طولی، عدم
توانایی و کنترل، عدم رعایت حق تقدم، عدم مهارت در رانندگی، تجاوز به چپ ناشی از سبقت،
خستگی و خواب آلودگی، انحراف و تجاوز به چپ، عجله و شتاب بی مورد، عدم آشنایی به جاده و... می باشد.
بطور تقریبی طبق آمار موجود 55 درصد تصادفات، ناشی از خروج از جاده ها و تجاوز به حریم راهاست.
در بحث خروج از جاده و ورود وسیله نقلیه منحرف شده به ناحیه عاری از مانع در ابتدا باید تا جای
ممکن خطر را از این ناحیه برداشت مثلاً شیب های اطراف را مسطح کرد یا اینکه تا جای ممکنموانعی را که می توان جابجا کرد به قسمت پشت ناحیه عاری از مانع انتقال داد.
حال اگر این موارد امکان پذیر نباشد در ابتدا باید از این موانع محافظت کرد و سپس باید با علائم
هشدار دهنده و تابلوهای راهنمایی، راننده را از وجود خطر در این منطقه آگاه کرد. از جمله این علائم
هشدار دهنده می توان به نوارهای لرزاننده ( Rumble Strips) در کناره راه که خود می تواند نوعی از
علائم هشدار دهنده بشمار بیاید نام برد؛ زیرا که این نوارها با ایجاد لرزش و صدا وقتیکه وسیله نقلیه
روی آن است، راننده ای را که در حالت خواب آلودگی باعث سرگردانی وسیله نقلیه می شود راهوشیار می کند و نوعی محافظت از آن در جلوگیری از برخورد با مانع را بوجود بیاورد.
از حفاظ های موقت معمولاً برای تغییر مسیرهای موقت، محافظت از کارگاه های ساختمانی در حاشیه
راه و... استفاده می شود و از حفاظ های دائم برای محافظت از خطرهایی که بصورت دائم و همیشگی
در حاشیه راه وجود دارد از قبیل درختان، رودخانه ها، شیب های زیاد، پایه های پل و... استفاده می شود . حفاظ های موقت بیشتر در محیط های شهری کاربرد دارند و معمولاً از حفاظ های بتنی یا
ضربه گیرهای پلاستیکی در این موارد استفاده می شود ولی حفاظ های دائمی بیشتر در محیط های بینشهری استفاده می شود.
ضربه گیرها نیز سیستم های محافظی هستند که با کاهش دادن سرعت وسیله نقلیه منحرف شده و یا
تغییر جهت آن به هنگام برخورد، از وسایل نقلیه منحرف شده از برخورد مستقیم با موانع محافظتبعمل می آورد. از ضربه گیر ها نیز برای کاهش خسارت ناشی از برخورد استفاده میشود.
در ایران معمولاً از ضربه گیرهای بصورت بشکه های پلاستیکی حاوی آب یا ماسه استفاده می شود که
با توجه به قرار گرفتنشان در کنار هم و یا ترکیبات قرارگیری آنها جلوی مانع عملکردهای مختلفی درمقابل برخوردهای مختلف میتوانند نشان دهند .
1-3- اثرات مهم مطالعه بر مسأله از نظر بهبود آن :
مطالعه در مورد ارزیابی حفاظها به دو لحاظ میتواند اثر مهمی را بر جای بگذارد یکی اینکه از لحاظ
اقتصادی میتوان در نظر گرفت که کدام حفاظ مقرون به صرفه تر است و هزینه کمتری برای نصب و
نگهداری و تعمیر و تعویض آن نیاز است و یا اینکه از لحاظ فنی حفاظها با هم مقایسه شوند تا بتوان ازحفاظ با کارائی بیشتر در موقعیت های خاص استفاده کرد.
اگر ارزیابی های اقتصادی به نحو صحیحی صورت گیرد میتوان با صرفه جویی در هزینه ها از بودجه
هایی که برای این موارد در ن ظر گرفته میشود برای افزایش بیشتر ایمنی استفاده کرد و نقاط بیشتری راایمن ساخت.
