автореферат диссертации по транспорту, 05.22.10, диссертация на тему:Повышение безопасности пешеходов на нерегулируемых пешеходных переходах

На правах рукописи

& -----

КИМ ПАВЕЛ АНАТОЛЬЕВИЧ

ПОВЫШЕНИЕ БЕЗОПАСНОСТИ ПЕШЕХОДОВ НА НЕРЕГУЛИРУЕМЫХ ПЕШЕХОДНЫХ ПЕРЕХОДАХ

Специальность 05.22.10 - Эксплуатация автомобильного транспорта

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Чита-2014

005557677

005557677

Работа выполнена в ФГБОУ ВПО «Забайкальский государственный университет»

Научный руководитель:

Официальные оппоненты:

Ведущая организация:

Озорнин Сергей Петрович

доктор технических наук, профессор, профессор кафедры «Строительные и дорожные машины» ФГБОУ ВПО «Забайкальский государственный университет»

Пугачев Игорь Николаевич

доктор технических наук, профессор, ФГБОУ ВПО «Тихоокеанский государственный университет», профессор кафедры «Автомобильные дороги»

Ляпустнп Павел Константинович

кандидат технических наук, доцент, ФГБОУ ВПО «Ангарская государственная техническая академия», кафедра «Управления на автомобильном транспорте»

ФГБОУ ВПО «Санкт-Петербургский архитектурно-строительный университет», г. Санкт-Петербург

Защита состоится 28 ноября 2014 г. в 12.00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.073.04 при ФГБОУ ВПО «Иркутский государственный технический университет» по адресу: 664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83, корпус «К», конференц-зал.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Иркутский государственный технический университет» и на сайте: vwvw.istu.edu/structure/54/1319/1189/

Автореферат диссертации разослан: 26.09.2014 г.

Отзывы на автореферат (два экземпляра, заверенные организацией) направлять в адрес диссертационного совета: 664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83, Д 212.073.04, e-mail: ds04@istu.edu; факс: (3952) 40-58-69

Ученый секретарь диссертационного совета

С.Ю. Красноштанов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследования. Основным видом дорожно-транспортных происшествий (ДТП) в России является наезд на пешехода, причем, свыше трех четвертей этих ДТП связаны с нарушениями Правил дорожного движения (ПДЦ) водителями транспортных средств. Около трети всех происшествий связаны с неправильным выбором скорости движения.

Каждое третье ДТП, из числа зарегистрированных наездов на пешеходов, происходит на пешеходных переходах. Так, например, вина водителей при наезде на пешеходов в зоне пешеходного перехода по г. Чите за последние три года установлена в 219 случаях из 230 ДТП, что составляет 96,5 %. В основном допускают наезд на пешехода водители легковых автомобилей.

Статистика ДТП многих стран показывает, что опасность движения резко повышается в темное время суток. Несмотря на то, что интенсивность движения в этот период в 5...10 раз ниже, чем в светлое время, доля ДТП составляет 40...60% их общего числа. Происшествия в темное время характеризуются большей тяжестью последствий. Основной предпосылкой повышения опасности движения в темное время суток является значительное снижение эффективности зрительного восприятия водителями дороги и окружающей обстановки, обусловленное физиологическими особенностями зрения человека. В темноте водитель значительно хуже воспринимает обстановку, с меньшей точностью оценивает скорость своего автомобиля и, что очень важно, подвержен ослеплению светом фар встречных автомобилей, а иногда и стационарных источников света.

Всё, что связано с обеспечением безопасности дорожного движения, принято рассматривать как единую систему - комплекс «Водитель - Автомобиль - Дорога - окружающая Среда» (система ВАДС). Однако в условиях растущих скоростей автотранспортных средств на нерегулируемых пешеходных переходах возникает серьезное комплексное противоречие между фактической и требуемой степенью информированности водителя и пешехода, которое вызывает необходимость постоянного совершенствования всех составляющих этого комплекса. Самым главным его звеном является человек — пешеход, водитель, пассажир, т.е. участники дорожного движения.

Попытка разработки эффективных мероприятий, повышающих безопасность пешеходов с использованием рациональных схем информационного обеспечения водителей и пешеходов при их взаимодействии в зонах нерегулируемых пешеходных переходов, наталкивается на противоречие, связанное с отсутствием знаний об энтропии состояния системы «Водитель - Автомобиль - Дорога - Пешеходный Переход - Среда - Пешеход». Таким образом, проведение научного исследования, направленного на повышение безопасности пешеходов на нерегулируемых пешеходных переходах на основе эффективного информационного обеспечения участников движения, является актуальным.

Рабочая гипотеза: безопасность пешеходов на нерегулируемых пешеходных переходах можно значительно повысить, если повысить информационное обеспечение участников движения (водителей и пешеходов) в зонах нерегулируемых пешеходных переходов.

Цель работы: повышение безопасности пешеходов на нерегулируемых пешеходных переходах на основе использования информационного обеспечения участников движения.

Объект исследования — процессы информационного обеспечения и взаимодействия водителей и пешеходов при пересечении нерегулируемых пешеходных переходов.

Предмет исследования — закономерности изменения информированности, а также степени риска пешеходов и водителей в зоне нерегулируемых пешеходных переходов.

Задачи исследования:

1. Научно обосновать информационно-аналитическую и математическую модели системы «Водитель — Автомобиль - Дорога - Пешеходный Переход -Среда — Пешеход» и на их основе выполнить аналитическое исследование процессов информационного взаимодействия водителей и пешеходов при пересечении нерегулируемых пешеходных переходов;

2. Установить закономерности изменения уровня информированности, а также степени риска пешеходов и водителей в зоне нерегулируемых пешеходных переходов, и на их основе разработать комплекс научно обоснованных мероприятий, повышающих безопасность пешеходов;

3. Выполнить производственную проверку результатов научного исследования и дать им технико-экономическую оценку.

