Introduzione

Il Simulatore di guida del  Laboratorio Trasporti del Dipartimento di Ingegneria Civile, Edile e Ambientale dell’Università di Padova è attivo dal Gennaio 2010, grazie ad un finanziamento  dell’Ateneo.

Motivazioni

I principali vantaggi associati all’uso di simulatori di guida a scopo di ricerca sono:

• osservare il comportamento dei guidatori in condizioni sperimentali comuni;
• controllare l’influenza di fattori esterni non di interesse per l’esperimento;
• misurare variabili non rilevabili sul campo, quali le caratteristiche socio-economiche dei soggetti, l’età, l’esperienza di guida, ecc.

Obiettivi

L’uso del Simulatore di guida è finalizzato all’osservazione e modellizzazione dei comportamenti di guida, con una particolare attenzione rivolta all’identificazione e alla stima di indicatori utili nel miglioramento della sicurezza stradale. I principali obiettivi sono:

• lo studio degli effetti di condizioni potenzialmente rischiose, quali condizioni atmosferiche avverse (effetto della nebbia, della pioggia, etc.) o comportamenti pericolosi tenuti dal guidatore (immissione forzata ad un’intersezione, mancato sorpasso, ecc.);
• lo studio dell’evoluzione temporale dei comportamenti di guida attraverso un monitoraggio dei soggetti prolungato nel tempo (effetto fatica).

Caratteristiche tecniche

Il Simulatore in dotazione al Laboratorio Trasporti è un simulatore statico avanzato.

In dettaglio, il simulatore è costituito dai seguenti componenti:

• abitacolo composto da sterzo, cambio manuale a 5 marce, pedaliera (acceleratore, freno e frizione), freno di stazionamento, leva di azionamento, degli indicatori di direzione e di accensione delle luci, sedile regolabile, cintura di sicurezza;
• sistema audio composto da 6 altoparlanti (3 frontali, 2 in posizione laterale posteriore, all’altezza della testa del conducente, ed 1 collocato a lato della pedaliera);
• 5 display al plasma da 50 pollici con risoluzione in pixel di 1920×1080 (L×H);
• 3 PC (collegati in rete) con processore Intel Core2Duo, frequenza 3.16 GHz, 2 moduli RAM DDR3 da 2GB ciascuno, scheda video Nvidia GeForce GTx260 e sistema operativo MS Windows XP (Service Pack 3).

Ai PC sono demandati i seguenti compiti:

• controllo dei comandi dell’abitacolo e del comportamento del veicolo simulato;
• generazione e controllo degli altri veicoli che interagiscono con il veicolo simulato;
• riproduzione dei suoni e creazione grafica 3D dell’ambiente virtuale.

Campi di impiego

Il Simulatore di guida si dimostra di particolare interesse nello studio di situazioni infrastrutturali e circolatorie problematiche. Gli scenari virtuali possono rappresentare situazioni già esistenti o scenari di progetto, per i quali si vogliano prevedere specifiche caratteristiche funzionali.

In questo senso, alcune delle possibili analisi che possono essere effettuate riguardano:

• valutazioni della distanza di sorpasso;
• valutazioni della distanza di sicurezza;
• valutazioni della visibilità in corrispondenza delle intersezioni o in presenza di ostacoli (cartelloni pubblicitari).

Attività di ricerca

L’attività di ricerca condotta interessa quattro principali tematiche.

Fatica nella guida

L’insorgere della fatica durante la guida rappresenta un importante co-fattore in molti incidenti stradali. La ricerca si occupa di individuare e stimare gli effetti indotti da diverse condizioni di guida (quali la monotonia del tracciato, il periodo della giornata o altre condizioni di sonnolenza) sul fenomeno dell’affaticamento alla guida. La conoscenza approfondita del fenomeno è importante per la progettazione di dispositivi efficaci per il controllo e la prevenzione di situazioni potenzialmente pericolose.

Distrazione alla guida

La guida di un autoveicolo richiede al conducente lo svolgimento contemporaneo di un insieme complesso di attività (tasks). L’esecuzione di attività secondarie alla guida (es. uso del telefono cellulare, ascolto della radio o intrattenimento di una conversazione) agisce negativamente sull’attenzione del conducente, aumentandone la distrazione e, conseguentemente, il rischio di incidente. La ricerca, condotta in collaborazione con il Dipartimento di Psicologia dello Sviluppo e della Socializzazione, si è sinora focalizzata sugli effetti negativi che l'esecuzione di un compito di elaborazione e produzione di parole - comparabile, per caratteristiche, ad una comune conversazione telefonica - induce alla guida.

Analisi delle caratteristiche del deflusso stradale

Questo filone di ricerca riguarda l’uso del simulatore per la stima di parametri utili per l’analisi funzionale di elementi infrastrutturali lineari e puntuali (tronchi ed intersezioni stradali).

Attualmente la ricerca si è concentrata sui seguenti aspetti:

• analisi del comportamento di gap acceptance in intersezioni non semaforizzate;
• stima di funzioni di tempo di percorrenza di archi stradali extra-urbani.

Riduzione delle velocità

Secondo dati forniti dall’Osservatorio Europeo sulla Sicurezza Stradale, ogni anno in Europa si verificano 1 milione di incidenti stradali a cui seguono circa 100 morti al giorno; si stima che una riduzione di velocità di solo 3km/h porti a risparmiare circa 6 mila vite ogni anno.

Alla luce di questi dati, il Laboratorio Trasporti, in collaborazione con il Dipartimento di Psicologia dello Sviluppo e della Socializzazione, esegue ricerche orientate alla progettazione di nuovi sistemi di traffic calming, utili ad indurre un rallentamento nelle zone in cui è maggiore il rischio di incidenti dovuti all’alta velocità. Gli esperimenti, in attesa di essere riprodotti in ambiente reale, hanno evidenziato una riduzione della velocità all’interno dei tratti interessati fino a 5 km/h.

Figura 5 - Simulazione di guida in ambito urbano (in alto)                   Figura 6 - Abitacolo (in alto) ed alcuni particolari (in basso): 

    e in ambito extraurbano (in basso)                                                     pedaliera, altoparlanti frontali e sterzo

Figura 7 - Pannello di controllo del simulatore (in alto a sinistra); alcuni esempi degli scenari ricreati in ambito

autostradale e urbano (in alto a destra, al centro e in basso a destra),

fase di progettazione di un’intersezione (in basso a sinistra)

Strumenti per il rilievo del traffico

Radar a microonde e spire ad induzione elettromagnetica

Il Laboratorio Trasporti è dotato di strumenti mobili e di una postazione fissa per il conteggio classificato dei veicoli.
I primi sono strumenti a microonde. Il secondo è una postazione munita di 4 spire ad induzione elettro-magnetica collegate ad uno strumento in grado di rilevare il passaggio di un veicolo, identificandone la classe di appartenenza.

Acquisizione dei dati sul traffico tramite riprese video

Un’ulteriore modalità per l’acquisizione dei dati sul traffico veicolare si attua filmando una sezione (o un nodo) stradale. Se la ripresa avviene in una sezione di un tronco stradale si può condurre un conteggio classificato dei veicoli transitati. Se, invece, l’osservazione riguarda un’intersezione stradale, oltre al conteggio classificato, si possono ricavare i dati riguardanti tutte le manovre possibili al nodo. In tale caso, per ricavare al meglio questi dati è opportuno eseguire una ripresa video dall’alto, perciò il Laboratorio Trasporti si è dotato di pali telescopici in sommità ai quali vengono installate le videocamere.