Ambito aeroportuale

Il settore aeroportuale è spesso chiamato ad affrontare numerose sfide relative alla qualità e all’efficienza della segnaletica orizzontale quale parte integrante del sistema visivo posto come ausilio ai piloti dei velivoli.

Alla luce di questa constatazione la FAA ha condotto, nel marzo 2003, un’ampia ricerca focalizzata sullo sviluppo di criteri oggettivi per la determinazione di una corretta modalità realizzativa dei markings. Tale lavoro ha portato alla stesura di raccomandazioni pratiche relative al colore, alla

Politecnico di Milano 81 retroriflettenza e ad altri parametri essenziali alla caratterizzazione di una segnaletica altamente performante.

In particolare lo studio è stato svolto al fine di sviluppare metodi accurati e rapidi per la valutazione oggettiva dello stato della segnaletica orizzontale aeroportuale, stabilendo inoltre dei limiti di retroriflettenza, sia per pittura bianca sia per pittura gialla, al di sotto dei quali si possono considerare nulli i benefici dati dall’aggiunta di microsfere, rendendo quindi necessaria una nuova applicazione del sistema segnaletico. Tali valori sono stati individuati pari a 70 mcd/lux/m2 per quanto riguarda la pittura gialla, e pari a 100 mcd/lux/m2 per la pittura bianca [26].

Inoltre nel 2006 la FAA, tramite la Innovative Pavement Research Foundation (IPRF), ha commissionato una ricerca al fine di produrre il già citato Arfield Marking Handbook, all’interno del quale vengono prescritte le migliori soluzioni per la corretta realizzazione dei segnali orizzontali, in grado di garantire non solo un incremento dei valori di retroriflettenza, ma anche una maggior durabilità dell’installazione.

Nel 2009 la Federal Aviation Administration ha ulteriormente analizzato le problematiche sollevate nel corso dei precedenti studi, dando il via ad una ricerca volta a determinare se gli aiuti visivi forniti a piloti dalla segnaletica orizzontale, realizzata con microsfere sia a basso sia ad alto indice di rifrazione, fossero adeguati all’esecuzione in sicurezza delle operazioni di movimentazione aeroportuale. In particolare lo studio ha confrontato la retroriflettenza fornita dai due diversi sistemi segnaletici sia tramite misurazioni scientifiche, eseguite mediante l’impiego di retroriflettometri, sia considerando il fattore umano grazie a sondaggi a cui sono stati sottoposti i piloti.

Tale studio ha fornito un interessante risultato basato sulle risposte dei piloti, i quali hanno affermato di non utilizzare i markings di pista durante gli atterraggi notturni, preferendo invece gli aiuti visivi luminosi. Hanno inoltre garantito che ad una distanza dalla soglia della pista compresa tra 1,5 km e 10 km, non si notano differenze alcune tra microsfere Type I e Type III. Ciò può essere chiaramente compreso considerando che l’occhio umano non è tanto sensibile alle variazioni di intensità luminosa quanto lo sono le strumentazioni di misura.

Dai dati raccolti appena dopo l’installazione mediante retroriflettometro, si è potuto evincere che il parametro RL relativo alle microsfere Type III risultava perfettamente compreso nel range di

accettabilità (600-1300 mcd/lux/m2). Al contrario, le microsfere Type I verificavano di poco tale condizione (300-450 mcd/lux/m2). Considerando però i valori di retroriflettenza a distanza di otto

Politecnico di Milano 82 mesi, si è registrata una riduzione di tale parametro molto elevata per le Type III, mentre decisamente irrilevante per le Type I, come mostrato in Tabella 3.8 [27].

Tabella 3.8: Valori di retroriflettenza valutati inizialmente e dopo 8 mesi.

Ulteriori ricerche svolte nel contesto aeroportuale si sono poste come obiettivo la determinazione dell’effettiva convenienza nell’utilizzo di microsfere ad un più alto indice di rifrazione, benché esse presentino costi iniziali decisamente superiori.

In particolare il confronto si concentra ancora una volta tra l’impiego delle microsfere Type I e di quelle Type III, in cui le prime presentano costi d’acquisto inferiori grazie alla caratteristica di derivare da materiale riciclato.

Nello specifico lo studio svolto dalla Sightline considera non solo i costi iniziali, ma effettua un’analisi più dettagliata grazie ad un approccio basato sulla LCA (Life Cycle Analysis), ottenendo come importante risultato la constatazione che le Type III forniscono un maggiore livello di retroriflettenza non solo inizialmente ma anche nel corso dell’intera vita utile, presentando quindi minori costi di manutenzione.

