Содержание к диссертации
Введение
Современные подходы к оценке пропускной способности при проектировании и содержании автомагистралей
Анализ аварийности на участках с пониженной пропускной способностью 9
Влияние кратковременных природных факторов на потребительские качества автомагистрали и условия движения .
Изменение психофизиологического состояния водителя на сложных участках автомагистрали Анализ существующих методов повышения пропускной
способности автомагистрали
Выводы 66
Теоретико-методологические методы определения характеристик транспортного потока при отрицательном воздействии природных факторов
Методика определения опасных участков автомагистрали
Методика изучения характеристик транспортного потока на
опасных участках дорожного движения
Исследование эффекта солнечного ослепления как природного кратковременного фактора . Классификация, виды и способы проявления
Изменение траектории и дистанции движения транспортных средств на солнцеопасных участках автомагистрали
Изменение скорости движения транспортного потока на опасных участках
Выводы 116
Исследование влияния кратковременных природных факторов на психофизиологическое состояние водителя и восприятие им дорожной обстановки
Способ и приборы изучения воздействия эффекта солнечного ослепления на водителя в реальных условиях
Способ оценки воздействия эффекта солнечного ослепления на восприятие водителем эксплуатационных условий
Воздействие эффекта солнечного ослепления на психофизиологию и надежность работы водителя
3.4. Влияние эффекта солнечного ослепления на метеорологическую дальность видимости и аварийность 157
Выводы
4. Теоретико-методологические положения повышения пропускной способности автомагистрали на участках кратковременного воздействия природных факторов 159
4.1. Организация дорожного движения на солнцеопасных участках
4.2. Ландшафтное проектирование автомагистрали на опасных участках
4.3. Особенности проектирования плана и продольного профиля автомагистрали на участках кратковременного воздействия природных факторов
4.4. Пространственно-географический метод определения опасных участков на существующей сети автомагистралей
Выводы
5. Повышение эффективности эксплуатации автомобильного транспорта за счет улучшения потребительских свойств автомагистрали
5.1. Мероприятия по повышению потребительских качеств автомагистрали на сложных участках
5.2. Требования к транспортно-эксплуатационным характеристикам автомагистрали на опасных участках
5.3. Влияние количества и протяженности опасных участков автомагистрали на производительность транспортных средств "
5.4. Влияние количества и протяженности опасных участков автомагистрали на себестоимость эксплуатации автомобильного транспорта 5.5. Математическая модель влияния кратковременных природных факторов на пропускную способность автомагистрали Выводы 243
6. Реализация научных результатов исследования
6.1. Типовые схемы размещения технических средств организации дорожного движения на опасных участках автомагистрали
6.2. Типовые схемы устройства защитного озеленения в полосе отвода автомагистрали
6.3. Экономическая эффективность повышения пропускной способности автомагистрали на участках отрицательного воздействия природного фактора 277
Выводы 279
Основные результаты и выводы 284
Библиографический список 312
Приложения Статистический анализ дорожно-транспортных происшествий совершенных на территории Дальневосточного федерального округа в период с 2000 по 2009 гг в период воздействия кратковременного природного фактора (эффекта солнечного ослепления)
Новые дорожные знаки (рекомендуемые)
Акты внедрения
- Изменение психофизиологического состояния водителя на сложных участках автомагистрали
- Исследование эффекта солнечного ослепления как природного кратковременного фактора
- Способ оценки воздействия эффекта солнечного ослепления на восприятие водителем эксплуатационных условий
- Особенности проектирования плана и продольного профиля автомагистрали на участках кратковременного воздействия природных факторов
Введение к работе
диссертационного совета Севостьянов А. Л.
Актуальность исследования. В современных условиях развития России особое значение для транспортной системы приобретает повседневная доступность сети автомобильных дорог. В силу того, что большая часть территории России находится в сложных погодных условиях, весьма актуальным является исследование влияния природно-климатических факторов на потребительские свойства и пропускную способность автомобильных дорог, эффективность и безопасность эксплуатации автомобильного транспорта.
Ряд природно-климатических факторов имеют определенную повторяемость (температура и влажность воздуха, продолжительность светового дня, период сумерек и др.), что позволяет прогнозировать и эффективно применять меры по уменьшению их отрицательного воздействия на пропускную способность дорожного движения.
