Poniższy artykuł opracowano w oparciu o stan prawny obowiązujący w momencie powstania tego artykułu.
Redakcja nie gwarantuje aktualności tekstu w okresie późniejszym, jak również nie ponosi odpowiedzialności za ew. stosowanie się do zawartych w nim zaleceń.

Nowe technologie znakowania dróg (folie na znaki pionowe)

FOLIE NA ZNAKI PIONOWE

 

Postęp w technologii materiałów do znakowania pionowego i poziomego dróg jest stosunkowo słabo zauważalny w porównaniu z postępami, np. w telekomunikacji, elektronice domowej czy przemyśle samochodowym. Jeśli już zdarzy się polskiemu kierowcy jechać przyzwoicie oznakowaną drogą, to prawdopodobnie potraktuje to jako rzecz zupełnie normalną lub, skoncentrowany na innych użytkownikach drogi, nie zauważy "wyjątkowości" sytuacji.

Małemu "nagłośnieniu" postępu w tej dziedzinie towarzyszy czynnik czasowy, charakterystyczny dla wszystkich technologii materiałów przeznaczonych dla budownictwa, a dla budownictwa drogowego zwłaszcza. Od momentu powstania koncepcji, opracowania technologii do jej praktycznego wdrożenia mijają całe lata, w trakcie których przeprowadzane są liczne badania, testy na odcinkach doświadczalnych, procedury certyfikacyjne lub homologacyjne, których nadrzędnym celem jest ustalenie bezpieczeństwa nowych materiałów dla użytkowników.

W przypadku nowych produktów służących do odblaskowego znakowania pionowego i poziomego dróg okres badań i testów, po których zakończeniu następuje dopuszczenie do stosowania, wynosi około 10 lat. Jest to zrozumiałe, chociażby z uwagi na deklarowane przez producenta okresy gwarancji lub trwałości użytkowej sięgające wielu lat.
Do czasu przekazania producentom pionowych znaków odblaskowych folii odblaskowej typu 3a (III-ej generacji do znaków przeznaczonych dla autostrad) lub 3b (III-ej generacji o dużych wartościach kątów oświetlenia i obserwacji, przeznaczonej do oznakowania ciągów miejskich o skomplikowanej geometrii) minęło 10 lat poświęconych na badania laboratoryjne, testy na drogach oraz procedury związane z uzyskaniem aprobat technicznych lub certyfikatów.

Logiczne jest, że dopiero po takim czasie, w przypadku uzyskania pozytywnych wyników badań, można deklarować wieloletnie okresy trwałości tych folii na licach znaków umieszczonych w tak agresywnym chemicznie środowisku, jakim jest pas drogowy.

Warto tu wspomnieć o niektórych czynnikach odpowiedzialnych za agresywne działania niszczące, zarówno lica znaków pionowych jak i znaki poziome naniesione na jezdnie. Ultrafiolet zawarty w świetle słonecznym dokonuje spustoszeń w kolorystyce lic znaków. W przypadku kiepskiej jakości kolorowych powłok sitodrukowych na licach znaków już po roku lub dwóch można zauważyć cudowne przeobrażenie barw stosownie do sąsiednich poziomów w widmie światła białego. Tak więc czerwone obrzeża znaków zakazu lub ostrzegawczych stają się kolejno różowe, pomarańczowe, żółte, aż w końcu białe. Kolor żółty z kolei dość szybko przechodzi w biel.

Chemia spalin samochodowych, kwaśne opady atmosferyczne, duża wilgotność względna powietrza, duża amplituda wahań temperatury powietrza, zawiesina solna w powietrzu w okresie zimowego "utrzymania dróg" oraz cierne oddziaływanie cząstek bitumeno-pochodnych wyrzucanych spod kół samochodów, dość szybko i skutecznie weryfikują deklaracje jakościowe producentów folii lub znaków.

Firma 3M, w trakcie 60 lat zmagania się z wyżej wspomnianymi czynnikami, wprowadzała na rynek bezpieczeństwa ruchu drogowego kolejne technologie i materiały zorientowane przede wszystkim na bezpieczeństwo użytkowników dróg. A że w okresie tym nastąpił zasadniczy wzrost motoryzacji, związane z tym zmiana charakteru i intensywności ruchu oraz zmiana "chemii" pasa drogowego, to kolejno stosowane technologie i materiały musiały owe zmiany uwzględniać.
Maksymalne możliwe kąty oświetlenia i obserwacji dla znaków wykonanych z folii typu1 (I-ej generacji Scotchlite Engineer Grade), wynoszące odpowiednio 18o i 1o nie zapewniały dobrej widoczności znaków umieszczonych po prawej stronie drogi kierowcom jadącym lewym pasem.

