Введение к работе
Актуальность темы диссертационной работы. В связи с подготовкой страны к вступлению во Всемирную Торговую Организацию (ВТО) и утверждением Федерального закона №184 «О техническом регулировании» в дорожной отрасли Российской Федерации, как и в других отраслях экономики, ведутся сейчас работы по созданию трёхуровневой системы технического регулирования. В основе этих работ в области дорожной деятельности должно находиться понятие о допустимом риске причинения вреда пользователям автомобильных дорог (водителям, пассажирам, пешеходам, перевозчикам) при возникновении дорожно-транспортных происшествий по причине несовершенства геометрических параметров и транспортно-эксплуатационных показателей существующих дорог. Необходимо на основе технико-экономических расчетов определить и обосновать величины допустимого риска возникновения ДТП на существующих двух- и многополосных дорогах.
Существующие автомобильные дороги строились в зависимости от периода эксплуатации по разным нормативам: техническим условиям
Гушосдора (1939–1954 гг.); НиТУ 128-55 (1955–1962 гг.); СНиП II-Д. 5-62 (1963–1973 гг.); СНиП II-Д. 5-72 (1974–1986 гг.); СНиП 2. 05.02-85 (1987–2000 гг.) и по действующим сейчас ГОСТам. Неблагоприятные дорожные условия на существующих дорогах вызваны как разными требованиями (в перечисленных нормативных документах) к геометрическим параметрам дорог, так и низким качеством их строительства. Последняя причина связана с отсутствием в дорожных нормативных документах требований к допускам на средние квадратические отклонения ширины покрытий, радиусов кривых в плане и продольном профиле, что снимает со строителей ответственность при некачественном исполнении геометрических элементов. Обоснование этих допусков является важной задачей, так как безопасность движения транспортных средств зависит как от величины геометрического параметра, так и от разброса этого параметра в пределах геометрического элемента.
Стремительный рост уровня автомобилизации и существенное изменение состава транспортного потока требуют увеличения числа полос движения на автомагистралях. На подходах к мегаполисам и крупным городам строятся и уже эксплуатируются десяти- и двенадцатиполосные автомагистрали. Разработанные в настоящее время теоретико-вероятностные модели по оценке риска движения транспортных средств по многополосным дорогам ограничены восьмиполосными автомагистралями. Разработка математических моделей по оценке риска движения транспортных потоков, учитывающих реальное увеличение числа полос на подходах к крупным городам и на кольцевых автомобильных дорогах мегаполисов, является актуальной задачей данного исследования.
В связи со сказанным актуальной является разработка новых методов оценки качества существующих автомобильных дорог по условию обеспечения движения автомобилей с допустимым риском возникновения ДТП на сложных участках существующих дорог.
Целью работы является повышение безопасности движения при эксплуатации автомобильных дорог путём разработки, совершенствования и практического применения методов оценки и уменьшения риска возникновения дорожно-транспортных происшествий как риска причинения вреда пользователям дорог (водителям, пассажирам, пешеходам и перевозчикам) на основе требований Федерального Закона «О техническом регулировании» и ГОСТ Р 51 898–2002 «Аспекты безопасности».
Для достижения поставленной цели были сформулированы и решены следующие задачи:
- выполнить анализ фактических законов распределения основных геометрических параметров существующих автомобильных дорог: ширины покрытия (включающей ширину проезжей части и краевых полос), радиусов кривых в плане и продольном профиле;
- на основе экспериментальных данных и теоретических исследований разработать для всех расчетных скоростей движения универсальный математический аппарат по оценке допусков на отклонение геометрических параметров автомобильных дорог всех категорий;
- разработать теоретико-вероятностные модели определения допустимой ширины покрытия десяти- и двенадцатиполосных автомагистралей;
- на основе технико-экономического расчета и оценки по теоретико-вероятностным моделям фактического риска возникновения ДТП на дорогах установить допустимый риск причинения вреда пользователям существующих автомобильных дорог (водителям, пассажирам, пешеходам и перевозчикам);
- разработать рекомендации и процедуры оценки качества поперечного профиля существующих десяти- и двенадцатиполосных автомагистралей по риску столкновения при опережении со сменой полосы движения быстроходными автомобилями тихоходных транспортных средств;
- применить на десяти- и двенадцатиполосных автомобильных магистралях методы оценки обеспеченных скоростей движения транспортных средств для обоснования ограничения скорости на знаках 3.24 на основе допустимого значения риска опережения со сменой полос движения.
Объектом исследования являются геометрические элементы и параметры существующих двух- и многополосных автомобильных дорог, рассматриваемые с позиции качества их исполнения и влияния на безопасность дорожного движения.
