автореферат диссертации по транспорту, 05.22.10, диссертация на тему:Обоснование введения ограничений режима движения автомобильного транспорта на основе оценки показателей ровности дорожного покрытия

9 15-5/11

На правах рукописи

Стрижевский Дмитрий Александрович

ОБОСНОВАНИЕ ВВЕДЕНИЯ ОГРАНИЧЕНИЙ РЕЖИМА ДВИЖЕНИЯ АВТОМОБИЛЬНОГО ТРАНСПОРТА НА ОСНОВЕ ОЦЕНКИ ПОКАЗАТЕЛЕЙ РОВНОСТИ ДОРОЖНОГО ПОКРЫТИЯ

05.22.10 - Эксплуатация автомобильного транспорта

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации па соискание ученой степени кандидата технических наук

Волгоград - 2015

Работа выполнена на кафедре «Транспортное строительство» Саратовского государственного технического университета имени Гагарина Ю.А.

Научный руководитель Кочетков Андрей Викторович,

доктор технических наук, профессор.

Официальные оппоненты: Алексиков Сергей Васильевич,

доктор технических наук, профессор, ФГБОУ ВПО «Волгоградский государственный архитектурно-строительный университет», кафедра «Строительство и эксплуатация транспортных сооружений», заведующий кафедрой;

Клепик Николай Константинович, кандидат технических наук, доцент, Волгоградский государственный технический университет, кафедра «Автомобильный транспорт», доцент.

Ведущая организация ФГБОУ ВПО «Московский государственный

автомобильно-дорожный технический университет (МАДИ)».

Защита состоится 19 июня 2015 г. в 10 час 00 мин на заседании диссертационного совета Д 212.028.03, созданного на базе Волгоградского государственного технического университета по адресу: 400005, г. Волгоград, пл. В,И. Ленина, 28, к. 209.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Волгоградского государственного технического университета и на сайте www.vstu.ru по ссылке http://www.vstu.ru/nauka/dissertatsionnye-sovety/d-2l202803.html.

Автореферат разослан « » апреля 2015 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

9

- '•Чс-- Ляшенко Михаил Вольфредович

1 ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследования. Задачами Федерального закона «О безопасности дорожного движения» являются охрана жизни, здоровья и имущества граждан, защита их прав и законных интересов, а также защита интересов общества и государства путем предупреждения дорожно-транспортных происшествий (ДТП), снижения тяжести их последствий. Безопасность дорожного движения - состояние данного процесса, отражающее степень защищенности его участников от ДТП и их последствий, деятельность, направленная на предупреждение причин возникновения ДТП.

Временные ограничения движения автомобильного транспорта по дорогам федерального, регионального или межмуниципального, местного значения осуществляются федеральным органом исполнительной власти, осуществляющим функции по оказанию государственных услуг и управлению государственным имуществом в сфере дорожного хозяйства, уполномоченным органом исполнительной власти субъекта Российской Федерации, органом местного самоуправления.

При движении автомобильного транспорта вертикальные ускорения имеют динамический вариативный характер и зависят от показателей ровности, поэтому необходимо совершенствование методов исследования влияния изменения показателей ровности на изменение статистики ДТП с учетом введения ограничений скоростного режима.

К показателям ровности дорожного покрытия относят международный индекс ровности (№1), который основан на моделировании реакции автомобиля, движущегося со скоростью 80 км/ч по имеющимся на дорожном покрытии неровностям. Данное представление является эталонной скорректированной моделью, которая выражается отношением суммарного перемещения подвески автомобиля к расстоянию, преодоленному за время измерений. Комплексный показатель транспортно-эксплуатационного состояния дороги оценивают согласно ОДН 218.0.006-2002 на основе частных коэффициентов, зависящих от безопасности движения, интенсивности и состава дорожного движения, определенных в автоматическом режиме при проезде передвижной дорожной диагностической лаборатории, а также коэффициента сцепления колеса с покрытием, ровности дорожного покрытия в продольном и поперечном направлениях и других показателей.

Изменение международного индекса ровности (Ш1) и комплексного показателя транспортно-эксплуатационного состояния дороги наряду с показателем вертикальных ускорений автомобиля взаимно дополняют друг друга и адекватно отражают изменение процесса взаимодействия автомобиля (транспортного потока) и автомобильной дороги (сети).

На основе Правил учета и анализа дорожно-транспортных происшествий на автомобильных дорогах Российской Федерации, ОДМ Руководство по устранению и профилактике возникновения участков концентрации ДТП при эксплуатации автомобильных дорог в автоматизированном банке дорожных данных АБДД «ДОРОГА» формируются диаграммы рассчитанных значений и комплексного показателя по органам управления и по основным магистралям, а также определяются динамика и прогноз изменения этого показателя по годам.

Степень разработанности темы исследования. Вопросами обеспечения безопасности дорожного движения занимались в ФГУП «Научно-исследовательский

центр по испытаниям и доводке автотранспорта», Научно-исследовательском центре безопасности дорожного движения МВД России, Министерстве транспорта Российской Федерации (Федеральное дорожное агентство), Московском автомобильно-дорожном государственном техническом университете (МАДИ), ОАО «ГИПРОДОРНИИ», ФГБУ «РОСДОРНИИ», СГТУ имени Гагарина ЮА, СПбГАСУ, ОАО «СОЮЗДОРНИИ» и других организациях. Этим вопросам большое внимание уделяли Б.Б.Анохин, М.Б.Афанасьев, В.Ф.Бабков, М.М.Бекмагамбетов, В.И.Бородин, Н.В.Быстрое, Б.Н.Баваров, А.П.Васильев, В.А.Гудков, С.В.Ганзин, М.М.Девятов, Э.Р.Домке, С.В.Жанказиев, И.Ф.Живописцев, Е.М.Лобанов,

0.А.Красиков, П.А.Кравченко, Ю.Я.Комаров, Н.К.Клепик, П.И.Теляев, Ю.И.Смирнов, В.В.Сильянов, В.В.Столяров, А.А.Ревин, Г.И.Пенешко, К.М.Полтев, А.Н.Нечаев, Р.В.Ротенберг, В.В.Чванов, А.А.Хачатуров, А.Я. Эрастов, Е.Клоппел, Н.Мопперт, Р.Коеслер, П.Пильц, Д.Симпсон, Дж. Керман, Д. Миглец, Л.Айгенманн, Т. Хедблом и другие специалисты и ученые. Исследования проводятся специалистами США, Канады, Франции, Финляндии, Швеции и других стран.