В настоящее время в России и за рубежом единственным ранее не изученным и не исследованным природным фактором является эффект солнечного ослепления (ЭСО). В условиях роста интенсивности движения и скоростного режима транспортных средств уже недостаточно существующих способов повышения пропускной способности дороги. Обследование автомобильных дорог Дальневосточного региона показало, что около 13,8 % протяженности дорог являются солнцеопасными, на которых в период проявления ЭСО уменьшается скорость транспортного потока в 2–4 раза. Назрела острая необходимость разработки комплексных мероприятий по обеспечению расчетной пропускной способности на всем протяжении дороги в любое время дня и года.
Следовательно, необходим научный системный подход к изучению кратковременных природных факторов, наиболее сильно влияющих на изменение пропускной способности автомобильной дороги, и к разработке теоретических положений учета природных факторов на пропускную способность транспортных потоков и на повышение эффективности и безопасности эксплуатации автомобильного транспорта.
Теоретическая и практическая значимость данной проблемы, ее актуальность предопределили выбор темы, постановку целей и задач диссертационного исследования.
Цель работы – повышение эффективности и безопасности эксплуатации автомобильного транспорта на основе увеличения фактической пропускной способности автомагистрали за счет улучшения характеристик движения транспортных средств и учета природных факторов.
Для достижения цели поставлены и решены следующие взаимосвязанные задачи:
- дана оценка системы «пропускная способность – водитель – среда» на опасных участках дороги; разработана методика исследования характеристик движения транспортных средств в сложных природно-климатических условиях; экспериментально исследованы закономерности изменения пропускной способности, интенсивность движения, скорость и траектория движения, дистанция между транспортными средствами на участках автомобильной дороги, осложненной природно-климатическими факторами;
- проведены исследования ранее не изученного природного фактора – эффекта солнечного ослепления (ЭСО) водителя; разработаны теоретические положения и классификация ЭСО;
- определена методика исследования психофизиологического состояния водителя в условиях отрицательного воздействия природно-климатических факторов на расстояние видимости дорожного полотна; экспериментально и аналитически исследованы закономерности изменения времени реакции и поля зрения, расстояния видимости и частоты пульса у водителя в условиях ограниченной метеорологической дальности видимости;
- разработаны математическая модель и алгоритм программы определения опасных участков автомобильной дороги с учетом азимута движения, продольного уклона и координат местности расположения дороги;
- проведен системный анализ воздействия ЭСО на пропускную способность транспорта и среднюю техническую скорость автомобиля;
- разработана пространственно-географическая модель определения участков дороги с низкой пропускной способностью; предложен метод определения времени проявления опасного природного фактора, влияющего на рост аварийности автомобильного транспорта; получены значения снижения производительности транспортных средств и безопасности эксплуатации автомобильного транспорта в зависимости от количества и протяженности опасных участков движения;
- предложены научно-методические и практические положения выбора защитных мероприятий по уменьшению отрицательного воздействия ЭСО;
- разработан программный продукт, повышающий дорожную безопасность автотранспортного комплекса и эффективность эксплуатации автомобильного транспорта;
- даны рекомендации по увеличению пропускной способности транспортных потоков на опасных участках дорожного движения и предложена методика оптимального выбора защитных способов снижения отрицательного воздействия ЭСО.
Объект исследования – процессы взаимодействия и взаимозависимости в открытой социоприродно-экономической автотранспортной системе на основе обеспечения дорожной безопасности автотранспортного комплекса, организации безопасности движения, системного анализа связей, закономерностей и факторов комплексного развития транспортной системы.
Теоретической и методологической основой исследования при формировании новых положений и научной аргументации предложений послужили исследования российских и зарубежных ученых в области безопасности движения с учетом организации движения автомобилей, взаимодействия технических систем с окружающей средой. При выполнении исследований использованы ноосферологические подходы и экономические методы, анализ и синтез, индукция и дедукция, научная абстракция и моделирование, системность и комплексность, группировка и сравнение, экономико-математические и другие методы.
Научная новизна исследования состоит в развитии теоретико-методологических и научно-методических положений, разработке научных и практических методов, математических моделей повышения эффективности эксплуатации и безопасности автомобильного транспорта.
