Підвищення безпеки руху транспортного потоку на ділянках автомагістралей в умовах поточних змін зчіпних властивостей дорожнього покриття

Проблемами руху транспортних потоків займалось багато дослідників: В.П. Поліщук, В.В. Сільянов, А.К. Біруля, Н.Ф. Хорошилов, Я.А. Калужський, Я.В. Хом'як, М.С. Фішельсон, А.А. Поляков, Г.І. Клінковштейн, А.П. Шевяков, Б. Гріншильдс, Т. Метсон, Ф. Хейт, Р. Смід, Д. Дрю, В. Лейтцбах, Х. Іносе та ін.

Питанню безпеки дорожнього руху присвячені наукові праці В.Ф. Бабкова, В.П. Поліщука, Б. М. Четверухіна, В.І. Коноплянко, В.В. Лук'янова, В.В. Шештокаса, А.П. Васільєва, В.А. Іларіонова, Р. Байетта та ін.

Вищезазначене обумовлює актуальність дисертаційного дослідження, спрямованого на розробку моделей умов скоєння ДТП через втрату водієм керованості транспортного засобу в транспортному потоці на ділянці автомагістралі.

Мета і задачі дослідження. Мета дослідження - підвищення безпеки руху транспортного потоку на ділянках автомагістралей в умовах поточних змін зчіпних властивостей дорожнього покриття шляхом запобігання дорожньо-транспортних подій через втрату водієм керованості транспортного засобу.

Для досягнення мети роботи необхідно буде розв'язати наступні задачі:

1) провести аналіз методів забезпечення безпеки руху транспортного потоку на ділянках автомагістралей.

2) дослідити та формалізувати процес виникнення раптової втрати водієм керованості транспортного засобу на ділянках автомагістралей.

3) формалізувати процес скоєння ДТП з причини втрати водієм керованості транспортного засобу в умовах руху транспортних потоків на ділянках автомагістралей.

4) експериментально дослідити та обґрунтувати результати формалізації процесу скоєння ДТП з причини втрати водієм керованості транспортного засобу на ділянках автомагістралей та розробити вимоги щодо безпеки руху транспортного потоку на ділянках автомагістралей.

1. Аналіз сучасного стану безпеки дорожнього руху на автомагістралях в Україні, сучасних вимог з безпеки руху до характеристик дорожніх умов на автомагістралях, методів оцінки причин виникнення аварійності на ділянках автомагістралей в залежності від дорожніх умов та вплив характеристик транспортного потоку на показники аварійності на ділянках автомагістралей

Як показав проведений аналіз, однією з причин ДТП на ділянках автомагістралей в Україні є втрата водієм керованості транспортного засобу, яка приводить до наступних видів ДТП: зіткнення транспортних засобів, наїзд на нерухому перешкоду, перекидання транспортного засобу.

На даний час розроблено та впроваджено значну кількість заходів щодо попередження ДТП засобами служби утримання доріг, але вони не забезпечують можливості попередити переміщення транспортного засобу, що втратив керованість, в напрямку побіжного зіткнення з транспортними засобами, які рухаються цією ж смугою, та в напрямку сусідніх смуг руху, де формується побіжне зіткнення транспортних засобів під деяким кутом.

Втрата водієм керованості транспортного засобу - це результат раптового перевищення динамічними силами, що діють на транспортний засіб у зв'язку з виконанням певного маневру на високій швидкості руху, сил зчеплення, які формуються в зоні контакту коліс транспортного засобу з поверхнею дорожнього покриття. Досить важливим моментом в цьому є раптовість та неможливість водієм адекватно та однозначно оцінити в певний момент часу достатність зчіпних якостей покриття для безпечного виконання певного маневру. Аналіз умов виникнення ДТП через втрату водієм керованості транспортного засобу показав, що значення коефіцієнту зчеплення при цьому не перевищувала 0,42.

Виходячи з досліджень впливу характеристик транспортного потоку на показники аварійності, які проводили такі вчені як В.В. Сільянов, Б.Б. Анохін, А.П. Шевяков, А.Н.Красніков, В.Ф. Бабков та ін., на ділянках автомагістралей відповідно до оцінки ДТП, що виникають у зв'язку з втратою водієм керованості транспортного засобу, можна вважати впливовими наступні характеристики транспортного потоку: інтенсивність руху (зміна в межах 0...15 тис. авт./доб.); рівень завантаження ділянки транспортом (зміна в межах 0...0,6); швидкість руху (зміна в межах 80...150 км/год.); щільність потоку (зміна в межах 0...20 авт./км).

Таким чином, виникає потреба виявлення причини та розкриття процесу скоєння ДТП через втрату водієм керованості транспортного засобу при русі на ділянках автомагістралей.

Проведений аналіз та отримані данні у першому розділі дозволили сформулювати мету та задачі дисертаційного дослідження.

У другому розділі розроблені моделі виникнення раптової втрати водієм керованості транспортного засобу на основі теоретичних положень курсової стійкості транспортного засобу під дією бічного зусилля у вигляді складової сили ваги транспортного засобу, що з'являється за рахунок наявності поперечного похилу дорожнього покриття для забезпечення відтоку поверхневої води. Моделі враховують особливості руху по автомагістралям та зміну стійкості транспортного засобу в залежності від змін коефіцієнту зчеплення дорожнього покриття.

