На правах рукописи

СИНКОВИЧ МИХАИЛ РОМАНОВИЧ

ПОВЫШЕНИЕ БЕЗОПАСНОСТИ ДВИЖЕНИЯ АВТОТРАНСПОРТНЫХ

СРЕДСТВ ПРИ СОВЕРШЕНИИ МАНЕВРА ОБГОН

05.22.10 – Эксплуатация автомобильного транспорта

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Иркутск - 2012

Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Забайкальский государственный университет».

доктор технических наук, профессор

Научный руководитель Озорнин Сергей Петрович Федотов Александр Иванович,

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор, ФГБОУ ВПО «Иркутский государственный технический университет», заведующий кафедрой «Автомобильный транспорт»;

Ляпустин Павел Константинович, кандидат технических наук, доцент, ФГБОУ ВПО «Ангарская государственная техническая академия», заведующий кафедрой «Управление на автомобильном транспорте»

ФГБОУ ВПО «Сибирская государственная автомо

Ведущая организация бильно-дорожная академия» (СибАДИ)

Защита состоится 22 июня 2012 г. в 13:00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.073.04 при ФГБОУ ВПО "Иркутский государственный технический университет" по адресу: г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83, корпус "К", конференц-зал.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО "Иркутский государственный технический университет".

Автореферат разослан 21 мая 2012 г.

Отзывы на автореферат (два экземпляра, заверенные организацией) направлять в адрес диссертационного совета:

664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83, Д 212.073.04;

e-mail: [email protected];

факс: (3952)

Ученый секретарь диссертационного совета Н.Н. Страбыкин докт. техн. наук, профессор

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследования. На территории Российской Федерации ежегодно происходит более 200 тыс. дорожно-транспортных происшествий (ДТП), в результате которых погибает около 30 тыс. человек, а более 250 тыс. человек получают ранения.

Несмотря на принимаемые МВД России меры, положение дел в сфере обеспечения безопасности дорожного движения по-прежнему вызывает серьёзную тревогу.

Около четверти ДТП в России происходит по вине водителей, нарушивших правила обгона. Более частым несоблюдением Правил дорожного движения (ПДД), приводящим к ДТП, является превышение водителями автотранспортных средств (АТС) установленной скорости движения (32% от общего количества ДТП).

Обгон является одним из самых сложных и опасных маневров, выполняемых водителями во время движения в транспортном потоке. Сложность обгона, в основном, заключается в том, что при этом маневре могут быть затронуты интересы нескольких участников движения: водителей попутных и встречных АТС, пешеходов и др. Опасность обгона вытекает из необходимости двигаться быстрее какого-либо попутного АТС в условиях ограниченных видимости и обзорности. Опасность выполнения обгона увеличивается при совершении маневра водителем АТС с правым расположением рулевого управления из-за того, что он находится на метр правее, по сравнению с водителем «леворульного» АТС.

На дорогах России увеличивается количество АТС, имеющих правое расположение рулевого управления. Если ежегодный прирост общего числа автомобилей, автобусов и мототранспорта составляет порядка 1,5%, то количество «праворульных»

АТС за год увеличивается на 9…10%. По состоянию на 1 января 2012 г. в России насчитывалось около 43 млн. АТС, в том числе 3 млн. «праворульных».

Степень риска совершения ДТП при управлении «праворульным» АТС выше, чем у «леворульного» АТС. Так, если количество ДТП, совершенных по вине водителей «праворульных» АТС при выполнении маневра обгон, в расчете на 10 тыс. автомобилей, составляет 48, то для «леворульных» АТС - 25. На каждые 100 ДТП, совершенных при выполнении маневра обгон, с «праворульными» АТС приходится 43 погибших, а в каждых 100 ДТП с «леворульными» АТС погибают 18 человек.

Применение существующей методики расчета параметров маневра обгон, разработанной В.А. Иларионовым в 80-х годах XX века, наталкивается на противоречия, связанные с изменением интенсивности движения и отсутствием знаний о закономерностях выполнения маневра водителем АТС с правым расположением рулевого управления в этих условиях. В этой связи особую актуальность приобретает необходимость повышения безопасности движения «праворульных» / «леворульным» АТС при выполнении маневра обгон, с учетом высокой скорости и интенсивности движения транспортных средств (ТС), участвующих в маневре.

Рабочей гипотезой является предположение о том, что для повышения безопасности движения при управлении «праворульным» / «леворульным» АТС в условиях правостороннего движения водителям необходимо учитывать современные характеристики движения ТС, а также получать контраварийную информацию и подготовку с целью безопасного выполнения маневра обгон.

Целью работы является повышение безопасности движения АТС с правым и левым расположением рулевого управления в процессе выполнения маневра обгон на основе анализа характеристик транспортных средств, являющихся участниками маневра, и динамики их движения.