Предметом исследования являются методы анализа, оценки и уменьшения риска возникновения ДТП на существующих дорогах до допустимого значения риска, установленного технико-экономическими расчётами.
Достоверность результатов исследований, выводов и рекомендаций диссертационной работы обусловлена математической строгостью и обоснованностью применения теории риска, использованием методов математической статистики при обосновании средних значений и среднеквадратических отклонений изучаемых параметров, сопоставлением теоретических законов распределения случайных величин с гистограммами экспериментально установленных параметров изучаемых геометрических элементов автомобильных дорог, сопоставлением результатов теоретических исследований с экспериментальными данными, полученными непосредственно на автомобильных дорогах.
Научная новизна диссертационной работы состоит в следующем:
- разработаны математические модели определения допусков на средние квадратические отклонения основных геометрических параметров автомобильных дорог: радиусов выпуклых и вогнутых кривых продольного профиля; радиусов кривых в плане; ширины покрытия двухполосных и многополосных дорог;
- разработаны теоретико-вероятностные модели по проектированию и оценке ширины покрытия на десяти- и двенадцатиполосных автомагистралях с учётом вероятностной сущности качества строительства дорожного покрытия и манёвров перестроения транспортных средств на многополосной проезжей части;
- на основе технико-экономического обоснования впервые определены уровни допустимого риска на существующих двухполосных и многополосных дорогах.
Практическая значимость работы заключается в разработке новых критериев оценки качества существующих дорог, основанных на анализе и практических рекомендациях снижения риска возникновения ДТП на существующих дорогах до допустимого значения. Снижение риска возникновения ДТП рекомендовано выполнять в соответствии с предложенными в работе методиками совершенствования качества при капитальном ремонте и (или) частичной реконструкции участков существующих дорог, с учётом обоснованного ограничения скорости движения автомобилей на сложных участках дорог. На десяти- и двенадцатиполосных дорогах методика анализа, оценки и уменьшения риска до допустимого значения выполняется по созданным в работе теоретико-вероятностным моделям.
Результаты диссертационной работы получили внедрение в подрядных дорожных организациях Федерального управления автомобильных дорог «Большая Волга» в виде форм и схем соответствия безопасности продукции по проектированию ремонта, реконструкции и содержания дорог федерального значения на основе оценки и снижения риска причинения вреда пользователям автомобильных дорог; в ООО «Камешкиравтодорсервис» в виде рекомендаций по допустимым отклонениям ширины покрытия, радиусов кривых в плане и продольном профиле при капитальном ремонте и частичной реконструкции автомобильных дорог; в ПУИЦ «Волгодортранс» СГТУ при оценке ширины покрытия в разработке проекта ремонта участка федеральной автомобильной дороги Р-240 «Уфа –Оренбург».
На защиту выносятся:
- результаты теоретических и экспериментальных исследований, выполненных с целью установления законов распределения ширины покрытия, радиусов кривых в плане и продольном профиле существующих дорог;
- разработанные теоретико-вероятностные модели по оценке риска возникновения ДТП в зависимости от параметров покрытия десяти- и двенадцатиполосных автомагистралей;
- обоснованные технико-экономическими расчётами уровни допустимого риска на существующих двухполосных и многополосных дорогах;
- математические модели для определения допусков на среднеквадратические отклонения основных геометрических параметров автомобильных дорог;
- практические рекомендации по обеспечению уровня допустимого риска на существующих дорогах, включая автомагистрали с десяти- и двенадцатиполосной проезжей частью.
Личный вклад автора. Формулировка задач, постановка и проведение экспериментальных и теоретических исследований, полученные результаты, их анализ и выводы выполнены лично автором диссертации.
Апробация результатов исследования. Основные положения диссертационной работы по мере их разработки докладывались и обсуждались: на ежегодных научно-исследовательских конференциях СГТУ «Декада науки» (2010 – 2011 гг.); на научно-методических семинарах кафедры «Строительство дорог и организация движения» СГТУ (2009 – 2011 гг.); на расширенном заседании кафедры «Строительство дорог и организация движения» СГТУ (2011 г.); на расширенном заседании кафедры «Автомобильные дороги» ПГУАС (2011 г.); на девятой Международной конференции «Организация и безопасность дорожного движения в крупных городах» (Санкт-Петербург, 2010 г.); на Всероссийской научно-практической конференции студентов и молодых учёных с международным участием «Применение современных технологий в дорожном и строительном производстве» (Пермь, 2011 г.).
Публикации. По результатам исследований опубликовано восемь печатных работ, включая две публикации в издательствах, рекомендованных ВАК.
Структура и объём работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырёх глав, основных выводов, списка литературы и приложений. Содержит 162 страницы текста, 17 рисунков, 20 таблиц. Список литературы включает 109 наименований.
