автореферат диссертации по транспорту, 05.22.08, диссертация на тему:Обеспечение безопасности дорожного движения маршрутных автобусов на основе учета характеристик маршрута

9 15-5/472

На правах рукописи

X АМИДУ ЛИН МИХАИЛ НИКОЛАЕВИЧ

ОБЕСПЕЧЕНИЕ БЕЗОПАСНОСТИ ДОРОЖНОГО ДВИЖЕНИЯ МАРШРУТНЫХ АВТОБУСОВ НА ОСНОВЕ УЧЕТА ХАРАКТЕРИСТИК

МАРШРУТА

Специальность 05.22.08 - «Управление процессами перевозок»

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 2015 г.

Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Московский государственный индустриальный университет» (ФГБОУ ВПО «МГИУ») на кафедре «Эксплуатация транспортных средств».

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Сарбаев Владимир Иванович

Официальные оппоненты: Ларин Олег Николаевич

доктор технических наук, доцент, ФГБОУ ВПО «Московский государственный университет путей сообщения» (МГУПС (МИИТ), профессор кафедры «Логистика и управление транспортными системами»

Новизенцев Владимир Васильевич

кандидат технических наук, старший научный сотрудник, ФГБОУ ВПО «Московский автомобильно-дорожный государственный технический университет (МАДИ)», доцент кафедры «Организация и безопасность движения»

Ведущая организация: ОАО «Научно-исследовательский институт

автомобильного транспорта (НИИАТ)», г. Москва

Защита состоится 08 октября 2015 г. в Ю00 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, д. 64, ауд. 42.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МАДИ.

Автореферат разослан «_»_2015 г.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах с подписью, заверенной печатью организации, просим направлять в адрес диссертационного совета.

Телефон для справок: 8(495)155-93-24.

Ученый секретарь диссертационного совета

Д.Б. Бфименко

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ '' J'1.'

Актуальность исследования. В настоящее время в России продолжает оставаться актуальной проблемой высокая аварийность на автомобильных дорогах. В 2014 г. в общей сложности произошло более 200 тыс. дорожно-транспортных происшествий (ДТП), погибло около 27 тыс. граждан, а более 250 тыс. получили ранения различной степени тяжести. Из-за нарушений правил дорожного движения (ПДЦ) водителями маршрутных автобусов произошло более 5 тыс. ДТП, что почти на 11 % больше, чем за аналогичный период прошлого года. По причине нарушений ПДЦ водителями маршрутных автобусов погибло в общей сложности 292 человека, а 7397 получили ранения различной степени тяжести.

Вопросами обеспечения безопасности дорожного движения в СССР и России занимались В.В. Амбарцумян, М.Б. Афанасьев, В.Ф. Бабков, A.M. Бада-лян, А.П. Буслаев, И.А. Венгеров, А.Э. Горев, О.А. Дивочкин, В.М. Еремин, И.Ф. Живописцев, В.В. Зырянов, В.Н. Иванов, Г.И. Клинковштейн, В.И. Ко-ноплянко, О.Н. Ларин, Е.М. Лобанов, В.Н. Луканин, О.В. Майборода, В.В. Но-визенцев, А.Н. Романов, Р.В. Ротенберг, А.И. Рябчинский, В.В. Сильянов, Ю.В. Трофименко, М.С. Фишельсон, В.В. Чванов, А.Е. Чебышев и многие другие выдающиеся ученые.

Проблема повышения уровня безопасности дорожного движения (БДД) чрезвычайно актуальна для городских маршрутных автобусов, которые значительную долю времени нахождения на маршруте двигаются с максимальной загрузкой, и для которых последствия ДТП могут быть особенно тяжелыми,

Непосредственное влияние на аварийность маршрутных автобусов оказывают дорожные факторы, роль которых в возникновение ДТП изучена недостаточно, в связи с чем тема обеспечение безопасности дорожного движения маршрутных автобусов на основе учета характеристик маршрута является актуальной.

Цель работы состоит в повышении уровня безопасности дорожного движения маршрутных автобусов на основе учета характеристик маршрута.

Для достижения цели исследования поставлены и решены следующие взаимосвязанные задачи:

1. Выполнен анализ системы «ВАДС» (водитель - автомобиль - дорога -среда) маршрутных автобусов с точки зрения обеспечения безопасности дорожного движения;

2. Проведено исследование методов и критериев оценки уровня безопасности дорожного движения;

3. Разработана классификация характеристик маршрута, влияющих на уровень безопасности дорожного движения маршрутных автобусов;

4. Построены однофакторные и многофакторная математические модели, описывающие зависимость коэффициента относительной аварийности маршрутных автобусов от характеристик маршрута;

5. Произведена группировка маршрутов по степени опасности с учетом их характеристик с помощью кластерного анализа;

6. Разработана методика обеспечения безопасности дорожного движения маршрутных автобусов;

7. Осуществлена опытная апробация разработанной методики в условиях автобусного парка ГУП «Мосгортранс».

Объектом исследования являются процессы обеспечения уровня безопасности дорожного движения маршрутных автобусов в условиях крупного города.

