CC BY
54
Оригинальная статья / Original article
УДК 629.017 (571.56)
DOI: 10.21285/1814-3520-2017-7-164-170
ЭКСПЛУАТАЦИОННАЯ НАДЕЖНОСТЬ ТРАНСПОРТА, ВЛИЯНИЕ ЕЕ НА ДТП В УСЛОВИЯХ СЕВЕРА
19 Я
© А.П. Решетников1, А.М. Ишков2, А.Л. Бояршинов3
Якутский научный центр СО РАН,
Российская Федерация, 677980, г. Якутск, ул. Петровского, 2.
РЕЗЮМЕ. ЦЕЛЬ. Оценка влияния эксплуатационной надежности транспорта на дорожно-транспортные происшествия (ДТП) в условиях Севера. МЕТОДЫ. Для обработки информации по картам учета дорожно-транспортных происшествий использовались методы математической статистики и системный подход. В связи с большим объемом информации использовалась программа Statistica 10. РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ. Климатические условия эксплуатации (температура окружающей среды, атмосферное давление, влажность воздуха, количество атмосферных осадков) влияют на показатели надежности транспортных средств, из них наиболее значимым фактором является температура окружающей среды и атмосферное давление. Установлено число отказов узлов и агрегатов транспортных средств и влияние их на количество дорожно -транспортных происшествий. На основе анализа статистических данных установлено, что безопасность дорожного движения зависит от
суммарного пробега автотранспортных средств на один километр дорог и выражается соотношением N■п
условно названным «плотность движения». Для оценки безопасности движения предложена математическая модель, учитывающая суммарные пробеги автомобилей. ВЫВОДЫ. Установлено, что наиболее значимыми факторами, влияющими на показатели надежности, являются температура окружающей среды и атмосферное давление. Создана математическая модель, позволяющая оценивать и прогнозировать безопасность дорожного движения в районах с низкими климатическими температурами в зависимости от уровня надежности автомобилей и условий эксплуатации, а также для оперативного планирования комплекса мероприятий для снижения уровня аварийности.
Ключевые слова: надежность, пробег, дорожно-транспортные происшествия, безопасность дорожного движения, анализ, эксплуатация, топливо.
Формат цитирования: Решетников А.П., Ишков А.М., Бояршинов А.Л. Эксплуатационная надежность транспорта, влияние ее на ДТП в условиях Севера // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2017. Т. 21. № 7. С. 164-170. РО!: 10.21285/1814-3520-2017-7-164-170
VEHICLE OPERATION RELIABILITY AND ITS EFFECT ON TRAFFIC ACCIDENT RATES IN THE NORTH A.P. Reshetnikov, A.M. Ishkov, A.L. Boyarshinov
Yakut Scientific Center SB RAS,
2, Petrovskiy St., Yakutsk, 677980, Russian Federation.
ABSTRACT. The PURPOSE of the article is to assess the effect of vehicle operation reliability on traffic accidents under conditions of the North. METHODS. The methods of mathematical statistics and a systematic approach were used to process the data of traffic accident records. Due to a large amount of information, the program Statistica 10 was used. RESULTS AND THEIR DISCUSSION. Climatic operation conditions (ambient temperature, atmospheric pressure, humidity, amount of precipitation) influence vehicle reliability rates, where the most significant factors are ambient temperature and atmospheric pressure. The number of failures of vehicle units and assemblies and their effect on the number of traffic accidents have been determined. The statistical data analysis has showed that traffic safety depends on the total
Решетников Айаал Павлович, инженер-исследователь ОРЭСТ, e-mail: reshet_ayaal@mail.ru Aiaal P. Reshetnikov, Engineer-Researcher, Department of Rythmology and Operation of Technique in the North, e-mail: reshet_ayaal@mail.ru
2Ишков Александр Михайлович, доктор технических наук, профессор кафедры горных машин. Aleksandr M. Ishkov, Doctor of technical sciences, Professor of the Department of Mining Machinery. 3Бояршинов Анатолий Леонидович, кандидат технических наук, заведующий сектором эргономики северной техники, е-mail: boyarshinov52@mail.ru
Anatoly L. Boyarshinov, Candidate of technical sciences, Head of the Sector of Ergonomics of Northern Technology, e-mail: boyarshinov52@mail.ru
164
ВЕСТНИК ИрГТУ Т. 21, № 7 2017 / PROCEEDINGS of ISTU Vol. 21, No. 7 2017 ISSN 1814-3520
n
mileage of vehicles per 1 road km and is expressed by the ratio N•— conventionally referred to as "traffic density". A