Между тем остается актуальной важная прикладная задача совершенствования методов учета влияния показателей ровности дорожного покрытия в АБДД «ДОРОГА» на изменение числа дорожно-транспортных происшествий по причине дорожных условий ДТП(ДУ) для обоснования введения ограничений режима движения автомобильного транспорта.

Настоящая работа выполнялась в рамках договоров на НИР с Федеральным дорожным агентством Минтранса России по повышению безопасности движения на сети автомобильных дорог федерального значения.

Работа проводилась в рамках гранта ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 годы, соглашение № 14.В37.21.1222.

Цель исследований: обоснование введения ограничений режима движения автомобильного транспорта на основе оценки показателей ровности дорожного покрытия с учетом выявления и мониторинга участков концентрации ДТП в АБДД «ДОРОГА»).

Задачи исследований:

1. Провести аналитический обзор современной технической литературы и нормативно-методического обеспечения, результатов исследований по связи показателей аварийности со скоростным режимом и ограничениями скорости с целью выявления доминирующих факторов, снижающих показатели безопасности дорожного движения по причине дорожных условий (на примере ровности).

2. Установить тенденции изменения показателей безопасности дорожного движения на сети автомобильных дорог федерального значения на основе информации АБДД «ДОРОГА» в 2009-2012 гг. с учетом показателей ровности дорожного покрытия.

3. Провести анализ массива информации о показателях ровности автомобильных дорог, сведений о ДТП на них, интенсивности движения и дорожных условиях, имеющихся в АБДД «ДОРОГА».

4. Разработать множественную регрессионную модель влияния введения ограничений режима движения автомобильного транспорта на уменьшение количества ДТП(ДУ) на основе данных АБДД «ДОРОГА».

5. На основе теоретико-вероятностного подхода установить риск ухудшения состояния водителя в связи с воздействием па него колебаний кузова автомобиля на дорогах с повышенным показателем ровности IRI.

6. Определить перечень рекомендуемых организационных и инженерно-технических мероприятий по введению ограничений режима движения автомобильного транспорта.

7. Разработать структуру автоматизированного рабочего места выявления и мониторинга участков концентрации ДТП.

Научная новизна:

1. Уточнены тенденции изменения в 2009-2012 гг. показателей аварийности на сети автомобильных дорог федерального значения с учетом информации АБДД «ДОРОГА». Выявлено, что участки концентрации ДТП(ДУ) случайным образом меняют свою дислокацию, и поэтому их стационарный мониторинг на месте дислокации затруднен.

2. Предложена линейная регрессионная модель влияния введения ограничений режима движения автомобильного транспорта, изменения международного индекса ровности и комплексного показателя транспортно-эксплуатационного состояния на уменьшение количества ДТП(ДУ), которая позволяет оценить коэффициенты относительного влияния с целью введения ограничений скоростного режима движения автомобильного транспорта.

3. На основе анализа массива информации о показателях международного индекса ровности автомобильных дорог, сведений о ДТП на них, интенсивности движения и дорожных условиях, имеющихся в АБДД «ДОРОГА» установлено, что уменьшение индекса ровности ИМ может способствовать снижению риска ДТП до 40% на многополосных и до 17% на двухполосных дорогах в зависимости от исходных значений показателя ровности. В качестве расчетного случая с точки зрения наиболее значимого влияния на риск ДТП и высоких значений коэффициента корреляции параметров ровности и показателей аварийности следует рассматривать уровень загрузки менее 0,2 в диапазоне показателя 1Я1 менее 6,0.

4. Установлено, что по мере увеличения индекса ровности 1111 до 6,0 показатель риска ДТП первоначально возрастает, а затем постепенно снижается. Этот важный результат предлагается в качестве критерия введения ограничений режима движения автомобильного транспорта.

5. Определены коэффициенты относительного влияния введения ограничений режима движения автомобильного транспорта, изменения международного индекса ровности и комплексного показателя транспортно-эксплуатационного состояния на уменьшение количества ДТП(ДУ) с целью введения ограничений скоростного режима движения автомобильного транспорта.

6. На основе теоретико-вероятностного подхода профессора В.В.Столярова установлен риск ухудшения состояния водителя в связи с воздействием на него колебаний кузова автомобиля. Полученное значение риска ухудшения состояния водителя (г=0,46) значительно больше допустимой величины риска гЛт = 1 • 10~3 - для автомобильных дорог, находящихся в эксплуатации.

Теоретическая и практическая значимость работы. Теоретическая значимость работы определяется совершенствованием методов исследования безопасности дорожного движения с учетом вариативности международного индекса ровности и комплексного показателя транспортно-эксплуатационного состояния, риска ухудшения состояния водителя в связи с воздействием на него колебаний кузова автомобиля. Впервые предложена новая методика оценки влияния изменения между-

народного индекса ровности и комплексного показателя транспортно-эксплуатаци-онного состояния на изменение показателей безопасности дорожного движения.

Определен перечень рекомендуемых организационных и инженерно-технических мероприятий по введению ограничений режима движения автомобильного транспорта. Разработана методика применения беспилотных летательных аппаратов и технологий ЗО моделирования при обследовании участков концентрации ДТП.

Практическая ценность и реализация результатов работы. Проведены накопление и анализ информации по безопасности дорожного движения с учетом дорожных условий на сети автомобильных дорог федерального значения в структуре АБДД «ДОРОГА». Проведена статистическая обработка результатов мониторинга изменения 1Я1 и комплексного показателя транспортно-эксплуатационного состояния на участках сети федеральных автомобильных дорог в 2009-2012 гг. Принято участие в разработке ОДМ «Руководство по устранению и профилактике возникновения участков концентрации ДТП при эксплуатации автомобильных дорог».

