Google Translate

Электронный вестник МААШ

Подпишитесь на "Электронный вестник МААШ" - бесплатное приложение к журналу "Вестник автошкол Автопросвещение".

E-mail:
Имя:
 

Поиск по сайту

mayboroda 

О. В. Майборода
Доклад кандидата наук, доцента кафедры Безопасности МАДИ

 

В соответствии с требованиями к освоению примерных программ водитель должен уметь безопасно управлять транспортным средством в различных дорожных и метеорологических условиях, соблюдая Правила дорожного движения. Задача квалификационного экзамена – определить: соответствует уровень умения водителя этим требованиям или нет.

 

Технические средства, устанавливаемые на учебный и экзаменационный автомобили, должны повышать точность оценки умения кандидата в водители и делать экзамен прозрачным. Существующая методика проведения квалификационного экзамена по вождению автомобиля в реальных дородных условиях целиком построена на субъективных оценках экзаменатора. Это является причиной того, что к участию в дорожном движении допускаются водители, не обладающие необходимым для этого умением безопасно управлять автомобилем. Результат – высокая аварийность. Чтобы повысить уровень требований к умению кандидата в водители безопасно управлять автомобилем, необходимо определить показатели качества управления, которые характеризуют безопасность движения и могут быть измерены. С помощью такого инструмента можно поднимать планку требований до тех пор, пока уровень аварийности в течение трех первых лет управления автомобилем не опуститься до требуемой величины. На кафедре ОБД МАДИ (ГТУ) разработаны и апробированы измеряемые показатели качества управления автомобилем, с помощью которых можно оценить безопасность выбираемых водителем режимов движения. Рассмотрим методику выбора предложенных показателей. Для этого необходимо проанализировать механизм возникновения ДТП.

 

Механизм возникновения ДТП

Дорожно-транспортное происшествие происходит тогда, когда система водитель-автомобиль не может выполнить маневр, необходимый для предотвращения наезда, столкновения, съезда с дороги, либо когда в процессе выполнения маневра происходит опрокидывание автомобиля на дороге. Перечисленные явления происходят в результате выхода за границы безопасных значений параметров движения автомобиля, которые регулирует водитель: скорости, дистанции и поперечного интервала. В соответствии с ПДД водитель должен выбирать скорость и дистанцию таким образом, чтобы в случае возникновения опасности он мог снизить скорость вплоть до остановки автомобиля. Рассмотрим, как изменяется надежность управления автомобилем при превышении безопасной скорости начала торможения.

0042 60

Если расстояние до препятствия задано, то надежность торможения по мере увеличения скорости будет изменяться как показано на рис. 1. Сплошная линия соответствует менее благоприятным дорожным условиям, недостаточному навыку торможения в нештатных ситуациях. Пунктирная линия – более благоприятным дорожным условиям и более высокому навыку торможения в нештатных ситуациях. До тех пор, пока скорость начала торможения не превысит безопасного значения Vбез, надежность управления автомобилем R будет равна 1. После превышения Vбез и начале торможения со скоростью Vi появляется вероятность ДТП, равная Pi = 1—Ri, где Ri ситуационная надежность управления автомобилем при превышении безопасной скорости. При предельной скорости Vпр надежность управления автомобилем становится равной нулю, а вероятность ДТП – единице.

Казалось бы, что увеличение Vбез и Vпр до V´без и V´пр должно было вызвать соответствующее повышение надежности управления R, однако этого не происходит, потому что с увеличением Vбез и Vпр водители увеличивают ситуационную скорость Vi[1].

Почему это происходит объясняет теория гомеостаза (гомеостаз – подвижное равновесное состояние какой – либо системы, сохраняемое путем ее противодействия нарушающим это равновесие внешним и внутренним факторам), в соответствии с которой водитель выбирает скорость в изменяющихся дорожно-транспортных ситуациях таким образом, чтобы уровень риска оставался постоянным [2]. Водители «перевозчики» определяют безопасную скорость более точно. Поэтому в обеих рассматриваемых ситуациях они выходят за границу безопасности в результате случайных ошибок определения безопасной скорости. Водители «гонщики» сильно завышают безопасную скорость и в изменяющихся условиях движения систематически выходят за границу безопасности, выбирая ситуационную скорость, соответствующую уровню риска Pi. Аналогичный график можно построить для случая уменьшения дистанции при постоянной скорости начала торможения.

