П роектирование и эксплуатация транспортных разв я з ок по условию обеспечения безопасности дв и жения на о снове теории риска
На правах рукописи
СЕМЁНОВА НАТАЛЬЯ СЕРГЕЕВНА
ПРОЕКТИРОВАНИЕ и эксплуатация ТРАНСПОРТНЫХ
РАЗВЯзОК ПО УСЛОВИЮ ОБЕСПЕЧЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ
ДВИЖЕНИЯ НА оСНОВЕ ТЕОРИИ РИСКА
Специальность 05.23.11 – Проектирование и строительство дорог,
метрополитенов, аэродромов, мостов и транспортных тоннелей
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени
кандидата технических наук
Волгоград – 2012
Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном
образовательном учреждении высшего профессионального образования
«Саратовский государственный технический университет
имени Гагарина Ю.А.»
Научный руководитель – доктор технических наук, профессор
Столяров Виктор Васильевич
Официальные оппоненты – Бондарев Борис Александрович, доктор технических наук, профессор, ФГБОУ ВПО «Липецкий государственный технический университет», профессор кафедры «Строительные материалы»
Жилина Оксана Михайловна, кандидат технических наук, директор ООО «Титул-2005» (г. Саратов)
Ведущая организация – федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Воронежский государственный архитектурно-строитель-ный университет»
Защита состоится « 19 » декабря 2012 г. в 1000 часов на заседании диссертационного совета Д 212.026.04 в ФГБОУ ВПО «Волгоградский государственный архитектурно-строительный университет» по адресу: 400074, г. Волгоград, ул. Академическая, 1(ауд. Б-203).
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Волгоградский государственный архитектурно-строительный университет»
Автореферат разослан «___» ноября 2012 г.
| Ученый секретарь диссертационного совета |  | Акчурин Талгать Кадимович |
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность. В настоящее время в Российской Федерации активизируются перевозки грузов и пассажиров, и увеличивается интенсивность движения практически на всех автомобильных дорогах. В связи с этим возрастает потребность строительства автомобильных дорог, на пересечениях которых не должны увеличиваться задержки автомобилей, уровень аварийности и социально-экономические потери от дорожно-транспортных происшествий. Актуальность проектирования пересечений дорог в разных уровнях по условию повышения безопасности движения вытекает из высоких коэффициентов загрузки узлов автомобильных дорог, что требует применения вероятностного подхода к проектированию новых и эксплуатации существующих транспортных развязок. А при назначении параметров геометрических элементов транспортных развязок необходимо исходить из взаимодействия транспортных потоков на участках въезда и переплетения. Важность такого подхода обусловлена также высокой аварийностью на существующих пересечениях автомобильных дорог в разных уровнях. Снижение аварийности на транспортных развязках способствует росту социальной и экономической эффективности. Проектирование автомобильных дорог из условия пропуска потоков автомобилей средней и высокой интенсивности приведёт к применению более эффективных схем транспортных развязок по сравнению с широко применяемым в отечественной практике пересечением дорог по типу «клеверный лист».
Необходимыми математическими моделями транспортного потока на пересечениях автомобильных дорог в разных уровнях следует считать теоретико-вероятностные модели, учитывающие риск причинения вреда пользователям. Такой подход соответствует основным положениям Федерального закона № 184-ФЗ «О техническом регулировании», который требует применения оценок риска при проектировании (включая изыскания), строительстве и эксплуатации сооружений. Таким образом, все сказанное выше свидетельствует об актуальности данного направления исследований и будет способствовать росту экономической эффективности народного хозяйства в процессе перевозок грузов и пассажиров, которая не должна снижаться на пересечениях и примыканиях автомобильных дорог.
Цель настоящей работы состоит в повышении безопасности движения на проектируемых и существующих транспортных развязках с учетом вероятностной сущности взаимодействия транспортных потоков (на основе теории риска).
Для достижения поставленной цели были сформулированы и решены следующие задачи:
- На основе экспериментальных исследований установить законы распределения скоростей свободного движения автомобилей на основных дорогах и съездах транспортных развязок и законы распределения интервалов между вливающимися и транзитными автомобилями.