В ФГУП «РОСДОРНИИ» при участии автора разработаны структура, алгоритмическое обеспечение и регламент работы автоматизированного рабочего места выявления и мониторинга участков концентрации ДТП (АРМ МКДТП).

Методы и средства исследований: методы повышения безопасности дорожного движения, контроля ровности дорожных покрытий, метрологического обеспечения, методы экспериментальных исследований и обработки статистических данных, методы испытаний автомобильного транспорта и др.

Объект исследований. Введение ограничений скоростного режима движения автомобильного транспорта на основе мониторинга информации АБДД «ДОРОГА» о изменении показателей равности и мониторинга участков концентрации ДТП.

Область исследования соответствует требованиям паспорта научной специальности ВАК: 05.22.10 - Эксплуатация автомобильного транспорта, п.5: Обеспечение экологической и дорожной безопасности автотранспоргного комплекса; совершенствование методов автодорожной и экологической экспертизы, методов экологического мониторинга автотранспортных потоков; п.7: Исследования в области безопасности движения с учетом технического состояния автомобиля, дорожной сети, организации движения автомобилей; проведение дорожно-транспортной экспертизы.

Степень достоверности научных положений и результатов, полученных в работе, подтверждается согласованием результатов моделирования с результатами экспериментальных и практических работ, проверкой разработанных моделей с реальным изменением входных и выходных параметров.

Исследование выполнено с учетом новых представлений о динамике автомобильного транспорта, с применением современных методов информационного обеспечения и научных исследований.

На защиту выносятся:

1. Перечень основных причин дорожных условий, сопутствующих росту количества ДТП(ДУ) на сети федеральных автомобильных дорог.

2. Тенденции изменения показателей безопасности дорожного движения на основе информации АБДД «ДОРОГА» в 2009-2012 гг. На основе анализа массива информации о показателях международного индекса ровности дорог федерального значения, сведений о ДТП на них, интенсивности движения и дорожных условиях, имеющихся в АБДД «ДОРОГА» установлено, что уменьшение индекса ровности Ш

может способствовать снижению риска ДТП до 40% на многополосных и до 17% на двухполосных дорогах в зависимости от исходных значений показателя ровности.

3. Обоснование критерия введения ограничений режима движения автомобильного транспорта. Установлено, что по мере увеличения международного индекса ровности IRI до 6,0, показатель риска ДТП первоначально возрастает, а затем постепенно снижается.

4. Структура линейной регрессионной модели влияния изменения международного индекса ровности и комплексного показателя транспортно-эксплуатационного состояния на уменьшение количества ДТП(ДУ), которая позволяет определить коэффициенты относительного влияния с целью введения ограничений скоростного режима движения автомобильного транспорта.

5. Метод и результаты определения коэффициентов относительного влияния введения ограничений режима движения автомобильного транспорта, изменения международного индекса ровности и комплексного показателя транспортно-эксплуатационного состояния на уменьшение количества ДТП по причине дорожных условий с целью разработки эффективных мероприятий по повышению безопасности дорожного движения.

6. Результаты применения теоретико-вероятностного подхода профессора В.В. Столярова для установления риска ухудшения состояния водителя в связи с воздействием на него колебаний кузова автомобиля. Полученное значение риска ухудшения состояния водителя (/• = 0,46) значительно больше допустимой величины риска /^, = 1- Ю! - для проезда автомобильным транспортом по эксплуатируемым дорогам.

Апробация. Результаты работ и основные научные положения получили одобрение на Международной научно-практической конференции «Разметка автомобильных дорог: инновации, техника, оборудование и материалы» (Саратов, 2007), Всероссийской научно-технической конференции «ДОР-СМ: Материалы для дорожного строительства» (Москва, 2010), Всероссийском научно-техническом семинаре «Применение прогрессивных технических решений при строительстве автомобильных дорог» (Саратов, 2010), Первой Международной научно-практической конференции «Инновации и исследования в транспортном комплексе» (Курган, 2013), Международной научной конференции «Строительство, дизайн, архитектура: разработка научных основ создания здоровой среды обитания» (Киров, 2013, Scopus), научно-технических конференциях СГТУ имени Гагарина Ю.А., заседаниях кафедр «Транспортное строительство» СГТУ имени Гагарина Ю.А., «Автомобильный транспорт» ВГТУ и «Автомобили и технологические машины» ПНИПУ.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 17 работ, в том числе 10 - в изданиях, входящих в «Перечень рецензируемых российских научных журналов», рекомендованных Минобрнауки России.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех разделов, заключения, списка использованной литературы из 155 наименований и приложений. Работа изложена на 181 стр. основного машинописного текста.

2 ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, сформулирована цель исследований, приведены основные положения, выносимые на защиту, дан краткий обзор содержания диссертации по главам.

В первом разделе проводится научный анализ состояния вопросов обеспечения безопасности движения с учетом дорожных условий и обоснование введения ограничений режима движения автомобильного транспорта.

Рассматриваются основные направления исследований в области безопасности дорожного движения в США и Европейском Союзе, в России на основе применения автоматизированных банков дорожных данных.

Проведен анализ технической литературы и нормативно-методического обеспечения в этой области. Технический регламент «О безопасности колесных транспортных средств» устанавливает требования к безопасности колесных транспортных средств при их выпуске в обращение на территории России и их эксплуатации.

Определяется, что «безопасность транспортного средства» - состояние, характеризуемое совокупностью параметров конструкции и технического состояния транспортного средства, обеспечивающих недопустимость или минимизацию риска причинения вреда жизни или здоровью граждан, имуществу физических и юридических лиц, государственному или муниципальному имуществу, окружающей среде. Проводится подробный анализ представления вертикального виброускорения как показателя коэффициентов динамичности и ровности дорожного покрытия, степени воздействия на автомобиль и человека. Участки концентрации ДТП на дорогах общего пользования федерального значения выявляются в соответствии с Правилами учета и анализа дорожно-транспортных происшествий на автомобильных дорогах Российской Федерации.

Проводится обзор исследований по связи дорожной безопасности со скоростным режимом и ограничениями скорости, анализ взаимосвязи скоростного режима и тяжести ДТП, анализ результатов отечественных исследований и законодательства в области мониторинга и аудита безопасности дорожного движения. Проводится аналитический обзор практики применения автоматизированных банков дорожных данных и данных статистики безопасности дорожного движения.

