Виявлення небезпечних ділянок доріг

 

Оцінка ступеня безпеки руху на дорозі має основне значення для служб експлуатації доріг і організації дорожнього руху при виявленні небезпечних ділянок і розробці заходів щодо їхньої реконструкції або поліпшення умов руху.

Всі методи, що пропонувалися для виявлення небезпечних ділянок, засновані на даних статистики дорожньо-транспортних подій.

У різний час були запропоновані наступні методи:

- оцінка безпеки руху за балами;

- аналіз статистичних даних методами теорії ймовірностей;

- використання даних багатофакторного кореляційного аналізу;

- аналіз епюри швидкостей руху (методи коефіцієнтів безпеки й «шуму прискорення»);

- аналіз за допомогою коефіцієнтів відносного впливу окремих елементів дороги (метод коефіцієнтів аварійності);

- метод конфліктних ситуацій.

Оцінка безпеки руху за балами - один з найстарших методів, що вже виходить із уживання. Прикладом може служити методика, що застосовувалася в Норвегії при плануванні реконструкції доріг. Умови безпеки руху оцінювали сумою балів, що враховують сім характеристик дороги - ширину покриття й узбіч, радіуси кривих у плані, видимість із умови обгону, близькість до дороги будівель на пришляховій смузі, наявність автобусних зупинок, видимість пересічень в одному рівні й рівність покриття. Для кожного елемента була шкала балів, причому бал 10 відповідав сприятливим умовам руху дорогою. Приведений на рис. 2.7 графік залежності числа подій на 18 ділянках різних доріг хоча й свідчить про наявність кореляційної залежності, але характеризується значними відхиленнями окремих точок від середньої кривої, що знижують надійність прогнозування.

Аналогічні системи оцінки якості доріг сумою балів з метою виявлення місць першочергової реконструкції пропонувалися у Великобританії, США й Франції. У СНД професор В. М. Сиденко й А. А. Рибальченко запропонували близький за ідеєю кваліметричний метод оцінки якості дороги. У ньому комплексно враховувалися три групи факторів, що впливають на безпеку руху - технічні (геометричні параметри дороги, умови руху), ергономічні (естетичні якості дороги, психофізіологічні особливості сприйняття доріг водіями) і економічні, пов'язані з витратами на будівництво й утримання дороги.

Кількість пригод на 100 млн. авт. - Кількість ДТП на 100 млн. авт/км
	Сума балів

 

Рис. 2.7. Залежність між числом дорожньо-транспортних подій і сумою балів, що оцінюють дорогу за норвезькою системою.

Точки, що випадають, 1, 2 і 3 відносяться до населених пунктів.

 

Системи комплексної оцінки безпеки руху за балами, що враховують не завжди пов'язані один з одним вимоги до дороги, є умовними. В принципі, неправильно їх об'єднувати в одному показнику, оскільки вони можуть суперечити один одному. Так, наприклад, підвищена міцність дорожнього одягу не може компенсувати наявність на дорозі небезпечних місць, а поліпшення комфортабельності проїзду шляхом устрою вдосконаленого покриття на дорозі з несприятливою трасою навіть приводить до збільшення числа дорожньо-транспортних подій.

Пропозиції щодо виявлення небезпечних місць на дорогах за даними статистики дорожньо-транспортних подій з використанням методів теорії ймовірностей висловлювалися неодноразово в ряді країн. Вони виходили з передумови, що на дорозі з однаковим на всьому протязі ступенем забезпечення безпеки руху, виникнення подій є випадковою рідкою подією, що підпорядковуються закономірностям теорії ймовірностей. Обробка статистичних даних про події показала, що в таких випадках кількість ділянок дороги рівної довжини з різним числом подій добре відповідає біноміальному розподілу або розподілу Пуассона.

Кількість ділянок
	Відносна кількість ДТП

 

Рис.2.8. Розподіл числа ділянок доріг з різною відносною кількістю дорожньо-транспортних подій

 

На рис 2.8 показаний розподіл даних про події на небезпечних ділянках мережі доріг довжиною 1054 км. Для урахування різниці в інтенсивності руху різними дорогами кількість подій була виражена в долях середньої кількості подій на всій мережі доріг країни, рівним 68 випадкам на 100 млн. авт/км пробігу. Кількість ділянок з різними відносними кількостями подій добре відповідає розподілу Пуассона.

Ідея виявлення небезпечних ділянок на основі методів математичної статистики полягає в перевірці - чи є підвищена кількість подій на окремих ділянках якогось маршруту випадковою або це результат прояви систематичного впливу якихось місцевих факторів, що ускладнюють умови руху. Для цього оцінюють за критеріями згоди розбіжність між ймовірностями виникнення подій на розглянутій ділянці й на всій дорозі або обраній на ній свідомо безпечній еталонній ділянці.

За графіком розподілу місць подій на дорозі за кілька років, що зосереджуються на явно небезпечних ділянках (вузькому мосту, крутому повороті наприкінці затяжного спуску), знаходять найменшу відстань між місцями двох подій (рис. 2.9). Припускаючи, що на ділянці дороги такої довжини не може бути більш однієї події, можна зробити висновок, що ймовірність події на одному відрізку основної дороги довжиною :

, (2.1)

де N₁ - кількість подій на дорозі за розглянутий період часу;

- довжина відрізку основної дороги, м;

L - довжина дороги, м.

Аналогічно, ймовірність подій за той же період часу на розглянутій ділянці дороги L:

, (2.2)

де N₂ й l - відповідно кількість подій і довжина ділянки.