Объектом исследования является процесс обгона транспортного средства «праворульным» / «леворульным» АТС в условиях интенсивного правостороннего движения на автомобильных дорогах.

Предметом исследования являются зависимости дистанции безопасности, безопасного расстояния видимости встречного АТС, пути обгона от интенсивности движения транспортных средств и расположения рабочего места водителя при управлении «праворульным» / «леворульным» АТС во время выполнения маневра обгон в условиях правостороннего движения.

Методы и средства исследований: математические методы планирования эксперимента, натурные исследования процесса обгона с использованием GPSоборудования и систем спутниковой навигации, статистические методы анализа и обработки результатов наблюдений, методы математического моделирования с использованием аппарата геометрии, физики и теоретической механики, а также программной среды Microsoft Visual Studio 2010, методы экспериментальных исследований и др.

Достоверность полученных результатов обеспечена: необходимым объемом экспериментальных исследований, установленным при помощи методов теории планирования эксперимента, теории вероятностей и математической статистики; корректностью экспериментов, выполненных с применением современных систем спутниковой навигации; корреляционно-регрессионным анализом факторов и зависимостей в среде Microsoft Excel; адекватностью математической модели результатам натурных исследований; хорошей сходимостью расчетных и экспериментальных данных.

Научную новизну работы определяют:

1. Выявленные функциональные зависимости изменения дистанции безопасности D1пр/лв.расч при выполнении маневра обгон от расположения рабочего места водителя в обгоняющем АТС и скоростей движения транспортных средств, участвующих в маневре.

2. Предложенный комплексный показатель оценки дорожно-транспортной ситуации (ДТС), учитывающий уровень безопасности выполнения маневра обгон водителями АТС с правым и левым расположением рулевого управления.

3. Разработанные алгоритмы функционирования тренажера для подготовки водителей и подсказывающего устройства, обеспечивающего безопасное выполнение маневра обгон, в основу принципа действий которых заложены выявленные функциональные зависимости изменения дистанции безопасности D1пр/лв.расч от расположения рабочего места водителя в обгоняющем АТС и скоростей движения транспортных средств, участвующих в маневре.

Практическая значимость результатов работы. Полученные результаты исследования имеют прикладной характер и могут быть использованы:

- предприятиями-изготовителями систем активной безопасности для автомобилей при создании подсказывающего устройства, повышающего безопасность выполнения маневра обгон, состоящего из прибора, измеряющего скорости движения обгоняющего, обгоняемого и встречного АТС, компьютера автомобиля, высчитывающего необходимую скорость движения и дистанцию безопасности для обгоняющего АТС, а также ЖК-дисплея, установленного на приборной панели АТС, информация с которого ориентирует водителя «праворульного» / «леворульного» АТС, предполагающего совершить маневр обгон, на условия, необходимых для безопасного его выполнения.

- предприятиями-изготовителями при создании компьютерных тренажеров имитации движения «праворульного» / «леворульного» АТС при выполнении маневра обгон.

Предложенные принципы действий подсказывающего устройства, повышающего безопасность выполнения маневра обгон, и имитационного тренажера могут быть использованы преподавателям автомобильных специальностей технических ВУЗов и инструкторами по вождению в методике обучения будущих специалистов по организации дорожного движения и водителей элементам контраварийных действий при оценке дорожной ситуации для выполнения маневра в безопасном режиме.

На защиту выносятся следующие научные положения:

1. Использование при исследовании процесса обгона информационного и математического моделирования, учитывающего скорости движения обгоняющего, обгоняемого и встречного АТС, а также расположение рабочего места водителя в обгоняющем автомобиле, позволяет повысить точность определения параметров исследуемого процесса.

2. Выявленные закономерности изменения дистанции безопасности D1пр/лв.расч в зависимости от величины смещения k «праворульного» / «леворульного» АТС на полосу встречного движения создают предпосылки для определения уровня безопасности выполнения маневра обгон.

3. Безопасность выполнения маневра обгон АТС с правым и левым расположением рулевого управления повышается при: а) использовании компьютерных тренажеров, имитирующих данный маневр при обучении водителей навыкам контраварийной подготовки; б) использовании подсказывающих устройств безопасности выполнения маневра обгон, устанавливаемых в обгоняющем АТС, которые на основе измерения параметров движения обгоняющего, обгоняемого и встречного АТС и выявленных функциональных зависимостей рассчитывают безопасную скорость обгона и рекомендуют ее водителю.

Апробация работы. Материалы диссертационного исследования докладывались и обсуждались на: XII студенческой научно-практической конференции «Таланты молодых – Забайкальскому краю» (г. Чита 2008 г.); XII Международной молодежной научно-практической конференции «Молодежь Забайкалья: перспективы развития края» (г. Чита 2008 г.); Круглом столе 6-й межрегиональной выставке-ярмарке «АвтоТрансЭкспо-2008» (г. Чита 2008 г.); XXXII, XXXIII, XXXIV, XXXVI студенческих научно-практических конференциях «Студенческая весна ЧитГУ» (г. Чита 2006, 2007, 2008, 2010 гг.); VI, VIII, IX и X Всероссийских научно-практических конференциях: «Кулагинские чтения» (г. Чита 2006, 2008, 2009, 2010 гг.); II и III Международных научно-практических конференциях «Проблемы диагностики и эксплуатации автомобильного транспорта» (г. Иркутск 2009, 2011 гг.).

