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CRITERI DI ADEGUAMENTO DELLE INFRASTRUTTURE STRADALI ALLALUCE DEL PROGRESSO TECNOLOGICO DEGLI AUTOVEICOLI

SASCIA CANALE

SALVATORE LEONARDI

FRANCESCO NICOSIA

1. PREMESSE.L’inarrestabile progresso tecnologico in campoautomobilistico ha avuto significative ripercussioni nonsolo nel miglioramento dei requisiti di sicurezza e dicomfort dei moderni autoveicoli, ma anchenell’esaltazione delle caratteristiche prestazionali(potenza, velocità, accelerazioni consentite).In questo contesto è possibile inquadrare molti scenariincidentali. Si è visto, infatti, che la cognizione dellemigliorate prestazioni induce spesso gli automobilisti atenere una condotta di guida più “spinta” (soprattutto intermini di velocità), ed è plausibile che, in certi casi, talecondotta possa degenerare fino all’innescarsi delfenomeno sinistroso.In effetti, ormai da più parti viene posta in evidenza laconsapevolezza che le infrastrutture stradali, proprio peril fatto di essere state realizzate in base a criteriprogettuali quantomeno datati, necessitino di urgentiinterventi di adeguamento, finalizzati ad “avvicinare” leprestazioni del tracciato alle aspettative degli utenti.In questa memoria, dopo aver dissertato sulle migliorietecnologiche che hanno interessato il parco veicolare, sianalizzeranno criticamente i dati di velocità ricavatinell’ambito del rilevamento sperimentale condotto suuna curva planimetrica appartenente ad un’infrastrutturadel tessuto viario catanese. Le considerazioni cheverranno dedotte si tradurranno nella proposizione diopportuni interventi di adeguamento funzionale.

2. IL PROCESSO EVOLUTIVO DELL’AUTOVEICOLO.Il processo tecnologico che ha interessato l'autoveicolonell'ultimo ventennio ha evidenziato una linea dicondotta, comune a tutte le case costruttrici, basata sulmiglioramento di tre aspetti fondamentali:

• le prestazioni (in termini di velocità, accelerazioni edecelerazioni possibili, stabilità);

• il comfort;• la sicurezza.

Riguardo l'affinamento delle caratteristiche prestazionalidegli autoveicoli osserviamo che, i nuovi motori, grazieal sempre crescente utilizzo del turbocompressore,dell'intercooler e della testata multivalvole, sono in gradodi fornire, a parità di cilindrata, maggiore potenza e valoripiù elevati della coppia ai bassi regimi; ciò si riflette,evidentemente, nell'incremento del grado di prestazionein termini di accelerazioni e di variazioni di velocitàconseguibili in intervalli spazio-temporali più ristretti.Si deve inoltre rilevare, per i moderni autoveicoli, unamaggiore attenzione per l'aerodinamicità (che siripercuote nella possibilità di contrastare piùagevolmente le resistenze al moto e di garantire unamaggiore stabilità del veicolo alle alte velocità).Relativamente al miglioramento delle caratteristiche dicomfort, oltre ad una organizzazione volumetricadell'abitacolo più adeguata, si deve sottolineare il ruolofondamentale assunto dal sistema sospensivo.Infatti l'adozione delle sospensioni a ruote indipendentinell'avantreno (e spesso anche nel retrotreno) (Fig. 1), al

posto del "vecchio" assale rigido garantisce, in primoluogo, il costante e continuo appoggio a terra delle ruotein qualsiasi condizione, e, in secondo luogo unariduzione notevole delle vibrazioni che vengono trasferiteall'abitacolo, e quindi al passeggero, per effetto delleirregolarità della pavimentazione.

Fig. 1 Schema di una sospensione a ruote indipendenti.

Fig. 2 Funzionamento delle sospensioni intelligenti: l’assettoottimale (A) viene inizialmente modificato quandoaumenta il carico che grava sulle ruote (B), per poivenire ristabilito automaticamente grazie all’azione diun sistema idraulico autolivellante (C).

(A)

(B)

(C)

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Un ulteriore miglioramento delle caratteristiche dicomfort e di tenuta di strada si avrà con la maggiorediffusione delle sospensioni attive (o "intelligenti") (Fig.2)e reattive che attualmente equipaggiano solo i veicolidella classe sportiva-alta.La crescita delle potenzialità del veicolo ha indotto lecase costruttrici a prevedere degli accorgimenti atti amigliorare le caratteristiche di sicurezza del veicolo.Innanzitutto è variata la concezione stessadell'autoveicolo, che non è più un “bunker” rigido edindeformabile ma deve, in caso d'urto, deformarsi inmaniera controllata, in modo da assorbire esso stesso lenotevoli variazioni di energia cinetica che altrimentiricadrebbero sui passeggeri, con conseguenze talvoltamortali; nello stesso tempo, sono state realizzate delle"cellule abitative" indeformabili che offrono un elevatogrado di protezione ai passeggeri (Fig. 3).

Fig. 3 Scocca di un autoveicolo dotata di barre d’acciaio dirinforzo nelle porte, a protezione dei passeggeri incaso di urti laterali.

E' importante rilevare il progresso tecnologico degliimpianti frenanti, culminato nell'adozione dell'ABS cheevita, in caso di frenate brusche ed improvvise, ilbloccaggio delle ruote (garantendo direzionalità eriducendo gli spazi di frenata) (Fig. 4).

Fig. 4 Schema di un moderno impianto frenante: 1) Dischi;2) Apparato elettronico dell’ABS per segnalarel’imminente bloccaggio di una ruota; 3) Pompa deifreni a comando elettronico; 4) Spia di funzionamentoABS.

