Оценка эффективности снижения рисков столкновения сельскохозяйственных автотранспортных машин и травмирования водителей

Введение. Автомобильный транспорт в настоящее время является наиболее опасным видом транспорта, поэтому обеспечение безопасности дорожного движения является важной социальноэкономической и демографической задачей в Российской Федерации.

Одной из основных эксплуатационных характеристик автотранспортной машины (АТМ), существенно влияющей на безопасность дорожного движения, является скоростной режим [1–2]. Анализ дорожнотранспортного травматизма, представленный на официальных сайтах ГИБДД Брянской области и Российской Федерации, показывает, что причинами аварийности чаще всего является несоответствие скорости конкретным условиям движения и несоблюдение дистанции между автомобилями. Все это в полной мере относится и к водителям автотранспортных машин (АТМ) сельскохозяйственного производства.

Методика исследования. С целью снижения риска травмирования водителей АТМ в сельскохозяйственном производстве была разработана модель безопасного функционирования машин, проведены экспериментальные исследования [3–4] и получены следующие результаты в условиях деформируемого грунта (пашня, стерня) и грунтовой дороги (суглинок):

– рекомендуемые значения скоростей движения ведомых АТМ: «КамАЗ-4326-2», 8 т – 15,78 м/с; «КамАЗ-4326-2», 12 т – 16,5 м/с; «КамАЗ-43114», 10 т – 17,6 м/с; «КамАЗ-43114», 16 т – 17,5 м/с;

– установленные допустимые параметры процесса риска столкновения Rст(t) при скорости движения ведущей АТМ (8,33–16,67) м/с: положительный допуск – 0,74 м/с; 0,60 м/с; 0,52 м/с; 0,64 м/с, отрицательный допуск – 0,8 м/с; 0,63 м/с; 0,62 м/с; 0,99 м/с, соответственно.

Были определены значения тормозного пути АТМ, исходя из пяти существующих классических выражений [5–7] в соответствии с ГОСТ Р 51709-2001 «Автотранспортные средства. Требования безопасности к техническому состоянию и методы проверки» и полученных экспериментальных исследований для каждой из приведенных машин (таблица 1).

В таблице 1 приведены средние значения классических выражений и экспериментальные данные, звездочкой обозначены рекомендуемые значения скоростей движения ведомых АТМ: 56,8 км/ч для «КамАЗ4326-2», 8 т; 59,4 – «КамАЗ-4326-2», 12 т; 63,4 км/ч – «КамАЗ-43114», 10 т; 63 км/ч – «КамАЗ-43114», 16 т.

По средним значениям классических выражений и экспериментальных данных построены графические зависимости (согласно аппроксимирующим выражениям 1, 2) величин тормозного пути (рисунок 1 а, б ).

S_TK = B- e^, (1)

Sts ⁼ 8_Tv³ — B₂v² + B₃v — B₄ , (2) где Stk – длина тормозного пути, полученная по классическим выражениям;

S_T3 – длина тормозного пути, полученная по экспериментальным исследованиям;

• A, В , Bi , 83 , S3 , S4, – коэффициенты уравнений;

• V – скорость движения АТМ.

Таблица 1 – Результаты определения значений тормозного пути для АТМ

v Д , км/ч	Величина тормозного пути S T , м
	«КамАЗ-4326-2», 8 т		«КамАЗ-4326-2», 12 т		«КамАЗ-43114», 10 т		«КамАЗ-43114», 16 т
	^Тк	Sts	St«	^Тэ	$Тк	$ТЗ	Sjk	5тэ
30	10,51	6,50	13,56	8,97	10,72	7,07	11,94	9,90
35	12,92	9,84	16,51	13,37	13,19	11,07	14,72	12,20
40	15,87	11,86	20,11	16,33	16,22	13,01	18,16	15,03
45	19,51	13,33	24,51	18,83	19,96	14,01	22,39	18,53
50	23,99	15,01	29,88	21,86	24,57	15,19	27,63	22,83
55	29,50	17,69	36,46	26,40	30,26	17,68	34,09	28,14
56,8*	31,79	18,80	39,18	28,59	32,61	19,12	36,78	30,34
59,4*	35,49	21,68	43,47	32,26	36,34	21,85	41,10	33,96
60	36,30	22,12	44,52	33,44	37,26	22,61	42,08	34,68
63*	41,11	25,94	50,20	39,27	42,23	27,20	47,76	39,31
63,4*	41,80	26,53	51,01	40,16	42,94	27,74	48,57	39,97
65	44,67	29,08	54,39	43,96	45,91	31,10	51,96	42,74
70	55,00	39,34	66,49	58,97	56,58	44,27	64,18	52,67
75	67,74	53,67	81,34	79,43	69,74	63,25	79,29	64,92