mathematical model taking into account vehicle mileage has been elaborated to assess traffic safety. CONCLUSIONS. The most important factors influencing the reliability rates are found to be the ambient temperature and atmospheric pressure. A mathematical model has been developed to assess and predict traffic safety in the regions with low climatic temperatures depending on the levels of vehicle reliability and operation conditions as well as to perform operational planning of the package of measures to reduce the accident rate. Keywords: reliability, mileage, traffic accidents, traffic safety, analysis, operation, fuel
For citation: Reshetnikov A.P., Ishkov A.M., Boyarshinov A.L. Vehicle operation reliability and its effect on traffic accident rates in the north. Proceedings of Irkutsk State Technical University. 2017, vol. 21, no. 7, pp. 164-170. (In Russian) DOI: 10.21285/1814-3520-2017-7-164-170
Введение
Основной особенностью климата Республики Саха (Якутия) является резкая его континентальность, проявляющаяся в больших годовых колебаниях температуры и относительно малом количестве выпадающих осадков. В самых холодных местах температура воздуха понижается до -71 °С, а в центральных районах до -64°С. На севере республики температуры ниже 0°С составляют 255-260 дней, в центральных районах - 205-220 дней. Разность средних температур июля и января составляет на юге 50°С, на северо-востоке 60°С. Годовая амплитуда абсолютного минимума и максимума температуры достигает 104°С. По зимним температурам и годовым амплитудам температуры Якутия не знает аналогов в Северном полушарии. Наибольшая относительная влажность воздуха в 13 часов отмечается в период с декабря по февраль (70-73%), что соответствует минимуму температуры воздуха. Наиболее характерным процессом зимнего периода является образование области повышенного давле-
ния. Давление воздуха в Центральной Якутии в январе-феврале повышается до 771-772 мм. рт. ст. [1].
Северные районы Российской Федерации отличаются бездорожьем, большим количеством препятствий, в летнее время очень часты случаи пучения дорог, образование трещин, рытвин, неровностей и вследствие этого - повышенный износ дорожного полотна. Республика Саха имеет самую низкую плотность постоянных дорог (0,1-0,35% аварийности убедительно свидетельствует о наличии определенной зависимости между этими показателями). Там, где плотность дорожной сети меньше 0,3 км на 1 км2 территории, резко возрастает основной показатель аварийности - число погибших людей на 10 тыс. транспортных средств [2].
В настоящей работе ставится цель: оценка влияния эксплуатационной надежности транспорта на дорожно-транспортные происшествия в условиях Севера.
Методы
Проблема обеспечения надежности различных видов техники в суровых климатических условиях в достаточной степени не решена. Все еще продолжают иметь место случаи отказов и разрушения деталей и узлов машин, обусловленные низкими климатическими температурами [3].
Неисправности и внезапные отказы автомобилей, участвующих в дорожном движении, нередко приводят к ДТП, последствия которых характеризуются гибе-
исследования
лью и ранением людей, материальным ущербом от повреждения транспортных средств, грузов, дорожных или иных сооружений, выплатой пособий по инвалидности и временной нетрудоспособности и т.д. Научно-исследовательские организации и автомобильные заводы проводят значительные по объему работы, направленные на повышение активной, пассивной и по-слеаварийной безопасности транспортных средств.
ISSN 1814-3520 ВЕСТНИК ИрГТУ Т. 21, № 7 2017 / PROCEEDINGS of ISTU Vol. 23, No. 7 2017 165
Существенная роль в ДТП принадлежит недостаткам конструкции транспортных средств и их техническому состоянию, изменяющемуся в процессе эксплуатации. Происшествия из-за технических неисправностей автомобилей сопровождаются наиболее тяжкими последствиями.
Оценка степени воздействия данных факторов на аварийность пока не установлена. Связано это с тем, что после ДТП транспортные средства, как правило, деформируются до такого состояния, что зачастую просто невозможно выяснить, действительно ли отказ повлек возникновение аварии. Кроме того, при расследовании таких ДТП, как наезд на пешехода, велосипедиста и т.д., когда их причины неоспоримы, виновным признается пострадавший и в этих случаях роль транспортного фактора также зачастую не устанавливается. Такое положение часто приводит к достаточно опасному пренебрежению необходимостью тщательного анализа воздействия недостатков конструкции транспортных средств на причинно-следственный механизм возникновения ДТП.
