Теория риска в вопросах безопасности функционирования транспортных сооружений

ДИСЦИПЛИНА

Б.3.1.7 «Транспортная инфраструктура»

ТЕМА 7

БЕЗОПАСНОСТЬ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ТРАНСПОРТНЫХ СООРУЖЕНИЙ

Лекция 9

Учебные вопросы:

Теория риска в вопросах безопасности функционирования транспортных сооружений

Теория риска в вопросах безопасности функционирования транспортных сооружений

Основные решения по оценке безопасности автомобильных дорог с использованием теории риска состоят в следующем.

3.1. Риск потери поперечной устойчивости автомобиля при движении со скоростью V по кривой в плане радиусом R определяют по формуле

, (1.7)

где

R – величина радиуса кривой в плане, м;

R_КР – значение радиуса, при котором риск потери поперечной устойчивости автомобиля при скорости V равен 50%, м. В теории риска такой показатель условно называют критическим;

среднее квадратическое отклонение радиуса R, м;

среднее квадратическое отклонение критического радиуса (R_КР), м;

Ф(U) – интеграл вероятности, определяемый по квантили U подынтегральной функции при помощи специальных таблиц [5I].

Фактическую (среднюю) величину радиуса (R) и его среднее квадратическое отклонение () устанавливают по данным обследования кривой с использованием методов математической статистики [ ].

Величину радиуса R_КР устанавливают с учетом предельной скорости движения V, при которой происходит поперечное скольжение (занос) автомобиля на кривой, по формуле

, (1.8)

где

любая скорость движения автомобиля (км/ч), при которой определяются: по формуле (1.8) величина критического радиуса и по формуле (1.7) риск потери поперечной устойчивости автомобиля на кривой радиусом R;

поперечная составляющая общего коэффициента сцепления, расходуемая на обеспечение устойчивости автомобиля;

продольная составляющая общего коэффициента сцепления, расходуемая на поддержание тягового усилия автомобиля;

коэффициент тяговой силы;

уклон виража, тысячные.

Коэффициент тяговой силы для двухосного автомобиля определяют по формуле

, (1.9)

где коэффициент сопротивления качению;

продольный уклон на кривой в плане, тысячные;

коэффициент обтекаемости лобовой площади автомобиля, кг/м³;

лобовая площадь, м²;

скорость ветра, км/ч;

масса автомобиля, кг;

ускорение свободного падения, м/с²;

коэффициент сцепного веса.

Значения коэффициента сцепления () и коэффициента сопротивления качению () определяют по зависимостям и методикам проф. А.П. Васильева:

; (1.10)

, (1.11)

где параметр, определяющий долю продольного коэффициента сцепления, которая может быть израсходована на движение в тяговом режиме (табл.1.4);

табулированное значение коэффициента сцепления при скорости движения 20 км/ч [ ];

параметр, учитывающий влияние скорости движения на изменение коэффициента сцепления, определяемый по таблице [ ];

табулированное значение коэффициента сопротивления качению при скорости движения 20 км/ч [ ];

– параметр, учитывающий влияние скорости движения на изменение коэффициента сопротивления качению. При скорости до 50 км/ч принимают .

Дифференцируя формулу (1.8) по частям и переходя к ошибкам, получают зависимость для определения среднего квадратического отклонения величины критического радиуса

, (1.12)

где

V – скорость движения, км/ч;

среднее квадратическое отклонение скорости движения, км/ч:

; (1.13)

среднее квадратическое отклонение коэффициента сцепления:

, (1.14)

среднее квадратическое отклонение коэффициента тяговой силы:

, (1.15)

где элементарные отклонения коэффициента сопротивления качению и продольного уклона:

; (1.16)

. (1.17)

Таблица 1.4

Расчетные значения коэффициента

Тип покрытия	Значения коэффициента при скоростях движения
Цементобетонное	0,8 – 0,83	0,8 – 0,83	0,8 – 0,83	0,8 – 0,83	0,8 – 0,83	0,83 0,85	0,85 0,90	0,9 – 0,95
Асфальтобетонное с шероховатой обработкой	0,95	0,95	0,95	0,95	0,98	1,00	1,00	1,00
Горячий асфальтобетон без шероховатой обработки	0,82	0,82	0,82	0,82	0,82	0,83	0,85	0,90
Холодный асфальтобетон	1,00	1,00	1,00	–	–	–	–	–

При оценке риска движения по запроектированной кривой в плане с радиусом R_пр параметр принимают равным допустимому отклонению . Однако к настоящему времени отсутствуют простые и законченные методики по определению допустимых среднеквадратических отклонений радиусов кривых в плане (), что затрудняет применение этих методов к проектированию кривых в плане.

При оценке риска движения по фактической кривой в плане параметр и среднее значение радиуса R определяют экспериментально (по данным измерений ординат и хорды) [ ].

Если риск потери поперечной устойчивости автомобиля, вычисленный по формуле (1.7), превышает допустимое значение (при ), то необходимо обосновать мероприятия по снижению риска до допустимого уровня. Методы снижения риска описаны в публикациях [,,, ] и включают в себя работы по повышению однородности радиусов кривой в плане (при этом уменьшается параметр до ). Если этих мероприятий недостаточно для соблюдения условия , то дополнительно ограничивают допустимую скорость движения на исправленной кривой в плане таким значением скорости, при котором выполняется условие .

Как правило, после повышения однородности радиусов максимальная скорость на знаках типа 3.24 не снижается ниже 70 км/ч, при этом риск потери устойчивости автомобиля равен допустимому.