Уточнен перечень показателей, необходимых для решения задач обеспечения безопасности дорожного движения. На всей сети дорог можно оценить динамику доли протяженности автомобильных дорог, не требующих ремонта; доли протяженности автомобильных дорог, перегруженных дорожным движением; средней скорости движения транспортных потоков; количество ДТП/ДУ.

Во втором разделе обсуждаются вопросы научно-методического обеспечения обоснования введения ограничений режима движения на дорогах федерального значения на основе мониторинга международного индекса ровности на участках концентрации ДТП. Анализируется существующая классификация участков концентрации дорожно-транспортных происшествий. Проводится исследование влияния изменения IRI дорожного покрытия на показатели безопасности дорожного движения. Проанализирован массив информации о показателях IRI проезжей части автомобильных дорог федерального значения, сведения о ДТП на них, интенсивности движения и дорожных условиях, имеющихся в АБДД «ДОРОГА».

В расчетах автора использованы данные по учитываемым факторам на 47 тыс. км федеральных автомобильных дорог с различным числом полос движения, установленные в результате их диагностики в 2007-2008 гг. В качестве результирующего показателя, характеризующего уровень аварийности на отдельных участках авто-

мобильных дорог, использовали показатель риска ДТП (число ДТП на 1,0 млн. авт,-км), имеющий широкое распространение в международной практике.

Исследование зависимости показателя риска ДТП от ровности дорожного покрытия (в значениях 1Я1) показывает, что для всех рассматриваемых типов дорог (двухполосные, многополосные, без разделительной полосы и многополосные с разделительной полосой) эта зависимость имеет общий характер.

По мере увеличения индекса ровности 1Ш до 6 показатель риска ДТП первоначально возрастает, а затем постепенно снижается.

На рисунке 1 представлена зависимость для полного диапазона изменения 1Я1 на двухполосных дорогах от минимальных значений этого показателя (1,0-2,0) до наибольших наблюдаемых значений (12,0-13,0). о,в

0,5 0,4 0,3 0.2 0,1 о

= -о. г2 + 0 0451 + О. 12А& 1

в ...» = 0, 3942

■ • „ • •

- • • т— • .

[ • ж-

1

9 10 11 12 13

012345678 РОВНОСТо покрытия.

Рисунок I - Изменение показателя риска ДТП в зависимости от международного индекса ровности (1Ш) для двухполосных автомобильных дорог общего пользования федерального значения

В результате выполненных исследований установлено, что зависимости показателя риска ДТП (А) от показателя продольной ровности дорожных покрытий, для дорог различного типа, имеют следующие аналитические выражения:

- для двухполосных дорог:

А = -0,0141х2 + 0,1072х + 0,1612 , (1)

- для многополосных дорог без разделительной полосы:

А = -0,0247х2 + 0,1802х + 0,0796 , (2)

- для многополосных дорог с разделительной полосой:

А = -0,0077х2 + 0,0781х + 0,0709 . (3)

Характер этой зависимости объясняется особенностями восприятия водителем повреждений покрытия проезжей части и выбором соответствующих моделей поведения.

Результаты исследований показывают, что значения 1Я1 дорожного покрытия и наличие отдельных типов повреждений на нем имеют статистическую взаимосвязь.

В таблице 1 представлены значения показателя относительного риска ДТП при различных диапазонах изменения международного индекса ровности

Исследования автора совместно с В.В.Чвановым показывают, что уменьшение 1Я1 может способствовать снижению риска ДТП до 40% на многополосных и до 17% на двухполосных дорогах в зависимости от исходных значений показателя ровности (таблица 2).

Результаты исследований позволяют сделать вывод о значимом влиянии ровности дорожных покрытий на безопасность дорожного движения.

В качестве расчетного случая с точки зрения наиболее значимого влияния на риск ДТП и высоких значений коэффициента корреляции параметров ровности и показателей аварийности рассматривается уровень загрузки менее 0,2 в диапазоне 1Ш менее 6,0.

Таблица 1 - Значения показателя относительного риска ДТП при различных диапазонах изменения международного индекса ровности 1Ш _

Показатель ровности, 1Я1. м/км Значения показателя относительного риска ДТП, в долях ед.

Исследования автора По данным А.Я. Эрастова н В Ф Бородина

Многополосные с разделительной полосой Многополосные без разделительной полосы Двухполосные

менее 2,0 0,6 0,65 0,85

2,0 1,0 1,0 1,0 1,0

3,0 1.35 1,3 1.1

4.0 1.55 1.5 1,15

5,0 1.65 1.65 1.2 1.4

6,0 1,6 1,6 1,2

7,0 1.4 1.55 1,15 1.7

8.0 1.1 1,3 1.1

9.0 0,75 1,05 1.05 2.0

10,0 - 0,65 0,85

11.0 - - 0,65 -

12,0 - - о,з -

Таблица 2 - Снижение риска ДТП

№ п/п Уменьшение индекса №1, м/км Снижение показателя риска ДТП по типам дорог, в долях ед.

Многополосные дороги с разделительной полосой Многополосные дороги без разделительной полосы Двухполосные

1 от 3,0 до 2,0 0,227 0,214 0,09

2 от 4,0 до 2,0 0,346 0,333 0,118

3 от 5,0 до 2,0 0,38 0,371 0,143

4 от 6,0 до 2,0 0,393 0,388 0,167

Сравнение значений показателя риска ДТП (таблица 3) с обобщенными результатами оценки этого показателя на различных типах дорог (рисунок 3) показывает, что значения, соответствующие установленным уровням безопасности движения изменяются с шагом увеличения уровня обеспеченности, близким к 15 %.

Характер такой зависимости неоднозначно проявляется в отдельных диапазонах ухудшения ровности - от первоначального увеличения риска ДТП до стабилизации и последующего уменьшения аварийности в связи с вынужденным снижением скоростей движения.

Максимальные значения показателя риска ДТП, соответствующие высокому уровню безопасности движения оказались близки 40 %-му уровню обеспеченности кривой накопленной частости, допустимому - 55 %-й, а предельному - 70 %-й обеспеченности. При этом на 10-30 % участков за расчетный период не наблюдалось ДТП, а низкому уровню безопасности соответствует около 30 % участков.