Публикации. По результатам диссертационного исследования опубликовано 10 печатных работ в т.ч. 2 печатные работы в издании, утвержденном ВАК Минобрнауки РФ для кандидатских диссертаций.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав и основных выводов, содержит 115 страниц машинописного текста (в т.ч. 8 таблиц и 49 иллюстраций), список литературы из 113 наименований и 2 приложения на 12 страницах.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертационного исследования, сформулирована рабочая гипотеза, определены цель, объект, предмет, методы и средства исследования, научная новизна и практическая значимость работы, основные научные положения, выносимые на защиту.

Первая глава содержит анализ научных работ, посвященных исследованию маневра обгон. Проведен анализ технических средств, способствующих безопасному выполнению маневра обгон при управлении «праворульным» / «леворульным» АТС в условиях правостороннего движения. Выполнен анализ данных о ДТП, причиной возникновения которых является выезд АТС на полосу встречного движения, связанный с обгоном ТС, двигающегося в попутном направлении.

Исследованиями, посвященными выполнению маневра обгон, занимались такие отечественные ученые, как Л.Л. Афанасьев, Р.В. Белов, А.Ф. Буланов, Я.В. Васильев, В.А. Городкин, А.Б. Дьяков, С.А. Евтюков, В.А. Иларионов и др.

Проанализирована концепция безопасности дорожного движения, при этом выделено четыре ситуационных зоны ("зоны безопасности") в соответствии с характеристикой условий движения и возможностями водителей в обеспечении собственной безопасности: зона относительной безопасности, зона риска, зона критических условий и аварийная зона. При движении по двухполосной автомобильной дороге перед выполнением маневра обгон водитель «праворульного» АТС находится в зоне риска, в то время как водитель «леворульного» АТС при тех же дорожных условиях находится в зоне относительной безопасности.

При управлении «праворульным» АТС степень информированности водителя о дорожных условиях и ситуациях снижается. Водителю приходится принимать решение о начале выполнения маневра, не обладая всей полнотой информации о безопасном его выполнении, либо изменять траекторию движения АТС (смещаться на полосу встречного движения) с целью повышения информативности о дорожном движении, что противоречит ПДД (п. 11.1). При оценке ДТС в начале выполнения маневра обгон водитель, управляя «праворульным» АТС, не в состоянии полностью оценить безопасность выполнения данного маневра. Это происходит из-за того, что рабочее место водителя в АТС находится справа по ходу движения.

Проведенный анализ научных работ позволил определить цель научного исследования, для достижения которой сформулированы следующие задачи:

1. Разработать информационную и математическую модели процесса обгона транспортного средства при выполнении маневра водителями АТС с правым и левым расположением рулевого управления, на основе которых научно обосновать критерий и параметры, позволяющие классифицировать процессы выполнения маневра обгон по степени опасности, выявлять закономерности изменения дистанции безопасности от величины смещения «праворульного» / «леворульного» АТС на полосу встречного движения.

2. На основе выявленных закономерностей разработать алгоритм и программу решения задачи расчета дистанции безопасности и минимальной безопасной скорости движения обгоняющего АТС, необходимых для выполнения маневра обгон в безопасном режиме.

3. Выполнить экспериментальную проверку разработанных теоретических положений и дать им технико-экономическую оценку.

Вторая глава посвящена разработке информационной модели взаимодействия водителей в системе «Водитель–Автомобиль-Дорога-Среда», которая представлена на рис. 1., а также математической модели процесса обгона, позволяющей рассчитывать дистанцию безопасности и безопасную скорость движения АТС, которые обеспечивают безопасное выполнение маневра.

В соответствии с информационной моделью (рис. 1), действия водителей АТС при движении по автомобильной дороге неразрывно связаны с процессами приема и переработки информации, до 95% которой принимается по зрительным каналам связи. На основе полученной и переработанной информации о ДТС водители управляют АТС и принимают конкретные решения о процессе движения. Не учитываемая водителями информация о дорожной обстановке приводит к 49% ДТП, учитываемая, но неверно истолкованная к 41% ДТП.

Рис. 1. Информационная модель взаимодействия водителей в системе «Водитель–Автомобиль-Дорога-Среда»

информационные связи: прямого воздействия - ; косвенного воздействия - ; обратного воздействия Информация, поступающая водителям «праворульного» и «леворульного» АТС на начальном этапе выполнения маневра обгон отличается по своему содержанию.