На защиту выносятся наиболее значимые результаты диссертационного исследования, составляющие научную новизну работы:
- результаты исследования снижения производительности транспортных средств и опасности эксплуатации автомобильного транспорта в зависимости от количества и протяженности опасных участков движения;
- теоретические положения и результаты исследования ранее не изученного природного фактора – эффекта солнечного ослепления;
- показатели влияния ЭСО на психофизиологию водителя;
- метод использования эфемерид для определения солнцеопасных участков автомагистрали;
- научные основы и математическая модель оценки эффективности и безопасности эксплуатации автомобильного транспорта, позволяющие определять участки с низкими пропускными способностями транспорта;
- математическая модель влияния кратковременных природных факторов на пропускную способность транспорта;
- метод выбора эффективных мероприятий по увеличению пропускной способности транспортных средств в реальных условиях эксплуатации;
- новый метод и предложенный на его основе программный продукт для решения практических задач повышения эффективности и безопасности эксплуатации автомобильного транспорта с имитированием эксперимента на компьютере; теоретические подходы и метод расчета времени проявления ЭСО с учетом азимута, продольного уклона и местности расположения дороги;
- научно-методические положения и методика выбора защитных мероприятий, обеспечивающих повышение эффективности и безопасности эксплуатации автомобильного транспорта при отрицательном воздействии природных факторов.
Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждена представительным объемом выборок и статистически значимыми результатами научных исследований; применением современных методов расчета; математическим методом моделирования; использованием программно-аппаратных средств и современного лабораторного оборудования; уровнем сходимости результатов математического моделирования и измерений фактических величин; положениями теории движения транспортных потоков; представлениями физических характеристик источника ослепления. Достоверность теоретических моделей подтверждается практикой внедрения и результатами экспериментов.
Научная новизна и практическая значимость полученных результатов и выводов заключается в том, что предложены новые теоретико-методологические и инструментарно-организационные подходы к обеспечению повышения эффективности и безопасности эксплуатации автомобильного транспорта, что вносит определенный вклад в теорию менеджмента, теорию организации процессов эксплуатации автомобильного транспорта и управления ими.
Совокупность разработанных теоретико-методологических положений и предложенные новые подходы к учету природных факторов, влияющих на эксплуатационные характеристики автотранспортных средств, основанные на ноосферологических принципах, позволяют повышать качество автотранспортного обслуживания потребителей транспортных услуг и уменьшать затраты на грузовые и пассажирские перевозки.
Разработанные концептуальные и методологические положения, модели, алгоритмы и программные продукты дают возможность обоснованно, на научной базе, подготовить рациональные управленческие решения и предложить мероприятия, обеспечивающие повышение эффективности и безопасности эксплуатации автомобильного транспорта.
Апробация работы. Основные результаты работы доложены, обсуждены и одобрены на 11 международных конференциях, семинарах и симпозиумах и 4 региональных научно-практических конференциях, наиболее значимые из которых: Второй Всероссийский дорожный конгресс (Москва, 2010); Актуальные вопросы инновационного развития транспортного комплекса (Орел, 2011); Проблемы и перспективы развития автотранспортного комплекса (Магадан, 2011); Проблемы безопасности на транспорте (Гомель, 2010); Проблемы качества и эксплуатации автотранспортных средств (Пенза, 2006); Проблемы транспорта Дальнего Востока (Владивосток, 2007); Автомобили, специальные и технологические машины для Сибири и Крайнего Севера (Омск, 2007); Вместе к эффективному дорожному движению (Минск, 2008); Проблемы автомобильно-дорожного комплекса России (Пенза, 2008); Социально-экономические проблемы развития транспортных систем городов и зон их влияния (Екатеринбург, 2008, 2010); Совершенствование организации движения и перевозок пассажиров и грузов (Минск, 2009); Автомобильный транспорт Дальнего Востока (Владивосток, 2010); Новые идеи нового века (Хабаровск, 2003, 2010); Проблемы и перспективы развития Евроазиатских транспортных систем (Челябинск, 2010); Прогрессивные технологии в транспортных системах (Оренбург, 2009); Автомобильный транспорт Дальнего Востока и Сибири (Хабаровск, 2004); Пути повышения эффективности функционирования улично-дорожной сети г. Хабаровска (Хабаровск, 2005).
Результаты исследований были представлены на международных научно-инновационных выставках:
- разработка «Повышение безопасности дорожного движения на основе новых средств повышения надежности автомобильной дороги в сложных природно-климатических условиях» завоевала диплом I степени (с вручением золотой медали) на Международной выставке-конгрессе «Высокие технологии. Инновации. Инвестиции» (г. Санкт-Петербург, 2009 г.);
- разработка «Повышение надежности автомобильной дороги в сложных природно-климатических условиях» завоевала диплом на IX Московском международном салоне инноваций и инвестиций в 2009 г.;
- разработка «Повышение надежности автомобильной дороги в сложных природно-климатических условиях» отмечена международной наградой «Golden Galaxy» в 2010 г.
