Статья: Оценка опасности столкновения транспортных средств на городских многоплосных дорогах и улицах (анализ ширины покрытия в проекте свода правил)

Оценка опасности столкновения транспортных средств на городских многоплосных дорогах и улицах (анализ ширины покрытия в проекте свода правил)

Столяров В. В.1, Тарнакина В.А2, Жданова Н.В.3

ФГБОУ ВО «Саратовский государственный технический университет

имени Гагарина Ю.А.» Россия, Саратов1

ФГБОУ ВО «Саратовский государственный технический университет

имени Гагарина Ю.А.» Россия, Саратов2

ФГБОУ ВО «Саратовский государственный технический университет

имени Гагарина Ю.А.» Россия, Саратов2

Аннотация

разъезд автомобиль быстроходный многополосный

К числу наиболее опасных дорожно-транспортных происшествий относят столкновения транспортных средств, включая столкновения при их разъездах и опережениях. В городских условиях данные столкновения наиболее опасны. Для обеспечения безопасности движения на городских многополосных улицах был разработан проект нового свода правил: «Требования к элементам улично-дорожной сети населенных пунктов». В данной статье показан анализ риска столкновений автомобилей на рекомендованных параметрах ширины покрытия для городских дорог и улиц, предложенных в данном проекте нормативного документа.

Ключевые слова: оценка безопасности движения; городские многополосные улицы; ширина полосы движения; ширина полос безопасности и краевых полос; ширина остановочных полос; теория риска; риск столкновения при разъезде; риск столкновения при опережении; критическая ширина покрытия; среднеквадратическое отклонение критической ширины покрытия.

разъезд автомобиль быстроходный многополосный

Annotation

Among the most dangerous traffic accidents consider collisions of vehicles. In urban areas these conflicts are most dangerous. To ensure traffic safety on city streets has been drafted a new set of rules: "requirements for elements of the highway-road network of human settlements". This article shows a car collision risk analysis on proposed options cover width of urban roads and streets.

Keywords: evaluation of traffic safety; urban street multi-band; the width of the traffic lanes; the width of the bands security and boundary strips; the width of the shoulders; the width of the bus lanes; theory of risk; the risk of collision with an oncoming; the risk of collision in advance; critical width of cover; the standard deviation of a critical cover width.

В данной работе анализу подвергались практически все поперечные профили многополосных городских дорог и улиц, показанные на рис. 3 - 5 и описанные в табл.1 - 3. Оценка риска столкновения автомобилей включала манёвр опережения со сменой полосы движения при всех расчетных скоростях движения легковых автомобилей 120, 100 и 80 км/ч, которые были обоснованы в проекте свода правил для поперечных профилей, показанных на рис. 3 - 5. Разработанные раньше математические модели взаимодействия автомобилей при смене полос движения [1 - 5] были использованы для оценки риска столкновения транспортных средств при опережении со сменой полосы движения на 8-ми, 6-ти и 4-х полосных автомобильных дорогах.

В качестве примера оценки риска показан расчёт опасности взаимодействия транспортных средств на поперечном профиле П37,6, показанном на рис.3 при расчётной скорости 120 км/ч.

Пример расчёта.

Исходные данные, соответствующие нормативным требованиям анализируемого свода правил:

- ширина покрытия в одном направлении дороги (краевая полоса на обочине + четыре полосы движения + краевая полоса у центральной разделительной полосы) 0,75 + 4 . 3,75 + 1,00 =16,75 м;

- типы и скорости движения транспортных средств, оказавшиеся в одном поперечном створе в результате опережения и маневрирования двух транспортных средств (рис 1 и рис 2). По составу движения в расчётной схеме опережения на восьмиполосной дороге обязательно должны присутствовать легковой автомобиль и автопоезд. Присутствие легкового автомобиля обязательно потому, что хотя бы один из опережающих автомобилей должен двигаться с расчётной скоростью. Наличие автопоезда следует предусматривать на крайней правой полосе движения. На второй справа полосе восьмиполосной автомагистрали следует учитывать движение крупногабаритного автобуса потому, что автобус имеет большие размеры и способен развить высокую скорость.

Опаснее всего, когда крупногабаритный автобус, маневрируя, опережает автопоезд при смене полосы движения (рис.1). На крайней слева и второй слева полосах восьмиполосной автомагистрали следует учитывать наличие легковых автомобилей, движущихся с расчётной скоростью. Причём один из этих автомобилей должен участвовать в манёвре смены полосы движения при опережении (например, сворачивать с правой внутренней полосы на левую внутреннюю полосу в связи с описанным выше манёвром автобуса). Описанная схема соответствует реальным и самым опасным перестроениям на восьмиполосных автомагистралях, когда в перестроении участвует сразу два транспортных средства. Короткая запись расчётной схемы слева направо следующая: легковой + легковой (маневрирует) + автобус (маневрирует) + автопоезд.