ДТП на лівій смузі ділянки автомагістралі найчастіше відповідають наступним видам: 1 - зіткнення транспортних засобів; 2 - перекидання транспортного засобу. На правій смузі - 3 - наїзд на зупинений транспортний засіб; 4 - наїзд на нерухому перешкоду. Втрата водієм керованості транспортного засобу є умовою необхідною для виникнення ДТП на ділянці автомагістралі, але не достатньою. Достатність обумовлюється двома факторами: наявність значного бічного переміщення автомобіля до краю відповідної смуги руху в сторону зовнішньої крайки проїзної частини та наявність на сусідній смузі руху іншого транспортного засобу. Перший - пов'язаний з особливостями кінематики руху транспортного засобу відповідною смугою руху автомагістралі, а саме з характеристиками курсової стійкості. Другий - з формуванням транспортних потоків смугами руху ділянки автомагістралі.

Співвідношення: швидкості поперечного переміщення транспортного засобу, відстані, на яку зміщується транспортний засіб для виїзду за межі смуги руху, та часу реакції водія - визначають раптовість виникнення втрати керованості та можливість водія запобігти ДТП. Пропонується розкрити процес формування раптової втрати водієм керованості транспортного засобу на прямолінійних ділянках автомагістралей в умовах швидкості руху від 80 до 150 км/год., максимального коефіцієнта зчеплення - 0,42 та поперечного похилу дорожнього покриття - 0,02.

За допомогою програмного забезпечення Mathcad 2001 було проведене попереднє моделювання процесу бічного переміщення транспортного засобу з лівої та правої смуги руху шляхом підстановки даних в рівняння сумісно з відповідно до ГАЗ-24 та ЗІЛ-130 (приймаються як розрахункові автомобілі у багатьох методиках розрахунку параметрів доріг). В результаті чого отримані наступні попередні результати: для ГАЗ-24 км/год. - при русі лівою смугою, та км/год. - при русі правою смугою руху; для ЗІЛ-130 км/год. та км/год., відповідно., (використані параметри дороги категорії ).

Отримане значення вказує на те, що при отриманих швидкостях руху присутня значна імовірність виникнення втрати водієм керованості транспортного засобу. Необхідно вказати на те, що нібито невеликий поперечний похил покриття ділянки автомагістралі , який не суттєво впливає на рух транспортних засобів, - досить суттєво впливає на стійкість і безпеку руху по автомагістралі при значних швидкостях. Вказаний похил забезпечує постійну наявність бічної сили у вигляді складової сили ваги транспортного засобу. Дуже важливим є те, що сила спрямована так, що при русі по лівій смузі ділянки магістралі, забезпечує зміщення транспортного засобу на праву смугу руху.

2. Процес скоєння ДТП з причин раптової втрати водієм керованості транспортного засобу в умовах руху транспортних потоків по автомагістралі

Розроблено критерій оцінки безпеки руху на ділянках автомагістралей з умов запобігання ДТП через втрату водієм керованості транспортного засобу.

Проведений попередній аналіз характеру змін відносного числа ДТП в залежності від характеристик умов руху показав, що можлива наявність певних груп факторів, що сумісно визначають умови скоєння ДТП. Тому, для перевірки необхідності введення в розроблені моделі у розділі 2 додаткових супутніх факторів було досліджено залежності зміни відносної аварійності методами багатофакторного аналізу с застосуванням Excel. Результат обробки статистичних даних, показав наявність наступних основних напрямків формування впливу умов руху на показники аварійності: геометрія ділянки автомагістралі та стан дорожнього покриття зазначеної ділянки при наявності значної інтенсивності руху.

Процес скоєння ДТП через втрату водієм керованості транспортного засобу, що рухається лівою смугою автомагістралі, насамперед, пов'язаний з розташуванням автомобілів учасників ДТП в момент зіткнення у межах правої смуги руху.

3. Експериментальна перевірка адекватності розробленого критерію оцінки безпеки руху на ділянках автомагістралей з попередження скоєння ДТП через втрату водієм керованості транспортного засобу на реальній ділянці автомагістралі та розроблені практичні рекомендацій щодо підвищення безпеки дорожнього руху на підставі запропонованого критерію безпеки руху

Таким чином, розроблений критерій оцінки безпеки руху на ділянках автомагістралей з попередження скоєння ДТП через втрату водієм керованості транспортного засобу є адекватним. Отримані розраховані порогові значення для обраної ділянки автомагістралі склали для нормативних автомобілів ГАЗ-24 0,08 та для ЗІЛ-130 0,008 при перевищенні яких потрібно проводити заходи з підвищення безпеки дорожнього руху. Цьому відповідають наступні швидкості початку втрати керованості на досліджуваній ділянці дороги: для ГАЗ-24 81 км/год. - на лівій смузі, 99 км/год. - на правій смузі; для ЗІЛ-130 87 км/год. - на лівій смузі, 105 км/год. - на правій смузі. Таким чином, у зв'язку з тим що максимально припустима, згідно правил дорожнього руху, швидкість на автомагістралях складає 130 км/год., а отримані дані складають швидкість меншу за вказану, то явище що розглядається в дисертації може мати місце в реальних умовах руху.

