автореферат диссертации по транспорту, 05.22.01, диссертация на тему:Транспортно-эксплуатационные качества обходов средних и малых городов

9 15-5/587

На правахцуус/писи

МУСИН Владимир Иванович

ТРАНСПОРТНО-ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ КАЧЕСТВА ОБХОДОВ СРЕДНИХ И МАЛЫХ ГОРОДОВ (НА ПРИМЕРЕ РЕСПУБЛИКИ ТАТАРСТАН)

Специальность 05.22.01 «Транспортные и транспортно-технологические системы страны, ее регионов и городов, организация производства на транспорте»

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

2015674677

2015674677

На правах рукописи

МУСИН Владимир Иванович

ТРАНСПОРТНО-ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ КАЧЕСТВА ОБХОДОВ СРЕДНИХ И МАЛЫХ ГОРОДОВ (НА ПРИМЕРЕ РЕСПУБЛИКИ ТАТАРСТАН)

Специальность 05.22.01 «Транспортные и транспортно-технологические системы страны, ее регионов и городов, организация производства на транспорте»

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Московский автомобильно-дорожный государственный технический университет (МАДИ)» в Проблемной лаборатории организации и безопасности дорожного движения (ПЛОБД).

Научный руководитель: Заслуженный деятель науки и техники РФ,

доктор технических наук, профессор Сильянов Валентин Васильевич

Официальные оппоненты: Якимов Михаил Ростиславович,

доктор технических наук, ФГБОУ ВПО «Пермский национальный исследовательский политехнический университет», профессор кафедры экономики и управления промышленным производством

Чуклинов Николай Николаевич,

кандидат технических наук, ОАО «Научно-исследовательский институт автомобильного транспорта (НИИАТ)», заведующий отделом «Безопасность на автомобильном транспорте»

Ведущая организация: ФГБОУ ВПО «Южно-Уральский

государственный университет» (национальный исследовательский университет), г. Челябинск

Защита состоится 8 октября 2015 года в 10.00 часов на заседании диссертационного совета ДМ 212.126.06 при Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Московский автомобильно-дорожный государственный технический университет (МАДИ)» по адресу: 125319,г. Москва, Ленинградский проспект, 64, аудитория 42.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Московский автомобильно-дорожный государственный технический университет (МАДИ).

Автореферат разослан «_»_2015 года.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах с подписью, заверенной печатью организации, просим направлять в адрес диссертационного совета. Телефон для справок +7 (499) 155-93-24.

Ученый секретарь диссертационного совета

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Одной из острейших социально-экономических проблем в Российской Федерации, в том числе и в Республике Татарстан, является проблема аварийности на автомобильных дорогах. Особую остроту данная проблема приобрела в последнее десятилетие в связи с несоответствием дорожно-транспортной инфраструктуры потребностям общества и государства в обеспечении безопасности дорожного движения.

Высокий темп экономического развития и автомобилизации в Республике Татарстан требует существенного повышения транспортно-эксплуатационных качеств, пропускной способности и существенного расширения дорожной сети республики.

Географическое положение и экономическая стабильность республики положительно влияют на использование дорожной сети транзитным автомобильным транспортом. В связи с этим интенсивность транспортного потока на республиканских автомобильных дорогах общего пользования возросла в несколько раз.

94% населения Республики Татарстан проживают в 22 городах, из которых 18, согласно классификации, являются средними и малыми городами с населением менее 100 тыс. человек. Наиболее актуальным для таких городов является решение проблем с аварийностью транзитных транспортных потоков.

Отсутствие обходов вокруг населенных пунктов характеризуется большим ростом дорожно-транспортных происшествий на участках автомобильных дорог, проходящих через населенные пункты. Одним из способов снижения аварийности и повышения безопасности дорожного движения является строительство обходов средних и малых городов.

При этом при проектировании и строительстве обходов населенных пунктов, особенно средних и малых городов, не в полном объеме учитываются специфические особенности их работы. В результате этого плотность дорожно-транспортных происшествий на 1 км обходов, особенно вокруг средних и малых городов, в 3-3,5 раза выше, чем на остальных автомобильных дорогах.

Исходя из изложенного, проблема повышения безопасности движения и транспортно-эксплуатационной работы обходов средних и малых городов является особенно острой и актуальной для Республики Татарстан.

Цель исследования. Обследование и изучение транспортно-эксплуатационных качеств и выбор мероприятий по повышению безопасности движения на обходах средних и малых городов Республики Татарстан.

Дня достижения поставленной цели решены следующие задачи:

1.Изучены особенности развития автомобильного транспорта и сети автомобильных дорог, и дан анализ состояния аварийности на автомобильных дорогах Республики Татарстан.

2.Усггановлены закономерности изменения основных характеристик движения транспортных потоков, аварийности и расхода топлива транспортными средствами в зависимости от конкретных дорожных условий.

3. Выполнено моделирование движения транспортных потоков с помощью имитационной модели с использованием исходных данных выполненных натурных наблюдений.

4. Разработаны практические рекомендации по повышению безопасности дорожного движения и пропускной способности на обходах малых и средних городов.

Объектом исследования являются участники дорожного движения в транспортной системе на обходах малых и средних городов.

Предметом исследования являются критерии состояния смешанных транспортных потоков на обходах малых и средних городов.

Теоретической и методологической основой исследования послужили научные труды ведущих отечественных и зарубежных ученых в области обеспечения безопасности дорожного движения, проектирования и развития транспортных систем, моделирования транспортных потоков.

