The determination of the geometric vehicle movement is significant for the appropriate design of a road element, such as an intersection or a parking lot, because it ensures safe, smooth and without abrupt changes movements especially for heavy vehicles. Consequently, the accurate and correct swept path analysis of the vehicles determines the geometry of the horizontal alignment. Also, the selection of the design vehicle is a factor that affects the geometric characteristics of the analysis. The AASHTO Green Book presents the minimum turning paths, the maximum steering angle and the minimum centerline turning radius (CTR) for typical design vehicles. In order to simplify the geometrical problem of swept path analysis, the speed in sharp curve road is considered to be low and more specifically less than 15 km/h. However, this condition does not represent the actual vehicle movement, gap that the present paper aims to bridge by performing swept path analysis for increased travel speeds. There are only few cases, especially along urban road network that the lateral force applied on the vehicles that traverse horizontal transition curves are neglected due to low travel speed. On the contrary, in other road projects the transition curve is an integral design element and have advantages in geometric regularity of heavy vehicles movement because of their steering mechanism. Based on the literature review, in this study the design vehicles paths which are considered as clothoid shapes are correlated with their corresponding travel speeds. The implemented methodology considers various design vehicles which travel in various speeds, performing U-Turns.

The present research proposes a time and cost-effective methodology to survey and perform a design consistency evaluation in two-lane rural road segments. The implementation of the proposed methodology carried out in Central Greece and more particularly along the national road Volos-Karditsa, from the local community Mikrothives up to the entrance of the Volos municipal unit. The road survey methodology, the process of creating the terrain model as well as the cross-check between the designed road with the requirements included in the Greek Road Design Guidelines Manual-Chapter X, are analytically presented. Similar checks are also performed for the sight distance throughout the road segments aiming to enable the rehabilitation of existing rural roads and enhance their safety level. The design of the road was followed by the execution of an experiment with the participation of a motorcycle rider aiming at the recording of his trajectory throughout the road which was then compared with its geometry. The experiment carried out by exploiting an instrumented vehicle and GPS technology. Several conclusions were drawn regarding the encroachment of the centerline and the deviation from the theoretical trajectory in the middle of the travelled way. Subsequently, the proposed methodology provides a reliable and simple solution of surveying and evaluating a 2-lane rural road in safety terms.

