Анализ существующих проблем и подходов к обеспечению безопасности дорожного движения
 Скачать 4.25 Mb.
|
|
2 ОГЛАВЛЕНИЕ ВВЕДЕНИЕ ..................................................................................................................... 4 1 АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ ПРОБЛЕМ И ПОДХОДОВ К ОБЕСПЕЧЕНИЮ БЕЗОПАСНОСТИ ДОРОЖНОГО ДВИЖЕНИЯ .............. 11 1.1 Безопасность дорожного движения как приоритетная государственная задача ........................................................................................................................... 11 1.2 Анализ показателей аварийности по местам совершения ДТП ...................... 16 1.3 Анализ методов обеспечения БДД ..................................................................... 21 1.3.1 Анализ зарубежного опыта повышения БДД ............................................. 21 1.3.2 Основные тенденции повышения БДД в России ......................................... 25 1.4 Методы оценки риска возникновения ДТП на участках ФАД ....................... 32 1.5 Определение факторов риска возникновения КС с использованием комплексаВАДС ........................................................................................................ 39 1.5.1 Состав и характеристика фактора дорога – Д ........................................ 41 1.5.2 Состав и характеристика фактора среда – С .......................................... 44 Выводы по главе 1 ...................................................................................................... 48 2 МОДЕЛИРОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ СОВОКУПНОСТИ ПОСТОЯННЫХ ДОРОЖНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК НА УРОВЕНЬ ПОТЕНЦИАЛЬНОГО РИСКА ВОЗНИКНОВЕНИЯ ДТП НА ФАД ......................................................... 50 2.1 Характеристика автомобильной дороги А-322 ................................................. 50 2.2 Обоснование постоянных дорожных характеристик фактора дорога – Д ..... 54 2.3 Разработка математической модели оценки уровня потенциального риска возникновения ДТП на участках ФАД .................................................................... 58 Выводы по главе 2 ...................................................................................................... 67 3. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ФОРМИРОВАНИЯ РИСКА КС В УСЛОВИЯХ ДИНАМИЧНО МЕНЯЮЩЕЙСЯ ВНЕШНЕЙ СРЕДЫ ............ 69 3.1 Обоснование выбора динамичных элементов фактора среда – С .................. 69 3.2 Определение зависимостей относительного риска возникновения ДТП от элементов внешней среды ......................................................................................... 73 3.3 Модель формирования риска возникновения КС в результате совокупного действия постоянных дорожных характеристик и элементов внешней среды ... 88 3 3.4 Разработка программного приложения для оценки и прогнозирования риска возникновения КС ...................................................................................................... 91 Выводы по главе 3 ...................................................................................................... 94 4. МЕТОДИКА ОБЕСПЕЧЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ ДОРОЖНОГО ДВИЖЕНИЯ НА ФЕДЕРАЛЬНЫХ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГАХ .......... 96 4.1 Структура системы оперативного управления на ФАД .................................. 96 4.2 Экспертная оценка значимости активных элементов в системе оперативного управления БДД ....................................................................................................... 100 4.3 Экспертная оценка оперативных мероприятий по обеспечению БДД ........ 103 4.4. Применение нечеткого логического вывода для определения величины критериального требования .................................................................................... 108 4.5 Методика обеспечения безопасности дорожного движения на ФАД .......... 114 4.5.1 Пример реализации методики обеспечения безопасности дорожного движения на ФАД на примере Алтайского края ............................................... 120 4.6 Практические рекомендации по использованию методики обеспечения БДД на ФАД ...................................................................................................................... 122 4.7 Перспективы совершенствования обеспечения БДД на ФАД ...................... 