Автомобильные дороги как составная часть автомобильно-дорожной системы

Автомобильный транспорт в целом состоит из следующих основных элементов: подвижной состав или парк автомобилей, т. е. автомобили всех видов; путевое хозяйство или автомобильные дороги со всеми устройствами и сооружениями; материально-техническая база дорожного хозяйства.

С позиций системного анализа все эти элементы могут быть объединены в единую автомобильно-дорожную систему. Под системой в общем смысле понимают комплекс взаимодействующих, взаимосвязанных, взаимообусловленных объектов материального мира, объединенных единством цели.

Отдельные объекты (части) системы называют подсистемами. Подсистемы для входящих в нее более мелких частей могут рассматриваться как самостоятельные системы и, наоборот, системы могут рассматриваться как подсистемы для более сложных или больших объектов (комплексов), в которые они входят. Подвижной состав и автомобильные дороги представляют собой главные элементы автомобильно-дорожной системы, конечным продуктом взаимодействия которых являются автомобильные перевозки, то есть доставка грузов и пассажиров, а основным производственным процессом - движение автомобилей по дорогам.

Все инженерные сооружения рассчитываются на определенные критические условия работы или критические нагрузки, при которых они должны обладать необходимым запасом прочности и устойчивости.

Современная автомобильная дорога является сложным и дорогостоящим сооружением и для обеспечения высокой скорости и безопасности движения должна сохранять определенный минимум транспортно-эксплуатационных качеств в любых условиях эксплуатации.

В условиях роста интенсивности движения успешно обеспечить перевозочный процесс возможно лишь при непрерывном совершенствовании дорожного движения.

В связи с этим необходимо знать закономерности формирования транспортных потоков в различных дорожных условиях.

Следовательно, необходимо непрерывное управление развитием сети дорог, их техническим уровнем и состоянием в целях обеспечения требуемого уровня эффективности работы дорог как составной части автомобильно-дорожной системы.

Эффективное функционирование автомобильного транспорта возможно, когда количественное развитие, качественный уровень и техническое состояние автомобильных дорог соответствует требованиям, предъявляемым к ним со стороны транспортного потока. В свою очередь эффективное развитие и состояние дорожной сети возможно, когда технический уровень и эксплуатационные характеристики автомобилей соответствуют установленным к ним требованиям, учитывающим параметры существующих дорог.

С позиции системного анализа эффективность развития и эксплуатации дорожной сети необходимо оценивать по степени конечных целей функционирования дорожной системы: удовлетворение потребностей дорожного хозяйства и населения в перевозках грузов и передвижения пассажиров с высокой экономической эффективностью, удобством и безопасностью движения.

Модель взаимодействия комплекса «водитель – автомобиль – дорога - среда». Перемещение грузов и пассажиров по автомобильным дорогам - сложный производственный процесс с участием людей, автомобилей, дорожных сооружений и обустройств, на которые существенно влияют погодно-климатические условия. Эта совокупность может быть объединена в комплекс – «водитель – автомобиль – дорога – среда» (ВАДС). В его структурной схеме можно выделить 12 прямых и обратных связей (1 – 12): водитель – автомобиль (ВА), автомобиль – водитель (АВ), автомобиль – дорога (АД), дорога – автомобиль (ДА) и другие (рис. 2.1, а).

В некоторых случаях приведенную совокупность расширяют и превращают в комплекс человек – автомобиль – дорога – среда (ЧАДС), имея в виду участие в дорожном движении не только водителей, но и пешеходов, пассажиров, работников дорожной службы, службы регулирования движения и т. д.

Такое расширение вполне допустимо, но мало полезно для анализа сути дорожного движения, поскольку главным участником этого процесса из всех перечисленных является человек - водитель.

Комплекс ВАДС представляет собой иерархическую систему, в которой кроме парных связей между элементами и подсистемами существуют множественные связи, например, ДАВ, СДА и т. д. (рис. 2.1, б).

Эти связи описывают взаимные воздействия элементов системы. При системном анализе взаимодействия комплекса ВАДС приняты следующие понятия и определения.

Дорожные условия (ДУ) - совокупность геометрических параметров и транспортно-эксплуатационных качеств дороги, имеющих непосредственное отношение к движению. Дорожные условия подразделяются на постоянные и переменные (временные и кратковременные) параметры и факторы.

Рис. 2.1. Комплекс ВАДС и иерархия его элементов и подсистем:

а – структура комплекса; б – иерархия элементов и подсистем; в – укрупненная структура взаимодействия комплекса ВАДС и системы ДУ – ТП; 1 – 12 – связи; А – автомобиль; В – водитель; Д – дорога; ДУ – дорожные условия; С – среда; ТП – транспортный поток;

Р - режим движения.

К постоянным отнесены параметры и характеристики дорог, не меняющиеся в процессе эксплуатации или изменяющиеся очень редко (при реконструкции или капитальном ремонте): параметры продольного профиля, радиусы кривых в плане, длина прямых и кривых и др.

К переменным (временным или сезонным) отнесены параметры и характеристики дорог, изменяющиеся в результате сезонных колебаний метеорологических условий и качества содержания дороги: ровность и сцепные качества покрытия, фактическая ширина проезжей части и обочин, наличие и состояние съездов и пересечений, инженерного оборудования, видимость в плане и д.р.

К переменным кратковременным отнесены факторы, влияющие на режим и безопасность движения в течение краткого времени - от нескольких часов до одного месяца: осадки, туман, гололед, ветер, метеорологическая видимость и др.

С позиций восприятия дороги водителем термин «дорожные условия» полнее отражает объект его восприятия, тем более что каждый автомобиль проезжает по многим дорогам с различными характеристиками.

Транспортный поток (ТП) - совокупность отдельных движущихся по дороге автомобилей, управляемых водителями.

Состояние окружающей среды (С) - совокупность метеорологических или погодных условий в данный момент. Правильнее рассматривать здесь всю окружающую природную среду, включая рельеф местности, ландшафт, растительность и животный мир, что существенно усложняет анализ. По отношению к каждому автомобилю дорожные условия, транспортный поток и окружающая среда составляют условия движения.

Условия движения (УД) - реальная обстановка на дороге, в которой движется автомобиль в данный момент: дорожные условия, транспортный поток и состояние окружающей среды.

С учетом изложенного можно представить укрупненную схему структуры взаимодействия комплекса ВАДС, в которой главная роль принадлежит системе дорожные условия - транспортные потоки - систему ДУ - ТП (рис. 2.1. в), каждый элемент которой отдельно и все вместе находятся под влиянием окружающей среды С.

Дорожное движение - результат взаимодействия комплекса ВАДС как единого целого.

Режим движения характеризуется скоростью одиночных автомобилей и всего потока, интервалами между автомобилями в потоке (плотностью потока), числом обгонов, перестроений и их траекториями, режимом разгонов и торможений. Режим движения - главная выходная характеристика функционирования всего комплекса, которая интегрально отражает его эффективность и качество.

Режим движения i-го автомобиля можно представить как функцию

P_i = f (B_i; А_i; Д; С),