Гаврилов Э.В., Гридчин А.М., Ряпухин В.Н. Системное проектирование автомобильных дорог (часть I)

[]

V при H

н 1m

=>+−

V

H Н H

н

mo mк mo

2

();

где V

H2

- функциональная норма скорости для мотива свободы действий

водителя ( V

H2

=

2

3

V const

mт

= ,

где V

mт

- максимально возможная скорость

движения автомобиля на прямом горизонтальном участке дороги в эталонных

условиях);

H

mv

- максимальная энтропия поля восприятия водителя при движении со

скоростью V в транспортном потоке;

H

mo

- максимальная энтропия поля восприятия водителя при свободном

движении со скоростью V;

H

mк

- максимальная энтропия поля восприятия водителя при движении со

скоростью V в транспортном потоке, интенсивность которого равна пропускной

способности дороги.

Максимальная энтропия поля восприятия в общем виде оценивается по

формуле

H

m

= n

2

,

где n - число объектов среды в поле восприятия водителя.

При неизменной величине максимальной энтропии поля восприятия водителя

(т.е. H

mv

= const) функциональная норма скорости V

H2

для мотива свободы

действий является функцией коэффициента стохастичности поля восприятия

водителя

V

H2

= V

mт

при G < G

o

,

V

H2

= c + bG

+ aG

2

при G

o

< G < G

п

,

V

H2

= V

mт

при G > G

п

,

где G - коэффициент стохастичности поля восприятия водителя;

G

о

,G

п

- нижний и верхний пороги коэффициентов стохастичности;

a , b, c - коэффициенты, зависящие от H

mv

.

a = -0.0042935H

b = 0.01502127H

c = -0.01431709H

mv

2

mv

2

mv

2

++

−−

++

0 3810225 2150492

1819365 25 88948

2 213935 57 76332

..;

H

mv

Коэффициент стохастичности поля восприятия водителя определяется по

формуле

G =

H

Q

,

где H - текущая энтропия поля восприятия водителя;

Q - абсолютная организация поля восприятия водителя,

()

HnP Pn P P

Qn nP P n P P

ii i

i

n

i

n

i

ii i i

i

n

i

n

=− − −

∑∑

−

=+ + − −

∑∑

==

=−

log ( ) log ( ),

log ( ) log

2

11

2

22

11

где P

i

- вероятность нахождения каждого из объектов поля восприятия в

опасном для движения состояния,

P P e e

iit

tt

ив

=−

−−

(),

,,

1

03 003

P

it

- табличное значение вероятности ( таблица 2.7 ),

t

и

- интервал времени между поступлениями в пределы поля восприятия

однотипных объектов среды, с;

t - интервал времени, в течение которого объект среды находится в пределах

поля восприятия водителя.

Пороговые значения коэффициентов стохастичности рассчитываются по

формулам:

пи Н

G

b

c

b

c

aV

c

G

b

c

b

c

aV

c

пи Н

G

b

c

b

c

a

c

G

b

c

b

c

a

c

o

mt

п

mt

o

п

р

,

р

,

.