Основные методы исследования. В процессе обработки данных экспериментальных исследований и обоснования теоретических положений использовались общенаучные методы системного анализа (алгоритмизация, математическое программирование, натурный и имитационный эксперимент и другие) и математической статистики. При этом исследования выполнялись с использованием современных навигационных спутниковых систем, передвижных фоторадарных комплексов «КРИС-П» и программного продукта для имитационного моделирования.

Информационную базу исследования составили: законодательные и нормативные правовые акты; транспортная стратегия России; федеральные и региональные целевые программы повышения безопасности дорожного движения; материалы республиканской целевой программы «Развитие транспортного комплекса Республики Татарстан на 2006-2010 годы, Долгосрочной целевой программы «Развитие транспортного комплекса Республики Татарстан на 20112015 годы»; статистические данные Федеральной службы государственной статистики РФ, научные и информационные публикации в отечественной и зарубежной литературе, журнальных статьях, научных докладах и отчетах, материалах научных конференций, семинаров; экспертные и экспериментально-статистические данные и информация, собранные автором в процессе исследования.

Научная новизна исследования заключается в том, что:

1. На основе результатов исследований и анализа состояния сети автомобильных дорог Республики Татарстан определена отдельная группа автомобильных дорог (обходы средних и малых городов) со своими специфическими функциональными особенностями, которая отличается своими высокими показателями аварийности и низкой безопасностью дорожного движения, требует более тщательного исследования и определения путей повышения безопасности дорожного движения.

2. Впервые комплексная оценка транспортно-эксплуатационных показателей обходов городов выполнялась с использованием современных навигационных спутниковых систем, передвижных фоторадарных комплексов «КРИС-П» и программного продукта Ч^^т для имитационного моделирования.

3. Установлены закономерности движения смешанного транспортного потока на обходах средних и малых городов.

4. Получены закономерности изменения средней скорости движения, расхода топлива транспортными средствами и количества ДТП в зависимости от дорожных условий и состава транспортного потока на участках обходов малых и средних городов.

5. Разработан алгоритм имитационной модели движения смешанных транспортных потоков на обходах средних и малых городов. С помощью данных, полученных в ходе натурных исследований транспортно-эксплуатационных качеств обходов городов, были установлены модели прогнозирования основных характеристик движения транспортного потока.

6. Рекомендован оптимальный перечень приоритетных мероприятий по повышению безопасности дорожного движения для существующих обходов средних и малых городов Республики Татарстан.

Практическая значимость работы заключается в системном рассмотрении и совершенствовании транспортно-эксплуатационных качеств обходов городов в целях повышения безопасности дорожного движения.

Разработанные модели и методы ориентированы на практическое применение, являются универсальными и могут быть использованы для широкого практического применения на всех обходных автомобильных дорогах России.

Реализация результатов исследования. Результаты диссертационной работы использованы при разработке рекомендаций по проектированию, реконструкции и эксплуатации автомобильных дорог в Республике Татарстан, а также внедрены при разработке мероприятий по повышению безопасности движения на обходах средних и малых городов Республики Татарстан Министерством транспорта и дорожного хозяйства Республики Татарстан и ФГУ «Волго-Вятскуправтодор» Министерства транспорта РФ.

Основные полученные результаты, выносимые на защиту:

1. Результаты экспериментальных исследований закономерностей движения смешанного транспортного потока на обходах средних и малых городов Республики Татарстан.

2. Результаты экспериментальных исследований закономерностей изменения средней скорости движения, расхода топлива транспортными средствами и количества ДТП в зависимости от дорожных условий и состояния транспортного потока.

3. Разработанный алгоритм имитационной модели движения смешанных транспортных потоков с учетом влияния дорожных условий, интенсивности движения и состава транспортного потока на примере обхода города Зеле-нодольска.

4. Рекомендации по выбору практических мероприятий по повышению безопасности дорожного движения и пропускной способности, средств и методов организации дорожного движения на обходах средних и малых городов.

Апробация работы. Основные положения и результаты исследований были доложены и получили одобрение на заседаниях научного совета Проблемной лаборатории организации и безопасности дорожного движения (ПЛОБД) МАДИ, на 2-й Международной научно-практической конференции «Современные проблемы безопасности жизнедеятельности: теория и практика» (г. Казань,2012 г.), на научно-практических конференциях Казанского государственного архитектурно-строительного университета (КГАСУ) в 2007- 2013 гг.

Личное участие автора. Все результаты, включающие измерения, использование и дальнейшее развитие на практике получены автором самостоятельно.

Публикации. Основные результаты диссертационного исследования опубликованы в 15 работах. В изданиях из перечня рецензируемых научных журналов и изданий для опубликования основных научных результатов диссертаций опубликовано 2 работы. В опубликованных работах автору принадлежат основные идеи, совершенствование теоретических разработок, эксперименты и выводы.

Структура и объем работы. Работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованной литературы и приложения. Текст диссертации изложен на 157 страницах, включая 82 рисунка, 15 таблиц. Список литературы включает 141 наименование отечественных и зарубежных авторов.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, изложены цель и задачи исследования, сформулированы научная новизна и практическая ценность исследования.

В первой главе диссертационной работы рассмотрено современное состояние сети автомобильных дорог и перспективы развития автомобильного транспорта в Республике Татарстан. Проанализированы особенности транспортной работы основных обходов городов, качественное изменение типов транспортных средств и состава движения, аварийность на сети автомобильных дорог Республики Татарстан, в т.ч. на обходах средних и малых городов Республики Татарстан (средних - гг. Елабуга, Зеленодольск, Чистополь, малых -гг. Заинек, Мамадыш, Бавлы, Тетюши, Нурлат и др.).