Анализ системного подхода при изучении транспортного процесса, а также безопасности движения показал, что в большинстве случаев дорожное происшествие является следствием сочетания ряда причин, из которых трудно выделить глав-
ную роль или оценить значение каждой из них. Безопасность дорожного движения обеспечивается нормальным функционированием всей системы «участники движения - транспортные средства - дорожные условия - среда движения» (У-Т-Д-С). В то же время достаточно нарушения хотя бы одного из элементов системы, чтобы ДТП могло произойти. Техническое состояние транспортного средства значительно изменяется при эксплуатации в районе холодного климата [4].
Относительные и удельные показатели аварийности с участием транспортных средств являются интегральной характеристикой их конструктивной безопасности, технического состояния, условий эксплуатации, приспособленности к дорожным и климатическим условиям. Основными видами технических неисправностей транспортных средств, по данным НИЦ ГАИ МВД России, были отказы деталей тормозной системы и осветительных приборов (таблица).
В результате проведенного анализа статистической информации по дорожно-транспортным происшествиям за 20092013 гг. из-за технических неисправностей узлов и агрегатов грузовых автомобилей установлены наиболее уязвимые места транспортных средств (рисунок).
Неисправность ТС / Vehicle failure Кол-во ДТП, % / Number of accidents Неисправность ТС / Vehicle failure Кол-во ДТП, % / Number of accidents
Рабочего тормоза / Service brake 28,7 Осветительных приборов / Lighting units 25,7
Рулевого управления / Steering gear 11,6 Сцепного устройства / Coupling unit 2,5
Колес / Wheels 9,2 Иных элементов конструкции / Other structural elements 12,3
Шин / Tires 13,4
Распределение количества ДТП из-за различных видов технических неисправностей
транспортных средств Distribution of the number of traffic accidents caused by various technical failures
of vehicles
166
ВЕСТНИК ИрГТУ Т. 21, № 7 2017 / PROCEEDINGS of ISTU Vol. 21, No. 7 2017 ISSN 1814-3520
с
о
ДТП из-за технических неисправностей грузовых автомобилей по видам отказов Traffic accidents caused by technical failures of trucks by malfunction type
Различие, при сравнении с российскими данными, в процентном распределении видов неисправностей объясняется различными климатическими условиями эксплуатации транспортных средств. Так, в средней полосе России из-за неисправностей осветительных приборов происходит свыше четверти всех происшествий (таблица). На рисунке неисправности осветительных приборов, из-за их малого количества, отнесены в группу неисправностей электрооборудования, которая в свою очередь является наименее часто встречающейся причиной ДТП (5,95% от общего количества ДТП из-за технических неисправностей транспортных средств).
Из гистограммы (рисунок) видно, что наибольшее число дорожно-транспортных происшествий из-за технических неисправностей среди грузового автотранспорта произошло по неисправности тормозной системы (38,09%), рулевого управления (17%) и ходовой части (15,47%).
Более половины неисправностей, которые привели к возникновению ДТП, были известны водителям или могли быть устранены в процессе визуального осмотра при выходе на линию. Это становится возможным в результате отсутствия или
ослабления контроля технического состояния транспортных средств на автотранспортных предприятиях. Появилось множество частных и малых предприятий с небольшим количеством автотранспорта, где контроль технического состояния, ремонт и техническое обслуживание транспортных средств (ТС) проводятся водителями. В большинстве случаев контроль бывает только внешний, при этом практически не используются средства технического контроля.
Данные об аварийности могут быть использованы для оценки влияния конструктивной безопасности транспортных средств на вероятность возникновения дорожно-транспортных происшествий и снижения тяжести их последствий. Под конструктивной безопасностью принято понимать совокупность эксплуатационных качеств, условно подразделяемых на 3 основные группы и относящихся к активной, пассивной и послеаварийной безопасности. Активная безопасность автомобиля характеризуется такими его свойствами, которые позволяют избежать возникновения происшествий. Среди них основную роль играют тормозные качества, устойчивость, управляемость, работа сигнализации и некото-
ISSN 1814-3520 ВЕСТНИК ИрГТУ Т. 21, № 7 2017 / PROCEEDINGS of ISTU Vol. 23, No. 7 2017 167
рые другие факторы. По результатам исследований, проведенных в США и Европе, 10% дорожно-транспортных происшествий можно избежать, применяя антиблокировочную систему тормозов (АБС), - на сыром и скользком покрытии позволит сократить число аварий уже на 20% [5].