Реализация результатов работы. Теоретические, методологические и прикладные исследования использовались: 1) при разработке: а) планов развития улично-дорожной сети г. Хабаровска и г. Петропавловска-Камчатского; б) проектов автодорожных мостов НПО «Спецмост»; в) нормативных документов субъектов Федерации (РДН «Проектирование земляного полотна и дорожных одежд автомобильных дорог Сахалинской области»); г) производственно-отраслевых документов (СТП НПО «Спецмост»); 2) в учебном процессе при подготовке специалистов, бакалавров, магистров и аспирантов специальностей «Организация и безопасность движения» и «Автомобильные дороги и аэродромы».
Широкое применение в практической деятельности нашли следующие разработки: решение оптимизационных задач по увеличению пропускной способности дороги на опасных участках; метод расчета автомобильных дорог с учетом ЭСО при определении азимута и продольного уклона автомобильной дороги; программно-методический инструментарий учета ЭСО.
Получено 20 свидетельств об официальной регистрации программ для ЭВМ.
В диссертацию вошли материалы проведенных автором исследований в рамках работ по заказам ФГУ «Дальуправтодор», ГУ ДСД «Дальний Восток», «Хабаровскавтодор», «Хабаровскуправтодор», администраций г. Петропавловска-Камчатского и г. Хабаровска.
Личный вклад автора заключается в формировании идеи и цели диссертационной работы, в постановке задач и их решении, в разработке теоретико-методологических и научно-методических положений для всех элементов научной новизны исследования, в новых методах, моделях и подходах на всех этапах выполнения диссертации – от научного поиска до реализации их на практике.
Публикации. По материалам исследований опубликовано 85 научных статей (21 в изданиях из Перечня ВАК), получено 10 патентов и 14 свидетельств об официальной регистрации программ для ЭВМ, издано 6 учебных пособий, 1 монография.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 6 глав, выводов, библиографического списка и 4 приложений. Основной текст изложен на 340 страницах машинописного текста и иллюстрирован 47 рисунками и 35 таблицами. Список литературы включает 461 наименование работ российских и зарубежных авторов.
Изменение психофизиологического состояния водителя на сложных участках автомагистрали
По официальным данным ежегодный ущерб от автомобильных аварий в России составляет 380 миллиардов рублей, в которых погибает около 30 тыс. людей и более 220 тыс. получают увечья разной степени сложности.
Проблеме БДД в России в настоящее время уделяется повышенное государственное и общественное внимание. Социально-экономический ущерб от ДТП в России составляет около 2,5% от ВВП. Ситуация усугубляется постоянным ухудшением демографической ситуации в стране.
Анализ многолетних данных и динамики основных показателей аварийности свидетельствует о том, что уровень дорожно-транспортного травматизма в стране остается крайне высоким и имеет тенденцию к росту. В период с 1999 г. по 2009 г. в России в авариях погибло около 350 тыс. человек и почти 2,2 млн. получили травмы различной степени тяжести. Число погибших в ДТП в России сопоставимо с аналогичным показателем во всех странах ЕС вместе взятых (около 40 тыс. человек в год). Более четверти от числа погибших в ДТП как в России, так и за рубежом составляют люди наиболее активного трудоспособного возраста (26-40 лет).
Относительно 1999 г. количество ДТП увеличилось на 31,1%, прирост числа погибших составил 27,8%, раненых — 38,1%. Среднероссийская тяжесть последствий (количество погибших на 100 пострадавших) составляет 12,1. Относительный показатель количества ДТП на 10 тыс. единиц транспорта в последние 10 лет не опускался ниже 50.
Между тем в большинстве стран с высоким и средним уровнем автомобилизации ситуация, аналогичная российской, наблюдалась в 70-х гг. прошлого века. Начиная же с 1999 г. для многих зарубежных стран характерна устойчивая тенденция к снижению тяжести последствий ДТП. Этому предшествовала многолетняя совместная работа субъектов управления на всех уровнях, обеспеченная отлаженными механизмами их взаимодействия.
В современных условиях непрерывного роста интенсивности и скорости движения для обеспечения эффективности работы автомобильного транспорта и безопасности дорожного движения необходимо не только расширение дорожной сети, но и совместный учет всех факторов, определяющих потребительские качества автомобильной дороги. Особенно необходимо добиться повышения надежности автомобильной дороги в период воздействия неблагоприятных природно-климатических факторов.
