Технічні науки / 4. Транспорт

Н.М. Дуднікова, к.т.н.

Автомобільно-дорожній інститут ДВНЗ „ДонНТУ”, Україна

РОЗРОБКА ЕНЕРГЕТИЧНОЇ ХАРАКТЕРИСТИКИ БЕЗПЕКИ РУХУ ТРАНСПОРТНОГО ПОТОКУ

Транспортний потік як система в якій відбувається формування безпеки руху, складається з підсистем водій-автомобіль-дорога (ВАД) [1, 2], та несе в собі відповідну інформацію про свої структурні елементи, а також додаткову інформацію про взаємодію між ними.

Для формулювання енергетичної характеристики безпеки руху транспортного потоку, необхідно синтезувати його детерміновану енергетичну модель. Кожна підсистема ВАД у вигляді автомобіля у транспортному потоці характеризується поточним значенням кінетичної енергії. В умовах, коли транспортний потік досліджується на ділянці дороги визначеної довжини, на якій у певний момент часу знаходиться декілька автомобілів з поточними значеннями кінетичних енергій сумарна кінетична енергія групи вказаних автомобілів буде дорівнювати:

, або , (1)

де – кінетична енергія транспортного потоку i-го числа автомобілів на ділянці дороги визначеної довжини у певний момент часу, Дж; – маса кожного автомобіля з і-го числа на ділянці дороги визначеної довжини, кг; – швидкість кожного автомобіля з і-го числа на ділянці дороги визначеної довжини, м/с; – сумарна маса автомобілів і-го числа на ділянці дороги визначеної довжини, кг; визначається як ; – швидкість енергетичного потоку на ділянці дороги визначеної довжини, м/с.

Швидкість енергетичного потоку на ділянці дороги визначеної довжини відбиває швидкість переміщення сумарної маси автомобілів з тією же кінетичною енергією, що і досліджувана «частина потоку». Ця умова передбачає рівномірний розподіл сумарної маси по довжині ділянки дороги, що аналізується, з однаковою швидкістю .

Подібне спрощення в межах розв'язуваної задачі якісно не змінює умови, транспортний потік аналізується на предмет загальної кінетичної енергії і швидкості переміщення маси, стосовно до визначеної ділянки дороги з і-тою кількістю автомобілів. У цьому випадку можливо також введення понять інтенсивності і щільності потоку, що дозволяє синтезувати відповідну модель потоку. В основу аналітичних виражень необхідно закласти відомий зв'язок інтенсивності з щільністю і швидкістю в межах основного рівняння транспортного потоку:

, (2)

де – інтенсивність енергетичного потоку, Дж/с; – щільність енергетичного потоку, Дж/м; – масова щільність транспортного потоку, відношення половини сумарної маси автомобілів певної кількості до довжини ділянки дороги, де вони знаходяться у певний момент часу, кг/м; – довжина ділянки дороги, де аналізується транспортний потік, де сконцентровані автомобілі сумарною масою , м.

Система рівнянь (2) є енергетичною моделлю транспортного потоку. Відношення вказує на те, що рівняння (2) справедливі для потоку будь-якої щільності на будь-якій довжині ділянки дороги для аналізу транспортного потоку, крім руху одиночного автомобіля.

Інтенсивність переміщення кінетичної енергії або «потужність» потоку автомобілів прямо пропорційна кубу його швидкості, з погляду процесу формування безпеки руху транспортного потоку, цей зв'язок, при його обґрунтуванні, може стати основним принципом формування тяжкості можливих ДТП. Транспортний потік оцінюється, насамперед, питомими величинами, тоді тяжкість аварійності в ньому – буде дорівнює його енергетичної інтенсивності у визначеному перетині:

. (3)

З урахуванням залежностей (1)...(3) виділяється зв'язок характеристики тяжкості ДТП в транспортному потоці з характеристиками тяжкості окремих ДТП на рівні систем ВАД – К_1,1, К_1,2 … К_1,i, які дорівнюють відповідно кінетичним енергіям окремих автомобілів:

, , . (4)

Останне рівняння в (4) розкриває структуру формування процесу безпеки руху транспортного потоку як системи з окремих ВАД.

Таким чином, отримано, що поточна безпека руху транспортного потоку у вигляді прогнозованої тяжкості ДТП на визначеній ділянці дороги прямо пропорційно кубу швидкості потоку відповідної сукупності автомобілів та масовій щільності транспортного потоку, що рухається по неї. З практичної точки зору обґрунтовані залежності дозволяють виконувати безпосередні розрахунки максимальної та очікуваної величини тяжкості ДТП на конкретних ділянках дороги, змінювати очікуваний рівень тяжкості відповідним кубічним зниженням швидкості руху автомобілів або пропорційною зміною масової щільності потоку (шляхом рекомендації оптимальної дистанції між автомобілями), додатково стає можливим підтримувати рівень очікуваної тяжкості ДТП при збільшенні швидкості руху шляхом кубічного зниження масової щільності транспортного потоку.

Латература:

1. Хейт Ф. Математическая теория транспортных потоков [Текст] : пер. с англ. / Ф. Хейт. – М.: Мир, 1966. – 286 с.

2. Бабков В.Ф. Дорожные условия и безопасность движения [Текст] / В.Ф. Бабков. – М.: Транспорт, 1993. – 271 с.