Организационно-технические и инженерные мероприятия для повышения безопасности дорожного движения на магистральных улицах города

Актуальность проблемы. Для Российской Федерации проблема повышения уровня безопасности дорожного движения, последовательного-сокращения риска дорожно-транспортных происшествий (ДТП) приобрела общенациональный' масштаб, а ее решение относится к важнейшим, приоритетам социально-экономической политики государства. Ежедневно в Российской Федерации происходит свыше 600 ДТП с пострадавшими, в которых погибает около 100 человек, а 750'человек получают ранения и увечья. С учётом сложной демографической ситуации в государстве и наблюдаемого сокращения численности населения столь высокие потери наиболеетрудоспособной его части наносят огромный г урон обществу и национальной безопасности. В городах и населённых пунктах происходит более 70% всех ДТП. В Российской Федерации фактически отсутствует процедура выбора-.и оценки организационно-планировочных и< инженерных мер, направленных на совершенствование организации движения транспорта и пешеходов в, городах," отмечено в Федеральной целевой программе «Повышение безопасности дорожного движения в 2006;2012 годах» [35].

Нормы на проектирование геометрических параметров городских дорог и улиц, сложившиеся в 60-х годах вошли практически без изменений в СНиП 2107.01−89 [70]. Однако за последние десятилетия" значительно улучшились динамические характеристики автомобилейи возросла интенсивность движения, что требует создания математического< аппарата по выбору инженерного обустройства и организационно-планировочных мероприятий.

Применяя существующие методы оценки безопасности дорожного движения на улицах города, при оценке опасности геометрических элементов улиц и различных дорожно-транспортных ситуаций необходимо использовать вероятностные подходы, учитывающие вероятностную сущность системы «водитель — автомобиль — дорога — окружающая среда» (ВАДС). В отличие от детерминированного подхода вероятностный подход дает значение исследуемой величины, вероятность ее реализации, а так же оценивает безопасность движения не только частным образом (на кривых в плане, выпуклых кривых), но и с использованием укрупнённых показателей.

В данной работе математический аппарат создан с использованием вероятностного подхода' основанного на теории риска. Настоящая, разработка является актуальной так же в связи с тем, что вероятностный подход полностью, соответствует Федеральному закону от 27.12.2002 г. № 184-ФЗ «О техническомрегулировании» [92] и ГОСТ Р 51 898−2002 «Аспекты безопасности. Правила включения в' стандарты» [22], согласно которому безопасностьнеобходимо-достигать путём снижения уровня риска до допустимого значения.

Цель диссертационнойч работы: разработка укрупненного показателя для оценки организационно-технических и инженерных мероприятийповышающих безопасность движения на магистральных улицах города, на основе теоретико-вероятностной модели (с использованием теории риска).

В первой главе научной работы проведён анализ современной ситуации по безопасности дорожного движения, рассмотрены: аварийность в различных по численности городах РФ, существующие методы и мероприятия для повышения безопасности дорожного движения.

Во второй главе приведены результаты проведенных автором экспериментальных исследований и анализа ДТП на магистральных улицах г. Саратова. Для магистральных улиц установлены законы распределения: параметров' вертикальных кривых продольного профиляширины покрытия, а также интенсивности движения: Получен укрупнённый показатель оценки аварийности, учитывающий: количество ДТП, интенсивность, число полос и состав движения.

В третьей главе разработан математический аппарат расчёта риска попадания автомобиля в ДТП, в зависимости от интенсивности дорожного движения на магистральных улицах города с использованием укрупнённого показателя. Расчёт показан на примере г. Саратова. Получены уравнения, определяющие приведённую к легковому автомобилю минимальную часовую интенсивность движения в час «пик», для пересечений магистральных улиц г. Саратова с другими* улицами в зависимости от количества полос движения, ДТП и состава движения.

В четвёртой главе разработана методика технико-экономического обоснования' инженерных и организационно-технических мероприятий-, для повышения безопасности дорожного движения в городах. На, основе методики показан сравнительный анализ экономической эффективности, организационно-технических и инженерных мероприятий, повышающих безопасность движения, на участке улицы. Врезультате выполненных^ исследований, разработана методика выбора организационно-технических иинженерных мероприятий для повышения безопасности дорожного движения в городах на, основе укрупненного показателя и риска возникновения ДТП.