Ciò risulta interessante, in quanto dimostra che il tipo di microsfere di vetro gioca un ruolo fondamentale nella determinazione della durata dell’efficienza della segnaletica orizzontale, espressa come capacità di rendere agevoli e sicure le operazioni svolte in condizioni notturne, o comunque di scarsa visibilità.

In particolare sono stati misurati e confrontati valori di retroriflettenza derivanti da segnaletica orizzontale aeroportuale realizzata con microsfere di vetro Type I e Type III e con pittura sia bianca sia gialla. I dati, raccolti da 13 differenti aeroporti negli Stati Uniti, hanno dimostrato che il parametro RL, ottenuto da misurazioni effettuate su materiale segnaletico corredato dalle

microsfere a più alto indice di rifrazione, è sempre risultato superiore rispetto a quello ottenuto con microsfere Type I, considerando sia la variabile tempo sia la variabile colorazione della pittura.

Type III Type I 820 352 313 351 Iniziale [mcd/lux/m2] Dopo 8 mesi [mcd/lux/m2]

Politecnico di Milano 83 Lo studio inoltre ha svolto un lavoro di analisi dei costi che ha verificato la convenienza a lungo termine dell’applicazione delle microsfere Type III, non solo in quanto forniscono vantaggi dal punto di vista della retroriflettenza garantita, e quindi in termini di sicurezza, ma anche grazie al minor costo complessivo che esse comportano, come rappresentato nel Grafico 3.1.

Grafico 3.1: Costo cumulato nell'arco di 8 anni relativo alla vita utile di microsfere Type I e Type III.

In conclusione lo studio ha dimostrato tre fondamentali vantaggi nell’impiego delle microsfere di vetro Type III:

 quando applicate correttamente, presentano un maggior grado di retroriflettenza sia inizialmente sia nel tempo;

 il loro iniziale maggiore costo può essere giustificato grazie alla maggior durata delle loro caratteristiche e performances rispetto alle Type I. Inoltre a lungo termine le Type III, richiedendo minori interventi di manutenzione, risultano più economiche;

 grazie alla loro maggior durabilità e visibilità, garantiscono maggiore sicurezza durante le manovre aeroportuali [28].

È interessante notare come studi condotti da due enti diversi, benché basati sull’utilizzo degli stessi materiali e delle medesime procedure di misurazione dei parametri considerati, abbiano portato a differenti risultati e constatazioni. Ciò evidenzia lo stato di ritardo delle modalità e

Politecnico di Milano 84 procedure di analisi in campo aeroportuale rispetto all’ambito stradale, mettendo pertanto in evidenza la necessità di incrementare le ricerche e gli approfondimenti in tale campo.

I confronti tra le caratteristiche prestazionali della microsfere non si sono limitati alle sole Type I e Type III, bensì l’argomento è stato approfondito introducendo l’analisi anche delle Type IV e di due tipologie di microsfere retroriflettenti proposte da due differenti produttori (nel seguito denominate A e B), tutte applicate su pittura ad acqua. I materiali sono stati stesi su pavimentazione sia in calcestruzzo sia in conglomerato bituminoso, seguendo le prescrizioni della TT-P-1952E per la pittura e della TT-B-1325D per le microsfere.

Le misurazioni di retroriflettenza, su cui lo studio si è concentrato, sono state precedute da test di qualità e corredate da valutazioni sulle caratteristiche frizionali del sistema segnaletico.

I valori di retroriflettenza iniziali sono stati valutati, per ciascun tipo di markings, immediatamente dopo la stesa, risultando tutti superiori al minimo raccomandato e nello specifico le Type III hanno fornito il maggior valore per entrambe le tipologie di pavimentazione. In particolare, su entrambi i tipi di pavimentazione risulta netta la differenza iniziale dei valori di RL relativi alle microsfere Type

I e Type III, mentre, per quanto riguarda il valore finale di retroriflettenza, nel caso di pavimentazione in conglomerato bituminoso si ha una forte riduzione nella differenza tra le due tipologie di microsfere. Si riportano i valori in Tabella 3.9.

Tabella 3.9: Valori di RL iniziali e finali su pavimentazione in calcestruzzo ed in conglomerato bituminoso.

