К вопросу надежности транспортных систем

УДК 656.13.08

К ВОПРОСУ НАДЕЖНОСТИ ТРАНСПОРТНЫХ СИСТЕМ Л.С. Абрамова, доцент, Г.Г. Птица, ассистент, ХНАДУ

Аннотация. Рассматриваются вопросы надежности транспортной системы с точки зрения безопасности дорожного движения. Определены взаимные связи, которые влияют на надежность как элементов системы, так и на систему в целом.

Ключевые слова: надежность транспортной системы, взаимосвязь элементов транспортной системы, риск ДТП.

Введение

Уровень развития транспортной системы государства - один из важнейших признаков её технологического процесса и цивилизованности. Потребность в высокоразвитой транспортной системе ещё более усиливается при интеграции Украины в европейскую и мировую экономику, транспортная система становится базисом для эффективного вхождения её в мировое сообщество и занятия в нём места, которое отвечает уровню высокоразвитого хозяйства.

Анализ публикаций

Появление автомобиля привело к возникновению системы водитель-автомобиль-дорога-среда (В-А-Д-С) [1]. Она может рассматриваться как разновидность встречающейся в технике системы человек-машина-среда. Для водителя и автомобиля аналогия очевидна, а понятие среды распадается на следующие элементы: дорогу - искусственное сооружение, параметры которой выбирает и обеспечивает человек; внешнюю среду -среду пребывания для автомобиля или дороги, зависящую преимущественно от погодно-климатических условий; внутреннюю среду обитания для людей в автомобиле, зависящую от степени компенсации внешних воздействий конструкцией автомобиля; среду движения, учитывающую взаимодействия автомобилей, пешеходов, управляющие воздействия на дорожное движение.

Каждый из элементов системы В-А-Д-С характеризуется рядом показателей, которые

влияют на степень надёжности всей системы - так называемые риски сбоя работы системы или, как их можно еще назвать, «риски происшествия», т.к. происшествие является следствием сбоя работы всей системы В-А-Д-С [2].

Под факторами риска понимаются все факторы, которые (при прочих равных условиях) способствуют увеличению риска происшествия. Такие факторы могут быть связаны со способом вождения, средой дорожного движения, участниками дорожного движения и транспортным средством. Различают следующие факторы риска, связанные с: 1) способом вождения или типом транспортного средства; 2) дорожными условиями; 3) факторами физической окружающей среды (условия освещения, вождения); 4) участниками дорожного движения, в том числе поведением участника движения. Обзор не является полным и характеризует лишь основные черты.

Индивидуальные особенности и поведение участников дорожного движения оказывают большое влияние на число происшествий. Однако значение человеческого фактора в возникновении ДТП по многим причинам трудно изучать и подкреплять конкретными данными.

Во-первых, существует много особенностей человеческого фактора, которые влияют на риск происшествий. Эти особенности могут иметь сложную взаимосвязь друг с другом. Во-вторых, многие особенности человече-

ского фактора трудно измерить достаточно надежным способом. В-третьих, на отдельные особенности человеческого фактора может повлиять то, что их пытаются измерять. В-четвертых, на постоянной основе собираются сведения о слишком небольшом количестве особенностей человеческого фактора. Сведения о поле и возрасте - единственные и используемые сведения о человеческом факторе, имеющиеся в официальном регистре происшествий.

Поэтому следует сказать, что мы не сможем дать какой-либо полный обзор факторов риска, связанных с участниками дорожного движения и их поведением.

Одной из особенностей транспорта является высокая степень зависимости его функционирования от природных факторов. Большое влияние на характер движения транспортных средств оказывают метеорологические условия. Неблагоприятные метеорологические условия могут значительно осложнить и даже приостановить работу транспорта. К таким условиям относятся температура, давление, влажность воздуха, ветер, облачность и осадки, туманы, грозы, а также продолжительность солнечного сияния, температура и состояние почвы, высота снежного покрова и др. Метеоусловия могут быть длительно влияющими, например, отрицательная температура и снеговой покров в зимнее время, и кратковременно проявляющимися - осадки, туман, гололед [3].

Наблюдение за дорогой и взаимодействие участников движения сильно усложняются в условиях недостаточной видимости и в темное время суток. Управление транспортным средством становится опасным при видимости дороги менее 300 м, что возможно при тумане, дожде, снегопаде.

Цель и постановка задачи

После рассмотренных выше порознь элементов системы В-А-Д-С необходимо учитывать межэлементные связи, которые плотно соединяют элементы системы в единое целое. Для практических целей целесообразно при исследованиях каждый раз упрощать исходную систему настолько, насколько позволяет конкретная задача.

На рис. 1 представлены двухэлементные подсистемы, при этом среда разделена на внутреннюю Св и внешнюю Сн.

Рис. 1. Система В-А-Д-С с входящими в неё двухэлементными подсистемами

Штрихпунктирными линиями отмечены связи в подсистемах, содержащих более двух элементов (СН-Д-А-В).

Обобщая, можно представить систему В-А-Д-С иерархической системой, состоящей из подсистем. При этом важно установить существующие связи качественно, чтобы потом дать им количественную оценку (рис. 2).