Научной новизной исследования обладают:

1. Информационно-аналитическая модель системы «Водитель - Автомобиль -Дорога - Пешеходный Переход - Среда - Пешеход», позволяющая оптимизировать процессы информационного взаимодействия водителей и пешеходов при пересечении ими нерегулируемых пешеходных переходов и оценивать полноту обустройства этих пешеходных переходов.

2. Математическая модель и алгоритм процессов взаимодействия водителей и пешеходов, позволяющая исследовать информационное обеспечение водителей и пешеходов в зонах нерегулируемых пешеходных переходов;

3. Установленные закономерности изменения уровня информационного обеспечения информированности, а также степени риска пешеходов и водителей в зонах нерегулируемых пешеходных переходов.

Практическая значимость. Результаты выполненного научного исследования позволяют: дорожно-коммунальным службам изменять обустройство нерегулируемых пешеходных переходов и тем самым значительно повышать безопасность дорожного движения и пешеходов; водителям транспортных средств и пешеходам повышать уровень и качество информационного обеспечения при их взаимодействии на нерегулируемых пешеходных переходах; надзорным органам ГИБДД более обоснованно выдавать предписания дорожно-коммунальным службам для обустройства нерегулируемых пешеходных переходов; экспертным и экспертно-криминалистическим службам более обоснованно выполнять экспертизы ДТП на нерегулируемых пешеходных переходах.

Научные положения, выносимые на защиту:

1. Информационно-аналитическая модель системы «Водитель — Автомо-

биль - Дорога - Пешеходный Переход - Среда - Пешеход» позволяет оптимизировать процессы информационного обеспечения и взаимодействия водителей и пешеходов при пересечении ими нерегулируемых пешеходных переходов и тем самым снижать количество ДТП;

2. Математическая модель и алгоритм процессов взаимодействия водителей и пешеходов позволят исследовать и устанавливать закономерности изменения уровня информированности и степени риска пешеходов и водителей в зонах нерегулируемых пешеходных переходов;

3. Установленные закономерности изменения уровня информированности, а также степени риска пешеходов и водителей в зонах нерегулируемых пешеходных переходов позволяют разрабатывать комплекс организационных и технических мероприятий по предупреждению и снижению ДТП.

Личный вклад автора состоит в формировании научной гипотезы и цели диссертационной работы, в постановке задач и их решении, в разработке теоретических положений, методик, математических моделей, направленных на обеспечение системной безопасности пешеходов и пешеходных потоков на нерегулируемых пешеходных переходах, что обеспечивалось на всех этапах выполнения диссертации — от научного поиска до реализации их на практике.

Апробация работы. Материалы исследований доложены, и получили одобрение на XI международной научно-практической конференции «Кулагинские чтения», Чита, ЗабГУ, 2011 г.; на Международной научно-практической конференции «Прогрессивные методы обеспечения работоспособности транспортно-технологических средств, организации автотранспортных услуг и дизайна современных автомобилей», Саратов, СГТУ, 28 - 30 мая 2013 г.; на 83-й Международной научно-технической конференции Ассоциации автомобильных инженеров «Особенности эксплуатации автотранспортных средств в дорожно-климатических условиях Сибири и Крайнего Севера, проблемы сертификации, диагностики, контроля технического состояния», Иркутск, ИрГТУ 18-20 сентября 2013 г., на научно-техническом семинаре ИрГТУ, Иркутск, 21.03.2014 г.

Реализация результатов работы. Разработанные модели и алгоритм прошли проверку и внедрены в работу надзорных органов ГИБДД, дорожно-коммунальных служб г. Читы, экспертно-криминалистического бюро УВД Забайкальского края. Результаты работы используются в учебном процессе подготовки инженеров по организации дорожного движения в Забайкальском государственном университете.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 5 печатных работ общим объемом 2,5 усл. п. л., в том числе 2 работы в изданиях из перечня ВАК Минобр-науки РФ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и основных выводов, содержит 149 страниц (в том числе 14 таблиц, 36 иллюстраций), список литературы из 133 наименований и 4 приложениях на 18 страницах.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы исследования, сформулирована рабочая гипотеза, определены цель, объект и предмет исследования, научная новизна, практическая значимость, основные положения, выносимые на защиту.

Первая глава содержит описание значимости информационного обеспечения организации движения АТС и пешеходов в зонах нерегулируемых пешеходных переходов.

Установлено, что большую роль в развитие науки об обеспечении безопасности движения АТС внесли A.A. Афанасьев, А.П. Алексеев, В.Ф Бабков, В.Д. Балакин, Н.В. Быстрое, В.А. Гудков, В.А. Иларионов, Г.И. Клинковштейн, Е.М. Лобанов, П.К. Ляпустин, И.М. Пугачев, В.В. Сильянов, В.В. Столяров и др.

Особую роль в развитие науки об автотехнической экспертизе ДТП внесли С.А. Евтюков, В.А. Иларионов, Н.М. Кристи, О.В. Лукошявичене, Р.В. Ротенберг, В.В. Столяров, И.И. Чава и др.

