И управлению их функционированием

2.1. 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.

 

18

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.

 

2.2. 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.

 

19

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.

 

 

20

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.

 

21

Режим движения i-го автомобиля можно представить как функцию

 

P_i = f ( B_i ; А _i ; Д; С),

 

где B_i, A_i, - параметры, характеризующие данный автомобиль и данного водителя; Д и С - параметры, характеризующие соответственно дорогу и среду.

В условиях возрастающей интенсивности движения успешно обеспечить перевозочный процесс можно лишь при непрерывном совершенствовании организации дорожного движения. В связи с этим необходимо знать закономерности формирования транспортных потоков в различных дорожных условиях.

Объединение элементов дорожной и транспортной составляющих в

подсистемы и единый комплекс, позволяет анализировать роль каждого элемента в обеспечении надежного и эффективного функционирования всего комплекса.

 

2.3. Теоретические основы управления состоянием

и функционированием автомобильных дорог

 

Основой теории управления состоянием и функционированием дорог служит качественное и количественное описание сущности и закономерностей взаимодействия элементов и систем комплекса ВАДС. Методическую базу теории эксплуатации дорог и организации движения составляет системный подход, позволяющий определить функциональные взаимосвязи и характеристики отдельных элементов и подсистем и их роль в транспортном процессе и в воздействии на состояние дороги в процессе ее эксплуатации.

Подсистема водитель – автомобиль(ВА) характеризует эргономическую связь человека с автомобилем. Ее изучение позволяет установить оптимальные условия для водителя и пассажира в процессе движения автомобиля, а также в выборе режима этого движения. От условий, в которых работает водитель, зависит его работоспособность, а, следовательно, и эффективность работы автомобиля. В то же время от психофизиологического состояния водителя и его профессионального мастерства зависит не только режим движения, но и работоспособность автомобиля.

Подсистема автомобиль – дорога(АД) и ее обратная связь являются важнейшим звеном всего комплекса с позиции изучения влияния на состояние дороги в процессе эксплуатации и эффективности этого взаимодействия. Это исследование позволяет оценить напряженно-деформируемое состояние дорожной одежды, образование деформаций и разрушений и составляет основу теории эксплуатации дорог.

 

 

22

Анализ подсистемы АД позволяет, прежде всего, углубить наши знания о динамике взаимодействия автомобиля с неровной ездовой поверхностью и установить зависимость скорости движения от амплитудно-частотной характеристики автомобиля и статистических характеристик микропрофиля покрытий. Изучение этой зависимости позволяет оценить влияние ровности покрытий в различных природных условиях на скорость движения и обосновать допустимую ровность для дорог различных категорий.

Изучение подсистемы АД дает возможность совершенствовать одну из важнейших проблем эксплуатации дорог – изучение причин образования деформаций и разрушений одежд с учетом динамических нагрузок, частоты и времени их действия, усталостных явлений в слоях одежды и обосновать предельное состояние одежд и покрытий, при котором движение автомобилей с заданными скоростями и нагрузками становится невозможным или неэкономичным. Критерии предельного состояния позволяют установить причины разрушений одежд и покрытий и нормировать различные ремонты в разных условиях службы дорог.

Установление зависимостей от режима движения автомобилей, конструкции и прочности одежд, типа покрытий, климатических и гидрогеологических условий позволит обосновать надежные методы назначения видов ремонтных работ и их периодичность.

Анализ подсистемы АД является основой для совершенствования такой важной проблемы, как работоспособность и межремонтные сроки службы.

Нормирование этих сроков имеет народнохозяйственное значение. От периодичности ремонтов зависит эффективность распределения и использования капиталовложений, планирование и финансирование работ по содержанию, ремонту и реконструкций.

Теоретические методы расчета межремонтных сроков службы еще недостаточно достоверны.

Эффективным принципом изучения проблемы межремонтных сроков является моделирование службы дорожных одежд на специальных стендах. Следует решить вопрос о создании нескольких стендов в научных центрах страны.

Подсистемы дорога – водитель (ДВ) и среда – водитель (СВ) базируются на психофизиологических особенностях водителей и исследовании влияния дороги и окружающей среды на их состояние в процессе движения автомобилей.

Каждый элемент дороги и окружающей среды несет ту или иную информацию и вызывает у водителей эмоциональную реакцию Э _i, которая суммируется в общее эмоциональное напряжение Э_о. Водитель, анализируя ситуацию, избирает такой режим движения, который обеспечивает минимальное напряжение и максимальную безопасную скорость υ.