а

б

• а )    1 – S Tk для «КамАЗ-4326-2», 8 т; 2 – S Tэ для «КамАЗ-4326-2», 8 т; 3 – S Tk для «КамАЗ-4326-2», 12 т;

4 – S Tэ для «КамАЗ-4326-2», 12 т;

• б )    5 – S Tk для «КамАЗ-43114», 10 т; 6 – S Tэ для «КамАЗ-43114», 10 т; 7 – S Tk для «КамАЗ-43114», 16 т;

8 – S Tэ для «КамАЗ-43114», 16 т

Рисунок 1 – Результаты определения значений тормозного пути S T для АТМ

Результаты исследований и их обсуждение. При движении АТМ «КамАЗ-4326-2», 8 т с рекомендуемой скоростью v – 15,78 м/с при положительном допуске 0,74 м/с значение тормозного пути STk+ в соответствии с классическими выражениями [5, 8] со ответственно составляет: 35,16 м, 29,48 м, 38,47 м 39,71 м, 34,64 м; при экспериментальном исследова нии значение тормозного пути STэ+ составляет 21,68 м что значительно ниже данных, полученных по классическим выражениям. При отрицательном допуске 0,8 м/с значение тормозного пути STk– для этой же АТМ составляет по классическим выражениям: 28,33 м, 22,85 м, 29,815 м, 32 м, 28,07 м соответственно; при экспериментальном исследовании значение тормозного пути STэ– – составляет 16,97 м, что также значительно ниже данных, полученных по классическим выражениям.

Интервалы значений тормозного пути для АТМ «КамАЗ-4326-2», 8 т при положительном и отрицательном допусках для средних значений классических выражений и экспериментальных данных представлены на рисунке 2 а .

При движении АТМ «КамАЗ-4326-2», 12 т с рекомендуемой скоростью v – 16,5 м/с при положительном допуске 0,6 м/с значение тормозного пути STk+ в соответствии с классическими выражениями [5, 8] со- ответственно составляет: 67,76 м, 40,96 м, 47,6 м, 43,10 м, 37,52 м; при экспериментальном исследовании значение тормозного пути STэ+ составляет 36,57 м, что значительно ниже данных, полученных по классическим выражениям. При отрицательном допуске 0,63 м/с значение тормозного пути STk– для этой же АТМ составляет по классическим выражениям [5, 8]: 58,28 м, 33,41 м, 38,82 м, 36,26 м, 31,71 м соответственно; при экспериментальном исследовании значение тормозного пути STэ– составляет 29,26 м, что также значительно ниже данных, полученных по классическим выражениям.

Значения коэффициентов аппроксимирующих выражений (1, 2) для АТМ 56,8 км/ч «КамАЗ-4326-2», 8 т; 59,4 – «КамАЗ-4326-2», 12 т; 63,4 км/ч – «КамАЗ43114», 10 т; 63 км/ч – «КамАЗ-43114», 16 т представлены в таблице 2.

Таблица 2 – Значения коэффициентов аппроксимирующих выражений для АТМ: 56,8 км/ч – «КамАЗ-4326-2», 8 т; 59,4 – «КамАЗ-4326-2», 12 т; 63,4 км/ч – «КамАЗ-43114», 10 т; 63 км/ч – «КамАЗ-43114», 16 т

АТМ Коэффициент	«КамАЗ-4326-2», 8 т	«КамАЗ-4326-2», 12 т	«КамАЗ-43114», 10 т	«КамАЗ-43114», 16 т
A	0,039	0,034	0,040	0,041
	0,046	0,046	0,046	0,046
		0,039	0,039	0,039
	0,038	0,038	0,038	0,038
				0,418
В	3,459	8,355	3,589	4,205
	1,913	2,413	2,049	2,684
	2,496	2,804	2,453	2,732
	3,907	3,907	3,907	3,907
	3,617	3,617	3,587	3,587
				6,515
Bi	1,027	1,316	1,5	–
e2	-7,266	-8,816	-10,88	–
Вз	19,97	24,6	28,08	–
в4	-7,233	-8,133	-11,63	–

Интервалы значений тормозного пути для АТМ «КамАЗ-4326-2», 12 т при положительном и отрицательном допусках для средних значений классических выражений и экспериментальных данных представлены на рисунке 2 б .