Предметом исследования являют методы обеспечения уровня безопасности дорожного движения маршрутных автобусов в условиях крупного города.

Рабочая гипотеза исследования состоит в предположении, что на уровень БДД маршрутных автобусов оказывают существенное влияние характеристики маршрута, это влияние может быть формализовано с использованием современного математического аппарата. Полученные математические модели могут быть использованы при выработке управленческих решений по обеспечению БДД маршрутных автобусов.

Соответствие паспорту специальности. Содержание выполненных исследований отвечает формуле специальности 05.22.08 - «Управление процессами перевозок» и области исследования по пункту 6 «Методологии и системы обеспечения безопасности движения».

Методы исследования. В процессе обоснования положений теоретических исследований и обработки данных экспериментальных исследований использовались методы и приемы анализа и синтеза, системного подхода, статистики, математического моделирования (регрессионный и компонентный анализ) и кластерного анализа.

Информационную базу исследования составили: законодательные и правовые акты, научные и информационные публикации в книгах, учебниках, научных статьях и экспериментально-статистические данные и информация, собранные автором в процессе исследования.

Теоретическая значимость работы. Полученные новые результаты в виде классификации, моделей, группировки маршрутов, методики вносят значительный вклад в теорию и практику обеспечения безопасности дорожного движения маршрутных автобусов на основе учета характеристик маршрута.

Практическая значимость результатов исследования. Результаты исследования имеют прикладной характер и могут быть использованы в деятельности автотранспортных предприятий и организаций, осуществляющих регулярные пассажирские перевозки в крупных городах для повышения уровня безопасности дорожного движения маршрутных автобусов.

Реализация результатов исследования. Основные результаты исследования одобрены и используются в практической деятельности филиала 14-й автобусный парк ГУП «Мосгортранс». Основные результаты работы опубликованы в открытой печати и могут быть использованы в практической деятельности для обеспечения уровня безопасности дорожного движения маршрутных автобусов.

Научная новизна заключается в следующих положениях, которые выносятся на защиту:

1. Классификация характеристик маршрута, влияющих на уровень безопасности дорожного движения маршрутных автобусов;

2. Регрессионные однофакторные математические модели, описывающие зависимость коэффициента относительной аварийности маршрутных автобусов от характеристик маршрута и стажа работы водителя на предприятии;

3. Многофакторная математическая модель коэффициента относительной аварийности маршрутных автобусов на главных компонентах, описывающая зависимость коэффициента относительной аварийности маршрутных автобусов от характеристик маршрута;

4. Группировка маршрутов по степени опасности с учетом их характеристик выполненная на основе математического аппарата кластерного анализа;

5. Методика обеспечения безопасности дорожного движения маршрутных автобусов за счет применения комплекса научно обоснованных управленческих решений на уровне пассажирского автотранспортного предприятия.

Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались и обсуждались на XVI Международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы эксплуатации автотранспортных средств» (г. Владимир 2014 г.), 73-й научно-методической и научно-исследовательской конференции МАДИ «Проблемы модернизации транспортной системы московского Мегаполиса» (г. Москва, 2015 г.), II Международной научно-практической конференции «Актуальные вопросы науки и техники» (г. Самара, 2015 г.).

Достоверность результатов. Обоснованность и достоверность выносимых на защиту научных положений и выводов обеспечиваются принятой методологией исследования, включающей современные методы научных исследований: системный анализ, корреляционно-регрессионный анализ, компонентный анализ, кластерный анализ, что позволило обеспечить репрезентативность, доказательность и обоснованность теоретических положений и практических результатов.

Личное участие автора. Все результаты получены автором самостоятельно.

Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 8 научных статей, в том числе в изданиях из перечня рецензируемых научных журналов и изданий для опубликования основных научных результатов диссертаций опубликовано б.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, библиографического списка из 105 наименований и 2 приложений. Текст диссертации изложен на 159 страницах, включает 17 таблиц, 41 рисунок.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении показаны актуальность исследования, сформулированы цель, задачи, объект и предмет исследования, раскрываются новизна, теоретическая и практическая значимость работы, излагаются основные положения, выносимые на защиту.

Первая глава посвящена анализу причин аварийности на автомобильных дорогах, оценивается роль дороги в возникновении ДТП, а также рассматриваются и анализируются различные методы оценки уровня БДД.

Анализ научной информации в книгах, учебниках, журнальных статьях позволил выявить следующие особенности проблемы обеспечения БДД:

1. Сбои в работе любого из компонентов системы «ВАДС» приводят к снижению ее эффективности и безопасности (снижению эксплуатационной скорости, увеличению конфликтных ситуаций на дороге);

2. Безотказность системы ВАДС в значительной степени зависит от надежности водителя, а надежность самого водителя формируется под влиянием остальных элементов системы ВАДС - автомобиля, дороги, внешней среды;

3. Результаты детального анализа с осмотром мест ДТП, показывают, что возникновение происшествий в значительной степени зависит от влияния дорожных факторов, а для маршрутных автобусов - от характеристик маршрута;

4. Наиболее объективными показателями при оценке аварийности являются относительные показатели. В России хорошо себя зарекомендовал коэффициент относительной аварийности, определяющийся как число ДТП на 1 млн. авт-км, так как он непосредственно учитывает важнейший фактор, обусловливающий вероятность ДТП - пробег транспортных средств,

В соответствии с целью и задачами разработана общая методика проведения исследований, в которой предусмотрено выполнение трех основных этапов: первый - теоретические исследования, второй - экспериментальные исследования, третий - обобщение результатов теоретических и экспериментальных исследований.

