3. Обеспечение безопасности дорожного движения на пешеходных переходах.

3. Обеспечение безопасности дорожного движения на пешеходных переходах.

Симаков, Антон Владимирович. Обеспечение безопасности движения на наземных пешеходных переходах в городах : диссертация . кандидата технических наук : 05.22.10 / Симаков Антон Владимирович; [Место защиты: Гос. ун-т — учебно-научно-произв. комплекс].- Липецк, 2012.- 235 с.: ил. РГБ ОД, 61 12-5/1958

Введение к работе

Актуальность темы исследования. Повторяя путь развитых стран, крупные города России вступили в полосу чрезмерной автомобилизации. Автомобиль «правит» городом. В сознании многих жителей закрепилось, что индивидуальный автомобиль — это комфорт, скорость, независимость, престиж и статус для его владельца.

Однако ежегодно на дорогах России погибает около 30 тысяч человек, более 150 тысяч получают ранения. Большинство дорожно-транспортных происшествий (ДТП) происходит в городах. Исследования показали, что около 50% от общего числа ДТП составляют наезды на пешеходов. Такая ситуация связана с высокой интенсивностью движения транспортных и пешеходных потоков, большим количеством нерегулируемых пересечений, низкой культурой поведения участников дорожного движения и, главное, недостаточным уровнем исследований и разработок по решению задач обеспечения безопасности движения пешеходов.

В настоящее время в г. Липецке движение пешеходов осуществляется по 405 наземным пешеходным переходам, из них 254 — нерегулируемых. Известно, что обустройство пешеходных переходов в разных уровнях требует больших затрат, поэтому необходимо разработать и реализовать мероприятия по обеспечению безопасности движения на наземных пешеходных переходах.

Разработанные в диссертации научные элементы новизны актуальны и целенаправленны на решение научно-практической задачи, имеющей важное народнохозяйственное значение.

Цель работы — разработка теоретико-прикладных основ организации дорожного движения на наземных пешеходных переходах, обеспечивающих снижение количества ДТП, оптимизацию движения транспортных потоков, улучшение экологической ситуации в городах.

Для достижения цели поставлены и решены следующие взаимосвязанные задачи:

проведен комплексный анализ ДТП с участием пешеходов, произошедших в г. Липецке в период с 2000 по 2010 г.г.;

проведен анализ существующих мероприятий по организации движения пешеходов и обеспечения их безопасности;

определены основные принципы применения технических средств организации дорожного движения при обустройстве наземных пешеходных переходов;

разработана методика классификации наземных пешеходных переходов;

разработана методика идентификации наземных пешеходных переходов;

предложена математическая модель наземного пешеходного перехода

как объекта безопасности;

— разработаны методики оптимального распределения денежных
средств на мероприятия по обустройству пешеходных переходов и определе
ния необходимого объема финансирования для обеспечения заданного уровня
безопасности пешеходных переходов;

— разработана методика эколого-экономической оценки мероприятий по
повышению безопасности наземных пешеходных переходов.

Объект исследования — регулируемые и нерегулируемые наземные пешеходные переходы г. Липецка, транспортные и пешеходные потоки.

Теоретической и методологической основой исследования послужили научные труды по проблемам снижения ДТП на пешеходных переходах, уменьшения негативного воздействия автомобильного транспорта на окружающую среду, вопросам психофизиологического состояния участников дорожного движения, натурные исследования, методы многомерного статистического анализа, методы прикладного применения теории риска.

Научная новизна исследования заключается в разработке следующих теоретико-методических основ и моделей организации дорожного движения на наземных пешеходных переходах, которые выносятся на защиту:

теоретические подходы и методика классификации наземных нерегулируемых пешеходных переходов;

научно-методические основы и методика идентификации наземных нерегулируемых пешеходных переходов;

теоретико-методические и практические положения к применению технических средств организации дорожного движения при обустройстве наземных нерегулируемых пешеходных переходов;

математическая модель функционирования наземного нерегулируемого пешеходного перехода как объекта безопасности;

теоретические положения и методики оптимального распределения денежных средств на мероприятия по обустройству пешеходных переходов и определения необходимого объема финансирования для обеспечения заданного уровня безопасности пешеходных переходов.

