Введение к работе
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.