Проблема обеспечения безопасности дорожного движения рассматривается с нескольких позиций. Во-первых, с точки зрения организации движения (работы Афанасьева A.A., Алексеева А.П., Гудкова В.А.). Во-вторых, с точки зрения дорожного строительства (качество дорог, пересечений, переходов: физическое их обустройство, информативность оснащения средствами регулирования движения и т.п. (работы Бабкова В.Ф., Быстрова Н.В., Сильянова В.В., Столярова В.В. и ДР-)-

Производителями автотранспортных средств активно разрабатываются и внедряются средства активной и пассивной безопасности АТС.

Выполняются работы, посвященные психологии водителей и пешеходов (работы Кристи Н.М., Лукошявичене О.В., Ротенберга Р.В.).

Разрабатываются рекомендации для профессионального отбора водителей.

Разрабатываются системы для регистрации функционального состояния водителей, позволяющие отслеживать вероятность появления состояний недостаточной бдительности водителя или его засыпания.

Разрабатываются рекомендации по обеспечению безопасности пешеходов на регулируемых и нерегулируемых пешеходных переходах.

Однако, несмотря на это, проблема аварийности на дорогах остается актуальной, особенно в зонах нерегулируемых пешеходных переходов. Это подтверждается данными официальной статистики.

В конце главы сформулированы выводы и задачи исследования.

Вторая глава посвящена аналитическим исследованиям. Для аналитического исследования процессов информационного взаимодействия водителей и пешеходов на нерегулируемых пешеходных переходах сформирована информационно-аналитическая модель системы «Водитель - Автомобиль - Дорога - Пешеходный Переход - Среда - Пешеход». Разработана математическая модель процессов взаимодействия водителей и пешеходов, позволяющая оптимизировать их информационное обеспечение в зонах нерегулируемых пешеходных переходах.

Создание опасной сшуации и ее развитие во многом определяется качеством процессов информационного взаимодействия водителей, пешеходов и других участников движения, особенно в зонах нерегулируемых пешеходных переходов.

Для выявления особенностей информационного взаимодействия водителей и пешеходов при пересечении ими нерегулируемых пешеходных переходов построена обобщенная структурная модель системы ВАДС (рис. 1), в которой возникла необходимость введения двух дополнительных элементов: «Пешеходный переход» - ПП и «Пешеход» - П. В системе Водитель - Автомобиль - Дорога -Пешеходный Переход — Среда - Пешеход (ВАДППСП) элементы «Водитель» и «Окружающая среда» оказывают взаимное влияние друг на друга.

Рис. 1. Структурная модель системы ВАДППСП

Информацию о поведении автомобиля, режиме движения, состоянии дорожного полотна, дорожной разметке, сигналах светофоров действии дорожных знаков, поведении и сигналах других участников движения, водитель АТС получает с некоторой задержкой. Величина этой задержки обусловлена своевременностью и качеством информационного обеспечения водителя, а также его психофизиологическим состоянием. Представленная на рис. 2 структурно-функциональная схема связей в сложной информационно-обменной системе (модель системы ВАДППСП), содержит элементы, отражающие задержки получения водителем АТС необходимой информации и задержки по принятию им решений.

Структурно-функциональная схема связей в сложной информационно-обменной системе (информационно-аналитическая модель системы ВАДППСП) отражает, в отличие от общепринятой модели системы ВАДС, взаимовлияние выделенных в отдельные подсистемы других участников движения (водителей других АТС), а также пешеходов. Это позволяет учесть взаимное информационное влияние элементов, входящих в данные подсистемы, на уровень (степень) информированности водителя и, соответственно, на уровень безопасности дорожного движения. Эта схема связей позволяет комплексно анализировать параметры и информационные связи подсистем системы ВАДППСП, необходимые для оценки их влияния на переходы системы из одного состояния в другое.

Подсистемы «Водитель», «Пешеходы» и «Другие участники движения» отнесены к категории активных составляющих системы ВАДППСП, а подсистема

«Окружающая среда», включающая в себя подсистему «Дорога», - к категории пассивных. Активные составляющие целенаправленно или опосредованно изменяют состояние системы ВАДППСП. Подсистема «Водитель» отражает роль человека-оператора, который осуществляет постоянный контроль над дорожной обстановкой, руководствуется информацией, поступающей от других элементов системы (как минимум, от шести источников), вырабатывает управляющие воздействия на подсистему «Автомобиль» и выбирает наиболее приемлемые способы реагирования на возникающие дорожно-транспортные ситуации.

источники ИНФОРМАЦИИ

ДРУГИЕ УЧАСТНИКИ ДВИЖЕНИЯ

ОКРУЖАЮЩАЯ СРЕДА

Дорога, сезонные погодные условия, освещенность

Элементы обустройства: дорожные знаки, светофоры, сигнальное оборудование автомобилей других участников движения, дополнительные

знаки обозначения и оборудование пешеходных переходов

ВОДИТЕЛЬ

Психофизиологическое состояние

* Уровень (степень) информированности

АВТОМОБИЛЬ

Т

I ▼

ПЕШЕХОДЫ

Психофизиологическое состояние

Уровень (степень) информированности

Средства отображения информации

Органы управления

Рис. 2. Структурно-функциональная схема связей в сложной информационно-обменной системе (модель системы ВАДППСП)

К подсистеме «Другие участники движения» отнесены все водители АТС, находящиеся в пределах активного информационного взаимодействия с остальными подсистемами ВАДППСП (в зоне пешеходного перехода). Подсистема «Пешеходы» включает всех находящихся в поле зрения водителя и в пределах пешеходного перехода пешеходов, которые потенциально могут оказаться на пути следования автомобиля. Эта подсистема также участвует в активном информационном взаимодействии с остальными подсистемами системы ВАДППСП.