L'adozione dell'air-bag (Fig. 5) a fianco delle cinture disicurezza e l'installazione dell'interruttore inerziale cheriduce al minimo il rischio di incendio dovuto a perditeaccidentali di carburante, rappresentano altri dueimportanti interventi mirati alla sicurezza.Un discorso a parte merita il processo evolutivo delpneumatico che si riflette in maniera determinante sullecaratteristiche prestazionali e di sicurezza del veicolostesso; basti pensare alle particolari scolpiture delbattistrada che favoriscono il mantenimento dellecondizioni di aderenza anche in presenza di acqua sullapavimentazione (Fig. 6).

Fig. 5 Sequenza di gonfiamento di un airbag montato sulvolante: dalla prima all’ultima foto intercorrono menodi 30 millesimi di secondo.

Fig. 6 Struttura di un pneumatico.

Il progresso tecnologico dell'autoveicolo negli ultimi annipuò essere evidenziato mettendo a confronto alcuniparametri caratteristici relativi ai vecchi ed ai nuoviautoveicoli, e precisamente:

il rapporto peso-potenza; le accelerazioni possibili; le decelerazioni possibili; la velocità massima raggiungibile.

Le relazioni che intercorrono tra i parametri suddetti,vengono rappresentate in una serie di grafici esplicativi,elaborati partendo dai dati relativi al parco veicolarecircolante sul territorio italiano nell’ultimo ventennio.

Fig. 7 Confronto fra i pesi riferito agli anni 1975 -1995.

Il grafico di figura 7 mette in evidenza come la variazionedi peso tra vecchi e nuovi veicoli non sia rilevante. E'vero infatti che l’evoluzione della tecnologia haconsentito di adoperare materiali più leggeri, ma è vero

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anche che, allo stesso tempo, è aumentatol'equipaggiamento di accessori atti a migliorare lecondizioni di sicurezza e comfort dei passeggeri.Il grafico di figura 8 evidenzia un aumento abbastanzasensibile dei valori di potenza rispetto a quelli dellacilindrata. Questo incremento della potenza si manifestamaggiormente alle alte cilindrate (oltre 1600 cm3).

Fig. 8 Confronto fra i valori di potenza (anni 1975 –1995).

Dal grafico di figura 9, si evince che il rapporto tra pesoe potenza diminuisce all’aumentare della cilindrata.

Fig. 9 Confronto fra i rapporti peso/potenza riferito agli anni1975 -1995.

Fig. 10 Confronto fra le accelerazioni ammissibili riferito aglianni 1975 -1995.

Le figure 10,11 e 12, infine, mettono in risalto come gliautoveicoli moderni rispetto a quelli di 20 anni fa, aparità di cilindrata, manifestino delle prestazioni miglioriin termini di valori raggiungibili di accelerazione,decelerazione e velocità massime. In particolare, si puònotare come le differenze nei termini delle prestazionisuddette tendano ad esaltarsi all’aumentare della

cilindrata dell'autoveicolo; basti osservare, ad esempio,che, un veicolo del 1975 di cilindrata paria 2000 cm3

poteva mediamente raggiungere la velocità di 170 km/h,mentre un veicolo di pari cilindrata, ma del 1995, puòarrivare a superare la soglia dei 200 km/h.

Fig. 11 Confronto fra le decelerazioni ammissibili (1975-1995)

Fig. 12 Confronto fra i massimi valori di velocità (1975 –1995).

E' importante a questo punto ribadire come, un taleprocesso evolutivo del mezzo automobilistico, spessonon si adegui né alle reali caratteristiche delle strade giàesistenti, né ai moderni criteri di progettazionegeometrica del tracciato stradale.A riscontro di quanto appena affermato, osserviamo, inprimo luogo, come in base alle indicazioni del NuovoCodice della Strada (1/10/1993), sulla quasi totalità dellestrade extraurbane italiane (circa 250000 Km di rete), illimite superiore di velocità di percorrenza rimangaconfinato al valore di 90 km/h (Fig. 13).

Fig. 13 Limiti di velocità sulla rete stradale italiana in base alNuovo Codice della Strada (10/93).

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D'altra parte, dall'analisi della figura 12 e della figura 14si evince come i valori di velocità massima sostenibiledai veicoli siano ben più elevati dei 90 km/h; ciò èun'ulteriore conferma di come la rete viaria siainadeguata a sostenere l'impatto provocato dal continuoevolversi dei mezzi di trasporto.

Fig. 14 Velocità massime di alcuni veicoli in circolazione inItalia nell'anno 1995.

Da quanto detto, emerge un dato incontrovertibile: ilpotenziamento delle prestazioni dei veicoli si traducesempre nella tendenza, da parte degli utenti del mezzostradale, ad incrementare verso l’alto l’intervallo divelocità con cui affrontare gli elementi geometrici deitronchi stradali.Ragionando in termini di velocità, si può dunqueaffermare che le migliorate prestazioni dei moderniautoveicoli, non essendo supportate da un paralleloadeguamento dei tracciati viari, condizionano spessonegativamente le caratteristiche di sicurezza delleinfrastrutture viarie.E’ infatti noto che gran parte degli incidenti stradali sonoprovocati dall’attingimento di valori di velocità per i quali itracciati viari non sono in grado di fornire adeguate“risposte” in termini di sicurezza.Se si pensa poi alle conseguenze spesso gravose intermini di danni (alle persone ed alle cose) derivanti daincidenti causati da eccessi di velocità, si comprendemeglio l'esigenza di riesaminare approfonditamente unpo' tutti i principi che regolamentano sia la progettazionestradale che le procedure di adeguamento edammodernamento delle infrastrutture viarie, cercando distabilire un’intima correlazione coi parametri indicatividel progresso tecnologico del mezzo automobilistico.Nell’ambito del presente studio, si avrà modo di mettereulteriormente in rilievo la propensione degli automobilistia richiedere prestazioni sempre più “spinte”all’autoveicolo; in particolare, si farà riferimento ai dati divelocità rilevati in corrispondenza di una curvaplanimetrica appartenente ad un’infrastruttura, l’Asse deiServizi, della città di Catania.In questo contesto, si avrà la possibilità non solo diquantificare i reali valori di velocità nelle diverse“postazioni” individuate sul tale elemento curvilineo deltracciato, ma anche di determinare la variabilità negliintervalli di velocità, in funzione della cilindrata e delgrado di vetustà dei veicoli.