Рис. 2.9. Схема розподілу місць дорожньо-транспортних подій на дорозі (точками позначені місця подій).

 

Для оцінки того, чи є розходження ймовірностей свідченням невідповідності ймовірності подій на розглянутій ділянці розподілу для всієї дороги, використають критерій згоди Пірсона χ², визначаючи величину розбіжності за формулою:

, (2.3)

У табл. 2.4 наведені критерії небезпеки окремих ділянок дороги при звичайно прийнятих для таких порівнянь рівнях значимості - припустимій помилці оцінки 0,05, що гарантує точність оцінки 95%.

Таблиця 2.4

Значення	Оцінка різниці ймовірностей	Ступінь небезпеки
1,65	Розходження ймовірностей не випадкове	Ділянка небезпечна
0,02 < <1,65	Дані статистики не достатні для оцінки	Варто перевірити ділянку вроздріб
<0,02	Розходження випадкове	Ділянка не більш небезпечна, ніж вся дорога

 

Якщо, наприклад, на дорозі довжиною 40 км трапилося за якийсь період 86 подій, причому найменша відстань між місцями подій становить 35 м, а на одній з ділянок довжиною 250 м зосередилося три події, виникає питання, чи не є ця ділянка більше небезпечною. Середня ймовірність подій на дорозі P₁ =86×35/40000=0,075, а на ділянці що перевіряється P₂ =3×35/250=0,42. Підстановка цих значень у рівняння дає Z =1,90>1,65, тобто ділянка може бути віднесена до категорії небезпечних місць.

На основі аналізу статистики подій на дорогах з різною кількістю подій встановлено граничні значення припустимої кількості подій на ділянках доріг різної довжини (табл.2.5).

Таблиця 2.5

Середнє число подій на 1 км за 3 роки	Мінімальна кількість подій для віднесення ділянки до категорії небезпечних при довжині ділянки, км	Середнє число подій на 1 км за 3 роки	Мінімальна кількість подій для віднесення ділянки до категорії небезпечних при довжині ділянки, км
до 2	0,2—0,5	0,5—1	до 2	0,2—0,5	0,5—1
<1	-			8—10
1—2				11 — 13
3—4				14—16
5—7

 

Незважаючи на математичну строгість, методи, засновані на математичній статистиці, мають наступні недоліки:

- вони не можуть бути застосовні для оцінки проектів нових доріг;

- аналіз безпеки руху виходить із середньої кількості дорожньо-транспортних подій, тобто до розряду небезпечних ділянок належать тільки ті, які виділяються по показниках кількості подій над середнім рівнем аварійності. Однак при використанні даних для одного маршруту цей середній рівень, як би прийнятий за припустимий, може визначатися незадовільними умовами на всій дорозі. Отже, будуть виділятися найгірші ділянки з поганих;

- розподіл подій на ділянках у часі відбувається нерівномірно. Часто на дуже небезпечних ділянках дороги протягом ряду років не виникає подій, які трапляються на явно менш небезпечних. Тому для надійності оцінки небезпеки ділянок на експлуатованих дорогах потрібно мати у своєму розпорядженні результати спостережень за тривалий період часу, не менший трьох років;

- виділяючи з тим або іншим ступенем надійності особливо небезпечні ділянки, метод не дає можливості оцінити ефективність намічуваних заходів щодо підвищення безпеки руху.

Неодноразово пропонували використовувати для визначення ймовірного числа подій на різних ділянках доріг метод багатофакторного кореляційного аналізу. Для цього за даними про дорожні умови в місцях, де зосереджуються дорожньо-транспортні події, складається система рівнянь, що охоплює всі фактори, що впливають, на думку дослідників, на виникнення подій, виду:

, (2.4)

де a_i — шукані коефіцієнти впливу різних факторів;

n_i — кількість подій;

R_i, i_пр — характеристики дорожніх умов і режимів руху на місці подій.

Розв'язання системи таких рівнянь щодо коефіцієнтів a_i ÷ a_n приводить до шуканого рівняння прогнозування подій:

. (2.5)

При цьому, звичайно для спрощення, використають лінійну кореляцію.

У принципі, при нагромадженні великого банку даних і чіткого виявлення факторів, результати кореляційного аналізу можуть давати орієнтовні прогнози числа подій для доріг, розташованих в аналогічних умовах рельєфу й клімату й при близький за величиною інтенсивністю руху. Але не можна очікувати правильного прогнозування подій на гірській дорозі, використовуючи кореляційну залежність, отриману за статистичним даними для доріг у рівнинній місцевості.

В оброблюваних статистичних даних про дорожньо-транспортні події повинна бути забезпечена достатня достовірність і надійність даних, що характеризують вплив кожного з факторів, які враховуються, а самі фактори повинні вибиратися на основі досить продуманих міркувань, заснованих на глибокому розумінні механізму виникнення подій.

На практиці використовують інженерні методи, що дозволяють досить просто виявляти в проектах доріг небезпечні ділянки, що потребують поліпшення. Такими є описувані далі методи коефіцієнтів аварійності й коефіцієнтів безпеки.

Питання для самоконтролю.

1. Які методи для виявлення небезпечних ділянок, засновані на даних статистики дорожньо-транспортних подій?

2. Які методи для виявлення небезпечних ділянок були запропоновані у різний час?

3. У чому полягає метод комплексної оцінки безпеки руху за балами?

4. У чому полягає метод з використанням теорії ймовірностей?

5. Які недоліки мають методи, засновані на математичній статистиці?

6. У чому полягає метод багатофакторного кореляційного аналізу?