В 2009 г. недостатки в транспортно-эксплуатационном состоянии дорог, вызванные неблагоприятными погодно-климатическими факторами, были задокументированы при оформлении четвертой части всех происшествий и 26 % всех ДТП с особо тяжкими последствиями.
По расчетам, ежегодные потери народного хозяйства от отрицательного воздействия погодно-климатических факторов на транспортно-эксплуатационные качества дороги, составляют около 205,6 млрд. руб. Этот ущерб связан с гибелью и ранением людей, с повреждением транспортных средств, с повреждением дорог, с порчей груза, с выбытием пострадавших из сферы производства, с потерями от уменьшения скорости движения, от увеличения времени в пути, от простоев.
Согласно официальной статистике около 12 % аварий происходит в неблагоприятных дорожных условий, включающих природно-климатические факторы, поэтому повышение безопасности дорожного движения связано с решением проблемы надежной работы дороги и водителя при воздействии отрицательных факторов окружающей среды.
Детальный анализ схем и протоколов ДТП показал, что под такими видами аварий как «неправильный выбор дистанции» и «несоответствие скорости условиям движения» чаще всего инспектора ГИБДД скрывают сложные природно-климатические условия и плохое транспортно-эксплуатационное состояние дорожного покрытия.
Предварительный опрос водителей показал, что среди ранее не учитываемых факторов, влияющих на безопасность, они выделяют солнечное ослепление. В соответствии с классификацией погодно-климатических факторов [54], солнечное ослепление можно отнести к кратковременным. При опросе водителей были отмечены значительные изменения психофизиологического состояния в условиях [293].
С целью анализа тяжести происшествий, совершенных в условиях ЭСО, была проведена проверка схем и протоколов дорожно-транспортных происшествий, совершенных в Хабаровском крае [306]. В результате было выявлено, что работники ГИБДД не учитывают погодно-климатические факторы как причину аварии и скептически относятся к заявлениям водителей о солнечном ослеплении. Опрос участников аварий показал, что около 7 % ДТП в городе совершаются в условиях ЭСО.
Для оценки тяжести ДТП в условиях ЭСО был проведен анализ источников общего доступа, размещенных в интернете. В результате аналитических исследований 1568 источников информации (сайтов) было выявлено 48 сообщений об авариях, в которых участники называли солнечное ослепление одной из причин.
Исследование эффекта солнечного ослепления как природного кратковременного фактора
Данный метод позволяет определить период проявления ЭСО в течение года для любого региона. В тех случаях, когда продольный уклон автомагистрали более 0 %о необходимо учитывать специальную поправку к началу периода ЭСО. Поправочный градус получен экспериментальным путем и подтвержденн расчетами. К ранее полученным значениям времени начала ЭСО надо прибавить (при восходе) или отнять (при заходе) соответствующее количество дней для определения фактического начала периода ЭСО (табл. 17).
Для автоматизации расчета даты и времени проявления эффекта солнечного ослепления на прямых участках дороги для данной местности была разработана программа «Эффект солнечного ослепления - 09».
Обработка азимута участка дороги выделена в отдельную подсистему с рядом органов управления и возможностью автоматического пересчета значений между ними (рис. 19). Ввод азимута производится собственно для прямого (два верхних графика) или обратного (два нижних графика) направления участка дороги. Направление указывается либо градусами и минутами азимутальных координат относительно севера, либо румбами.
Вычисления дат ЭСО, а так же времени восхода и захода солнца для дат ЭСО производятся автоматически. Структуру программы можно разбить на три части: Система расчета и перерасчета азимутальных координат. Срабатывает и вызывает перерасчет при любом изменении данных. После вычисления производится вызов следующей системы.Расчет времени восхода и захода солнца Расположение органов управления программой «ЭСО-09» Система расчета даты ЭСО участка дороги для прямого и обратного азимута. После вычисления дат производит вызов следующей системы. Система расчета времени ЭСО для указанных дат, сгенерированных вызовом предыдущей системы.
Работа функций расчета производится в реальном времени для всей трассы по следующей схеме: вводятся значения временной зоны, широты и долготы территории проектирования дороги — вводятся данные прямого азимута участка дороги — перерасчет азимута обратного и румбов —» расчет периода проявления ЭСО на данном участке — изменение входных данных в соответствии со значением следующего участка дороги с указанием и отображением данных на графиках.
Значения всех азимутальных координат задаются в градусах и минутах в специально отведенные текстовые поля под каждым графиком.