Причиной этого является разное расположение рабочего места водителя в «праворульном» и «леворульном» автомобилях (рис.

2.). Водителю «праворульного» АТС при совершении маневра обгон, для получения полной информации о ДТС, необходимо либо увеличивать дистанцию безопасности до обгоняемого АТС, либо смещаться на полосу встречного движения.

Для разработки математической модели принято, что при выполнении маневра обгон обгоняющее АТС 1 (рис. 3.) движется по прямолинейному участку двухполосной дороги с постоянной скоростью V1 на расстоянии D1 от обгоняемого АТС 2, которое Рис. 2. Обзор дороги с рабочего места водителя движется со скоростью V2. По встречной полосе движется АТС 3 со скоростью V3. Обгоняемое и встречное АТС двигаются прямолинейно с установленными скоростями.

Для теоретического определения дистанции безопасности в качестве исходных данных использовались зависимости, выявленные В.А. Илларионовым. Для АТС, двигающихся с постоянной скоростью, минимальное безопасное расстояние обгона Sбез, равно:

где, D1 и D2 – дистанции безопасности между обгоняющим и обгоняемым АТС в начале и конце процесса обгона, м; L1 и L2 – габаритные длины АТС 1 и 2, м; V1, V2 и V3 – скорости движения, соответственно, обгоняющего, обгоняемого и встречного АТС, м/с; Sоб (S1) – путь обгона АТС 1, м; S2 – путь, пройденный АТС 2 за время обгона, м; S3 – путь, пройденный АТС 3 за время обгона, м.

Определение влияния расположения рабочего места водителя в «праворульном» / «леворульном» АТС 1 на необходимую дистанцию безопасности до впереди идущего АТС 2.

Принято, что водители «праворульного» АТС 1 (рис. 4) и «леворульного» АТС 1 (рис. 5) двигаются с одинаковой скоростью V1 на одинаковом расстоянии D1 от обгоняемого АТС 2, движущегося со скоростью V2. АТС 2 создает для водителей АТС «мертвые зоны» видимости.

Расстояния видимости Sвид.пр для «праворульного» (рис. 4), Sвид.лв – «леворульного» АТС 1 (рис. 5):

где, hнач.пр, hнач.лв – начальные величины катетов «мертвых зон» видимости для водителей «праворульного» / «леворульного» АТС 1, создаваемых АТС 2; hконечн.пр, hконечн.лв – конечные величины катетов «мертвых зон» видимости для водителей «праворульного» / «леворульного» АТС 1, создаваемых АТС 2, при наличии встречного АТС 3.

«Мертвые зоны» видимости для водителей «праворульного» / «леворульного»

АТС 1 представлены на рис. 4 и 5 как прямоугольные треугольники abc и adf.

Для безопасного выполнения маневра обгон должно выполняться условие S вид.пр лв S без Дистанция безопасности для «праворульного» АТС из (1) и (2) после преобразования определится:

Дистанция безопасности для «леворульного» АТС из (1) и (3) после преобразования определится:

Для более точного определения дистанции безопасности D1пр.расч и D1л.расч сделаем «привязку» hнач.пр, hконечн.пр, hнач.лв и hконечн.лв к осевой линии дороги (рис. 4, 5, 6а и 6б).

Схема, представленная на рис. 6а, позволяет графически определить начальную величину катета «мертвой зоны» видимости hнач.пр, а схема на рис. 6б – определить hнач.лв:

где, c2 – расстояние от середины проезжей части двухполосной дороги до оси АТС 2, м;

d2 – габаритная ширина АТС 2; p – расстояние от оси АТС 1 до рабочего места водителя (значение «+» берется если АТС имеет правое расположение рулевого управления, «–» при левом расположении рулевого управления), м.

Конечная величина катета «мертвой зоны» видимости hконечн.пр графически определяется по схеме, представленной на рис. 4, hконечн.лв по схеме на рис. 5:

где, d3 – габаритная ширина АТС 3, м; b3 – расстояние от середины проезжей части двухполосной дороги до левого края АТС 3, м; b2 – расстояние от середины проезжей части двухполосной дороги до левого края АТС 2, м;

Рис. 6. Схема нахождения: а) «праворульного» АТС 1 на одной оси с АТС 2;

Дистанции безопасности для «праворульного» / «леворульного» АТС 1, при совершении маневра обгон с постоянной скоростью, равны:

Процесс обгона, совершаемый с постоянным ускорением, характеризуется предложенной В.А. Иларионовым математической моделью, скорректированной следующим образом.

Обгоняющее АТС 1 (рис. 3) движется за обгоняемым АТС 2 с постоянной скоростью V2 и начинает обгон с постоянным ускорением а. По встречной полосе движется АТС 3 с постоянной скоростью V3.