Sytuacja pogorszyła się też wraz ze wzrostem liczby pasów w jednym kierunku ruchu. Bezpieczne prowadzenie kierowcy wzdłuż geometrii łuku stawało się krytyczne. Biorąc pod uwagę wydłużanie się drogi hamowania ze wzrostem prędkości pojazdu, znaki odblaskowe wykonane z folii typu 1 (Stop, Ustąp pierwszeństwa, Przejście dla pieszych….) stawały się widoczne zbyt późno. Trudno było z tego powodu wprowadzać coraz niższe wartości dozwolonej prędkości, zwłaszcza że same drogi i coraz lepsze samochody zachęcały raczej do szybszej jazdy.

Techniczną alternatywą dla administracyjnych działań restrykcyjnych (coraz liczniejsze znaki zakazu ograniczające prędkość) było opracowanie technologii produkcji folii odblaskowej o większych wartościach kątów oświetlenia i obserwacji oraz większej wartości współczynnika odblasku. Na początku lat 70-ych firma 3M, jako pierwsza, wprowadziła do produkcji znaków odblaskowych folię typu 2 (Scotchlite High Intensity). Duża luminancja na powierzchni lica znaku zapewnia kierowcom wczesne dostrzeżenie znaku i odczytanie jego treści, a przez to pozostawia im więcej czasu na zareagowanie.

W tych samych latach siedemdziesiątych i później następuje gwałtowny wzrost liczby oddawanych do użytku autostrad i dróg ekspresowych mających za zadanie przejęcie coraz bardziej intensywnego transportu międzynarodowego oraz odciążenie i udrożnienie dróg krajowych i lokalnych. W związku z podwyższonymi limitami prędkości na autostradach, lub tylko zalecanymi górnymi prędkościami (Niemcy) powstał problem zwiększenia widoczności znaków dla kierowców pojazdów na tych kategoriach dróg.

Technologia mikrokulek szklanych stosowana przy produkcji folii odblaskowych typu 1 i 2 stała się bezużyteczna wobec potrzeby zwiększenia odległości widoczności znaku oraz dalszego zwiększenia optyki kątowej, a zwłaszcza kąta obserwacji.

 

 

Powstało też pytanie, jak zapewnić widoczność znaków dla starszych kierowców (co 13 lat podwaja się ilość światła potrzebna do zobaczenia tego samego przez oko ludzkie). W przypadku prowadzenia pojazdów przez te osoby na autostradach powstaje potencjalne zagrożenie dla innych (młodszych) kierowców, spowodowane jedynie na skutek zmian fizjologicznych oczu związanych z procesem starzenia się.

Wymieniając powyższe problemy należy zaznaczyć, że wartość bezwzględna luminancji (ilości światła na powierzchni znaku obserwowanej przez kierowcę) w warunkach współczesnego ruchu drogowego nie jest jednoznacznym kryterium skuteczności danej folii. Byłoby tak, gdyby otoczenie znaków drogowych stanowiła ciemna ściana lasu lub nieoświetlone przestrzenie dróg poza miejskich. W przypadkach gdy użyteczna dla kierowcy luminancja lica znaku musi konkurować z wysoką luminancją otoczenia znaku, wówczas znak może być niezauważony w ogóle, lub dostrzeżony zbyt późno. Innymi słowy, dla wczesnego dostrzeżenia i odczytania znaku potrzebny jest pewien minimalny kontrast pomiędzy jasnością znaku a jasnością otoczenia znaku.

Wyżej sformułowany problem dotyczyć będzie głównie jasnych (w nocy) arterii wielkomiejskich, charakteryzujących się dynamicznymi i agresywnymi reklamami, jasnymi witrynami sklepów i centrów handlowych.
Powyższe potrzeby doprowadziły w roku 1991 do wprowadzenia na rynek przez firmę 3M dwóch rodzajów folii typu 3 (III-ej generacji).

- Typ 3 a (do oznakowania autostrad) jest idealnym materiałem na znaki oraz tablice bramowe na autostradach ze znakami kierunku i miejscowości. Widoczność z odległości około 800 metrów stanowi o skuteczności tak wykonanego znaku nawet w warunkach np. zalecanej w Niemczech maksymalnej prędkości 130 km/h.

