Технически совершенные дороги не всегда бывают безопасными
Последние двадцать лет — это годы больших изменений вначале советского, а затем постсоветского пространства и общества. Коснулись эти изменения всех без исключения сфер жизни, в том числе и системы высшего технического образования.
Факультеты и отделения втузов, претерпевшие качественные изменения структур специальностей, направлений подготовки специалистов, направлений научно-исследовательской деятельности, теперь не узнать. Если обратиться к современному состоянию МАДИ, в свое время бывшего ведущим дорожным втузом СССР, то в структуре института можно отметить появление и таких кафедр, которых раньше не было нигде — например, кафедры инженерной экологии. Здесь ведутся обучение и научные изыскания по таким направлениям, как разработка систем экологического мониторинга наземного транспорта, методов обоснования транспортной емкости урбанизированных территорий с учетом регенерационных свойств окружающей среды, совершенствование экологических характеристик транспортных средств, строительных и дорожных машин, транспортных потоков, парков машин, технологий использования, восстановления работоспособности и утилизации транспортной техники, разработка технологий предотвращения и ликвидации критических автотранспортных загрязнений на локальных территориях (тоннели, открытые карьеры, места размещения (накопления) автотранспортных отходов и производства по их утилизации), обеспечение благоприятных (экологически безопасных) условий жизнедеятельности в салонах (кабинах) транспортных машин и производственных помещениях, разработка адекватных социально-экономическим условиям развития государства нормативно- правовых и экономических механизмов повышения экологической безопасности наземного транспорта на федеральном и региональном уровнях. И даже такая привычная (и в свое время присущая всем без исключения дорожным втузам, факультетам, отделениям СССР) кафедра изысканий и проектирования дорог того же МАДИ сегодня развивается по направлениям «Автоматизация проектирования дорог» (начало разработки этого направления ведущими дорожными проектными организациями СССР относится к 70-м годам прошлого века) и «Совершенствование норм и методов проектирования автомобильных дорог с учетом психофизиологии водителя». При этом актуальность, скажем, последнего направления, что называется, лежит на поверхности и видна невооруженным глазом.
Понятно, что рост интенсивности движения и изменение состава транспортного потока на автомобильных дорогах приводят к росту аварийности и повышению тяжести дорожно-транспортных происшествий. И, как показывает мировой опыт эксплуатации автомобильных дорог, даже технически совершенные дороги могут не соответствовать современному уровню требований безопасности движения. В одних случаях дорожные условия способствуют возникновению ДТП, в других, напротив, предупреждают их. Как показывают исследования, одной из причин сложившейся ситуации является конфликт между техническими требованиями к инженерным сооружениям и логикой действий водителей в процессе движения. Одним из путей решения указанных проблем является совершенствование методов и норм проектирования, позволяющих исключить возможность возникновения аварийноопасных участков дорог. Перспективным направлением представляется системный подход к проектированию автомобильных дорог и организации движения. Согласно теории системного проектирования, закономерности поведения водителей проявляются в его взаимодействии со средой движения, результатом которого являются скорость и траектория движения. В рамках такого подхода основная задача проектирования и организации движения заключается в согласовании параметров среды движения с принципами поведения водителей. При этом возрастает роль выбора соответствующих показателей, позволяющих судить об эффективности принимаемых проектных решений. В качестве таких показателей с точки зрения безопасности движения могут быть использованы показатели функционального состояния водителя в процессе движения. В этом случае ключевыми являются задачи обоснования геометрических параметров трассы автомобильных дорог, обеспечивающих оптимальную надежность деятельности водителя, а также разработки надлежащего математического инструмента для реализации принимаемых проектных решений. Поэтому сегодня подход к назначению геометрических параметров элементов трассы непременно основывается на использовании критерия, отражающего технические и эргономические требования, предъявляемые к проектам автомобильных дорог.
