پژوهشنامه حمل و نقل

پژوهشنامه حمل و نقل

بررسی ایمنی حرکت خودروی SUV منحرف شده در جاده های با شیب شیروانی قرار گرفته در محل سرازیری و قوس های قائم و افقی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 استاد، گروه مهندسی عمران- برنامه ریزی حمل و نقل‌، دانشگاه بین المللی امام خمینی(ره)، قزوین، ایران
2 دانشجو دکتری، گروه عمران-برنامه‌ریزی حمل و نقل، دانشکده فنی ومهندسی، دانشگاه بین المللی امام خمینی (ره)، قزوین، ایران
3 دانش آموخته کارشناسی ارشد، گروه عمران، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه آزاد اسلامی واحد اهر، اهر، ایران
چکیده
خروج وسایل نقلیه از خطوط عبوری در مقاطع دارای قوس، یکی از بحرانی‌ترین چالش‌ها در ارتقای ایمنی شبکه راه محسوب می‌شود. در این میان، خودروهای SUV به دلیل برخورداری از مرکز ثقل بالاتر و حساسیت‌های ساختاری در سیستم تعلیق، استعداد بسیار بالایی در بروز ناپایداری‌های غلتشی و واژگونی در زمان انحراف از مسیر دارند. این چالش دینامیکی در مناطق کوهستانی و در محل قوس‌های افقی با پروفیل‌های طولی پرشیب، به دلیل افت شدید حاشیه ایمنی، ابعاد پیچیده‌تری به خود می‌گیرد. از سوی دیگر، اختلاف ناگهانی میان شیب عرضی خط عبوری و شیب شیروانی در زمان ورود خودرو به کناره راه، باعث انتقال بار شدید و لحظه‌ای بین چرخ‌های چپ و راست می‌گردد. این توزیع نامتقارن وزن، پایداری غلتشی خودرو را برهم زده و ایمنی جابجایی را با خطر جدی واژگونی مواجه می‌سازد. با وجود اهمیت این پارامترهای هندسی، آیین‌نامه طراحی آشتو رفتار حرکتی ناوگان را بر پایه تئوری ساده‌سازی‌شده جرم نقطه‌ای ارزیابی می‌نماید. ضعف بنیادین این تئوری، چشم‌پوشی از انتقال نامتقارن بار روی محورها و عدم لحاظ نمودن اثرات ترکیبی شیب عرضی با شیب شیروانی جلویی است. خروجی‌های حاصل از شبیه‌سازی دینامیکی در این پژوهش نشان می‌دهد که ترکیب قوس‌ها با شیروانی‌های تند (۱:۳ و ۱:۴)، نرخ انتقال بار قائم بر روی چرخ‌های خارجی SUV را به مرز بحرانی رسانده و وقوع واژگونی را تسریع می‌کند. جهت رفع این موضوع، پژوهش حاضر مدل‌های رگرسیونی را توسعه داده است تا با پیش‌بینی آستانه ناپایداری، مبانی کاربردی جهت بهینه‌سازی مقاطع عرضی و ارتقای ایمنی کناره راه در اختیار طراحان قرار گیرد.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Safety Analysis of Run-off-Road (ROR) SUV Vehicles on Foreslopes Located on Downgrades, Horizontal Curves, and Vertical Curves.

نویسندگان English

Ali Abdi Kordani 1
ali attari 2
Ebrahim Javidi 3
1 Professor, Department of Civil Engineering - Transportation Planning, Faculty of Engineering, Imam Khomeini International University, Qazvin, Iran.
2 Ph.D. Student, Department of Civil Engineering - Transportation Planning, Faculty of Engineering and Technology, Imam Khomeini International University (IKIU), Qazvin, Iran
3 M.Sc., Grad., Department of Civil Engineering, Faculty of Engineering, Islamic Azad University, Ahar Branch, Ahar, Iran.
چکیده English

Run-off-road (ROR) incidents on curves, as one of the most accident-prone locations on roads, have always attracted special attention. Centrifugal force exerted on vehicles and human error are considered two fundamental factors in accident occurrence in these areas, ultimately leading to vehicle rollover or skidding. Rollover and skidding of SUV vehicles are among the critical parameters in the issue of vehicle deviation on curves, and according to accident statistics, they are associated with significant human and financial losses.The importance of enhancing safety on downgrades is amplified, especially on mountainous routes, due to the potential combination of horizontal curves with vertical alignments and/or their combination with so-called steep grades. The AASHTO guideline, as the most reputable road design manual, uses the "point mass model" to define vehicle behavior when traversing curves. This, in effect, means excluding the principles of physics and mechanical engineering from road design, which consequently leads to reduced safety. One of the fundamental limitations of the point mass model is its disregard for the differential force distribution on the vehicle's various wheels and axles. The final results of this research indicate reduced safety on curves and bends with steep foreslopes (1:3 and 1:4). To address this issue, the present study provides new relationships for use in road design.