Практическая значимость. Разработанные в диссертации теоретико-методические и практические положения, модели и методики составляют научную основу построения систем совершенствования механизмов управления безопасности дорожного движения и могут быть использованы Государственной инспекцией безопасности дорожного движения на всех этапах разработки и реализации мероприятий по организации дорожного движения в городах, выборе наиболее эффективных мероприятий по применению технических средств ОДД и обеспечению безопасности дорожного движения на пешеходных переходах, а также организациями, занимающимися проектированием улично-дорожной сети городов. Предлагаемые методики, алгоритмы и программы позволяют разработать эффективные управленческие решения и

пути повышения уровня системной безопасности транспортных и пешеходных потоков. Разработанные методики могут являться основой для разработки нормативно-правовых актов, целевых программ в части обеспечения безопасности дорожного движения.

Реализация результатов работы. Теоретические, методические и прикладные исследования использовались: отделом транспорта Управления инновационной, промышленной политики и транспорта Липецкой области; Управлением ГИБДД УМВД по Липецкой области; при выполнении международных проектов «Решение экологических проблем на транспорте» совместно с Итальянским университетом г. Анконы, «Безопасность дорожного движения в 10 странах (RS10)»; Липецкой областной комиссией по обеспечению безопасности дорожного движения; в учебном процессе на кафедре «Управление автотранспортом» ЛГТУ при изучении дисциплин «Организация дорожного движения», «Технические средства организации дорожного движения», «Моделирование дорожного движения» и в дипломном проектировании.

Личный вклад автора заключается в формировании идеи и цели диссертационной работы, в постановке задач и их решении, в разработке теоретических положений, методик, математических моделей, направленных на обеспечение системной безопасности пересекающихся транспортных и пешеходных потоков на всех этапах выполнения диссертации — от научного поиска до реализации их на практике.

Апробация работы. Основные положения и результаты исследований доложены, обсуждены и одобрены на: V Международной научно-практической конференции «Проблемы качества и эксплуатации автотранспортных средств» (Пенза, 2008 г.); Международной конференции «Логистические проблемы управления транспортным комплексом» (Донецк, 2009 г.); VI Международной научно-практической конференции «Проблемы качества и эксплуатации автотранспортных средств» (Пенза, 2010 г.); Межрегиональной научно-практической конференции «Устойчивость и безопасность транспортного комплекса» (Липецк, 2010 г.); научной конференции студентов и аспирантов ЛГТУ (2010 г.) и заседаниях кафедры «Управление автотранспортом» ЛГТУ (2008-2011 г.г.).

Публикации. Основные теоретические положения и научно-практические результаты опубликованы в 8 печатных трудах.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, основных результатов и выводов, списка литературы и приложений на 185 стр., содержит 175 стр. текста, 23 табл., 28 рис. Библиографический список включает 112 наименования.

Рекомендованный список диссертаций по специальности «Эксплуатация автомобильного транспорта», 05.22.10 шифр ВАК

Повышение безопасности движения на перекрестках улиц, пешеходных переходах и пересечениях дорог путем совершенствования организационно-технических мероприятий 1998 год, доктор технических наук Ермаков, Фирдаус Хасанович

Повышение безопасности дорожного движения в зонах пешеходных переходов на магистральных улицах 2012 год, кандидат технических наук Симуль, Мария Геннадьевна

Повышение эффективности организации дорожного движения в зонах нерегулируемых пешеходных переходов 2013 год, кандидат технических наук Чикалин, Евгений Николаевич

Совершенствование организации дорожного движения на основе применения пешеходных вызывных устройств 2010 год, кандидат технических наук Слободчикова, Надежда Анатольевна

Повышение уровня безопасности движения в городах на основе нейросетевых и дискриминантного методов анализа ДТП 2010 год, кандидат технических наук Зеленцов, Михаил Владимирович

3 октября 2017 года в МИА «Россия Сегодня» состоялось публичное обсуждение плана по обеспечению безопасности на пешеходных переходах.