23

Поэтому изучение зависимости υ = f (Э_о) позволит решать различные задачи по рациональному обустройству дорог - расстановке дорожных знаков, уширению проезжей части, архитектурному оформлению и др.

Анализ этих подсистем открывает перспективу совершенствования одной из важнейших проблем эксплуатации дорог - безопасности движения. На основе исследования зависимости скорости от эмоционального напряжения можно установить максимальные безопасные скорости движения в различных дорожных ситуациях и погодных условиях и обосновать системы показателей оценки этих условий.

Подсистемы ВС, АС и ДС отображают воздействия человека, автомобиля и дороги на окружающую среду. Анализ этих подсистем имеет огромное значение для изучения таких важных проблем, как транспортный шум, загрязнение воздуха, охрана природы и др.

Подсистемы СД и СА являются тепломассообменными моделями системы.

Они базируются на анализе взаимодействия природных комплексов (прежде всего климата) с дорогой и автомобилем. Исследование подсистемы СА представляет интерес в первую очередь для автомобилистов. Для дорожников большое значение имеет исследование подсистемы СД, поскольку воздействие климата вызывает снижение ровности, прочности, эксплуатационных качеств, устойчивости дорог, безопасности движения. Исследования подсистемы СД позволяют решать различные практические задачи для региональных условий, возникающие при содержании, ремонте и реконструкции дорог: устанавливать возвышение бровки полотна, рассчитывать глубину промерзания и оттаивания, определять толщину гидро- и термоизоляционных, дренажных слоев и др.

Исследование вводно-теплового режима дорог для специфических региональных условий остается пока актуальной проблемой эксплуатации.

Изучение этого режима позволит решать актуальные для практики вопросы трещиноустойчивости, сдвигоустойчивости, пучиноустойчивости одежд.

Анализ подсистемы СД является основой для совершенствования такой важной проблемы, как снегозащита дорог. Опыт эксплуатации показал, что существующие придорожные лесонасаждения не всегда эффективно защищают дорогу от снега, а во многих местах, наоборот, способствуют снегоотложению на проезжей части дорог. Необходима разработка общей теории снегопереноса и снегоотложений и системы снегозащитных мероприятий.

Анализируя функционирование комплекса ВАДС с теоретико-операционных позиций, необходимо отметить его некоторые наиболее важные особенности.

Главная особенность - децентрализация взаимодействия систем ВАДС, так как комплекс охватывает многочисленные самостоятельно действующие элементы и факторы, решения и управляющие воздействия, принятые изолированно друг от друга.

 

24

Вторая особенность комплекса ВАДС - во многом случайный (стохастический) характер функционирования, поскольку все его системы подвержены воздействию неблагоприятных факторов климата. По стохастическим законам формируется и транспортный поток.

К основным управляемым элементам комплекса относят дорожные условия и транспортные потоки, а также их взаимодействие, поскольку параметры подсистемы ВА изменяются менее динамично и на определенном этапе могут быть приняты среднестатистическими.

Исходя из анализа взаимодействия систем комплекса ВАДС в качестве теоретической базы управления состоянием и функционированием дорог можно выделить следующие положения:

• несмотря на существенные изменения, происходящие в процессе функционирования как в отдельных элементах комплекса ВАДС, так и во взаимодействиях его систем, конечные результаты (производительность, пропускная и провозная способность дорог, себестоимость перевозки, удобство и безопасность движения) могут быть постоянным или колебаться в заданных пределах в любых природно-климатических условиях;

• взаимодействие систем комплекса ВАДС - управляемый процесс, причем управляемым является общее функционирование комплекса и взаимодействие его отдельных систем;

• эксплуатационные качества системы «дорожные условия» также управляемы и могут быть обеспечены в заданных пределах независимо от природно-климатических условий;

• транспортно-эксплуатационные характеристики дорог определяются на этапе проектирования и должны поддерживаться на заданном уровне в процессе эксплуатации.

В процессе функционирования имеются широкие возможности перевода комплекса ВАДС из одного состояния в другое, используя соответствующие управляющие воздействия на отдельные подсистемы (например, на параметры, характеристики и состояние дорог, на распределение транспортных потоков по сети дорог, на интенсивность и состав транспортного потока) или на несколько подсистем одновременно.

 

2.4. Комплекс ВАДС как система

массового обслуживания

 

В управлении функционированием комплекса ВАДС и его основных подсистем может быть использована теория массового обслуживания.

Автомобильная дорога может быть рассмотрена как аппарат обслуживания, а процесс обеспечения дорожными условиями движения транспортных потоков – как процесс обслуживания (рис. 2.2).

