ORGANIZACJA I POTRZEBY BADAŃ NAUKOWYCH W DROGOWNICTWIE

Opisując organizację badań naukowych powiązanych z rozwojem drogownictwa, zdaniem autora należy najpierw odpowiedzieć na następujące, ogólne pytania:

- czy istnieje organizacja odpowiedzialna za badania i jak ustalane są priorytety badawcze?

- kto jest na ogół inicjatorem projektów badawczych?

- jak i przez kogo są wybierane projekty badawcze do finansowania?

- jak przebiega koordynacja i ocena projektów oraz transfer ich wyników do praktyki?

Pozornie odpowiedzi na te pytania są oczywiste, gdyż od wielu lat istnieje w Polsce system finansowania badań naukowych np. pośrednio poprzez dofinansowywanie działalności jednostek naukowo-badawczych i uczelni wyższych lub bezpośrednio w ramach konkursów na projekty badawcze (wcześniej Komitet Badań Naukowych, a obecnie Narodowe Centrum Nauki oraz Narodowe Centrum Badań i Rozwoju). Tworzone są także krajowe strategiczne programy badawcze z wyróżnionymi priorytetami. Brak jest wśród nich problematyki infrastruktury drogowej, mimo olbrzymich nakładów ponoszonych na przekształcenia i rozbudowę tej infrastruktury (tylko na drogi krajowe planowane jest wydanie 63,3 mld. zł w latach 2011 – 2015). Stąd rodzi się pytanie, czy bez wystarczającego wsparcia naukowego w tych działaniach, tak poważne środki są i będą wykorzystywane w sposób najlepszy z możliwych?

W wyborze projektów badawczych pomocne jest ustanawianie priorytetów, które powinny wynikać z obiektywnej oceny potrzeb oraz potencjalnych korzyści z podejmowanych badań. W tym przypadku główna rola powinna przypadać profesjonalnym organizacjom związanym z drogownictwem, wspomaganym przez zespoły ekspertów. Trudno jest jednak wskazać w kraju organizację pełniącą rolę lidera w tym zakresie. Roli takiej nie pełni i nie spełniało Ministerstwo Transportu, budownictwa i gospodarki Morskiej. Mogłaby to być np. Generalna Dyrekcja Dróg Krajowych i Autostrad, ale jej dotychczasowe działania w tym zakresie są ograniczone tematycznie i finansowo. Nie mają one charakteru systemowego, lecz są działaniami doraźnymi, odpowiadającymi na bieżące potrzeby.

Nawiązując do postawionych na wstępie pytań o organizację badań naukowych w drogownictwie, a szczególnie badań związanych ze wspieraniem przekształceń sieci drogowej oraz jej rozwojem, można sformułować następujące spostrzeżenia, które powinny być przedmiotem szczegółowych analiz i działań korygujących:

- Badania naukowe są często wymuszane doraźnymi problemami, a nie świadomą polityką kreowania długoterminowych planów związanych z doskonaleniem narzędzi wykorzystywanych w praktyce planistyczno-projektowej.

- Brak jest okresowych, strategicznych ocen stanu i potrzeb badań naukowych w drogownictwie.

- Znaczna część badań jest podejmowana w wyniku indywidualnych inicjatyw poszczególnych badaczy lub ośrodków naukowych (w szerszym zakresie Politechniki:

Krakowska, Gdańska, Warszawska, Wrocławska, Poznańska i Białostocka oraz Uniwersytet Technologiczno-Przyrodniczy w Bydgoszczy). Przy takim inicjowaniu badań oraz braku ich koordynacji, część z nich jest zbyt rozproszona i prowadzi jedynie do cząstkowych wyników.

- Brak aktywności administracji drogowej oraz przedsiębiorstw w inicjowaniu i finansowaniu badań naukowych o strategicznym znaczeniu, mimo możliwości, jakie stwarza Narodowe Centrum Badań i Rozwoju w ramach programu badań stosowanych.

- Minimalizacja kosztów przygotowania oraz budowy i przebudowy infrastruktury drogowej ogranicza zaangażowanie sektora wykonawców we wspieraniu badań naukowych.

- Jako niewystarczające należy ocenić wykorzystanie wyników badań naukowych poprzez ich ujmowanie w formie przepisów techniczno-budowlanych i podręczników dobrej praktyki.

Poszukując możliwości usprawnień organizacji badań można sięgnąć po przykłady zagraniczne. Inspirujące w tym przypadku mogą być doświadczenia USA, a z europejskich niemieckie.