Схема общей методики проведения исследований представлена на рисунке 1.

Во второй главе сформулированы рабочая гипотеза, методический подход к исследованию и обеспечению безопасности дорожного движения маршрутных автобусов, выбран критерий для оценки уровня аварийности маршрутных автобусов, предложена классификация характеристик маршрута, влияющих на уровень БДД маршрутных автобусов, описывается теоретический подход к формализации зависимости коэффициента относительной аварийности маршрутных автобусов от характеристик маршрута.

В настоящее время, согласно статистике и мнению большинства ученых, главной причиной ДТП, в 60-80 % случаев, являются ошибки водителя, которые формируются в значительной степени под влиянием остальных элементов системы ВАДС - автомобиля, дороги, внешней среды. На рисунке 2 показано системное представление взаимодействий подсистем ВАДС.

Рисунок 1 - Общая методика проведения исследований

зона влияния ВОДИТеЛЬ подсистем

Рисунок 2 - Схема взаимодействий подсистем «ВАДС» - водителя -автомобиля - дороги - среды

Взаимодействие водителя с элементами системы ВАДС может быть представлено в формализованном виде, где водитель (£>), его характеристики и результаты его деятельности (с//) описываются множеством О = <12,..., с1п), или 6 О.

В свою очередь, остальные подсистемы ВАДС могут быть представлены отдельными множествами:

Автомобиль: А = (а1(а2, ...,ап}; а; 6 Л;

Дорога: Я = {г1(г2, ...,гп}; 'ц 6 К;

Среда: £ = .....5П}; ^ е 5.

Система взаимодействий водителя, т.е. его характеристик, включая показатели безопасности дорожного движения, с автомобилем, дорогой, средой в пределах зоны влияния может быть описана выражением:

\У = ^0,А,Я,51Уаг,Уа5,УГ51У,1а,Уй51У<1г) , (1)

где: УУ - система взаимодействия водителя с автомобилем, дорогой, средой;

Уаг, Уа5, У™, УЛа, Уа1!, УЛг - структура взаимодействий между собой систем «Водитель» (О), «Автомобиль» (Л), «Дорога» (Я), «Среда» (5).

В связи с тем, что элементы рассматриваемых систем непрерывно изменяются во времени, данная система является нестационарной:

.у^О^.У" (0.^(0)- (2)

Описанные взаимодействия представлены на рисунке 2 заштрихованной областью.

Методический подход к исследованию и обеспечению безопасности дорожного движения маршрутных автобусов заключается в следующих положениях:

1. Исследуемая система: «водитель - автомобиль - дорога - среда»;

2. Параметр эффективности функционирования системы: безопасность дорожного движения;

3. Критерий эффективности функционирования системы: Ум - коэффициент относительной аварийности маршрутных автобусов;

4. Основные методы научного исследования системы ВАДС:

• системный анализ взаимодействия подсистем ВАДС;

• математическое моделирование зависимости коэффициента относительной аварийности маршрутных автобусов от характеристик маршрута;

• группировка совокупности маршрутов по значению коэффициента относительной аварийности на основе кластерного анализа;

5. Принятие решений по обеспечению безопасности дорожного движения маршрутных автобусов должно базироваться на научно обоснованных типовых управленческих решениях, разработанных на основе выявленных закономерностей формирования уровня БДД в зависимости от характеристик маршрута, стажа работы водителей на предприятии, и других результатов исследований.

В качестве основного критерия для оценки уровня БДД маршрутных автобусов в работе используется коэффициент относительной аварийности маршрутных автобусов (Ум), определяемый как отношение количества ДТП к млн. км общего пробега автобусов за анализируемый период времени:

т

^общ

где: ДТП - общее количество ДТП по совокупности обследуемой выборки автобусов за год;

¿общ _ общий пробег подконтрольных маршрутных автобусов за год, млн.

км.

Величина критерия формируется под влиянием всех подсистем системы «ВАДС», в том числе характеристик маршрута, оказывающих существенное влияние на коэффициент относительной аварийности маршрутных автобусов. Зависимость коэффициента относительной аварийности маршрутных автобусов от характеристик маршрута может быть представлена в виде функции:

Ум = -,*„)> (4)

где: Уи - коэффициент относительной аварийности маршрутных автобусов, ДТП/1 млн. авт-км;

Х1 (I = 1,2,..., п) - характеристики маршрута, влияющие на коэффициент относительной аварийности маршрутных автобусов.

Анализ характеристик маршрута, влияющих на уровень БДД маршрутных автобусов, позволил сформировать их классификацию применительно к городским автобусам, обслуживающим регулярные маршруты в крупном городе (рисунок 3).

