La natura della tecnica di conflitto è stata criticata a causa della variabilità della soggettività dell’osservatore nella classificazione della severità dell'azione evasiva.
Gli scontri per tamponamento fra veicoli sono uno dei problemi principale della sicurezza stradale in molti paesi. Molti guidatori, seguono altri veicoli a stretta vicinanza lasciando poco margine d’arresto, sicuri di evitare lo scontro se il veicolo che lo precede frena inaspettatamente e/o repentinamente.
Durante l'ultima decade sono stati introdotti, per migliorare la sicurezza stradale, sistemi ACAS (Advance Collision Avoidance System). Tali sistemi mirano ad aiutare i conducenti a evitare gli incidenti avvisandoli di uno scontro potenziale e, a volte, intraprendendo una frenata. La definizione delle soglie per distinguere fra situazioni sicure e pericolose è un fattore chiave nel disegno di tutto il sistema ACAS.
Il tempo allo scontro (TTC), cioè il tempo che occorrerebbe ad un veicolo che segue per scontrarsi con quello che lo precede, se fosse mantenuta la velocità relativa corrente al punto dato, è stato ampiamente considerato come un parametro potenziale da usare come misura della
soglia in questione [10].
La definizione originale è stata coniata da Hayward nel 1972 [11], sebbene ci fossero ricerche molto simili nei vari team di ricerca contemporanei. Quando è in corso uno scontro, il valore di TTC diventa finito e diminuisce con il tempo, la misura critica nella valutazione della
severità di conflitto diventa quindi il minimo valore di TTC durante il conflitto. Quindi, il valore massimo è infinito ed il minimo è pari a zero, ovvero l’incidente.
Gli studi basati sull’utilizzo del Time-to-Collision (TTC), devono utilizzare un livello di soglia limite affinché si riesca a determinare la distinzione tra eventi critici gravi o rilevanti per la sicurezza, gli eventi che non risultino di interesse e quindi non gravi. Questa soglia limite è rappresentata da un valore fisso piuttosto che da una funzione che dipenda da una misura relativa alla velocità o alla decelerazione.
Van der Horst [12][13] ha suggerito un valore di TTC di 4 secondi per distinguere fra situazioni sicure e non, trovando riscontro anche da Farber [14]. Tuttavia, Nilsson [5]ha prodotto valutazioni soggettive che indicano che una soglia da 4 sec può essere "troppo breve", riportando un esperimento per confrontare tre meccanismi di evasione dalla collisione su test basati sul criterio di TTC in relazioni a manovre intraprese dal veicolo.
Hirst e Graham [15] hanno trovato che un valore di TTC di 3 secondi risulta ancora inadatto in situazioni critiche, ma hanno ottenuto di ridurre il numero dei cosiddetti “falsi allarmi” o falsi conflitti.
Hogema e Janssen [16] hanno studiato i comportamenti dei guidatori durante l’approccio ad una situazione di coda con e senza guida assistita, sostenendo l’esperimento con un simulatore di movimento. Hanno trovato un valore minimo di TTC pari a 3.5 secondi per i conducenti non supportati da guida assistita e 2.6 secondi per gli altri.
Recentemente, Sultan [17] ha analizzato i comportamenti dei conducenti durante normali situazioni di inseguimento, cioè quando un guidatore segue il veicolo che è si trova davanti sostenendo velocità e distanze simili.
Uno studio effettuato da Van der Horst [18] utilizzando registrazioni video di situazioni di conflitto in tempo reale, ha suggerito un TTC di 4 secondi come soglia tra situazioni dove gli utenti si trovano in situazioni pericolose.
Maretzke e Jacob [19] hanno sostenuto che i guidatori tendono a cominciare frenare a circa quattro secondi, il che non fornisce abbastanza tempo di reagire ad un avvertimento. Gli autori quindi hanno suggerito una soglia di cinque secondi.
E’ stata trovata una diminuzione nei valori assoluti per il TTC minimo con la diminuzione nella velocità. Il Tempo a collisione (TTC) è definito da Cavallo e da Laurent [20] come "il tempo che occorrerà per raggiungere un ostacolo," un indicatore previsionale cruciale nella regolazione della frenata.
TTC (sec) = interdistanza tra gli utenti
Velocità relativa tra gli utenti (m/sec).