W USA w 1962 roku powołano do życia, przy udziale federalnej administracji drogowej, National Cooperative Highway Research Program (NCHRP) – Narodowy Program Badań Drogowych, obejmujący problematykę: nawierzchni drogowych; materiałów drogowych generalnie; materiałów bitumicznych; materiałów do nawierzchni betonowych;

mechaniki gruntów i fundamentowania; specyfikacji technicznych; uwarunkowań ekonomicznych; zarządzania i sterowania ruchem; projektowania; zagospodarowania w otoczeniu dróg; wyposażenia dróg; utrzymania dróg; bezpieczeństwa; oświetlenia i widoczności na drogach; barier drogowych; utrzymania zimowego; mostów; planowania transportowego, prognoz; procedur administracyjnych; prawa; urządzeń do testów i pomiarów oraz wpływów środowiskowych. Wszystkie stany uczestniczące w NCHRP mają swój udział w tworzeniu corocznego programu badań wynikającego z identyfikacji głównych problemów budowy, eksploatacji i utrzymania infrastruktury drogowej. Projekty badawcze są recenzowane oraz przyjmowane przez powołane do tego zespoły robocze. Poza poszczególnymi stanami również federalna administracja drogowa może sugerować, jakie projekty powinny być finansowane przez NCHRP. W planowaniu badań bardzo dużą rolę odgrywają przygotowywane okresowo (co kilka lat) raporty identyfikujące potrzeby badań i wprowadzające ich systematykę w różnych działach drogownictwa. Wyniki projektów są rozpowszechniane w serii wydawniczej NCHRP Report. Raporty te są dostępne na stronie internetowej: www.trb.org/NCHRP/Public/NCHRP.aspx.

Ważnym zadaniem NCHRP jest koordynowanie badań obejmujące nie tylko eliminowanie powtarzających się badań, ale także wybór projektów o wysokim priorytecie i odpowiedniej jakości [7]. Zgodnie z polityką NCHRP dopuszcza się powtarzanie badań wówczas, gdy wyniki badań wcześniejszych stanowią bazę wyjściową do ich kontynuacji w celu poszerzenia bazy wiedzy. Powielanie badań, w których nie bierze się pod uwagę wyników z przeszłości, jest niepotrzebną stratą funduszy. Takie podejście do koordynacji wymaga jednak odpowiedniej bazy danych o pracach badawczych.

Przykładem badań zrealizowanych w ramach NCHRP, nawiązujących bezpośrednio do przekształceń sieci drogowej, jest opisany w raporcie NCHRP 500 w 23 tomach strategiczny plan poprawy bezpieczeństwa ruchu [5]. W tym opracowaniu znajdują się m.in.

zalecenia do projektowania geometrycznego, zawarte w tomach: „redukcja kolizji na krzywych w planie sytuacyjnym”, „redukcja kolizji z udziałem pieszych”, „redukcja kolizji na skrzyżowaniach z sygnalizacją świetlną”, „redukcja kolizji w strefach robót drogowych”,

„redukcja kolizji typu zderzenia czołowe na drogach ruchu szybkiego”. Innym przykładem badań, których wyniki powinny się stać podstawą do weryfikacji zasad projektowania geometrycznego są badania opisane w raporcie NCHRP 432, będącym syntezą wiedzy z ostatnich 10 lat na temat wpływu różnych elementów geometrycznych dróg na bezpieczeństwo i sprawność ruchu [6].

W podsumowaniu szkicowo podanej organizacji badań poświęconych problematyce drogownictwa w USA, należy zwrócić uwagę na bardzo dużą rolę ich planowania w powiązaniu z prognozami problemów, jakie mogą się pojawić w przyszłości. Za oczywistą uznaje się konieczność koordynacji badań oraz wyznaczania ich priorytetów.

Kolejnym przykładem organizacji badań w drogownictwie są rozwiązania niemieckie.

W tym przypadku bardzo ważną rolę odgrywa administracja federalna i poszczególnych landów, która poprzez ministerstwa odpowiedzialne za infrastrukturę transportu oraz poprzez federalne ministerstwo ds. kształcenia i badań, identyfikuje potrzeby i konstruuje plany badań naukowych. Funkcję koordynatora i jednostki ewaluacyjnej, w przypadku drogownictwa, pełni Bundesanstalt für Strassenwesen (BASt) - Federalny Instytut Drogownictwa. Podobnie, jak w przypadku NCHRP tworzone są plany niezbędnych badań, a następnie w postępowaniu konkursowym wybiera się ich wykonawców. Plany badań są grupowane w następujących działach: materiały, konstrukcje nawierzchni, technologia budowy i utrzymania dróg; mosty i konstrukcje inżynierskie; inżynieria ruchu; uczestnicy ruchu i jego bezpieczeństwo; technika pojazdów w powiązaniu z drogami i ruchem; inne badania grupujące bieżące problemy nie występujące w podanych powyżej działach. Podana systematyka badań ułatwia zarządzanie nimi oraz identyfikację priorytetowych zadań [3].

Przykład niemiecki organizacji badań naukowych w drogownictwie zasługuje dodatkowo na uwagę z powodu istnienia systemowego rozwiązania zapewniającego transfer wyników badań naukowych do praktyki. Szczególną rolę odgrywa w tym przypadku Forschungsgesellschaft für Strassenwesen (FGSV) – Stowarzyszenie badawcze dla drogownictwa. Powołane w 1924 roku FGSV zajmuje się badaniami i popularyzacją wiedzy technicznej poprzez zespoły specjalistów opracowujących wytyczne projektowania, instrukcje i zalecenia projektowe. Wykorzystuje się w nich najnowszą wiedzę techniczną z badań naukowych oraz doświadczenia praktyczne. W strukturze FGSV działa 8 grup merytorycznych obejmujących: planowanie; projektowanie dróg; zarządzanie ruchem;

zarządzanie infrastrukturą drogową; geotechnikę i budowle ziemne; kamienne materiały drogowe i ich wbudowywanie; nawierzchnie bitumiczne i metody budowy; nawierzchnie z betonu cementowego i metody budowy. Większość z opracowanych przez FGSV dokumentów jest rekomendowana przez ministra właściwego ds. drogownictwa do stosowania w praktyce. Tym samym wyniki badań naukowych znajdują bezpośrednie wykorzystanie.

