III Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2011

Постановка задачи. Результаты анализа ситуации на дорогах России с позиций «кто вовлечен в ДТП, где оно произошло и когда», свидетельствуют о постоянно растущем числе погибших и пострадавших. Число опрокидываний и наездов на препятствия составляет более 25 % общего количества ДТП, причем в 4-5-м опрокидывании и в каждом 6-м наезде имеются погибшие и практически во всех ДТП - раненные водители и пассажиры. Поэтому особую актуальность приобретают мероприятия, направленные на стабилизацию числа происшествий и их тяжесть. Поэтому вопрос о целесообразности обустройства дороги ограждениями или устройства пологих откосов земляного полотна следует решать на основе технико-экономических расчётов с позиций системного подхода.

Научная экспозиция. Мероприятия по обеспечению безопасности дороги реализуются в первую очередь на участках автомобильных дорог, где по экономическим соображениям или из-за технических трудностей невозможно обеспечить активную безопасность дороги, под которой понимаются эксплуатационные качества автомобильной дороги, направленные на предотвращение дорожно-транспортных происшествий [1]. Мероприятия активной безопасности связаны со значительными капитальными затратами. Особенно явно это проявляется в связи с трудностями, возникающими при реконструкции дороги из-за наличия застройки, расположения вблизи земляного полотна различных коммуникаций, а также из-за высокой ценности земельных угодий. В этих условиях возрастает значение мероприятий по обеспечению безопасности движения, которые можно осуществлять без изменения плана и продольного профиля трассы дороги. Использование таких мероприятий позволяет в ряде случаев сократить тяжесть последствий от дорожно-транспортных происшествий.

Анализ существующих методологических подходов к решению данной задачи. Изложение в нормативных документах требований к установке ограждений и промышленное производство конструкций ограждений в России способствовали расширению их применения на автомобильных дорогах всех технических категорий. Однако, как показал анкетный опрос подразделений дорожного комплекса России, выполненный авторами, ограждениями оборудовано лишь 43 % участков дорог от того числа, которое определено требованиями действующих норм и правил. Такое положение объясняется не только тем, что имеется известный дефицит ограждений, но и тем, что относительно низкая фактическая аварийность на ряде участков дорог позволяет в нарушение действующих нормативных требований не устанавливать ограждения. Кроме того, из результатов анкетного опроса следует, что около 50 % имеющихся ограждений на существующих дорогах установлено с нарушением требований СНиП 2.05.02-85.

Правила установки ограждений на существующих дорогах сформулированы в ГОСТ 26804-86. Этот документ достаточно полно отражает влияние размеров геометрических элементов дорог на частоту и тяжесть последствий от дорожно-транспортных происшествий, но не учитывает различия в ширине проезжей части и обочины существующих дорог, а также особенности их зимнего содержания. В этом документе указано лишь минимальное расстояние от ограждения до кромки проезжей части (1 м) и не отражены условия, при которых целесообразен расчет эффективности оборудования дорог ограждениями на основе всего комплекса факторов с учетом ширины обочин, проезжей части и особенностей зимнего содержания дорог, оборудованных ограждениями.

Нет в действующих нормативных документах указаний о целесообразности установки ограждений перед препятствиями (опорами освещения, расположенными у обочин, деревьями, опорами путепроводов и т.д.). Это связано с тем, что до настоящего времени не оценивалась тяжесть травм водителей и пассажиров при наездах автомобилей на различные препятствия.

В связи с изложенным в настоящее время возникла необходимость в уточнении действующих норм и требований, их дополнении, развитии и конкретизации с учетом большего числа определяющих факторов. Изложенное позволяет утверждать, что актуальность проблемы исследования эффективности применения ограждений на автомобильных дорогах не вызывает сомнений. При этом одной из важнейших следует считать задачу изучения влияния месторасположения ограждений на обочине, их высоты, ширины проезжей части и обочин, высоты и крутизны откоса насыпи на скорость, траекторию и аварийность дорожного движения.