کلیدواژه‌ها English

Roadside
Foreslope
Downgrade
Vehicle Rollover
Vehicle Skidding
-Abdollahzadeh Nasiri, A.S., et al., (2020). Evaluation of safety in horizontal curves of roads using a multi-body dynamic simulation process. International Journal of Environmental Research and Public Health.17(16): 5975-5976.
-AASHTO, (2011). Roadside Design Guide, 4th Edition. American Association of State and Highway Transportation Officials.
-AASHTO, (2018). A Policy on Geometric Design of Highways and Streets, 7th Edition. American Association of State and Highway Transportation Officials.
-Aboutalebi Esfahani, M. and S.M.F. Hojjati, (2021). Evaluation of horizontal curve radius in overlap with longitudinal slope and vertical curve. Transportation Letters, 13(4): 263-272.
-Shafabakhsh, G. and Y. Sajed, (2022).Identification methods of accident hotspots and providing a model for evaluating the number and severity of accidents on roadways. International Journal of Transportation Engineering, 10(1): 865-875.
-Sharf Aldeen, A., et al., Evaluation of the application of maximum radius in horizontal curves using vehicle dynamic simulation. Advances in Civil Engineering, 2022.
-Ksaibati, K., (2023). Impact of combined alignments and adverse weather conditions on vehicle skidding. Journal of Traffic and Transportation Engineering (English Edition).
-Ahn, C., H. Peng, and H.E. Tseng,(2012). Robust estimation of road friction coefficient using lateral and longitudinal vehicle dynamics. Vehicle System Dynamics, 50(6): 961-985.
-Ergun, M., S. Iyinam, and A.F. Iyinam, (2005). Prediction of road surface friction coefficient using only macro-and microtexture measurements. Journal of Transportation Engineering, 131(4): 311-319.
-Echaveguren, T., M. Bustos, and H. De (2004). Solminihac. A method to evaluate side friction in horizontal curves, using supply-demand concepts. in 6th International Conference on Managing Pavements.
-Hu, J., S. Rakheja, and Y. Zhang, (2020). Real-time estimation of tire–road friction coefficient based on lateral vehicle dynamics. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part D: Journal of Automobile Engineering, 234(10-11): 2444-2457.
-Pal, S. and S.K. Roy,  (2019). Impact of side friction on performance of rural highways in India. Journal of Infrastructure Systems, 25(2): 04019006.
-Morrall, J. and R. Talarico, (1994). Side friction demanded and margins of safety on horizontal curves. Transportation Research Record, 1435: 145-146.
-Donnell, E., et al., (2016). Use of side friction in horizontal curve design: A margin of safety assessment. Transportation Research Record, 2588(1): 61-70.
-Chiguma, M.L., (2007). Analysis of side friction impacts on urban roads: Case Study Dar-es-Salaam. KTH.
-Gulivindala, P. and A. Mehar, (2018). Analysis of side friction on urban arterials. Transport and Telecommunication Journal, 19(1): 21-30.
-Salini, S., S. George, and d.R. Ashalatha, (2016). Effect of side frictions on traffic characteristics of urban arterials. Transportation Research Procedia, 17:636-643.
-Bonneson, J.A., (2000). Superelevation distribution methods and transition designs. Vol. 439. Transportation Research Board.
-Mehrara Molan, A., (2014). Multi-Body Simulation Modeling of Vehicle Skidding and Roll over for Horizontal Curves on Longitudinal Grades. 93rd Annual Meeting of TRB.
-Kordani, A.A., A.M. Molan, and S. Monajjem. (2014). New formulas of side friction factor based on three-dimensional model in horizontal curves for various vehicles. in T&DI Congress Planes, Trains, and Automobiles.
-Moradi, M., A. Abdi Kordani, and M. Zarei, (2021). New geometric design approach to reduce vehicle’s speed in accident-prone downgrade highways using dynamic vehicle modeling. Journal of Transportation Engineering, Part A: Systems, 147(1): 04020149.
-Santos, M.I., P.T.M.S. Oliveira, and A.P.C. (2022). Larocca, Investigation the Influence of Risk Factors on the Occurrence of Road Accidents Using the Driver Performance Model. Transportation in Developing Economies, 8(1): 10.
-Wang, X., et al.,  (2022). The impact of the combination equilibrium of horizontal and sag-vertical curves on safety. International Journal of Transportation Science and Technology.