 

25

 

Рис. 2.2. Граф комплекса ВАДС как системы массового обслуживания:

 

" - I уровень обслуживания; – - II уровень обслуживания; – – – - взаимодействия; –•–•–• - помехи со стороны окружающей среды;  - дорожно-эксплуатационная служба и другие виды обслуживания; остальные обозначения см. на рис. 2.1.

 

На существующей дороге:

посредством аппарата обслуживания Д происходит самообслуживание клиентов АВ, т. е. автомобилей, водителей и пассажиров;

в процессе обслуживания происходит ухудшение параметров всех участников процесса, т.е. износ аппарата обслуживания Д и расход ресурса в подсистеме АВ (утомление водителя, расход топлива, износ автомобиля и повышение вероятного спроса на техническое обслуживание автомобиля);

среда изменяет (как правило, ухудшает) параметры аппарата обслуживания и характер процесса обслуживания;

главным источником улучшения параметров системы с фактическими характеристиками является деятельность дорожно-эксплуатационной службы и других видов обслуживания (автосервис, ГИБДД МВД России и др.) , компенсирующая расход ресурсов во всех подсистемах.

Если процесс самообслуживания, износ аппарата обслуживания и влияние среды происходит самопроизвольно, то улучшение параметров систем происходит сознательно, планово. При этом бытовое обслуживание пополняет ресурсы водителя (В), различные виды технического обслуживания пополняют ресурсы автомобиля (А), организация движения способствует улучшению взаимодействия автомобилей в транспортном потоке (ТП). И, наконец, дорожная служба улучшает характеристики аппарата обслуживания (дорожных условий - ДУ) мероприятиями по текущему содержанию и ремонту или реализует крупные мероприятия, требующие единовременных затрат, т. е. осуществляет реконструкцию дороги.

Сказанное позволяет считать комплекс ВАДС двухуровневой децентрализованной системой обслуживания: обслуживание движения (I уровень) и компенсация расхода ресурса во всех подсистемах (II уровень).

26

Каждому взаимодействию уровней I или II присущ свой вектор пропускных способностей аппарата обслуживания (мощность или производительность, т. е. ресурсы):

l( ðТП) - пропускная способность дороги при данном составе транспортного потока в эталонных условиях;

λ( ðД) - возможности (производительность) дорожной службы по проведению работ определенного вида (например, снегоочистка, борьба с гололедом и др.)

λ( ðА) - пропускные способности различных линий технического обслуживания автомобилей;

λ( ðВ) - пропускные способности различных видов бытового обслуживания;

λ( ðТП) - возможности дорожных служб по проведению различных мероприятий по организации движения.

Взаимодействие, обозначенное ð - помехи от среды и расход ресурса - вызывает необходимость в обслуживании уровня II. Причем, если поток этих заявок превосходит пропускную способность (ресурсы) соответствующей линии, происходит ухудшение качества обслуживания на уровне I.

В целях упрощения модели можно опустить взаимодействия АóВ, т.е. управление автомобилем утомляет водителя (ð), водитель способен осуществить некоторые виды технического обслуживания своего автомобиля (ï), поскольку эти взаимодействия не относятся к компетенции дорожной службы.

Считая известными затраты на приведение параметров дороги в соответствие с требованиями движения и затраты на улучшение содержания дороги для пропуска транспортного потока с расчетной, как правило, возрастающей интенсивностью и располагая экономическими показателями комплекса ВАДС - можно сформулировать технико-экономическую задачу об оптимальных условиях функционирования комплекса ВАДС. Зависимость этих функций от года t связана с изменением погодных условий и параметров транспортного потока. Функция распределения параметров автомобилей также зависит от t, так как происходит постоянное совершенствование и обновление парка автомобилей.

Чтобы выбрать оптимальную программу капиталовложений, необходимо учесть единовременные затраты на совершенствование дорог и последовательные затраты на ее содержание.

Решение этой экстремальной задачи в принципе дает возможность оптимизировать параметры всех систем комплекса с учетом возмущающих воздействий окружающих условий по принятому критерию достижения конечной цели - снижению издержек на транспортный процесс.

 

27

Так же как программы по развитию и совершенствованию других систем, программы деятельности по строительству, реконструкции, ремонту и содержанию дорог будет оптимальной, если она соответствует минимуму приведенных (дисконтированных) затрат. Для решения этой задачи требуется детальная исходная информация о составляющих комплекса и их совместном распределении.

