Учет суммарной энтропии дорожно-транспортных ситуаций при определении риска потери информации
Рассмотрение проблем оценки риска потери информации по суммарной энтропии дорожно-транспортных ситуаций. Комплексная оценка меры неопределенности различных дорожно-транспортных ситуаций, возникающих при движении автомобиля в конкретных условиях.
| Рубрика | Транспорт |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 02.03.2019 |
| Размер файла | 42,1 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А., Россия, Саратов
Учет суммарной энтропии дорожно-транспортных ситуаций при определении риска потери информации
Н.В. Щеголева
Для того, чтобы оценить меру неопределенности различных дорожно-транспортных ситуаций (х1, х2,…,хm), возникающих при движении автомобиля в конкретных дорожных условиях, обратимся к характеристике, называемой энтропией, которую обозначают символом H(xi). Причем в качестве дорожно-транспортных ситуаций будем рассматривать только независимые опасные ситуации, которые рассматриваются в теории риска. В этом случае энтропия представляет собой меру неопределенности каждой конкретно дорожно-транспортной ситуации (ДТС) в отдельности [Н(х1), Н(х2), …, Н(хm)] на выделенном участке дороги и определяется по формуле
, (1)
где qi - вероятность i-го исхода в данной ДТС. При этом количество исходов в ДТС xj равно n, то есть i=1,2,…,n, а сумма вероятностей всех исходов в ДТС xj равна единице .
Например, пусть на выделенном участке дороги имеется кривая в плане с известными значениями среднего радиуса (Rср) и среднего квадратического отклонения (). При движении по данной кривой автомобиля (заданной марки или типа) с конкретной скоростью v возникает ДТС, в которой возможен занос или опрокидывание этого автомобиля при действии на него центробежной силы. Определив по методике проф. Столярова В.В. риск r1 потери устойчивости автомобиля на данной кривой в плане, имеем: - вероятность (риск) того, что автомобиль потеряет устойчивость и вероятность того , что устойчивость автомобиля при поезде данной кривой в плане ( со скоростью v) сохранится. Получаем неопределенною ситуацию, которую описывает энтропия. Причем для описания данной ДТС формула (1) примет вид
. (2)
Обобщая сказанное, для любых ДТС, описанных формулами теории риска можно предположить следующие формулировки вероятностей qi=r1=1 вероятность того, что в данной ДТС произойдет ДТП по причине несовершенства геометрического элемента дороги и qi= r2=1-r1 = 0- вероятность того, что в данной ДТС не произойдет ДТП на этом же геометрическом элементе дороги и при движения автомобиля с этой же скоростью. На рис. 1 показано как изменяется энтропия одной ДТС, определяемая по формуле (2).
По данным рис.1 можно сделать следующие выводы:
максимальная энтропия одной ДТС равна единицы (Н=1) при q1=q2=0,5. То есть. максимальной неопределенности ситуации соответствует случай когда вероятность возникновения ДТП и вероятность преодоления опасной ДТС равны между собой. Это действительно самая неопределенная ситуация, в которой каждое второе транспортное средство может попасть в ДТП;
при q1=1 и q2=0 ситуация полностью определена, так как все транспортные средства, движущиеся со скоростью v, попадают в ДТП (q1=r1=1);
при q1=0 и q2=1 ситуация полностью определена, так как ни одно транспортное средство не может попасть в ДТП (q1=r1=0 и Н=0);
любые другие промежуточные ситуации имеют энтропию в пределах 0<Н<1 и следовательно более определены , чем случай, когда q1=q2=0,5. Действительно при q1=0,2 больше надежды на то, что ДТП не произойдет, чем при q1=0,5. С другой стороны, при q1=0,8 ближе фатальный (неотвратимый) исход, чем при q1=0,5. В том и другом случаях ( при q1=0,2 и q1=0,8) энтропия равна 0,722 (см. рис.1).
Рис. 1. Зависимость неопределенности (энтропии) дорожно-транспортной ситуации от реализуемых вероятностей q1 и q2 (при q1=r1 и q2 =1-r1)
Энтропия неравновероятносных событий определяется , как сумма произведений вероятностей всех возможных состояний на их логарифмы со знаком «-». В этом случае энтропия представляет собой суммарную меру неопределенности участка дороги или ,другими словами, суммарную неопределенность (энтропию) дорожно-транспортных ситуаций Н=Н(х1)+Н(х2)+…+Н(хm), вызванных несовершенством дорожных условий на данном участке дороги т.е. суммарная энтропия равняется сумме энтропий и определяется по формуле
(3)
Энтропия обладает следующим свойством: она достигает max значения при равенстве вероятностей ДТС (например, при рассмотрении дорожных знаков) см рис. 1 при q1 = q2=0,5. Другими словами при n событиях, имеющих равную вероятность (q1 = q2=…= qn ), получаем
Нmax=logn. (4)
Зная значение энтропии можно установить количество информации , приходящейся на участок дороги (бит/м),:
b=H х m, (5)
где m - количество ДТС на данном участке дороги, обусловленное несовершенством его геометрических элементов; где Н=Н(х1, х2,…,хm) - суммарная энтропия участка дороги или ,другими словами, суммарная энтропия дорожно-транспортных ситуаций, вызванных несовершенством дорожных условий на данном участке дороги;
Любой уровень эмоционального состояния и психического напряжения являются следствием информационной нагрузки и (или) перегрузки человека. Один и тот же уровень информации является неприемлемым для одних людей и не вызывающим больших напряжений для других. Этим подтверждается вероятностная сущность восприятия и переработки информации человеком. Как показано в работах [1,2] динамический объем информации (В, бит/с) опасной дорожной обстановке, частично или полностью воспринимаемый водителем, непрерывно поступающий к нему
, (6)
зависит от скорости движения автомобиля (,м/с) и фактического количества информации (b , бит/м), сосредоточенной на конкретном участке дороги или в конкретной дорожно-транспортной ситуации (ДТС).