126 4.8 Определение социально-экономического эффекта внедрения результатов исследований ............................................................................................................ 128 Выводы по главе 4 .................................................................................................... 131 ЗАКЛЮЧЕНИЕ ......................................................................................................... 133 Список сокращений .................................................................................................. 135 Список литературы................................................................................................... 136 ПРИЛОЖЕНИЕ А ....................................................................................................... 157 ПРИЛОЖЕНИЕ Б ........................................................................................................ 163 ПРИЛОЖЕНИЕ В ....................................................................................................... 164 ПРИЛОЖЕНИЕ Г ........................................................................................................ 166 ПРИЛОЖЕНИЕ Д ....................................................................................................... 168 4 ВВЕДЕНИЕ Актуальность темы. Состояние безопасности дорожного движения (БДД) является серьезной социально-экономической проблемой: согласно официальным сведениям ежегодные суммарные издержки от дорожно-транспортных происшествий (ДТП) в РФ находятся в пределах 2–3% ВВП. По итогам 2019 года на дорогах в ДТП было ранено 164 360 чел. и погибло 16 980 чел. В результате дорожных аварий гибнут и получают травмы преимущественно люди трудоспособного возраста, что усугубляет демографическую и социальную проблему общества. ДТП, зафиксированные на участках автомобильных дорог федерального значения (ФАД), отличаются высокой тяжестью последствий и большим экономическим ущербом, а также могут способствовать образованию транспортных задержек. Это связано с тем, что участки ФАД характеризуются высокой скоростью движения транспортного потока, а также отличаются социально-экономической значимостью, поскольку связывают между собой регионы, их центры, столицу РФ и зачастую являются частью международных коридоров. Основными видами ДТП на ФАД являются столкновения и опрокидывания. На ФАД вне населенных пунктов в среднем регистрируются около 9% от общего по РФ числа ДТП за год и около 23% погибших (свыше четырех тысяч человек), при этом, согласно сведениям Федеральной службы государственной статистики, на конец 2019 года протяженность ФАД составляла всего 3,7% от общей протяженности дорожной сети РФ. Изменить ситуацию должна «Стратегия безопасности дорожного движения в РФ на 2018 – 2024 годы» (Стратегия). Одним из основных направлений ее реализации, позволяющим направленно снизить показатели аварийности на ФАД, является совершенствование системы оперативного управления БДД, под которым понимается оперативное реагирование на повышенный риск возникновения конфликтной ситуации (КС) на основе выбора и реализации ответственными службами мероприятий по обеспечению БДД в срок до 24 часов. 5 Под КС в работе понимается дорожно-транспортная ситуация в определенных времени и участке дороги, при наступлении которой произойдет ДТП, если в действиях участников движения не наступят изменения и сохранится прежний режим движения. Закономерности возникновения КС могут быть смоделированы на основе анализа массива данных ДТП, а выбор необходимых оперативных мероприятий ответственными службами должен базироваться на сравнении риска возникновения КС с его критическим значением. К сожалению, исследований в данном направлении недостаточно. Актуальность исследования связана с решением важной государственной задачи по обеспечению БДД на ФАД, снижению показателей аварийности путем применения оперативного управления БДД, основанного на оценке риска возникновения КС в заданных времени и участке ФАД. Рабочей гипотезой является предположение о том, что мониторинг сочетания постоянных дорожных характеристик и элементов внешней среды позволит с помощью моделирования оценить риск возникновения КС в определенных времени и участке ФАД и предотвратить ДТП. Степень разработанности темы. Оценке потенциальной аварийности участков автомобильных дорог посвящены работы В.Ф. Бабкова, В.В. Чванова; изучению условий возникновения КС Е.