Число ДТП на 1 мпн.авт.-км.

-Многополосные с/р -Многополосные б/р -2х полосные

Рисунок 3 - Оценки показателя риска ДТП на автомобильных дорогах различного типа: I - многополосные дороги с разделительной полосой, 2 - многополосные дороги без разделительной полосы, 3 - двухполосные дороги

Используя эти данные можно определить пороговые значения показателя риска ДТП и для других классов и категорий автомобильных дорог на основе упрошенных расчетов (таблица 3).

Таблица 3 - Значения показателя риска ДТП

Категория автомобильной дороги(по ГОСТ Р 52398-2005) Значения показателя риска ДТП (число ДТП на 1 млн.авт -км) соответствующие различным уровням безопасности движения

Высокий Допустимый Предельный Низкий

1А 1Б 1В II 111, IV менее 0,08 менее 0,12 менее 0,25 менее 0,3 менее 0,15 0,08-0,13 0,12-0,18 0,25-0,34 0,3-0,36 0,12-0,26 0,13-0,2 0,18-0,25 0,34-0,42 0,36-0,45 0,26-0,4 больше 0,2 больше 0,25 больше 0,42 больше 0,45 больше 0,4

Показатель риска ДТП не является единственным показателем аварийности, характеризующим уровень безопасности движения.

Уровни безопасности дорожного движения имеют качественные различия с позиции вероятности возникновения участков концентрации ДТП (рисунок 4).

При статистической обработке результатов наблюдений за аварийностью на участках дорог с различной ровностью покрытий, с использованием сведений отраслевого банка данных АБДД «ДОРОГА», установлены зависимости показателя риска ДТП от продольной ровности покрытий по показателю ИИ на дорогах различного типа. Дано описание таких зависимостей.

Полученные аналитические выражения могут быть использованы для оценки и прогнозирования уровня безопасности дорожного движения в зависимости от изменения ровности дорожного покрытия.

л

I

Участки концентрации ДТП: ■

- малоопасные

- очень опасные

• общее число

Уровень безопасности дорожного движения

0,07%

0,07%

2%

0,0 5%

2,1%

0.0454.

37,»%

Рисунок 4 - Вероятность возникновения участков концентрации ДТП при различных уровнях безопасности дорожного движения

Статистика показателей 1Ш и дефектов дорожных покрытий на автомобильных дорогах федерального значения отображена на рисунке 5.

Ровность дорожных покрытий на сети автомобипьиых дорог общего пользования федерального значения

Дефекты дорожных покрытий автомобильных дорог общего пользования федерального значения

■ неровны* участи ■ ровные участки

■ учаспое с де4вриирова*ыи покрытием Вучасшоа с недефрмироеапши (ннрьтчм

Рисунок 5 - Статистика показателей 11*1 и дефектов дорожных покрытий в 2009-2012 гг

В третьем разделе рассматривается применение регрессионного анализа и теоретико-вероятностного подхода при исследовании изменения влияющих факторов и параметров различной природы на изменение показателей безопасности и скоростного режима дорожного движения. Зная перечень доминирующих факторов, переходят к оценке коэффициентов уравнения множественной регрессии.

Данные представляются в виде последовательностей значений зависимой переменной у, и независимых переменных лг,,дг2.....хг(таблица 4). Распределение V,

должно быть не противоречащим нормальному закону, при существенных отклонениях от нормального распределения преобразуют распределение у, к нормальному.

Таблица 4 - Представление исходных данных

п X,

0 V

1 *2| •Ум

2 х\г *22 •У 12

N \ -V Ум

Выборочные дисперсии , вычисленные для различных участков последовательности у,„, должны быть однородными.

Проверяют, что ошибки определения факторов .....незначительны,

среднее квадратическое отклонение ошибки не превышает 3,0 % от диапазона изменения фактора.

Переходят к определению структуры и параметров уравнения множественной линейной регрессии.

Уравнение регрессии с определяемыми коэффициентами имеет вид

м(у,/*,,= Ь0 +¿6,,*,, "•■¿^Л! +••• (4)

»=1 п<1 »=1

В качестве примера проведенной работы в 2009-2010 гг. по поиску участков концентрации ДТП и формированию перечня мероприятий по повышению безопасности дорожного движения (введение ограничений скоростного режима дорожного движения) получены статистические данные из блока безопасности дорожного движения АБДД «ДОРОГА» по следующим объектам: автомобильная дорога М-53 «Байкал» от Челябинска до Читы; дорога М-7 «Волга», Республика Татарстан; подъезд к г. Ижевску и Перми; автомобильная дорога Казань-Буинск-Ульяновск; автомобильная дорога «Казань-Оренбург»; дорога «Вятка»; автомобильная дорога М-7 «Волга» (Кировская область).

Выходной параметр эконометрического уравнения - уменьшение числа ДТП по причине дорожных условий Р (целочисленный, от 0 до 1000).

Влияющие доминирующие факторы: X/ - изменение коэффициента сцепления; Х2 - изменение международного индекса ровности; Хз - изменение комплексного показателя ТЭС АД; Х4 - изменение количества ДТП, X, - эффект введения ограничений скорости движения.

Результаты работы программного комплекса 8ТАТ18Т1СА 6 по построению матрицы множественной корреляции приведены на рисунке 6а.

[(¡¡Ч'ШЧШЛ IWn.kfcn.AI' («пиатшММШ

ПМК1 Ни 9С1Ш* Лриг Сппсш« Гр^фжн Иструивяь Днм Мгфяк (

[ОЙВ'вй • му -

|М лтым' • 64« 9хкЬа^Т«Ым (5( -^.¿СогоЫогейасч |]Свг(1й1ге(!(1|

СтМшк (БрнЮпИ) ЫзЛеЙ со(те1э|тпз «м агр < .05000 N=6 (Стагсв Де1аИоп о( лшшд ёаДа)

а б

Рисунок 6 - Результаты работы программного комплекса ЗТАТГвТГСА 6

Изменение комплексного показателя ТЭС АД (Хз ) хорошо коррелируется с изменением количества ДТП (Х4) /Сад, = 0,96 и эффектом введения ограничений скорости движения (Х5) Кх,.х> - 0,99. Важным научным результатом следует признать высокое значение парной корреляции между изменением коэффициента сцепления и изменением показателя ровности КХ/.х> = -0,86. Установлен средний уровень корреляции между уменьшением числа ДТП по причине дорожных условий Р и изменением коэффициента сцепления КХ,Х6 = -0,53.