- Typ 3 b (do oznakowywania arterii wielkomiejskich, z charakterystyczną wysoką luminancją otoczenia znaków) charakteryzuje się nieco niższą wartością współczynnika odblasku, za to użytkowe wartości kątów oświetlenia i obserwacji dla tej folii wynoszą odpowiednio 600 i do 40. Folia ta, dzięki unikalnej optyce kątowej, jest preferowanym materiałem stosowanym w systemach rozprowadzania ruchu kołowego w dużych aglomeracjach miejskich. Mówienie o znaczeniu możliwie dużych wartości kąta obserwacji jest jednoznaczne z zapewnieniem kierowcy widoczności znaku w świetle współdrożnie odbitym na małych i bardzo małych odległościach od znaku.

W podsumowaniu rozważań na temat skutecznego i bezpiecznego pionowego oznakowania dróg należy wspomnieć o dwóch innych produktach opracowanych dla najgorszych z możliwych warunków obserwacji, jakie mają miejsce o zmierzchu, o świcie, oraz w obydwu tych porach przy jednoczesnym występowaniu mgły.

Warunkiem zaistnienia odblaskowego odbicia współdrożnego jest oświetlenie odblaskowego lica znaku źródłem światła typu A (np. reflektorami samochodowymi). W świetle dziennym widoczność lica znaku jest możliwa dzięki rozpraszaniu na licu światła dziennego, słonecznego, które odpowiada iluminantowi D 65. Zarówno o zmierzchu, jak i o świcie zjawisko odblasku współdrożnego jeszcze nie występuje albo już nie występuje. Jeśli dodać do takich warunków oświetlenia i obserwacji, mgłę można wyobrazić sobie widoczność (?) znaków.

Istnieją sytuacje na drodze, w których pomimo wyżej opisanych warunków, pewne znaki muszą być widoczne, by nie doszło do tragedii. Najbardziej oczywistymi sytuacjami z tego punktu widzenia są wszelkie zmiany organizacji ruchu (roboty w pasie drogowym z wyłączeniem lub zawężeniem jednego lub więcej pasów ruchu), skrzyżowania ze znakami "Stop" i "Ustąp pierwszeństwa", w tenże sposób oznakowane przejazdy kolejowe lub tramwajowe, szczególnie niebezpieczne przejścia dla pieszych i dzieci w pobliżu szkół, oznakowanie azyli dla pieszych lub wysepek, bądź oznakowanie nietypowych i niebezpiecznych łuków przy pomocy tablic kierujących.

 

 

Dla wyżej wymienionych sytuacji jedynym skutecznym materiałem jest folia odblaskowo-fluorescencyjna typu 3a lub 3b o barwach żółto-zielonej (cytrynowej) bądź pomarańczowej. W Norwegii, Szwecji, Holandii czy Szwajcarii w takich sytuacjach są zalecane znaki wykonane z żółto-zielonej folii odblaskowo-fluorescencyjnej typu 3a lub 3b. Zalecenia te są konsekwencją wyników badań przeprowadzonych przez niezależne instytuty naukowo badawcze nad skutecznością różnego typu znaków i ich widoczności dla kierowców w najgorszych wyżej wspomnianych warunkach.

W podsumowaniu badań stwierdzono, że dzięki połączonym własnościom odblaskowym i fluorescencyjnym znaków wykonanych z folii typu 3a i 3b, znaki te są dostrzegane wcześniej niż inne (nawet do kilku sekund). Fizycznie fenomen ten można wytłumaczyć charakterystyczną dla materiału fluorescencyjnego własnością absorpcji niewidocznego dla oka promieniowania krótkofalowego ze światła widzialnego i emisji widocznego światła długofalowego. Dla obserwatora objawia się to wzrostem jaskrawości barwy żółtej lub żółto-zielonej nawet o 50%. W efekcie, do luminancji pochodzącej od odbicia współdrożnego świateł reflektorów dodana zostaje luminancja od fluorescencji, to jest wynikająca z konwersji fal krótkich na długie w pigmentach fluorescencyjnych, a następnie emisji tych fal długich (w barwie pigmentu) w kierunku obserwatora.

Należy podkreślić, że samo zjawisko fluorescencji, jakkolwiek znane od dawna, do niedawna nie miało zastosowania dla potrzeb bezpieczeństwa ruchu drogowego z uwagi na stosunkowo krótką trwałość cech fluorescencyjnych stosowanych do tej pory pigmentów. Wykorzystanie tego zjawiska dla potrzeb trwałego oznakowania stało się możliwe po opracowaniu, przez firmę 3M, technologii pigmentów fluorescencyjnych o trwałości (odporności na niszczące działania ultrafioletu) rzędu 7 do 10 lat.