Научная’новизна’работы заключается в следующем:

— установлена зависимость числа ДТП' от суммарной интенсивности' движения на пересечениях магистральных улиц крупных городов (на примере г. Саратова) — впервые разработан укрупнённый показатель для. выбора организационно-технических и инженерных мероприятий на основе оценки риска возникновения ДТП на пересечениях магистральных улиц города.

Практическая ценность диссертационной работы состоит:

— в развитии и применении' теории риска, для оценки аварийности на магистральных улицах города;

— в разработанных рекомендациях оценки аварийности на магистральных улицах города с использованием укрупнённого показателя, учитывающего: количество ДТП, интенсивность, число полос и состав движения, а так же методики повышения безопасности движения.

Апробация работы. Основные результаты исследования по мере разработки докладывались и обсуждались на научно-техническом совете ОАО «СНПЦ «РОСДОРТЕХ» (в 2006 г.), ежегодных научно-технических конференциях СГТУ (2008 — 2010гг.), научно-методических семинарах кафедры «Строительство дорог и организация движения» СГТУ (2008 — 2010гг.), международной научно-практической конференции «Инновации1 в транспортном комплексе. Безопасность движения. Охрана окружающей! среды» в г. Пермь (в 2010 г.).

Внедрение результатов работы. Результаты исследования внедрены в ОАО «СНПЦ «РОСДОРТЕХ», в ООО «Институт «Проектмостореконструкция», в ООО «Саратовгипродор» и Казённым предприятием Саратовской области «Дирекция автомобильных дорог» в подрядных проектных организациях Саратовской области.

На защиту выносятся:

— результаты экспериментальных исследований, выполненные с целью установления законов распределения исследуемых показателей и сравнения натурных данных с теоретическими;

— разработанная математическая модель, позволяющая определить риск попадания автомобиля в ДТП в зависимости от укрупнённого показателя, который учитывает на городских магистральных улицах: количество ДТП, интенсивность, число полос и состав движения;

— технико-экономический анализ и методика оценки аварийности на магистральных улицах города на основе разработанного укрупнённого показателя.

По результатам исследования опубликовано 5 печатных работ, включая две публикации в изданиях рекомендованных ВАК.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ.

1. По результатам экспериментальных данных установлены плотности распределения основных геометрических параметров и интенсивности движения на магистральных улицах, хорошо согласующиеся с нормальным законом распределения, который был положен в основу вывода расчётных формул теории риска для оценки безопасности движения на городских магистралях.

2. Получена зависимость числа ДТП от суммарной интенсивности движения на пересечениях магистральных улиц на основе укрупнённого показателя, учитывающего: количество ДТП, интенсивность, число полос и состав движения. Данная зависимость необходима для построения математической модели.

3. На основе установленного закона распределения интенсивности движения разработан математический аппарат расчёта риска попадания автомобиля в ДТП, в зависимости от интенсивности дорожного движения на магистральных улицах города.

4. В результате выполненных исследований разработана методика выбора организационно-технических и инженерных мероприятий для повышения безопасности дорожного движения в городах на основе укрупненного показателя и риска возникновения ДТП.

5. Выполнен сравнительный технико-экономический анализ организационно-технических и инженерных мероприятий, повышающих безопасность движения на участке аварийной улицы в г. Саратове. Рассмотрены два проекта. По обоим вариантам показатели экономической эффективности высоки, но по варианту № 2 эффективность выше на 1,4% чем по варианту № 1. Для внедрения рекомендуется вариант № 2.

4. ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПРИМЕНЕНИЮ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ.

4.1. Методика оценки технико-экономической эффективности разрабатываемых мероприятий.

В предыдущих главах были обоснованы следующие мероприятия на улицах и дорогах города, повышающие безопасность движения путём снижения интенсивности движения: увеличение ширины полос движения на магистральной, улице (дороге), перенос части" движения транспортного потока на альтернативные дороги и улицы, устройство кольцевых пересечений. Так же было установлено, что риск возникновения ДТП повышается с ростом количества грузовых автомобилей в составе транспортного потока.