На обсуждение были вынесены актуальные проблемы безопасности дорожного движения и уже принятые меры, а также была рассмотрена необходимость активного применения лучших практик, выработки новых решений и ведение адресной работы с регионами для формирования законопослушного поведения участников дорожного движения и проанализирована роль гражданского общества и СМИ в повышении безопасности на пешеходных переходах.

Ранее по поручению Премьер-министра Российской Федерации Дмитрия Медведева в формате Открытого правительства прошло обсуждение поправок в Правила дорожного движения, вводящих термин «опасное вождение». Соответствующее постановление было доработано с учетом мнений и предложений участников дискуссии и подписано главой Правительства.

Значения торможений автомобилей для пропуска пешеходов

№ п/п Интенсивность движения транспорта, привед.ед./час Интенсивность движения пешеходов, чел./час Количество торможений, ед./час
1 100 50 5
2 1950 725 326
3 4000 1450 212
4 100 725 42
5 100 1450 70
6 1950 50 92
7 1950 1450 196
8 4000 50 90
9 4000 725 348

Для определения пересечений траекторий движения транспортных и пешеходных потоков на любых нерегулируемых пешеходных переходах при помощи программного пакета Statistica (data analysis software system), version 6.0 получено уравнение для расчета указанного показателя:

где Niавт. – интенсивность движения автомобилей на i -ом пешеходном переходе, авт./час;

Niпеш. – интенсивность движения пешеходов на i-ом пешеходном переходе, чел./час.

Графическое отображение зависимости количества пересечений траекторий от интенсивностей движения потоков представлено на рис. 1.

Рис. 1. Зависимость числа пересечений траекторий от интенсивностей движения транспортных и пешеходных потоков

Всего по результатам анализа статистических и расчетных данных было выделено 20 классификационных признаков:

Х1,2,3 – суммарная приведенная интенсивность движения автомобилей утром, днем, вечером соответственно, ед./час;

Х4,5,6 – доля пассажирского транспорта утром, днем, вечером соответственно, % от общей интенсивности движения;

Х7,8,9 – доля грузового транспорта утром, днем, вечером соответственно, % от общей интенсивности движения;

Х10,11,12 – интенсивность движения пешеходов утром, днем, вечером соответственно, чел./час;

Х13,14 – число полос движения в прямом, обратном направлении соответственно, шт.;

Х15 – общее количество дорожно-транспортных происшествий в период с 2000 по 2010 г.г., шт.;

Х16 – наличие остановки общественного транспорта;

Х17 – наличие разделительной полосы на проезжей части;

Х18,19 – ширина полосы движения в прямом, обратном направлении соответственно, м;

Х20 – количество возможных пересечений траекторий движения транспортных и пешеходных потоков, ед./час.

Перед проведением классификации наземных пешеходных переходов необходимо определить степень влияния классификационных признаков и отсеять малозначимые признаки. Данная задача решена при помощи методов факторного анализа в программной среде Statistica (data analysis software system), version 6.0. В результате установлено, что наиболее значимыми являются три фактора: Х2 – суммарная приведенная интенсивность движения автомобилей днем, Х11 – интенсивность движения пешеходов днем, Х20 – количество возможных пересечений траекторий движения транспортных и пешеходных потоков. Значения указанных факторов применялись для проведения классификации переходов путем использования кластерного анализа.

Кластерный анализ представляет совокупность иерархических агломеративных методов, поскольку последовательность объединения в классы легко поддается геометрической интерпретации и может быть представлена в виде графа-дерева (дендрограммы). В качестве меры расстояния было принято евклидово расстояние:

где dij – расстояние между i-м и j-м пешеходными переходами;

xik, xjk – значение k-го признака соответственно i-го и j-го пешеходного перехода.