Le informazioni contenute in questa equazione sono essenziali per determinare la necessità di frenare, come la grandezza della forza richiesta per evitare lo scontro.
Il TTC comprende due fattori principali nel comportamento del conducente, la velocità relativa (DV) e la distanza relativa (DX) rispetto alla posizione del primo utente. Tuttavia, non considera che occorre una distanza d’arresto maggiore per velocità più alte e così può risultare inadeguato l'uso di una soglia costante di TTC per distinguere fra le situazioni sicure e quelle pericolose. Inoltre, nelle situazioni di emergenza i conducenti del veicolo possono comportarsi in modi differenti dalla normalità (Figura 3.3).
Figura 3.3. Situazione con t = T e approccio perpendicolare all'interno della zona dell'intersezione (zona di conflitto)
li = lunghezza, Wi=larghezza del veicolo i (i=1,2) e Di = distanza dalla parte anteriore del veicolo i alla zona di conflitto [12].
Hirst e Graham [15] mettono in discussione l'uso della soglia fissa del tempo allo scontro. Riconoscono che il TTC è dipendente dalla velocità e citano il lavoro di Van der Horst [13] che ha condotto uno studio in cui si è trovato che i soggetti frenano il più tardi possibile mentre si avvicinano ad un oggetto stazionario per arrestarsi proprio davanti l'oggetto
Sulla base di queste considerazioni il concetto di Time-to-Collision (TTC) potrebbe risultare, allora, poco utile per comparare la gravità dei conflitti.
L’uso del concetto del Time-to-Collision (TTC) è stato trascurato per problematiche associate con il processo di estrazione dati.
L’utilizzo di analisi dei video, infatti, pone dei limiti alla qualità e allo scopo dello studio della sicurezza, dovute alle difficoltà che emergono nel percepire gli eventi critici tramite la visualizzazione di immagini bidimensionali, inoltre altri problemi emergono dal relativo posizionamento della telecamera e della copertura che riesce ad offrire.
Nonostante queste considerazioni, tale indicatore è stato più volte accostato all’analisi dei conflitti tra veicoli e pedoni (Figura 3.4).
3.4.1 Esempio: Calcolo dello Tempo allo scontro in un evento critico di sicurezza
Viene illustrato sotto in figura un esempio che rappresenta una situazione tipica di conflitto ed il calcolo del TTC. Le figure mostrano il calcolo di TTC in due occasioni separate, anche se si deve appuntare che questi calcoli sono effettuati continuamente a intervalli di tempo durante il corso di un evento critico allo scopo di determinare il valore minimo di TTC (Figura 3.5).
Figura 3.5. Esempio di una situazione di conflitto ed il calcolo dello TTC
3.4.2 Le potenzialità e le limitazioni del TTC
Nel caso che il veicolo che precede è più veloce di quello seguente, l'indice TTC non può essere valutato in un numero finito. Questo è un punto debole dell’aspetto pratico dell'indice.
In uno studio sui conflitti dovuti al cambiamento di corsia di un utente sulla corsia di sorpasso si è trovato che la velocità media del secondo veicolo che percorre la corsia di sorpasso
è superiore a quella del veicolo che cambia. Quindi, è difficile valutare l'indice TTC fra il veicolo che cambia corsia ed il veicolo che percorre la traiettoria lungo la corsia di sinistra (il secondo veicolo). Tuttavia, la situazione dove la distanza fra due veicoli successivi è molto corta dovrebbe essere considerata una situazione pericolosa, anche se il veicolo principale viaggia leggermente più velocemente dell’altro veicolo. Sotto una tale situazione, vi è un'alta possibilità che il veicolo che cambia corsia abbia uno scontro da dietro, se il veicolo principale applica un frenata d’emergenza.
Altro caso in cui potrebbero esserci dei limiti nell’applicazione dell’indicatore è quello di differenza quasi nulla di velocità e distanza in conflitti dovuti al cambio corsia . Gli incidenti diventano molto probabili ma l'indicatore è infinito, cioè, nessuna situazione pericolosa.
Come dichiarato sopra, quindi, vi sono casi in cui l'indicatore indica una condizione sicuro di traffico anche se la situazione è pericolosa. In tali casi, ci sono ancora aspetti da sviluppare per rendere gli indicatori di conflitto adeguati all’analisi di sicurezza.
