Scientific journal

Modern problems of science and education

ISSN 2070-7428

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 1,006

Скорость движения является основным транспортно-эксплуатационным показателем дороги, определяющим пропускную способность, удобство и безопасность движения, экономичность автомобильных перевозок и другие характеристики работы автомобильного транспорта и автомобильной дороги. Все проектные решения направлены в первую очередь на обеспечение заданной расчетной скорости движения.

Для проектирования автомобильной дороги, гарантирующей безопасное движение с расчетной скоростью в любое время года, необходимо уметь оценить влияние каждого элемента и параметра дороги и метеорологического явления на скорость движения с тем, чтобы выбрать оптимальные параметры, технические решения и мероприятия [1-3, 15].

Теоретический анализ. Для проверки обеспеченности расчетной скорости необходимо оценить влияние на скорость условий движения, включающих в себя геометрические параметры и транспортно-эксплуатационные характеристики дорог, а также метеорологические условия. В этих целях можно применять широко известный метод, когда для выявления влияния на какой-то процесс одного фактора исключают или принимают постоянным действие других факторов, а затем определяют их совместное влияние [10-13].

Поскольку параметры всех систем комплекса ВАДС могут изменяться, можно утверждать, что существуют такие сочетания параметров систем, которые обеспечивают его наиболее эффективное функционирование. Если исключить влияние транспортного потока и рассматривать движение одиночного автомобиля на двухполосной дороге, то лучшему варианту соответствует движение на прямом, горизонтальном участке дороги оптимальной длины, с шириной проезжей части 7,5 м, укрепленными обочинами и шероховатой поверхностью при благоприятных погодных условиях, когда на встречной полосе могут встречаться только одиночные автомобили. В таких условиях режим движения будет зависеть от эксплуатационных качеств автомобиля, квалификации и состояния водителя, а функции допустимой скорости от параметров дороги и погодных условий равны единице [1,9,12].

Методика. Исходя из вышесказанного, авторами разработан метод оценки совместного влияния параметров и состояния дорог, а также метеорологических условий на режим движения автомобилей, при одновременном влиянии одного, двух и более параметров и факторов.

Предлагаемый метод заключается в сравнении максимальной допустимой скорости движения расчетного автомобиля в данных условиях движения с максимальной допустимой скоростью движения в эталонных условиях , которая принимается за расчетную . Отношение этих скоростей называется коэффициентом обеспеченности или снижение расчетной скорости

, , (1)

Наиболее сложной задачей является определение максимально допустимых скоростей движения в случае, когда два или более параметра существенно отличаются от эталонных, действуют одновременно и доминирующий выделить трудно [4, 7, 8].

В предлагаемой методике в основу определения расчетных скоростей при оценке совместного влияния на режим движения двух и более факторов положена гипотеза о наличии сложной функциональной связи между частными коэффициентами обеспеченности расчетной скорости, учитывающими влияние отдельных факторов, итоговым коэффициентом обеспеченности расчетной скорости, учитывающим их влияние при совместном действии

, (2)

В этом случае максимально допустимая безопасная скорость движения будет

, (3)

В эталонных условиях и . (4)

Важным моментом методики является выбор расчетной скорости движения в эталонных условиях. Одиночные легковые автомобили в эталонных условиях могут развивать весьма высокие скорости. Однако проектирование дорог в расчете на эти скорости приводит к значительному увеличению строительной стоимости, поэтому за расчетную принимают скорость движения легковых автомобилей 85 % обеспеченности или скорость смешанного транспортного потока 90…95 % обеспеченности [5, 6-8].

Многочисленные натурные измерения скоростей движения одиночных легковых автомобилей на дорогах II–III технических категорий, характеристики которых близки к эталонным, показывают, что скорость 85 % обеспеченности на таких участках близка к 120 км/ч, то есть соответствует расчетной скорости для дорог II технической категории [7, 14]. Исходя из этого, за расчетную (максимально допустимую безопасную) скорость движения в эталонных условиях может быть принята скорость 120 км/ч, с расчетом на перспективу до 140 км/ч.

Другим важным моментом является определение границ снижения скорости, которые могут быть приняты за характерные при выборе требуемых и допускаемых скоростей движения.