При использовании программного комплекса 8ТАТ18Т1СА 6 получена оценка параметров линейной регрессионной модели «уменьшение числа ДТП(ДУ)-комплекс влияющих доминирующих факторов» с учетом введения ограничений скоростного режима (рисунок 66).

Получены следующие результаты. Уточненный коэффициент множественной корреляции: Л = 0,917, р = 0,352. (5)

Линейное регрессионное уравнение «уменьшение числа ДТП(ДУ) - комплекс влияющих факторов» с учетом введения ограничений скоростного режима имеет вид:

Р - Кы X, + Кг: X, + Уаг3Х3 + Кы X, + Кг, X, . (6)

Р = -О, 14Х, + 0.45Х: - 0,231Х3 + 4,75Х4- 4,12Х5 . (7)

Проведен анализ уравнения (7) на содержательность. Число ДТП по причине дорожных условий Р тем меньше, чем больше изменение коэффициента сцепления Х|, изменение комплексного показателя ТЭС АД Хз и эффект введения ограничений скорости движения Х5; и тем больше, чем больше изменение международного индекса ровности Х2 и изменение количества ДТП Х+ Это соответствует их реальным изменениям.

Риск ухудшения состояния водителя в связи с воздействием на него колебаний кузова автомобиля, определяющий риск совершения ДТП, находится по формулам В. В. Столярова:

г = о,5 - Ф > " "т, • (8)

17 + а

V "*» ач>

где ая - среднее значение вертикального ускорения, вызывающего пятидесятипроцентный риск ухудшения состояния водителя; агр - среднее значение ускорения на участке дороги, м/с2; ао - среднеквадратическое отклонение а50, м/с2 ; сг, -

50 ср

среднеквадратическое отклонение аср, м/с2; Ф - функция Лапласа.

Среднее значение вертикального ускорения, вызывающего пятидесятипроцентный риск ухудшения состояния водителя в связи с воздействием на него вертикальных ускорений:

при С,, > ОД и С,. <0,2 ля = - ^ + ; (9)

) 1

при С,. =0,2 Яц = - , (10)

В таблице 5 приведены значения величин аю и <т, полученные О.Н.Жилиной, а также найденные автором аппроксимирующим путем значения этих параметров (а„ и <ти^) при фактическом коэффициенте вариации Су=0,94, характеризующем асфальтобетонное покрытие в неудовлетворительном состоянии. Таблица 5 - Значения показателей ах и а

Коэффициент вариации ах а

СУ=0,1 0,77 0,077

Су=0,2 0,81 0,16

Су=0,3 0,84 0,25

Су=0,94 0,9 0,56

Получено

г = 0,5 -Ф

0,9 - 0,809

=0,5-Ф(0,102)=0,5-0,0398278=0,46 . (II)

^0,56 2 + 0,759 2

Получено, что 46 водителей из общего количества из 100 человек испытывают на себе ухудшение состояния от проезда. Так как полученное значение риска ухудшения состояния водителя (/-=0,46) в связи с воздействием на него вертикальных ускорений значительно больше допустимой величины риска гт = 1 • 10"' - для дорог, находящихся в эксплуатации, то необходимо принять решение о разработке мероприятий по обеспечению безопасности дорожного движения (вводить ограничения скоростного режима).

В четвертом рязделе приводятся практические результаты диссертационного исследования. При экспертизе мест концентрации ДТП на сети федеральных автомобильных дорог использовалась дорожная лаборатория АДК-М с геолокатором (а), а также оборудованная прибором для определения коэффициента сцепления ПКСН (б) (рисунок 7).

На передвижной дорожной диагностической лаборатории КП-514 МП производства ОАО «Росдортех» использовались длиннобазовые (до 270 мм) датчики лазерных перемещений ТИРП-100 производства БЕЛОМО (Республика Беларусь) с погрешностью 0,01 мм.

Примеры практических результатов введения ограничений скоростного режима на автомобильной дороге «Россия» Москва-Санкт-Петербург в 2009 и 2010 гг. представлены в таблице 6. Норматив ровности - 100.

Таблица 6 - Сведения по результатам введения ограничений скоростного режима на автомобильной дороге «Россия» в 2009 и 2010 гг.

Адрес знака Адрес знака Адрес Показатель Наличие Наличие

«Запрещен «Запрещен знака ровности, участка участка

обгон лег- обгон гру- «Ограничение (толчкомер) концентрации концентрации

ковым ам.», зовым ам», скорости», ДТП ДТП

км км км в 2009 г. в 2010 г.

30 103

38 оо „П

40 101

48 70 + +

49 94

69 102 + +

Рисунок 8 - Результаты измерения и выделения сигнала, соответствующего ровности дорожного покрытия

а б

Рисунок 7 - Дорожная лаборатория АДК-М с геолокатором (а) и оборудованная прибром для определения коэффициента сцепления ПКСН (б)

Результаты измерения и выделения сигнала, соответствующего ровности дорожного покрытия приведены на рисунке 8.

Разработана методика выбора перечня мероприятий по обеспечению безопасности дорожного движения с учетом введения ограничения скоростного режима.

Это возможно в силу содержательности множественного линейного регрессионного уравнения «уменьшение числа ДТП(ДУ)- комплекс влияющих факторов».

Коэффициент линейного регрессионного уравнения показывает, насколько изменится выходной параметр (уменьшение числа ДТП(ДУ) Р (целочисленный, от О до 1 ООО) в зависимости от малого изменения одного из влияющих факторов.