Анализ азимутов трассы и восхода-захода солнца показывает, в какое время и день, проектируемые участки автомобильной дороги, будут подвержены эффекту солнечного ослепления в течение года.
Исследования показали, что на дорогах общего пользования при продольном уклоне от 0 до 15 %о ЭСО наблюдается для дорог с азимутом от 75 до 90.
На УДС города коротких на участках дороги с продольным уклоном до 15 %о эффект солнечного ослепления не проявляется из-за расположенных зданий и сооружений, которые являются искусственными солнцезащитными объектами. 2.2. Методика изучения характеристик транспортного потока на опасных участках дорожного движения
В весеннее-осенние периоды с 2005 по 2009 гг на атвомагистралях Дальневосточного округа были проведены эксперименты по изучению изменения характеристик транспортного потока на опасных участках в условиях ЭСО.
Необходимо было решить следующие задачи: - измерить скорость движения транспортного потока на солнцеопасных участках в условиях ЭСО и без; - измерить дистанцию между транспортными средствами; - оценить коэффициент изменения скорости движения; - оценить коэффициент изменения дистанции в условиях ЭСО и без; - оценить фактическую пропускную способность; - оценить изменение траектории движения транспортных средств в условиях ЭСО и без.
Для выполнения этих задач были использованы цифровые видеокамеры, экспериментальный автомобиль, GPS навигатор с функцией записывания скорости и траектории движения.
Применение цифровых видеокамер позволяет выполнить целый ряд видеозаписей и в дальнейшем их обрабатывать в лабораторных условиях. В данном случае было использовано 4 видеокамеры (рис. 20): одна видеокамера на обочине навстречу потоку, движущемуся в сторону ЭСО; вторая на удалении 100 м - для фиксирования общей ситуации транспортного потока; третья - внутри салона автомобиля за лобовым стеклом; четвертая — внутри салона сзади.
Записи первой камеры позволили зафиксировать изменения траектории и скорости автомобилей непосредственно перед въездом на солнцеопасныи участок с ЭСО, в момент начала ЭСО, движение непосредственно в условиях ЭСО, в момент выезда из ЭСО и дальнейшее движение в нормальных условиях. Записи второй камеры были использованы для фиксирования транспортного потока в обоих направлениях с целью оценки скорости и траектории движения.
Способ оценки воздействия эффекта солнечного ослепления на восприятие водителем эксплуатационных условий
Необходимость проведения пяти замеров на одном участке каждый день была обоснована необходимость снятия фоновой частоты пульса вызванной изменением психологического состояния водителя при управлении транспортным средством. Известно, что у любого человека при управлении транспортным средством увеличивается частота пульса. Так же известно, что сложные дорожные условия приводят к эмоциональному изменению водителя. Для определения доли этих изменений для каждого конкретного участка и для конкретного водителя необходимы были контрольные проезды по участку в условиях отсутствия ЭСО (рис. 50).
Результаты изменения частоты пульса на каждом опасном участке переносились в сводную таблицу (табл. 33) на основании которой определялся диапазон изменения пульса, а также его среднее значение.
Исследование процесса восприятия водителем дорожной обстановки показали, что на психофизиологическое состояние водителя в основном влияет момент выезда на солнцеопасный участок.
Исследования показали, что психофизиологическое состояние водителя зависит от силы солнечного света (рис. 51). Надо учесть, что при частоте пульса свыше 120 ударов в минуту наступает перегрузка психофизиологического состояния водителя.
Первая закономерность заключается в сужении горизонтального угла зрения в зависимости от силы солнечного света, вплоть до наступления эффекта тоннельного зрения. Вторая - в уменьшении перемещения взгляда водителя в поле концентрации внимания, а при максимальном солнечном ослеплении взгляд водителя фиксируется на максимально возможном расстоянии видимости.
В соответствии с исследованиями продуктивность работы водителя зависит от его информационной загрузки и уровня психического напряжения, отражаемого частотой пульса (табл. 34).
Различают три основные группы механизмов повреждающего действия света на орган зрения. При ЭСО проявляется термический механизм, при котором повреждения органа зрения световым излучением является наиболее универсальным для видимой части спектра при длительности воздействия от 1 мс до 10 с. Значительная часть энергии излучения этого диапазона, поглощаясь оболочками глаза, превращается в тепло и нагревает ткань. При достаточно высокой плотности мощности излучения выделяющееся в очаге облучения тепло вызывает коагуляцию белков и других органических материалов, что клинически выявляется в виде ожога ткани.