Рис. 2. Иерархия элементов и подсистем системы В-А-Д-С

На основании рассмотренных выше теоретических исследований можно предположить что: при рассмотрении многих конкретных задач можно существенно упростить исходную систему, заменив её 2 или 3-элементной системами с ограниченным количеством связей, учитывающих лишь свойства, наиболее существенные для конкретной задачи.

Оценка надёжности системы В-А-Д-С

Так как В-А-Д-С - это система, то для достижения эффективного дорожного движения необходимо совершенствовать свойства

транспортных средств, водителей и дорожные условия и обеспечивать их взаимное соответствие.

Нарушение в функционировании системы В-А-Д-С, также как и любой другой системы, хотя бы одного звена вызывает отказ всей системы. Особенностями отказа дорожного движения являются:

- большая вероятность возникновения ранений и гибели людей;

- значительное влияние на возникновение отказа действий человека (водителей, пешеходов).

Наиболее частыми причинами отказа, приводящими к ДТП, являются именно неправильные действия людей [1].

Для рассмотрения отдельных элементов системы и её связей необходимо было определить показатели, которые определяют надёжность того или иного элемента. В табл. 1 представлены факторы и оценочные показатели, которые влияют на отдельные элементы системы В-А-Д-С.

Таблица 1 Факторы, влияющие на надёжность системы В-А-Д-С

1 2 3 4

6 А-Д Интенсивность, скорость [3] Итоговый коэффициент аварийности

7 Д-А Коэффициент сцепления, конфликтные точки [7] Табличные данные СНиП 2.05.02.-85

8 Д-в План трасы, конфликтные точки [8] коэффициент конфликтных ситуаций

9 В-Д Время реакции [4] / = + Г" р р р

10 Сн-Д Коэффициент сцепления [7] Табличные данные СНиП 2.05.02.-85

11 Д-Сн Ширина обочины [3] Итоговый коэффициент аварийности

мр = £мр + ]=\

12 А-Сн Экология [9] +тмкп +умпр ]=1 ]=1

13 Сн-А Коэффициент сцепления [7] Табличные данные СНиП 2.05.02.-85

14 А-Св Эргономические свойства [6] ДЗ = Ц; ДЗ = -Ц; и ДЗ = Ц т

15 СН~СВ Эргономические свойства [6] ДЗ = Ц; ДЗ = Я; и Чн ДЗ = Ц т

16 Сн-Д-А-В Факторы всех элементов системы, влияющие на водителя

В данную таблицу были включены только те показатели, которые определяют надёжность системы В-А-Д-С с точки зрения безопасности движения. Это даёт нам возможность определить и классифицировать показатели, влияющие на риск происшествия (рис. 3).

№ п/п Связь Факторы, влияющие на надёжность системы В-А-Д-С Оценочный показатель

1 2 3 4

1 А-В Скорость, мощность (техн. хар-ки) [3] Итоговый коэффициент аварийности

2 В-А Время реакции [4] / = /' + Г" р р р

3 Сн-В Видимость [5] О V К э-V £ = — + —э— + 3,6 254-ф +1з.б.

4 Св-В Работоспособность водителя (время работы) [4] 0< <=100

5 В-Св Условия вождения (удельная величина затрат) [6] ДЗ = Ц; ДЗ = Я; и Чн ДЗ = Ц т

Продолжение табл. 1

Рис. 3. Факторы риска происшествия

Выводы

На основании системного подхода были определены внутренние связи системы В-А-Д-С, что позволило выявить характеристику состояния системы не по отдельным её элементам, а по взаимным связям между ними.

Представление системы В-А-Д-С для решения конкретных задач как набора 2 и 3-уровневых подсистем с ограниченным количеством связей даст возможность упростить исходную систему, учитывая только наиболее существенные ее свойства.

Анализ показателей, влияющих на надежность системы, позволил определить основные параметры, формирующие риск происшествия.

Литература

1. Ротенберг Р.В. Основы надежности систе-

мы водитель-автомобиль-дорога-среда. - М.: Машиностроение, 1986. - 215 с.

2. Справочник по безопасности дорожного

движения. - Осло - Москва - Хельсен-ки, 2001.

3. Бабков В.Ф. Дорожные условия и безопас-

ность движения. - М.: Транспорт, 1991. - 183 с.

4. Мишурин В.М., Романов А.Н. Надежность

водителя и безопасность движения. -М.: Транспорт, 1990. - 167 с.

5. Проектирование автомобильных дорог:

Справочник инженера дорожника / Под ред. Г.А. Федотова. - М.: Транспорт, 1989. - 437 с.

6. Давщч Ю.О. Проектування автотранспор-

тних технолопчних процешв з ураху-ванням психофiзюлоril водив: Моно-графiя. - Харюв: ХНАДУ, 2006. - 292 с.

7. СНиП 2.05.02.-85 Проектирование автомо-

бильных дорог. - М.: Стройиздат, 1985.

8. Шестокас В.В., Самойлов Д.С. Конфликт-

ные ситуации и безопасность дорожного движения в городах. - М.: Транспорт, 1987. - 207 с.

9. Козлов Ю.С., Меньшова В.П., Свят-

кин И.А. Экологическая безопасность автомобильного транспорта: Учебное пособие. - М.: Агар, 2000. - 176 с.

Рецензент: В.К. Жданюк, профессор, д.т.н., ХНАДУ.

Статья поступила в редакцию 4 мая 2009 г.