При движении АТМ «КамАЗ-43114», 10 т с рекомендуемой скоростью v – 17,6 м/с при положительном допуске 0,52 м/с значение тормозного пути STk+ в соответствии с классическими выражениями [5, 8] соответственно составляет: 48,85 м, 41,25 м, 49,39 м, 49,81 м, 42,84 м; при экспериментальном исследовании значение тормозного пути STэ+ составляет 31,96 м, что значительно ниже данных, полученных по классическим выражениям. При отрицательном допуске 0,62 м/с значение тормозного пути STk– для этой же АТМ составляет по классическим выражениям: 41,46 м, 34,16 м, 40,9 м, 42,45 м, 36,66 м соответственно; при экспериментальном исследовании значение тормозного пути STэ– составляет 24,13 м, что также значительно ниже данных, полученных по классическим выражениям.

Интервалы значений тормозного пути для АТМ «КамАЗ-43114», 10 т при положительном и отрицательном допусках для средних значений классических выражений и экспериментальных данных представлены на рисунке 3 а .

При движении АТМ «КамАЗ-43114», 16 т с рекомендуемой скоростью v – 17,5 м/с при положительном допуске 0,64 м/с значение тормозного пути STk+ в соответствии с классическими выражениями [5, 8] соответственно составляет: 48,10 м, 41,33 м, 42,07 м, 39,68 м, 34,33 м; при экспериментальном исследовании значение тормозного пути STэ+ составляет 33,96 м, что значительно ниже данных, полученных по классическим выражениям. При отрицательном допуске 0,99 м/с значение тормозного пути STk– для этой же АТМ составляет по классическим выражениям: 61,16 м, 54,11 м, 55,08 м, 49,87 м, 42,89 м соответст- венно; при экспериментальном исследовании значение тормозного пути STэ– составляет 42,83 м, что также значительно ниже данных, полученных по классическим выражениям.

а

б

а – «КамАЗ-4326-2», 8 т; б – «КамАЗ-4326-2», 12 т

Рисунок 2 – Интервалы значений тормозного пути для АТМ при положительном и отрицательном допусках

а                                               б а – «КамАЗ-43114», 10 т; б – «КамАЗ-43114», 16 т Рисунок 3 – Интервалы значений тормозного пути для АТМ при положительном и отрицательном допусках

Интервалы значений тормозного пути для АТМ «КамАЗ-43114», 16 т при положительном и отрицательном допусках для средних значений классических выражений и экспериментальных данных представлены на рисунке 3 б .

Снижение риска травмирования R тр водителей сельскохозяйственных АТМ в изучаемой ситуации может быть достигнуто за счет снижения риска столкновения R ст :

( ^стл

, где Rст.к – риск столкновения АТМ по классическим выражениям [1–4];

R ст.э – риск столкновения АТМ по экспериментальным исследованиям;

S н – нормируемое значение величины тормозного пути при рекомендуемых значениях скоростей движения ведомых АТМ [8–10].

Так как R тр →R ст и с учетом (3) получаем:

Rpm.t _ Snr

"ст.з Sre

Согласно (4) и таблице 1 для «КамАЗ-4326-2», 8 т снижение риска травмирования R тр водителей при рекомендуемом значении скорости движения ведомой АТМ 56,8 км/ч составляет 1,69 раза, для «КамАЗ-43262», 12 т при рекомендуемом значении скорости движения 59,4 км/ч риск травмирования снизится в 1,34 раза; для «КамАЗ-43114», 10 т при рекомендуемом значении скорости движения 63,4 км/ч риск травмирования снизится в 1,55 раза; для «КамАЗ-43114», 16 т при рекомендуемом значении скорости движения 63 км/ч риск травмирования снизится в 1,21 раза.

Заключение. С целью снижения риска травмирования водителей автотранспортных машин в сельскохозяйственном производстве на основе разработанной модели безопасного функционирования АТМ были получены экспериментальные данные в условиях нетвердого дорожного покрытия – деформируемого грунта (пашня, стерня) и грунтовой дороги (суглинок):

– рекомендуемые значения скоростей движения АТМ сельскохозяйственного назначения и тормозного пути исходя из средних значений, полученных по существующим классическим выражениям и экспериментальным исследованиям для разных модификаций грузовых автомобилей марки КамАЗ;

– при движении грузовых автомобилей марки КамАЗ в условиях нетвердого дорожного покрытия с рекомендуемой скоростью и учетом положительного и отрицательного допусков значение тормозного пути в исследованиях авторов ниже полученных по классическим выражениям, что позволило снизить риски столкновения АТМ в сельскохозяйственном производстве и травмирования водителей в среднем в 1,45 раза.