mv

≤

=

−− −

−

=

−+ −

−

>

=

−− −

=

−+ −

120

4

2

4

2

120

4

2

4

2

Таблица 2.7 - Вероятность нахождения объектов поля восприятия в опасном

для движения состоянии

Наименование объекта Числовые характеристики объекта

№поля восприятия и обоз-

начение вероятности

Числовые значения вероятностей

12 3

1. Ширина проезжей части,м 4,5 6,0 7,0 7,5 15 и более

Р

1т

при укрепленных обочинах 0,220 0,135 0,100 0,110 0,060

Р

1т

при неукрепл. обочинах 0,400 0,250 0,175 0,150 0,060

2. Ширина обочин, м 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0

Р

2т

0,220 0,170 0,140 0,120 0,110 0,10 0,08

3. Продольный уклон, % 20 30 50 70 80

Р

3т

без разделения движения 0,100 0,125 0,250 0,280 0,300

Р

3т

с разделением движения 0,100 0,100 0,125 0,140 0,150

4. Радиусы кривых в плане, м 50 100 150 200-300 300-400

Р

4т

1,00 0,540 0,400 0,225 0,160

400... 600 600...1000 1000...2000 Более 2000

Р

4т

0,140 0,125 0,100 0,000

5. Различие в ширине проез-

жей части мостов и доро- Менее Равны Шире на Шире на

ги, м 1 м 1 м 2 м

Р

5т

0,600 0,300 0,150 0,100

6. Длина прямых участков,км 3,0 5,0 10 15 20 25

Р

6т

0,100 0,110 0,140 0,160 0,190 0,200

7. Тип пересечения с пере- На разных На одном уровне при интенси-

секающейся дорогой уровнях вности движения на пересека-

емой дороге в процентах от

суммарной на двух дорогах

До 10 10-20 20

Р

7т

0,035 0,150 0,300 0,400

8. Число полос движения 2-3 4 без раз- 4 с раз- 4 с пере-

делитель- делите- сечениями

ной льной в разных

уровнях

Р

8т

0,100 0,150 0,065 0,035

9. Расстояние до застройки 15...20, 5...10, До 5, До 5,

у проезжей части ,м имеются имеются есть тротуа-

полосы тротуары троту- ров нет

местного ары

движения

Р

9т

0,250 0,500 0,750 1,00

10. Характеристика состояния Скольз- Скольз- Чистое Шеро- Очень

кое, по- кое сухое хова- шеро-

крытое тое хова-

грязью тое

Р

10т

0,250 0,200 0,130 0,100 0,075

11. Видимость дороги, м 50 100 200 300 400 500 и более

Р

11т

в плане 0,360 0,300 0,200 0,170 0,120 0,100

Р

11т

в профиле 0,500 0,500 0,290 0,200 0,140 0,100

12. Дети на обочине Р

12т

0,385

13. Обгон мотоцикла Р

13т

0,325

14. Встречный велосипедист Р

14т

0,300

15. Человек на обочине Р

15т

0,285

16. Группа людей на обочине

(более 8 человек) Р

16т

0,570

17. Обгон транспортного

средства Р

17т

0,280

18. Ходовую лабораторию

обгоняет транспортное

средство Р

18т

0,400

19. Встречный грузовой

автомобиль Р

19т

0.214

20. Встречный легковой

автомобиль Р

20т

0,1715

21. Запрещающий дорожный

знак Р

21т

0,285

22. Предупреждающий дорож-

ный знак Р

22т

0,243

23. Указательный дорожный

знак Р

23т

0,240

24. Предписывающий дорожный

знак Р

24т

0,480

25. Горизонтальная разметка

Р

25т

осевая сплошная 0,005

Р

26т

осевая пунктир. 0,050

Р

27т

сплошная прикро-

мочная 0,100

26. Дерево на обочине

Р

27т

для груз.автомоб. 0,210

Р

28т

для легк.автомоб. 0,296

Аналогично связи V

H1

= f( H

mv

) можно определить зависимость

максимально возможной скорости от условий движения

а) в свободном движении

[]

VV

V

H

HH

VV

пт mт

пт

mo

mк mo

пт

mт

=≤

=+ −

−













−

=−

при Н

при 36< H < 36 + ( ,

при H>36+(H H)

mo

mo mк mo

36

2

33

1

36

2

3

,

)

;

б) движение в транспортном потоке

[]

VV

V

HH

HHH

VV H

пт

mv mo

mк mo

mo mo mк mo

пт mo

mт

=+ −

−













≤−

=≥−

2

33

1

2

3

при H H< +( ,

при H+(HH)

mv

mv mк mo

)

;

где V

пт

- максимально возможная скорость движения в данных дорожных

условиях, км/ч;

V

mт

- максимально возможная скорость движения на прямом горизонтальном

участке дороги в эталонном участке, км/ч.

Индивидуальная норма скорости движения

V

HΣ

при действии двух мотивов

(безопасности и свободы движения) по определению может изменяться в

пределах

VV V

HHH21

≤≤

Σ

. Поэтому данные пределы являются границами нормы

и могут рассматриваться как предельно допустимые скорости движения. Выход

за эти границы ведет к резкому снижению эффективности управляющих

действий, перенапряжению механизмов приспособления организма водителя к

условиям движения. Поэтому при определении коэффициента соответствия ϕ

1

можно принять V

п

= V

H2

,

где V

п

- предельно допустимая скорость движения.

Рассмотренные функциональные и суммативная нормы скоростей

регулируют поведение отдельного водителя на дороге. Поскольку группа

водителей (пачка автомобилей) является массовой системой, то для определения

групповых норм и групповых предельно допустимых скоростей движения

можно использовать аналогичные формулы:

V

г .н

Hk k

k

K

k

K

г .п

H2K K

k

K

k

K

=

∑

=

∑

=

Σ

γ

1

2

1

2

1

,

.

где V

г.н.

- групповая норма скорости;

К - число водителей в группе;

V

HKΣ

- суммативная (индивидуальная) норма поведения к-го водителя;

γ

K

- жесткость индивидуальной нормы

V

HKΣ

,

γγ

Ki

i

m

=

∑

=

;

1

V

H2K

- функциональная норма скорости движения для мотива свободы

действий к-го водителя;

γ

2

K

- жесткость нормы V

H2K

.

Аналогично определяется и психическое принуждение группы водителей

U U

г K

K

=

∑

−

Σ

1

,

где U

K

∑

- психическое принуждение к -ого водителя.

Условием объединения водителей в группе является U

г

< U

K

∑

.

Изложенные определения функциональных, суммативных норм и пре-дельно

допустимых скоростей движения позволяют установить градацию степени

соответствия параметров среды движения принципам поведения водителя,

таблица 2.8.