Например, для автомагистрали Москва-Санкт-Петербург число ДТП(ДУ) Р уменьшится на 0,14 %, если значение коэффициента сцепления увеличится на 1,0 %. Р увеличится на 0,45 %, если индекс ровности увеличится на 0,45 %. Р уменьшится на 4,12 %, если эффект от введения ограничений скорости увеличится на 1,0 %. Количество ДТП не является управляемым фактором, из рассмотрения перечня мероприятий его можно исключить. При анализе изменения комплексного показателя ТЭС АД часто достаточно привести в соответствие требуемым нормативам лишь один из изменившихся показателей, что бы его повысить. После определения значимости влияния каждого из факторов определяют стоимость и время работ по реализации мероприятий по каждому из них. Определяют суммарную эффективность для каждого из проектируемых вариантов.

Для данного примера для проектировщика рекомендуется как самый эффективный и своевременный выбирать ограничение скоростного режима (снижать со 100 до 90 км/ч). Более дорогим является совместное ограничение скоростного режима и срочное восстановление дорожной разметки.

Разработана методика применения беспилотных летательных аппаратов (ООО «ГЕОСКАН», рисунок 9а) и технологий 30 моделирования при обследовании участка концентрации ДТП, отработанная на примере экспертизы ДТП в провале на автомобильной дороге Республики Крым (Российская Федерация, ЗЭ-модель на ос-

а б

Рисунок 9 - Применение беспилотных летательных аппаратов при обследовании участка концентрации ДТП

3 ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе содержатся новые научно обоснованные результаты, позволившие решить важную прикладную задачу обоснования введения ограничений режима движения автомобильного транспорта с учетом оценки влияния изменения показателей ровности дорожного покрытия в АБДД «ДОРОГА» на изменение числа дорожно-транспортных происшествий.

Важность настоящей работы заключается в научном обосновании практических возможностей сбережения жизней и здоровья водителей, пассажиров и пешеходов за счет введения ограничений скоростного режима для автомобильного транспорта на участках дорог с неудовлетворительной ровностью и на участках концентрации ДТП.

Итоги данного исследования:

1. Уточнены тенденции изменения в 2009-2012 гг. показателей аварийности на сети автомобильных дорог федерального значения на основе информации АБДД «ДОРОГА» с учетом изменения международного индекса ровности. Выявлено, что участки концентрации ДТП случайным образом во времени и пространстве меняют свою дислокацию и поэтому их стационарный мониторинг на месте дислокации затруднителен.

2. Предложена линейная регрессионная модель влияния введения ограничений режима движения автомобильного транспорта, изменения международного индекса ровности и комплексного показателя транспортно-эксплуатационного состояния на уменьшение количества ДТП(ДУ), которая позволяет рассчитать коэффициенты относительного влияния, используемые при введении ограничений режима движения автомобильного транспорта.

3. На основе анализа массива информации о показателях международного индекса ровности проезжей части автомобильных дорог, сведений о ДТП на них, интенсивности движения и дорожных условиях, имеющихся в АБДД «ДОРОГА», установлено, что уменьшение индекса ровности 1Ш может способствовать снижению риска ДТП до 40 % на многополосных и до 17 % на двухполосных дорогах в зависимости от исходных значений показателя ровности. В качестве расчетного случая с точки зрения наиболее значимого влияния на риск ДТП и высоких значений коэффициента корреляции параметров ровности и показателей аварийности следует рассматривать уровень загрузки менее 0,2 в диапазоне показателя 1Ш менее 6,0.

4. Установлено, что по мере увеличения индекса ровности 1Я1 до 6,0, показатель риска ДТП первоначально возрастает, а затем постепенно снижается. Этот важный результат предлагается в качестве критерия введения ограничений режима движения автомобильного транспорта. Установлены ориентировочные оценки эффективности мероприятий по введению ограничений режима движения автомобильного транспорта на основе выявления и мониторинга участков концентрации ДТП(ДУ).

5. Определены коэффициенты относительного влияния введения ограничений режима движения автомобильного транспорта, изменения международного индекса ровности и комплексного показателя транспортно-эксплуатационного состояния на уменьшение количества ДТП(ДУ).

6. На основе теоретико-вероятностного подхода профессора В.В. Столярова установлен риск ухудшения состояния водителя в связи с воздействием на него колебаний кузова автомобиля. Полученное значение вероятности ухудшения состояния водителя (г-0,46) значительно больше допустимой величины г>„ = 1-Ю"1- для дорог, находящихся в эксплуатации.

7. Разработаны алгоритмическое обеспечение и регламент работы автоматизированного рабочего места выявления и мониторинга участков концентрации дорожно-транспортных происшествий. Ориентировочно его работа позволяет сберечь до 200 человеческих жизней в год.

8. Разработана методика применении беспилотных летательных аппаратов и технологий ЗЭ моделирования при обследовании и экспертизе участков концентрации ДТП.

Рекомендации. Рекомендуется применение полученных результатов в Федеральном дорожном агентстве «РОСАВТОДОР» и при совершенствовании разделов обеспечения безопасности дорожного движения в АБДД «Дорога».

Перспективы дальнейшей разработки темы. Направление дальнейшей разработки темы рекомендуется формировать на основе комплексного подхода исследования перечня доминирующих влияющих факторов на показатели аварийности дорожного движения по причине дорожных условий с учетом существующей информации в АБДД «ДОРОГА», на основе которой имеется возможность накапливать статистику и проводить анализ влияния показателей ровности и введения ограничений скоростного режима на изменение количества ДТП(ДУ).

Основное содержание диссертации изложено в публикациях: В изданиях, входящих в «Перечень рецензируемых российских научных журналов»:

1. Стрижевекий, Д А. Дорожно-транспортные происшествия с сопутствующими дорожными условиями на автомобильных дорогах общего пользования федерального значения / А.А.Сухов, Д.А.Стрижевский, А.В.Кочетков // Известия Волгоградского государственного технического университета 2013. Т. 7. № 21 (124). - С. 91 - 99.

2. Стрижевекий, Д А. Повышение безопасности дорожного движения на основе совершенствования структуры отраслевой диагностики федеральных автомобильных дорог / А.В. Кочетков, Д.А.Стрижевский, А.А.Сухов и др. // Вестник СамГУПС. 2013. № I. - С. 54 - 61.