Исследовательская часть. Зависимости величины правого зазора безопасности от скорости движения автомобилей (у = f( )) на участках дорог, оборудованных барьерными ограждениями, определены на основании данных о скоростях и зазорах безопасности, полученных в результате натурных наблюдений. В качестве предполагаемых теоретических зависимостей опробованы уравнения (1)-(4).

Выполненные исследования позволили установить зависимости правого зазора безопасности от скорости для легковых и грузовых автомобилей при движении их в светлое и темное время суток на различных участках дороги с ограждениями различной высоты, удаленными на разное расстояние от кромки проезжей части. Установлено, что зависимости у = f( ) для всех условий с достаточной точностью аппроксимируются формулой (4).

Гармонический характер зависимостей коэффициентов регрессии А₁, А₂, А₃ от величины удаления ограждения от кромки (до 3 м) и высоты ограждения (до 1,2 м) позволяет моделировать формулы зависимости у = f( ) для любых сочетаний определяющих условий.

Полученные данные дифференцированы по двум дискретным факторам - виду автомобиля (легковой, грузовой) и времени суток (день, ночь) и двум непрерывным факторам - радиусе кривой в плане и величине продольного уклона.

Уравнения связей показателей выявлены корреляционным методом математической статистики, так как зависимость между скоростью и величиной правого зазора безопасности обусловливается действием целого ряда факторов. В качестве теоретических зависимостей опробованы следующие формулы:

у = А₁ + А₂ ;                                                                       (1)

у = А₁ ;                                                                             (2)

у = А₁  + А₂ ^-1;                                                                 (3)

у = А₁ + А₂ + А₃ ²                                                   (4)

где       у - величина правого зазора безопасности, м;

А₁, А₂, А₃ - коэффициенты регрессии связи;

- скорость движения расчетного автомобиля, км/ч.

Система доказательств и научная аргументация. Расчет эффективности установки ограждений с позиций системного подхода возможен только после изучения ряда ранее неизвестных параметров, к числу которых относятся параметры траектории и скорости движения автомобилей в зоне установленных ограждений. Для изучения этих характеристик проведено натурное исследование влияния на скорость и траекторные движения автомобилей высоты барьерных ограждений и расстояния их установки от края проезжей части.

Полевые исследования выполнялись на двухполосных автомобильных дорогах с шириной проезжей части 6-7,5 м, проложенных вне населенных пунктов. Участки для наблюдений выбраны с таким расчетом, чтобы движение автомобилей не было затруднено ни плохим состоянием проезжей части, ни помехами в зоне придорожной полосы (различные сооружения, остановки, площадки, плакаты, яркие ландшафтные доминанты и др.). Все это позволило получить достоверные данные об изучаемых параметрах.

Режимы движения автомобилей в зоне ограждения изучались с помощью макета ограждения, выполненного в натуральную величину. Такое методическое решение позволило максимально сократить время на полевые исследования, выполнить запланированное число различных размещений ограждений относительно кромки проезжей части и различной высоты установки барьерной планки относительно поверхности дороги.

Число опытов с различными размещениями и высотами ограждений определялось в процессе планирования эксперимента.

Во время эксперимента фиксировали скорость, с которой автомобиль проходит расчетный створ, и траекторию его движения во время проезда створа (расстояние от кромки проезжей части до оси колеи). Отдельно фиксировались условия движения автомобиля в потоке: свободное движение, движение, стесненное встречным автомобилем; движение в колонне автомобилей. Свободным считалось движение, когда на автомобиль, проходящий створ, не оказывал влияния обгоняющий автомобиль и впереди лежащий участок дороги длиной более 200 м был свободен от встречных автомобилей. Кроме этого, регистрировались типы автомобилей, проходящих створ, и встречных автомобилей.