- Применяя статистическую обработку интервалов между вливающимся и транзитным автомобилями, определить приемлемые значения граничных интервалов (для вливания автомобилей съезда в транзитный поток основной дороги) и их среднеквадратические отклонения.
- Для межпетлевых участков транспортных развязок на основе экспериментальных данных получить математическую модель, позволяющую определять среднюю плотность движения взаимодействующих транспортных потоков в зависимости от их интенсивности движения.
- На основе установленных законов распределения скоростей движения и фактических граничных интервалов разработать математические модели теории риска, позволяющие:
- назначать радиусы съездов транспортных развязок по величине допустимого риска потери устойчивости автомобиля;
- определять на участках въезда и переплетения транспортных потоков риск возникновения ДТП;
- проектировать длины участков переплетения и переходно-скоростных полос по условию пропуска потоков автомобилей с учетом приемлемого риска возникновения ДТП.
- Разработать рекомендации по проектированию съездов транспортных развязок по условию обеспечения допустимого риска заноса и опрокидывания автомобилей, движущихся с расчётной скоростью.
- Разработать методики и практические рекомендации по проектированию участков въезда и переплетения транспортных потоков на основе оценки и снижения риска возникновения ДТП.
Объектом исследования являются геометрические элементы (съезды, участки въезда и переплетения) и транспортно-эксплуатационные показатели пересечений дорог в разных уровнях, на которых осуществляется пропуск транспортных потоков средней и высокой интенсивности.
Предметом исследования являются методы проектирования транспортных развязок по условию обеспечения допустимого уровня безопасности движения взаимодействующих потоков (с использованием оценки риска заноса, опрокидывания, столкновения и наезда).
Научная новизна. Впервые на основе теории риска разработаны теоретико-вероятностные модели оценки безопасности движения на участках въезда и переплетения транспортных развязок.
Предложены методы проектирования и совершенствования существующих транспортных развязок по условию обеспечения безопасности движения на основе допустимого риска возникновения ДТП в соответствии с требованиями Федерального закона №184-ФЗ «О техническом регулировании».
Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций, сформулированных в работе, подтверждается использованием методов математической статистики к определению законов распределения изучаемых параметров, математической обоснованностью применяемой теорией риска, а также многочисленными сравнениями и сходимостью результатов теоретических исследований с экспериментальными данными.
Практическая значимость работы заключается:
- в совершенствовании процессов проектирования транспортных развязок с учетом вероятностной сущности формирования транспортных потоков и назначения геометрических параметров пересечений автомобильных дорог по величине допустимого риска причинения вреда пользователям (водителям, пассажирам, перевозчикам и пешеходам);
- в разработке рекомендаций для нормативно-технической литературы по назначению пересечений автомобильных дорог с учетом технико-экономического обоснования и величины допускаемого риска.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на ежегодных научно-исследовательских конференциях СГТУ «Декада науки» (2008 – 2011 гг.); на научно-методических семинарах кафедры «Строительство дорог и организация движения» СГТУ (2008 – 2011 гг.); на Всероссийской научно-практической конференции «Личностное и профессиональное развитие человека в новых социально-экономических и технологических условиях» (г. Саратов, 2010 г.); на II Всероссийской научно-практической конференции «Перспективы развития и безопасность автотранспортного комплекса» (г. Новокузнецк, филиал ГУ КузГТУ, 2010 г.); на Всероссийской научно-практической конференции «Ресурсоэнергоэффективные технологии в строительном комплексе региона» (г. Саратов, СГТУ, 2010 г.); на Международной молодежной научно-технической интернет-конференции «Молодежь и научно-технический прогресс» (г. Брянск, БГИТА, 2011 г.); на Международной научно-практической интернет-конференции «Современные проблемы и пути их решения в науке, транспорте, производстве и образовании» (г. Одесса, 2011 г.).
Личный вклад в решение проблемы. Постановка и формулирование задач, экспериментальные и теоретические исследования, разработка рекомендаций и основные выводы выполнены лично автором.
