CC BY
28
УДК 656.13.027+519.216.3+629.058
ДОСЛ1ДЖЕННЯ ЗРОСТАННЯ ШВИДКОСТЕЙ РУХУ НА АВТОМОБИЛЬНОМУ ТРАНСПОРТ1 З МЕТОЮ ПОЛ1ПШЕННЯ БЕЗПЕКИ РУХУ
1.В. Мус1енко, доцент, к. т.н., О.М. Луценко, студент, ХНАДУ
Анотаця. Розглядаеться швидюсть руху автомобмв як суттевий чинник впливу на безпеку руху. Вир1шуеться питання довгострокового прогнозування швидкостей руху автомобмв.
Ключов1 слова: довгострокове прогнозування, конструктивна швидюсть руху автомобмв, безпека руху.
Вступ
Сучасна розрахункова швидюсть руху стано-вить для вищих категорш дор^ 150 км/год [1], а сучасна середня конструктивна швидюсть руху становить 223 км/год, тобто розрахункова швидюсть руху не задовольняе потребам руху вже сучасних автомобшв, не кажучи вже про майбутш автомобш. Водш сучасного автомобшя, не маючи можливостi ре^зувати його швидкiсний потенцiал, з одше! сторони, але маючи вiдносну свободу ди, з шшо! сторони, являе собою потенцiйно небезпечний елемент системи транспортного потоку. Отже швидюсть руху, дуже вагомий показник, який мае вплив на безпеку руху, и потрiбно дослiджувати та прогнозувати.
Анал1з сучасного пщходу щодо прогнозування швидкостей руху
Основний шструмент бшьшост методiв прогнозування на транспорт - схема екстрапо-ляцп [2]. Вона включае вивчення тимчасових рядiв, складених з упорядкованих в чаш на-борiв вимiрювань дослiджуваних характеристик. При цьому як модель тренда застосо-вуються лiнiйнi, квадратичш, статичнi, пока-зовi, експоненцiальнi, лопстичш функци, кубiчнi сплайни та ш. Вибiр функци у кожному конкретному випадку здiйснюеться за рядом критерив: залежно вiд характеру ди-намiки емпiричних рядiв, вiд дисперсп, коре-ляцiйного спiввiдношення i т.д. Але такий пiдхiд доцiльний тшьки при дослiдженнi ета-
пу функщонування системи. Проте етапи функцiонування змшюються етапами роз-витку [3].
Вищенаведений недолiк було усунено при розробщ методу еволюцшного прогнозування iмовiрностi, запропонованого С.В. Гаври-ловим [4]. Згiдно з цим методом форму еться модель iмовiрностi еволюци системи «люди-на - техшчний засiб дiяльностi». Потiм на пiдставi ще! моделi оцiнюються не показни-ки стану компонентiв системи, а iмовiрнiсть переходiв станiв компонент з фактичного в заданий.
За достатньо! кiлькостi шформацп модель iмовiрностi дае цiлком надiйний довгостро-ковий прогноз. Крiм того, ця модель в^^з-няеться великою простотою i наочнiстю. Не-долiком моделi С. В. Гаврилова е вимога велико! юлькосп наглядiв i вiдсутнiсть розпо-дiлу технiчних засобiв на автомобшь i дорогу, що ускладнюе роздiльний облiк впливу на ваговi параметри еволюци технiчних характеристик автомобшв, автомобiльних дорiг i психолопчних характеристик людини.
Цей метод найбшьш прийнятний для довго-строкового прогнозування конструктивних швидкостей руху легкових автомобiлiв. Його було використано при прогнозуванш розра-хункових швидкостей легкових автомобшв [3] i розрахункових навантажень [2]. Довго-строковий прогноз Ярещенко Н.В. е найбшьш прогресивним, але в ньому було роз-
роблено модель ильки в замкнутому сташ Прогноз було виконано 10 роюв тому, i його треба сшвставити з фактичними даними.
Постановка задачi
Тому метою дано! статтi е довгострокове прогнозування швидкостей руху. Щоб досягти ще! мети, необхiдно виршити наступнi задачi:
- проаналiзувати дослщження попередникiв;
- зiбрати iсторичнi даш з конструктивно! швидкостi автомобiлiв;
- систематизувати та обробити щ даш, побу-дувавши лiнiю тренду;
- сшвставити фактичну лiнiю тренду з прогнозами попередниюв;
- виконати довгостроковий прогноз з вико-ристанням iснуючих моделей.
Результати експериментальних дослщжень
Для вирiшення цих задач було накопичено базу даних серiйних автомобшв, яка склада-еться з 1322 автомобшв 42 виробникiв i охо-плюе роки виробництва з 1924 по 2009 рш. Пiсля автоматизовано! обробки ще! бази даних були отримаш математичнi очiкування а, середньоквадратичш вiдхилення 5, значення максимально! ентропи Нт, поточно! ентропi! Н та абсолютно! органiзацi! Q за кожен рш.
Математичне очiкування прагне до нормального закону розподшу, швидкiсть у часi зро-стае; зростання мае певний характер: при-скорене зростання змiняеться сповiльненими темпами зростання (рис. 1).