Зависимость (6) показывает, что с ростом скорости движения автомобилей увеличивается информационная загрузка водителей и поэтому в основе вывода формул теории риска должны быть положены такие теоретические законы распределения вероятностей, которые хорошо согласуются с фактическими распределениями вероятностей для скоростей свободного движения автомобилей.
Риск потери информации водителем [2] в этом случае определяется по формуле:
r=0,5-Ф , (7)
где Bm - максимальное количество информации дорожной обстановки, при поступлении которой за 1 секунду вероятность безотказной работы водителя равна 50%, бит/с; Bi - среднее количество фактической информации дорожной обстановки, поступающее в кратковременную память водителя за 1 секунду, бит/с; уm - среднее квадратичное отклонение максимального количества информации дорожной обстановки за 1 секунду, бит/с; уi - среднее квадратичное отклонение количества фактической информации дорожной обстановки за 1 секунду, бит/с; Ф(U) - интеграл вероятности, определяемый при помощи функции Лапласа.
Выводы.
Ухудшение геометрических параметров дороги приведет к увеличению меры неопределенности (энтропии) водителя, т.е. к увеличению риска потери информации.
С увеличением скорости движения риск потери информации водителем при одном и том же количестве опасных ситуаций дорожной обстановки на участке дороги возрастает.
Величину допустимой меры неопределенности количества информации следует обосновывать с учетом психофизиологии водителя (оператора) опираясь на допустимый риск 1*10-3.
Увеличение скорости движения при одном и том же числе опасных ситуаций приводит к увеличению риска потери информации, в которой прибывает водитель.
Список литературы
энтропия дорожный транспортный информация
1. Усилия международных организаций для решения проблемы безопасности дорожного движения Гусев В.А., Щеголева Н.В. Модернизация и научные исследования в транспортном комплексе. 2013. Т. 2. С. 124-132.
2. Применение теории информации в проектировании автомобильных дорог Щеголева Н.В. Транспорт. Транспортные сооружения. Экология. 2014. № 4. С. 116-125.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Дорожно-транспортные происшествия, наезд на неподвижное препятствие. Трасологическая экспертиза и исследование маневра транспортных средств. Оценка ущерба при повреждении автотранспортных средств и грузов. Пример расчета пружинных виброизоляторов.
дипломная работа [1,4 M], добавлен 11.10.2013Характеристика основных целей и задач изучения дорожно-транспортной аварийности. Проведение исследования опасных для здоровья водителя факторов. Рассмотрение статистики дорожно-транспортных происшествий в Москве и Московской области за 2017-2020 года.
дипломная работа [80,5 K], добавлен 17.01.2022Основные виды дорожно-транспортных происшествий. Порядок информирования заинтересованных лиц о ДТП. Заполнение и кодирование карточки учёта дорожно-транспортного происшествия. Место совершения, вид и схема ДТП. Сведения о транспортных средствах.
лабораторная работа [33,4 K], добавлен 31.01.2010Понятие и виды столкновения. Сущность происшествия, при котором движущееся транспортное средство опрокидывается. Наезд на гужевой и стоячий транспорт. Анализ и виды дорожно-транспортных происшествий. Некоторые примеры дорожно-транспортных происшествий.
презентация [521,5 K], добавлен 11.12.2013Метод выявления опасных участков дороги на основе анализа данных о дорожно-транспортных происшествиях (ДТП). Метод коэффициентов аварийности. Основные виды ДТП. Анализ основных характеристик дорожных условий и эксплуатационного состояния дороги.
курсовая работа [422,8 K], добавлен 08.10.2014Функции лиц, уполномоченных регулировать дорожное движение. Характеристика прав и обязанностей государственной инспекции безопасности дорожного движения. Анализ и виды дорожно-транспортных происшествий. Изучение понятия стабилизации управляемых колёс.
контрольная работа [453,9 K], добавлен 19.03.2010Классификация дорожно-транспортных происшествий. Действия водителя при возникновении опасных ситуаций, влияющих на безопасность перевозки пассажиров и грузов. Методические основы по использованию органов управления автомобилем. Этика поведения водителя.
дипломная работа [198,0 K], добавлен 23.05.2014Обстоятельства дорожно-транспортного происшествия (ДТП). Характеристика скорости движения транспортных средств, состояние дорожного покрытия в момент аварии. Технико-эксплуатационные параметры, расчетная схема ДТП, нарушение правил дорожного движения.
контрольная работа [41,0 K], добавлен 10.12.2012Эксплуатационные качества автомобиля, обеспечивающие пассивную безопасность. Виды дорожно-транспортных происшествий, травмобезопасность элементов машины, выдерживаемые человеком нагрузки. Нормирование экологических качеств автотранспортной техники.
дипломная работа [3,8 M], добавлен 29.05.2015Анализ аварийности на улично-дорожной сети Первомайского района г. Минска. Исследование условий движения, параметров транспортных и пешеходных потоков. Оценка существующей организации дорожного движения на участке и поиск путей ее совершенствования.
дипломная работа [2,4 M], добавлен 17.06.2016