На рисунке 1 приведена зависимость транспортной составляющей себестоимости перевозок от скорости движения, полученная на основании данных, из которой следует, что при повышении скорости грузовых автомобилей до 30–40 км/ч себестоимость перевозок снижается. В интервале 40–60 км/ч темпы снижения замедляются, а при скорости более 60–70 км/ч транспортная составляющая себестоимости перевозок остается на одном уровне. Следовательно, с точки зрения экономической эффективности перевозок целесообразными скоростями движения транспортного потока являются скорости выше 60–70 км/ч, а скорости 30–40 км/ч являются минимально допустимыми. Анализ зависимости удельного количества ДТП от скорости движения, полученной по данным, показывает, что их минимум наблюдается при скорости 50–60 км/ч, а при скоростях менее 50 км/ч и более 90 км/ч быстро возрастает. Минимальная тяжесть последствий наблюдается при скоростях от 30 до 80 км/ч, а при скоростях более 85–90 км/ч быстро возрастает [1, 16-18].

Выполненные исследования [19] показывают также, что максимум пропускной способности дорог соответствует скоростям от 50 до 60 км/ч при хорошем состоянии дорог и скоростям 30–50 км/ч при мокром и заснеженном покрытии. Исходя из этого, можно сделать вывод, что наиболее целесообразным являются скорости движения смешанного транспортного потока в пределах 60–90 км/ч.

а)

б)

Рис. 1. Влияние скорости движения на себестоимость перевозок и безопасность : а) транспортная составляющая себестоимости перевозок на усовершенствованном облегченном покрытии по данным [1]: 1 – автомобиль ГАЗ-3307; 2 – ЗИЛ-433180-02; 3 – МАЗ-555; ЗИЛ-432930 с прицепом; б) количество ДТП и относительное количество погибших; 5 – количество ДТП на 10 млн авт-км, по данным [1]; 6 – относительное количество погибших по данным [1]; 7,8 – соответственно количество ДТП и погибших по данным [1]

Известно, что средняя скорость транспортного потока составляет 0,6…0,8 от расчетной [19,20]. Поэтому, чтобы обеспечить рекомендуемые скорости, дорога должна обеспечивать движение одиночного автомобиля и однородного потока легковых автомобилей со скоростью 90…120 км/ч. За минимально допустимую скорость транспортного потока можно принять скорость 30 км/ч, ниже которой значительно увеличивается себестоимость перевозок, растет аварийность, снижается пропускная способность.

С учетом высказанных положений предлагается таблица оценки опасности условий движения, состояния и уровня содержания дорог при неблагоприятных метеорологических условиях по коэффициентам снижения расчетных скоростей (таблица 1).

Таблица 1

Оценка опасности условий движения, состояния и уровня содержания дорог при неблагоприятных метеорологических условиях

Таблица позволяет оценить качество проектных решений и на стадии проектирования определять требуемый уровень содержания дорог в различных метеорологических условиях. По установленным зависимостям обеспеченности расчетной скорости движения от интенсивности метеорологических явлений (рисунок 2) можно определить границы интенсивности каждого метеорологического явления по степени опасности для состояния дорог и режима движения.

Рис. 2. Определение характерных границ влияния метеорологических явлений на расчетную скорость движения: I – нормальные условия; II – трудные условия; III – очень трудные условия движения

Аналогично может быть дана оценка влияния геометрических параметров, транспортно-эксплуатационных характеристик и состояния дорог, а также условий движения на дорогах различных категорий и в том случае, если величина расчетной скорости изменяется, что часто необходимо при проектировании и технико-экономических расчетах (таблица 2).

Таблица 2

Оценка влияния условий движения

Вывод. Таким образом, предложенная методика позволяет оценивать, сравнивать и прогнозировать фактическое состояние дорог и условий движения с помощью системы коэффициентов, учитывающих изменения расчетной скорости движения при любых сочетаниях геометрических параметров дороги, ее транспортно-эксплуатационных характеристиках и погодно-климатических условиях.

Рецензенты:

Скрыпников А.В., д.т.н., профессор, заведующий кафедрой информационной безопасности ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный университет инженерных технологий», г. Воронеж;

Кондрашова Е.В., д.т.н., профессор кафедры технического сервиса и технологии машиностроения ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный аграрный университет имени императора Петра I», г. Воронеж.