В настоящее время очень активно развивается цифровизация сфер жизнедеятельности человека. Данный тренд не обошел стороной и транспортную сферу. Это продиктовано тем, что сложность вычислительных процессов, необходимых для обслуживания сферы транспорта, возрастает кратно с увеличением автотранспорта на уличной дорожной сети (УДС). Вследствие этого возрастает нагрузка на УДС, что влечет за собой увеличение количества дорожно-транспортных происшествий (ДТП). При применении цифровых возможностей расчета и алгоритмов типовых сценариев процесс расследования ДТП занимает на порядок меньше времени, а точность расчетов увеличивается, позволяя совершать больше экспертных операций.
Digitalization of human activity sphere is developing very actively nowadays. This trend has not bypassed the transport sector. It is dictated by the fact that the complication of computational processes, imperative for servicing the transport sector, increases with the vehicles growth on the road network. As a result, the road network load increases, which entails the road accidents growth. Using digital calculation capabilities and algorithms of typical versions, the process of investigating an accident takes less time, and the accuracy of calculations increases, allowing more expert operations to be performed.
1 Состояние вопроса исследования и актуальность работы Рост автомобилизации в стране ускоряет логистические процессы в жизнедеятельности общества. Одновременно с этим происходит неизбежный рост потерь экономики от дорожно-транспортных событий, связанных с всевозможными видами происшествий (наездов на пешеходов, столкновений ТС, опрокидываний и т.д.) [1]. Возрастающий темп, связанный с процессом автомобилизации (да и в общем, от научного прогресса), не обходит стороной деятельность экспертных подразделений, которые сопровождают процесс расследования дорожно-транспортных происшествий. С увеличением количества происшествий растет потребность в количестве исследований их обстоятельств, что увеличивает нагрузку на экспертные учреждения, специализирующиеся на этом виде исследований. В этом случае на помощь могут прийти методы автоматизации математических процессов [2]. 2 Материалы и методы На текущей момент в автотехнических исследованиях к основным видам расчетов можно отнести расчет скорости движения транспортных средств. Основные варианты расчетов данных категорий для простоты восприятия приведены в табл. 1 [3-6, 8]. Таблица 1 – Основные виды расчетов при автотехнических исследованияхВид расчетаФормула расчета 12 Определения скорости движения автомобиля(1)Расчет скорости ТС при его движении по последовательным участкам с разными коэффициентами сцепления шин с дорожным покрытиемА) ; Б) ;В) ; Г) λ = 90 ° ; Продолжение табл. 112Расчет скорости ТС при его движении по последовательным участкам с разными коэффициентами сцепления шин с дорожным покрытиемЕсли А: Если Б: Если В: Если Г: (2) (3) (4) (5)Расчет скорости при непостоянном торможенииПри незначительном оттормаживании: (6) Продолжение табл. 112 При незначительном оттормаживании: При значительном разрыве в следах торможения:При отсутствии расстормаживания: (7) (8)Расчет скорости при наличии разворота автомобиля (9)Обозначения:– время срабатывания тормозного привода, сек;– время нарастания (замедления), сек; – замедление транспортного средства в соответствии с преодолеваемыми участками по ходу передвижения, м/сек2; – длина одного участка, который характеризуется соответствующим покрытию коэффициентом сцепления, м; – замедление транспортного средства на первом участке торможения, м/сек2;B – размерность колеи транспортного средства, м;L – колесная база автомобиля, м; – перемещение центра масс транспортного средства на первом участке, м;а – расстояние от центра масс до передней оси, м;b – расстояние от центра масс до задней оси, м;– высота центра масс транспортного средства, м; – коэффициенты сцепления транспортного средства в соответствии с преодолеваемыми участками по ходу передвижения;λ – величина угла между осевой линией кузова транспортного средства и границей пересекаемых участков с разными коэффициентами сцепления; – перемещение центра масс транспортного средства в состоянии движения без торможения, м; – замедление транспортного средства в состоянии движения без торможения, м/сек2; – время оттормаживания, сек (для гидравлического привода принимается равным 0,3 сек, а для пневматического привода – ); Продолжение табл. 1λр – степень растормаживания; – разрыв между отобразившимися следами торможения транспортного средства, м;– перемещение центра масс транспортного средства до начала участка бокового скольжения, м;– замедление транспортного средства в состоянии бокового скольжения, м/сек2 (=0,8);α – угол разворота кузова транспортного средства относительно центра масс, град. 3 Результаты исследований Для автоматизации расчета скорости движения транспортных средств по различным сценариям составлена блок-схема, которая скомпилирована в программу на языке программирования «С++» и реализована на базе Rad Studio 11 [11-15].