В качестве алгоритма классификации использовался метод Уорда:

где k – номер класса;

i – номер пешеходного перехода;

j – номер классификационного признака;

p – количество признаков, характеризующих каждый пешеходный переход;

nk – количество переходов в k-ом классе.

В результате 24 нерегулируемых пешеходных перехода были разделены на 2 класса (рис. 2). Проверка правильности разбиения была проведена при помощи итеративного метода кластерного анализа – метода k-средних, который принадлежит к группе методов эталонного типа (рис. 3).

Рис. 2. Дендрограмма кластерного анализа пешеходных переходов

Рис. 3. Кластерный анализ методом k-средних

Рост интенсивности движения транспортных и пешеходных потоков, увеличение количества мест массового притяжения населения ведут к ухудшению безопасности дорожного движения за счет увеличения числа пересечений траекторий движения автомобилей и пешеходов. В связи с этим возникает необходимость отнесения вновь проектируемых пешеходных переходов к уже установленным классам посредством использования дискриминантного анализа.

При проведении дискриминантного анализа были получены следующие показатели: статистика F-включения F(3,20) = 19,54, вероятность ошибки p = 0,001, статистика Уилкса = 0,254.

1 класс: Y1 = -16,5882 + 0,0326X1 + 0,0572X2 — 0,1783X3; (4)

2 класс: Y2 = -35,7596 + 0,0336X1 + 0,0643X2 — 0,1352X3. (5)

В данном случае: Х1 – суммарная приведенная интенсивность движения автомобилей днем, Х2 – интенсивность движения пешеходов днем, Х3 – количество возможных пересечений траекторий движения транспортных и пешеходных потоков.

Переход будет относиться к такому классу, значение уравнения для которого будет наибольшим при подстановке значений интенсивности движения потоков и числа возможных пересечений траекторий движения автомобилей и пешеходов.

Разработка мероприятий по обеспечению безопасности дорожного движения возможна после определения значения риска возникновения ДТП на пешеходных переходах.

Фактическая вероятность возникновения дорожно-транспортных происшествий с участием пешеходов рассчитывается по формуле:

где miгод – количество ДТП на i-ом пешеходном переходе за год;

Xi год – количество пересечений траекторий движения транспортных и пешеходных потоков на i-ом пешеходном переходе за год.

Определение фактической вероятности возникновения ДТП проводилось за 2010 год. Для каждого перехода были вычислены значения пересечений траекторий по формуле:

где Xi – расчетное число пересечений траекторий движения за один час;

kсут – коэффициент суточного возникновения ДТП – временной интервал, в течение которого произошло наибольшее число дорожно-транспортных происшествий в классе;

kгод – коэффициент годового возникновения ДТП – количество дней, в течение которых произошло наибольшее число дорожно-транспортных происшествий.

Рассчитав значения фактической вероятности и количества пересечений траекторий движения, в программе Statistica были получены уравнения вероятности возникновения ДТП с участием пешеходов для каждого класса.

Все значения вероятностей возникновения ДТП для каждого класса переходов лежат в пределах установленного доверительного интервала для графиков, описываемых полученными уравнениями (рис. 4).

В результате исследования установлено, что все нерегулируемые пешеходные переходы г. Липецка делятся на 2 класса. При помощи дискриминантного анализа предложен алгоритм отнесения существующих или проектируемых наземных пешеходных переходов к одному из классов. Также получено уравнение для расчета риска возникновения дорожно-транспортных происшествий с участием пешеходов в каждом классе.

Четвертая глава диссертационной работы посвящена практической реализации теоретических и научно-методических разработок с целью выявления целесообразности использования полученных результатов в практической работе, направленной на повышение безопасности дорожного движения на пешеходных переходах.