количество остановочных пунктов

протяженность маршрута

средни эксплуатационная скорость

пассажиропоток

расписание движения

использование пассажиро-вместнмости

количество искусственных неровностей

количество светофоров и светофорных объектов

освещенность проезжей чаете

наличие выделенных полос для общественного транспорта

регулируемые пешеходные переходы

нерегулируемые пешеходные переходы

подземные пешеходные переходы

надземные пешеходные переходы

защитные ограждения, разделяющие проезжую часть и тротуар

защитные ограждения, разделяющие транспортные потоки

наличие нерегулируемых железнодорожных (трамвайных) переездов

наличие регулируемых железнодорожных (трамвайных) переемов

количество поворотов на маршруте

количество полос движения в попутиом направлении

интенсивность

движения транспортного потока

наличие школ,

детских учереждений, мест массового скопления людей

ограничение скоростного режима движения

количество регулируемых перекрестков

количество нерегулируемых перекрестков

характеристика дорожного покрытия

состояние дорожного покрытия

угол продольного я поперечного уклона дороги

ширина полос движения и обочин

наличие обочин

микро профиль дороги

категория дороги

Рисунок 3 - Классификация характеристик маршрута, влияющих на уровень безопасности дорожного движения маршрутных автобусов

Уровень БДД, как критерий эффективности функционирования системы «водитель-автомобиль», формируется под влиянием, как внутренних характе-

ристик этой системы (Ь;), так и внешней среды - характеристик маршрута (рисунок 4).

Рисунок 4 - Система «водитель-автомобиль» и внешняя среда

Теоретической основой формализации зависимости коэффициента относительной аварийности маршрутных автобусов от характеристик маршрута является экспериментально-статистический подход по методу «черного ящика», основные положения которого сводятся к следующему:

1) Система «водитель-маршрутный автобус» рассматривается как отдельная система, главной целью которой является перевозки пассажиров на маршрутах городского транспорта, работающая в условиях воздействия внешней среды;

2) Внутреннее состояние системы характеризуется параметрами:

В = {Ь1,Ь2, —.Ьщ} ; (5)

3) Внешняя среда воздействует на систему через объясняющие переменные (параметры маршрута, организация дорожного движения на маршруте, условия движения, дорожные условия):

X = {х1,х2,...,хп} ; (6)

4) Система выдает на выходе данные по относительной аварийности, измеряемой количеством ДТП на 1 млн. авт-км, по каждому маршруту:

У = {У1,Уг.....Уп); (7)

5) В определенный момент времени состояния выходов определяются состояниями входов и внутренним состоянием системы:

П » • (8)

Структура и внутренние связи системы скрыты от наблюдателя. Он фиксирует только состояние входов и выходов и анализирует наличие связей между ними, таким образом, формируется матрица наблюдений.

В третьей главе представлены общая и частные методики проведения экспериментальных исследований, методика сбора и предварительной обработки статистической информации, расчет показателей характеристик маршрута, влияющих на коэффициент относительной аварийности маршрутных автобусов, методика построения и анализа математических моделей зависимости коэффициента относительной аварийности маршрутных автобусов от характеристик маршрута.

Схема общей методики экспериментальных исследований представлена на рисунке 5.

Рисунок 5 - Схема общей методики экспериментальных исследований

В качестве полигона экспериментальных исследований выбраны производственные условия и маршрутная сеть филиала 18-й автобусный парк ГУЛ «Мосгортранс».

В процессе экспериментальных исследований была собрана информация по 24 показателям, характеризующим, с одной стороны, уровень аварийности маршрутных автобусов, с другой стороны - характеристики маршрутов, условия эксплуатации и характеристики водителей, работающих на маршрутах.

Проведение научных исследований методом главных компонент может производиться различными способами, называемыми техниками. При выборе

способа математического моделирования были проанализированы Р, О, (}, Я -техники.

По итогам анализа было принято решение для моделирования рассматриваемых процессов использовать Я - технику, которая позволяет выявить взаимосвязи между переменными (характеристиками маршрута и аварийностью автобусов).

В четвертой главе приведены результаты теоретических и экспериментальных исследований, получены математические модели Уи и У„, анализируется влияние стажа работы водителя на предприятии на аварийность, представлены результаты формализации зависимости коэффициента относительной аварийности маршрутных автобусов от характеристик маршрута, построены и проанализированы однофакторные и многофакторные математические модели, осуществлена группировка маршрутов с учетом их характеристик.

Выявление значимых и наиболее весомых факторов производилось методами корреляционно-регрессионного анализа. Наиболее значимыми факторами, с точки зрения тесноты связи, являются следующие:

- протяженность маршрута (1М), коэффициент парной корреляции с Ум гху = —0,62;

- средняя эксплуатационная скорость (И,), гху = —0,72;

-удельное количество остановочных пунктов (№0), гху = 0,56;

- удельное количество искусственных неровностей (Ми), тху = 0,40;

- удельное количество светофоров и светофорных объектов ( Л/с ), гху = 0,69;

- удельное количество подземных пешеходных переходов ( Ыппп ), гху = 0,75;

- удельное количество регулируемых пешеходных переходов (И„„р), Тху = 0,39;

-удельное количество регулируемых перекрестков (Мпр), гху = 0,57.