Из изложенного следуют, что условием безопасного управления является выполнение требований ПДД в отношении выбора скорости и дистанции. Изменение дорожных условий и навыков водителя действовать в нештатных ситуациях изменяют не уровень безопасности, а положение границ, в пределах которых можно безопасно управлять автомобилем. Для повышения безопасности необходимо уменьшить долю водителей в транспортном потоке, выходящих за границы безопасности. Проблема заключается в том, что в отсутствии измеряемых показателей качества управления автомобилем, характеризующих безопасность выбираемых водителем режимов движения, он узнает о том, что управляет автомобилем ненадежно только после ДТП. По той же причине невозможно обучить кандидата в водители оценивать безопасные скорость и дистанцию с высокой точностью и повысить точность оценки умения безопасно управлять автомобилем на квалификационном экзамене.

 

Показатели качества управления автомобилем, характеризующие безопасность режима движения

Рассмотрим обоснования выбора показателей. Прежде всего, заметим, что выбор в качестве показателя максимальной скорости Vмах в свободных условиях движения очевиден и не требует специального обоснования. Ее величина ограничена ПДД.

Повышение плотности транспортного потока снижает уровень удобства движения. Это приводит к уменьшению максимальной скорости Vмах.i относительно разрешенной, до которой целесообразно разгоняться в целях поддержания высокой средней скорости при сохранении безопасности движения. На рис. 2 приведен график изменения средней наработки до ДТП — Sдтп в зависимости от отклонения скорости автомобиля от средней скорости транспортного потока ΔV [3]. Из приведенного на рис. 2 графика видно, что для безопасного управления автомобилем его максимальная скорость не должна значительно отличаться от средней скорости транспортного потока как в большую, так и в меньшую стороны. Поэтому необходимо определить значения максимальной скорости Vмах.в, которую не должен превышать водитель при повышении плотности транспортного потока, и значение максимальной скорости Vмах.н меньше которой не должна быть скорость автомобиля на свободных участках, чтобы не создавать помех более быстрым автомобилям.

0042 61

При этом уменьшение средней скорости сообщения автомобиля Vс (вычисляется с учетом задержек в поездке) относительно средней скорости транспортного потока не может быть больше определенной величины, чтобы автомобиль не «выпадать» из транспортного потока, создавая помехи для других участников движения.

Среднеквадратичное отклонение продольного ускорения от среднего значения σj характеризует интенсивность изменения скорости автомобиля. Высокие значения σj возникают при уменьшении дистанции относительно безопасного значения и агрессивной манере управления, свойственной водителям «гонщикам». Увеличение σj оказывает отрицательное влияние на безопасность движения. Чтобы подчеркнуть его вредное влияние на транспортный поток, по аналогии с вредными сигналами в радиоканалах, называемых шумами, σj было названо в теории транспортных потоков шумом ускорения [4]. Зависимость средней наработки до ДТП — Sдтп от величины шума ускорения σj приведена на рис. 3 [5]. Его величина должна быть ограничена сверху.

0042 62

Рассмотренные показатели характеризуют безопасность управления движением автомобиля. Но этого недостаточно. Управление автомобилем должно быть так же экологически безопасным. Показателем экологической безопасности является расход топлива. Снижение расхода топлива пропорционально уменьшает вредные выбросы с отработавшими газами и загрязнение окружающей среды продуктами износа шин и фрикционных пар в тормозных механизмах, сцеплении. Кроме токсичных веществ в результате работы двигателя внутреннего сгорания образуется большое количество углекислого газа, который создает парниковый эффект. Единственным способом уменьшения влияния автомобилей на количество выбрасываемой двуокиси углерода является уменьшение расхода топлива. По этой причине вопрос экономичного управления автомобилем (ecodrive) рассматривается в ЕЭС в одном ряду с вопросами безопасности движения автомобиля.

 

Определение нормативных значений показателей качества управления автомобилем

Проблема определения нормативных значений выбранных показателей качества управления автомобилем заключается в том, что их величина изменяется в зависимости от изменения удобства движения в транспортном потоке. Проведенные исследования позволили определить в первом приближении нормативные значения показателей качества управления легковым автомобилем, с учетом их изменения при изменении состояния транспортного потока. В качестве показателя состояния транспортного потока было применено отношение скорости сообщения Vс к максимальной скорости Vмах, названное коэффициентом времени движения kt. В результате проведенных исследований были получены уравнения, описывающие изменение верхнего Vмах.в и нижнего Vмах.н значений максимальной скорости, скорости сообщения Vс и расхода топлива q от величины коэффициента времени движения kt. Нормативное значение шума ускорения σj при движении по городу не зависит от состояния транспортного потока.