Имеются предпосылки для оценки эффективности мероприятий по повышению технического уровня и уровня содержания конкретной дороги или ее участка и для сравнения вариантов мероприятий. Эту задачу можно решать в следующей последовательности:

1. Производят параметризацию и разбиение пространства (ТП, С), т.е. определяют, какими параметрами следует характеризовать транспортный поток и окружающую среду, возможные пределы их колебаний и степень детализации их членения.

Например, пространство (ТП, С) может быть описано координатами ₁, ₂, С₁, С₂, С₃, С₄ и т.д., где ₁ – интенсивность движения; ₂ – доля легковых автомобилей в потоке; С₁ – фактор температур воздуха; С₂ – фактор гололеда; С₃ - фактор дождя; С₄ - фактор снегопада и т.д.;

2. Оценивают численные значения (ТП, С), т.е. описывают изменения интенсивности движения по сезонам года и по сезонам года и по состоянию погоды внутри сезонов;

3. Намечают конкурирующие варианты мероприятий на данном участке дороги и определяют стоимости для каждого варианта, включая и нулевой. Для существующей дороги за нулевой принимают вариант без дополнительных капиталовложений, а для проектируемой - вариант с минимальными капитальными затратами;

4. Приращение штрафной функции  в каждой точке пространства (ТП, С) определяют с учетом потерь от снижения скоростей движения и от увеличения ДТП при ухудшении условий (по сравнению с эталонными);

5. Выбрав сроки сравнения и коэффициенты приведения, определяют значения приведенных (дисконтированных) затрат.

Таков путь определения технико-экономической эффективности мероприятий по улучшению взаимодействия комплекса ВАДС и его подсистем, а также путь эффективного управления транспортными потоками и транспортно-эксплуатационными характеристиками дорог.

Улучшения функционирования дороги можно добиться также оперативными методами - с помощью управляющих воздействий на транспортный поток (например, регламентирование скоростей движения, состава потока, рядности, управление въездами и пр.).

 

28

2.5. Модель управления системой

дорожные условия - транспортные потоки

 

Комплекс ВАДС и систему ДУ – ТП можно рассматривать как децентрализованную систему обслуживания со случайными стохастическими входами. К этим входам относят спрос на пользование дорогами со стороны транспортного потока, т.е. его интенсивность и состав движения N = f (ТП), а также возмущающие воздействия окружающей среды = f ( C ) . Модель двухуровневого управления функционированием системы ДУ – ТП включает в себя стратегическое, или программное, и оперативное, или текущее, управление.

Модель состоит из следующих основных блоков (рис. 2.3):

1 - нормативные характеристики параметров дороги (НПД); 2 - проектные характеристики параметров дороги (ППД); 3 - сумматор (сравнитель) первого уровня управления; 4 - блок выбора оптимальных управляющих решений I уровня

(ОУ I); 5- нормативные характеристики состояния дорог (НСД); 6 - фактические характеристики состояния дороги (ФСД); 7 - сумматор II уровня управления; 8 - блок выбора оптимальных решений II уровня (ОУ II).

I уровень управления (стратегическое или программное) системой ДУ – ТП состоит в назначении и выборе параметров и характеристик дороги на стадии

проектирования и в полноте реализации этих решений в процессе строительства или реконструкции. Сюда же входит обоснование мощности и ресурсов дорожно-эксплуатационной службы для обеспечения требуемого уровня содержания дороги, исходя из принятых проектных решений в конкретных условиях эксплуатации дороги.

II уровень управления (оперативное или текущее) состоит в назначении и

реализации мероприятий по содержанию и ремонту дороги, организации и обеспечению безопасности движения в период эксплуатации.

Большое влияние на эффективность второго уровня управления оказывают

основные параметры и характеристики дороги, принятые на первом уровне (  и  - принятые на I уровне и влияющие на фактическое состояние и нормативные требования к состоянию дороги).).

Выходными характеристиками модели управления являются конечные показатели функционирования комплекса ВАДС и системы ДУ–ТП: приведенные затраты (Е), себестоимость перевозок (S), производительность автомобилей (П), скорость (v), безопасность движения (К _а) и др.