В. Шашиной; исследованиям риска ДТП и влияния отдельных факторов на аварийность – T. Brijs, I. Norros, S. Innamaa, F. Malin, A. Theofilatos, A. Ziakopoulos, E. Papadimitriou, G. Yannis. Анализ и систематизация причин ДТП представлены в трудах отечественных ученых В.В. Амбарцумяна, В.Т. Капитанова, В.И. Коноплянко, А.Н. Новикова, И.А. Новикова, В.В. Сильянова, Р.В. Николаевой и др., зарубежных исследователей Д.В. Капского, Donald R. Drew. Вопросы управления в системе обеспечения БДД рассмотрены в трудах Luca Persia, С.А. Евтюкова, П.А. Кравченко, Е.М. Олещенко, А.И. Петрова, В.И. Колесова, В.В. Каревой, А.В. Колосова, Э.А. Сафронова, К.Э. Сафронова. 6 Целью диссертационной работы является разработка методики обеспечения БДД на ФАД на основе оперативного реагирования на повышенный риск возникновения конфликтных ситуаций. Задачи исследования: 1) Разработка математической модели оценки уровня потенциального риска возникновения ДТП на участках ФАД на основе совокупности постоянных дорожных характеристик. 2) Определение зависимостей относительного риска возникновения ДТП от элементов внешней среды на участках ФАД. 3) Разработка математической модели формирования риска возникновения КС в результате совокупного действия постоянных дорожных характеристик и элементов внешней среды, а также программного приложения для расчета и прогноза риска возникновения КС. 4) Разработка методики обеспечения БДД на ФАД на основе оценки риска возникновения КС и совершенствования системы оперативного управления БДД, а также системы практических рекомендаций по ее использованию. 5) Оценка потенциального социально-экономического эффекта использования результатов исследований на ФАД. Объект исследования: обеспечение БДД на участках ФАД путем оперативного реагирования на повышенный риск возникновения конфликтных ситуаций. Предмет исследования: закономерности, связывающие элементы внешней среды, постоянные дорожные характеристики с риском возникновения КС на участках ФАД. Научная новизна работы: 1. Установлена закономерность, позволяющая определить уровень потенциального риска возникновения ДТП на участках ФАД на основе совокупности постоянных дорожных характеристик с помощью разработанной математической модели. 7 2. Получены новые зависимости величины относительного риска возникновения ДТП от значений элементов внешней среды, которые позволили создать математическую модель формирования риска КС. 3. Установлено влияние совокупности постоянных дорожных характеристик и внешней среды на риск возникновения КС, которое позволяет осуществлять его прогнозирование. Теоретическая и практическая значимость работы. Теоретическая значимость работы заключается в получении новых зависимостей относительного риска возникновения ДТП от элементов внешней среды, математической модели оценки уровня потенциального риска на основе совокупности постоянных дорожных характеристик, математической модели формирования риска возникновения КС в результате совокупного действия постоянных дорожных характеристик и элементов внешней среды, методики обеспечения БДД на ФАД, которые вносят вклад в развитие теории обеспечения БДД и создают условия для повышения знаний о процессе формирования риска возникновения КС на ФАД. Практическая значимость работы заключается в прикладном характере исследования, результаты которого используются различными организациями, что подтверждено актами внедрения (приложение Д). Результаты используются в ККУ «УГОЧС и ПБ в Алтайском крае» при прогнозировании риска возникновения ДТП на ФАД в сложных метеорологических условиях, а также в УГИБДД ГУ МВД России по Алтайскому краю в целях повышения эффективности деятельности. Материалы диссертационной работы используются в учебном процессе ФГБОУ ВО «Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова» и ФГБОУ ВО «Сибирский государственный автомобильно-дорожный университет (СибАДИ)». Получены два свидетельства о регистрации программ для ЭВМ (приложение Г). Информационно-эмпирическая база.