Анализ влияния организации движения на обходах в ряде городов Республики Татарстан показал значительное улучшение показателей безопасности дорожного движения.

Дня более глубокого исследования и выбора мероприятий по повышению безопасности дорожного движения на обходах средних и малых городов автором был выбран обход города Зеленодольска в качестве экспериментальной дороги в

связи с наиболее типичными условиями движения, характерными для всех обходов городов Республики Татарстан. Данная автомобильная дорога 3 технической категории с усовершенствованным типом покрытия, протяженностью 18,1 км.

Исследования влияния эффективности строительства обхода г. Зеленодольска Республики Татарстан, выбранного в качестве экспериментального, показали, что средняя скорость транспортного потока при проезде через г. Зеленодольск составляла 47,49 км/ч, а время проезда составило 31 мин. 54 сек.

После устройства обхода этого города средняя скорость движения возросла до74 км/ч, а время проезда сократилось до 20-22 мин.

Проведенный анализ аварийности на обходе г. Зеленодольска в период до и после ввода его в эксплуатацию показал, что в первый год эксплуатации количество дорожно-транспортных происшествий в г. Зеленодольске возрастало (рис. 1), также как и на обходе этого города В последующие годы отмечалась тенденция к снижению количества происшествий в городе в результате перераспределения транспортных потоков.

До ввода в эксплуатацию обхода г. Зеленодольска доля транзитного транспорта в городе, с участием которого совершены ДТП, составляла четвертую часть от всего транспортного потока. В последующие годы доля транзитного транспорта, с участием которого совершались ДТП, составила порядка 5-10%.

В результате выполненных исследований установлено, что строительство обходов городов привело к снижению аварийности на 25% и материального ущерба на 20%. При этом средняя скорость в населенных пунктах до строительства обхода составляла 38-44 км/ч, а после строительства 54-57 км/ч. Средняя скорость на обходе составила 72-95 км/ч.

200 133 150 — 1 153 L 1 179 161 147

100

50 0 1 S 1 15 5 ' "1 — 9 ———

о -1- ■—1 -

2004 2005 2006 год ввода в эксплуатацию 2007 2013

ДТП [> городе ДТП но обходе

Рис. I. Динамика изменения ДТП в г. Зеленодольске и на обходе г. Зеленодольска

Причем на обходе города постепенно происходит увеличение тяжести последствий в связи с увеличением средней скорости транспортного потока В результате плотность дорожно-транспортных происшествий на 1 км обходов средних

и малых городов составляет 0,55, что в 3-3,5 раза выше, чем на остальных автомобильных дорогах Республики Татарстан (составляющей 0,16). Более 90% всех ДТП в районах Республики Татарстан в 2013 году совершено водителями транзитного транспорта. Поэтому проблема повышения безопасности движения и транспортно-эксплуатационной работы на обходах средних и малых городов в настоящее время остается особенно острой и актуальной.

В связи с этим исследования были направлены на выявление основных причин возникновения дорожно-транспортных происшествий и разработку мероприятий по повышению безопасности дорожного движения на существующих обходах городов.

Вторая глава посвящена теоретическим и методическим основам для проведения исследований по оценке транспортно-эксплуатационного состояния обходов городов.

Для оценки транспортно-эксплуатационного состояния обходов городов использовались различные теоретические и методические разработки, выполненные учеными и исследователями Бабковым В.Ф., Сильяновым В.В., Лобановым Е.М., Ситниковым Ю.М., Васильевым А.П., Дивочкиным O.A., Красниковым А.Н., Хорошиловым Н.Ф., Якимовым М.Р. и другими.

Для определения транспортно-эксплуатационных характеристик обходов средних и малых городов использовались передвижные лаборатории и специальные приборы. К примеру, для измерения скоростей транспортного потока на разных участках дороги возникал вопрос о точности получаемых результатов. Для этой цели по выбранной методике произведен расчет по определению минимального числа замеров наблюдений с последующей обработкой на их основе данных наблюдений за скоростями движения с помощью современных комплексов фотовидеофиксации нарушений Правил дорожного движения.

Для комплексной оценки транспортно-эксплуатационных качеств обходов городов использовался метод имитационного моделирования транспортных потоков на основе применения программного продукта Vissim. С помощью имитационного моделирования определены изменения основных характеристик транспортных потоков при различных интенсивностях и составах движения, а также их оптимальные значения.

Третья глава диссертации посвящена исследованию транспортно-эксплуатационного состояния обходов средних и малых городов, которое осуществлялось в следующем направлении:

• сбор данных и анализ изменения интенсивности и состава транспортного потока.

• изучение изменения средней скорости движения транспортных средств.

• анализ влияния дорожных условий и состояния транспортного потока на средний расход топлива транспортными средствами.

• анализ влияния дорожных условий и состояния транспортного потока на безопасность движения.

• получение оптимальных характеристик транспортного потока методом имитационного моделирования.

Существенное изменение интенсивности движения на обходе города Зе-ленодольска происходит с середины мая до середины октября с пиком в июле-августе-сентябре (рис. 2). Анализ изменения интенсивности движения в течение недели показывает, что наибольшая интенсивность движения (с преобладанием легковых автомобилей) наблюдается в пятницу и субботу (рис. 3).