3. IL LUOGO E LE MODALITÀ DEL RILIEVO.La curva oggetto del rilievo è posta sull’Asse dei Serviziche si snoda dalla località Catania-Porto sino allo

svincolo con la Tangenziale Ovest (Fig. 15).L’infrastruttura considerata ha una velocità di progettocompresa nell’intervallo 80 km/h – 100 km/h; è costituitoda due carreggiate larghe 7.00 metri ciascuna, separateda uno spartitraffico largo 1.10 metri. Ogni carreggiata èformata da due corsie larghe 3.50 metri ed èfiancheggiata da una banchina larga 1.75 metri.La curva posta in prossimità del boschetto della Plajapresenta le seguenti caratteristiche:♦ Raggio planimetrico: R = 150 metri;♦ Pendenza trasversale nei tratti di entrata e di uscita:

p = 2.5 %;♦ Pendenza trasversale nel tratto centrale: p = 13 %.

Fig. 15 Visualizzazione dell’Asse dei Servizi e della curvaoggetto del rilievo.

Per il rilievo delle velocità è stato utilizzato il radar K-55della M.H.P. Si tratta di un’apparecchiatura checonsente di valutare la velocità di un oggetto mediante ilconfronto fra un segnale di riferimento emesso da untrasmettitore e quello riflesso o ritrasmesso dall'oggettodi cui si vuole determinare la velocità.Il principio di funzionamento dei radar per ladeterminazione della velocità si basa sul fenomeno notocome effetto Doppler, ovvero, il fenomeno consistentenella variazione di frequenza delle onde emesse da unasorgente e percepita da un osservatore, quandosorgente e osservatore siano in moto l'una rispettoall'altro.Il fenomeno si osserva facilmente nel caso di sorgentisonore quando si sente un suono più acuto se lasorgente si avvicina all'osservatore e uno più grave sese ne allontana. Gli stessi effetti si verificano quando èl'osservatore che si muove rispetto alla sorgente.Nel caso delle onde radio riflesse da un veicolo in moto,l’effetto Doppler si manifesta nella “compressione” delleonde quando il veicolo si avvicina alla sorgentetrasmittente e nel loro “stiramento” quando l’oggetto siallontana. Trasmettendo, pertanto, un’onda radio su unadata frequenza, ed indirizzandola verso un oggetto cheviaggia a velocità costante, tramite la valutazione delladifferenza di frequenza tra l’onda emessa e quellariflessa (frequenza Doppler), è possibile evincere lavariazione dell’ampiezza dell’onda.Si può dimostrare analiticamente che ad una frequenzatrasmessa di 10.5250 Mhz, corrisponde una frequenzaDoppler di 31.3890 Hz per ogni miglio orario di velocitàdel veicolo in moto. Dalla relazione suddetta, risultaimmediata la determinazione della velocità dei veicoli in

ASSEDEI

SERVIZI

CURVAOGGETTO

DEL RILIEVO

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moto, una volta che la strumentazione radar fornisce ilvalore della frequenza Doppler.Il radar K-55 della M.H.P., in particolare, permetteall’operatore la scelta di tre possibili configurazionioperative:

mobile; stazionaria (usata nell’ambito del rilievo oggetto di

questo studio); con aiuto manuale.