На восьмиполосной скоростной дороге риск возникновения ДТП, при опережении, определяют по формуле (1):

, (1)

где проектная ширина покрытия в одном направлении движения (рис.1 и рис.3), включающая в себя ширину четырёхполосной проезжей части и ширину укреплённых полос на правой по ходу движения обочине и центральной разделительной полосе (16,75 м), м;

критическая ширина укреплённой поверхности, при которой риск возникновения ДТП в связи с маневрированием и опережением тихоходных автомобилей быстроходными автомобилями равен 50%, м;

допустимое при проектировании дорог и улиц среднеквадратическое отклонение ширины покрытия, м;

среднеквадратическое отклонение критической ширины покрытия, м.

Рис.1. Схема к определению риска опережения на восьмиполосной скоростной дороге с разделительной полосой между встречными направлениями движения

Таблица Типы транспортных средств, находящиеся в одном створе (слева направо) и их основные габаритные характеристики

Примечание. Габаритные характеристики транспортных средств приняты по приложению А Свода правил. Однако математическая модель позволяет принимать любые габариты транспортных средств, например, легковые автомобили могут быть заменены внедорожниками, автопоезда иметь другую длину, но не более предельно допустимых значений.

Рис. 2. Альтернативная, но менее опасная расчётная схема (основанная на эмпирических моделях без оценок риска)

Скорости движения транспортных средств:

- оба легковых автомобиля движутся с расчётной скоростью, соответствующей данной категории восьмиполосной дороги (). Причём легковой автомобиль, находящийся на второй слева полосе, на данном участке дороги совершил манёвр смены полосы движения (рис.1);

- автобус, находящийся на второй справа полосе, на данном участке дороги совершил манёвр на скорости 75 км/ч;

- автопоезд, движется по крайней правой полосе со скоростью, принимаемой в зависимости от длины транспортного средства, опережающего автопоезд по зависимостям, установленным в работе [ ]

- расчётная скорость предельно тяжёлого автопоезда при длине опережающего автобуса 15,00 м:

.

Процедура анализа, оценки и снижения риска смены полос движения и опережения включает в себя следующие расчёты и действия.

1. Критическую ширину покрытия, на которой возникает 50% ДТП, устанавливают по зависимости

(11)

Где и скорости движения легковых автомобилей, равные расчётной скорости на скоростной дороге (120 км/ч), км/ч;

скорость движения автобуса, совершившего манёвр смены полосы движения (75 км/ч), км/ч;

скорость движения опережаемого автопоезда (46 км/ч), км/ч;

и длины соответствующих транспортных средств, м;

и ширина транспортных средств, м;

и колеи автомобилей, находящихся на крайних полосах движения, м.

По формуле (11) получаем:

2. Среднеквадратическое отклонение критической ширины покрытия определяют по выражению:

(12)

3. Допустимое среднеквадратическое отклонение () ширины покрытия в одном направлении движения определяют по формуле

(13)

Где допустимое отклонение ширины покрытия относительно проектной ширины покрытия (), м;

проектная ширина покрытия в одном направлении дороги (16,75 м), м;

нормированное (допустимое) расстояние между поперечниками (м), через которое измеренное отклонение при приёмке дороги в эксплуатацию () не должно превышать допустимое отклонение () ширины покрытия. На меньших расстояниях между поперечниками, чем нормированное расстояние фактические отклонения ширины покрытия от проектной ширины должны быть менее 6 см (0,06 м). Значение параметра (м) определяется в зависимости от расчётной скорости движения по зависимости, учитывающей увеличения числа полос движения:

, (14)

где расчётная скорость движения на дороге (скоростной дороге), км/ч;

коэффициент, учитывающий число полос движения на автомагистрали:

Количество

полос на дороге, шт: 4 6 8 10 12

Коэффициент 0,104 0,147 0,190 0,232 0,274.

По выражению (14) получаем:

По формуле (13) находим:

.

4. Риск возникновения ДТП на восьмиполосной автомагистрали, при опережении тихоходных транспортных средств быстроходными автомобилями, определяют по формуле (10):

.

Риск столкновения при опережении оказался в пределах допустимых величин (больше чем допустимое значение , но меньше чем предельно допустимое значение ). Такое значение риска означает, что следует принять рекомендованную ширину покрытия без изменений. Следует заметить, что при увеличении ширины покрытия на 5см (при ВПР = 16,80 м) риск столкновения при опасных манёврах сразу двух транспортных средств, показанных на рис. 1, становится равным более приемлемому значению .

Вывод

Типовой поперечный профиль скоростной дороги с 8-ю полосами движения (П 37.6) практически допускает 1 ДТП из 10000 случаев возникновения в данных дорожных условиях опасных ситуаций, связанных с манёвром сразу двух транспортных средств при опережении тихоходного автопоезда автобусом и крупногабаритного автобуса легковым автомобилем, совершавшим манёвр перестроения.

Рис. 3. Поперечные профили для 8-ми, 6-ти и 4-х полосных скоростных автомобильных дорог для расчетной скорости 120 км/ч

Риск столкновения в одном направлении движения на поперечных профилях, показанных на рис. 4, при расчетной скорости 120 км/ч приведен в табл. 2.

Таблица 2