Разработана методика оптимального распределения денежных средств на мероприятия по обустройству пешеходных переходов и определения необходимого объема финансирования для обеспечения заданного уровня безопасности пешеходных переходов. Для этого определен оптимальный вектор значений условных денежных единиц, распределяемых на все пешеходные переходы в классе:

где хi0 – величина условных денежных единиц;

S – количество пешеходных переходов в классе.

Рис. 4. Графики зависимости вероятности возникновения ДТП от количества пересечений траекторий движения

При этом сумма элементов вектора Х0 составляет величину средств муниципального бюджета, выделяемых на обустройство пешеходных переходов:

где G – величина денежных средств муниципального бюджета.

Вектор значений Х0 предопределяет наивысшую надежность рассматриваемого класса переходов, т.е. составляет максимум функции:

где Ai – коэффициент важности i-ого пешеходного перехода в классе;

pixi — вероятность возникновения дорожно-транспортных происшествий на i-ом переходе.

Коэффициент важности пешеходного перехода зависит от величины интенсивности движения пешеходов на нем и определяется по формуле:

где kост. – коэффициент наличия остановки общественного транспорта в районе пешеходного перехода (при наличии остановки коэффициент равен 1,1; при отсутствии – 1).

Реализация предложенной методики распределения денежных средств осуществляется при помощи компьютерной программы Calc v 2.0, разработанной в среде разработки Borland Delphi 7 на языке программирования Pascal. Блок-схема алгоритма программы представлена на рис. 5. При помощи указанной компьютерной программы было рассчитано оптимальное распределение условных денежных единиц, направляемых на обустройство рассматриваемых в диссертационной работе нерегулируемых пешеходных переходов, а также величина повышения надежности совокупности переходов в классе. Величина денежных средств G принималась равной 10 условным денежным единицам для каждого класса. При этом одна условная денежная единица соответствует минимальной стоимости оборудования пешеходного перехода светофорной сигнализацией.

Рис. 5. Блок-схема алгоритма решения задачи распределения денежных средств

В результате вычислений получен оптимальный вектор значений условных денежных единиц, распределяемых на все пешеходные переходы в классе.

Помимо снижения риска возникновения дорожно-транспортных происшествий с участием пешеходов, реализация мероприятий по обустройству нерегулируемых пешеходных переходов предполагает изменение экологических и экономических показателей. Взаимосвязь указанных показателей представлена в математической модели функционирования наземных пешеходных переходов как объекта безопасности. Модель такой системы представлена на рис. 6 и включает в себя пешеходов (П), систему «водитель-автомобиль-дорога-среда» (ВАДС), разделённую в свою очередь на подсистемы «водитель-автомобиль» (ВА1…i), «дорога» (Д) и «среда» (С), взаимодействующих между собой по установленной системе организации движения (ОД). В модель также включены два регулятора: экономические (Э1) и экологические (Э2) показатели системы.

Рис. 6. Модель объекта безопасности «Пешеходный переход»

Разработанные методики оптимального распределения денежных средств на мероприятия по обустройству пешеходных переходов и определения необходимого объема финансирования для обеспечения заданного уровня безопасности пешеходных переходов позволяют повысить уровень безопасности движения в 1 классе на 54%, а во 2 классе — на 80%. При этом уменьшение эколого-экономического ущерба составит 42% — для класса 1, 44% — для класса 2; уменьшение задержек транспортных средств на переходах составит 86% — для класса 1, 84% — для класса 2.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

1. Разработанные теоретико-методические и прикладные положения, методики и математические модели будут востребованы при решении важной научно-практической задачи повышения уровня системной безопасности движения транспортных и пешеходных потоков на нерегулируемых пешеходных переходах.

2. В результате исследований определена совокупность признаков для классификации и идентификации нерегулируемых пешеходных переходов. Разработана методика классификации переходов на основе многомерного статистического кластерного анализа – иерархического агломеративного метода с построением дендрограммы классификации и метода k-средних. Установлено, что наиболее аварийные нерегулируемые пешеходные переходы г. Липецка делятся на 2 класса.