Come radar mobile, il modello K55 consente dimonitorare la velocità della corrente veicolare anchequando esso è montato su un veicolo in moto.Lo strumento rileva la velocità di ciascun veicolo,visualizzandone il valore nell'apposita finestra.L'intervallo di velocità valutabile dall'unità mobile ècompreso tra 0 e 199 miglia/ora (320 km/h). Anche lavelocità del veicolo su cui è installato il radar vienevisualizzata su un'ulteriore finestra posta sullostrumento; essa può essere compresa tra 20 miglia/ora(32 km/h) e 69 miglia/ora (110 km/h). Si può comunquetarare lo strumento affinché esso possa effettuare lemisurazioni con riferimento ad un range di velocitàmaggiore. Poiché la velocità dell'osservatore vienecostantemente visualizzata sullo strumento, l'operatorepuò effettuare una verifica della correttezza dellemisurazioni, confrontando tale valore della velocità conquello riscontrato sul tachimetro.L'operatore può inoltre sfruttare il sistema audio chepreavvisa l'imminente arrivo di un veicolo.Particolare attenzione deve essere prestata affinché ilveicolo oggetto del rilievo non si trovi troppo vicino alradar.Se tutte le operazioni descritte vengono regolarmenteeseguite ed il radar è stato adeguatamente testato ecalibrato prima dell'uso, allora risulta garantita la correttaed accurata determinazione delle velocità dei veicolirilevati.Nella configurazione stazionaria, il veicolo su cui èmontato il radar viene posizionato parallelamente allacarreggiata e l'antenna dello strumento deve esserepuntata all'indietro, al fine di monitorare i veicoliappartenenti alla corrente veicolare in avvicinamento.La velocità fornita dallo strumento è quella del veicolo"catturato" dalla finestra-obiettivo. Anche in questo casoil range di velocità rilevabile ha come estremi 0 e 199miglia/ora (320 km/h).Il caso del radar con aiuto manuale è, in pratica, unavariante della configurazione operativa stazionaria. Ineffetti, il radar K-55 è dotato di una speciale antennarotante grazie ad un supporto mobile. L'operatorepertanto è in grado, girando semplicemente l'antennaintorno al proprio sostegno, di monitorare il traffico inmoto lungo qualsiasi direzione. Anche in questo caso, lavelocità rilevata viene visualizzata nell'apposito displaydella strumentazione.Adottando, quindi, la configurazione stazionaria delRadar K-55, ci si è posizionati in tre punti significatividella curva oggetto dell'indagine:1) all'inizio della curva;2) nel punto di mezzo;3) alla fine della curva.Ciò è stato effettuato per entrambe le carreggiate (destrae sinistra), per cui si è fatto stazione in 6 posizionidiverse (Fig. 16).Il rilievo è stato compiuto nel periodo di tempo compresotra ottobre 1997 e maggio 1998, distribuendo in modocasuale sia i giorni che le ore del rilevamento. Cosìfacendo, si è ritenuto di avere a disposizione uncampione di veicoli significativo, non specificatamenteassociato ad orari particolari (ad es. l'ora di punta).

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Fig. 16 Visualizzazione delle postazioni scelte per il rilievo conil radar K-55 della M.H.P.

Durante le operazioni di rilievo, per catalogare i dati si èfatto riferimento ad una serie di schede del tipo di quellariportata, a titolo di esempio, in figura 17.

Posizione 2 2 2 2 2

CilindrataPiccolaMediaGrossa

StatoVecchioMedioNuovo

Condizioni ambientaliSeccoUmidoPioggiaVento

Condizioni della circolazioneVeicolo isolato

Veicolo incolonnatoVeicolo in sorpassoVeicolo affiancato

Velocità (km/h) 66.69 70.48 69.39 81.13 76.17

Fig. 17 Esempio di scheda per il rilievo dei dati.

Come si evince dall’analisi della tabella rappresentata infigura 17, le caratteristiche del parco veicolare sonostate descritte da due diverse classificazioni: una chetiene conto della cilindrata ed una che fa riferimento algrado di vetustà dei veicoli.La classificazione dei veicoli inerente alla cilindrata è laseguente:

Veicoli di piccola cilindrata: si tratta dei veicolicon cilindrata non superiore a 1100 cc.

Veicoli di media cilindrata: sono quelli concilindrata compresa tra 1100 cc e 1600 cc.

Veicoli di grossa cilindrata: si intendono queiveicoli aventi cilindrata superiore a 1600 cc.

Il grado di vetustà del parco veicolare è stato individuatoa mezzo della catalogazione di seguito riportata:♦ Stato del veicolo “vecchio”: è indicativo dei

veicoli aventi data di immatricolazione antecedenteall’anno 1986.

♦ Stato del veicolo “medio”: descrive i veicoli condata di immatricolazione compresa nella fasciatemporale che ha per estremi gli anni 1986 e 1992.

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♦ Stato del veicolo “nuovo”: raggruppa gliautoveicoli immatricolati successivamente al 1992.

Nella fase del rilievo dei dati, si sono messe in contoanche le condizioni ambientali e le caratteristiche dellacircolazione relative all’intervallo temporale preso inesame. Riguardo le condizioni ambientali, laclassificazione adottata è la seguente:

Condizioni di secco: assenza di qualsiasi veloidrico sulla pavimentazione; giornata soleggiata;vento leggero o assente.

Condizioni di umido: assenza di pioggia battente;presenza di un sottile film idrico sulla superficie.

Condizioni di pioggia: la precipitazioneatmosferica è in atto; è presente un velo d’acqua,sulla pavimentazione, di spessore significativo.

Condizioni di vento: presenza di forti raffiche divento.

Le condizioni della circolazione descrivono, infine, lepossibili interazioni tra i veicoli che si trovano apercorrere la curva oggetto del rilievo. In particolare, si èfatto riferimento a:♦ Veicolo isolato: quando il veicolo rilevato dalla

strumentazione radar, marcia a distanza notevoleda quelli che lo precedono e da quelli che loseguono.

♦ Veicolo incolonnato: se il veicolo è inserito in unplotone di altri veicoli.

♦ Veicolo in sorpasso: quando il veicolo rilevato è inprocinto di sorpassare o di essere sorpassato.

♦ Veicolo affiancato: se il veicolo rilevato èaffiancato da un altro.

Alla fine del periodo di indagine, si sono avuti adisposizione 9164 dati relativi a tutti quei veicoli rilevatinei 6 punti di stazionamento situati sulla curvaanalizzata.

4. ORGANIZZAZIONE ED INTERPRETAZIONE DEIDATI.

I dati ottenuti mediante il rilievo descritto al paragrafoprecedente sono stati inseriti all'interno di un foglioelettronico (Microsoft Excel 97), con l'obiettivo di poterlimanipolare tramite funzioni complesse.Le elaborazioni effettuate sono state tradotte in unaserie di diagrammi.Le prime osservazioni che possono essere svolte,riguardano la caratterizzazione del parco veicolare infunzione della cilindrata e del grado di vetustà.Dal grafico riportato in figura 18 si evince che:

quasi la metà dei veicoli circolanti sono di piccolacilindrata (utilitarie);

i veicoli di media e grossa cilindrata sonopercentualmente equivalenti (c'è una leggeraprevalenza dei veicoli di media cilindrata).