Постоянное ослепление водителя восходящим или заходящим солнцем первоначально вызывает психологический дискомфорт вместе с кратковременным ослепление. В дальнейшем, после адаптации сетчатки глаза мешает четко различать предметы. Этому воздействию особенно подвержены лица с некоторыми нарушениями вегетативной нервной системы у которых может наступить вагатония — внезапное исчезновение пульса после зажмуривания глаз при глазосердечном рефлексе. Пульс может полностью исчезнуть на срок до 10 с. Чем выше ослепляющая способность источника света, тем резче должен выделяться предмет на своем фоне, быть больше по размерам или находиться ближе.
Ультрафиолетовые лучи, постоянно воздействуя на роговицу глаз, способствуют общему ухудшению зрения и даже появлению ранней катаракты. Чтобы защитить свои глаза от яркого солнечного света, водители прикрывают глаза или одевают солнцезащитные очки или опускать солнцезащитный козырек автомобиля.
Одновременно с изучением влияния солнечного ослепления на психофизиологию водителя изучалось время реакции водителя.
В соответствии с нормативными документами расчетное временя реакции в нормальных погодно-климатических условиях составляет 2 сек. Анализ динамики появления встречного автомобиля при солнечном фронтальном ослеплении позволил определить общее время реакции водителя до установившегося замедления в 0,5 сек. За 0,5 сек. водитель должен обнаружить и осознать сигнал, принять решение, нажать на педаль тормоза, должны сработать тормоза и остановиться транспортное средство (рис. 53). Осознавая ограниченность времени, отведенное на реакцию, водитель управляет транспортным средством в перевозбужденном состоянии, что сказывается на его стрессоустойчивости.
Этапы времени реакции на внезапный раздражитель а - в нормальных условиях, б - в условиях ЭСО: ti — время на обнаружение препятствия, t2 время на осознание, Із — врелгя на принятие решения, t4 - время на выполнение решения, t$ - время на работу системы тормозов, t(, - время на инерцию транспортного средства и остановку автомобиля, Lj расстояние безопасности между автомобилем и препятствием (min = 0,5 м.)
Для учета особенностей восприятия водителем дорожных условий при воздействии ЭСО использовался метод диагностики психофизиологического состояния водителя. Этот метод позволяет получать в полевых условиях надежные характеристики изменения работоспособности водителя под действием внешних факторов.
Методика исследования физиологических изменений водителя под влиянием ЭСО основана на изменении частоты пульса, как основного показателя функционального состояния человека. Обязательным условиям методики является одновременное и постоянное измерение изменений частоты пульса, скорости движения и светового потока.
В исследованиях был использован цифровой фотограмметрический способ определения расстояния видимости в условиях солнечного ослепления, который обеспечивает многократность измерений.
В зависимости от значений вертикального и горизонтального склонения светила изменяется психофизиологическое состояние водителя по отношению к нормальному (рис. 54). Надо учесть, что при частоте пульса свыше 120 ударов в минуту наступает перегрузка психофизиологического состояния водителя.
Особенности проектирования плана и продольного профиля автомагистрали на участках кратковременного воздействия природных факторов
В современных экономических условиях одной из важнейших задач транспортной отрасли является повышение суточной производительности автомобиля, которая оценивается в т.км и определяется по известной формуле: где Тн - продолжительноть пребывания автомобиля в наряде; tn_p - время пребывания автомобиля под погрузкой-разгрузкой на одну ездку; q — номинальная грузоподъемность автомобиля, т.; (3 — коэффициент использования пробега; Vm — техническая скорость автомобиля при движении по маршруту, км/час.
Показатели производительности определяют эффективность использования подвижного состава за указанный период времени и характеризуют эффективность организации перевозок. Как видно из формулы (1) производительность автомобиля существенно зависит от значения средней технической скорости.
В настоящее время большинство автомобильных дорог не в полной мере соответствуют потребительским свойствам. Низкий уровень транспортно-эксплуатационного состояния, несоответствие параметров дорог интенсивности движения и составу транспортного потока, необеспеченное расстояние видимости приводят к снижению средней технической скорости движения.
