Применение вероятностных методик в проектировании дорог

Лекция 8

Применение вероятностных методик в проектировании дорог

Качество будущей автомобильной дороги начинает формироваться уже на стадии изысканий и проектирования. Планирование его оптимального уровня на данном этапе связано с большими трудностями, так как проектировщик вынужден на основании современных данных предвидеть некоторое  будущее состояние объекта, которое возникнет только в том случае, если его прогнозы верны.

Наиболее характерным примером может служить трудность, связанная с назначением перспективной интенсивности движения. В дорожном строительстве известно немало случаев, когда проектная интенсивность движения достигалась на дорогах в сроки, значительно меньшие запланированных, что приводило к преждевременному несоответствию дорог требованиям движения.

Прогнозирование состояния объекта тесно связано с  вероятностным подходом, то проектирование свойств будущей дороги, в частности -  перспективной интенсивности движения,  должно базироваться на вероятностных методиках.

Показатели качества дороги включают в себя показатели надежности и безопасности. Однако в нормах проектирования никак не отражена «ответственность дорог» за степень опасности движения по ним при применении действующих нормативов. Надежность  обычно определяется как вероятность безотказной работы

Р = 1-r,            (1)

где r – вероятность отказа сооружения.

Если в качестве r принять  риск возникновения дорожно- транспортного происшествия на рассматриваемом участке дороги, то тем самым можно  оценить степень несовершенства этого участка.

Риск разрушения конструкции или риск возникновения ДТП по причине несовершенства элемента дороги всегда присутствует и в лучшем случае может быть несущественным (r<10^-8).

В общепринятом инженерном смысле, риск – это вероятность возникновения нежелательного события. В нашем случае будем считать под вероятностью нежелательного события - вероятность попадания автомобилей в ДТП  по причине несовершенства геометрического элемента дороги или вероятность разрушения конструкции

 Методика проектирования автомобильных дорог с учетом теории риска предложена В.В. Столяровым. В данной методике риск движения автомобиля со скоростью v по элементу дороги определяется по формуле

где A – величина параметра элемента дороги; A_м – его минимальное значение, при котором риск движения со скоростью v равен 50%; σ_A и σ_м – средние квадратические отклонения величины A и A_м соответственно; Ф(х) –функция Лапласа (интеграл вероятности).

Например, при оценке кривых в плане под величиной А понимается радиус кривой. Значение минимального радиуса А_м рассчитывается  по применяемой в настоящее время методике, т.е. с учетом предельной скорости, при которой происходит поперечное скольжение автомобиля, движущегося по кривой в плане [4].

Риск движения автомобиля со скоростью v по кривой в плане с радиусом R определяется по формуле, которая имеет вид

где R – величина радиуса кривой в плане, м; R_м – значение радиуса, при котором риск движения со скоростью v равен 50% (минимальный радиус) ; σ_R – среднее квадратическое отклонение радиуса R; σ_м - среднее квадратическое отклонение минимального радиуса; Ф(х) – интеграл вероятности (функция Лапласа).