 

 

29

 

Рис. 2.3. Модель двухуровневого управления функционированием системы ДУ-ТП

 

Алгоритм управления системой ДУ–ТП состоит в следующем. На основе анализа многолетнего опыта работы дорог с различной интенсивностью движения в различных природно-климатических условиях разрабатывают технические нормативы и требования проектирования дорог (ГОСТ, СНиП), которые должны обеспечивать принятые в нормах выходные характеристики функционирования системы ДУ–ТП (вектор х₁). Эти выходные характеристики могут быть обеспечены только при определенных нормативах содержания дорог и организации движения (НСД), которые принимаются в проекте. На стадии проектирования, исходя из перспективной интенсивности и состава движения (вектор N = f (ТП)) и погодно-климатических условий (вектор = f ( C )), определяют фактические проектные параметры дороги (ППД), которые должны обеспечивать проектные выходные параметры функционирования комплекса (вектор х).

Проектирование обычно идет методом подбора оптимального варианта и определения рассогласования,  т.е. отличия проектных значений выходных параметров от нормативных. При наличии этого рассогласования принимают оптимальное управляющее воздействие I уровня ОУ I, т.е. вносят коррективы в проектные решения. Переменными I уровня управления являются основные технические параметры и характеристики дорожно-эксплуатационной службы.

Особое место на первом уровне управления занимает этап создания дороги с принятыми проектными показателями, т.е. этап строительства. От полноты и точности реализации проектных решений, их улучшения или ухудшения в процессе строительства во многом зависит качество будущей дороги.

 

 

30

На II уровне управления, исходя из фактического технического уровня построенной дороги (векторы ), фактической интенсивности и состава движения, реальных погодно-климатических условий и уровня содержания дороги, формируется ее фактическое состояние (ФСД) и выходные характеристики функционирования комплекса ВАДС (вектор у). Сравнивая эти характеристики с нормативными (вектор у_Ф), в блоке 7 определяют рассогласование второго уровня управления  В зависимости от его величины назначают управляющее воздействие второго уровня (U_II) или первого уровня (U_I)

К числу переменных второго уровня относят характеристики состояния дороги, организации движения и уровня содержания (прочность, ровность сцепные качества, разметка, знаки, скользкость, снежные отложения и т.д.).

Многие рассогласования могут быть устранены средствами содержания дорог, т.е. воздействиями второго уровня. При возрастании интенсивности движения и воздействий погодно-климатических условий, которые, постепенно накапливаясь, приводят к ухудшению состояния дороги, управляющие воздействия II уровня не обеспечивают нормального функционирования.

Требуется управляющее воздействие I уровня - ремонт или реконструкция дороги, что приводит к изменению постоянных параметров и основных транспортно-эксплуатационных характеристик дороги, т.е. параметров аппарата обслуживания. При отсутствии управляющих воздействий в начальной стадии происходит самоуправление или саморегулирование, которое выражается в изменении скорости движения транспортного потока и пропускной способности.

Между выходными характеристиками и вектором спроса N есть обратная связь Z. Чем лучше дорога, тем больше она привлекает автомобилей и наоборот.

Математическая модель задачи управления системой ДУ - ТП относится к классу задач о принятии решения в условиях неопределенности, поскольку успех управления зависит от трех групп факторов и условий:

• заранее известные условия (например, район проложения дороги, его природные условия);

• условия, зависящие от управляющего органа или задаваемые им элементы решения, которые могут изменяться в заранее заданных пределах (геометрические параметры дороги, уровень ее содержания и т.д.);

• неизвестные в каждый данный момент факторы (например, метеорологические условия, интенсивность и состав движения и т.д.).

Как следует из модели и алгоритма управления функционирования системой ДУ – ТП основным этапом формирования качества этого функционирования является проектирование дороги.

 

31

Однако во многих случаях при проектировании дорог условия их будущей эксплуатации учитываются плохо, параметры и характеристики дорог рассчитываются только на обеспечение движения в теплое время года, а условия движения в неблагоприятные осенне-весенние и зимние периоды не учитываются.

Проектные организации освобождены от ответственности за транспортно-эксплуатационные характеристики дорог в процессе эксплуатации.

Недостаточная изученность всего многообразия реальных условий работы дорог, их неполный учет или пренебрежение ими при проектировании и строительстве наносят значительный ущерб транспортно-эксплуатационным показателям дорог в процессе эксплуатации.

Дорожно-эксплуатационная служба вынуждена устранять не толькозакономерно возникающие изменения в дороге, но и ошибки и упущения проектировщиков и строителей, поскольку на нее возлагается вся ответственность перед потребителями за качество и состояние дороги, независимо от того, когда и как она была построена.

Необходимо изучать особенности работы дорог в различных условиях с тем, чтобы совершенствовать методы проектирования, строительства и эксплуатации дорог.

В этом отношении происходит определенный прогресс. Так, в СНиП 2.05.02 - 85 впервые предусмотрен ряд требований, направленный на более полный учет усло