Delist.ru

Определение показателей безопасности движения с учетом оценки водителями взаимодействий в транспортном потоке (15.05.2008)

Автор: Уткин Анатолий Викторович

Практическое значение диссертационной работы

Практическая значимость работы заключается в:

разработке методики и пакета прикладных программ для оценки деформации образа трассы дороги в поле зрения водителя при выборе вариантов проектируемых дорог;

разработке имитационных моделей, реализованных в виде пакета прикладных программ, для вычисления показателей опасности движения и определения характеристик транспортных пробок на автомобильной дороге при наличии нескольких помех движению;

разработке графического метода анализа мест концентрации КС;

создании базы данных для анализа тенденций изменения транспортного и персонального рисков и уровня автомобилизации в регионах Российской федерации.

Реализация работы

Результаты исследования внедрены в практическую деятельность Московского автомобильно-дорожного института (государственного технического университета) при создании базы знаний для интеллектуальной электронной платформы передачи, обмена знаниями и интенсификации образования в области организации и БДД, ОАО «ЦНИИС» при разработке «Норм проектирования городских автомобильных тоннелей» МГСН5.03-02, АНО «Института проблем безопасности движения» при разработке руководства «Методические рекомендации по оценке пропускной способности автомобильных дорог».

Положения и рекомендации диссертации используются в учебном процессе курса дистанционного образования по БДД в МАДИ (ГТУ) и Линчопингском Университете (Швеция).

Апробация работы

o - Paulo, Brazil, 1994), на 4th International Conference on Safety and Environment in the 21st Century (Tel-Aviv, Israel, 1997), на отчетной конференции-выставке подпрограммы 205 «Транспорт» (Москва-Звенигород, 2002 г.), на 6-й Международной конференции «Организация и безопасность движения в крупных городах» (г. Санкт- Петербург, 2004 г.), на Международной научно-практической конференции «Управление городом в 21 веке», (г. Москва, 2006 г.), на 7-й международной научной конференции «Организация и безопасность движения в крупных городах» (г. Санкт-Петербург, 2006 г.), на 18th Conference of EAIE (Basel, Switzerland, 2006), на Международной научно-практической конференции «Проблемы развития автотранспорта и транспортных коммуникаций в центрально-азиатском регионе» (г. Ташкент, 2007 г.), на семинаре по проекту Tempus, SafeIT (Homs, Syria, 2007) и на заседаниях совета Проблемной лаборатории организации и безопасности движения – ПЛОБД МАДИ (ГТУ).

На защиту выносятся:

Математическая модель и графический метод анализа мест концентрации КС на пространственно-временной диаграмме транспортного потока.

Метод оценки скорости формирования области высокой плотности, времени «жизни» транспортных пробок и оценки доли автомобилей в пробках.

Математические модели транспортного потока, построенные одновременно на взаимодействии двух и трех движущихся друг за другом автомобилей при наличии нескольких помех движению для оценки уровня БДД. Результаты исследования поведения показателей опасности при наличии нескольких помех движению с помощью численного эксперимента.

Математическая модель распределения перемещений и скоростей объектов в поле зрения водителя и методика оценки деформации и скорости деформации образа трассы дороги в поле зрения.

Публикации

По теме диссертации опубликовано 10 работ, в том числе 2 в журналах, рекомендованных перечнем ВАК.

Структура и объем работы

Диссертация состоит из введения, четырех глав, общих выводов, изложена на 178 страницах машинописного текста, содержит 73 рисунка, 1 таблицу, 3 приложения и библиографический список из 231 наименования.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе диссертации анализируются основные показатели и методы, применяемые для оценки уровня БДД, приведен обзор исследований по зрительному восприятию водителя. Вопросами оценки уровня БДД занимались отечественные (Б.Б. Анохин, М.Б. Афанасьев, В.Ф. Бабков, В.М. Еремин, В.В. Зырянов, В.А., Иларионов, В.И. Коноплянко, Е.А. Кошкин, Е.М. Лобанов, М.Т. Работяга, А.И. Рябчинский, В.В. Сильянов, В.Н. Сытник, А.П. Юров и др.) и зарубежные (К. Асп, В. Лёйтцбах, М. Миндерхоуд, Р. Олсоп, Р. Смид, Дж. Хайвард, Ч. Хайден, А. Хорст, Д. Шинар и др.) исследователи.

С помощью показателей транспортного и персонального рисков проведен сравнительный анализ влияния роста автомобилизации на БДД в регионах России в 2000-2005 годах (рис. 1).

Часть представленных регионов следуют за общей и ожидаемой тенденцией: они смещаются вниз по линии регрессии, демонстрируя уменьшение транспортного риска при увеличении уровня автомобилизации. Однако наблюдается и тенденция сдвига точек в область выше регрессионной прямой. Анализ изменения персонального риска (количества погибших на 100000 населения) показал, что с ростом автомобилизации происходит увеличение персонального риска.

Помимо показателей, основанных на количестве ДТП, применяются методы, использующие подсчет КС в потоке. Они представляют не менее реальную основу для оценки уровня БДД.