Эксперимент по определению рассмотренных зависимостей проводился на легковом автомобиле М-2142 с двигателем Рено с рабочим объемом 2 л, при управлении по безопасному и экономичному алгоритму. В результате обработки была получена следующая зависимость:

 Vс = 91,4 kt – 45,9 км/ч (1)

Поскольку Vс при движении в городе не зависит от скоростных свойств легкового автомобиля, полученное выражение (1) было принято в качестве эталонного. В работе [6] при исследовании методов оценки качества управления автомобилем было установлено, скорость сообщения у водителей московских такси со стажем до одного года была на 10% ниже, чем у более опытных водителей. На основании изложенного в качестве нормативного значения, с которым необходимо сравнить результат квалификационного экзамена, принято Vсн = 0,9 Vс. Подставляя в это выражение вместо Vс уравнение (1) получим уравнение для нормативного значения средней скорости:

 Vсн = 78 kt – 39,5 км/ч (2)

Максимальная скорость при значениях коэффициента скорости движения kt больше 0,8с не должна превышать 60+10 км/ч. При ухудшении удобства движения скорость автомобиля не должна превышать значений, вычисленных по уравнению:

 Vмах.в ≤ 203,1 kt – 102 км/ч, для kt< 0,8 (3)

Наименьшее значение максимальной скорости при значениях kt больше 0,86 не должно быть меньше 60 км/ч. При ухудшении удобства движения максимальная скорость не должна быть ниже, вычисленной по уравнению:

 Vмах.н ≥ 166,2 kt– 83.4 км/ч для kt < 0,86 (4)

Для определения значений шума ускорения σj, соответствующего, границе безопасного управления были использованы результаты исследований влияния шума ускорения на безопасность движения [7] и метод конфликтных ситуаций, применяемый для оценки степени опасности аварийных участков дорог [8]. Оценка степени опасности аварийных участков производится по величине максимального замедления jмах автомобилей, участвующих в конфликтной ситуации. В результате проведенного анализа были определено, что для движения в городе границе безопасного управления соответствует шум ускорения не превышающий 0,75 м/с2.

В результате обработки данных эксперимента была получена зависимость изменения расхода при управлении автомобилем М-4142 от величины коэффициента времени движения kt:

 q = 20 – 14,3 kt л/100км (5)

Поскольку расход топлива зависит от модели автомобиля, полученное уравнение не может быть использовано непосредственно для вычисления его нормативного расхода. Для этого оно было преобразовано в относительную форму путем деления на величину q, соответствующую kt = 0,95. В результате этой операции было получено уравнение зависимости относительного расхода топлива qотн от kt:

 qотн = 3,125 – 2,234 kt(6)

Значения q и qотн в зависимости от kt приведены в табл. 1.

 

Таблица 1.

kt

0,65

0.7

0,75

0,8

0,85

0,9

0,95

1.0

q

10,7

10,0

9,3

8,5

7,8

7,8

6,4

5,7

qотн

1,67

1,56

1,45

1,33

1,2

1,1

1,0

0,89

 

Значение qотн = 1 было принято для величины kt= 0,95 потому, что в этом случае было получено хорошее согласование между изменениями qотн и линейной нормы qл в зависимости от условий движения [9]. При определении нормативного расхода топлива было принято, что кандидат в водители, получивший право участвовать в дорожном движении должен управлять автомобилем укладываясь в действующие нормы расхода топлива. Чтобы определить нормативный расход топлива для конкретной модели автомобиля необходимо умножить линейную норму расхода топлива для этой модели qл на относительное значение qотн:

qн = qл (3,25 – 2,234 kt) л/100км (7)

Разработанные нормативы были применены для оценки готовности кандидатов в водители к участию в дорожном движении. Для этого на учебный автомобиль ВАЗ-2114 был установлен маршрутный компьютер, измеряющий рассмотренные выше показатели качества управления автомобилем. Измерение показателей качества управления автомобилем производилось в процессе проведения плановых занятий в реальных условиях движения. Было определено изменение показателей качества управления автомобилем в процессе обучения у 5 кандидата в водители, которые в последствии успешно сдал квалификационный экзамен. Результаты изменения показателей качества управления автомобилем в процесс обучения одного из них приведены в табл. 2.

 

Таблица 2.