Состояние каждой подсистемы и уровень информированности водителей и

пешеходов характеризуются комплексом параметров, значения которых должны однозначно идентифицировать эти состояния и оценивать уровни информированности (рис. 3). Параметры, включенные в характеристики подсистемы «Автомобиль», распространяются на автомобили других участников движения в зоне нерегулируемого пешеходного перехода, в том числе и автомобили - помехи.

Комплекс параметров идентификации состояний подсистем системы ВАДППСП и уровня информированности водителей и пешеходов

ВОДИТЕЛЬ

Время реакции, параметры эмоционального и психофизиологического состояния, степень утомления, особенности зрительного и слухового восприятия информации, уровень квалификации, пол, возраст, уровень информированности в зоне пешеходного перехода

ПЕШЕХОДЫ

Антропометрические характеристики: рост, вес, параметры эмоционального и психофизиологического состояния, особенности зрительного и слухового восприятия информации, пол, возраст, направление и характер движения, стиль одежды, уровень информированности в зоне пешеходного перехода

АВТОМОБИЛЬ

Режим и направление движения, скорость движения, максимально возможное замедление, величина тормозного и остановочного пути, обзорность с места водителя, габаритные размеры, масса, степень загруженности, параметры состояния тормозной системы и шин

ОКРУЖАЮЩАЯ СРЕДА, ДОРОГА, ПЕШЕХОДНЫЙ ПЕРЕХОД

Климатические и погодные условия, время года, час суток, освещенность, интенсивность движения, тип, состояние, ровность дорожного покрытия, параметры видимости, коэффициент сцепления шин с покрытием дороги, обустройство ПП (знаки, разметка, технические средства организации дорожного движения, дополнительные устройства и ограждения)

Рис. 3. Комплекс параметров идентификации состояний подсистем системы ВАДППСП и уровня информированности водителей и пешеходов

Необходимая для взаимообмена между активными подсистемами информация формируется участниками дорожного движения и окружающей зону пешеходного перехода обстановкой. Отсутствие достаточного объема необходимой информации, как у водителей АТС, так и у пешеходов, может привести к развитию опасного состояния системы ВАДППСП. При неадекватной реакции хотя бы одной активной подсистемы на состояние других подсистем также формируется опасное состояние системы. Ранжирование факторов и параметров активных подсистем позволило определить, что существенное, а в большинстве случаев определяющее влияние на состояние системы ВАДППСП, оказывает своевременность получения участниками движения необходимой информации и ее качество.

Процессы управления автомобилем сопровождаются получением, обработ-

кой и анализом водителем целого ряда потоков информации. При этом изменяется энтропия (неопределенность) состояния контролируемой водителем системы. Энтропия состояний системы ВАДППСП тем меньше, чем больше информации будет получено водителем для раскрытия неопределенности ситуации. .

Из теории информации известно, что энтропия системы оценивается двоичным логарифмом (по числу возможных состояний водитель может быть: полностью информирован-, недостаточно информирован). С учетом вероятности поступления необходимой информации при приближении к нерегулируемому пешеходному переходу энтропию рассматриваемой системы определим как:

^co = -Z^(o-iog2/?.(/x (о

/=i

где He(t) - энтропия системы ВАДППСП ко времени t при определенном уровне информированности водителя в зоне нерегулируемого пешеходного перехода; Pie(t) - вероятность своевременного и адекватного реагирования водителя на /-ю ситуацию ко времени t; 1,00 > PiB(t) > 0,00; i = 1, 2,... , n - номер (количество) оцениваемых ситуаций в зоне нерегулируемого пешеходного перехода.

Количество информации, необходимое для снятия неопределенности (анти-энтропийность) Ив, определяется величиной этой неопределенности, но с обратным знаком, т.е. Ив = —Нв (t).

Только после того как неопределенность уровня информированности водителя будет раскрыта поступающей информацией, она станет равной нулю, так как log2 1 = 0. Следовательно, количество информации, необходимой для адекватного реагирования водителя на складывающуюся ситуацию на пешеходном переходе, должно равняться неопределенности состояния системы ВАДППСП перед ее оценкой в связи со складывающейся ситуацией.

В основе математической модели оптимизации информационного обеспечения водителей лежит целевая функция (2) с определенными ограничениями:

(О = -X^e(0-log2 Ры (О -> min, (2)

/=i

ограничения: 1,00 > Рп(!) > 0,00; t > О; / = 1,2,...,«.

Движение пешехода, приближающегося к нерегулируемому пешеходному переходу и ступающего на него, также сопровождается получением, обработкой и анализом информации. При этом изменяется энтропия (неопределенность) состояния системы ВАДППСП. Энтропия состояний системы будет тем меньше, чем больше информации будет получено и реализовано пешеходом для раскрытия неопределенности ситуации. С учетом вероятности поступления необходимой информации при приближении к пешеходному переходу энтропию рассматриваемой системы определим также по формуле (1).

Вероятность РтО) своевременного и адекватного реагирования пешехода на /-ю ситуацию ко времени t в большинстве случаев будет меньше вероятности своевременного и адекватного реагирования водителя, т.е. Рш < . Следует учитывать, что вероятность своевременного и адекватного реагирования водителя зависит от уровня его информированности в зоне пешеходного перехода.

Основой математической модели оптимизации информационного обеспечения пешеходов является целевая функция (3) с определенными ограничениями:

^(0 = -S^l7(0-Iog2^(0-»-min, (3)

/-1

ограничения: 1,00>Pm(t)> 0,00; t > О; / = 1,2,... ,п.