В процессе взаимодействия водителей в КС значимой величиной становится время достижения препятствия или время до столкновения. Понимание того, какой вид зрительной информации используется водителем для оценки времени до столкновения и какие факторы воздействуют на эту оценку, вызывает необходимость изучения закономерностей процессов восприятия водителем динамических событий в транспортном потоке.

В главе приводится обзор исследований по зрительному восприятию водителя. Существующие в настоящее время представления о зрительном восприятии водителя состоят из разнообразных методов и концепций, цель которых сводится к упорядочиванию возрастающего потока эмпирических фактов. Можно выделить три направления изучения зрительного восприятия водителя: классическое, информационное и экологическое.

Рис. 1. Транспортный риск как функция автомобилизации по регионам России (изменения с 2000 по 2005 годы)

Возможность получения водителем точной оценки пространственных характеристик дороги влияет на правильность выбора скорости движения. Количественные измерения зрительных оценок водителя базировались на анализе изображения дороги на картинной плоскости. На основе этого были сформулированы критерии зрительной плавности трассы.

Основным недостатком классического подхода к зрительному восприятию является статичность изображения. Математические формулировки существующих критериев зрительной плавности трассы, как правило, явно не включают в себя скорость автомобиля, хотя ясно, что характер трансформации трассы в поле зрения водителя существенно зависит от этого параметра и от изменения его во времени.

С развитием вычислительной техники произошло формулирование проблем зрительного восприятия водителя в терминах представлений, заимствованных из кибернетики. Это привело к развитию информационного подхода к зрительному восприятию водителя. Процессы восприятия стали трактоваться по аналогии с процессами переработки информации в компьютере.

Критическое отношение к принципам информационного подхода стимулировало поиск других подходов. При этом большое значение приобрели работы по перестройке представлений о зрительном восприятии водителя на базе экологического подхода, который, в частности, оказался пригодным для исследования оценки водителем времени до столкновения. Исследуемая с помощью экологического подхода задача не сводится лишь к классическим проблемам восприятия пространства и признаков глубины, a включает в себя задачу психологии передвижения, т.е. получение оценок, необходимых для контроля перемещения как в пространстве, так и во времени.

Для осуществления этой возможности необходимо решить ряд вопросов, связанных, в частности, с построением математической модели кинематики среды в поле зрения водителя, для которой характерны малые и конечные деформации, высокая и низкая скорости деформирования образа среды, вызванные собственным движением и движением объектов.

Во второй главе диссертации представлено описание разработанного кинематического подхода к зрительному восприятию водителя, который может быть использован для моделирования КС в транспортном потоке.

Для указания соответствия элементов поверхностей окружающей среды и частей сетчатки введено понятие системы «среда – сетчатка».

Термин «деформация» относится к изменению формы образа на сетчатке в результате относительного движения среды и сетчатки.

Предложено начальный и конечный образы относить к различным осям координат (начальным и текущим). Для описания деформации предлагается использовать совмещенные оси координат. Построена математическая модель распределения перемещений объектов в поле зрения водителя. Выражения для поля перемещений получены в текущей и начальной системах координат для прямолинейного и криволинейного движения автомобиля. Разработан аппарат для локального анализа деформации образа дороги.

Закругление дороги, при подходе автомобиля к нему, как правило, находится в области «неподвижности», поэтому скорость трансформации трассы в поле зрения водителя будет невелика. В таком случае для описания изменяющегося вида дороги достаточно определить деформацию образа трассы. Проведен анализ деформации: получены выражения для тензора малых деформаций и формулы изменения угла поворота кривой в поле зрения водителя. Разработанная методика позволяет количественно оценить деформацию различных геометрических объектов в поле зрения водителя и, в частности, изменение угла поворота трассы дороги при подходе к закруглению при различных параметрах движения автомобиля. Выделение и количественное описание параметров деформации образа кромок дороги и разделительной линии дают возможность учесть их при анализе влияния закругления на режим движения, не ограничиваясь лишь геометрическими характеристиками кривой.

Изучение промежуточных состояний, или частной последовательности конфигураций системы «среда – сетчатка», является неотъемлемой частью исследования течения (непрерывного движения элементов образа), для которого определено переменное во времени поле скоростей на поверхности сетчатки. Выведены формулы поля скоростей (оптического потока) в текущей и начальной системах координат для прямолинейного и криволинейного движениий в различных случаях: при направлении взгляда водителя под углом к направлению движения, при фиксации взгляда на поверхности дороги, при прослеживающих движениях глаз водителя за подвижным объектом и т.д. Построение полей перемещений и скоростей было реализовано на ЭВМ в виде пакета прикладных программ. Получены уравнения для нахождения линий тока оптического потока и траекторий движения образов текстурных элементов среды в поле зрения водителя. Если движение стационарное, то линии тока определяют потенциальный путь, по которому будут следовать текстурные точки в поле зрения водителя. Таким образом, можно предложить следующее формальное описание зрительной плавности трассы дороги с учетом характеристик движения автомобиля: если линии тока оптического потока, вызванного движением автомобиля, имеют одинаковое направление с кромками дороги, то движение автомобиля осуществляется гладко и бесконфликтно, не требуя коррекции.

Проведено исследование скорости деформации среды в окрестности точки на сетчатке глаз водителя; получены выражения для тензора малых скоростей деформации при прямолинейном и криволинейном движениях автомобиля.

загрузка...