Quando lo stato del traffico risulta congestionato ed ogni veicolo cammina molto vicino agli altri, l’indicatore tende ad indicare una situazione pericolosa di traffico.
Situazioni differenti possono causare lo stesso TTC, in una situazione il guidatore deve premere il suo piede sull'acceleratore ed in un'altra situazione è resa necessaria una frenata di emergenza.
Sono diverse le situazioni che non sono interpretabili con il TTC.
Uno studio svedese, presentato da Jeffery Archer [21], rappresenta una valutazione di sicurezza basata sugli indicatori prossimali differenti di sicurezza in corrispondenza di intersezione a T a tre bracci nell'ambiente urbano e suburbano di Stoccolma. Gli indicatori di sicurezza esaminati includono il TA, il TTC e il PET (di cui si parlerà nei prossimi paragrafi). Un obiettivo importante rispetto a questo lavoro interessa l'identificazione dei pregi e delle debolezze fra gli indicatori prossimali di sicurezza per determinare la loro idoneità e la loro potenzialità per la valutazione efficace della sicurezza.
Da questo studio si e’ ottenuto che le frequenze dei valori minimi di TTC seguono la stessa distribuzione di quello trovato per i dati di conflitto discussi precedentemente. Ancora, e’ stato trovato un gran numero di eventi in cui il TTC e’ calcolabile per le ore non di punta. Una differenza interessante in relazione ai dati di conflitto serio è che il TTC presenta una frequenza più alta. Questo poteva essere previsto data la definizione e la base concettuale di questo indicatore prossimale di sicurezza, che può includere essenzialmente anche gli eventi con bassa
velocità ma sono molto prossimi nello spazio. Quindi il valore minimo del TTC potrebbe sovrastimare la frequenza dei conflitti seri.
La manovra di svolta dalla strada secondaria risulta essere la causa di un gran numero di conflitti per cui risulta valutabile il TTC. Questi risultati danno risalto ai problemi relativi alle manovre di immissione da sinistra e di svolta a destra.
L'indicatore TTC ha identificato alla stessa maniera un gran numero di conflitti da dietro (inseguimento) così come un gran numero di eventi critici fra i veicoli ed i pedoni alle due intersezioni urbane oggetto dello studio.
Le frequenze del TTC sembrano seguire un modello che è costante con le variazioni di volume relative al traffico.
Il tentativo di affiancare il tasso di frenata al grado severità del TTC per intersezioni differenti, evidenzia alcune differenze. È interessante notare che i valori di severità del tasso di frenata sono considerevolmente più piccoli di quelli per i conflitti seri, suggerendo che un certo numero di eventi registrati potrebbero non essere tanto seri come indica il TTC .
In conclusione l'indicatore di sicurezza TTC è una risorsa che richiede un calcolo considerevole per ogni evento critico potenziale. Questo indicatore di sicurezza trarrebbe giovamento significativamente da una procedura completamente automatizzata di analisi video ed era improponibile utilizzarlo prima dello sviluppo della tecnologia video.
Il vantaggio principale di questo indicatore è che è meno soggettivo del TA poiché le misure di velocità e distanza sono derivate direttamente dal video nei casi dove esiste realmente uno scontro in corso. Inoltre il TTC è misurato continuamente durante ogni evento critico di sicurezza, identificando la parte più pericolosa (cioè il valore minimo presunto). Questo non è un argomento conforme con la tecnica di conflitto di traffico tradizionale dove l’inizio dell'azione evasiva è il momento della determinazione dell’evento critico di sicurezza. Una differenza ulteriore fra questi indicatori di sicurezza è collegata con la severità. La misura di TA distingue fra conflitti seri e non per scopi di valutazione dei casi di incidente. Il valore TTC è considerato come una misura diretta della severità ma non considera la velocità rispetto variabile di risultato. Quindi, due eventi di TTC con i valori simili di risultato hanno lo stesso livello di severità senza relazionarli alla velocità. Di conseguenza, ci possono essere un certo numero di eventi che sono sotto soglia, ma che hanno severità più bassa se confrontate con altre variabili più rappresentative come, il tasso di frenata medio.