Зависимость коэффициента относительной аварийности маршрутных автобусов от характеристик маршрута формализовалось с помощью моделей линейного, полиномиального и степенного видов, адекватность моделей определялась с помощью коэффициентов детерминации.

На рисунках 6-10 приведены регрессионные модели зависимости коэффициента относительной аварийности маршрутных автобусов от факторов: протяженность маршрута (/„), средняя эксплуатационная скорость (И,), удельное количество остановочных пунктов (Л/0), удельное количество светофоров и светофорных объектов (Ыс), удельное количество подземных пешеходных переходов (ЛГПЯП).

При анализе статистики была установлена зависимость коэффициента относительной аварийности маршрутных автобусов от стажа работы водителя на предприятии (рисунок 11).

i= 60

fct

"i 50

^ f 40

П e

Ы я 1 § 30 |I 20

0 20 40 60 80 100 120

Протяженность маршрута (/„), км

Рисунок 6 - Зависимость показателя относительной аварийности маршрутных автобусов от протяженности маршрута

у = -10,00 х2 +47,389 (-12,739 •

R2 =0,338 *

*

« " •

• ; •

• *

0,5 1 1,5 2 2,5 3

Удельное кол-во остановочных пунктов (Л^), ед./км

Рисунок 8 - Зависимость показателя относительной аварийности маршрутных автобусов от удельного количества остановочных пунктов

с н Е5

3 •е-

70 60 :50 ; 40 | 30 : 20 10 0

у = 0Д9Е 4х2 -11.44" х+182.95

• • И1 = 0,613

_

• •

•

• • • ••

10 15 20 25 30 35

Средняя эксплуатационная скорость (¡-'3), км/ч

Рисунок 7 - Зависимость показателя относительной аварийности маршрутных автобусов от средней эксплуатационной скорости

с н 14

За

70 60 50 40 30 20 10 0

•

• •

• .Г •

• • V : -7,6107х! + 4 ,284х + 4,557

* Я! = 0, ¡27

Удельное кол-во светофоров и светофорных объектов (Лу, ед/км

Рисунок 9 - Зависимость показателя относительной аварийности маршрутных автобусов от удельного количества светофоров и светофорных объектов

Анализ модели зависимости коэффициента относительной аварийности маршрутных автобусов от стажа работы водителя на предприятии (рисунок 11), показывает, что самыми опасными являются первые месяцы вождения после трудоустройства водителя на работу. В этот период ве-Рисунок 10 - Зависимость показателя относительной роятность попадания води-аварийности маршрутных автобусов от удельного теля в ДТП наиболее вы-количесгва подземных пешеходных переходов сока. Вероятность возник-

новения происшествий снижается по мере набора опыта водителем, вплоть до 2 лет. Следующий пик риска возникновения ДТП и несчастных случаев приходятся на промежуток с 3,5 до 5 лет (правда, значительно меньший, чем первый).

у = 0,0046х6 - 0,2132х® + 3,8268х4 - 33.107Х1 + 141,84х2 - 276,66х + 214,39 Л2 = 0,2212

Рисунок 11 - Зависимость коэффициента относительной аварийности маршрутных автобусов от стажа работы водителя на предприятии

Вместе с тем, статистический анализ показал наличие достаточно тесной связи между исследуемыми факторами (мультиколлениарность). Например, значения коэффициентов парной корреляции составляют для пар факторов: средняя эксплуатационная скорость и протяженность маршрута - г = 0,92; удельное количество остановочных пунктов и средняя эксплуатационная ско-

13

ъ

о и

70 60 50 40 30 20 10 0

•

• --~

• ^^ •

•

* у = -1 12.92*2 + 171,62х + 19,477

= 0,657

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 Удельное кол-во подземных пешеходных переходов

(Л^гат). ад-'кМ

рость - т — —0,85; протяженность маршрута и удельное количество остановочных пунктов - г = —0,76.

Для устранения совместного влияния значимых факторов, которые тесно взаимосвязаны между собой, был применен компонентный анализ, который позволяет перейти от группы исходных факторов к новым независимым переменным - главным компонентам, которые между собой не коррелируют и представляют комбинацию исходных переменных.

Построение и анализ многофакторной регрессионной модели на главных компонентах проводилось с использованием компьютерной программы Statisti-са 6.0, в несколько этапов:

1) определяются главные компоненты для характеристик маршрута, влияющих на коэффициент относительной аварийности маршрутных автобусов, при этом осуществляется переход от исходных значений факторов к стандартизованным значениям. Стандартизованные значения факторов являются безразмерными величинами и определяются по формуле:

X, - X,

Zi=--(9)

о*,

где: Z( - стандартизованное значение /-того фактора;

X¿ - текущее значение г'-того фактора;

Xt - среднее значение í-того фактора;

ax¡ - среднее квадратичное отклонение /-того фактора.