Fig. 18 Caratterizzazione del parco veicolare in funzione dellacilindrata.

Dall'analisi del diagramma di figura 19 è possibilemettere in risalto come il parco veicolare risulti esserefondamentalmente giovane (probabilmente anche pereffetto degli incentivi dello Stato per la rottamazione).In particolare:

gli autoveicoli "vecchi" si attestano intorno al 10 %; gli autoveicoli "medi" costituiscono la quarta parte

del complesso dei veicoli attualmente incircolazione;

quasi i due terzi dei veicoli rilevati appartengono allacategoria "nuovi".

Fig. 19 Caratterizzazione del parco veicolare in funzione delgrado di vetustà.

L'osservazione congiunta dei due diagrammi (Fig. 18,Fig. 19) evidenzia ulteriormente come l'attuale parcoautomobilistico sia sostanzialmente "nuovo" etendenzialmente orientato verso una presenza semprepiù massiccia di veicoli di media e grossa cilindrata. Ciònon fa altro che confermare le considerazioni sullapropensione degli automobilisti a chiedere prestazionisempre più spinte ai veicoli, e costituisce un'utilepremessa all'analisi critica degli intervalli di velocitàriscontrati nei 6 punti di rilievo.Tramite le elaborazioni consentite dal foglio di calcolo, èstato dedotto l'andamento delle velocità medie incorrispondenza delle singole postazioni, in funzione siadello stato del veicolo (vecchio, medio, nuovo), sia dellacilindrata (piccola, media, grossa) (Fig. da 20 a 25).Osserviamo che, nel contesto di questo studio, ciinteressava far risaltare il comportamento dei guidatorinelle condizioni in cui non fossero presenti particolaricondizionamenti. A tal fine, i dati in nostro possessosono stati opportunamente "filtrati", in modo tale da tenerconto esclusivamente dei veicoli isolati e delle condizionidi secco. I dati rimanenti, comunque, sono attualmentein fase di elaborazione e di studio e verrannoprossimamente proposti nell'ambito di un altro studioportato avanti da questo stesso gruppo di ricerca.

Fig. 20 Andamento della velocità in funzione della cilindrata edel grado di vetustà dei veicoli (Posiz. 1 nella curva).

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Fig. 21 Andamento della velocità in funzione della cilindrata edel grado di vetustà dei veicoli (Posiz. 3 nella curva).

Fig. 22 Andamento della velocità in funzione della cilindrata edel grado di vetustà dei veicoli (Posiz. 5 nella curva).

Fig. 23 Andamento della velocità in funzione della cilindrata edel grado di vetustà dei veicoli (Posiz. 6 nella curva).

Fig. 24 Andamento della velocità in funzione della cilindrata edel grado di vetustà dei veicoli (Posiz. 4 nella curva).

Fig. 25 Andamento della velocità in funzione della cilindrata edel grado di vetustà dei veicoli (Posiz. 2 nella curva).

L'analisi dei diagrammi riportati nelle figure 20, 21, 22,23, 24 e 25 consente la deduzione di una serie diinteressanti risultati:1) indipendentemente dall'età del veicolo (nuovo,

medio, vecchio), lo scarto di velocità tra i veicoli dipiccola e grossa cilindrata si attesta attorno ad unvalore medio di 10 km/h;

2) in corrispondenza delle sezioni di ingresso (1 e 6) edi quelle di uscita (5 e 2), analizzando le curveinerenti ad una stessa cilindrata, si può riscontrareuna variazione dei valori medi di velocità compresanell'intervallo avente per estremi 8 km/h e 12 km/h.

3) nelle sezioni "di mezzo" (posizioni 3 e 4),muovendosi lungo le curve relative alla cilindrata, simanifesta un intervallo di variabilità delle velocitàmediamente pari a 5 km/h.

4) riguardo gli scarti massimi di velocità (tra i veicolivecchi di piccola cilindrata ed i veicoli nuovi digrossa cilindrata) nelle diverse posizioni del rilievo,si possono evincere i seguenti intervalli divariazione:

• tra 68 km/h ed 88 km/h (pos. 1) ∆V = 20 km/h• tra 63 km/h e 74 km/h (pos. 3) ∆V = 9 km/h• tra 65 km/h e 78 km/h (pos. 5) ∆V = 13 km/h• tra 65 km/h ed 81 km/h (pos. 6) ∆V = 16 km/h• tra 60 km/h e 75 km/h (pos. 4) ∆V = 15 km/h• tra 68 km/h e 88 km/h (pos. 2) ∆V = 20 km/h

Dalle considerazioni appena svolte scaturiscono altreimportanti osservazioni:

i veicoli che affrontano più lentamente la curva inesame sono quelli classificati come “vecchi” e di“piccola cilindrata”, i quali possono considerarsicome rappresentativi del parco veicolare italiano di12-15 anni fa;

le velocità dei veicoli suddetti, indipendentementedalle posizioni sulla curva, risultano compatibili conla velocità di 65 km/h che, in base all’abaco delCNR (1980) è la velocità che compete ad una curvadi raggio pari a 150 km/h e di pendenza trasversaleuguale al massimo valore consentito dalle Normemedesime, cioè 7 % (Fig. 26).

