В.Л. Жданов Методы оценки повышения эффективности функционирования дорожно-транспортного комплекса

10

2. КРИТЕРИИ ОЦЕНКИ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ДОРОЖНО-ТРАНСПОРТНОГО КОМПЛЕКСА

Для анализа условий движения, оценки эффективности функционирования УДС и технических средств управления движением, оценки эффективности мероприятий по совершенствованию организации движения необходимы соответствующие критерии. Многообразие свойств дорожного движения и конкретных дорожно-транспортных ситуаций способствовали созданию множества критериев, которые применяются в соответствии со спецификой решаемых задач ОДД.

2.1. Требования к критериям

Основными требованиями к критериям являются:

−способность оценивать безопасность движения;

−способность оценивать сложность режимов движения;

−способность оценивать сложившиеся скоростные режимы дви-

жения;

−способность оценивать экологическую безопасность ДТК;

−обеспечение требуемой универсальности критериев;

−простота измерения;

−возможность экономической оценки эффективности внедряемых мероприятий.

2.2. Классификация критериев

Исходя из общности оцениваемых признаков дорожного движения, степени универсальности, а также структуры образования, все критерии оценки эффективности ДТК классифицируются по определенным группам. В процессе выполнения курсовой работы студент должен самостоятельно рассмотреть структуру и природу всех основных критериев, входящих в отдельную группу, привести формулу для определения количественного значения критерия, проанализировать преимущества и недостатки каждого критерия, каким предъявляемым требованиям отвечает, а каким – нет.

11

2.2.1. Критерии оценки уровня безопасности

При использовании данной группы критериев оценка уровня безопасности движения и эффективности мероприятий по снижению аварийности производится на основе анализа статистической информации о дорожно-транспортных происшествиях (ДТП). В таком случае критериями оценки уровня безопасности являются показатели количественного анализа ДТП, а также параметры оценки потенциально опасных мест на УДС [4, 6, 8]. Абсолютными показателями аварийности являются:

−общее число ДТП за данный период времени;

−общее число погибших за тот же период;

−общее число раненых за тот же период;

−суммарный материальный ущерб от ДТП за тот же период. Относительными показателями аварийности являются:

−показатели относительной аварийности;

−коэффициенты тяжести последствий ДТП;

−показатель опасности конкретного участка УДС;

−интегральная оценка опасности отдельных элементов УДС. Параметрами оценки потенциально опасных мест являются:

−параметры систем оценки конфликтных точек (пятибалльная, десятибалльная, с учетом интенсивности движения);

−параметры оценки всех видов конфликтных ситуаций.

2.2.2. Критерии оценки стабильности скоростного режима

Данная группа критериев призвана оценивать целевую функцию транспорта – доставлять грузы и пассажиров в пункт назначения с минимальными затратами времени при условии обеспечения требуемого уровня безопасности. В этом случае в роли критериев оценки выступают параметры режимов движения ТП, определяющие уровень скоростного режима и время, затраченное на прохождение данного маршрута. Такими параметрами являются [4, 6, 7, 8]:

−мгновенная скорость;

−все виды пространственной скорости;

−темп движения;

−удельное время задержек при движении (на перегонах и на перекрестках);

12

−коэффициент задержки движения на данном участке;

−коэффициент использования скоростного режима.

2.2.3. Критерии оценки движения при различной нагрузке

В последние годы значительные результаты были получены при использовании в качестве критерия соотношение между удельным временем движения и остановки для различной транспортной нагрузки. Соответствующие зависимости были разработаны на основе двухкомпонентной модели кинетической теории [6]. В этом случае частными критериями оценки являются:

−удельное время движения;

−удельное время движения в свободных условиях;

−удельное время остановок;

−доля стоящих автомобилей от общего числа автомобилей в сети. Сущность данного метода оценки заключается в том, что при од-

ном и том же значении плотности ТП транспортная система, в которой меньшее число остановившихся автомобилей, является более эффективной.

2.2.4. Оценка эффективности движения по расходу топлива

По величине расхода топлива как отдельным автомобилем, так и ТП в целом можно косвенно судить об эффективности функционирования ДТК и об уровне его экологической нагрузки. Поэтому в некоторых случаях параметры оценки расхода топлива ТП выступают в качестве самостоятельной группы критериев. Данными критериями являются [2, 5]:

−топливный баланс автомобиля;

−эксплуатационный расход топлива;

−удельный расход топлива;

−удельный эффективный расход топлива;

−модель расчета расхода топлива отдельным автомобилем и ТП на участке городской УДС;

−коэффициент увеличения расхода топлива в пиковые периоды.