Gli studi condotti sollevano quindi un importante quesito relativo all’effettiva convenienza di sostenere costi iniziali maggiori al fine di applicare microsfere Type III su una pavimentazione in conglomerato bituminoso, a fronte di una rapida riduzione dei valori di retroriflettenza garantiti, i quali si assestano in prossimità delle misure di RL ottenute da microsfere Type I. Sarà dunque

opportuno svolgere accurate considerazioni sulla necessità o meno di utilizzare microsfere Type III, le quali, come sembrerebbe emergere da questo studio, presentano come principale vantaggio quello di fornire una maggiore visibilità notturna unicamente durante i primi mesi di vita. Per

Initial (August 2008) Final (July 2009) Initial (August 2008) Final (July 2009)

Type I 163 170 122 144

Type III 538 347 419 145

Type IV 280 298 179 128

Concrete Pavement Asphalt Pavement

Politecnico di Milano 85 quanto riguarda invece la loro applicazione su pavimentazioni in calcestruzzo, lo studio presentato ne indica la convenienza non solo a breve termine ma anche sul lungo periodo.

Una peculiarità dello studio consiste inoltre nell’esecuzione di un “recovery test” in cui viene valutato il tempo necessario affinché un segnale bagnato, in seguito ad un periodo standard di pioggia, recuperi il suo grado di retroriflettenza iniziale, ovvero valutata in condizioni asciutte. I risultati di tale studio vengono riportati nei Grafici 3.2 e 3.3.

Grafico 3.2: Tempo di recupero della retroriflettenza per pavimentazioni in conglomerato bituminoso.

Grafico 3.3: Tempo di recupero della retroriflettenza per pavimentazioni in calcestruzzo.

Le prove hanno evidenziato che sul conglomerato bituminoso le microsfere Type III risultano essere quelle in grado di ripristinare l’iniziale valore di retroriflettenza nel minor tempo, seguite subito dopo dalle Type I.

Sul calcestruzzo invece, considerando unicamente le microsfere previste dalla normativa FAA, risultano più rapide nel ripristino le microsfere Type I rispetto alle Type III [45].

Riprendendo lo studio effettuato nel 2010 dalla FAA, è stata inoltre analizzata la visibilità in condizioni notturne di segnali orizzontali realizzati tramite la posa di microsfere a basso ed alto

Politecnico di Milano 86 indice di rifrazione (Type I e Type III), così come viene percepita dalla cabina di un aeromobile. A tal fine è stato eseguito un sondaggio tra i piloti dell’Aeroporto Internazionale Washington di Baltimora, ai quali è stato chiesto se riuscissero ad individuare differenze tra i diversi markings, sia durante il rullaggio, sia durante le operazioni di decollo e di atterraggio. L’indagine, differentemente da quanto riscontrato dai sondaggi della Federal Aviation Administration, ha rivelato che la maggior parte dei piloti notava una significativa maggiore visibilità della segnaletica orizzontale realizzata con le microsfere Type III, soprattutto durante la fase di atterraggio.

Lo studio è stato inoltre corredato da controlli di qualità effettuati sull’applicazione di pitture e microsfere, al fine di poter registrare valori di retroriflettenza relativi ad una segnaletica correttamente realizzata.

Il lavoro è stato svolto selezionando differenti zone dell’aerodromo, includendo in particolare le center line di taxyway e di runway, le quali sono state realizzate per metà con microsfere Type I e per metà con microsfere Type III, sempre post-spruzzate su pitture ad acqua.

Figura 3.2: Center line di taxyway realizzata con microsfere Type I e Type III.

I primi dati raccolti dallo studio condotto, ovvero le misure di retroriflettenza ottenute mediante l’utilizzo di retroriflettometri standard, settati nel rispetto della geometria caratterizzante l’ambito stradale, hanno dimostrato che le microsfere di vetro Type III presentano valori di RL fino a 2-3

volte superiori rispetto a quelli relativi alla segnaletica orizzontale realizzata con microsfere Type I. Inoltre, la differenza visiva tra gli elementi catadiottrici ad alto e basso indice, evidenziata anche da un numeroso repertorio di fotografie analoghe a quella riportata in Figura 3.2, ha dimostrato che maggiore è la retroriflettenza dei markings, maggiore è la distanza a cui essi possono essere individuati.

Politecnico di Milano 87 Infine, per quanto riguarda l’analisi dei questionari, si è giunti alla constatazione che per il 58% dei piloti che si sono sottoposti all’indagine erano riscontrabili evidenti differenze di retroriflettenza a vantaggio della segnaletica realizzata con le microsfere Type III.

È importante sottolineare che le risposte fornite dai piloti durante la compilazione dei test non erano in alcun modo influenzate dalla conoscenza a priori di quali segnali fossero stati realizzati con microsfere ad alto indice di rifrazione, in quanto i piloti non avevano ricevuto alcuna informazione a riguardo [29].