Для выбора инженерных и организационно-технических мероприятий необходимо провести оценку их технико-экономической эффективности. Рассмотрим методику оценки на примере сравнительного анализа экономической эффективности двух проектов, улучшающих движение на участке аварийной ул. им. Кутякова И. С. в г. Саратове (рис. 4.1). Это четырёхполосная магистральная улица общегородского значения. Оценочный участок ограничен ул. им. Разина С. Т. и ул. им. Радищева А. Н., его протяжённость 2233 м, ширина проезжей части 16,8 м.

Вариант № 1. Четырёхполосная ул. им. Кутякова И. С. после устранения трамвайной линии расширяется до шестиполосной. Этот вариант имеется в плане города.

ЗАО.

Сяратовобпжипстрои 81< I Саратовская областная.

Л мотариапьиая «с # /.

-«««Эя.

Уп.

Уг> 5 О м о*.

•Чж # $ ш 1 гг. доходные.

ДОМ ИНВЕСТОРА I П л 5.

Уд.

М. г4 ка-. '¦¦••¦ятш я, ¦ * я о.

Рис. 4.1. План магистральной ул. им. Кутякова И. С. в г. Саратове.

Вариант № 2. Поток грузового транспорта с ул. им. Кутякова И. С. пропускается по альтернативному направлению — по ул. им. Зарубина B.C. (от ул. им. Разина С. Т. до ул. им. Горького A.M.) и ул. Татарской (от ул. им. Горького A.M. до ул. им. Радищева А.Н.).

Существует ещё третий вариант улучшения движения на ул. им. Кутякова И. С. — расширение улицы путём сноса домов частного сектора, располагающихся рядом, но* он экономически не целесообразен, из-за больших затрат при переселении жителей из этих домов.

Для выбора наиболее эффективного* проектного решения в настоящей диссертационной работе, согласно действующим. Методическим рекомендациям [43], Руководству [58] и публикациям [3, 84, 89], определялись: чистая приведенная ценность проекта" (NPV)< и внутренняя норма рентабельности (IRR). Далее, помимо существующих детерминированных методов оценки инвестиций в рыночных условиях, был произведён расчет риска и надежности проекта согласно работе [84] по вероятностной модели.

Рассмотрим вариант № 1.

Разновременные затраты приводились к базисному году, за который принимался год строительства — 2010 г. Затраты, произведенные в базисный год, принимались в натуральном виде. Затраты, предшествующие базисному году, увеличиваются против натуральных путем умножения их на коэффициенты приведения затрат согласно работе [25] кпр=а+ЕГ[°, (4.1) где Е — текущая процентная ставка (ставка дисконта), в долях единицы (для расчёта принимаем Е = 0,12 согласно Методическим рекомендациям [43]- t — текущий годto — базисный год.

Затраты, произведенные после базисного года, уменьшаются против натуральных путём умножения их на коэффициенты отдаления затрат (коэффициенты дисконтирования).

Сумма приведенных затрат определяется по формуле.

4.3) где Кс — капитальные вложения в строительство;

Ккр — стоимость капитальных ремонтов;

Д— дорожно-эксплуатационные расходы;

Бщравтотранспортные расходы;

А — ущерб от ДТПгр — расчетный срок приведения затрат.

Объём работ в базисном году в значительной степени зависит от рассматриваемого варианта.

В первом варианте организации дорожного движения с изменением планировочных решений, по сравнению с существующими условиями, следующий состав работ:

1. Разборка и вывоз трамвайного полотна, контактной и кабельной сети.

2. Устройство на месте трамвайного полотна конструктивных слоёв основания и покрытия аналогичных проезжей части улицы.

3. Устройство горизонтальной дорожной разметки.

4. Устройство координированного управления по принципу «зелёной волны».

Капитальные вложения в строительство определяли по работе [25]. В варианте № 1 имеется изменение ширины проезжей части, по сравнению с установленной по СНиП 2.05.02−85 [69], в связи с этим применялся поправочный коэффициент, рассчитываемый по формуле.

Ы. где — - отношение проектной ширины проезжей части к нормативной.