На защиту выносятся:
1. Результаты натурных наблюдений за: скоростями, интенсивностью и составом движения; интервалами между вливающимися со съезда и транзитными автомобилями.
2. Законы распределения скоростей свободного движения, граничных интервалов и радиусов съездов, установленные экспериментально.
3. Математические модели и методики для оценки и снижения риска возникновения ДТП на съездах транспортных развязок, участках въезда и переплетения транспортных потоков.
4. Практические рекомендации применения результатов исследований в проектировании пересечений автомобильных дорог в разных уровнях.
Публикации. По материалам исследований автором опубликовано
11 работ, из них 2 статьи опубликованы в рецензируемых научных журналах и изданиях.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, основных выводов и списка использованной литературы. Общий объем диссертации составляет 150 страниц, включает 33 рисунка, 28 таблиц, список литературы состоит из 113 наименований, в том числе 8 на иностранном языке.
ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Во введении обосновывается актуальность темы диссертационной работы, формулируются цель и задачи, приведены основные положения, выносимые на защиту, определены методы исследования, научная новизна и практическая значимость, представлены сведения об апробации и практическом внедрении результатов проведенной работы.
В первой главе приведены существующие методы проектирования транспортных развязок, дан анализ существующих методов оценки безопасности движения и обзор технической литературы авторов, занимающихся вопросами развития транспортных развязок, включая работы В.М. Визгалова, В.А. Гохмана, Е.М. Лобанова, В.М. Маркуца, М.П. Полякова, В.В. Столярова, В.Г. Федотова, А.П. Шевякова и других.
В настоящее время при оценке безопасности движения на транспортных развязках используется детерминированный метод конфликтных точек, разработанный для пересечений дорог в одном уровне проф. Е.М. Лобановым и в разных уровнях к.т.н. А.П. Шевяковым.
Наряду с очевидными проблемами обоснования схем транспортных развязок еще более актуальны вопросы оценки безопасности движения транспортных потоков и методы проектирования геометрических элементов по условию обеспечения безопасности движения и пропуска потоков автомобилей высокой интенсивности.
Существующие методики по оценке безопасности движения на пересечениях дорог в разных уровнях являются детерминированными, разработанными в середине прошлого столетия. Эти подходы в настоящее время используются с незначительными уточнениями, что является их существенным недостатком.
Совершенствование оценки аварийности на транспортных развязках возможно только при использовании для этой цели вероятностного подхода, при котором определяют степень опасности движения взаимодействующих автомобилей при различном сочетании геометрических параметров и качества строительства. Данный подход в настоящее время применяется для проектирования транзитных участков автомобильных дорог и, на взгляд автора назрела необходимость применить его для проектирования пересечений автомобильных дорог в одном и разных уровнях.
Выполненный анализ существующих методов проектирования транспортных развязок и оценки безопасности движения на них позволил сформулировать основную цель и задачи данного исследования.
Во второй главе проведены измерения геометрических параметров съездов участков въезда и переплетения, а также транспортно-эксплуатационных показателей движения транспортных потоков на пересечениях автомобильных дорог в разных уровнях. Установлены законы распределения исследуемых величин, таких как скорость и плотность движения транспортного потока, радиусы съездов транспортных развязок, граничные интервалы, используемые водителями при вливании в транзитный поток автомагистрали. Экспериментальные данные обрабатывались методами математической статистики. Результаты этой обработки сравнивали с законами нормального распределения и с распределением Шарлье.
Обработка экспериментальных исследований фактических радиусов съездов, скорости и плотности движения автомобилей, граничных интервалов показала, что распределение данных величин согласуется с плотностью нормального закона и с распределением Шарлье (при наличии скошенности гистограмм распределения) с оценками «удовлетворительно», «хорошо» и «отлично» (рис.1).
| а | б |
| в | |
Рис.1. Гистограммы распределения исследуемых величин и законы
нормального распределения и распределения Шарлье: а – радиусов съездов,
б – скоростей свободного движения, в – граничных интервалов
На основе гистограмм распределений граничных интервалов по длине между автомобилями (рис.1,в), используемых водителями при вливании со съездов транспортных развязок, можно сделать выводы о допустимых величинах коэффициентов вариации граничных интервалов, при низких интенсивностях движения:
– при N = 25 50 авт/ч
(1)
где k – тангенс угла наклона k = 0,0008;
N – интенсивность движения, авт/ч;
– коэффициент вариации при минимальной интенсивности движения
заданного диапазона (
);
– при N = 50 100 авт/ч
(2)
где k = 0,0003;
– при N = 100 200 авт/ч
(3)
где k = 0,0007.