Пассивная и послеаварийная безопасность транспортных средств, как известно, реализует функцию снижения ущерба, уменьшения опасности воздействия как самого транспортного средства, так и его отдельных элементов на людей в ситуациях, когда уже отсутствует возможность предотвращения ДТП. И здесь изучение обстоятельств конкретных ДТП позволяет выяснить обширный круг вопросов, связанных с совершенствованием травмо-безопасности элементов конструкции транспортных средств, повышением их устойчивости к воспламенению.
При анализе в сфере обеспечения безопасности дорожного движения (БДД) большое значение имеют методы сопоставления. Для сопоставления уровня БДД в разных регионах и странах используют относительные и удельные показатели аварийности. Сопоставление данных учета ДТП по различным странам затрудняется разной системой учета, поэтому в международном масштабе чаще всего используют данные о ДТП со смертельными исходами, по которым имеются наиболее полные сведения во всех странах.
При оценке состояния аварийности для различных стран применяется формула Смида, в которой предельно допустимое число погибших в ДТП определяется в зависимости от числа жителей и количества транспортных средств (ТС) в стране [4].
D = 0,0003(NP2 )3,
(1)
где D - число смертельных исходов ДТП в год; P - численность населения в стране; N - количество автомобилей.
Раскрывая общую тенденцию опасности дорожно-транспортных происшествий, эта формула непригодна для оценки
обеспеченности БДД и прогноза роста происшествий, поскольку не учитывает множества влияющих факторов - интенсивности движения, плотности дорожной сети, качества дорог, пробега транспортных средств, климатических особенностей региона и др. Это подтверждается работой И.С. Джонса, где приводятся выявленные зависимости числа ДТП от величины пробега и от числа автомобилей, проезжающих по дороге [6]. В ней отмечается, что количество ДТП в большей степени зависит от пробега автомобилей и числом их на дороге, чем от количества зарегистрированных транспортных средств.
По нашему предположению, количество ДТП напрямую зависит от числа жителей (Р), количества транспортных средств (М), их пробега (п) и обратно пропорционально длине дорог (Ь).
Среднемесячный пробег автомобилей также подвержен значительным изменениям в зависимости от периода года. Для проверки и уточнения среднемесячного пробега транспортных средств были использованы данные Государственного комитета Республики Саха (Якутия) по статистике (из справки) автотранспортных предприятий республики.
Информация ГУП «Якутнефтепро-дукт» была использована для расчета среднемесячного пробега по количеству реализованного топлива на автозаправочных станциях республики [7].
На основе анализа статистических данных установлено, что безопасность дорожного движения зависит от суммарного пробега автотранспортных средств на 1 километр дорог и выражается соотношени-
П
ем N•—, условно названное «плотность
движения».
Безопасность дорожного движения оценивается многими показателями. Основным из них является количество погибших при ДТП, который используется и в методике Смида. Для расчета количества погибших, с учетом выявленных закономерностей на основе анализа статистических данных, нами предлагается следующая ма-
168
ВЕСТНИК ИрГТУ Т. 21, № 7 2017 / PROCEEDINGS of ISTU Vol. 21, No. 7 2017 ISSN 1814-3520
тематическая модель:
D = 0,0085 • P 10"
N • n L
(2)
где й - количество погибших при ДТП; N - количество автомобилей; п - среднемесячный пробег одного автомобиля; Ь = + и - длина дорог, состоящая из суммы длины дорог с твердым покрытием и и зимников Ьз.
В отличие от формулы Смида, которая позволяет оценивать только годовые данные, по предлагаемой модели возможно рассчитать и прогнозировать значения уровня безопасности дорожного движения
не только по годам, но и по месяцам.
Прогноз показал хорошее совпадение результатов фактического количества погибших в ДТП с его расчетным значением, полученным по предложенной формуле (коэффициент корреляции равен 0,81).
Просуммировав ежемесячные расчетные значения количества погибших при ДТП, получим годовые, которые могут быть приняты как предельно допустимое нормативное значение числа погибших в ДТП и использоваться для оценки и анализа состояния БДД, а также оперативного планирования комплекса мероприятий для снижения уровня аварийности.