Научный аппарат. Анализ зависимости у=f( ) при различном удалении ограждений от кромки проезжей части позволяет утверждать, что практически во всех случаях ограждение, установленное на обочине дороги, заставляет водителя увеличивать правый зазор безопасности (чем ближе установлены ограждения, тем больше величина зазора). И только при движении грузовых автомобилей ночью по прямому горизонтальному участку, на котором ограждения установлены на расстоянии 2,5 м, водители выдерживают зазор, практически равный (разрешающая способность модели - +0,05 м) зазору, характерному для условий движения по участку, не оборудованному ограждениями. Движение днем грузового автомобиля по такому же участку происходит с зазорами, незначительно (-0,1 м) превышающими зазоры, характерные для участка не оборудованного ограждениями.

Целесообразность применения ограждений во многом обусловливается не только изменением уровня аварийности, потерь от ДТП и скорости движения, но и капитальными затратами на реализацию мероприятий по обеспечению безопасности (например, установку барьерных ограждений) и затратами на их содержание в процессе работы.

Величину затрат на реализацию мероприятий по обеспечению безопасности, например, установку барьерных ограждений, определяют по сметной стоимости на строительство.

Кроме стоимости строительства, другим фактором, определяющим эффективность применения ограждений, являются затраты на текущее содержание ограждений, затраты на ремонт ограждений после наезда на них автомобилей. Оборудование автомобильных дорог барьерными ограждениями в известной мере усложняет их эксплуатацию. Особенно ярко это проявляется в зимних условиях, когда необходимо дороги очищать от снега, а ограждение работает как снегозадерживающий щит. В результате образуются снежные валы в пределах земляного полотна, которые служат причиной снежных заносов.

Решение вопроса об эффективности установки ограждений на эксплуатируемых дорогах связано с определенными требованиями, основное из которых заключается в том, чтобы такая установка не повлекла бы резкого изменения скорости движения автомобилей, так как перепад скоростей движения автомобилей на соседних участках дороги может привести к росту аварийности из-за изменения коэффициента безопасности. Для оценки этого фактора при установки ограждений на эксплуатируемых дорогах предлагается использовать коэффициент стеснения движения.

Для решения вопроса об эффективности установки ограждений на эксплуатируемых дорогах рекомендуется пользоваться следующим неравенством

,            (1)

где        - затраты на установку ограждений;

 - текущие затраты, не зависящие от интенсивности движения;

j - коэффициент, учитывающий изменение условных потерь от происшествий в зависимости от года их возникновения;

, - индекс тяжести потерь от вовлечения в ДТП соответственно легкового и грузового автомобиля при съезде с земляного полотна;

- частота ДТП с опрокидыванием;

 - коэффициент, учитывающий изменение вероятности наезда на предмет в случае съезда автомобиля с земляного полотна;

- коэффициенты, учитывающие крутизну откоса земляного полотна;

- коэффициент, учитывающий влияние ширины обочины на величину потерь от ДТП;

 - коэффициент, учитывающий движение в стесненных условиях в зависимости от ширины обочины;

 и  - индексы потерь народного хозяйства от ремонта ограждения соответственно после наезда легкового и грузового автомобилей;

М - первый индекс условного количества движения;

М´ - второй индекс условного количества движения;

 - коэффициент, учитывающий расстояние, на котором установлены ограждения в условиях стеснённого движения.

Если неравенство (14) выполняется на эксплуатируемой дороге, установка ограждений эффективна, в противном случае - нет.

При  сроке сравнения варианта установок ограждений или эксплуатации дороги по базисному варианту менее 20 лет необходимо учитывать размер возвратных сумм от демонтажа ограждений. Величина этих сумм добавляется в левую часть неравенства (1) со знаком (-).

Библиография:

Некрасов, В.К. Содержание автомобильных дорог [Текст]: учеб. / В.К. Некрасов. - М.: Высшая школа, 1969. - 125 с.

Код для цитирования: Скопировать