2) из полученных главных компонент отбираются наиболее значимые. Отбор осуществляется по их собственным числам (Я), критерию «каменистой осыпи» и доле воспроизводимой дисперсии, описываемой каждой компонентой;

3) производится регрессионный анализ и строится многофакторная модель зависимости коэффициента относительной аварийности маршрутных автобусов от характеристик маршрута на главных компонентах;

4) в уравнение регрессии подставляются математические выражения главных компонент, в результате чего получаем стандартизованную математическую модель зависимости коэффициента относительной аварийности маршрутных автобусов от характеристик маршрута;

5) осуществляется переход от стандартизованных к исходным значениям факторов.

Для определения количества главных компонент, отбираемых для построения математической регрессионной модели зависимости коэффициента относительной аварийности маршрутных автобусов от характеристик маршрута, были найдены собственные значения главных компонент, доли воспроизводимой дисперсии, а также построен график «каменистой осыпи».

На основании этих критериев в дальнейшую процедуру были отобраны две первые главные компоненты, характеризующие зависимость коэффициента относительной аварийности маршрутных автобусов от характеристик маршрута:

F, = 0,895 • Z,K + 0,951 • Z„s - 0,880 • ZN<¡ - 0,768 • ZNc - 0,681 • ZNam , (10)

F2 = -0,275 • Z1m - 0,185 • ZVj + 0,293 • Z„o - 0,310 • ZNc - 0,649 ■ Z„m , (11) где: F1 - первая главная компонента; F2 - вторая главная компонента;

Zim, Zy3, ZNo, ZNc, ZNnnn - стандартизованные значения протяженности маршрута, средней эксплуатационной скорости, удельного количества остановочных пунктов, удельного количества светофоров и светофорных объектов, удельного количества подземных пешеходных переходов соответственно.

На следующем этапе получена двухфакторная регрессионная модель коэффициента относительной аварийности маршрутных автобусов на главных компонентах:

ZYh = 34,995 - 6,99 • Ft - 6,45 • F2 , (12)

где: ZYu - стандартизованный коэффициент относительной аварийности маршрутных автобусов, ДТП/1 млн. авт-км.

Подставляя в формулу (12) математические значения каждой главной компоненты, получим модель коэффициента относительной аварийности маршрутных автобусов на стандартизованных значениях:

ZYm = 34,995 - 4,489 ■ Zlti - 5,456 • ZVi + 4,267 ■ ZNo + 7,38 • ZNc +

"+8,957 • ZNnnn. ° (13)

Далее, с использованием формулы (9), осуществляется переход от стандартизованных к исходным значениям факторов.

В результате получена окончательная регрессионная математическая модель зависимости коэффициента относительной аварийности маршрутных автобусов от характеристик маршрута на исходных факторах:

Ум = 27,573 - 0,145 • /м - 0,796 ■ И, + 5,717 • N0 + 12,643 • Nc +

+ 55,441 • Nnnn , (14)

где: Ум - коэффициент относительной аварийности маршрутных автобусов, ДТП/1 млн. авт-км.

Проверка полученной модели на значимость показала ее высокую адекватность исходным данным: коэффициент детерминации R2 = 0,72, критерий Фишера F = 27,94 при табличном значении Fxa6jI = 2,22.

Модель включает в себя наиболее значимые факторы, описывающие сложность маршрута. Эти характеристики маршрута оказывают значительное влияние на эмоциональное состояние водителя, обслуживающего маршрут. При большом количестве маневров от водителя требуется постоянная концентрация, «без права на отдых», что, в свою очередь, повышает стрессовое состояния водителя, вследствие чего возникают ошибки, которые повышают риск ДТП. Даже при работе на коротких маршрутах, где водитель имеет возможность сделать «передышку» между выездами на маршрут, а на конечных станциях для этого есть все условия, у него нет возможности в должной мере отдохнуть.

Статистический анализ многофакторной модели показывает, что наибольшее влияние оказывает средняя эксплуатационная скорость (33,3 %), далее идут удельное количество светофоров и светофорных объектов (23,0 %), удельное количество остановочных пунктов (19,4 %), удельное количество подземных пешеходных переходов (14,6 %), протяженность маршрута (9,7 %).

Анализ полученной модели с использованием коэффициента эластичности показал, что наибольшей эластичностью обладает средняя эксплуатационная скорость, при изменении ее величины на 1 % коэффициент относительной аварийности маршрутных автобусов изменяется на 0,51 %. Далее по величине эластичности идут: удельное количество светофоров и светофорных объектов -0,35 %; удельное количество остановочных пунктов - 0,30 %; удельное количество подземных пешеходных переходов - 0,22 %; протяженность маршрута -0,15 %.

удельное количество светофоров и светофорных объектов (23,0 %)

удельное количество остановочных пунктов

(19,4%)

удельное количество подземных пешеходных переходов (14,6%)

протяженность маршрута (9,7 %)

средняя эксплуатационная скорость (33,3 %)

Рисунок 12 - Веса факторов в математической модели зависимости коэффициента относительной аварийности маршрутных автобусов

В практической деятельности автобусного парка, при разработке и принятии управленческих решений, направленных на повышение уровня БДД маршрутных автобусов, достаточно сложно использовать математические модели, описывающие непрерывные функции. В связи с этим возникла задача разбиения совокупности маршрутов на группы в соответствии со значением выбранного критерия - коэффициента относительной аварийности на каждом маршруте.