Анализ автомобильных дорог общего пользования в Дальневосточном округе показал, что около 60 % дорог не отвечают современным эксплуатационным требованиям по скоростным параметрам [322]. В зависимости от частоты расположения опасных участков и их протяженности общий коэффициент снижения средней технической скорости 7]v (65) транспортными средствами в настоящее время находится в пределах 0,60-0,85 с где rjv - коэффициент снижения технической скорости, Гт.расч - расчетная техническая скорость транспортного средства для данной категории автомобильной дороги с учетом восьми реально действующими факторами. Малоизученным фактором внешней среды, воздействующим на водителя при управлении транспортным средством и влияющим на среднюю техническую скорость, является прямое солнечное воздействие на органы зрения. Солнечное излучение воздействует на органы зрения, вызывая эффект солнечного ослепления и ухудшая восприятие дорожной обстановки. Неопределенность и неясность воспринимаемых дорожных объектов в период ЭСО приводит к снижению технической скорости движения.
Преобразование формулы (65) для расчета коэффициента снижения скорости (ф. 66) на солнцеопасном участке показали, что коэффициент составляет 0,9-0,55 для постоянно опасных участков, с вероятностью 85 %. Наиболее опасными являются участки с отрицательным воздействием ЭСО, на которых коэффициент снижения скорости составляет 0,8-0,2, с вероятностью 77 %, а в некоторых случаях водители прекращают дальнейшее движение, с вероятностью 0,4 %. кэсо = (66) кт,ср где к — коэффициент снижения средней технической скорости транспортного средства на солнцеопасном участке, КЭсо - средняя техническая скорость транспортного средства при движении по солнцеопасному участку с воздействием ЭСО, VTXp — средняя техническая скорость транспортного средства на солнцеопасном участке без воздействия ЭСО.
Существующий резерв увеличения средней технической скорости движения наглядно можно проанализировать на основе концепции системного подхода, который является общепризнанным в большинстве схем моделирования поведения участников дорожного движения. Он обусловил смещение акцентов в методах анализа: переход от одномерных и относительно изолированных блоков к включению многомерных взаимосвязей между звеньями моделируемой системы. На основе аналитического метода представим зависимость, двух скоростей в форме простейшей зависимости V3C0 = к 0 FT.cp, (67). где кэс0 - коэффициент снижения технической скорости- автомобиля, на солнцеопасном участке, Гтхр. — средняя техническая скорость движения транспортного средства на исследуемом участке без ЭСО.
Одним из свойств комплексной системы ВАДЄ является динамические свойства (эквифинальность), т.е: стремление к сохранению водителем расчетной технической-скорости-движения, транспортного средства для данной категории автомобильной дороги независимо от изменения факторов внешней среды, дороги и-личного психофизиологического состояния» водителя.
Используя теорию эквифинальности, представим зависимость средней технической скорости движения автомобиля на солнцеопасном участке {Уэсо) от расчетной средней техническойхкорости транспортного средства (Р ср.) для-данной категории дороги (рис. 92).
Как видно из рисунка, средняя техническая, скорость на солнцеопасном участке формируется из расчетной технической скорости движения, для данной категории дороги, путем введения последовательных ограничений влияния элементов концептуальной модели комплексной системы-ВАДС на управление транспортным средством. Ограничение с учетом дорожных условий (поз. 2, рис. 92) соответствует участкам с выпуклыми и вогнутыми кривыми, с кривыми в плане расположенными перед солнцеопасными участками. Ограничение с учетом дорожно-климатических факторов, (поз. 3, рис. 92) соответствует снижению транспортно-эксплуатационных характеристик дорожного покрытия1 при отрицательном воздействии солнечной активности (испарение компонентов битума, разуплотнение асфальтобетонного покрытия, высокая температура элементов дороги и т.п.). Ограничение с учетом погодно климатических факторов (поз. 4 рис. 92) вызвано изменением скорости движения при высокой температуре воздуха, при разреженном воздухе и др. Ограничение с учетом психологического состояния (поз. 5, рис. 92) соответствует состоянию внимания, мышления и оперативной памяти у водителя при ЭСО. Ограничение скорости с учетом физиологического состояния водителя (поз. 6, рис. 92) связано с общим здоровьем и физическим состоянием водителя при воздействии ЭСО. Ограничение скорости с учетом профессионализма водителя (поз. 7, рис. 92) обусловлено стажем и опытом управления транспортным средством на солнцеопасных участках. Скорость с учетом расстояния видимости (поз. 8, рис. 92) зависит от ограничения метеорологической дальности видимости в условиях солнечного ослепления. Ограничение скорости с учетом природно-психологических условий (поз. 9, рис. 92) вызвано отрицательным воздействием солнечной активности на центральную нервную систему.