В качестве исходной информации использованы отчётные данные УГИБДД МВД по Алтайскому краю, МО МВД «Топчихинский, МО МВД «Алейский, ОМВД «Шипуновский», МО 8 МВД «Поспелихинский, МО МВД «Рубцовский», УГИБДД по городу Барнаулу, ККУ «УГОЧС и ПБ в Алтайском крае», ФКУ «ЦУКС ГУ МЧС по Алтайскому краю», ФКУ «Управление федеральных автомобильных дорог «Алтай» Федерального дорожного агентства, ПК ЦУП, а также результаты собственных исследований и материалы, опубликованные в отечественной и зарубежной литературе. Методология и методы исследования. Статистический анализ и анализ временных рядов применен для оценки показателей аварийности и ее динамики, методы математического моделирования, теории относительного риска, элементы факторного, корреляционного, кластерного и дискриминантного анализа использовались при разработке математических моделей и зависимостей, позволяющих оценить риск возникновения КС; методы теории управления организационными системами, нечетких множеств, экспертного оценивания применены при разработке элементов системы оперативного управления БДД. Обработка данных осуществлялась с помощью программ Statistica и MS Excel. Основные положения, выносимые на защиту: 1. Математическая модель оценки уровня потенциального риска возникновения ДТП на участке ФАД, обусловленного совокупностью постоянных дорожных характеристик. Соответствует пункту 7 паспорта специальности: Исследования в области безопасности движения с учетом технического состояния автомобиля, дорожной сети, организации движения автомобилей; проведение дорожно- транспортной экспертизы. 2. Математическая модель формирования риска возникновения КС в результате совокупного действия постоянных дорожных характеристик и элементов внешней среды. Соответствует пункту 7 паспорта специальности: Исследования в области безопасности движения с учетом технического состояния автомобиля, дорожной сети, организации движения автомобилей; проведение дорожно- транспортной экспертизы. 9 3. Методика обеспечения БДД на основе совершенствования системы оперативного управления БДД на участках ФАД, базирующейся на оценке риска возникновения КС. Соответствует пункту 5 паспорта специальности: Обеспечение экологической и дорожной безопасности автотранспортного комплекса; совершенствование методов автодорожной и экологической экспертизы, методов экологического мониторинга автотранспортных потоков. Степень достоверности полученных результатов обеспечена репрезентативностью и объемом выборок, корректным применением методов анализа и обработки данных, отсутствием противоречий между полученными результатами и ранее сделанными выводами. Апробация работы. Основные результаты исследований докладывались автором и обсуждались на следующих конференциях: – Всероссийские научно-практические конференции по математике в 2015 г., 2017 г., 2019 г., Барнаул; – Научно-практическая конференция «Автомобильный транспорт сегодня: проблемы и перспективы», Воронеж, октябрь 2015 г.; – XVIII городская научно-практическая конференция молодых ученых «Молодежь – Барнаулу», Барнаул, ноябрь 2016 г.; – Международная конференция «Ломоносовские чтения на Алтае: фундаментальные проблемы науки и образования», Барнаул, ноябрь 2017 г.; – XI всероссийская научно-практическая конференция (с международным участием) «Системы автоматизации в образовании, науке и производстве» AS’2017, Новокузнецк, декабрь 2017 г.; – XX Всероссийская конференция молодых ученых по математическому моделированию и информационным технологиям, Новосибирск, октябрь 2019 г.; – V Международная научно-практическая конференция, посвященная 90- летию ФГБОУ ВО «СибАДИ» «Архитектурно-строительные и дорожно- транспортный комплексы: проблемы, перспективы, инновации», Омск, декабрь 2020 г.; 10 – VII международная научно-практическая конференция «Информационные технологии и инновации на транспорте», Орел, май 2021 г.. Личный вклад автора состоит во включенном участии на всех этапах процесса выполнения диссертационной работы, в обосновании актуальности темы, постановке цели, задач исследования, определении структуры работы, в формулировке выводов, научных положений, разработке зависимостей, математических моделей, методики, описанных в диссертации, в непосредственном участии соискателя в получении исходных данных, личном участии в апробации результатов, подготовке основных публикаций по выполненной работе. Публикации. По теме диссертации опубликована 21 работа, в том числе 4 статьи в изданиях, рекомендованных ВАК Минобрнауки РФ, 5 в журналах, индексируемых в Scopus и/или Web of Science, получено 2 свидетельства о государственной регистрации программ для ЭВМ. Структура и объем работы: диссертационная работа включает: введение, четыре главы, заключение, список литературы из 167 наименований, 5 приложений. Общий объем диссертации составляет 156 страниц машинописного текста. Работа содержит 41 рисунок, 23 таблицы. 11 1 АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ ПРОБЛЕМ И ПОДХОДОВ К |