Quest’ultimo riscontro diviene di particolare interesse sesi analizza la “storia” degli interventi di adeguamentorelativi alla curva oggetto del nostro studio.E’ da notare infatti che, a causa di una serie di vincoli didiversa natura, la curva è stata inizialmente realizzatacon un raggio planimetrico pari a 150 m e con unapendenza laterale massima pari al 7%, in ottemperanzaalle norme del CNR (1980); ciò, evidentemente, rendeval’elemento curvilineo maggiormente vincolante, in terminidi velocità (Vmax = 65 km/h), rispetto al resto del tracciatocaratterizzato, invece, da un intervallo di velocità diprogetto compreso tra 80 km/h e 100 km/h.

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Fig. 26 Diagramma delle velocità massime consentite suuna curva di Raggio pari a 150 m, al variare dellapendenza, in base alla metodologia di calcolo propostadal CNR (1980).

Fino alla fine degli anni ’80, si ritenne sufficiente“segnalare” le restrizioni in termini di velocità della curvatramite i segnali verticali di limitazione della velocità (Fig.27) e di indicazione di curva pericolosa con invito arallentare (Fig. 28), tuttora presenti. In effetti, si è giàosservato, come il parco veicolare di quegli anni fosseportato “naturalmente” ad adeguarsi ai limiti intrinsecipalesati dalla geometria del tracciato.

Fig. 27 Segnale verticale di limite massimo di velocità posto inprossimità della curva oggetto dell’indagine, inosservanza delle prescrizioni del Codice della Strada.

Fig. 28 Segnale verticale che presegnala la presenza di curvapericolosa a destra con invito a rallentare, posizionato a300 metri dalla curva oggetto dell’indagine, inosservanza delle prescrizioni del Codice della Strada.

All’inizio dell’attuale decennio, però, i dati di incidentalitàconfermarono la tendenza degli automobilisti adaffrontare la curva a velocità tale da innescare più voltefenomeni incidentali coinvolgenti sia veicoli isolati chenon. In definitiva, le migliorate prestazioni degliautoveicoli portarono una percentuale via via crescentedi utenti stradali a disattendere gli “obblighi” dellasegnaletica ed a percorrere l’elemento curvilineo avelocità paragonabili a quelle “suggerite” dagli elementigeometrici precedenti il tratto curvilineo medesimo.Al fine di adeguare il tracciato alle nuove tendenze degliutenti, i gestori dell’infrastruttura intervennero, nel 1991,incrementando la pendenza trasversale al centro dellacurva dal 7 % al 13 % attuale; così facendo, la velocitàmassima di percorrenza venne portata intorno a 100km/h, come si deduce dalle estrapolazioni dedottedall’abaco del CNR (Fig. 26).

5. ANALISI CRITICA DELL’INTERVENTO DIADEGUAMENTO EFFETTUATO SULLA CURVAOGGETTO DELL’INDAGINE E PROPOSTA DIPROVVEDIMENTI ALTERNATIVI.

Uno studio precedente(1) ha messo in evidenza come leconfigurazioni dell’abaco CNR associate alla pendenzatrasversale massima e, conseguentemente, ai raggiplanimetrici minimi, pregiudicassero in maniera evidentele condizioni di stabilità dei veicoli.In effetti, come si evince dalle figure 29 e 30, sia ilcoefficiente di sicurezza allo svio (φ)(2) che il coefficientedi sicurezza all’azione imbardante (η)(3) relativi ai puntidell’abaco riferiti ad imax ed Rmin risultano notevolmenteinferiori ai valori associati a tutte le altre configurazioni.Per di più, i coefficienti di sicurezza all’azioneimbardante, essendo sempre inferiori all’unità, palesanoun elevato rischio di incidente per imbardata per quegliautoveicoli che si inscrivono in curva.

Fig. 29 Coefficienti di sicurezza allo svio associati alleconfigurazioni “estreme” dell’abaco CNR (1980).

(1) S. Canale, F. Nicosia, S. Leonardi. “Nuovi criteri progettualiper le curve stradali” - Autostrade - anno XXXVII - n.3 - 1995.

(2)

ifif t

++

=φ , dove:

• i = valore della pendenza trasversale (tgα);• ft = coefficiente di aderenza trasversale;• f = aderenza impegnata in corrispondenza dei valori di i, R

e V considerati.(3)

ia

ir

MM

=η , dove:

• Mir = Momento imbardante resistente;• Mia = Momento imbardante attivo.

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Fig. 30 Coefficienti di sicurezza all’azione imbardante relativialle configurazioni “estreme” dell’abaco CNR (1980).

Da quanto detto, è facile dedurre che, per pendenzetrasversali superiori al 7%, i fenomeni di instabilità deiveicoli risultino sempre più probabili. Del resto, le stessenorme del CNR impongono un valore massimo ditgα pari a 0.07, per evitare che i veicoli lenti sianosottoposti ad una forza trasversale risultante, rivoltaverso l’interno della curva, troppo elevata.Nell’ambito di questo studio, al fine di verificareanaliticamente i parametri di stabilità associati allependenze maggiori del 7%, si è così proceduto:• partendo dalle leggi che definiscono le curve

rappresentate nell'abaco del CNR, tramite unaprocedura di estrapolazione, si è rielaborato l’abacomedesimo, estendendo il campo di variabilità dellependenze trasversali fino al valore del 13 %;

• si sono calcolati i coefficienti di sicurezza allo svioed all’azione iimbardante, per tutte le “combinazioni”geometrico-dinamiche associate alle pendenzetrasversali superiori al 7% (fino al valore massimoestrapolato);

• per ogni velocità entro l’intervallo 40-140 km/h, si èeffettuato il confronto tra i valori dei coefficienti η eφ relativi alle curve aventi raggio associato allapendenza del 7%, ed i corrispondenti valori attinentiai raggi correlati alla pendenza trasversale del 13%.