Таким образом, для обеспечения уровня безопасности на нерегулируемом пешеходном переходе используются следующие целевые функции модели:

НЛО = Р»(0 ■ log2 Ри(0 -> min, /=i

Н„ (О = Р,п (О■ log2 /;„(/)-> min, /=1

ограничения: 1,00 > PJt) > 0,00; t > О; / = 1,2,... , п; 1,00 > Pm{t)> 0,00; t > О; i = 1,2,...

Алгоритм информационного взаимодействия с целью повышения безопасности на нерегулируемых пешеходных переходах представлен на рис. 4.

Рис. 4. Алгоритм информационного взаимодействия водителей и пешеходов с целью повышения безопасности на нерегулируемых пешеходных переходах

Дополнительным критерием оценки безопасности пешеходов на нерегулируемых пешеходных переходах выступает степень риска пешехода Яп при выходе на пешеходный переход в указанных вариантах (оговоренных условиях):

Rn = 0,5 - Ф

So

+ CX Sooc

(4)1

где Бвп - расстояние видимости пешехода на дороге, м; Б0 - остановочный путь автомобиля, м; Ф - табулированная функция нормального распределения; сг5вв -среднее квадратическое отклонение расстояния от места наезда на пешехода до автомобиля в момент возникновения опасной ситуации; (тхюс- среднее квадратическое отклонение остановочного пути автомобиля.

Для выполнения расчетов видимости пешехода с рабочего места водителя ) при обзорности, ограниченной неподвижным препятствием, строится масштабная схема (рис. 5.) участка автомобильной дороги с указанием двух полос для движения в одном направлении, пешеходного перехода и припаркованного автомоби-\ ля-помехи, стоящего на правой полосе движения. На схеме показан пешеход и автомобиль, приближающийся к пешеходному переходу по левой полосе движения.

Рис. 5. Расчетная схема для определения видимости пешехода с рабочего места водителя ! при обзорности, ограниченной неподвижным препятствием в виде автомобиля-помехи •

Начальное положение припаркованного автомобиля-помехи принималось^ равным 5 м до пешеходного перехода. Сделано допущение о том, что пешеход! расположен у правого края проезжей части в начале пешеходного перехода.

Из подобия треугольников ABC и EBF (рис. 5) сначала производили расчет' расстояния АС - от водителя до пешеходного перехода, как:

АС EF '

ВС BF

АС =

BC-EF BF

(5)?

Если задаться шириной автомобиля BF, расстоянием ВС и расстоянием АО -от водителя до переднего края автомобиля, можно легко определить отрезок ОС расстояние 8а от приближающегося автомобиля до пешеходного перехода: '

ОС = АС - АО (6)

Пошагово удаляя припаркованный автомобиль-помеху от пешеходного перехода с шагом 0,5 м, рассчитываем расстояние видимости 8ВП (отрезок АС) пешехода с рабочего места водителя приближающегося автомобиля:

ЛВ = у1АС2+ВС2 (7)

Рассчитанные расстояния 8а от приближающегося автомобиля до пешеходного перехода сравниваем со значениями остановочного пути Бост автомобиля при скоростях 40 и 60 км/ч.

На завершающем этапе определим вероятности Рш обнаружения водителем пешехода в начале нерегулируемого пешеходного перехода по формуле, которая позволяет оценить степень информированности водителя:

Р,.= 1-Я, (В)

где Кц - степень риска пешехода при выходе на пешеходный переход.

На основании результатов расчета строим графики функциональных зависимостей вида: Рш =/(5^; Дп =/(5^, Н(()=/(Р^ и выполняем их анализ.

В третьей главе представлены методики: планирования экспериментальных исследований; проведения экспериментальных и расчетных исследований; оценки адекватности математической модели. Разработаны методики: экспериментальных исследований влияния дорожных условий на величину тормозного (остановочного) пути автомобиля; экспериментальных исследований по определению расстояния видимости пешехода с рабочего места водителя; экспериментальных исследований обустройства нерегулируемых пешеходных переходов; экспериментальных исследований дополнительных средств информирования водителей и пешеходов на нерегулируемых пешеходных переходах; проведения расчетных исследований влияния степени информированности водителей и пешеходов на безопасность движения.

Общая методика исследований предусматривает оптимизацию информационного обеспечения водителей и пешеходов в зонах нерегулируемых пешеходных переходов, формирование комплекса научно обоснованных мероприятий, повышающих безопасность пешеходов с использованием рациональных схем информационного обеспечения водителей и пешеходов при их взаимодействии в зоне нерегулируемых пешеходных переходов.

В четвертой главе приведены результаты аналитических и экспериментальных исследований, а также результаты производственной проверки теоретических положений о зависимости уровня безопасности в зонах нерегулируемых пешеходных переходов от степени информированности водителей и пешеходов.

Следует различать расстояние видимости дороги Бвд и расстояние БВп, с которого можно различить конкретное препятствие на дороге. Величина является достаточно устойчивым параметром и зависит от состояния дорожного покрытия, атмосферных условий, технического состояния автомобиля (правильности регулировки и чистоты его фар, состояния лобового стекла, стеклоочистителей) и субъективных качеств водителя.

Величина расстояния $вп зависит от характеристик видимости предмета (препятствия) - его размеров, формы, степени контрастности по отношению к окружающей среде, степени освещенности, направления и скорости его движе-

ния. Так, например, в случае анализа видимости пешехода на дороге величина 5^/7 зависит от цвета его одежды, роста, а также от того, перемещался ли он по проезжей части или был неподвижным (лежал или стоял на дороге).