У перюд прискореного темпу зростання швидкосп система знаходиться в замкнутому сташ, у перюд уповшьненого - в розiмкну-тому. Надалi були визначенi перiоди замкнутого та розiмкнутого станiв трьох еташв ево-люцi! системи.
При прогнозуванш використовувалась модель функцюнування компонентiв системи в замкненому сташ Ярещенко Н.В. [3] i модель розвитку у розiмкнутому станi Мушенко 1.В. [2].
Наступним необхiдним етапом було поставлено за мету порiвняти прогноз Ярещенко Н.В. [3] з фактичними даними (рис. 2).
300
0
Е 250 *
200
1
5 150
ш □
I 100 Ё а
Ч 50 £
0
1920 1940 1960 1980 2000 2020 Роки
Рис. 1. Динамша змши математичного очшу-вання конструктивно! швидкосп легко-вих автомобiлiв
Роки
Рис. 2. Зютавлення фактичного значення швидкосп руху з прогнозом Ярещенко Н.В.
Ми бачимо, що прогноз вщповщае реальним даним, коефщент кореляцi! становить 0,62; тобто даний прогноз ми можемо використо-вувати, уточнивши деяю розходження.
Для аналiзу факторiв розходження фактич-них значень швидкосп з прогнозними необ-хщно проаналiзувати гiстограми розподiлу значень вибiрок.
До певного перiоду гiстограми розподшу мають нормальний закон розподiлення. Для прикладу вiзьмемо 1940 рiк (рис. 3).
Починаючи з 2002 року розподш перестае прагнути до нормального закону, ощнюючи за критерiем Ирсона. Наведемо характернi приклади (рис. 4).
Аналiз показав, що рiзко шдшмаеться кшь-кiсть автомобiлiв, якi потрапили в штервал, близький до швидкосп 250 км/год. Це зумо-влено впровадженням обмежувачiв швидко-
./у л
а
1 1 ■' щф ■л. л-*
сп з умов безпеки руху. Цей факт потрiбно урахувати при уточненш прогнозу.
40
20
50 74.4 98.8 123.2 147.6 172 Ш81^гат
Рис. 3. Гiстограма розподшу конструктивних швидкостей руху у 1940 рощ
40
20
0
155 177 199 221
243
265
Рис. 4. Пстограма розподшу конструктивних швидкостей руху у 2007 рощ
При обробщ бази даних автомобшв з обме-жувачами швидкостi отримано вилку розхо-дження, по якш чисельно визначено стушнь накладення умов безпеки руху на конструк-тивну швидкiсть.
Зниження швидкосп руху у часi апроксиму-еться полiномiальною кривою другого сту-пеня (рис. 5):
а = - 0,0026« + 0,0356« - 0,0315,
(1)
де « - номер року у перюдi дослiджень; а вщсоток.
5 ° I 1,
2005 Роки
Рис. 5. Доля зниження швидкосп руху у чаш
Виходячи з вищенаведеного, за допомогою програми було розроблено прогноз констру-
ктивно! швидкосп легкових автомобшв (рис. 6).
&
о.
1=
О ¡1 § 1 С! *
ш
3
350 300 250 200 150 100 50 0
^енко
Лу
Ярещенко ■
1870 1890 1910 1930 1950 1970 1990 2010 2030
Роки
Рис. 6. Довгостроковий прогноз конструктивно! швидкосп легкових автомобшв
Висновки
1. Прогноз швидкостей руху Ярещенко Н.В. мае високий ступень корелящ! з фактичними даними.
2. При обробщ бази даних автомобшв з об-межувачами швидкосп отримано вилку роз-ходження, по якш чисельно визначено стушнь накладення умов безпеки руху на швид-юсть.
3. Виконано довгостроковий прогноз конструктивно! швидкосп руху втизняних i за-рубiжних легкових автомобшв до 2032 року з урахуванням накладення умов безпеки руху.
Л^ература
1. ДБН В.2.3-4-2000 (2000). Автомобшьш
дороги. - К.: Держ. ком. буд., архгг. та житл. полгг. Укр. - 115 с.
2. Мусиенко И.В. Долгосрочное прогнозиро-
вание расчётных нагрузок на автомобильных дорогах: Дис... канд. техн. наук: 05.22.01. -К., 2004. - 173 с.
3. Ярещенко Н.В. Долгосрочное прогнозиро-
вание скоростей движения на автомобильных дорогах: Дис. канд. техн. наук: 05.22.11. - Харьков, 1999. - 160 с.
4. Гаврилов Э.В. Качественное прогнозиро-
вание на автомобильном транспорте // Труды Всесоюзной конф. «Повышение эффективности использования автомобильного транспорта и автомобильных дорог в условиях жаркого климата и высокогорных районов». - Ташкент: ТАДИ, 1982. - С. 162 - 163.
Рецензент: В.К. Жданюк, професор, д.т.н., ХНАДУ.
Стаття надшшла до редакци 13 березня 2009 р.
0,1
0,08
0,06
0,02
2002
2003
2004
2006
2008