Le figure 31 e 32, sintetizzano i risultati ottenuti alla finedell’iter procedurale proposto; in particolare, è possibiletrarre le seguenti conclusioni:1) i coefficienti di sicurezza allo svio ed i coefficienti di

sicurezza all’azione imbardante, relativi allapendenza del 13%, sono sempre pari a circa lametà dei valori corrispondenti alla pendenza del 7%;

2) i coefficienti di sicurezza all’azione imbardante perle configurazioni associate a tgα=0.13 sononotevolmente inferiori all’unità;

3) per i = 13 %, i coefficienti di sicurezza allo svio sonoinferiori all’unità (ciò non si verifica per tgα = 0.07).

In sintesi, dunque, è possibile ribadire quanto erapercepibile intuitivamente: l’utilizzo di pendenze superioria quella massima prevista dal CNR amplia le già critichecondizioni di pericolosità per l’innescarsi delle azioniimbardanti e prospetta l’insorgere dei gravosi incidentiper sbandamento laterale.A conferma di ciò, giunge il resoconto del panoramaincidentale relativo all’infrastruttura analizzata; dai dati diincidentalità si evince infatti che circa il 22 % dei sinistriverificatisi negli ultimi cinque anni sull’Asse dei Servizi, èconcentrato proprio sulla curva di cui si è dissertato inquesto studio. Si rimanda ad una ricerca condotta

parallelamente alla presente(4), per ciò che riguardal’analisi della dinamica degli incidenti e per laquantificazione del livello di rischio presente.

Fig. 31 Confronto tra i valori di φ relativi alle configurazionigeometrico-dinamiche associate ad i=7 % ed i=13 %.

Fig. 32 Confronto tra i valori di η relativi alle configurazionigeometrico-dinamiche associate ad i=7 % ed i=13 %.

Occorre sottolineare come l’adeguamento delle curvemediante la sopraelevazione del ciglio sia, tra l’altro, unintervento molto costoso che implica, inoltre, lasistemazione delle opere di corredo stradale (barriere,cigli, aiuole spartitraffico, ecc.).Le considerazioni svolte fino a questo punto ci induconoa proporre, per i casi analoghi a quello trattato, interventidi adeguamento finalizzati all’incremento della velocità dipercorrenza delle curve, attraverso il miglioramento dellecaratteristiche di aderenza superficiale.In base alle Norme del CNR, la valutazione del raggiominimo di una curva avviene mediante l’espressione:

( )tmax

2

min fi127VR

+⋅= [1]

pertanto, accettando il valore massimo della pendenzatrasversale proposto dal CNR (7%) e imponendo, incoerenza con il caso in esame, un raggio pari a 150 med una velocità di 100 km/h, dalla [1] si deduce il valoredel coefficiente di aderenza che occorrerebbe averesullo strato di usura al fine di consentire la percorrenzaalla velocità prescelta; risulta: ft = 0.44.Il coefficiente di aderenza trasversale ft, viene misuratoagevolmente mediante le apparecchiature ad altorendimento (SCRIM e SUMMS), le quali hanno unavelocità operativa di 60 km/h.Il valore del CAT che dovrebbe competere allapavimentazione (alla velocità operativa di 60 km/h), sipuò ricavare da una delle relazioni sperimentali che neconsente la valutazione alle varie velocità; nel nostrocaso si è fatto riferimento alla seguente espressione: (4) S. Canale, S. Leonardi, C. Fabiano. “L’analisi del rischio asupporto degli strumenti per l’adeguamento funzionale delleinfrastrutture viarie” – Convegno SIIV – Milano – Ottobre 1998.

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V V con 01.04

V-VCAT(V) )V̂(CAT)

)

>⋅+= [2]

Ponendo km/h 60V̂ = e V = 100 km/h, dalla [2] si evinceche lo strato di usura della pavimentazione dovrebbefornire un CAT60 km/h = 0.54 (rilevato tramite il SUMMS olo SCRIM).In definitiva, l’alternativa alla sopraelevazione dellasagoma stradale, potrebbe essere l’adozione di unapavimentazione in grado di fornire valori di aderenzatrasversale maggiori (CAT60 km/h > 0.54), in modo da non“mortificare” la velocità di percorrenza della strada.Una procedura siffatta consentirebbe di trattare lasuperficie stradale, non più come un semplice piano dirotolamento, bensì come un elemento funzionale ingrado di adattarsi alle ”richieste” dei veicoli, assicurandol’adeguamento di quei tratti (curve circolari, tratti apendenza eccessiva, spazi di frenatura, ecc.) in cuioccorre garantire che il contatto ruota-pavimentazione siesplichi nel migliore dei modi.La soluzione che prevede interventi differenti sullasuperficie stradale in determinate zone, trova unriscontro pratico nell’impiego di particolari trattamentisuperficiali a base di conglomerati bituminosi modificati.E’ noto che l'utilizzo dei bitumi modificati nellaproduzione dei conglomerati bituminosi per mantistradali, conferisce al conglomerato stesso, capacitàprestazionali notevolmente migliorate rispetto a quelle diun conglomerato prodotto con bitume tradizionale; sihanno: l’aumento della resistenza alla disaggregazione,l’incremento della resistenza a fatica, la riduzione delledeformazioni plastiche permanenti (che originano leormaie) e il prolungamento della vita utile in condizioni disollecitazioni crescenti. Al contempo, l'utilizzo del bitumemodificato permette di realizzare conglomerati speciali inspessori fortemente ridotti.All’interno di questa grande famiglia di conglomerati,viene inclusa tutta una serie di varianti che vanno sottola denominazione di: grenu, semi grenu, antiskid,antiscivolosità. L’adozione di questo tipo di conglomeratipermette la realizzazione di manti d'usura che, alleproprietà tipiche dei conglomerati a base di bitumimodificati, associano caratteristiche di rugosità tali damigliorare, considerevolmente, i coefficienti di aderenza.Nell’ambito di queste tipologie di conglomerati, siinquadrano quei trattamenti finalizzati al ripristino della“funzionalità” delle pavimentazioni in termini di aderenza.Particolarmente diffusi, sono gli interventi a freddo (T <60°C) monostrato monogranigliatura; ne esistono di duetipi: lo spray-grip ed il grip-road.