Величины 5ад и БцП зависят от многих факторов, установить их значения в каждом конкретном случае можно, но только в результате проведения дополни-1 тельных экспериментальных исследований.

Для решения вопроса о наличии технической возможности предотвращения наезда на пешехода в условиях ограниченной видимости, кроме данных, перечисленных ранее, необходимо использовать дополнительные исходные данные:

- расстояние видимости дороги с рабочего места водителя при движении АТС;

- расстояние, с которого водитель мог различить (обнаружить) пешехода.

В ходе выполненных экспериментальных исследований установлено расстояние видимости дороги при ближнем свете фар Бвдб = 84 м, а также расстояние видимости дороги при дальнем свете фар Бвдд = 107 м. Расстояние видимост пешехода в темное время суток на неосвещенном нерегулируемом пешеходно переходе при ближнем свете фар по ширине проезжей части составило: на пра вом краю проезжей части БВП = 76 м; на середине проезжей части БВп = 31 м; н левом краю проезжей части БВп = 27,8 м.

Расстояние видимости пешехода в темное время суток на неосвещенном не регулируемом пешеходном переходе при дальнем свете фар по ширине проезже части составило: на правом краю проезжей части Бвп = 81,4 м; на середине про езжей части БВп = 70,7 м; на левом краю проезжей части Бвп = 38,0 м.

Расстояние видимости пешехода в темное время суток на освещенном нерегу лируемом пешеходном переходе при ближнем и дальнем свете фар по всей ши рине проезжей части составило БНП = 144...145 м.

Экспериментально установлено, что расстояние видимости пешехода темное время суток на освещенном пешеходном переходе не зависит от режи ма света фар автомобиля и расположения пешехода по ширине проезжей части.

Как следует из проведенных расчетов, освещение нерегулируемых пешеход ных переходов в темное время суток снижает риск наезда на пешехода с Яп 0,999 до Яп = 0,001. То есть, величина снижения риска наездов на пешеходов со ставит 998 случаев из 1000 случаев подобных ситуаций.

Исследования информационного обеспечения водителей и пешеходов в зо нах нерегулируемых пешеходных переходов выполнялись на основе схемы (рис 5) которая позволила выполнить анализ безопасности пешехода при движени легкового автомобиля в условиях ограниченной видимости.

Во всех случаях неопределенность возникающих ситуаций на нерегулируе мых пешеходных переходах зависит, прежде всего, от своевременности и каче ства получаемой водителем АТС информации, необходимой ему для ситуацион ного анализа и своевременного и адекватного реагирования, а также от скорост движения АТС. Характер изменения энтропии системы ВАДППСП Н(1) в зависи мости от вероятности обнаружения водителем пешехода перед нерегулируемы пешеходным переходом Рм при различных скоростях движения АТС представле на графике рис. 6. Установлено, что изменение энтропии Нв(1) системь ВАДППСП в зависимости от вероятности обнаружения водителем пешехода пе

аппроксимируется полиномом второй стерени

(9)

ред пешеходным переходом Р, вида:

Нв(0 — а -Рт2 + в-Р1В+с где й.еис - постоянные для данных условий коэффициенты. Для каждой скорости движения автомобиля найдены значения коэффициентов а, ей с полинома (9) при 0,99>Д2>0,98. Анализ рис. 6 показывает, что максимальное значение энтропии системы ВАДСППСП наблюдается при скоростях движения АТС перед нерегулируемым пешеходным переходом более 40 км/ч и вероятности

3.50 I

2

3

К S с О У > w\\

s ////

/ / 6

0.00 0.10 0.20 0.30 0.40 0.5а 0.60 0.70 0.80 0.90 1.00 Вероятность Pie

С уменьшением скорости вероятность Р,в обнаружения водителем пешехода перед пешеходным переходом увеличивается.

Таким образом, абсолютно правомерным является установка перед нерегулируемым пешеходным переходом в населенных пунктах знака ограничения скорости движения 40 км/ ч на рас-Рис. 6. Энтропия системы ВАДППСП H,(t) в зависимости от стоянии не менее ве-

вероятности обнаружения водителем пешехода перед пешеходным личины остановочного переходом Р,.\ 1 - при скорости движения АТС - 60 км/ч; 2-55 пути АТС, движущих-км/ч; 3-50 км/ч; 4-45 км/ч; 5-40 км/ч; 6-при 35 км/ч ся со скоростью 60

км/ч, т.е. 48,28 м.

На загородных дорогах такой знак ограничения скорости движения АТС должен быть установлен на расстоянии не меньше длины остановочного пути легковых АТС, движущихся со скоростью 90 км/ ч, т.е. 87,68 м.

При подъезде к нерегулируемому пешеходному переходу водитель должен иметь возможность получения визуальной информации о наличии в зоне пешеходного перехода пешеходов и других участников движения. Другие участники движения (особенно водители крупногабаритных АТС) вольно или невольно могут создавать помехи для своевременного получения необходимой полнообъемной информации о состоянии зоны нерегулируемого пешеходного перехода, тем самым влияя на энтропию рассматриваемой системы ВАДСППСП.

Выполнен анализ закономерностей изменения вероятности обнаружения водителем пешехода перед пешеходным переходом от величины остановочного пути 50ст движущегося автомобиля при варьировании расстояния 5а обнаружения водителем пешехода. Данный анализ также выполнялся для случая, схема которого представлена на рис. 5, при условии, что автомобиль-помеха, стоящий у правого края проезжей части, дискретно перемещали назад от пешеходного перехода.