Группировка маршрутов по степени опасности с учетом их характеристик производилась с помощью метода ¿-средних кластерного анализа. В результате выполненных расчетов сформированы три группы по уровню опасности маршрута. В первую группу вошли маршруты, в которых коэффициент относительной аварийности маршрутных автобусов не превышает 28. Маршруты, входящие в эту группу, считаются наиболее безопасными. Во вторую группу вошли маршруты, в которых коэффициент относительной аварийности находится в диапазоне от 28 до 48. Маршруты, входящие во вторую группу, считаются допустимыми по уровню опасности. В третью группу вошли маршруты, в которых коэффициент относительной аварийности превышает 48, маршруты, вхо-

дящие в эту группу, считаются опасными. К маршрутам, которые входят в третью группу, требуется особое внимание, а отбор и допуск водителей для обслуживания этих маршрутов должен производиться по более строгим критериям.

На рисунке 13 показано распределение совокупности маршрутов в соответствии со значением коэффициента относительной аварийности на маршруте. Наблюдения распределены относительно равномерно, без ярких выпадов. Жирными линиями показаны границы между кластерами.

Количество маршрутов = 25; среднее значение коэф. относительной аварийности = 34,99; среднеквадратичное отклонение = 16,81; максимальное значение = 62,96; минимальное значение - 8,23

а Коэф. относительной аварийности, ДТП на млн авт-км

Рисунок 13 - Распределение маршрутов по значению коэффициента относительной аварийности

По результатам проведенных теоретических и экспериментальных исследований, полученных научных результатов разработана методика обеспечения безопасности дорожного движения маршрутных автобусов.

Данная методика позволяет определить расчетный уровень опасности дорожного движения городских автобусных маршрутов с учетом их эксплуатационных характеристик, отнести каждый маршрут в соответствующую группу опасности, и использовать, для профилактики ДТП и повышения уровня БДД, комплекс типовых управленческих решений.

Ее практическая реализация может осуществляться в автобусных парках г. Москвы. Внедрение методики в автобусном предприятии возлагается на службу эксплуатации.

Для реализации методики необходима информация по характеристикам маршрута, сбор которой осуществляется из паспорта маршрута, или, при отсутствии информации, в результате обследования маршрутной сети.

Расчетные значения коэффициентов относительной аварийности маршрутных автобусов на всех маршрутах, закрепленных за парком, определяется по формуле (14).

Маршруты в соответствии с расчетными значениями коэффициентов относительной аварийности маршрутных автобусов включаются в соответствующие группы, для которых разработаны типовые управленческие решения (таблица 1).

Таблица 1

№ п/п Коэффициент относительной аварийности, ДТП /1 млн. авт-км Уровень опасности маршрута Управленческие решения при отборе водителей

1 до 28 безопасный К маршруту допускаются все водители.

2 28-48 допустимый Не допускаются к маршруту: водители со стажем менее года работы в парке; водители, которые входят в группу риска.

3 более 48 опасный Не допускаются к маршруту: водители со стажем менее года работы в парке; водители, которые входят в группу риска. Не допускаются переработки норм рабочего времени.

Расчет коэффициента относительной аварийности маршрутных автобусов может осуществляться как на действующих маршрутах, так и на маршрутах, в которые были внесены различные изменения (открытие новых остановочных пунктов, изменения в организации дорожного движение, изменение схемы движения), а также при вводе новых маршрутов.

Предлагаемые рекомендации позволяют осуществить отбор и допуск водителей на маршруты с целью повышения уровня БДД маршрутных автобусов. Разработанная методика является дополнительным инструментов для прогнозирования аварийности на маршруте с целью снижения риска ДТП и не исключает проведения периодичных мероприятий по обеспечению уровня БДД.

Проведенная апробация показала эффективность разработанной методики. В 2014 г. уровень аварийности (коэффициент относительной аварийности маршрутных автобусов) в 14 автобусном парке, где проводилась апробация результатов исследования, снизился на 26 % по сравнению с аналогичным периодом прошлого года.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Решена важная научная и практическая задача, связанная с обеспечением безопасности дорожного движения маршрутных автобусов на основе учета характеристик маршрута.

2. Сформулирован методический подход к исследованию и обеспечению безопасности дорожного движения маршрутных автобусов, базирующийся на результатах системного анализа взаимодействия подсистем ВАДС, разработан-

ной классификации характеристик маршрута, использовании методов компонентного анализа для формализации зависимости коэффициента относительной аварийности маршрутных автобусов от характеристик маршрута и методов кластерного анализа для группировки автобусных маршрутов в зависимости от значения коэффициента относительной аварийности.

3. Исходя из принципов системного подхода к проблемам обеспечения безопасности дорожного движения, разработана и экспериментально подтверждена классификация характеристик маршрута, влияющих на уровень безопасности дорожного движения маршрутных автобусов, включающая четыре группы факторов: параметры маршрута; организация дорожного движения; условия движения; дорожные условия.

