Velocità media: il calcolo del tutor in autostrada

Come si effettua il calcolo della velocità media di un'automobile o di un qualsiasi mezzo? Vediamo quali operazioni eseguire e di quali dati abbiamo bisogno

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Francesco Menna

ingegnere meccanico

Laureato in Ingegneria Meccanica, sono un appassionato di motori e musica. Quando non scrivo, suono la chitarra. Il mio sogno? Lavorare nel mondo automotive.

La velocità media è una grandezza vettoriale che misura il tasso di cambiamento della posizione di un oggetto nel tempo. È, quindi, un vettore: ha un modulo, una direzione e un verso. Per comprendere appieno la sua definizione, è necessario considerare alcuni concetti chiave della cinematica, la branca della fisica che studia il moto degli oggetti senza considerare le cause del movimento.

Si supponga di avere un oggetto che si sposti lungo una linea retta. La sua posizione può essere rappresentata da un punto sulla linea. La velocità istantanea in un dato istante di tempo è definita come la velocità alla quale l’oggetto si sta spostando in quel preciso momento. Essa può variare nel tempo a seconda di fattori come accelerazione, decelerazione o cambiamento di direzione del movimento. La velocità media è una media aritmetica di tutte le velocità istantanee misurate in un intervallo di tempo specifico.

Come calcolare la velocità media

Per valutare tale parametro, si divide la distanza totale percorsa durante quell’intervallo di tempo per la durata di tale periodo. Indicando con s(t) la posizione dell’oggetto al tempo t, la velocità istantanea v(t) può essere calcolata come la derivata della posizione rispetto al tempo:

v(t)=ds/dt.

Il termine ‘ds’ è lo spostamento infinitesimale dell’oggetto e dt è il corrispondente incremento di tempo. La velocità media vmedia in un intervallo di tempo da t1 e t2 può essere calcolata come:

Vmedia=(s2-s1)/(t2-t1).

Con s2-s1 si indica  la distanza percorsa durante l’intervallo di tempo t2-t1. La velocità media è importante perché fornisce una misura globale del comportamento di un oggetto in movimento nel corso di un periodo temporale definito. Essa non fornisce informazioni dettagliate sul comportamento istantaneo, piuttosto un quadro generale del suo moto. È fondamentale in molte applicazioni scientifiche e ingegneristiche, incluso il tanto temuto tutor sulle autostrade.

Come funziona il tutor autostradale

Il tutor utilizzato su autostrade e strade extraurbane svolge un ruolo importante nella sicurezza stradale e nell’assistenza al conducente. Il funzionamento coinvolge diversi concetti matematici, tra cui la velocità media descritta in precedenza. Sono dotati di sensori o telecamere che rilevano la velocità dell’auto in movimento e possono essere posti a intervalli regolari lungo il tragitto o in veicoli specifici che si spostano lungo la strada. Una volta rilevata la velocità dell’auto, il sistema calcola la media oraria a cui la vettura sta viaggiando tra due punti di riferimento noti lungo il tratto considerato. Questi punti possono essere segnalati da apposite strutture o segnaletica stradale.

Il sistema confronta la velocità media dell’auto con il limite di velocità consentito sull’autostrada in quel tratto. La velocità massima consentita può essere variabile e può essere influenzata da fattori come le condizioni del traffico o le condizioni meteorologiche. Se l’auto supera il limite di velocità consentito, il tutor può emettere un avviso al conducente. Può essere visivo, ad esempio tramite un segnale luminoso lampeggiante, o acustico, attraverso un segnale sonoro. Alcuni tutor autostradali possono anche utilizzare display luminosi variabili per mostrare la velocità e il relativo limite attuale. In alcuni casi, sono anche in grado di rilevare le infrazioni e generare automaticamente multe o segnalare le infrazioni alle autorità competenti.

Com’è fatto un tutor

Un tutor è un sistema complesso che comprende diversi componenti tecnologici e infrastrutture. Di seguito, com’è fatto nel dettaglio:

  • il cuore di tutto è costituito dai sensori di rilevamento della velocità. Questi ultimi possono essere di diversi tipi, tra cui radar, laser o telecamere. Possono essere montati su supporti a terra lungo il margine dell’autostrada o integrati in veicoli speciali che pattugliano la strada;
  • i dati raccolti dai sensori di rilevamento della velocità vengono inviati a un’unità di elaborazione centrale. È in grado di processare e analizzare le informazioni raccolte per determinare la velocità media dei veicoli in transito;
  • una volta elaborati, i dati vengono comunicati ai dispositivi di visualizzazione e all’unità di controllo del tutor autostradale. Questo può avvenire tramite reti cablate o senza fili, a seconda della configurazione specifica del sistema;
  • i dispositivi di visualizzazione del tutor autostradale possono includere segnali luminosi, pannelli a messaggio variabile (PMV), o display LED. Mostrano informazioni pertinenti ai conducenti, come il limite attuale, la velocità dell’auto e gli avvisi di superamento del limite di velocità;
  • l’unità di controllo e gestione coordina tutte le funzioni del tutor autostradale. Riceve i dati dalla unità di elaborazione, controlla i dispositivi di visualizzazione e gestisce l’interazione con gli utenti. Può anche includere algoritmi di controllo per regolare il funzionamento dello stesso in base alle condizioni del traffico e agli input dell’utente;
  • il tutor richiede un’alimentazione affidabile per il funzionamento continuo. Può essere alimentato da reti elettriche locali o utilizzare fonti di energia rinnovabile come pannelli solari. Inoltre, può essere dotato di connettività di rete per la trasmissione dei dati e il monitoraggio remoto del sistema;
  • infine, sono richiesti supporti robusti e strutture di montaggio per l’installazione lungo il margine dell’autostrada. Queste strutture devono essere progettate per resistere alle condizioni meteorologiche avverse e garantire la visibilità dei dispositivi di visualizzazione ai conducenti.

In conclusione, l’implementazione dei tutor autostradali si dimostra essere un’innovazione fondamentale nel panorama della sicurezza stradale. Questi sistemi non solo contribuiscono a promuovere una guida più responsabile e consapevole, ma sono anche un chiaro segno dell’impegno continuo nel ridurre gli incidenti stradali e proteggere la vita dei conducenti e degli altri utenti della strada. Considerando che il loro funzionamento di base consiste nel valutare la velocità media, è grazie a quest’ultima che è possibile ridurre il numero di incidenti e di decessi sulle strade.