Для каждого нового положения автомобиля-помехи определяли расстояния 5а обнаружения водителем пешехода (по формуле 6). Рассчитан риск пешехода /?п и остановочный путь Зост автомобиля для значений скорости: 35,40,45, 50,55 и 60 км/ч.

Результаты исследования показывают, что зависимость риска пешехода К, от расстояния 5а обнаружения водителем пешехода весьма корректно аппрокси мируется полиномом третьей степени вида:

Яп = а ■ 5а3 + в ■ 5а2+ с • + с/ (10'

где а, в, с и й-постоянные для данной скорости коэффициенты.

Для определения значений коэффициентов полинома (6) выполнены расче-ь ты зависимостей вида Яп для АТС, приближающихся к нерегулируемом^

пешеходному переходу на скорости: 35, 40, 45, 50, 55 и 60 км/ч. Для графиков за; висимости Я„ определены коэффициенты а, в, с и (I при (Ъ,99>Г?>0,Щ.

Выявленные зависимости, влияющие на вероятность информированности водителя, объединены в объемный график, который представлен на рис.7.

Зависимости Ри = / (Ба) при варьировании Бост

Ь Расстояние обнаружения пешехода Бэ, [м]

О

■ 0-0,.2 ■ 0,2,0,4 и 0,4-0,6 ■ 0,6-0,8 ■ 0,3-1

Рис. 7. График зависимостей вероятности обнаружения водителем пешехода перед пешеходным переходом от величины остановочного пути движущегося автомобиля при варь^ ировании расстояния обнаружения водителем пешехода на нерегулируемом пешеходном переходе

Выполнены расчеты зависимостей расстояния 56„ обнаружения пешеход; водителем, от расстояния разделяющего автомобиль-помеху от пешеходног^ перехода, которые приведены на рис. 8. Они позволили выполнить анализ зако номерностей изменения вероятности обнаружения водителем пешехода пере/ пешеходным переходом от величины остановочного пути ,?0С1 движущегося авто' мобиля при варьировании расстояния 5'а обнаружения водителем пешехода. Веро ятность обнаружения водителем пешехода перед пешеходным переходом зависи от величины остановочного пути 5ост движущегося автомобиля, а также от рассто яния 5а обнаружения водителем пешехода. Очевидно, что с увеличением скорости автомобиля возрастает величина его остановочного пути, а информированности водителя снижается.

Установленные закономерности изменения информированности участников движения позволили научно обосновать комплекс эффективных организационных и технических мероприятий, гарантированно повышающих безопасность движения на нерегулируемых пешеходных переходах:

> скорость движения АТС в зонах нерегулируемых пешеходных переходов не должна превышать 35 км/ч;

> расстояние от пешеходного перехода до стоящего перед ним АТС не должно быть менее 12,5 м;

80

Т

s70

i/i

а ° 60 3

з

ш

S 50

X

О

ш 30

X Ш О

2 20 п о.

10

Расстояние от припаркованного ТС до пешеходного перехода, [м]

• Грузовой автомобиль (Е0 = 2,5 м) —♦— Автомобиль типа "Газель" |Е0 = 2,0м) - 50(60км/ч) — 50 (40 км/ч)

Рис. 8. График зависимостей расстояния 5в„ обнаружения пешехода водителем, от расстояния разделяющего припаркованный автомобиль и пешеходный переход

> расстояние от пешеходного перехода до знака ограничения скорости движения АТС не должно быть менее 48,28 м;

> на загородных дорогах такой знак ограничения скорости движения АТС должен быть установлен на расстоянии не менее величины остановочного пути легкового АТС, движущихся со скоростью 90 км/ ч, т.е. 87,68 м;

> нанесение на дорожное полотно дорожного знака 1.22 - «Приближение к пешеходному переходу» не менее чем за 50 м перед нерегулируемым пешеходным переходом.

На рис. 9. представлена схема научно обоснованного размещения знаков перед нерегулируемым пешеходным переходом и его обустройства, с целью повышения эффективности информационного обеспечения участников движения и повышения безопасности пешеходов.

С целью анализа зависимости энтропии системы ВАДСППСП Н(1) от расстояния обнаружения пешехода при типовых величинах остановочного пути $ост были выполнены соответствующие расчеты. График зависимости энтропии системы ВАДСППСП Н(1) от расстояния обнаружения пешехода 8а при типовых значениях остановочного пути БОСт представлен на рис. 10.

Рис. 9. Схема научно обоснованного обустройства зон, прилегающих к нерегулируемом) пешеходному переходу

Остановочный путь Бост, [м]

Рис. 10. График зависимости энтропии Н(0 системы ВАДСППСП от расстояния обнаружения пешехода при варьировании величин остановочного пути Л"ост автомобиля |

Анализ представленного на рис. 10 графика показывает, что с увеличение скорости автомобиля энтропия И(1) системы ВАДСППСП вначале растет, зате! достигает максимума в точке обнаружения водителем автомобиля пешехода, за' тем энтропия Н(0 снижается, приближаясь к своему минимальному значению.

Проведенный анализ дает дополнительную информацию к научному обо: нованию обустройства нерегулируемых пешеходных переходов (рис. 9), коррект ности установки дорожного знака 3.27 — «Остановка запрещена». Установлен^ что если перед пешеходным переходом стоит автомобиль-помеха на разрешег ном расстоянии 5 м, а скорость движения АТС составляет 40 км/ч, то параметр:; информированности пешеходов и водителей в зоне нерегулируемых пешеходны

переходов составляют: вероятность обнаружения пешехода - 0,32; степень риска пешехода - 0,68; энтропия системы ВАДППСП - 0,526.

