Введение к работе
Актуальность темы исследования. Главными принципами ведения лесного хозяйства и лесной промышленности в настоящее время является обеспечение многоцелевого, рационального, непрерывного, неистощительного использования лесов для удовлетворения потребностей общества в лесах и лесных ресурсах. При этом важная роль принадлежит лесотранспорту и автомобильным дорогам, которые в значительной мере определяют экономическую доступность лесов и лесных ресурсов на лесных участках и возможность эффективного освоения лесов.
На смену федеральной целевой программе (ФЦП) «Модернизация транспортной системы России (2002-2010 годы)» придет ФЦП «Развитие транспортной системы России (2010-2015 годы)», утвержденная в 2008 г. постановлением Правительства РФ. Особенности стратегического плана преобразования сети автомобильных дорог, включая и дороги лесного комплекса, состоят уже не в модернизации, а в развитии транспортной системы. Это означает более глубокие и объемные преобразования на основе создания эффективной инфраструктуры транспортного комплекса, повышения его конкурентоспособности, обеспечения безопасности и доступности для населения. В последние годы многое сделано для внедрения современных технологий, совершенствования нормативно-правового регулирования, обеспечения безопасности дорожного движения. Подготовлены документы для перехода на финансирование содержания и ремонта дорог по утвержденным нормативам денежных затрат. Тем не менее, многие задачи по совершенствованию сети автомобильных дорог страны, в том числе и лесного комплекса, не были решены. Предстоит принять ряд мер по переустройству и ликвидации проблемных участков, мест концентрации дорожно-транспортных происшествий (ДТП), реконструировать отдельные участки, находящиеся в неудовлетворительном состоянии, обустроить дороги современными барьерными ограждениями и др.
На некоторых дорогах интенсивность движения в 1,3-3,0 раза превышает допустимую для данной категории дороги, средняя скорость движения снизилась до 35...40 км/ч, число ДТП растет непрерывно.
В России число погибших в ДТП в пересчете на численность автомобильного парка и автомобилей на 1 км пробега в 5-10 раз больше, чем в странах Европы.
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.
К этим мероприятиям относятся: обустройство дороги современными ограждениями; устройство земляного полотна с пологими откосами (крутизна 1:3...1:6). Но их реализация требует значительных единовременных и текущих материальных и денежных затрат.
Поэтому вопрос о целесообразности обустройства дороги ограждениями или устройства пологих откосов земляного полотна следует решать на основе технико-экономических расчётов с позиций системного подхода.
Цель и задачи исследования. Разработка метода обустройства дороги ограждениями или устройства пологих откосов земляного полотна, компьютеризация сбора, обработки данных и информирование о состоянии дорог с учётом конкретных условий и метеорологического обеспечения, определение границ экономической эффективности применения мероприятий стала целью настоящей работы.
Исходя из поставленной цели, в диссертации решаются следующие основные задачи:
Обоснование необходимости решения комплекса взаимосвязанных задач проектирования и строительства ограждений или пологих откосов земляного полотна. Описание структуры переменных условий, для которых следует установить, что эффективнее - установка ограждений или эксплуатация дороги без них (на примере двухполосных автомобильных дорог лесного комплекса).
Разработка методики оценки дорожных условий для обоснования требований к установке ограждений и выбору крутизны откосов насыпи двухполосных автомобильных дорог.
Формирование и исследование закономерностей изменения зазоров безопасности от скорости движения и типа автомобилей, транспортно-эксплуатационных характеристик дороги, места расположения ограждений.
Разработка моделей технико-экономической оптимизации установки ограждений и выбору крутизны откосов насыпи двухполосных автомобильных дорог.
Разработка рекомендаций по оценке дорожных условий для обоснования требований к установке ограждений и выбору крутизны откосов насыпи.
Объектом исследования являются территориально-распределенные транс-портно-производственные системы лесопромышленного комплекса и технологии их функционирования.
Предметом исследования являются математические модели, методы и алгоритмы поиска оптимальных конструктивных и планировочных решений.
Методы исследования. Теоретической и методологической основой исследования являются методы: системного анализа, формализации и имитационного моделирования процессов взаимодействия автомобилей с дорогой, современные стандарты и методы строительства и эксплуатации дорог.
Исследование строительных и эксплуатационных процессов автомобильных дорог, построение математических моделей и разработка соответствующих оптимизационных задач проводится с использованием математического программирования, оптимизации и исследования операций, теории алгоритмов и структур данных.