Минимальное безопасное расстояние обгона Sбез равно:

Исходя из условия S вид.пр лв S без, необходимого для безопасного выполнения маневра обгон, и, учитывая положения АТС 1, 2 и 3 (формулы 6 / 7 и 8 / 9) на автомобильной дороге, дистанции безопасности для «праворульного» / «леворульного» АТС 1, при совершении маневра обгон с постоянным ускорением, определены следующим образом:

При смещении «праворульного» / «леворульного» АТС 1 на величину k влево или вправо по отношению к оси АТС 2 значения hнач.пр и hнач.лв будут равны:

где, k – величина смещения оси «праворульного» / «леворульного» АТС 1 от оси АТС 2 (знак «–» берется если АТС 1 смещается влево от оси АТС 2, «+» – АТС 1 смещается вправо от оси АТС 2), м.

В результате выполненных преобразований математической модели В.А. Иларионова при теоретическом исследовании процесса обгона получены следующие зависимости, необходимые для определения дистанции безопасности «праворульного» / «леворульного» АТС 1, при смещении на величину k влево или вправо по отношению к оси АТС 2:

а) при совершении маневра обгон с постоянной скоростью:

б) при совершении маневра обгон с постоянным ускорением:

Ограничения, накладываемые на приведенные неравенства, определены согласно экспертным исследованиям, проведенным С.А. Евтюковым и Я.В. Васильевым.

Минимальное безопасное расстояние D1пр( лв ) между обгоняющим и обгоняемым АТС, для предотвращения попутного столкновения, должно быть равно:

где, t1 – время реакции водителя, с; t2 – время срабатывания тормозной системы, с; t3 – время нарастания замедления, с; j – установившееся замедление автомобиля, м/с2.

Кроме этого, с учетом исследований В.А. Илларионова, начальные величины катетов «мертвых зон» видимости для водителей «праворульного» / «леворульного»

АТС 1, создаваемых АТС 2, должны быть положительными. При нулевом и отрицательном значениях постановка вопроса об определении минимальной дистанции безопасности, с точки зрения видимости, не имеет смысла.

Основные допущения при математическом моделировании процесса выполнения маневра обгон приняты следующие:

1) выполнение маневра обгон осуществляется в светлое время суток, за пределами населенных пунктов, на прямолинейном участке двухполосной дороги, не относящейся к автомагистралям, с сухим асфальтобетонным покрытием;

2) в процессе выполнения маневра обгон участвуют три легковых автомобиля: обгоняющий, обгоняемый и встречный;

3) действие на автомобиль боковых сил, изменения профиля дороги, а также наличия поворотов не учитываются;

4) движение обгоняющего АТС учитывается только с постоянной скоростью или только с постоянным ускорением;

5) обгоняемый и встречный АТС двигаются без изменения скорости движения, т.е. с постоянной скоростью;

6) коэффициент сцепления шин с дорогой на сухом участке асфальтобетонной дороги равен 0,7; ускорение а для легкового обгоняющего АТС (Toyota-Corolla), согласно проведенным экспериментальным исследованиям, при разгоне от 65 до 119 км/ч (от 18 до 33 м/с) равно 2 м/с2;

установившееся замедление j для легкового автомобиля, двигающегося по сухому асфальтобетонному покрытию автомобильной дороги и управляемому одним водителем без пассажиров, в соответствии с исследованиями В.А. Илларионова принимается равным в пределах от 6,8 до 8, м/с2;

7) время реакции t1 водителя, в соответствии с исследованиями Ю.Б. Суворова, принимается равным 0,3 с. Согласно исследованиям В.Г. Григоряна, время срабатывания тормозной системы t2 для легкового автомобиля, управляемого одним водителем без пассажиров, принимается равным 0,1 с, а время нарастания замедления t3, для сухого асфальтобетонного покрытия на автомобильной дороге с установившимся замедлением 6,8 м/с2, принимается равным 0,35 с;

8) скорости движения: обгоняющего АТС находятся в пределах 65…119 км/ч (18… м/с); обгоняемого АТС – 45…80 км/ч (12…21 м/с); и встречного АТС – 65…100 км/ч (18… м/с).

Предлагается оценку безопасности выполнения маневра обгона осуществлять с помощью критерия – уровень безопасности выполнения маневра обгон, который учитывает скоростные режимы движения обгоняющего, обгоняемого и встречного АТС, а также расположение рабочего места водителя в обгоняющем АТС и позволяет водителю этого АТС выбирать дистанцию безопасности и скорость движения, обеспечивающие безопасное выполнение маневра.

Уровень безопасности выполнения маневра обгон опосредованно оценивает значения дистанции безопасности, полученные при математическом моделировании процесса обгон.