Заключение
0,6745
В результате проведенного анализа климатических условий эксплуатации (температуры окружающей среды, атмосферного давления, влажности воздуха, количества атмосферных осадков) на показатели надежности транспортных средств установлено, что наиболее значимыми факторами являются температура окружающей
1. Алисов П.П. Климат СССР. М.: Высшая школа. 1969. 104 с.
2. Анализ и оценка состояния безопасности дорожного движения в Российской Федерации с 1992 по 1996 годы. Информационно-справочное издание. М.: АО «Трансконсалтинг». 1997. 108 с.
3. Решетников А.П., Ишков А.М., Бояршинов А.Л. Анализ дорожно-транспортных происшествий на дорогах в условиях Севера // Автотранспортное предприятие. 2016. № 1. 22-24 с.
4. Ишков А.М. Математическая ритмология в рабо-
среды и атмосферное давление.
Разработана математическая модель, позволяющая оценивать и прогнозировать безопасность дорожного движения в районах с низкими климатическими температурами в зависимости от уровня надежности автомобилей и условий эксплуатации.
кий список
тоспособности техники на Севере. Якутск: Изд-во ЯНЦ СО РАН, 2000. 320 с.
5. Минус 10% опасности (антиблокировочная система и безопасность автомобиля) // Автомобильный транспорт. 1997. № 2. С. 37-40.
6. Бабков В.Ф. Дорожные условия и безопасность движения. М.: Транспорт, 1993. 271 с.
7. Ишков А.М., Иовлева Е.Л. Влияние качества топлива на надежность дизельных двигателей в условиях Севера // Наука и образование. 2015. № 1. 65-70 с.
References
1. Alisov P.P. Klimat SSSR [Climate of the USSR]. Moscow, Vysshaya Shkola Publ., 1969. 104 p. (In Russian)
2. Analiz i otsenka sostoyaniya besopasnosti dorozh-nogo dvizheniya v Rossiyskoy Federatsii s 1992 po 1996 gody. Informatsionno-spravochnoe izdanie [Analysis and Assessment of Traffic Safety in the Russian Federation in the period from 1992 to 1996. Information and reference edition]. Moscow, AO Transkonsalting Publ., 1997. 108 p. (In Russian)
3. Reshetnikov A.P., Ishkov A.M., Boyarshinov A.L. Analiz dorozhno-transportnykh proishestviy na dorogakh v usloviyakh Severa [Analysis of Traffic Accidents under Conditions of the North]. Avtotransportnoe predpriyatie [Motor Transport Enterprise]. 2016, no. 1, pp. 22-24. (In Russian)
4. Ishkov A.M. Matematicheskaya ritmologiya v rabotosposobnosti tekhniki na Severe [Mathematical Rythmology in Vehicle Performance in the North]. Yakutsk, YNTS SO RAN Publ., 2000. 320 p. (In Russian)
ISSN 1814-3520 ВЕСТНИК ИрГТУ Т. 21, № 7 2017 / PROCEEDINGS of ISTU Vol. 23, No. 7 2017 169
5. Minus 10 % opasnosti (antiblokirovochnaya sistema i besopasnost avtomobilya) [Minus 10 per cent of Danger (Antiblock System and Automobile Safety]. Avtomobil-nyi transport [Motor Transport]. 1997, no. 2, pp. 37-40. (In Russian)
6. Babkov V.F. Dorozhnyie usloviya i bezopasnost dvizheniya [Road Conditions and Traffic Safety]. Mos-
Критерии авторства
Решетников А.П., Ишков А.М., Бояршинов А.Л. имеют на статью равные авторские права и несут равную ответственность за плагиат.
Конфликт интересов
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Статья поступила 18.05.2017 г.
cow, Trasnport Publ., 1993, 271 p. (In Russian) 7. Ishkov A.M., Iovleva E.L. Vliyanie kachestva topliva na nadezhnost dvigateley v usloviyakh Severa [Influence of Fuel Quality on Engine Performance Reliability under Conditions of the North]. Nauka i obrazovanie [Science and Education]. 2015, no. 1, pp. 65-70. (In Russian).
Authorship criteria
Reshetnikov A.P., Ishkov A.M., Boyarshinov A.L. have equal authors' rights and bear equal responsibility for plagiarism.
Conflict of interests
The authors declare that there is no conflict of interests regarding the publication of this article.
The article was received 18 May 2017
170
ВЕСТНИК ИрГТУ Т. 21, № 7 2017 / PROCEEDINGS of ISTU Vol. 21, No. 7 2017 ISSN 1814-3520