W opisanej powyżej organizacji badań naukowych poświęconych problematyce drogownictwa, widać wyraźnie bardzo dużą wagę przywiązywaną do planowania badań oraz wdrażania ich wyników w praktyce. Przyjęta systematyka badań w wyróżnionych grupach ułatwia ich planowanie oraz zarządzanie nimi. W podobnym kierunku powinny zmierzać usprawnienia organizacji badań naukowych na potrzeby drogownictwa w Polsce.

Pozytywnym, polskim przykładem kompleksowego traktowania potrzeby badań naukowych i wykorzystania ich wyników w drogownictwie jest realizowany obecnie projekt badawczy „Innowacyjne środki i efektywne metody poprawy bezpieczeństwa i trwałości obiektów budowlanych i infrastruktury transportowej w strategii zrównoważonego rozwoju”

– POIG.01.01.02-10-106/09, składający się z 8 pakietów tematycznych, wśród których jest także pakiet PT 6 Innowacyjne metody tworzenia i wykorzystywania komputerowej reprezentacji wiedzy w inżynierii lądowej, kształtowanie infrastruktury transportowej z uwzględnieniem strategii zrównoważonego rozwoju (www.bais.p.lodz.pl/POIG/). W ramach tego pakietu realizowane są następujące zadania badawcze:

- „Innowacyjne metody komputerowej reprezentacji wiedzy w gospodarowaniu infrastrukturą transportową”.

- „Innowacyjne metody badań jako źródło wiedzy o infrastrukturze transportowej”.

- „Bezinwazyjny system monitoringu i diagnozowania konstrukcji żelbetowych oparty na analizie emisji akustycznej, ze szczególnym uwzględnieniem drogowych obiektów inżynierskich”.

- „Opracowanie systemu komputerowego dla „inteligentnego” wspomagania decyzji administracyjnych i gospodarczych w budownictwie i ochronie środowiska”.

- „Kształtowanie infrastruktury drogowej spełniającej standardy bezpieczeństwa ruchu”.

Wybrane wyniki ostatniego zadania opisano w rozdz. 3.

Podejmując próbę diagnozy przyszłych potrzeb badawczych oraz uwzględniając dotychczasowe doświadczenia z programu rozbudowy sieci dróg w Polsce i podejmowane w ostatnich latach prace badawcze, można wskazać na potrzebę pilnego podjęcia lub kontynuowania badań w następujących grupach problemowych, związanych z geometrycznym projektowaniem dróg i zarządzaniem ruchem:

- badania wpływu infrastruktury drogowej na bezpieczeństwo ruchu i aktualizacja zasad projektowania dróg w celu poprawy bezpieczeństwa ruchu,

- kształtowanie przekroju poprzecznego dróg i ulic z uwzględnieniem ich nowych funkcji oraz z uwagi na poprawę sprawności i bezpieczeństwa ruchu, w tym przekroje 2+1,

- obwodnice drogowe i przebudowa dróg na odcinkach przejść drogowych przez miejscowości,

- uwarunkowania dostępności do dróg i wynikające z nich zasady projektowania przy równoczesnym uwzględnieniu kryteriów bezpieczeństwa, sprawności ruchu oraz minimalizacji oddziaływań środowiskowych dróg i ruchu,

- zagrożenia bezpieczeństwa niechronionych uczestników ruchu, urządzenia dla niechronionych uczestników ruchu w ciągach dróg o dużych prędkościach,

- kształtowanie dróg z uwagi na kryterium jednorodności warunków ruchu wzdłuż ciągu drogi,

- sprawność i koszty funkcjonowania infrastruktury drogowej w warunkach krótkoterminowej i sezonowej zmienności ruchu,

- trendy zmian parku samochodowego i ich wpływ na projektowanie dróg oraz skrzyżowań, a także konstrukcji nawierzchni,

- badania skuteczności nowych rozwiązań promowanych w praktyce zagranicznej, - wpływ stosowania środków inteligentnych systemów transportowych ITS na

projektowanie dróg i zarządzanie ruchem, praktyczne rekomendacja do praktyki projektowej.

Odrębną grupę stanowią badania z zakresu materiałów i konstrukcji nawierzchni drogowych, które muszą odpowiadać na pytania o sposoby budowy trwałych nawierzchni, przy uwzględnieniu kryteriów kosztów oraz środowiskowych. W artykule pominięto tą problematykę, gdyż jest ona prezentowana w innych opracowaniach prezentowanych w części problemowej i ogólnej.

3. PRZYKŁADY BADAŃ I MOŻLIWOŚCI WYKORZYSTANIA ICH