У роботі сформульовані практичні рекомендації щодо підвищення безпеки руху транспортного потоку на ділянках автомагістралей за допомогою запропонованого критерію безпеки руху: рекомендації для підтримування великого значення розрахункової швидкості, що відповідає моменту початку процесу втрати водієм керованості транспортного засобу, полягають у забезпеченні максимального коефіцієнту зчеплення дорожнього покриття, підтримки у належному стані дорожньої розмітки, яка забезпечує належне орієнтування водія за смугою руху та забезпечує відповідний бічний інтервал між транспортними засобами сусідніх потоків, при будівництві та реконструкції ділянок автомагістралей необхідно прагнути забезпечення мінімального поперечного похилу дорожнього покриття, бо саме він є причиною появи бічної сили, що діє на транспортний засіб та спричиняє його відведення; рекомендації щодо організації руху транспортних потоків на ділянках автомагістралей полягають у виключенні можливості співвідношення швидкостей та розрахункових щільностей транспортних потоків сусідніх смуг руху, при яких критерій безпеки руху перевищує 0,008 для вантажних автомобілів та 0,08 для легкових, шляхом застосування тимчасових дорожніх знаків зі значеннями рекомендованої швидкості руху та мінімальної дистанції між транспортними засобами.

Перераховані заходи для рекомендації швидкості можливо здійснити застосуванням стандартних дорожніх знаків 3.29, 3.30, 3.31, 3.32, 4.16, 4.17, 5.30, для щільності транспортного потоку - розподіл руху по смугах та обмеження руху окремих видів транспортних засобів, відповідно: 5.8-5.12, 5.16 - 5.22, 3.3 - 3.5, 3.11, 3.12-3.16, особливо важливий знак 3.20.

Висновки

3. Розкрито процес формування ДТП через втрату водієм керованості транспортного засобу на ділянках чотирьохсмугової автомагістралей на основі розкриття механізму виникнення та формалізації процесу скоєння вказаних ДТП в транспортному потоці на лівій та правій смугах руху в умовах поточних змін зчіпних властивостей дорожнього покриття;

4. Обґрунтовано новий метод оцінки безпеки дорожнього руху на ділянках автомагістралей в межах процесу скоєння дорожньо-транспортних подій через втрату водієм керованості транспортного засобу в умовах змінного коефіцієнта зчеплення, на основі розробленого критерію оцінки безпеки руху, як співвідношення щільностей транспортних потоків відповідних смуг.

В результаті проведених експериментальних досліджень встановлені порогові значення розробленого критерію оцінки безпеки руху на ділянках автомагістралей з попередження скоєння ДТП через втрату водієм керованості транспортного засобу для легкових та вантажних транспортних засобів потоку, які склали відповідно 0,08 та 0,008.

5. У підсумку виконання дисертаційної роботи запропоновано алгоритм управління швидкістю транспортних потоків по смугах руху на основі розробленого критерію оцінки безпеки руху з метою попередження перевищення розробленим критерієм порогових значень та рекомендації щодо запобігання ДТП через втрату водієм керованості транспортного засобу.

Література

1. Четверухин Б.М., Полозенко П.Н., Дудникова Н.Н. К объективности оценки степени влияния дорожных условий на безопасность движения итоговыми коэффициентами аварийности // Безпека дорожнього руху України. Науково-технічний вісник. - МВС України, 2004. - № 1 - 2. - С. 62-65.

2. Дудников А.Н., Дуникова Н.Н. Возможность оптимизации условий движения транспортного потока коэффициентами аварийности // Автомобільні дорогі і дорожнє будівництво: Зб. наук. пр. - К.: НТУ, 2004. - № 71. - С. 260 - 266.

3. Дудніков О.М., Дуднікова Н.М. Комплексні характаристики дорожніх умов щодо оцінки безпеки руху // Вісник НТУ. Науково-технічний збірник присвячений 60-річчю застосування університету. - К.: НТУ, 2004. - С. 203 - 206.

4. Дуднікова Н.М. Комплексні характеристики дорожніх умов міських магістральних доріг, що визначають безпеку руху // Безпека дорожнього руху України. Науково-технічний вісник. - МВС України, 2005. - № 3 - 4. - С. 107 - 111.

5. Дуднікова Н.М. Коефіцієнт зчеплення транспортного потоку з дорожнім покриттям на ділянці дороги // Безпека дорожнього руху України. Науково-технічний вісник. - МВС України, 2006. - № 1 - 2. - С.104 - 106.

6. Дудніков О.М., Дуднікова Н.М. Синтез об'єкту дослідження в межах поняття транспортної системи // Вісті Автомобільно-дорожнього інституту: Науково-виробничий збірник / АДІ ДВНЗ „ДонНТУ”. - Горлівка, 2007. - № 1(4). - С. 6 - 9.

Размещено на Allbest.ru