3. Стрижевекий, Д. А. Безопасность автомобильных дорог: методический анализ применения показателя ровности 1Я1 в системе диагностики автомобильных дорог / А.В. Кочетков, Л.В Янковский, Д А Стрижевекий, А.А.Сухов // Грузовик. 2013. № 12. -С. 32 - 35. 4 Стрижевекий, Д А. Безопасность дорожного движения на автомобильных дорогах общего пользования федерального значения / А.А Сухов, Д.С.Стрижевекий, А.В.Кочетков // Грузовик. 2014. № 2. - С. 36 - 41.

5. Стрижевекий, Д А. Исследование влияния продольной ровности поверхности дорожного покрытия на безопасность дорожного движения / В.В.Чванов, Д.А.Стрижевский //Дороги и мосты. Вып. 21/1.-М., 2009.-С. 191 - 198.

6. Стрижевекий, Д.А. Обоснование требований к ровности дорожных покрытий с учетом обеспечения безопасности движения / В.В.Чванов, Д.А.Стрижевский // Дороги и мосты. Вып. 24/2,-М , 2010.-С. 171-175.

7. Стрижевекий, Д.А О закономерностях изменения показателя риска возникновения дорожно-транспортных происшествий / А.В.Кочетков, Д.А.Стрижевский, А.А.Сухов //Дороги и мосты. 2013. № 2(30). - С 250 - 256.

8. Стрижевекий, Д. А. Нормативное и технологическое развитие инновационной деятельности дорожного хозяйства / С П.Аржанухина, А.В.Кочетков, А.С.Козин, Д А.Стрижевекий // Интернет-журнал «Науковедение». Идентификационный номер статьи : 43ТВН412. 2012. №4.

9. Стрижевекий, Д А. Совершенствование структуры отраслевой диагностики федеральных автомобильных дорог / С.П.Аржанухина, А.В.Кочетков, А.С.Козин, Д.А.Стрижевский // Интернет-журнал «Науковедение». Идентификационный номер статьи : 44ТВН412. 2012. № 4.

10. Стрижевекий, Д. А. Классификационные признаки сертификационного сопровождения проектов с учетом особенностей ГОСТ 16504-81 / И.Б.Челпанов, А.В.Кочетков, Д.А.Стрижевский и др. //Справочник. Инженерный журнал. 2013. № 6. - С. 16-19.

15- 6147

В других изданиях:

11. Стрижевскнй, Д.А. Использование методов оценки эффективности при планировании ремонтных работ / Т.Ф.Матюшенко, Д.А.Стрижевский А Дороги и мосты: сб. ст. ФГУП «РОСДОРНИИ». Вып. 15/1. - М„ 2006. - С. 46 - 56.

12. Стрижевскнй, Д А. Повышение безопасности дорожного движения на основе развития системы мониторинга автомобильных дорог / А.В.Кочетков, Д.А.Стрижевский, А.А.Сухов, и др. // Инновации и исследования в транспортном комплексе. Междунар. науч.-практ. конф. 23-24 мая 2013 г. - Курган : Урал. гос. ун-т. путей сообщения, 2013. - С. 255 - 261.

13. Стрижевскнй, Д А. Учет уровня ответственности и безопасности движения в классификации автомобильных дорог / Н.Е.Кокодеева, Д.А.Стрижевский, А.А.Сухов и др. // Строительство, дизайн, архитектура: разработка научных основ создания здоровой среды обитания. Сборник материалов международной научной конференции, Россия, г. Киров, 24-25 июня 2013 г. - С. 24 - 33 (Scopus).

14. Стрижевскнй, Д.А.Формирование, наполнение и анализ базы данных по безопасности дорожного движения на автомобильных дорогах общего пользования / А.В.Кочетков, А.А.Сухов, Д.А.Стрижевский, А.М.Стрижевский // Техническое регулирование в гранспортном строительстве. 2013. № 3; URL: lrts.esrae.ru/4-18 (дата обращения:

16.08.2013).

15. Стрижевскнй, Д.А. Федеральные дороги России. Транспортно-эксплуатационные качества и безопасность дорожного движения / М.Л.Ермаков, Д.А.Стрижевский, И.Ф.Живопис-цев и др. // Статистический аналитический сборник. - М. : Федеральное дорожное агентство. 2008. - 125 с.

16. Стрижевскнй, Д.А. Исследование повышения безопасности дорожного движения путем учета индекса IRI и комплексного показателя транспортно-эксплуатационного состояния / Л.В.Янковский, А.В.Кочетков, Д.А.Стрижевский // Техническое регулирование в транспортном строительстве. - 2014. - № 3 (7); URL: trts.esrae.ru/13-46 (дата обращения:

25.10.2014).

17. ОДМ. Руководство по устранению и профилактике возникновения участков концентрации ДТП при эксплуатации автомобильных дорог / Росавтодор - М. : ФГУП «ИНФОРМАВТОДОР», 2009. - 85 с.

Степень личного участия автора в опубликованных работах. В работах [1-17] автор принимал непосредственное участие в постановке теоретической проблемы, анализе состояния нормативно-методического обеспечения безопасности дорожного движения, установлении тенденций изменения количества ДТП, оценке риска, вычислительном моделировании, обобщении результатов исследований и внесении предложений по практической реализации предложенных идей.

Стрижевскнй Дмитрий Александрович

ОБОСНОВАНИЕ ВВЕДЕНИЯ ОГРАНИЧЕНИЙ РЕЖИМА ДВИЖЕНИЯ АВТОМОБИЛЬНОГО ТРАНСПОРТА НА ОСНОВЕ ОЦЕНКИ ПОКАЗАТЕЛЕЙ РОВНОСТИ ДОРОЖНОГО ПОКРЫТИЯ Автореферат

Подписано в печать 17.04.2015 Формат60*84 1/16

Бум. офсет. Усл. печ. л. 1,0 Уч.-иэд. л. 1,0

Тираж! 00 экг Заказ 45 Бесплатно

Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А

410054, Саратов, Политехническая ул., 77 Отпечатано в Издательстве СГТУ. 410054, Саратов, Политехническая ул., 77 Тел.: 24-95-70; 99-87-39, e-mail: izdat@sstu.nj

2015677553

2015677553