К =^х (С1+С2), о.

4.4) Ъ.

Нормативная ширина принималась как для дороги II категориис2 ~ удельные веса стоимости дорожно-строительных работ в общем объёме, соответственно устройство дорожной одежды и прочих элементов.

Поправочный коэффициент для варианта № 1 равен.

К = — х (0,39 + 0,38- = 0,68.

7,5.

При расчёте затрат на строительство и автотранспортных выгод, в связи с нестабильным^ экономическим состоянием России, а также из-за* отсутствия более поздних разработок укрупнённых показателей' затрат в ценах 2000 г., использовались цены 1984 г. из работ [91, 25]. Период до 1984 г. считается последним наиболее экономически стабильным периодом России, и все его стоимости вполне обоснованы. Затем, через индекс изменения сметной стоимости строительно-монтажных работ, цены переводились к уровню 2010 г. по Саратовской области. Индекс изменения сметной стоимости строительно-монтажных работ, с учётом влияния индекса изменения сметной стоимости прочих работ и затрат, согласно Методики [41], равен 97, согласно писем Госстроя СССР от 06.09.1990 г. № 14-Д и Минрегиона РФ от 20.01.2010 г. № 1289-СК/08.

Капитальные вложения в строительство для варианта № 1 составили в ценах базисного 2010 г. 49,55 млн руб., в том числе 1,117 млн руб. на устройство координированного управления по принципу «зелёной волны». Затраты на устройство координированного управления состоят из стоимости: контроллеров, линии связи и установки.

Дорожно-эксплуатационные расходы включают в себя затраты на ремонт и содержание магистральной улицы.

Стоимость капитального ремонта и дорожно-эксплуатационные расходы за год определяли по формуле из Постановления [52].

Ккр (Д) = Н-Кдеф ¦ Ккат (4.5) где H — установленный норматив денежных затрат на содержание и ремонт автомобильных дорог регионального или межмуниципального значения V категории;

Кдеф — индекс-дефлятор инвестиций в основной капитал за счет всех источников финансирования в части капитального ремонта и ремонта автомобильных дорог регионального или межмуниципального значения или индекс потребительских цен в части содержания автомобильных дорог регионального или межмуниципального значения на год планирования, (при расчете на период, более одного года — произведение индексов-дефляторов на соответствующие годы), разработанные Министерством' экономического развития и торговли Российской Федерации для прогноза социально-экономического развития и учитываемые при формировании областного бюджета на соответствующий финансовыйгод и плановый период;

Ккат — коэффициент, учитывающий дифференциацию стоимости, работ по содержанию и ремонту автомобильных дорог регионального или межмуниципального значения по соответствующим категориям (для дороги II категории Ккат = 1,28).

Норматив денежных затрат (.Н) на содержание и ремонт автомобильных дорог регионального или межмуниципального значения V категории в ценах 2007 г. равен: на содержание — 479,55 тыс. руб./км, на? ремонт -2552,1 тыс. руб./км, на капитальный ремонт — 8065,2 тыс. руб./км. В расчёте Н переводится в цены базисного 2010 г., с учётом протяжённости участка. Индекс-дефлятор инвестиций. В' основной капитал за счет всех источников финансирования принят по данным Счётной палаты РФ равным 118,9%, индекс потребительских цен — 113,3%. Нормативные межремонтные сроки, согласно Постановлению [52], на капитальный ремонт составляют 12 лет, ремонт — 4 года.

Дорожно-эксплуатационные расходы, рассчитанные для варианта № 1, показаны в табл. 4.1. Период сравнения, согласно Порядку разработки [50], принимается равным 20 годам.

Автотранспортные расходы зависят от различных факторов: скорости движения, времени пребывания грузов и пассажиров в пути, уровня аварийности на улице, интенсивности и состава движения, пропускной и провозной способности дороги, качества дорожного покрытия и геометрических параметров дороги, расхода топлива и износа шин, величины перепробега и др.

Сумму приведенных годовых автотранспортных расходов-определяли по формуле р

Зщр-к0 =3тр ()'кщ)+8тр (2)'кщ2) + — +^тр (1р) > (4−6) где^тр (г)' —> Зтр (1р) — автотранспортные расходы в соответствующие годы эксплуатации улицы в пределах расчетного срока (/р);

К ()> къ (2)> —> - коэффициенты отдаления затрат в соответствующие годы эксплуатации улицы.

