Керимов М.А., Сафиуллин Р.Н, Марусин А.В.

ФГБОУ ВПО Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет

О моделировании дорожно-транспортной аварийности при использовании технических средств контроля нарушений ПДД

 

В Российской Федерации более пяти лет внедряются аппаратно-программные комплексы контроля и повышения БДД транспортных систем. Системы автоматической фиксации (САФ) нарушений правил дорожного движения при эксплуатации ТС смогут интегрироваться с новейшими интеллектуальными системами мониторинга транспортных потоков. В связи с этим, исследования, направленные на разработку и реализацию эффективных схемотехнических решений по повышению безопасности дорожного движения, являются актуальными.

Оптимальное решение может быть получено при реализации следующих задач:

1.   Разработка и системное описание и модели функционирования САФ нарушений ПДД.

2.   Статический анализ условий функционирования САФ.

3.   Выбор показателей, характеризующих эффективность применения САФ с учетом вероятностной природы условий их функционирования.

Обоснование и выбор оптимального варианта САФ следует осуществлять с использованием методов и программных средств, реализующих системный критерий «цена-качество» и составляющих основу теории принятия решений.

Алгоритм реализации этого подхода применительно к данной задаче представлен на рис. 1. Аппаратно-программные комплексы рассматриваются как модель влияния случайных системообразующих факторов на САФ административных правонарушений в области дорожного движения, как многопараметрическая система, изображенная на рис. 2.

На входе системы действует вектор-функция контролируемых параметров . Следующая совокупность входов, представленная вектор-функцией , включает факторы, учитывающие технико-эксплуатационные характеристики объектов и поведенческую культуру водителей. Вектор-функция неуправляемых параметров  интерпретируется как аддитивная помеха вероятностей природы. Выходной процесс определяется многомерным вектором , который является показателем качества функционирования объекта и характеризует его приспособленность выполнять предписанные функции на заданном уровне.

Причинно-следственная связь между вектор-функциями моделируется соотношением:

где    A – оператор системы;

V – заданное множество допустимых состояний векторов X, B, и E;

 – квантор общности.

Основным эффектом мероприятий по совершенствованию систем обеспечения безопасности дорожного движения может быть названо снижение уровня опасности – риска причинения вреда жизни и здоровью человека. В различных сферах этот уровень может быть оценен по-разному. В сфере БДД самым очевидным и распространенным показателем такого рода может быть названо количество ДТП.

Для максимальной эффективности реализации надзорных функций в местах концентраций ДТП с целью снижения аварийности на дорогах необходим обоснованный выбор рационального количества аппаратно-программных комплексов контроля дорожного движения. Научное обоснование выбора количества и места расположения таких комплексов до сих пор не разработано.

Основными факторами при разработке концептуальной модели системы контроля дорожного движения и нарушений ПДД являются:

- уровень аварийности;

- интенсивность движения ТС;

- топографическое распределение дорожно-транспортных происшествий.

Определение необходимого количества аппаратно-программных комплексов сводится к решению оптимизационной задачи, которая формулируется следующим образом:

 

                                          (1)

 

где    F(x) – целевая функция;

х – вектор управляемых параметров;

xP – область допустимых значений вектора управляемых параметров (дискретное множество);

F – вид функциональной зависимости.

В целях решения задачи наиболее подходящими являются методы условной оптимизации. Модель обоснования количества аппаратно-программных комплексов запишется следующим образом:

 

                                            (2)

 

где    Kc – количество объектов САФ, необходимых для обеспечения требуемого уровня БДД;

D – количество нарушений дорожного движения, зафиксированных на конкретном участке УДС за определенный интервал времени;

C – ситуационное (топографическое) расположение места установки аппаратно-программных комплексов;

T – время, в течение которого проводится контроль соблюдения ПДД на участке дороги.

 

 

Рис. 1. Алгоритм методики выбора оптимального варианта аппаратно-программных комплексов ФВФ

Рис. 2 – Информационная модель САФ с учетом влияния случайных факторов
(в вероятностно-статистическом смысле)

 

Количество фиксируемых нарушений ПДД, выявляемых аппаратно-программными комплексами, зависит от различных факторов:

 

                                         (3)

 

где    П – природно-климатические условия;

И – интенсивность движения ТС;

Kp, – количества рубежей контроля;

Kc – количество комплексов ФВФ;

В – время суток.

Показатель качества функционирования аппаратно-программных комплексов определяется путем сопоставления полезного эффекта, получаемого от данного объекта, и суммарных затрат на его приобретение и эксплуатацию:

                                                   (4)

 

где    З – затраты на производство и эксплуатацию комплекса;

Э – суммарный полезный эффект от эксплуатации данного комплекса.

Эффект от эксплуатации аппаратно-программных комплексов заключается прежде всего в социальной значимости указанных комплексов, которая может быть оценена показателем снижения ДТП на «очаге аварийности» УДС. Еще одна составляющая эффекта – количество выявленных аппаратно-программными комплексами нарушений дорожного движения [3].

В общем виде, суммарный полезный эффект от эксплуатации данного комплекса Э определяется критерием системной эффективности:

 

                                      (5)

 

где    {Э(+)},{Э(-)} – соответственно совокупность положительных с системной точки зрения и отрицательных эффектов от функционирования объектов за расчетный интервал времени;

{Зс} – совокупность затрат системы на поддержание функционирования объекта, передаваемых от соответствующего уровня к объекту;

{HЭН} – совокупность видов энтропии системы, нейтрализуемой объектом.

Таким образом предлагаемый системный подход может служить основой для построения системы управления БДД в регионах применения САФ на муниципальном и региональном уровнях.

Литература:

 

1.   Повышение безопасности дорожного движения в 2006–2012 годах [Электронный ресурс]: Федеральная целевая программа; утв. постановлением Правительства Российской Федерации № 100 от 20.02.2006 г. // http://base.garant.ru/189189/ (дата обращения: 02.03.2015).

2.   ГОСТ Р 52289–2004. Технические средства организации дорожного движения. Правила применения. Дорожных знаков, разметки, светофоров, дорожных ограждений и направляющих устройств / Росстандарт. – М.: Стандартинформ, 2004. – 94 с.

3.   Керимов М. А. Контроллерные сети в автомобильных приложениях: факторы надежности функционирования / М. А. Керимов, М. В. Хлудова // Известия Международной академии аграрного образования. – 2013. – № 16. – Т. 4 – С. 131–133.