Lo spray-grip è un'operazione di irruvidimento delmanto stradale da effettuare con aggregati dielevate caratteristiche di resistenza all'abrasione edall'urto (bauxite calcinata), incollati tramite legantebituminoso modificato con materiali vulcanizzati eresine epossidiche bicomponenti da applicare afreddo sulla pavimentazione preesistente. Lo spray-grip permette di ottenere elevata macrorugositàsuperficiale (HS>0.80) ed alti coefficienti diaderenza trasversale (CAT>0.80).

Il grip-road è un trattamento superficiale a freddorealizzato con aggregati di tipo sintetico didimensione massima 4 mm, resina bicomponente, ebitume modificato applicato in maniera differenziatasulla pavimentazione in funzione delle condizioni delpiano di posa. Anche con il grip-road si ottengonovalori alti di macrorugosità superficiale (HS>0.70) edi aderenza trasversale (CAT>0.65).

Altro intervento che può essere impiegato per lamanutenzione superficiale delle pavimentazioni (meno

condizionato dal traffico e dal clima), è quello realizzatoa “freddo” stendendo una malta bituminosa (macro-seal)composta di aggregati selezionati resistenti all'abrasionee miscelati con emulsione bituminosa elastomerizzata.Le caratteristiche di rugosità e di aderenza checompetono a questo tipo di trattamento sono, anche inquesto caso, elevate (HS>0.60, CAT>0.65).Giova aggiungere che sempre per interventi dimanutenzione di tipo superficiali sono stati recentementemessi a punto i microtappeti a caldo ad elevata rugosità.Essi sono realizzati con conglomerato confezionato acaldo con aggregati di origine naturale, sintetica o discarto di lavorazione industriale, bitume modificato efibre di vetro, posti in opera con macchina vibrorifinitricesu spessori ridotti (< 20 mm) e costipati a caldo.

6. CONCLUSIONI.In questa memoria si è tratto spunto dall’analisi delprocesso evolutivo dell’autoveicolo, per evidenziare lostridente contrasto tra le prestazioni sempre più “spinte”dei moderni veicoli e l’inadeguatezza funzionale delleinfrastrutture viarie.Il rilievo sperimentale delle velocità, eseguito presso unacurva planimetrica appartenente all’Asse dei Servizidella città di Catania, è servito a mettere ulteriormente inrisalto le differenze comportamentali tra gli utenti delvariegato parco veicolare italiano.In base a considerazioni inerenti alla stabilità in curvadell’autoveicolo ed ai limiti intrinseci dell’attualeNormativa CNR sulla progettazione degli elementicurvilinei a raggio costante, si è sancita la “bocciatura” diqualunque intervento di adeguamento funzionale chepreveda eccessivi incrementi delle pendenze trasversalioltre il valore massimo proposto dal CNR.La caratterizzazione della superficie stradale mediantel’uso di manti bituminosi differenti, capaci di avvicinare lecondizioni di aderenza alle aspettative prestazionali degliautoveicoli, riteniamo possa essere un intervento diadeguamento più consono e meno dispendioso per farfronte alle concrete esigenze di sicurezza ed affidabilitàdei tracciati viari.

7. BIBLIOGRAFIA. [1] CNR. Istruzioni per la redazione di progetti di

strade – Bollettino Ufficiale N. 77 – 1980. [2] CNR. Norme sulle caratteristiche geometriche

delle strade extraurbane – B. U. N. 78 – 1980. [3] Nuovo Codice della Strada - Ed. Simone – 1993. [4] A.A.V.V. Atti della Giornata di studio: Dalle piste

alla strada, la qualità della pavimentazionebituminosa per una maggiore sicurezza –Autodromo Nazionale Monza – 2 giugno 1992.

[5] S. Canale, F. Nicosia, S. Leonardi. Nuovi criteriprogettuali per le curve stradali - Autostrade -anno XXXVII - n.3 - 1995.

[6] S. Canale, S. Leonardi, C. Fabiano. L’analisi delrischio a supporto degli strumenti perl’adeguamento funzionale delle infrastruttureviarie – Convegno SIIV – Milano – Ottobre 1998.

[7] G. Genta. Meccanica dell'autoveicolo - Ed.Levrotto & Bella - 1993.

[8] G. Peroni, M. Luminari. Vent’anni di impiego deibitumi modificati – Autostrade – Anno XXXIII –n° 4 – Ottobre-Dicembre 1991.

[9] G. Peroni. Manutenzione delle pavimentazioniautostradali in Italia – Atti del Convegno AIPCR– Perugia – 1994.

[10] S. Torrisi, F. Nicosia. Progresso tecnologiconella moderna progettazione automobilistica -Quaderno I.S.F.A. n° 60 – Ottobre 1993.