Автотранспортные расходы в 1-ый год эксплуатации определяли по формуле $тр (!у • I • Э^ср) • Кп ц ({), (4.7) где В — число дней перевозок в годусут () — среднегодовая суточная интенсивность движения наданном маршруте в первый год эксплуатации- - длина маршрута, км (для варианта № 1 1 = 2,233 км) — км (ср) — средневзвешенная себестоимость одного автомобиле-километра, определяемая с учетом состава и скорости движения;

Кп.1!.() «индекс потребительских цен в первый год эксплуатации [см. формулу (4.5)].

В 2011 г. Ысутщ для рассматриваемого варианта № 1 предположительно составит 13 910 автомобилей в сутки (при росте интенсивности 7% за год), согласно данным ГИБДД области.

Средневзвешенную себестоимость одного автомобиле-километра определяли для каждой средней скорости по формуле () $км (ср) = Спер (ср) + + ЗПср, (4.8) иср где Стр (ср) — средневзвешенные с учетом состава движения переменные расходы на 1 км пробега;

Сп0с (ср) ~ средневзвешенные постоянные расходы на 1 машино-час работыиср — средняя скорость транспортного потока при определенной интенсивности, км/ч;

ЗПср — средневзвешенная доля зарплаты водителя на 1 км пробега. Параметр Спер определяли с учетом коэффициента использования пробега по уравнению.

Спер ~ Спер (гр) ' Р + Спер (пор)П~ Р)* (4.9) где Спер (гр) — переменные расходы для груженых автомобилейС пер (пор) ~ переменные расходы для порожних автомобилейР — коэффициент использования пробега. В условиях сложной экономической ситуации в России значение этого коэффициента можно принять равным 0,8. Значения параметров Спер (гр), Спер (пор), Сп0с (ср), ЗПср для конкретных типов автомобилей принимали в соответствии с Указаниями [91].

Средневзвешенную величину переменных расходов определяли по формуле.

Спер (ср) ~ Спер ()'?1+ Спер (2) ' У2 + • ¦ ¦ +^пер (п)'Уп> (4.1 ^0) где Спер (), Спер (2), ., Спер (п) — переменные расходы разных марок автомобилейУ и 72, • • Уп ~ доли автомобилей разных марок в составе движения.

Аналогично определяли средневзвешенные величины постоянных расходов и заработной платы водителей.

Среднюю скорость транспортного потока при среднегодовой суточной интенсивности движения (Исут ()) устанавливали по уравнению из работы [74] зат «&bdquo-зат 2 л «&bdquo-зат *г — «су vcp = vce ~ —-зат q.

4.11) где исв — скорость свободного движения, км/чqlam — плотность при заторе легковых автомобилей, легк. авт./км;

N0 — приведенная к легковым автомобилям интенсивность движения, легк.авт./чq'jam — плотность при заторе смешанного (фактического) транспортного потока, авт./км.

Среднюю скорость свободного движения определяли по формуле проф. В. В. Сильянова из условия о, (4.12) где и0- средняя скорость движения легковых автомобилей, км/ч- - коэффициент, учитывающий влияние геометрических элементов дороги, состава потока и средств организации движения на скорость движения.

Значение скорости Vq принималось равным 55 км/ч., её значение зависит от ряда факторов: ширины покрытия, наличия или отсутствия дорожной разметки и разделительной полосы, числа полос движения и положения полосы в поперечном профиле.

Коэффициент © определяли по зависимости = т12-т3'т4, (4.13) где т>2 — коэффициент, учитывающий влияние продольного уклона и состава потока на скорость свободного движеният3 — коэффициент, учитывающий влияние дорожных условий на скорость свободного движения;

Т4 — коэффициент, учитывающий влияние разметки проезжей части и ширины покрытия на скорость свободного движения.

Значения коэффициентов т1>2, т3, т4 приведены в работе [74].