با ارزیابی های مختلف بین حفاظها میتوان عملکرد و کارائی حفاظها را که برای تأمین ایمنی بکار می
روند ، بالاتر برد که این نیز به نوبه خود میتواند در کاهش تصادفات و کاهش خسارت ناشی از برخوردبا حفاظها و یا موانع موجود را در بر داشته باشد .
1-4- اهداف و فرضیات :
اصولاً عواملی برای شرایط نصب حفاظ نیاز است که این عوامل شامل: خاکریزها ، موانع کنار راه ،وسایل نقلیه و عابرین پیاده هستند.
هدف از نصب حفاظ تأمین ایمنی برای جلوگیری از برخورد وسیله نقلیه با موانع یا دیگر وسایل نقلیه
است. در واقع هدف در این قسمت چنین تعریف می شود که از وسیله نقلیه ای که به هر دلیل از جاده
منحرف می شود و در معرض خطر برخورد با موانع،سقوط در پرتگاه یا برخورد با وسایل نقلیه دیگر
قرار میگیرد ، حفاظها بتوانند با یک برخورد کوچکتر و خسارت کمتر مانع از این برخوردها که بمراتب
خطرات بزرگتری دارد ، بشوند. از حفاظها برای هدایتهای ترافیکی و یا جدا کردن مسیرهای عبور
وسیله نقلیه استفاده می شود که در این مورد نیز هدف کاهش خسارت ناشی از برخوردها با هم و
جلوگیری از برخورد با عابرین پیاده که آسیب پذیرترین بخش در هر تصادف هستند ، از حفاظ برایمحافظت جان آنها استفاده می شود.
در نهایت هدف از این مسأله و ارزیابی حفاظها برای موارد فوق کاهش خسارت ناشی از برخورد است
چراکه با یک ارزیابی درست علاوه بر کاهش هزینه های انتخاب و نوع و نصب حفاظ میتوان کاهشصدمات مالی و جانی ناشی از تصادفات را نیز شاهد بود .
1-5- دامنه اثر مسأله در جامعه علمی و اجتماعی :
ارزیابی و مقایسه علمی حفاظها به لحاظ علمی بیشتر ارزیابی مشخصات فنی است ، اینکه چه مشخصات فنی باید داشته باشد تا بتواند بطور شایسته عملکرد مورد نظر را از آن انتظار داشت .
در وهلۀ اول ارزیابی و مقایسه حفاظها به لحاظ علمی به مشخصات خمش حفاظها در شرایط های
مختلف با سرعتهای مختلف و زوایای برخورد متفاوت باید دید که یک حفاظ چه مقدار خمش را
میتواند تحمل کند. این حداکثر خمش نقش مهم و بسزایی در انتخاب حفاظ دارد ، زیرا اگر یک
مانعی در فاصله کمتر از حداکثر خمش باشد ، همان خطری که بدون حفاظ بودن وسیله نقلیه را تهدید
می کرد اکنون نیز بوجود می آید. در مراحل بعد از خمش ، ارزیابی بین فواصل پایه ها ، ارتفاع
ریلهای حفاظ ،ضخامت و نوع فلز بکار رفته شده برای تولید حفاظ ، ارزیابی بین حفاظها در شرایطمکانی خاص و... بوجود می آید.
از لحاظ اجتماعی اثر این مسأله در قالب کاهش خسارت جانی افراد و همچنین کاهش خسارت وهزینه های ناشی از برخورد با موانع بیان می شود .
1-6- محدودیت ها و چهارچوب پروژه :
حفاظ ها از لحاظ قرارگیری در سطح جاده به دو صورت حفاظ کناری و حفاظ های میانی تقسیم می
شوند. حفاظ های میانی از لحاظ عملکرد و ظاهر بسیار شبیه حفاظ های کناری هستند ولی از لحاظفنی و قرارگیری با حفاظ های کناری کمی متفاوت هستند .
برای جلوگیری از برخورد با موانع، از ضربه گیر ها نیز استفاده میشود ولی در این مجموعه فقطحفاظهای طولی کنار مسیر مورد بررسی قرار خواهد گرفت.