Формулы (1) – (3) учитывают тот факт, что при малой интенсивности движения (рис. 2) не каждый фактический интервал, попадающий в разброс (размах) распределения (6), является граничным.
Рис. 2. Кривая зависимости коэффициентов вариации
граничных интервалов от интенсивности движения
Для интенсивностей движения более 200 авт/ч коэффициенты вариации граничных интервалов описываются обычным выражением, в связи с тем, что все интервалы в разбросе являются граничными:
, (4)
где 
– среднеквадратическое отклонение граничного интервала, получено
эмпирическим путем, м;
Sгр – граничный интервал между автомобилями при вливании, м.
Таким образом, при составлении математической модели анализ полученных результатов позволяет сделать вывод о том, что распределение значений всех перечисленных параметров можно описать нормальным законом распределения. А при наличии скошенности распределения необходимо воспользоваться законом распределения Шарлье.
Третья глава посвящена теоретическим исследованиям, направленным на разработку методик оценки и снижения риска возникновения дорожно-транспортных происшествий на элементах транспортных развязок.
Как уже было отмечено, гистограммы распределения исследуемых параметров соответствуют нормальному распределению и распределению Шарлье. Поэтому при оценке безопасности движения на транспортных развязках, находящихся в стадии проектирования, предлагается использовать формулы теории риска, основанные на нормальном законе распределения. А при эксплуатации транспортных развязок следует устанавливать фактический закон распределения и использовать формулы теории риска, основанные либо на нормальном распределении, либо на распределении Шарлье, для учета скошенности распределения.
При оценке расчетной скорости движения автомобиля на съезде необходимо исходить из допустимой величины риска потери устойчивости автомобиля (допустимого риска заноса и опрокидывания). Для этого можно использовать модель оценки риска потери устойчивости автомобиля на кривой в плане, разработанную для основных дорог:
- при нормальном распределении радиусов
, (5)
- при скошенном распределении (распределение Шарлье)
, (6)
где R – проектное или среднее значение радиуса съезда транспортной
развязки, м;
Rкр – критическая величина радиуса, при которой риск потери устойчиво-
сти автомобиля при скорости V на кривой в плане равен 50%
(табл. 1), м;
– среднеквадратическое отклонение радиуса R, вызванное ошибками
разбивочных и строительно-монтажных работ, или при проектиро-
вании транспортных развязок, допуск на среднеквадратическое
отклонение (
), м;
– среднеквадратическое отклонение критического радиуса Rкр (табл. 1), м;
Ф(U) – интеграл вероятности, (функция Лапласа);
,
- коэффициент асимметрии и эксцесс эмпирического
распределения радиусов съездов;
,
– третий и четвертый центральные
моменты;
,
– третья и четвертая производные
нормального распределения;
– подынтегральная функция нормального распределения;
где R, Rкр, 
,
– см. формулу (5).
На графиках (см. рис. 3,а,б) учтено влияние продольного уклона на допустимое значение радиуса кривой (с увеличением продольного уклона уменьшается доля коэффициента сцепления, удерживающего автомобиль на кривой в плане, так как часть коэффициента сцепления расходуется на тяговое усилие, что приводит к увеличению требуемого радиуса кривой).
Как показали расчеты по формуле (5), величине допустимого риска при заданной скорости движения автомобилей соответствуют конкретные значения радиусов кривых (см. рис. 3,а,б). Эти результаты проверяли на основе натурных наблюдений за скоростями свободного движения автомобилей на шести съездах транспортных развязок. Как показали эти исследования, водители автомобилей осуществляют движения, как с большей, так и с меньшей скоростью движения, соответствующей риску 1·10-4, что приводит к реализации различных значений риска потери устойчивости автомобиля на кривой в плане с заданным радиусом. Диапазон изменения риска не превышает от 3,5·10-3 до 6,2·10-5.