13

2.2.5. Критерии оценки экологической нагрузки транспортных потоков на окружающую среду

В настоящее время проблема обеспечения экологической безопасности при функционировании ДТК стоит как никогда остро. Поэтому критерии данной группы должны оценивать экологическую нагрузку ДТК на окружающую среду по всем возможным направлениям. Из всех отрицательных последствий автомобилизации наибольший вес имеют выбросы вредных веществ в атмосферу, акустическое загрязнение окружающей среды и электромагнитное излученКритериями[2]. оценки токсичности автомобиля являются:

−концентрация вредных веществ в отработавших газах;

−массовый выброс вредного вещества с отработавшими газами;

−удельный выброс вредного вещества;

−отношение массовых (удельных) выбросов к соответствующим расходам топлива;

−пробеговый выброс вредного вещества;

−приведенный к СО массовый выброс вредного вещества;

−приведенный к СО пробеговый выброс вредного вещества;

−приведенный удельный выброс вредного вещества.

Критериями оценки акустических характеристик автомобиля и ТП являются:

−частота колебаний;

−звуковое давление;

−интенсивность звука;

−акустическая мощность;

−уровни звука;

−параметры спектра.

Критериями оценки уровня электромагнитного излучения являют-

ся:

−частота колебаний;

−интенсивность излучения;

−уровень напряженности поля.

14

3. ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ КРИТЕРИИ ОЦЕНКИ ЭФФЕКТИВНОСТИ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ДОРОЖНО-ТРАНСПОРТНОГО КОМПЛЕКСА

Термин «энергетические» применяется в отношении данных критериев исходя из соответствующего подхода, сформировавшегося в теории ТП. В соответствии с этим подходом предполагается, что полная энергия ТП складывается из кинетической энергии движения автомобилей и внутренней энергии взаимодействия автомобилей в ТП. В зависимости от состояния ТП мяняется соотношение между полезной формой энергии (кинетической) и нежелательной (внутренней). Для увеличения эффективности функционирования ДТК необходимо увеличить его полную энергию, добиваясь одновременно снижения внутренней энергии. Другими словами, данные критерии базируются на более глубоких зависимостях, существующих в ТП. Поэтому в настоящее время группа энергетических критериев занимает особое место в системе оценок эффективности функционирования ДТК.

В процессе выполнения курсовой работы студент должен подробно проанализировать свойства каждого из энергетических критериев, его достоинства и недостатки, степень универсальности, адекватно ли реагирует на изменение режима движения ТП, а также обозначить сферу его рационального применения.

3.1. Шум ускорения

Наличие пространственно-временной характеристики скоростного режима позволяет определить среднее квадратическое отклонение ускорения отдельного автомобиля. Данный параметр назван шумом ускорения [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7]. Шум ускорения σа, м/с2, определяется по формуле

		Т
		σа = Т1 ∫0	(аi	−a)2 dt ,	(3.1)
где Т – время наблюдения, с;
ai – мгновенное значение ускорения, м/с2;
		− среднее ускорение на маршруте, м/с2.
	а
	Многочисленные исследования			позволили	дифференцировать

условия движения по шуму ускорения следующим образом:

15

−σа < 0,25 м/с2 – благоприятные условия движения;

−σа = 0,25…0,45 м/с2 – удовлетворительные условия движения;

−σа > 0,45 м/с2 – сложные условия движения.

При проведении анализа свойств шума ускорения студент должен дополнительно ответить на следующий вопрос: почему шум ускорения относится к энергетическим критериям и с каким видом энергии ТП он отождествляется?

3.2. Градиент скорости

Наличие графика режима движения позволяет одновременно с шумом ускорения определить второй энергетический критерий – градиент скорости [2, 3, 4, 5, 6]. Градиент скорости Gv, с-1, определяется по формуле

Gv = σV a , (3.2)

C

где Vс – скорость сообщения, м/с.

Всесторонние исследования позволили дифференцировать условия движения по градиенту скорости следующим образом:

−Gv < 0,05 с-1 − благоприятные условия движения;

−Gv = 0,05…0,1 с-1 − удовлетворительные условия движения;

−Gv > 0,1 с-1 − сложные условия движения.

3.3.Шум энергии

Третьим энергетическим критерием является шум энергии [3, 4, 5, 6]. Шум энергии σЕ, м2/с3, определяется по формуле

σЕ =	1 ∑n	(aiVi −aV )2 ,	(3.3)
	n i=1

где n – количество измерений;

Vi – мгновенное значение скорости, м/с;

aV – среднее произведение скорости и ускорения, м2/с3. Дифференциация условий движения по шуму энергии произво-

дится следующим образом:

−σЕ < 4 м2/с3 – благоприятные условия движения;

−σЕ = 4…5 м2/с3– удовлетворительные условия движения;

16

− σЕ > 5 м2/с3 – сложные условия движения.

Поскольку методика определения шума энергии принципиально отличается от предыдущих двух критериев, то при проведении анализа его свойств студент также должен ответить на вопрос: почему шум энергии относится к группе энергетических критериев и какой вид энергии ТП он оценивает?

3.4. Градиент энергии

Последним из группы энергетических критериев является градиент энергии [3, 4, 5, 6]. Градиент энергии GЕ, м/с2, определяется по формуле

GЕ =	σЕ .	(3.4)
	VC

Дифференциация условий движения по градиенту энергии производится следующим образом:

−GЕ < 0,3 м/с2 − благоприятные условия движения;

−GЕ = 0,3…0,55 м/с2 − удовлетворительные условия движения;

−GЕ > 0,55 м/с2 − сложные условия движения.