заняия

S км

kt

Vc

км/ч

Vсн

км/ч

Vс

 Vсн

 

 

Vмах

км/ч

Vмах.н

км/ч

Vмах

Vмах.н

 

σj

м/с2

σ

м/с2

σj

σ

 

q

л/100км

 

qн

л/100км

q

qн

 

8

11,5

0,85

20,3

26,8

0,76

43

49

0,88

0,4

 

0,53

14,0

9,6

1,46

9

8,9

0,72

14,4

16,7

0,84

35

30

1,17

0,35

 

0,47

16,9

12,2

1,38

10

9,8

0,86

18,0

27,6

0,65

38

50

0,76

0,36

 

0,48

14,3

9,6

1,49

11

9,8

0,78

16,7

21,3

0,78

38

39

0,97

0,45

0,75

0,6

15,3

11,1

1,38

12

10,6

0,77

15,4

20,6

0,75

39

38

1,03

0,43

 

0,57

16,5

11,3

1,46

13

10,6

0,8

17,6

22,9

0,77

39

42

0,93

0,4

 

0,53

14,8

10,7

1,38

14

11,1

0,79

15,6

22,1

0,71

39

40

0,98

0,41

 

0,55

16,4

10,9

1,5

 

Анализируя приведенные в табл. 2 данные мы должны сделать вывод о том, что к участию в дорожном движении был допущен кандидат в водители не обладающий необходимым для этого умением потому, что он выполнил только один норматив – по величине шума ускорения. Но причиной этого является не умение кандидата в водители, а его неуверенное управление. Поэтому даже тогда, когда максимальная скорость Vмах была близка или превышала нормативное значение Vмах.н , скорость сообщения Vcвсегда была ниже нормативных значений. Это связано с тем, что кандидат в водители не умеет использовать динамические возможности автомобиля в пределах безопасного управления.

Кандидат в водители не умеет ездить со скоростью транспортного потока и не реагирует на повышение удобства движения в транспортном потоке. На 10-ом занятии, когда необходимо было повысить максимальную скорость, он этого не сделал. Она оказалась даже ниже, чем на 8-ом занятии (первое занятие в условиях реального движения).

Необходимо отметить отсутствие улучшения показателей качества управления автомобилем от занятия к занятию. Участие в заездах показало, что инструктор не ставит задачу научить кандидата в водители управлять автомобилем в условиях реального движения. Это является прямым следствием сложившейся практики проведения квалификационного экзамена, когда основной упор делается на первую часть экзамена – вождение на площадке. В результате больше половины времени, отводимого программой на вождение в реальных дорожных условиях, тратится на отработку упражнений на площадке. Поэтому суммарный пробег в реальных условиях движения в рассматриваемом случае составил всего 70,5 км, или 10 км на одно занятие. По другим кандидатам в водители были получены аналогичные результаты.

В заключение необходимо отметить, что в процессе выполнения работы совместно с МИРЭА был разработан маршрутный компьютер, который вычисляет нормативные значения, сравнивает их с результатами измерений и выдает оценку. Разработчик готов к тиражированию маршрутного компьютера.

 

На основании изложенного можно сделать следующие выводы:

  1. Необходимо оборудовать учебные и экзаменационные автомобили маршрутными компьютерами, измеряющими рассмотренные показатели качества управления автомобилем, и установить нормативные значения этих показателей для проверки умения кандидата в водители безопасно управлять автомобилем в условиях реального движения.
  2. Применение на учебном автомобиле маршрутного компьютера при наличии нормативных значений показателей качества управления автомобилем позволит организовать учебный процесс до достижения кандидатом в водители заданного уровня умения безопасно управлять автомобилем.
  3. Применение на экзаменационном автомобиле маршрутного компьютера при наличии нормативных значений показателей качества управления позволит сделать экзамен в реальных условиях движения объективным. При этом к участию в дорожном движении будут допускаться кандидаты в водители с заданным уровнем умения безопасно управлять автомобилем.
  4. Уровень безопасности дорожного движения определяется количеством водителей в транспортном потоке, не превышающих безопасную скорость и не уменьшающих дистанцию относительно безопасного значения. Поэтому следует установить маршрутные компьютеры, измеряющие показатели качества управления, в качестве штатного оборудования автомобиля. Это позволит водителям получать информацию о соответствии выбираемых ими режимов движения требованиям безопасности, а органам дорожного надзора контролировать выполнение этих требований.

Сведения, представленные на настоящем сайте, не являются офертой, в том числе не являются публичной офертой. Информацию об актуальной стоимости товаров (работ, услуг), представленных на настоящем сайте, вы можете получить по телефонам 8-(499)-159-7679 или 8-(499)-159-7545, а также при заключении договоров купли-продажи (договоров возмездного оказания услуг, договоров подряда).

Яндекс.Метрика