Исследование позволило оценить информативность обустройства существующих нерегулируемых пешеходных переходов, составляющую минус 0,526, а для обеспечения безопасности движения она должна стремиться к 1,0.

В завершение главы представлен результат производственной проверки и технико-экономической оценки результатов исследования, выполненных в УГИБДД УМВД России по Забайкальскому краю. Он показывает, что внедрение результатов исследования обеспечило снижение уровня ДТП на нерегулируемых пешеходных переходах в Забайкальском крае ежегодно в среднем на 11% в год.

Основные выводы и результаты работы

В диссертации содержится решение задачи повышения безопасности движения пешеходов на основе информационного обеспечения участников дорожного движения в зонах нерегулируемых пешеходных переходов. На этом основании сделаны следующие выводы:

1. Выполненный анализ процессов информационного взаимодействия водителей и пешеходов при движении на нерегулируемых пешеходных переходах позволил установить, что существенное и определяющее влияние на безопасность движения оказывает своевременность получения водителями АТС и пешеходами необходимой информации и ее качество.

2. Научно обоснованы состоящие из математических зависимостей и логических условий информационно-аналитическая и математическая модели, учитывающие связи в сложной информационно-обменной системе «Водитель - Автомобиль -Дорога - Пешеходный Переход - Среда - Пешеход». Они позволяют выполнять исследования процессов информационного взаимодействия водителей и пешеходов при движении на нерегулируемых пешеходных переходах.

3. Информационно-аналитическая и математическая модели позволили установить следующие закономерности изменения информированности пешеходов и водителей в зоне нерегулируемых пешеходных переходов:

- между скоростью движения автомобиля и вероятностью обнаружения водителем пешехода перед пешеходным переходом;

- между скоростью движения автомобиля и степенью риска пешеходов;

- между энтропией системы ВАДППСП и вероятностью обнаружения пешехода водителем.

Например, если перед пешеходным переходом стоит автомобиль на разрешенном расстоянии 5 м, а скорость движения АТС составляет 40 км/ч, то параметры информированности пешеходов и водителей в зоне нерегулируемого пешеходного перехода составляют: вероятность обнаружения пешехода водителем -0,32; степень риска пешехода - 0,68; энтропия системы ВАДППСП - 0,526.

Вышеуказанные модели позволили оценить информативность обустройства существующих зон нерегулируемых пешеходных переходов, которая, с учетом требований ПДД и других действующих нормативных документов, составляет в

настоящее время минус 0,526, а для обеспечения безопасности движения должн стремиться к 1,0.

4. Установленные закономерности изменения информированности участии ков движения позволили научно обосновать комплекс эффективных организац онных и технических мероприятий, гарантированно повышающих безопасност движения на нерегулируемых пешеходных переходах:

- скорость движения АТС в зонах нерегулируемых пешеходных переходов н должна превышать 35 км/ч;

- расстояние от пешеходного перехода до стоящего перед ним АТС не дол но быть менее 12,5 м;

- расстояние от пешеходного перехода до знака ограничения скорости дв1 жения АТС не должно быть менее 49 м;

- нанесение на дорожное полотно дорожного знака 1.22 - «Приближение пешеходному переходу» не менее, чем за 50 м перед нерегулируемым пешехо ным переходом.

5. Производственная проверка результатов научного исследования, выпо ненная в УГИБДД УМВД России по Забайкальскому краю, показывает его выс кую эффективность при проведении обследований улично-дорожной сети и р работке мероприятий, направленных на повышение безопасности дорожног движения в зонах нерегулируемых пешеходных переходов. Социальный эффе от его внедрения подтверждается снижением уровня ДТП на нерегулируемых п шеходных переходах в Забайкальском крае ежегодно в среднем на 11 %, в год.

Материалы диссертации опубликованы в следующих печатных работах:

- в изданиях из перечня ВАК Минобрнауки РФ:

1. Озорнин С.П. Обеспечение безопасности пешеходов в условиях интенсивного городского движения автомототранспортных средств / С.П. Озорнин, П.А. Ким [текст] Вестник СГТУ: Научно-техн. журнал. - Саратов, 2013, № 2 (71). Вып. 2, С. 21 - 26.

2. Ким П.А., Снижение риска наезда на пешеходов в условиях ограниченной bi димости на нерегулируемых пешеходных переходах / П.А. Ким, С.П.Озорнин, B.I Масленников [текст]: Вестник ИрГТУ. -2014, № 6(89). - С. 147 - 154.

- в других изданиях:

3. Озорнин С.П., Ким П.А. Проблемы обеспечения безопасности пешеходов условиях интенсивного городского движения автомототранспортных средств (на прим ре города Читы и Забайкальского края): мат-лы XI междунар. научно-практ. конф. «К лагинские чтения», Чита, ЗабГУ, 2011. - С. 98-102.

4. Озорнин С.П., Ким П.А., Масленников В.Г. Снижение риска наезда на пешех дов в условиях ограниченной обзорности на пешеходных переходах // Особенности эк плуатации АТС в дорожно-климатических условиях Сибири и Крайнего Севера. Пр блемы сертификации, диагностики, контроля технического состояния: Мат-лы 83 междунар. науч.-техн. конф. ААИ (Иркутск, 18-20 сентября 2013 г.) / под общ. ре А.И. Федотова, A.C. Потапова. - Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2013. - С. 164-174.

5. Озорнин С.П., Ким П.А., Масленников В.Г. Определение механизма наезда пешехода по повреждениям на автомобиле: мат-лы XIII междунар. научно-практ. кон «Кулагинские чтения», Чита, ЗабГУ, 2013. - С. 45-50.