Уровень безопасности выполнения маневра обгон УБ находится как отношение фактической дистанции от обгоняющего до обгоняемого АТС Dф (м) к расчетной D1расч (м), полученной с помощью математического моделирования процесса обгон:

Таким образом, разработанные математические модели (10), (11), (17) и (18) – при совершении маневра обгон с постоянной скоростью, (13), (14), (19) и (20) – с постоянным ускорением, при соблюдении ограничений (21) и (22), позволяют: а) рассчитывать необходимую дистанцию безопасности до обгоняемого АТС, при соблюдении которой водитель обгоняющего АТС может оценить ДТС; б) рассчитывать минимальную скорость движения, с соблюдением которой можно выполнить маневр обгон в безопасном режиме (с учетом уровня безопасности выполнения маневра обгон (23).

Третья глава посвящена разработке методик выполнения исследований, основными из которых являются следующие: методика планирования экспериментальных исследований, методика моделирования процесса обгон, методика проверки адекватности разработанной математической модели, методика проведения дорожных испытаний при выполнении водителями АТС маневра обгон.

При планировании экспериментов для определения необходимого количества испытаний использовались зависимости, установленные в работах Г.П. Веденяпина, Л.З. Румшинского и Е.И. Пустыльника, при заданных значениях надежности Н и относительной ошибки о, взятой в долях стандарта.

Согласно методики, изложенной в работах Г.П. Веденяпина, определено минимальное число испытаний n, обеспечивающее необходимую точность результатов т. Для каждого испытания, согласно методики, изложенной в работах Е.И. Пустыльника, задавалось среднеквадратическое отклонение и проверялось предположение о том, что точность оценки наблюдаемых параметров не окажется ниже некоторой заданной величины.

Методика моделирования процесса обгон учитывает расположение рабочего места водителя в «праворульном» / «леворульном» АТС, выполняющем данный маневр. Методика включает в себя алгоритм моделирования процесса обгон, состоящий из четырех блоков: 1) блок формирования исходных данных; 2) блок предварительного расчета параметров процесса обгон; 3) блок расчета основных параметров процесса обгон; 4) блок расчета величин критерия безопасности. Структурная схема алгоритма приведена на рис. 7. Алгоритм реализован с помощью специально созданной компьютерной программы, написанной на языке программирования C# ("Си шарп") в среде Microsoft Visual Studio 2010.

Методика оценки адекватности математической модели определения дистанции безопасности при выполнении маневра обгон основана на анализе расчетных и экспериментальных характеристик процесса. Оценка адекватности математической модели проводилась статистическими методами на основе критерия Фишера.

Относительная погрешность системы измерения и фиксации координат местонахождения АТС, в процессе выполнения маневра обгон, составляет ± 1,5%.

Методика проведения дорожных испытаний, при выполнении водителями АТС маневра обгон, основана на требованиях безопасности, изложенных в ПДД РФ. Для ее реализации использованы три АТС, двигающихся по горизонтальному сухому участку двухполосной дороги, одно из которых выполняет маневр обгон. Для регистрации параметров процесса обгона применена система GPS мониторинга «СКАУТ», представляющая собой программноаппаратный комплекс, в состав которого входит бортовое устройство и комплект программного обеспечения для обработки данных и подготовки отчетов. Бортовым устройством является «Модуль мониторинга GPS/GSM/ГЛОНАСС МТ-530», используемое программное обеспечение «Scaut-Explorer».

В четвертой главе приведены результаты исследования.

По результатам математического моделирования процесса выполнения маневра обгон водителями «праворульных» и «леворульных» АТС получены статистические характеристики изменения дистанции безопасности в зависимости от скоростных условий движения АТС, расположения рабочего места водителя в обгоняющем АТС (справа или слева) и от положения обгоняющего АТС, относительно обгоняемого (рис. 8 и 9).

Блок формирования исходных данных Определение типа АТС, участвующих в маневре обгон Определение и ввод в модель параметров АТС (L1, L2, p, d2, d3, b2, b3, V1, V2, V3, a) Блок предварительного расчета параметров процесса обгон Расчет пределов (нижнего и верхнего) величины смещения k Блок расчета основных параметров процесса обгон Блок расчета величин критерия безопасности Dф D1 расч D1 расч Dпопут Dф D1 расч D1 расч Dпопут Безопасное выполнение маневра обгон Рис. 7. Блок-схема алгоритма моделирования процесса обгон С использованием результатов экспериментальных исследований проведена проверка адекватности математической модели. Полученное в ходе расчетов значение критерия Фишера F p оказалось меньше табличного F( v1,v 2,5% ). Это позволило сделать вывод о том, что математическая модель процесса выполнения маневра обгон адекватна результатам экспериментальных исследований.

1200, 1000, 800, 400, 200, 00,05,10,15,20,25,30,35,40,45,50,55,60,65,70,75,80,85,90,95, D1лв.расч, м 18, 16, По результатам экспериментальных и аналитических исследований выявлено, что при выполнении маневра обгон водители «праворульных» АТС в большей степени, чем водители «леворульных» АТС испытывают затруднения в своевременной и достоверной оценке ДТС, складывающейся на полосе встречного движения. Они возникают в связи с тем, что рабочее место водителя в «праворульном» АТС находится справа по ходу движения автомобиля. При неправильной оценке ДТС, водителем «праворульного» АТС выбирается скоростной режим движения и положение АТС на дороге, не позволяющие выполнить обгон в безопасном режиме. Для правильного выбора скоростного режима движения, при выполнении маневра обгон, водителю «праворульного» АТС необходимо смещать его на полосу встречного движения на величину, необходимую для достоверной оценки складывающейся ДТС.