Рис. 2. Изменение среднемесячной интенсивности движения на обходе

г. Зеленодольска

17ПП________

Ё* 1650 1

1 ст ___ ———————- 16« А ' ф 1627

^ юии А1 1 С С Л _ - ▼ X _ -- \ - 1

£ 1500 л* .1ГП « среднем - 1458 тр.ед./сут. _

-__ 1 1

в 1450 $ 1 лпп 1^3 - ♦....... А _

I 1400 X 1 з^п 142 В 1399

а; 1ЧПЛ 1299 ___ф-

¡¡; ±3ии 5 10СП _

———|

1200 / / / ✓ / / /

Рис. 3. Изменение среднесуточной интенсивности движения но дням недели на обходе г. Зеленодольска в феврале - марте 2013 года

Интенсивность движения в течение суток меняется крайне неравномерно. Период наибольшей интенсивности наблюдается с 11 часов утра до 17 часов вечера. В среднем имеют место два "пиковых" периода с 10 до 12 часов дня и с

14 часов дня до 16 часов вечера. В период с Одо 7 часов утра кривая распределения колеблется относительно в небольших пределах (рис. 4).

500

450 440 430 1 1 1

400 354 406 О 390 <У О 354

350 314 344 /Ч 346 334 _

300 среднем -249 тр.ед.Л 278 О "О о1 298 240

228 О О О 228

200 1 СП б

{115 о.

хэи 100 * л 78 ЙЙ'1 Л о, о __ 68

50 О! '.4 -О Л* ш. ' 1 —- _____ ___ —

р Ч Г [ ь

у 2 У гч у гп у у ГО у у чэ 1Л иЬ у г* т СП ОО у о «н У гЧ Т гм «н ЭР СП т У 1Л »4 у чэ гЧ 1П У •н 10 у 00 У <Т> гЧ 19-20ч. У гН Г^ У еы <у У СП гу гы гм У я

я ** 3 3 гм я

Рис. 4. Изменение среднечасовой интенсивности движения на обходе г. Зеленодольска

Используя статистические данные учета интенсивности движения, а также руководствуясь методикой, разработанной В.В. Сильяновым и Ю.М. Ситниковым, были определены коэффициенты месячной неравномерности интенсивности движения обхода г. Зеленодольска:

- для летнего сезона года:

^т=(0,96-1,67)Л^, (1)

где М„тст - среднесуточная интенсивность движения в период летнего сезона, тр.ед./сут.; среднегодовая суточная интенсивность движения,

тр.ед./сут.;

- для зимнего сезона года:

^^=(0,61-0,76)^.^, (2)

где ЛГЖ110Ж— среднесуточная интенсивность движения в период зимнего сезона, тр.ед./сут.; Ы„Асут- среднегодовая суточная интенсивность движения, тр.ед./сут.;

- для месяцев года:

^^=(0,53-1,67)^,, (3)

гдеЛ^^,- среднемесячная суточная интенсивность движения, тр.ед./сут.; Л^™- среднегодовая суточная интенсивность движения, тр.ед./сут.;

-для суток недели:

11

^ =(0,89-1,1)^,

где Л^- суточная интенсивность движения, тр.ед./сут.; -

средненедельная суточная интенсивность движения, тр.ед./сут.;

- для дневных часов суток:

^=(0,56 - 0,92)^,,, (5)

гае Л^,,- среднечасовая интенсивность движения в светлый период, тр.ед./ч; Л/от„- среднесуточная часовая интенсивность движения, тр.ед./ч;

- для ночных часов суток:

Ли.=(0Д8-036)Ли,, (6)

где Мж,— среднечасовая интенсивность движения в ночной период, тр.ед./ч; ^„„-среднесуточная часовая интенсивность движения, тр.ед./ч;

-для часа "пик" дня:

Л/маспик = (0,068 - 0,11)^.- (7)

где N„„^4- часовая интенсивность движения в часы«пик», тр.ед./ч; NCyr -суточная интенсивность движения, тр.ед./сут.

понедельник вторник среда четверг пятница суббота воскресенье

Легковые автомобили, % -в-Грузовые автомобили, % -♦-Автопоезда, % -Ш— Автобусы, %

Рис. 5. Динамика изменения состава транспортного потока в течение недели

Состав транспортного потока также меняется по годам. Наблюдения, выполненные автором в период с января но декабрь 2013 года на обходе г. Зе-ленодольска, показывают, что состав движения по часам суток и дням недели меняется в больших пределах и в среднем составляет: 64% - легковых автомо-

билей; 32% - грузовых автомобилей (всех типов грузовых автомобилей) и 4% -автобусов.

Существенных колебаний интенсивности движения в течение месяца не отмечается. Наиболее заметные колебания интенсивности наблюдаются по сезонам года под влиянием погодно-климатических условий и введением временного ограничения грузового движения в период весенней распутицы.

Наблюдения, выполненные автором в период с января по декабрь 2013 года на обходе г. Зеленодольска, показывают, что состав движения по часам суток и дням недели меняется в больших пределах ив среднем составляет: 64% - легковых автомобилей; 32% - грузовых автомобилей (всех типов грузовых автомобилей) и 4% - автобусов (рис. 5).

Автором были обобщены и сопоставлены полученные результаты исследований средней скорости движения транспортных средств на обходах с целью выявления закономерностей их изменения с учетом влияния изменений дорожных условий.

Путем обработки данных наблюдений с помощью метода наименьших квадратов получены следующие зависимости:

1. Зависимость средней скорости движения транспортных средств (v, км/ч) от средней часовой интенсивности движения на полосе (N, авт./ч) при 100 ^ /У^900авт./час (рис.6):

— для легковых автомобилей:

v = -0,814N2 + 7,1338N+ 61,98; R2=0,7351, (8)

— для грузовых автомобилей:

v = -0,2215Ы2 +1,6749N+66,16; R2 = 0,5993, (9)

где R2- коэффициент детерминации.