В рамках задачи обеспечения безопасности движения существенным является определение геометрических параметров трассы, обеспечивающих оптимальное функциональное состояние водителя при движении с заданными скоростями. Удельные затраты абстрактного труда водителя являются интегральной характеристикой его функционального состояния и учитывают сдвиги состояния физиологических систем организма, ведущие к изменению качества деятельности водителя. Современные исследования устанавливают связь удельных затрат со сдвигом частоты сердцебиений водителя, продуктивностью его деятельности и вероятностью удержания заданной скорости. Сравнительный анализ экспериментальных данных и аналитических расчетов позволил установить, что минимум частоты сердцебиений, психического принуждения водителя, удельных затрат его абстрактного труда наблюдаются при одних и тех же скоростях, определенных как норма скорости. Движение с этой скоростью обеспечивает реализацию принципа наименьшего взаимодействия водителя со средой движения. При этом надежность деятельности водителя достигает своего максимального значения, что свидетельствует о наиболее эффективном выполнении водителем его функций. Тогда назначение параметров обстановки движения должно быть направлено на максимализацию надежности деятельности водителя при снижении затрат его абстрактного труда, то есть на реализацию принципа наименьшего взаимодействия водителя со средой движения. Задача сводится к определению геометрических параметров трассы, обеспечивающих движение со скоростями, близкими к норме скорости, что обеспечивает минимизацию удельных затрат труда водителя, максимум продуктивности и надежности деятельности водителя. Известно, что кривые в плане являются местом сосредоточения 10-12% дорожно-транспортных происшествий, а на пересеченной местности на долю криволинейных участков в плане приходится до 70% ДТП. Анализ результатов ранее проведенных исследований показывает, что условия движения на закруглениях зависят от угла поворота, радиуса кривой и фактической видимости. В связи с этим возникает задача определения оптимальных с точки зрения водителя сочетаний указанных параметров с учетом возможности водителя прогнозировать изменение дорожной обстановки.
Кривизна трассы оказывает существенное влияние на скорость движения и функциональное состояние водителя. Последнее открывает путь к определению кривизны трассы, обеспечивающей оптимальное функциональное состояние водителя, максимальную надежность его деятельности, а, следовательно, безопасность движения на криволинейных в плане участках дорог. Машинный эксперимент для свободного движения расчетного легкового автомобиля по дороге с различной кривизной трассы показал, что количественные характеристики связей фактической скорости с кривизной существенно зависят от продольного уклона. Полученные результаты позволили обосновать кривизну трассы, допустимую по показателям функционального состояния водителя, для трассы автомобильных дорог II, III и IV категорий. В основу расчетов геометрических параметров трассы, обеспечивающих оптимальное функционирование механизмов адаптации водителя в данных дорожных условиях, положено утверждение, что при достижении оптимальной по показателям функционального состояния водителя скорости движения информационные характеристики поля восприятия водителя (в частности, продольный уклон дороги и кривизна трассы) имеют оптимальные значения. Следовательно, кривизна проектной линии трассы, при которой автомобиль движется с оптимальной скоростью, может быть определена как нормальная (оптимальная). Подробности — в работе А.Г. Батраковой и А.С. Бацуновой «Обеспечение безопасности движения на криволинейных в плане участках дорог» (ХАДИ).
Сергей ЗОЛОТОВ
Факультеты и отделения втузов, претерпевшие качественные изменения структур специальностей, направлений подготовки специалистов, направлений научно-исследовательской деятельности, теперь не узнать. Если обратиться к современному состоянию МАДИ, в свое время бывшего ведущим дорожным втузом СССР, то в структуре института можно отметить появление и таких кафедр, которых раньше не было нигде — например, кафедры инженерной экологии. Здесь ведутся обучение и научные изыскания по таким направлениям, как разработка систем экологического мониторинга наземного транспорта, методов обоснования транспортной емкости урбанизированных территорий с учетом регенерационных свойств окружающей среды, совершенствование экологических характеристик транспортных средств, строительных и дорожных машин, транспортных потоков, парков машин, технологий использования, восстановления работоспособности и утилизации транспортной техники, разработка технологий предотвращения и ликвидации критических автотранспортных загрязнений на локальных территориях (тоннели, открытые карьеры, места размещения (накопления) автотранспортных отходов и производства по их утилизации), обеспечение благоприятных (экологически безопасных) условий жизнедеятельности в салонах (кабинах) транспортных машин и производственных помещениях, разработка адекватных социально-экономическим условиям развития государства нормативно- правовых и экономических механизмов повышения экологической безопасности наземного транспорта на федеральном и региональном уровнях. И даже такая привычная (и в свое время присущая всем без исключения дорожным втузам, факультетам, отделениям СССР) кафедра изысканий и проектирования дорог того же МАДИ сегодня развивается по направлениям «Автоматизация проектирования дорог» (начало разработки этого направления ведущими дорожными проектными организациями СССР относится к 70-м годам прошлого века) и «Совершенствование норм и методов проектирования автомобильных дорог с учетом психофизиологии водителя». При этом актуальность, скажем, последнего направления, что называется, лежит на поверхности и видна невооруженным глазом.
