Автоматизация методов исследования безопасности дорожного движения и построения маршрутов с учетом критерия безопасности

Абросимова. Д.В., Демьяненко Р.В.

АВТОМАТИЗАЦИЯ МЕТОДОВ ИССЛЕДОВАНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ ДОРОЖНОГО ДВИЖЕНИЯ И ПОСТРОЕНИЯ МАРШРУТОВ С УЧЕТОМ КРИТЕРИЯ БЕЗОПАСНОСТИ

В настоящее время успехи автомобилестроения привели к тому, что транспортное средство, достигнув высокого технического уровня и относительно доступной стоимости, стало необходимым элементом быта человека и неотъемлемой частью производственных процессов современного города. В связи с этим, в последние десятилетия в крупных промышленных городах России, в том числе и в Самаре, наблюдается быстрый рост автопарков. Возрастающее количество автотранспортных средств приводит к появлению ряда проблем: ситуации заторов на дорогах, рост аварийности, увеличение количества дорожно-транспортных

происшествий (ДТП) и др. Решение данных проблем является приоритетным направлением в области обеспечения безопасности дорожного движения. Одним из путей решения является использование информационных технологий, позволяющих организовать более качественное управление транспортными потоками (ТП) на улично-дорожной сети города, оптимально распределить ТП, т.е. построить для них оптимальные маршруты движения.

Для различных видов транспортных средств могут применяться различные критерии оптимальности маршрутов. В последнее время наблюдается тенденция упорядочивания и сведения нескольких критериев в одну линейную комбинацию, а также нахождение определенных видов зависимости одних критериев от других. Например, на критерий построения наикратчайшего пути накладываются дополнительные ограничения, связанные с безопасностью движения; на построение наискорейшего маршрута накладываются ограничения оптимальности расхода топлива или минимизации загрязнения окружающей среды. С построением безопасных маршрутов связана разработка маршрутов перевозки опасных грузов, маршрутов пассажирских перевозок, маршрутов движения специального транспорта и др. Определение безопасности всего маршрута в целом является сложноформализуемой задачей: требуется разбить маршрут на однородные участки, характеризуемые единым набором физических параметров, и, рассчитав значение безопасности каждого из участков, определить безопасность всего маршрута.

Проблема построения маршрутов, обеспечивающих качество перевозочного процесса с максимально возможной безопасностью движения, является одной из важнейших задач в управлении дорожным движением, что подтверждает актуальность разработки специализированного программного комплекса, позволяющего автоматизировать составление безопасных маршрутов. Необходимым условием является выбор метода расчета коэффициента безопасности, оптимального для каждого конкретного маршрута и учитывающего специфические характеристики участков УДС, составляющих маршрут. Дополнительно необходимо разработать алгоритмы расчета коэффициентов безопасности маршрутов для различных типов участков УДС, с учетом их характеристик, а также провести сравнительный анализ эффективности методов для различных типов участков.

Задачи исследования обусловлены поставленной целью и включают в себя:

Разработка критериев безопасности маршрутов и методов их определения.

Формализация задачи построения маршрутов с учетом критерия безопасности.

Формализация уровня безопасности участка УДС и уровня безопасности маршрута.

Создание программного средства автоматизированного исследования и создания максимально безопасных маршрутов, реализующего разработанные методы.

Проведение экспериментов и сравнительного анализа методов по различным параметрам для различных типов участков УДС.

Для формализации уровня безопасности маршрута необходимо определить методы расчета коэффициентов безопасности, учитывающие состав и характеристики транспортных потоков, улично-дорожной сети, технических средств организации дорожного движения.

Важным критерием оценки эффективности транспортных маршрутов является безопасность движения ТП. Известны методы для расчета уровня безопасности: статистический, вероятностный, анализа скоростного

режима, конфликтных точек, экспертных оценок.

Оценка уровня безопасности движения на основании статистического учета ДТП осуществляется непосредственно по данным фактической аварийности с помощью абсолютных, относительных и удельных показателей аварийности. Абсолютные показатели позволяют оценить опасность участка УДС, зная число всех ДТП на УДС за охватываемый исследованием период. Для сопоставительного анализа аварийности на различных участках УДС используются относительные показатели аварийности, оценивающие количество происшествий в год, среднегодовая суточная интенсивность движения в обоих направлениях движения. Для расп1 пс

чета уровня безопасности транспортных маршрутов используется аддитивная величина 2Г = Х2д + Х2С- ,

где п2 - количество перегонов (линейных участков проезжей части), составляющих маршрут; Пс - количество особых участков (перекрестков, железнодорожных переездов), составляющих маршрут; Он - уровень безопасности 1-го перегона; Ос^ - уровень безопасности ^-го участка (перекрестка, железнодорожного переезда).

Метод оценки уровня безопасности движения на пересечениях, примыканиях и транспортных узлах связан с оценкой ТП по взаимному контакту - конфликтным точкам (см. рис.). При помощи таких контактов

оценивается сложность транспортного узла, перекрестка: М = Хк^- • ш( , где М -показатель сложности

транспортного узла; 1 - вид конфликта; ка1 - коэффициент сложности 1-го конфликта; т - число конфликтных точек 1-го вида.

Определено три вида конфликтов: пересечение, слияние, ответвление. Транспортный узел, у которого численное значение М больше, считается более опасным. Метод конфликтных точек, учитывающий контакты между транспортным средством и пешеходом, угол пересечения между конфликтующими направлениями, заключается в расчете показателя сложности транспортного узла в виде суммы произведений суммарных интенсивностей движения II в каждой конфликтной точке на соответствующие коэффициенты к^ их тяжести, причем конфликтная точка определяется как точка слияния, ответвления, пересечения траекторий транспортных средств М =1——^-------, где п - число конфликтных точек.

Для расчета степени опасности пересечения применяется метод вероятностного определения количества ДТП на конфликтных точках. Каждая из конфликтных точек на пересечении представляет тем большую опасность, чем больше интенсивности движения пересекающихся на этой точке ТП. Вероятное количество ДТП

на 1-й конфликтной точке на 10 млн. проехавших автомобилей 2,

, где к1 относительная аварийность данной конфликтной точки. ДТП/10 млн. авт1 - интенсивности пересекающихся в данной конфликтной точке транспортных потоков, авт/сут; ку - коэффициент годовой неравномерности движения по месяцам.

Рис. Конфликтные точки на перекрестке

Вероятное число ДТП на пересечении в целом ^ =Х2 ,

где П

число конфликтных точек. Расчет коэффициента безопасности может проводиться как для отдельного участка УДС, или для транспортного маршрута, так и для всей улично-дорожной сети города. Построенный безопасный транспортный маршрут сохраняется в базе данных маршрутов. Сохраняются атрибутивные данные маршрута: начальная и конечная точки маршрута, назначение осуществляемой перевозки (пассажирские перевозки, перевозка детей, транспортировка опасных грузов), перевозчик, дата перевозки и др.