Интенсивность, тр.ед/час 50 130 160 200 2% 270 300

Посигпмиллм*«* С*Л(ЮС1П 'mtfomiautfiwrZ. KWH) -Пплмлпыиикгк^н rwifinrm фучжыж яитлмЫмлкй, ИМ/Ч)

- Полииомиальпан (Средой* сюрапъ шагомдм, имМ -Лпииммолмин (Сдоняи екпроаь мгобухя. кмМ

Рис. 6. Зависимость средней скорости движения транспортных средств от средней часовой интенсивности движения на полосе

2. Зависимость средней скорости движения транспортных средств (и, км/ч) от средней часовой плотности движения на полосе (с/, авт./ч) при 125 <, <? 5 265 авт./полос/ч (рис. 7):

Рис. 7. Зависимость средних скоростей движения транспортных средств от средней часовой плотности на полосе

3. Зависимость средней скорости движения транспортных средств (V, км/ч) от ширины проезжей части (В ,м) при 1 <. В <,\\ (рИС.

59

55

7м 7,5м Легковые автомобили -Полиномиальная (Легковые автомобили)

Ширина, м 8 м 11 м ■ Грузовые автомобили -Полиномиальная (Грузовые автомобили)

Рис. 8. Зависимость средних скоростей движения транспортных средств от ширины проезжей части

4. Зависимость средней скорости движения транспортных средств (у, км/ч)от ширины обочины (Ь ,м) при 1.02.5м (рис. 9):

80 75 70 65 60

1 у - 9Е-14х2 + 2, R3 = 0,< 45х + 66,15 « 72,6 76,25

| 68,3 71,95 ----- 76

3 ___ —■— бад 71,6 У = 0 1х2 + 2,74х + 63,2 RJ = 0,978

65,8 Ширина, м

1л»_„ 1,5м 2м

-Полиномиальная (Средняя скорость транспортного потока, км/ч)

Полиномиальная (Средняя скорость легковых автомобилей, км/ч)

2,5м

Рис. 9. Зависимость средних скоростей движения транспортных средств от ширины обочины

5. Зависимость средней скорости движения транспортных средств (у,км/ч) от ровности (л ,м/км) при 2,7 5 5 5 5,45 м/км (рис. 10):

75

=65

|о g

£5

s

SO

V = -0 009* 2 = 0 040* 071 + 67,71

/ гЛ

\ .4) 050> 2 + 0 704) + 6; ,22

R No 169

272 285 294 342 346 350 357 357 367 367 408 472 512 512 517 524 531 541 545

Ровность, см/км

Легковые автомобили —Грузовые автомобили

Рис. 10. Зависимость средних скоростей движения транспортных средств (У, км/ч) от ровности покрытия (5, см/км)

Полученные зависимости средней скорости движения транспортных средств в зависимости от состояния автомобильных дорог позволяют оценить характер движения транспортного потока при различных дорожных условиях.

Дорожные условия влияют не только на удобство и безопасность движения, но и на расход топлива транспортными средствами. В данной работе для оценки закономерностей изменения расхода топлива были выполнены натурные эксперименты с помощью специальных автомобилей оборудованных спут-

никовой системой мониторинга «АвтоГРАФ» и высокоточными топливными датчиками «Эскорт ТД-500» на обходе г. Зеленодольска.

» Легковые автомобили -Полиномиальная (Легковые автомобили)

67 км/ч

66,8 км/ч

76 км/ч

81 км/ч

90 км/ч

96 км/ч

Рис. 11. Зависимость среднего расхода топлива транспортными средствами при изменении их средней скорости для легковых автомобилей

Величины среднего расхода топлива транспортными средствами @ (л/км) при изменении их средней скорости (в диапазоне для легковых автомобилей 67 ^ V 2 96 км/ч (рис.11), Для грузовых автомобилей 56 < V 2 66,8 км/ч могут быть определены по следующим формулам: -для легковых автомобилей:

о = 0,16у- +1,047у+ 11,68; Л2 = 0,941, (18)

-для грузовых автомобилей:

£3 = 4,635у2 - 46,5У+150,7; Я2 = 0,966, (19)

где К2 - коэффициент детерминации.

Средний расход топлива транспортными средствами (0, л/км) при изменении средней часовой интенсивности движения на полосе( N, авт./ч) в диапазоне 125 5 N <, 500 авт./ч может быть определен по формулам: -для легковых автомобилей:

0 = О,4ДГ2 - 2,14/^ + 13,04; Я2 =0,892, (20)

- для грузовых автомобилей:

£> = 1,42Ш2 -5,518^+43,4; Я2= 0,934, (21)

где Я2 - коэффициент детерминации.

Средний расход топлива транспортными средствами (0, л/км) при изменении средней часовой плотности движения на полосе (д, авт./км) в диапазоне 7 5 ч <. 30 авт./км определяется по формулам: -для легковых автомобилей:

0 = 0,246^2 - 1,479с/ +12,24; Я2 = 0,888, (22)

-для грузовых автомобилей:

<2 = 0,99- 4,72Эд+43,35; Я2 = 0,904, (23)

где Я2 - коэффициент детерминации.

Средний расход топлива транспортными средствами (0, л/км) при изменении ширины обочины (6,м) в диапазоне 1 й Ь <, 2,5 м может быть определен по формулам:

- для грузовых автомобилей:

0 = 0,675?2 - 6,185<7 + 53,82; Я2 = 0,978, (24)

- для легковых автомобилей:

0 = О,1д2-1^ + 12,95; Я2 =0,98, (25)

где Я2 - коэффициент детерминации.