а
б
Рис. 3, К определению требуемых радиусов правоповоротных съездов в зависимости
от величины допустимого риска: 1, 2 и 3 – теоретические кривые, рассчитанные
по формуле (5); 1 – при V = 40 км/ч, 2 – при V = 50 км/ч, 3 – при V = 60 км/ч;
а – максимальный продольный уклон 40 ‰; б – максимальные продольные уклоны:
1 – 88‰; 2 –75‰; 3 – 69‰
Для оценки опасности столкновения на существующем пересечении при вливании автомобилей с второстепенной дороги в транзитный поток автомагистрали предложены следующие математические модели:
– для нормального распределения
; (7)
– для распределения Шарлье
, (8)
где 
– средние интервалы между автомобилями основного потока, м;
Sгр – критический интервал, использование которого при вливании
приведет к 50% ДТП (см. табл.4), м;
,
– среднеквадратические отклонения фактических и критических
интервалов от средних значений lN и Sкр, м;
Ф(U) 
– интеграл вероятности (Функция Лапласа);
СS, EU – коэффициент асимметрии и эксцесс эмпирического распределения
граничных интервалов;
– третья и четвертая производные нормального распределения;
– подынтегральная функция нормального распределения
граничных интервалов.
Эти распределения конкурируют между собой, в связи с наличием или отсутствием коэффициента асимметрии и эксцесса в распределении интервалов между вливающимся и транзитным автомобилями. Однако расчеты по формулам (7) и (8) дают близкие результаты.
Таблица 1
Формулы, используемые в математических моделях оценки безопасности движения на участках транспортных развязок
| Для оценки параметров | Расчетные формулы критических и граничных величин |
| Радиуса съезда |  ,  |
| Интервалов между автомобилями, при вливании в основной поток |   ,  |
Теоретические кривые на рис. 4, построенные по формуле граничного интервала (табл.1), хорошо согласуются с результатами натурных наблюдений (++). Допустимое значение приемлемого риска при вливании автомобилей со съездов транспортных развязок в транзитный поток главной дороги находится в пределах от 8,3·10-3 до 4,5·10-5 (см. рис.4).
Оценка вероятности столкновения автомобилей на участках переплетения транспортных развязок устанавливалась по математической модели, конечная формула которой имеет вид:
, (9)
где Lпл – фактическая или проектная длина участка переплетения, м;
lкр - критическая длина участка переплетения, при которой риск возник-
новения ДТП равен 50%,м;
– среднеквадратическое отклонение проектного или фактического
и критического участков переплетения, м.
Для установления проектной длины участка переплетения, соответствующей уровню допустимого риска 1·10-4, формула (9) принимает следующий вид:
, (10)
где 
,
,
– (см. выше).
Переменные 
и 
определяют по формулам, описывающим параметры критических интервалов (см. табл. 1).
В зависимости от геометрических параметров участка переплетения требуемая его длина для перестроения со сменой полосы движения определяется по выражениям из табл.2.
Таблица 2
Определение расчетных длин участков переплетения при оценке
вероятности столкновения автомобилей на межпетлевых участках
транспортных развязок
| Наименование участка | Схема участка | Расчетная формула длины участка переплетения |
| Однополосный участок переплетения |  |  |
| Простое двухполосное переплетение |  |  |
| Трехполосный межпетлевой участок |  |  |
Полные длины участков переплетения должны учитывать участки совмещенного движения транзитных и сворачивающих автомобилей - 
, чтобы при расчете транспортных развязок проектировщик не вычел эти длины из длин участков переплетения, определяемых по формулам табл.2.