4. В результате однофакторного корреляционно-регрессионного анализа установлено, что наиболее значимыми характеристиками маршрута, влияющими на коэффициент относительной аварийности маршрутных автобусов, являются протяженность маршрута, средняя эксплуатационная скорость, удельное количество остановочных пунктов, удельное количество искусственных неровностей, удельное количество светофоров и светофорных объектов, удельное количество подземных пешеходных переходов, удельное количество регулируемых пешеходных переходов, удельное количество регулируемых перекрестков. Построены однофакторные модели линейного, полиномиального и степенного видов, описывающие зависимость коэффициента относительной аварийности от перечисленных характеристик.

5. Формализована полиномом 6-ого порядка зависимость коэффициента относительной аварийности от стажа водителя на предприятии. Выявлено, что самым опасным периодом является первый год работы водителя. Следующий пик риска возникновения ДТП и несчастных случаев приходится на промежуток с 3,5 до 5 лет.

6. С помощью Я - техники компонентного анализа получена многофакторная модель зависимости коэффициента относительной аварийности маршрутных автобусов от характеристик маршрута. Анализ полученной модели с использованием коэффициентов эластичности показал, что наибольшей эластичностью обладает средняя эксплуатационная скорость, при изменении ее величины на 1 % коэффициент относительной аварийности маршрутных автобусов изменяется на 0,51 %. Далее по эластичности следуют: удельное количество светофоров и светофорных объектов - 0,35 %; удельное количество остановочных пунктов - 0,30 %; удельное количество подземных пешеходных переходов - 0,22 %; протяженность маршрута - 0,15 %.

7. Произведена группировка маршрутов по степени опасности с учетом их характеристик с помощью метода А-средних кластерного анализа. По уровню опасности маршруты сформированы три группы. В первую группу вошли маршруты, в которых коэффициент относительной аварийности маршрутных автобусов не превышает 28. Маршруты, входящие в эту группу, считаются наиболее безопасными. Во вторую группу вошли маршруты, в которых коэффициент относительной аварийности находится в диапазоне от 28 до 48. Маршруты, входящие во вторую группу, считаются допустимыми по уровню опасно-

сти. В третью группу вошли маршруты, в которых коэффициент относительной аварийности превышает 48, маршруты, входящие в эту группу, считаются опасными.

8. На основе результатов теоретических и экспериментальных исследований разработана методика обеспечения уровня БДЦ маршрутных автобусов, позволяющая применять типовые управленческие решения при отборе и допуске водителей на автобусные маршруты регулярных перевозок с целью повышения уровня БДЦ маршрутных автобусов.

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

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

1. Хамидулин М.Н. Первичный отбор водителей для автобусных перевозок / В.И. Сарбаев, М.Н. Хамидулин // Мир транспорта и технологических ма-шин./Орел, Госуниверситет-УНПК, № 3 (42) 2013 с. 95-100.

2. Хамидулин М.Н. Оценка компетенций водителей при трудоустройстве в автобусный парк / В.И. Сарбаев, М.Н. Хамидулин, Г.В. Сидельников // Автотранспортное предприятие / НПП «Транснавигация», 2015. № 2. с. 5-8.

3. Хамидулин М.Н. Автобусные остановки в Германии / В.И. Сарбаев, М.Н. Хамидулин, Г.В. Сидельников // Мир транспорта и технологических ма-шин./Орел, Госуниверситет-УНПК, № 1 (48) 2015 с. 67-73.

4. Хамидулин М.Н. Классификация характеристик автобусного маршрута / В.И. Сарбаев, М.Н. Хамидулин, Г.В. Сидельников, Г.Д. Князьков // Научное обозрение. Москва- Саратов. № 4/2015, с. 100-104.

5. Хамидулин М.Н. Модель формирования уровня безопасности дорожного движения маршрутных автобусов / В.И. Сарбаев, М.Н. Хамидулин // Научное обозрение. Москва- Саратов. № 10/2015, с. 249-258.

6. Хамидулин М.Н. Группировка автобусных маршрутов методами кластерного анализа / В.И. Сарбаев, М.Н. Хамидулин // Мир транспорта и технологических машин./Орел, Госуниверситет-УНПК, № 2 (49) 2015 с. 103-109.

II. Научные публикации в прочих изданиях:

7. Хамидулин М.Н. Кластерный анализ городских автобусных маршрутов / В.И. Сарбаев, М.Н. Хамидулин // Научн. вест, автомоб. т-та / НИИАТ. -Москва, 2014. - Вып.: июль-сентябрь. - с. 38-42.

8. Хамидулин М.Н. Влияние дорожных факторов на безопасность дорожного движения маршрутных автобусов / В.И. Сарбаев, М.Н. Хамидулин // Актуальные вопросы науки и техники / Сборник научных трудов по итогам международной научно-практической конференции. № 2. Самара, 2015. 199 с. Секция № 8. Транспорт и связь, кораблестроение (специальность 05.22.00, 05.08.00) с. 83-87.

Подписано в печать 15.07.15

Формат бумаги 60x84/16.

Усл. печ. л. 1,5. Уч.-изд. л. 1,5. Тираж 120. Заказ № 182 Издательство МГИУ, 115280, Москва, Автозаводская, 16 www.izdat.msiu.ru; e-mail: izdat@msiu.ru; тел. (495) 276-33-67

fï.-83

2015675302

2015675302