Средний расход топлива транспортными средствами (0, л/км) при изменении ширины проезжей части (В ,м) в диапазоне 1 ■й В£|1м может быть определен по формулам:

- для легковых автомобилей:

0 = 0,176В2 -1,5435+13,27; Я2= 0,974, (26)

- для грузовых автомобилей:

0 = 0,919В2 -7,494В+54,95; Я2 = 0,93, (27)

где Я2- коэффициент детерминации.

Средний расход топлива транспортными средствами (0, л/км) при изменении процентов грузовых автомобилей в составе потока (р,%) в диапазоне 19,6% йрй 44,5% может быть определен по формулам:

- для грузовых автомобилей:

0=О,521рг + 0,281^+38,14; Я2= 0,976, (28)

- для легковых автомобилей:

0 = 0,107р2 - 0,112р+10,02; Я2= 0,979, (29)

Средний расход топлива транспортным средствами , л/км) при изменении среднего уровня загрузки полосы дороги движением (г) в диапазоне 0,1 ¿г <0,68 может быть определен по формулам: -для легковых автомобилей:

0 = -0,30722 + 1,532г +10,06; Я2 = 0,971, (30)

-для грузовых автомобилей:

0 = -0,707г2 + !,832г + 44,28; Я2 = 0,984, (31)

где Я2 - коэффициент детерминации.

Средний расход топлива транспортными средствами (2, л/км) при изменении средней ровности покрытия («, м/км) в диапазоне от 2,72 ^ л < 5,45 м/км может быть определен по формулам: - для грузовых автомобилей:

д = 0,38952 -1,4825 + 41,4; Я2 = 0,904, (32)

-для легковых автомобилей:

0 = О,ОШ2 +0,1745+9,632; Я2= 0,984. (33)

Установлены закономерности влияния различных факторов на уровень аварийности путем качественного анализа ДТП в период с 2008 по 2013 годы на обходах средних и малых городов Республики Татарстан.

Обработка статических данных о ДТП путем метода наименьших квадратов показывает, что:

Среднее количество ДТП на 1 км в год (К) при изменении средней скорости движения транспортных потоков (у - км/ч) может быть определено по формуле (в диапазонах 66,4 £ V £ 74,32 км/ч):

У = 0,237 у2 -0,212у +0,912; Я2 = 0,984, (34)

где Я2- коэффициент детерминации.

Среднее количество ДТП на 1км в год (К) при изменении средней часовой интенсивности движения на полосе (Л/- авт./ч) может определяться по формуле (в диапазонах 125 ^ N <, 500 авт./ч):

У = -0,16Л/2 + 1,619Л/-0,76; Я2 = 0,828, (35)

где Я2 - коэффициент детерминации.

Среднее количество ДТП на 1км в год (У) при изменении средней плотности движения на полосе авт./ч) может определяться по формуле:

У = -0025*2 + 0,555*+1,725; Я2 = 0,958, (36)

где Я2 - коэффициент детерминации.

Среднее количество ДТП на 1 км в год (У) при изменении числа полос движения (п) может определяться по формуле (в диапазонах 2 <.»<.4):

У = 0,035и2 -0,584л+4,38; Я2= 0,704, (37)

где Я2 - коэффициент детерминации.

Среднее количество ДТП на 1км в год (У) при изменении ширины обочины (6-м) может определяться по формуле (в диапазонах 1м£б£2.5м):

К = 0,175дг2 - 1,795л + 5,3; Я2=0,971, (38)

где Я2 - коэффициент детерминации.

Среднее количество ДТП на 1км в год (У) при изменении ширины проезжей части (В ,м) может определяться по формуле (в диапазонах 1<,В<, 11 м):

У = 0,04В2 - 0,632В+3,72; Я2 = 0,983, (39)

где Я2 - коэффициент детерминации.

Среднее количество ДТП на 1 км в год (У) при изменении средней доли легковых автомобилей в потоке (р, %) может определяться по формуле (в диапазонах 51 %< р < 80 %):

У = 0,28Х2 - 1.232Х + 2,898 ; Я2 =0,932, (40)

Полученные выше закономерности были использованы в качестве исходных данных и элементов алгоритма для исследования изменения основных характеристик транспортных потоков при различных интенсивностях и составах движения, выявлены основные закономерности движения транспортных потоков с помощью имитационного моделирования.

Четвертая глава посвящена экспериментальной проверке и выбору мероприятий по повышению безопасности дорожного движения и пропускной способности на обходах средних и малых городов Республики Татарстан.

Выбор методов повышения безопасности дорожного движения базировался на объективной информации ее состояния и направлен на осуществление следующих мероприятий:

- оценки пропускной способности полосы движения;

- определения итоговых коэффициентов снижения практической пропускной способности полосы и уровня загрузки;

- эффективности строительства обходов городов и определении оптимального расстояния их расположения от ближайшей застройки;

- строительства дополнительных полос движения;

- регулирования скорости движения с целью снижения аварийности.

Расчет пропускной способности полосы движения проводился на основе

динамических моделей. При расчете пропускной способности полосы движения на обходных автомобильных дорогах проводились наблюдения в различное время суток с использованием передвижных фоторадарных комплексов «КРИС-П», что позволило получить расстояния между автомобилями в широком диапазоне скоростей при различных дорожных условиях и состоянии транспортного потока.

При обработке наблюдений с помощью метода наименьших квадратов автором была установлена зависимость между средней скоростью движения и средним фактическим безопасным расстоянием между автомобилями и представлена на рис. 12, которая определена по формуле:

с/ = 3,065у2 -12,4Эс+225,1 (41)

где коэффициент детерминации Я2= 0,902.