Формулы теории риска для установления вероятности ДТП на участке переплетения транспортных развя
зок можно основывать как на нормальном законе распределения, так и на распределении Шарлье. Расчеты по названным законам распределения дают близкие результаты (при коэффициентах асимметрии СS 0,45). Пример расчета требуемой длины участка переплетения на основе нормального закона распределения представлен на рис. 5. Представленная формулами (7) и (8) методика по оценке риска въезда на автомагистраль правоповоротных потоков, рекомендуется к практическому использованию на участках примыкания второстепенной дороги к дорогам IБ, IВ и II категорий без светофорного регулирования с применением рекомендаций, показанных на рис. 6.
При превышении интенсивности движения въезжающих автомобилей, относительно интенсивности, показанной на рис. 6, следует проектировать примыкание дорог в разных уровнях.
График на рис. 6 рекомендуется также при проектировании возвратной отнесенной петли для левоповоротного движения (рис.7).
Рис. 7. Схема пересечения автомобильных дорог обычного типа низких категорий с автомобильными дорогами II технической категории в одном уровне (с отнесенной возвратной петлей для левоповоротного движения)
При интенсивностях движения на внешней полосе основной дороги (см. ось абсцисс рис. 6), можно устраивать отнесенную возвратную петлю для левоповоротного движения, если интенсивность движения въезжающего потока не превышает значений, показанных на оси ординат этого же графика.
Проектирование всех элементов отнесенной возвратной петли осуществляется под риск 1·10-4. При интенсивностях движения, превышающих интенсивности, представленные на оси абсцисс рис. 6, следует проектировать пересечения дорог в разных уровнях.
Используя приведенные выше формулы, применяя математическую модель и теорию транспортных потоков, можно решить ряд практических задач, а именно:
– определять риск (вероятность) столкновения автомобилей при вливании в основной транспортный поток и риск переплетения на межпетлевом участке транспортной развязки;
– определять степень влияния геометрических элементов транспортной развязки на риск возникновения дорожно-транспортного происшествия;
– определять радиус съезда по допустимому риску потери устойчивости автомобиля;
– определять требуемую длину участка переплетения под заданную (допустимую) величину риска возникновения ДТП;
– определять длину ПСП из условия пропуска по ним потоков автомобилей с допустимой величиной риска въезда на автомагистраль;
– решать частные задачи, описанные выше.
В четвертой главе приведены методики технико-экономического обоснования длин участков переплетения транспортных развязок на основе оценки эффективности принятых решений по минимуму «Суммы приведенных затрат» и по максимуму (NPV) – «Чистой приведенной ценности проекта», а также методики определения допустимых радиусов на съездах транспортных развязок и оценки вероятности ДТП на участках въезда на основную дорогу.
Обосновывая оптимальную длину участка переплетения минимальной суммой чистой приведенной ценности проекта, определяли основные статьи расходов: потери от ДТП, транспортные расходы и строительные затраты. При установлении данных статей расходов учитывались: длина участка переплетения, интенсивность и состав движения. С уменьшением интенсивности движения уменьшается оптимальная длина участка переплетения, которая соответствует минимуму суммы приведенных затрат (рис. 8,а,б). Как показали расчеты, экстремум (минимум) суммы приведенных затрат находится в зоне допустимого риска от 7,510-5 до 3,8 10-4, что соответствует обоснованной ранее величине допустимого риска (110-4). Учитывали строительные и транспортные расходы, которые определялись с учетом интенсивности и состава движения.
а
б 
Рис.8. Зависимость суммы приведенных затрат от длины участка переплетения:
а – при высокой интенсивности движения Nсум = 650 авт/ч (Nгл = 450 авт/ч, nвт = 200 авт/ч); б – при низкой интенсивности движения Nсум = 400 авт/ч (Nгл = 300 авт/ч, nвт = 100 авт/ч): линия 1 – сумма приведенных затрат, линия 2 – единовременные затраты на капитальное строительство участка переплетения; линия 3 – автотранспортные расходы; линия 4 – ущерб от ДТП; линия 5 – стоимость пребывания пассажиров в пути, линия 6 – дорожно-эксплуатационные расходы
Приведенная выше методика позволяет экономически обосновать длины участков переплетения, хорошо согласующиеся с теорией риска.