Для общей оценки процесса обгона введен критерий – уровень безопасности выполнения маневра обгон УБ. Установлено, что для безопасного выполнения маневра обгон значение уровня безопасности должно быть больше или равно единице, т.е. УБ 1. При значениях скоростей движения (указанных на рис. 10) АТС, участвующих в маневре обгон, выполнение маневра будет безопасным (рис. 10 зона А).

При выполнении маневра обгон на участке дороги с уровнем безопасности меньше единицы и стремящемся к нулю 1 > УБ 0, увеличивается вероятность возникновения лобового столкновения обгоняющего АТС со встречным, или попутного бокового столкновения обгоняющего с обгоняемым АТС (рис. 10 зона Б).

Выявлено, что при движении в транспортном потоке водителем обгоняемого АТС по разным причинам может предприниматься экстренное торможение, следовательно, водителю обгоняющего АТС необходимо двигаться на таком расстоянии от обгоняемого, чтобы успеть среагировать на изменение скоростного режима впереди идущего АТС и уменьшить скорость, вплоть до полной остановки.

Рис. 10. График определения уровня безопасности при смещении «праворульного» АТС на величину k на полосу встречного движения при скоростях движения Согласно методики расчета, разработанной С.А. Евтюковым и Я.В. Васильевым, при указанных скоростных режимах, дистанция до впереди идущего АТС D1попут = 72 м.

С учетом результатов моделирования и ограничении дистанции, равном 72 м, определены зоны безопасного и опасного выполнения маневра обгон, с условием, что водителю обгоняющего АТС необходимо соблюдать дистанцию до впереди идущего АТС (рис.11):

I – зона безопасного выполнения маневра обгон, в которой водителю «праворульного» обгоняющего АТС нет ограничений по возможностям оценки ДТС, складывающейся на полосе встречного движения. Он может и обязан соблюдать дистанцию до впереди идущего АТС, которая позволит ему избежать попутного столкновения в случае экстренного торможения обгоняемого АТС (нет никаких ограничений).

Для всех значений Dф, попадающих в зону I Dф D1 расч Dпопут, уровень безопасности выполнения маневра обгон УБ 1.

II – зона малой опасности выполнения маневра обгон, в которой водителю «праворульного» обгоняющего АТС нет ограничений по возможностям оценки ДТС, складывающейся на полосе встречного движения, но возникает вероятность попутного столкновения обгоняющего и обгоняемого АТС в случае экстренного торможения впереди идущего АТС (несоблюдение дистанции).

Для всех значений Dф, попадающих в зону II Dф D1 расч Dпопут, уровень безопасности выполнения маневра обгон УБ < 1.

III – зона опасного выполнения маневра обгон, в которой водитель «праворульного» обгоняющего АТС не может оценить ДТС, складывающуюся на полосе встречного движения, но в которой водитель «праворульного» обгоняющего АТС может и обязан соблюдать дистанцию до впереди идущего АТС, позволяющую ему избежать попутного столкновения в случае экстренного торможения обгоняемого АТС (ограничена видимость полосы встречного движения).

Для всех значений Dф, попадающих в зону III Dф D1 расч Dпопут, уровень безопасности выполнения маневра обгон УБ < 1.

IV – зона наиболее опасного выполнения маневра обгон, в которой водитель «праворульного» обгоняющего АТС не может полностью оценить ДТС, складывающуюся на полосе встречного движения (возможно лобовое столкновение), а также, в которой возникает вероятность попутного столкновения обгоняющего и обгоняемого АТС, в случае экстренного торможения впереди идущего АТС.

Для всех значений Dф, попадающих в зону IV Dф D1 расч Dпопут, уровень безопасности выполнения маневра обгон УБ < 1.

Рис. 11. График зависимости дистанции безопасности D1пр.расч от смещения «праворульного»

АТС на величину k на полосу встречного движения при скоростях движения Определено, что при отрицательной расчетной дистанции безопасности (D1расч УБ 0), увеличивается вероятность возникновения лобового столкновения обгоняющего АТС со встречным, или попутного бокового столкновения обгоняющего с обгоняемым АТС.

3. Получены уравнения связей изменения дистанции безопасности D1пр/лв.расч от величины смещения k «праворульного» / «леворульного» АТС на полосу встречного движения, которые позволяют расчетным путем определять уровень безопасности выполнения маневра.