Рис. 12. Распределение интервалов между автомобилями в зависимости от скорости движения автомобиля

Так как скорость движения на экспериментальной автодороге неодинакова из-за различия в параметрах элементов плана и продольного профиля, пропускная способность также остается непостоянной и меняется вдоль дороги.

Полученные значения пропускной способности полосы движения следует рассматривать как максимально возможные в данных дорожных условиях (рис. 13).

2100 1900 1700 1500 1300 1100 900 700

...........

20 30 40 50 60 70

Скорость, км/ч

80

90

- по данным автора по данным РеОДпу В. (Франция)

по данным В.И.Гука (Россия) -поданным Рг%ов1пе I. (США)

100

Рис. 13. Изменение средней пропускной способности полосы движения в зависимости от скорости при различном сочетании автомобилей в потоке

Результаты выполненных исследований позволили выявить характерные режимы движения потоков транспортных средств на обходах и использовались для определения коэффициентов снижения пропускной способности Д.

По результатам проведенных исследований режима транспортного потока на исследуемой автодороге автором получены значения коэффициентов снижения пропускной способности полосы движения.

Полученные значения коэффициентов снижения пропускной способности рекомендовано учитывать при разработке проектов организации движения, реконструкции обходов и обосновании мероприятий по повышению их транс-портно-эксплуатационных качеств.

На основе проводимых вычислений пропускной способности построены линейные графики изменения пропускной способности и коэффициента загрузки, по которым выбраны вид и очередность мероприятий по поддержанию высоких транспортно-эксплуатационных качеств дороги.

Исследования и многочисленные эксперименты, практическая их реализация по улучшению организации и повышению безопасности дорожного движения на обходах Республики Татарстан позволяют сделать основные выводы.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Транспортно-эксплуатационные показатели обходов средних и малых городов Республики Татарстан не в полной мере соответствуют ежегодно возрастающей интенсивности и осевой нагрузке автомобильного транспорта.

2. Установлено, что обходы городов запроектированы и построены на достаточном расстоянии (3-5 км) от жилой и промышленной застройки городов Республики Татарстан. Поэтому скорость движения транспортных потоков по этим дорогам возросла, но постепенно увеличивалась и плотность движения транзитного транспорта.

3. Установлено, что плотность движения автомобильного транспорта и количество дорожно-транспортных происшествий на 1 км обходов городов выше, чем на остальной сети автомобильных дорог общего пользования. Средняя скорость движения транспортных средств в потоке должна быть не более 70 км/ч, а безопасный интервал между транспортными средствами не менее 30 м на всем протяжении обхода городов.

4. Определена существующая и среднегодовая суточная интенсивность движения до 2033 года, которая составит 33000 авт./сут при незначительном изменении состава транспортного потока. Определен коэффициент интенсивности движения, который меняется по сезонам, месяцам, неделям, дням и часам, и находится в пределах 0,96-1,67.

5. Выполнена оценка пропускной способности полосы движения, а также определены итоговые коэффициенты снижения при различных условиях движения потоков транспортных средств.

6. Осуществлена оценка среднего количества ДТП на 1 км автомобильной дороги в год в 'зависимости от среднечасовой интенсивности движения, средней плотности движения на полосе, числа полос движения и т.п. Для объективного контроля и оценки за организацией и безопасностью дорожного движения автором использованы современные навигационные системы, пере-

движные фоторадарные комплексы «КРИС-П» и программный продукт Vissim для имитационного моделирования.

7. Определена объективная оценка транспортно-эксплуатационных качеств обходов городов с использованием метода имитационного моделирования транспортных потоков с программным продуктом Vissim, при использовании которого вводились данные наблюдений полученные автором. Обоснованы изменения основных характеристик транспортных потоков при различных ин-тенсивностях и составах движения, дана оценка уровня безопасности транспортных потоков.

8. Установлены закономерности изменения расхода топлива и средний расход топлива автомобилей, зависящий от интенсивности, средней скорости движения транспортного потока, а также транспортно-эксплуатационных характеристик автомобильной дороги.

9. Основными мероприятиями, позволяющими существенно увеличить пропускную способность и безопасность дорожного движения, являются устройство дополнительных полос движения, особенно на затяжных подъемах, а также выбор оптимального размещения обходов городов. Предложены оптимальные расстояния размещения обходов вокруг средних и малых городов до ближайшей застройки, коэффициенты снижения пропускной способности при различных условиях движения потоков транспортных средств. Детальный анализ аварийности в малых и средних городах республики показал, что строительство обходов этих городов целесообразно предусматривать при доле дорожно-транспортных происшествий с участием транзитного транспорта более 10% от общего числа ДТП.

10. Определены поэтапные мероприятия по улучшению транспортно-эксплуатационных показателей обходов городов в целях комфортного и безопасного движения транспортных средств. В результате частично выполненных мероприятий в 2013-2014 годах аварийность на обходах городов Республики Татарстан снизилась на 20%.

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

1. Публикации в изданиях из перечня рецензируемых научных журналов и изданий для опубликования основных научных результатов диссертаций:

1. Сильянов В.В. Аварийность на обходных автомобильных дорогах / В.В. Сильянов, В.И.Мусин // Наука и техника в дорожной отрасли. - 2015. -№1.-С. 18-19.

2. Брехман А.И. Исследование транспортно-эксплуатационных показателей и определение их закономерностей на обходных автомобильных дорогах вокруг средних и малых городов Республики Татарстан / А.И. Брехман, В.И. Мусин // Известия КГАСУ. - 2014. - №4(30). - С. 313-319.