а
Рис. 9. Зависимость чистой приведенной ценности проекта от длины участка
переплетения: а – при высоких интенсивностях движения Nсум = 650 авт/ч
(Nгл = 450 авт/ч, nвт = 200 авт/ч); б – при низких интенсивностях движения
Nсум = 400авт/ч ( Nгл = 300 авт/ч, nвт = 100 авт/ч)
Чистую приведенную ценность проекта определяли в зависимости от длины участка переплетения по формуле:
 , | (11) |
где 
– среднее значение чистой приведенной ценности проекта;
tp – расчетный период анализа проекта;
t – текущий год;
Вt – сумма выгод от реализации проекта в t-м году;
Сt – сумма всех затрат в t-м году участка переплетения;
Е – процентная ставка.
Как показано на рис. 9,а,б, оптимальной длине участка переплетения соответствует максимум NPV, расположенный в тех же пределах оптимальных длин участка переплетения, которые были установлены по минимуму суммы приведенных затрат. Значения риска возникновения ДТП, соответствующие оптимальной длине участка переплетения по обоим методам, находятся в одном диапазоне от 7,510-5 до 3,8 10-4. Расчеты по формулам экстремумов выполнялись при одинаковых процентных ставках Е 12%.
В этой же главе разработаны методики определения допустимых радиусов на съездах транспортных развязок по условию допустимого риска заноса автомобиля и даны методики по оценке безопасности движения автомобилей на участках въезда на основную дорогу и переплетения.
Основные выводы по работе
1. Выполненные исследования показали, что в пределах транспортных развязок плотность и скорость свободного движения, интервалы, используемые водителями при вливании, хорошо описываются как нормальным законом распределения, так и распределением Шарлье (при появлении скошенности законов распределения).
2. Установлено влияние интенсивности движения на коэффициенты вариации граничных интервалов, которое отображает тот факт, что при низкой интенсивности движения не каждый интервал, близкий к среднему граничному, является граничным. В связи с этим в диссертационной работе используется усеченный закон распределения граничных интервалов.
3. Разработаны математические модели, позволяющие: установить зависимость риска возникновения ДТП от интервалов между вливающимся и транзитным автомобилями; оценить безопасность движения на участке переплетения путем вычисления риска возникновения ДТП между взаимодействующими автомобилями.
4. Разработаны математические модели, позволяющие определять:
– риск возникновения ДТП на участках въезда и переплетения транспортных развязок, с учетом интенсивности движения взаимодействующих транспортных потоков;
– длины участков переплетения и переходно-скоростных полос, соответствующие допустимой величине риска возникновения ДТП, при заданных интенсивностях движения.
5. Разработаны методики, позволяющие:
– на основе технико-экономического обоснования определять оптимальные длины участка переплетения на транспортных развязках;
– определять допустимые радиусы на съездах транспортных развязок;
– оценивать безопасность движения на участках въезда на автомагистраль.
6. Разработаны практические рекомендации, основанные на номограмме границ применимости примыканий и пересечений автомобильных дорог IV категории с автомобильными дорогами IБ, IВ и II технических категорий с обеспечением допустимого риска (110-4) взаимодействия автомобилей основного и второстепенного потоков.
Обобщая сказанное, учет вероятностной сущности движения транспортных потоков на пересечениях дорог в разных уровнях позволил разработать математические модели оценки безопасности движения на транспортных развязках, на основе анализа и снижения риска взаимодействия автомобилей, представляющие собой аппарат математического эксперимента, способный описывать характеристики транспортных потоков с оценкой риска возникновения ДТП на участках их взаимодействия (на участках въезда, смены полос и переплетения).
Публикации по материалам диссертации
Работы, опубликованные в рецензируемых
научных журналах и изданиях:
1. Семенова Н.С. Проектирование пересечений автомобильных дорог в разных уровнях по условию обеспечения безопасности движения на основе теории риска / Н.С. Семенова // Вестник Саратовского государственного технического университета. – 2011. – №1(52). – Вып.1. – С. 209 -214.