Для расчета средней скорости транспортного потока по формуле (4.11) были собраны следующие исходные данные: интенсивность движения, состав потока, параметры геометрических элементов улицы, наличие участков с ограниченной видимостью, тип дорожной разметки, величина и направление продольного уклона.

Приведенную к легковым автомобилям интенсивность движения, после проведения натурных исследований, определяли по зависимости!

0 = п сут () ^ С/ «Ещ ^ ^.

100 где С, — количество автомобилей /-той группы в составе транспортного потока, %;

Еп — коэффициент приведения автомобилей /-той группы к легковым автомобилям (табл. 3.1.) Плотность при заторе смешанного (фактического) потока автомобилей устанавливали по формуле юодо зат ¦ ¦¦ ¦ • / дзат.

CrKi.

4.15).

После проведённых расчётов было получено сокращение средневзвешенной себестоимости одного автомобиле-километра, относительно существующих условий, в ценах 2010 г. равное 73 коп. Расчёт автотранспортной выгоды от реализации проекта по варианту № 1, относительно существующих условий, в текущих затратах показан в табл. 4.1.

Важно правильное определение расходов от ДТП, так как кроме большого количества человеческих жертв, при этом, возникают огромные материальные потери. По данным статистики потери от ДТП могут достигать 30% от общей суммы приведенных затрат согласно работе [67].

Годовое сокращение ущерба от ДТП относительно существующих условий для варианта № 1 устанавливали по зависимости из монографии [74].

АЛМф-У-Ксн-Ку (1У К^, (4.16) где п — число участков улицы, шт.;

Мф — фактическое число ДТП на оцениваемом участке улицы в году предшествующем реализации проекта организации дорожного движения, шт.;

У— средний ущерб от одного ДТП, млн. руб.;

Ксн — коэффициент снижения числа ДТП на оцениваемом участке улицы, учитывающий реализацию проекта организации дорожного движенияКу (() — коэффициент изменения числа ДТП на оцениваемом участке улицы в году учитывающий рост интенсивности движения.

По статистическим данным средний ущерб от одного ДТП, в уровне цен 2010 г., составляет 5,235 млн руб. согласно работе [25]. Среднее количество ДТП, произошедшее на исследуемом участке ул. им. Кутякова И. С., за предыдущие 5 лет равно 131.

Значения коэффициентов Ксн и Ку (1) устанавливались по зависимостям.

Кап^, (4.17).

Гф где гпр — проектный риск движения автомобилей с допустимой скоростью на оцениваемом участке улицы после реализации проекта организации дорожного движения;

Гф — фактический риск попадания автомобилей в ДТП, в зависимости от интенсивности дорожного движения, до реализации проекта, определяемый по формуле (3.13).

С позиции безопасности движения допустимое значение проектного риска составляет 1−10″ 3 для существующих дорог (улиц) и 1−10″ 4 для проектируемых дорог (улиц), согласно монографиям [79, 34]. ку (0= 7> (4.18) ri где rt — риск попадания автомобилей в ДТП, в зависимости от интенсивности дорожного движения, в году t после реализации проекта (при интенсивности движения Nt);

Г] - риск попадания автомобилей в ДТП, в зависимости от интенсивности дорожного движения, в первый год после реализации проекта организации дорожного движения (при интенсивности движения Nj).

Опасность попадания автомобилей в ДТП (параметры г, и г-) определялась с использованием математического аппарата, описанного в главе 3. Расчёт годовых снижений ущерба от ДТП, относительно существующих условий, для варианта № 1 показан в табл. 4.1.

Приведённые к базисному году строительства ежегодные затраты и выгоды по варианту № 1 показаны в табл. 4.2.

Чистая приведенная ценность проекта определяется как разность междуу приведенными выгодами и затратами в течение расчетного срока согласно монографии [74] tp R —С уt ^t.

NPV=Z-(4.19) i а+ю 0 где ИРУ — среднее значение чистой приведенной ценности проектаВ (— сумма выгод от реализации проекта в ?-м годуС (- сумма всех затрат в /-м году. Наиболее эффективным по Методическим рекомендациям [43] считается проект, у которого максимальное значение ЫРУ и оно положительное. Для варианта № 1 NPV = 94,485 млн руб.