Установлено, что получение водителем обгоняющего АТС информации о параметрах обгоняемого и встречных АТС может быть обеспечено двумя способами, либо смещением автомобиля на полосу встречного движения на величину k в диапазоне 0,4…0,5 м, либо увеличением дистанции безопасности до впереди идущего АТС в 3…4 раза.

4. На основе выявленных функциональных зависимостей разработаны алгоритм и программа моделирования процесса обгон, учитывающие скоростные режимы движения обгоняющего, обгоняемого и встречного АТС и расположение рабочего места водителя в обгоняющем АТС.

Установлено, что для повышения безопасности выполнения маневра обгон водителю обгоняющего АТС необходимо: а) иметь теоретические знания о процессе обгона; б) иметь практические навыки контраварийных действий, которые могут быть получены на имитационных тренажерах; в) в процессе выполнения маневра получать информацию о возможности и скорости выполнения обгона.

5. Проведенная проверка разработанных в диссертации положений показывает, что их внедрение снизит аварийность при выполнении маневра обгон водителями АТС с правым расположением рулевого управления примерно на 31 %. Расчетный техникоэкономический эффект от внедрения в процесс подготовки водителей «праворульных»

АТС результатов исследования на территории Забайкальского края составляет 144, млн. руб. Кроме этого социально-экономический эффект составляет 995,886 млн. руб.

Основное содержание диссертации изложено в публикациях:

В изданиях, входящих в «Перечень рецензируемых российских научных журналов»:

1. Синкович, М.Р. Обеспечение безопасности движения автотранспортных средств при совершении маневра обгон / С.П. Озорнин, М.Р. Синкович // Вестник ИрГТУ. – Иркутск, 2011. – Вып. 10 – С. 113-120.

2. Синкович, М.Р. Моделирование движения автотранспортных средств с правым расположением рулевого управления при выполнении маневра обгон / С.П.

Озорнин, М.Р. Синкович // Вестник ИрГТУ. – Иркутск, 2012. – Вып. 4. – С.

3. Синкович, М.Р. Анализ причин аварийности автомобилей с правым расположением рулевого управления / А.В. Задорин, М.Р. Синкович // Кулагинские чтения:

материалы всероссийской научно-практической конференции. Ч.2. – Чита: ЧитГУ, 2006. – С. 274-277.

4. Синкович, М.Р. Исследование аварийности автомобилей с правым расположением рулевого управления / А.Н. Бадмаев, М.Р. Синкович // Молодежь Забайкалья:

перспективы развития края: материалы международной молодежной научнопрактической конференции. Ч.2. – Чита: ЗабИЖТ, 2008. – С. 240-242.

5. Синкович, М.Р. Исследование аварийности автомобилей с правым расположением рулевого управления / С.П. Озорнин, М.Р. Синкович // Кулагинские чтения:

материалы всероссийской научно-практической конференции. Ч.2. – Чита: ЧитГУ, 2008. – С. 213-216.

6. Синкович, М.Р. Особенности выполнения маневров на автомобиле с правым расположением рулевого управления / С.П. Озорнин, М.Р. Синкович // Кулагинские чтения: материалы всероссийской научно-практической конференции. Ч.3. – Чита:

ЧитГУ, 2009. – С. 48-52.

7. Синкович, М.Р. Исследование процессов маневрирования АТС в транспортном потоке / С.П. Озорнин, М.Р. Синкович // Кулагинские чтения: материалы всероссийской научно-практической конференции. Ч.4. – Чита: ЧитГУ, 2010. – С. 263 – 268.

8. Синкович, М.Р. К вопросу о безопасности выполнения маневра обгон при эксплуатации транспортных средств с правым и левым расположением рулевого управления / С.П. Озорнин, М.Р. Синкович // Проблемы диагностики и эксплуатации автомобильного транспорта: материалы III международной научно-практической конференции. – Иркутск: ИрГТУ, 2011. – С. 116 – 122.

9. Синкович, М.Р. Обеспечение безопасности движения автотранспортных средств / С.П. Озорнин, М.Р. Синкович // Вестник ЗРО РАЕН. – Чита, 2011. – Вып. (5). – С. 46-49.

10. Синкович, М.Р. Методика проведения дорожных испытаний при исследовании маневра обгон / С.П. Озорнин, М.Р. Синкович // 2-я Международная научнопрактическая конференция «Проблемы обеспечения качества производства и услуг».

– Чита: ЗабГУ, 2011. – С. 91-93.

Степень личного участия автора в опубликованных работах В работах [1-10] автор принимал непосредственное участие в постановке теоретической проблемы, проведении анализа причин аварийности автомобилей с правым и левым расположением рулевого управления, разработке информационной и математической моделей процесса выполнения маневра обгон АТС с правым и левым расположением рулевого управления, разработке и апробации методики оценки безопасной дистанции при выполнении маневра обгон, которая учитывает расположение рабочего места водителя в АТС.

Сдано в производство 18.05.