2. Семенова Н.С. Оценка длин переходно-скоростных полос на транспортных развязках с учётом закономерностей движения транспортных потоков / Н.С. Семенова, В.В. Столяров // Вестник Саратовского государственного технического университета. – 2011. – №4(60). – Вып.2. – С.181-184.
Работы, опубликованные в других изданиях:
3. Семенова Н.С. Обоснование границ применимости пересечений автомобильных дорог в одном и разном уровне с использованием теории риска / Н.С. Семенова // Современные проблемы и пути их решения в науке, транспорте, производстве и образовании: сб науч. тр. Междунар. науч.-практ. интернет-конф. – Одесса: Черноморье, 2011. – Т.29. – С. 3-5.
4. Семенова Н.С. Оценка риска въезда на автомагистраль со съездов транспортных развязок в режиме пропускной способности / Н.С. Семенова // Проблемы транспорта и транспортного строительства: сб. науч. тр. Саратов: СГТУ, 2005. – Ч. 2. – С. 147-152.
5. Семенова Н.С. Оценка безопасности движения одиночного автомобиля по съездам транспортных развязок / Н.С. Семенова // Проблемы транспорта и транспортного строительства: сб. науч. тр. – Саратов: СГТУ, 2004. – Ч. 2. –
С. 143-148
6. Семенова Н.С. Оценка безопасности движения автомобилей на пересечениях дорог в одном и разных уровнях на основе теории риска / Н.С. Семенова, В.В. Столяров // Проблемы транспорта и транспортного строительства: сб. науч. тр. – Саратов: СГТУ, 2011. – С. 5-8.
7. Семенова Н.С. Тория риска в оценке безопасности движения транспортных потоков участков переплетения на транспортных развязках / Н.С. Семенова, В.В. Столяров // Перспективы развития и безопасность автотранспортного комплекса: сб. науч. тр. II Всерос. науч.-практ. конф. – Новокузнецк: фил. ГУ КузГТУ, 2010. – С.110-113.
8. Семенова Н.С. Основные методы оценки безопасности движения транспортных средств на автомобильных дорогах / Н.С. Семенова // Ресурсоэнергоэффективные технологии в строительном комплексе региона: сб. науч. тр. Всерос. науч.-практ. конф. – Саратов: СГТУ, 2010. – C. 79-81.
9. Семенова Н.С. Обеспечение безопасности труда водителей, пассажиров и пешеходов на основе теории риска / Н.С. Семенова // Личностное и профессиональное развитие человека в новых социально–экономических и технологических условиях: сб. науч. тр. Всерос. науч.-практ. конф. –Саратов: СГТУ, 2010. – С. 246-251.
10. Семенова Н.С. Экспериментальные исследования плотности движения автомобилей на пересечениях автомобильных дорог в разном уровне (на участке слияния транспортных потоков) / Н.С. Семенова // Проблемы транспорта
и транспортного строительства: межвуз. науч. сб. – Саратов: СГТУ, 2012. –
С. 57-60.
11. Семенова Н.С. Оценка безопасности движения на транспортных развязках в соответствии с требованиями закона о техническом регулировании / Н.С. Семенова // Молодежь и научно-технический прогресс: сб. науч. тр.
Междунар. молодеж. науч.-техн. интернет-конф. – Брянск: БГИТА, 2011. –
С. 96-100.
СЕМЁНОВА НАТАЛЬЯ СЕРГЕЕВНА
ПРОЕКТИРОВАНИЕ и эксплуатация ТРАНСПОРТНЫХ
РАЗВЯзОК ПО УСЛОВИЮ ОБЕСПЕЧЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ ДВИЖЕНИЯ
НА оСНОВЕ ТЕОРИИ РИСКА
Автореферат
Подписано в печать 06.11.2012 Формат 6084 1/16
Бум. офсет. Усл. печ. л. 1,0 Уч.-изд. л. 1,0
Тираж 100 экз. Заказ 30
ООО «Издательский Дом «Райт-Экспо»
410031, Саратов, Волжская ул., 28
Отпечатано в ООО «ИД «Райт-Экспо»
410031, Саратов, Волжская ул., 28, тел. (8452) 90-24-90