Таблица 2.8 - Оценка граничных величин показателей соответствия параметров среды движения принципам

поведения водителя

Модальная оцен-ка

соответствия

Граничные показатели соответствия

параметров автомобильной дороги

Граничные показатели cоответствия параметров

условий движения (с транспортным потоком)

Отличное

V

Ф

V

H

Σ

−

<<

+55

() () )VVVV

VV VV

Ф

VVVV

VV VV

H г .п HH2

H г .пг.н H2

H г .п HH2

H г .пг.п H2

ΣΣ

Σ

ΣΣ

Σ

−+

+

<<

++

+

55

Хорошее

V

Ф

V

H

1

5

Σ

<<

−

V

Ф

V

H

п .т

H

Σ

ΣΣ

+

<<

5

VV VV

Ф

VVVV

VV VV

H г .п HH2

H г .пг.н H2

H г .п HH2

H г .пг.п H2

1

5+

+

<<

−+

+

Σ

ΣΣ

Σ

() )

() )VVVV

VV VV

Ф

VV VV

H г .п HH2

H г .пг.н H2

H2 г .п HH2

H г .пг.н H2

ΣΣ

Σ

++

+

<<

+

5

Удовлетвори-

тельное

V

Ф

V

H2

H

2

1

ΣΣ

<<

V

Ф

V

п .т

HHΣΣ

<<

max

1

2

1

VV VV

Ф

VV VV

H г .п HH2

H г .пг.н H2

H г .п HH2

H г .пг.н H2

+

<<

+

Σ

)

VV V

VV VV

Ф

VV VV

H2 г .п H

H г .пг.н H2

п .тг.п HH2

H г .пг.н H2

() )+

+

<<

+

Σ

Неудовлетвори-

тельное

Ф

V

H2

H

<

2

Σ

Ф

V

H

>

max

Σ

Ф

VV VV

H2 г .п HH2

H г .пг.н H2

<

+

1

2

Σ

Ф

VV VV

п .тг.п HH2

H г .пг.н H2

>

+

Σ

2.4.2 Движение автомобиля, подчиненное субъективным целям человека

Естественное (предоставленное самому себе) движение автомобиля в общем

виде описывается уравнением

δm

dx

dt

P

i

ei

2

= ,

где Р

ei

- естественные силы по i-той координате;

m - масса системы "человек - автомобиль";

δ - коэффициент вращающихся масс;

x

i

- i - тая координата системы;

t - время.

В состав естественных сил включаются тяговая сила и сила сопротивления

движению. Структура естественной силы P

ei

зависит от избираемого режима

движения. Так, для разгона

P P P P P

ei p i f

=−±−

ω

,

где Р

p

- тяговое усилие;

Р

ω

- сопротивление воздуха;

Р

i

- сопротивление движению на подъем;

Р

f

- сопротивление качению.

Составляющие естественной силы рассчитываются по формулам, приве-

денным в разделе 2.3.1.

Для торможения с неотъединенным двигателем

P P P P P P

ei тд xx f i

=− − − − ±

ω

,

где Р

тд

- суммарная сила трения в двигателе, приведенная к ведущим

колесам;

Р

xx

- приведенная к ведущим колесам сила трения в трансмиссии

автомобиля на холостом ходу.

Для торможения с отъединенным двигателем

PPPPP

ei xx f i

=− − ± −

ω

.

Для движения накатом

PPPPP

ei xx f i

=− − ± −

ω

.

В диапазоне скоростей движения, рекомендуемых для каждой из передач,

связи сил сопротивления со скоростями могут рассматриваться как линейные.

Поэтому можно положить

Р

ω

+ Р

f

= b

p

V,

Р

тд

+ Р

xx

+ Р

ω

+ Р

f

= b

т

V,

Р

xx

+ Р

ω

+ Р

f

= b

т1

V,

где b

p

, b

т

, b

т1

- коэффициенты пропорциональности.

Пусть для удовлетворения потребностей водитель вырабатывает аддитивные

программные силы (приращения силы тяги или тормозную силу). Тогда

уравнение движения, подчиненного субъективным целям человека, имеет вид

δm

dx

dt

PP

i

ei п i

2

=+,

где P

пi

- i-я программная сила.

Программная сила в среднем диапазоне величин потребностей

прямопропорциональна величине мотивационной силы. Поэтому

Р

пi

= λ

i

F

i

,

где F

i

- сила i-того мотива деятельности;

λ

i

- коэффициент пропорциональности, табл. 2.9.

С учетом вышеизложенного уравнение целенаправленного движения

системы "человек - автомобиль" преобразуется к виду

δλγm

dx

dt

PVV

i

ei i i i Нi

2

=+ −().

Или для разгона

δλγm

dV

dt

PbVP VV

po i p H2

=− −+ −

р

()

2

,

для торможения с неотъединенным двигателем

δλγm

dV

dt

PbV VV

i тт H

=− − − −

11

(),

для торможения с отъединенным двигателем

δλγm

dV

dt

PbV VV

i тт H

=− − − −

111

(),

для движения автомобиля накатом

Гаврилов Э.В., Гридчин А.М., Ряпухин В.Н. Системное проектирование автомобильных дорог (часть I)

Подождите немного. Документ загружается.