4.ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ДОРОЖНОГО ДВИЖЕНИЯ НА ЗАДАННОМ УЧАСТКЕ

4.1. Построение графиков режима движения по заданному участку

Если есть в наличии ходовая лаборатория с аппаратурой для автоматической записи графика режима движения, то данный подраздел курсовой работы не выполняется. В противном случае по выданным руководителем курсовой работы исходным данным студент должен самостоятельно построить графики режима движения в координатах «скорость (км/ч) – время (с)». Причем на графиках последовательно должны быть отражены все имеющиеся режимы движения (включая и холостой ход). Графики строятся отдельно для каждого перегона в каждом заезде. Однако в случае необходимости должны быть построены

17

суммарные графики режима движения по участку в целом для каждого заезда. Масштаб построения графиков на каждом перегоне может быть различным и выбирается из условия наилучшей видимости. Графики строятся на миллиметровой бумаге.

4.2. Экспериментальная оценка скоростных режимов на заданном участке

Для того чтобы можно было сравнивать между собой сложившиеся скоростные режимы на участках УДС с разными условиями движения, в качестве оценки используют относительные параметры. Одним из самых основных относительных параметров является коэффициент использования скорости КV, который определяется по формуле

V

КV = V C , (4.1)

опт

где Vопт – оптимальная скорость в данных условиях, м/с.

Однако, ввиду сложности экспериментального определения значения оптимальной скорости для каждого участка УДС, при практических исследованиях KV вместо оптимальной используют разрешенную скорость в данных условиях (для городских условий – 60 км/ч).

Исходя из структуры представления исходных данных (табл. 1.1), скорость сообщения VC, м/с, определяется

V	=	Lпост + Lизм	,	(4.2)
C		tпост +tизм +tхх

где Lпост – путь при постоянной скорости, м;

Lизм – путь при изменении скорости, м;

tпост – время движения с постоянной скоростью, с; tизм – время движения при изменении скорости, с; tхх – время холостого хода, с.

В каждом заезде определяются значения KV отдельно для каждого перегона и по участку в целом. При вычислении значения KV по участку также используются формулы (4.1) и (4.2), однако параметры, входящие в них, представляют собой суммарные значения по всем перегонам, составляющим заданный участок. Это положение выполняется и при вычислении других критериев оценки эффективности дорожного движения для участка в целом.

18

После этого определяются средние значения KV для каждого перегона и участка в целом.

Для облегчения процесса контроля правильности проведенных вычислений результаты расчетов должны быть представлены в виде табл. 4.1.

Таблица 4.1

Расчет коэффициентов использования скорости

№ заезда	№ перегона	Lпост,	Lизм,	tпост,	tизм,	tхх,	Vc,	КV
		м	м	с	с	с	м/с
	1
1	2
	3
	4
	по участку
…	…	…	…	…	…	…	…	…
	1
Средние	2
	3
значения
	4
	по участку

По результатам проведенных исследований строятся гистограммы значений КV отдельно для каждого заезда и по средним величинам.

4.3. Экспериментальное определение шума ускорения

При практических исследованиях шума ускорения использование формулы (3.1) сопряжено с большими трудностями. При аппроксимации данного выражения была получена следующая формула для экспериментального определения шума ускорения σа, м/с2

σа =	∆V 2	k	n2	V		−V		2	(4.3)
	T	∑	i	−	T	T	O	,
		i=1	∆ti

где ∆V – эталонная величина изменения скорости, принятая при расшифровке графика скоростного режима (принимается ∆V = 0,5 м/с), м/с; ni – число изменений скорости на величину ∆V за время ∆ti;

∆ti – промежуток времени между последовательными измерениями скорости, с;

19

VT, VO – скорость соответственно в конце и в начале участка, м/с. Число изменений скорости ni определяется по формуле

ni =	Vi+1 −Vi	.	(4.4)
	∆V

В результате расшифровки графика скоростного режима для каждого перегона в каждом заезде составляется таблица, необходимая при использовании выражения (4.3). Ее образец представлен в табл. 4.2.

Таблица 4.2 Результаты расшифровки графика скоростного режима

№ интер-	Время окон-	Скорость в конце ин-				2
вала	чания ин-	тервала, м/с	ni	∆ti, с		ni
						∆ti
	тервала, с
0	0	(начальная скорость)	—	—		—
1	…	…	…	…		…
…	…	…	…	…		…

В каждом заезде определяются значения σа отдельно для каждого перегона и по участку в целом, а затем их средние значения. Для облегчения процесса контроля правильности вычислений результаты расчетов представляют в виде табл. 4.3.

	Расчет значений шума ускорения							Таблица 4.3
№ заезда	№ перего-		K	2
	на	Т, с	∑	ni		V0, м/с	VT, м/с		σа, м/с2
				∆ti
			i=1
	1
1	2
	3
	4
	по участку
…	…	…	…			…	…		…
	1
Средние	2
	3
значения
	4
	по участку