3. Разработана методика идентификации пешеходных переходов на основе дискриминантного анализа. Получены классифицирующие функции, позволяющие определить принадлежность любого нерегулируемого пешеходного перехода к одному из уже известных классов. Идентификация пешеходных переходов осуществляется по 3 дискриминантным признакам.

4. Проведено исследование теоретико-методических и практических подходов к применению технических средств организации дорожного движения при обустройстве наземных пешеходных переходов. Проведена эколого-экономическая оценка мероприятий по повышению безопасности наземных пешеходных переходов.

5. На основе множественного регрессионного анализа для каждого класса переходов получены модели вероятности возникновения ДТП. Разработана математическая модель функционирования наземных пешеходных переходов как объекта безопасности.

6. Разработаны методики оптимального распределения денежных средств на мероприятия по обустройству пешеходных переходов и определения необходимого объема финансирования для обеспечения заданного уровня безопасности пешеходных переходов. При этом определено, что распределение выделяемых денежных средств на обустройство пешеходных переходов позволит повысить уровень безопасности движения в 1 классе на 54%, а во 2 классе — на 80%. Уменьшение эколого-экономического ущерба составит 42% — для класса 1, 44% — для класса 2; уменьшение задержек транспортных средств на переходах составит 86% — для класса 1, 84% — для класса 2.

7. Научная, практическая и экономическая значимость, обоснованность теоретико-методических положений и полученных результатов работы подтверждены их использованием при разработке мероприятий по повышению БДД: Управлением инновационной, промышленной политики и транспорта Липецкой области; Управлением ГИБДД УМВД по Липецкой области и в учебном процессе ЛГТУ.

Основные положения диссертации опубликованы:

Издание из перечня ВАК России

1. В.А. Корчагин, В.Э. Клявин, А.В. Симаков. Классификация наземных пешеходных переходов // Вестник ИрГТУ – 2012. — №1.С. – 12-16.

Научные статьи

2. Суворов В.А., Симаков А.В. Экспериментальная проверка модели транспортного потока Гриншильдса на улице Циолковского // Сб. докладов научн. конф. студентов и аспирантов ЛГТУ. – Липецк: ЛГТУ, 2006. – С. 77-78.

3. Клявин В.Э., Симаков А.В. Влияние организации дорожного движения на загрязнение окружающей среды // Сб. докладов научн. конф. студентов и аспирантов ЛГТУ. – Липецк: ЛГТУ, 2008. – С. 122-125.

4. Корчагин В.А., Клявин В.Э., Симаков А.В. Совершенствование организации дорожного движения как социоэкологический фактор // Матер. межд. научн. конф. «Проблема эксплуатации транспортных машин». Пенза: ПГУАС. – 2008. – С. 204-209.

5. Корчагин В.А., Клявин В.Э., Симаков А.В. Об эффективности применения искусственных неровностей в дорожном движении // Вестник Донецкого ИАТ. – 2009. — №1. – С. 385-390.

6. Корчагин В.А., Клявин В.Э., Симаков А.В. Обеспечение безопасности наземных пешеходных переходов на основе системного подхода // Матер. 6 межд. научн. конф. «Проблемы качества и эксплуатации автотранспортных машин». Пенза: ПГУАС. – 2010. – С. 290-295.

7. Клявин В.Э., Симаков А.В. Проблемы обеспечения безопасности движения на пешеходных переходах г. Липецка // Матер. межрегион. научн. конф. «Безопасность и устойчивость транспортной системы Липецкой области». Липецк: ЛОУНБ. — 2010. – С. 32-36.

8. Корчагин В.А., Клявин В.Э., Симаков А.В. Применение математических методов при обеспечении безопасности дорожного движения на пешеходных переходах // Матер. XII Всероссийской научн.-техн. конф. «Авиакосмические технологии (АКТ-2011)». Воронеж: ВГТУ. – 2011. – С. 113-117.

Другие статьи:

Похожие статьи:

Популярное на сайте:

Leave a Reply