Научная новизна результатов заключается в разработке комплексного подхода к оценке дорожных условий для обоснования требований к ограждениям в современных условиях с целью повышения экономической эффективности принимаемых решений.
К числу важнейших результатов диссертации, обладающих научной новизной, относятся следующие:
Проведен системный анализ предметной области и выполнено формальное описание проблемы устройства ограждений или пологих откосов насыпи, позволяющие в перспективе стабилизировать число происшествий на двухполосных автомобильных дорогах и их тяжесть.
Разработана методика оценки дорожных условий для обоснований требований к установке ограждений и выбору крутизны откосов насыпи, позволяющая оценить конструктивные и планировочные решения при разработке наиболее активных мероприятий по стабилизации числа ДТП и их тяжести.
Сформулирована постановка задачи для решения планировочных и конструктивных решений, предложен алгоритм поиска оптимальных решений изменения зазоров безопасности, позволяющие разрабатывать мероприятия по организации и повышению безопасности дорожного движения.
Разработана модель технико-экономической оптимизации установки ограждений и выбору откосов насыпи двухполосных автомобильных дорог, позволяющая определять граничные условия эффективности устройства пологих откосов земляного полотна или установки барьерных ограждений.
Сформулированы рекомендации по оценке дорожных условий для обоснования требований к установке барьерных ограждений и выбору крутизны откосов насыпи, позволяющие реализовать мероприятия по улучшению безопасности на эксплуатируемых дорогах.
Практическая значимость и реализация результатов работы. Предложенные методика, модели и программные продукты для оценки дорожных условий при обосновании требований к установке ограждений и выбору крутизны откосов насыпи, практическое апробирование расчётного аппарата и применение собранных и систематизированных исходных данных как на стадии проектных работ, так и при реализации мероприятий по улучшению безопасности на эксплуатируемых дорогах позволяют считать основную цель диссертационной работы достигнутой.
Полученные результаты внедрены в центре Дорожно-мостового проектирования «Магистраль» (г. Воронеж), ОАО «ВоронежГипродорНИИ», в учебном процессе курсовых и дипломных проектов студентов, отражены в отчётах кафедры транспорта леса и инженерной геодезии ГОУ ВПО «ВГЛТА».
Научные положения, выносимые на защиту:
принципы построения модели оценки дорожных условий для описания проблемы устройства ограждений или пологих откосов насыпи, отличающиеся учётом процессов взаимодействия различных видов транспортных средств, участников движения и дороги, числом и видом определяющих факторов, а также моделированием различных связей в системе «водитель-автомобиль-дорога-среда»;
методика оценки дорожных условий для обоснования требований к установке ограждений и выбору крутизны откосов насыпи, отличающаяся учётом всех параметров факторов полной системы, с отображением наиболее важных и прямых связей;
аналитические зависимости численных показателей эффективных условий для устройства откосов земляного полотна, математические модели прогно-
зированил числа ДТП, отличающиеся учётом зазоров безопасности и позволяющие разработать алгоритм поиска оптимальных решений;
совершенствование методики относительной опасности разъезда встречных автомобилей, модель технико-экономической оптимизации установки ограждений и выбора откосов насыпи, отличающиеся учётом граничных условий их эффективности;
рекомендации по оценке дорожных условий для обоснования требований к установке ограждений и выбору крутизны откосов насыпи, принятых проектными организациями.
Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались автором на ежегодных научно-технических конференциях ГОУ ВПО «ВГЛТА» (2006, 2007, 2008 гг.), Форуме безопасности дорожного движения (2008 г.).
Личное участие автора в получении результатов. Работа выполнялась в соответствии с программой ГОУ ВПО «ВГЛТА» на 2000-2010 гг. (№гос. регистрации 01.200103889).
Диссертация является результатом исследований, выполненных при участии автора, который обосновал тему, определил цели и задачи исследований, выполнил теоретические и экспериментальные исследования и проанализировал их результаты, разработал основные рекомендации по оценке дорожных условий для обоснования требований к устройству барьерных ограждений и выбору крутизны откосов насыпи двухполосных лесовозных автомобильных дорог.
Публикации. Результаты диссертационной работы опубликованы в 9 научных работах, в том числе 3 работы, в изданиях, определенных ВАК Минобрнауки РФ.
Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, 5 разделов, выводов и рекомендаций, библиографического списка из 146 наименований. Материалы диссертации изложены на 239 страницах, включая иллюстративный материал и приложения.