Понятно, что рост интенсивности движения и изменение состава транспортного потока на автомобильных дорогах приводят к росту аварийности и повышению тяжести дорожно-транспортных происшествий. И, как показывает мировой опыт эксплуатации автомобильных дорог, даже технически совершенные дороги могут не соответствовать современному уровню требований безопасности движения. В одних случаях дорожные условия способствуют возникновению ДТП, в других, напротив, предупреждают их. Как показывают исследования, одной из причин сложившейся ситуации является конфликт между техническими требованиями к инженерным сооружениям и логикой действий водителей в процессе движения. Одним из путей решения указанных проблем является совершенствование методов и норм проектирования, позволяющих исключить возможность возникновения аварийноопасных участков дорог. Перспективным направлением представляется системный подход к проектированию автомобильных дорог и организации движения. Согласно теории системного проектирования, закономерности поведения водителей проявляются в его взаимодействии со средой движения, результатом которого являются скорость и траектория движения. В рамках такого подхода основная задача проектирования и организации движения заключается в согласовании параметров среды движения с принципами поведения водителей. При этом возрастает роль выбора соответствующих показателей, позволяющих судить об эффективности принимаемых проектных решений. В качестве таких показателей с точки зрения безопасности движения могут быть использованы показатели функционального состояния водителя в процессе движения. В этом случае ключевыми являются задачи обоснования геометрических параметров трассы автомобильных дорог, обеспечивающих оптимальную надежность деятельности водителя, а также разработки надлежащего математического инструмента для реализации принимаемых проектных решений. Поэтому сегодня подход к назначению геометрических параметров элементов трассы непременно основывается на использовании критерия, отражающего технические и эргономические требования, предъявляемые к проектам автомобильных дорог.
В рамках задачи обеспечения безопасности движения существенным является определение геометрических параметров трассы, обеспечивающих оптимальное функциональное состояние водителя при движении с заданными скоростями. Удельные затраты абстрактного труда водителя являются интегральной характеристикой его функционального состояния и учитывают сдвиги состояния физиологических систем организма, ведущие к изменению качества деятельности водителя. Современные исследования устанавливают связь удельных затрат со сдвигом частоты сердцебиений водителя, продуктивностью его деятельности и вероятностью удержания заданной скорости. Сравнительный анализ экспериментальных данных и аналитических расчетов позволил установить, что минимум частоты сердцебиений, психического принуждения водителя, удельных затрат его абстрактного труда наблюдаются при одних и тех же скоростях, определенных как норма скорости. Движение с этой скоростью обеспечивает реализацию принципа наименьшего взаимодействия водителя со средой движения. При этом надежность деятельности водителя достигает своего максимального значения, что свидетельствует о наиболее эффективном выполнении водителем его функций. Тогда назначение параметров обстановки движения должно быть направлено на максимализацию надежности деятельности водителя при снижении затрат его абстрактного труда, то есть на реализацию принципа наименьшего взаимодействия водителя со средой движения. Задача сводится к определению геометрических параметров трассы, обеспечивающих движение со скоростями, близкими к норме скорости, что обеспечивает минимизацию удельных затрат труда водителя, максимум продуктивности и надежности деятельности водителя. Известно, что кривые в плане являются местом сосредоточения 10-12% дорожно-транспортных происшествий, а на пересеченной местности на долю криволинейных участков в плане приходится до 70% ДТП. Анализ результатов ранее проведенных исследований показывает, что условия движения на закруглениях зависят от угла поворота, радиуса кривой и фактической видимости. В связи с этим возникает задача определения оптимальных с точки зрения водителя сочетаний указанных параметров с учетом возможности водителя прогнозировать изменение дорожной обстановки.
Кривизна трассы оказывает существенное влияние на скорость движения и функциональное состояние водителя. Последнее открывает путь к определению кривизны трассы, обеспечивающей оптимальное функциональное состояние водителя, максимальную надежность его деятельности, а, следовательно, безопасность движения на криволинейных в плане участках дорог. Машинный эксперимент для свободного движения расчетного легкового автомобиля по дороге с различной кривизной трассы показал, что количественные характеристики связей фактической скорости с кривизной существенно зависят от продольного уклона. Полученные результаты позволили обосновать кривизну трассы, допустимую по показателям функционального состояния водителя, для трассы автомобильных дорог II, III и IV категорий. В основу расчетов геометрических параметров трассы, обеспечивающих оптимальное функционирование механизмов адаптации водителя в данных дорожных условиях, положено утверждение, что при достижении оптимальной по показателям функционального состояния водителя скорости движения информационные характеристики поля восприятия водителя (в частности, продольный уклон дороги и кривизна трассы) имеют оптимальные значения. Следовательно, кривизна проектной линии трассы, при которой автомобиль движется с оптимальной скоростью, может быть определена как нормальная (оптимальная). Подробности — в работе А.Г. Батраковой и А.С. Бацуновой «Обеспечение безопасности движения на криволинейных в плане участках дорог» (ХАДИ).
Сергей ЗОЛОТОВ
Строительство и недвижимость. Статья была опубликована в номере 22 за 2007 год в рубрике дороги