II. Научные публикации в прочих изданиях:

1. Сильянов В.В. Влияние на аварийность устройства обходов населенных пунктов в Республике Татарстан / В.В. Сильянов, В.И. Мусин // Вестник, Кыргызско-Российский Славянский университет. - 2014- №12 (14). - С. 175178.

2. Галлямов И.И. Основные стратегические направления и программные принципы повышения дорожной безопасности в Республике Татарстан / И.И. Галлямов, В.И. Мусин // Вестник НЦ БЖД. - 2011. - №2 (8). - С. 42-46.

3. Белоброва Н.В. Опыт использования автоматизированных дорожных метеорологических станций для обеспечения безопасности движения на автомобильных дорогах / Н.В. Белоброва, Р.В. Николаева, В.И. Мусин Н Современные научно-технические проблемы транспортного строительства: Сборник научных трудов Всероссийской научно-практ. конф. - Казань: КГ АСУ. — 2007. -С. 246-249.

4. Даутов Ф.М. Использование абсолютных и относительных показателей аварийности для разработки мероприятий по повышению безопасности движения в регионе / Ф.М. Даутов, A.A. Афлятонов, В.И. Мусин, И.А. Ахмет-шин // Современные научно-технические проблемы транспортного строительства: сборник научных трудов Всероссийской научно-практ. конф. - Казань: КГАСУ, 2007. - С. 224-231.

5. Минниханов Р.Н. Республиканская целевая программа «Повышение безопасности дорожного движения в Республике Татарстан на 2008-2009 годы» / Р.Н. Минниханов, В.И. Мусин, И.И. Галлямов, И.В. Галич. - Казань: НЦ БЖД ПО РАО, 2007.-71 с.

6. Минниханов Р.Н. Республиканская целевая программа «Повышение безопасности дорожного движения в Республике Татарстан» на 2010 год / Р.Н. Минниханов, P.LU. Ахмадиева, В.И. Мусин, И.В. Галич. - Казань: НЦ БЖД ПО РАО, 2009. - 72 с.

7. Минниханов Р.Н. Республиканская целевая программа «Повышение безопасности дорожного движения в Республике Татарстан» на 2011 год / Р.Н. Минниханов, В.И. Мусин, И.В. Галич. - Казань: НЦ БЖД ПО РАО, 2010. -70 с.

8. Минниханов Р.Н. Республиканская целевая программа «Повышение безопасности дорожного движения в Республике Татарстан» на 2012 год / Р.Н. Минниханов, Р.Ш. Ахмадиева, В.И. Мусин, И.В. Галич. - Казань: НЦ БЖД ПО РАО, 2011.-75 с.

9. Минниханов Р.Н. Республиканская целевая программа «Повышение безопасности дорожного движения в Республике Татарстан» на 2013 год / Р.Н. Минниханов, И.И. Галлямов, В.И. Мусин, И.В. Галич. - Казань: НЦ БЖД ПО РАО, 2012.-82 с.

10. Минниханов Р.Н. Государственная программа «Обеспечение общественного порядка и противодействие преступности в Республике Татарстан на 2014-2020 годы» (подпрограмма №2 «Повышение безопасности дорожного движения в Республике Татарстан» на 2014-2020 годы) / Р.Н. Минниханов, В.И. Мусин, И.В. Галич. - Казань: НЦ БЖД ПО РАО. Пост. КМ РТ №764 от 16.10.2013 г. - 182 с.

11. Мусин В.И. Влияние транзитного транспорта на транспортную обстановку больших и малых населенных пунктов Республики Татарстан /

B.И. Мусин // Материалы Республиканской научно-практ. конф. «Качество, эффективность, перспективы безопасности дорожного движения». - Казань, 2009.-С. 271.

12. Мусин В.И. Влияние обходных дорог вокруг средних и малых городов на аварийность и окружающую среду (на примере Республики Татарстан) / В.И. Мусин // Вестник НЦ БЖД. - 2009. - №1. - С. 14-19.

13. Мусин В.И. Одно из перспективных направлений деятельности ГИБДД для стабилизации и снижения аварийности ДТП/ В.И. Мусин // Материалы Республиканской научно-практ. конф. «Качество, эффективность, перспективы безопасности дорожного движения». - Казань: КГАСУ, 2009. -

C. 271.

14. Мусин В.И. О роли Федеральной целевой программы «Повышение безопасности дорожного движения в 2006-2012 годах в Республике Татарстан / В.И. Мусин, Н.В. Медведева // Материалы Республиканской научно-практ. конф. «Качество, эффективность, перспективы безопасности дорожного движения». - Казань: КГАСУ, 2009. - С. 272.

15. Равилов А.Р. Применение комплекса ФОМП-К для контроля геометрических параметров автомобильных дорог / А.Р. Равилов, В.И.Мусин // Современные научно-технические проблемы транспортного строительства: сборник научных трудов Всероссийской научно-практ. конф. - Казань: КГАСУ, 2007,- С. 206-208.

Мусин Владимир Иванович

ТРАНСПОРТНО-ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ КАЧЕСТВА ОБХОДОВ СРЕДНИХ И МАЛЫХ ГОРОДОВ (НА ПРИМЕРЕ РЕСПУБЛИКИ ТАТАРСТАН)

Специальность 05.22.01 «Транспортные и транспортно-технологические системы страны, ее регионов и городов, организация производства на транспорте»

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

420059 г. Казань, ул. Оренбургский тракт, д. 5. Формат 60X84 1/16. Усл. печ. л. 1,5. Тираж 100 экз. Отпечатано в типографии ГБУ «Н1ДБЖД». 420059 г. Казань, ул. Оренбургский тракт, д. 5. Тел/факс 5 333 776

1 5 -- 8 3 0 5

2015674677

2015674677