اگر مسیر بصورت دو راه مجزا و تفکیک شده باشد حفاظ سمت چپ خود به عنوان یک حفاظ کناری
عمل نموده و مشخصات یک حفاظ کناری را طلب می کند ولی در مواردی دو مسیر حرکت در کنار
هم هس تند و با یک حفاظ این مسیرها از هم تفکیک می شوند که این حفاظ، یک حفاظ میانی است و
فاصله بین میانه ها نیز با توجه به شرایط فیزیکی و عرض کل جاده تعیین می شود. گاهی اوقات این
میانه ها به شکل یک جزیره عمل کرده و گاهی اوقات میانه ها فقط به اندازه عرض یک حفاظ بتنی هستند.
ارزیابی فنی در قالب میزان خمش بین حفاظها ی فلزی با توجه به وزن و سرعت وسیله نقلیه و زاویه
برخورد وسیله نقلیه منحرف شده با مانع است که میتوان با توجه به اندازه خمش موجود و حداکثر
اندازه خمش لازم ، نوع خاصی از حفاظ را بکار برد که مقدار خمش حفاظ انتخاب شده باید کمتر ازحداکثر فاصله لازم برای خمش باشد ، تا وسیله نقلیه بتواند در این فاصله بطور ایمن تر متوقف شود.
در این مجموعه نیز تست های برخورد و اندازه های طراحی بر مبنای حفاظ کناری است و بر حسبمورد، بصورت کلی به حفاظ های میانی پرداخته شده است.
در این پایان نامه سعی بر آن است که ابتدا مباحث ایمنی گفته شود و با توجه به آمار و ارقام تصادفات
جایگاه بررسی ارزیابی و مقایسه مطرح شود. در بخش بعد ارزیابی و مقایسه بین حفاظ ها در مرحله
اول از بُعد فنی صورت می گیرد تا با توجه به شرایط مکانی و نوع تصادفات بتوان حفاظ خاصی را
برای شرایط موجود در نظر گرفت تا بتوان خسارت های ناشی از برخورد به آن را کاهش داد و سپس
ارزیابی اقتصادی صورت می گیرد تا بتوان این کاهش خسارت و افزایش ایمنی را با حداقل هزینهممکن به انجام رسانید.
Abstract:
Generally, 55 percent of rural road direction accident, caused from exiting from road and most of these accidents cause crashing with barrier (if exist) or other obstacles existing roadside. Yearly cost of accidents is about 1 to 2 average percent of nation unpure income and this show the importance of accidents costs. Those costs caused by crash cost, cost for injured peoples, cost of dead body caused by accident, cost of lost time in accidents and psychic cost after accidents. Then according to high cost of accidents, we must try to increase the safety factor for decreasing accidents .
One out of road accident, is crashing with obstacles beside road. So primary we try to supply the distance from edge of the roads and create clear zone and if it is possible take the obstacles to future distance from the road, but except it, the obstacles must made from fragile materials that by crash of cars with it, easily break and dosent create must hurt to that vehicle. If it is not possible, we must use those obstacle by barriers and always we must consider that permanently, crash with barrier must have less cost than crash with obstacle.
Barriers, because of speed and weight of vehicle, divert to one side and their crash angle, show different reactions on their deflection that from these factors, we could use for selection of barrier for special situations, one of situation is technical measurement of barriers. For selecting barriers, some other criterias, besides bending is exist, like: performance, placement conditions, compitability, cost, maintenance, beauty and field experiences.
From economical dimension, concrete barriers, have more primary costs than metal barriers, in fact by increase of barrier rigidity, the primary cost for its establishment increase too, but because they have not cost of repair and preserving, in some conditions, establishment of concrete barrier become more benefitial according to economic dimension. Technically, because of better metal barrier flexibility, when the danger of vehicle crash with obstacle dosent more than crash with barrier, then we use metal barrier and it causes decreasing of damaged caused by crashing.
RSAP software ( Roadside Safety Analysis Program ), also use for economical comparing among different factors of safety increase and according to entrance parameter for software along lifetime, this project compare rate of benefit to factores cost. In this collection, also with considering and delivering one example, it was illustrated that the factore that hasmore cost for primary stablishment than other factores, in the life time period, show more economical project than others.
Keywords: Barrier, Safety, Deflection, RSAP software