Η ανάπτυξη και βελτιστοποίηση αλγορίθμων για τον σχεδιασμό συγκοινωνιακών έργων δεν απαιτεί απλώς την εφαρμογή της θεωρίας και τη «μετάφραση» των σχετικών μαθηματικών τύπων σε κώδικα. Είναι απαραίτητο να δούμε με άλλο μάτι την ίδια τη θεωρία και να σκεφτούμε άλλους τύπους υπολογισμού. Συχνά οι αλγόριθμοι και οι απαιτήσεις ακρίβειας στην εφαρμογή τους οδηγούν σε μια νέα ανάγνωση της θεωρίας. Στη συγκεκριμένη εργασία αναλύονται ζητήματα από δύο ενότητες σημαντικές για τον σχεδιασμό και την κατασκευή συγκοινωνιακών έργων. Πιο συγκεκριμένα γίνεται: η μελέτη των καμπυλών συναρμογής και η μελέτη της συνισταμένης κλίσης του οδοστρώματος ως εργαλείου ελέγχου της απορροής των ομβρίων. Στο πνεύμα που προαναφέρθηκε, σε αρκετά από τα ζητήματα των δύο αυτών ενοτήτων, έγινε εκτεταμένη έρευνα για την εφαρμογή σε αλγορίθμους. Στην πρώτη ενότητα γίνεται ανάλυση και συγκριτική παρουσίαση των πιο συχνά χρησιμοποιούμενων, στην οδοποιία και στη σιδηροδρομική, καμπυλών συναρμογής. Συγκεκριμένα για τη συναρμογή ευθείας και κυκλικού τόξου, συγκρίνονται η κλωθοειδής με τρεις μορφές της κυβικής παραβολής και με μια νέα καμπύλη συναρμογής, η οποία ονομάστηκε Συμμετρικά Προβαλλόμενη Καμπύλη Συναρμογής (SPTC). Περιγράφεται ο τρόπος υπολογισμού των σχετικών μεγεθών, δίνονται πίνακες για την κατανόηση των διαφορών τους και την οριοθέτηση των περιοχών χρησιμοποίησής τους. Επίσης παρουσιάζονται τα πλεονεκτήματα της νέας καμπύλης και ιδιαίτερα η συμμετρία που τη χαρακτηρίζει, η οποία απλοποιεί τον έλεγχο της χάραξης. Όλες οι παραπάνω καμπύλες αξιολογούνται ως προς τη δυνατότητα χρήσης τους για τη συναρμογή ομόρροπων διαδοχικών κυκλικών τόξων με διαφορετικές ακτίνες. Επιπλέον, περιγράφεται αναλυτικά η ωοειδής καμπύλη και εισάγεται τρόπος απευθείας υπολογισμού της παραμέτρου της, για δεδομένη γεωμετρία και παρουσιάζεται μέθοδος υπολογισμού της χάραξης σε πραγματικό χρόνο. Στη δεύτερη ενότητα γίνεται διερεύνηση των τιμών που παίρνει η συνισταμένη κλίση σε κρίσιμες περιοχές του οδοστρώματος. Αυτή υπολογίζεται αναλυτικά για όλο το πλάτος του δρόμου και όχι σαν μια λοξή κλίση ανά χιλιομετρική θέση. Υπολογίζεται το σημείο μηδενισμού της, που μπορεί να βρίσκεται εντός ή εκτός του εξωτερικού ρεύματος του οδοστρώματος. Όπως αποδεικνύεται, αυτό αποτελεί κέντρο κυκλικών ή ελλειπτικών περιοχών οι οποίες περικλείουν τα σημεία της επιφάνειας του οδοστρώματος που χαρακτηρίζονται από μία μέγιστη τιμή της συνισταμένης κλίσης. Οι αλγόριθμοι εμφανίζονται σε μορφή κώδικα Visual Basic for Applications (VBA), άμεσα χρησιμοποιήσιμοι σε Excel. Οι πίνακες της διατριβής έγιναν χρησιμοποιώντας τις σχετικές συναρτήσεις που υπάρχουν στο παράρτημα. Έτσι μπορούν να ελέγχονται εύκολα αλλά και να χρησιμοποιούνται-επεκτείνονται για περαιτέρω έρευνα.

No abstract

The proper surface water drainage not only affects vehicle movement dynamics but also increases the likelihood of an accident since inadequate drainage is associated with potential hydroplaning and splash and spray driving conditions. Nine solutions have been proposed to address hydroplaning in sections with inadequate drainage e.g. augmented superelevation and longitudinal slope, reduction of runoff length, and skew superelevation. The latter has been extensively implemented in highways recently, enhancing the safety level in the applied road segments regarding the effective drainage of the rainwater. However, the concept of the skew superelevation has raised concerns regarding the level of driver’s comfort when traveling over skew superelevation sections particularly with high speeds. These concerns were alleviated through the concept of the round-up skew superelevation which reduces both the lateral and the vertical acceleration imposed on the drivers and hence, improves comfort and traffic safety. The present study investigates the behaviour of power two-wheeler riders since they are susceptible to any changes on the pavement surface and therefore a comparison between the traditional superelevation practice and the skew superelevation concept is of paramount importance. The methodology is based on the utilization of sophisticated software to design the model of the road for several values of longitudinal slopes. Based on the values of the slopes and the use of mathematical equations, the accelerations imposed on the wheel of the motorcycle were calculated. Since the final aim of the study is the influence of the skew superelevation to the rider, it was deemed necessary to convey the calculated accelerations from the wheel to the rider. That was accomplished by implementing the quarter car suspension model adjusted to the features of two-wheeler vehicles. Finally, the accelerations derived from this process evaluated according to specific thresholds based on the literature which correspond to certain levels of comfort. The most important conclusion drawn is that the comfort of the riders is not dependent to a great extent on the form of the road gradient because the vertical acceleration imposed on the riders took similar values regardless of the value of the longitudinal slope.