Для удобства работы с программой был выбран оконный интерфейс, который обеспечивает понятную и удобную навигацию для удобства расчета (рис. 1). Рисунок 1 – Интерфейс программы Алгоритм расчетов сценариев в виде блок-схем представлен на рис. 2-5 [10].Для проверки работоспособности программы были использованы несколько примеров реальных дорожно-транспортных происшествий.Пример фабулы дорожно-транспортного происшествия: «** июля 202* года около 19 часов 25 минут Н**** В. С., управляя автомобилем Skoda Octavia, государственный регистрационный знак ******31 RUS, передвигался по автодороге со стороны пос. Волоконовка в направлении г. Шебекино и на 33 км +25 метров автодороги Белгород-Волоконовка на территории Шебекинского района Белгородской области совершил наезд на пешехода Т**** Д. Ф., пересекавшую проезжую часть слева направо по ходу движения автомобиля. В результате дорожно-транспортного происшествия пешеходу Т**** Д. Ф. были причинены повреждения, от которых она впоследствии скончалась в больнице.»С целью определения адекватности модели расчет вначале был проведен стандартным способом путем расчета вручную с использованием рекомендованных методик. Рисунок 2 – Блок-схема расчета скорости движения ТС при различных сценариях расчета Рисунок 3 – Блок-схемы сценариев (блоки 1-3) расчета скоростей движения ТС Рисунок 4 – Блок-схемы сценариев расчета (блок 4) скоростей движения ТС Величина минимального расстояния, необходимого для полного растормаживания определяется по следующей формуле [7]: , (10)где jа – замедление транспортного средства категории М1 (Skoda Octavia) при экстренном торможении на сухом асфальтобетонном покрытии, м/с2: 5,83; 5,91; 5,85 (установлено экспериментально с использованием прибора «Эффект-02»; 5,86 – среднее значение для простоты расчета) [9]; jк – замедление транспортного средства категории М1 (Skoda Octavia) при перемещении без торможения (накатом), м/с2: 9,8∙0,016 ≈ 0,16 [7]; t5 – время оттормаживания, с: 0,3 [7]; t3 – время нарастания замедления транспортного средства категории М1 (Skoda Octavia), с: 0,35 [7]; Sю2 – перемещение центра масс автомобиля Skoda Octavia на втором участке торможения, м: 42,4. = 14,7. Рисунок 5 – Блок-схемы сценариев расчета (блок 5) скоростей движения ТС Поскольку Sпр > Sр (14,7 м > 8,8 м), то можно констатировать, что полное растормаживание транспортного средства в данном примере не имело места, поэтому в расчет скорости движения автомобиля Skoda Octavia необходимо ввести величину степени растормаживания, которая определяется решением кубического уравнения: ; (11), откуда . Решением данного кубического уравнения получено значение λ = 0,58. Откуда по формуле (8) определяем начальную скорость, км/ч: = 100,2. Таким образом, скорость движения автомобиля Skoda Octavia до начала экстренного торможения транспортного средства в данном примере составляла величину около 100,2 км/ч, если расчет проводить путем ручной калькуляции с наслоением погрешностей расчета от взаимосвязи нескольких расчетных операций.Однако, используя предложенную программу и подставляя исходные данные обозначенного выше примера, расчет скорости движения автомобиля Skoda Octavia показал величину 95, 2 км/ч (рис. 6). Рисунок 6 – Пример расчета скорости движения ТС с оттормаживаниемС целью определения адекватности предложенного программного обеспечения была проведена сравнительная оценка между аналитическим ручным методом и автоматическим расчетом. Результаты данного сравнения приведены в табл. 2. Таблица 2 – Сравнение результатов расчетов разными способами Переменная (Sю2)Скорость, км/чРазница, %АналитическийАвтоматический12079,574,26,723089,584,35,8342,4100,295,25450106,2101,44,6560113,6108,94,2 С учетом полученных значений очевидно, что программа уточняет расчет, значительно сокращая степень влияния погрешности и время расчета, которое тратит эксперт, выполняя калькуляционные действия. При этом погрешность расчета находится в пределах инструментальной погрешности. 4 Обсуждение и заключение Используя предложенные алгоритмы и средства автоматизации процесса расчета возможно в значительной степени снизить трудовые затраты эксперта-автотехника на исследование обстоятельств дорожно-транспортного происшествия. Современные технологии позволяют обрабатывать большие объемы данных за незначительное время. С использованием автоматизации появляется возможность комплексного анализа различных исходных данных, которые, в свою очередь, позволяют учесть многовекторность событий, приводящих к ДТП. Данный подход способствует выявлению закономерностей и аномалий, которые приводят к корреляционному анализу информации, способствующей разработке стратегий предотвращения большого количества ДТП.Данное программное обеспечение проходит апробацию на адекватность использования в БГТУ им. В. Г. Шухова и ЭКЦ УМВД России по Белгородской области.Работа выполнена в рамках реализации федеральной программы поддержки университетов «Приоритет 2030» с использованием оборудования на базе Центра высоких технологий БГТУ им. В.Г. Шухова. (This work was realized in the framework of the Program "Priority 2030" on the base of the Belgorod State Technological University named after V.G. Shukhov. The work was realized using equipment of High Technology Center at BSTU named after V.G. Shukhov.).