1.5. Экологическое качество и безопасность автомобильных дорог

Экологическое качество автомобильных дорог определяется воздействием её сооружений и транспортного потока на окружающую среду.

На здоровье людей неблагоприятно действуют вредные выбросы транспортных потоков, шум, вибрация и другие факторы. Различные токсиканты от дороги попадают в близлежащие почвы, водные объекты, загрязняют воздух в зоне дыхания человека. Через сельскохозяйственные культуры, воду многие ингредиенты - загрязнители попадают в организм человека и снижают показатели здоровья. Прежде всего от воздействий автотранспортных потоков страдают органы дыхания человека.

На здоровье населения оказывает влияние как качество питьевой воды, так и качество атмосферного воздуха.

При работе двигателей автомобилей в воздух с газообразными компонентами попадают аэрозольные и пылевидные частицы, среди которых соединения свинца и углерода (сажи) составляют основную долю. Наибольшую опасность для окружающей среды представляют соединения свинца. Опасность накопления соединений свинца в почве обусловлена доступностью его растениям и переходом по звеньям пищевой цепи в животных, птиц и человека. В расчетной оценке уровня загрязнения почв свинцом полагается, что 20 % общего количества соединений свинца разносится в атмосфере в виде аэрозолей, 80 % выпадает в виде твердых частиц размером до 25 мкм и водорастворимых соединений на поверхности земель, прилегающих к дороге. Эти соединения накапливаются в почве на глубине пахотного слоя или на глубине фильтрации дождевых осадков.

Оценка уровня загрязнений атмосферы производится для оксидов азота (NOx), оксида углерода (СО), углеводородов (СхНх), соединений свинца (РЬ) на различном удалении от дороги.

Оценка шумового воздействия осуществляется по эквивалентному уровню транспортного шума в придорожной полосе.

При сооружении земляного полотна автомобильных дорог важнейшей задачей является сохранение плодородного слоя почвы, который представляет собой сложную органоминеральную систему, требующую для своего существования определенных условий.

Непосредственная роль дорожных условий в возникновении дорожно-транспортных происшествий составляет от 2 до 20 % общего числа происшествий.

При движении автомобиля вдоль дороги происходит его пространственное перемещение как поступательное, так и вращательное. При этом возникают вертикальные силы и касательные усилия, наиболее значительные при разгоне и торможении, вызывающие смещение автомобиля относительно верхних слоев дорожного покрытия. Особенно сложным является движение автомобиля на подходах к кривым в плане и на самих кривых, в пределах которых автомобиль совершает вращательное движение вокруг вертикальной оси. На таких участках возникают боковые силы, действующие как на автомобиль, так и на верхний слой дорожного покрытия и оказывающие большое влияние на устойчивость автомобиля. В связи с этим кривые в плане и подходы к ним проектируют в первую очередь из условия обеспечения устойчивого движения автомобиля, предупреждения его опрокидывания и заноса. Таким образом, при движении автомобиля по дороге действует система сил, разных по направлению и величине. Траектория и скоростной режим автомобиля во многом зависят от того, насколько детально учтены при проектировании элементов автомобильных дорог психофизиологические характеристики водителя. Если водитель не имеет затруднений в оценке направления дороги, он правильно выбирает траекторию движения автомобиля на проезжей части и скоростной режим. Ошибки в действиях водителя приводят к возникновению дорожно-транспортных происшествий.

Для обеспечения безопасности дорожного движения большое значение имеет скользкость и шероховатость дорожного покрытия. Недостаточное сцепление шины колеса с дорожным покрытием является первопричиной многих дорожно-транспортных происшествий. Вследствие низкого значения коэффициента сцепления в весенний и осенний периоды происходит до 70 % всех дорожно-транспортных происшествий, в летний период – 30 %.

Особенно ухудшается взаимодействие колес с дорогой при наличии водяной пленки на поверхности дорожного покрытия. Ухудшается сцепление шины колеса с дорожным покрытием, а при высоких скоростях (более 80 км/ч) возникает так называемое явление аквапланирования, заключающееся в образовании водяного клина между передними колесами автомобиля и поверхностью дорожного покрытия; при этом передние колеса автомобиля приподнимаются, и автомобиль теряет управляемость.

Состояние поверхности покрытия зимой существенно оказывает влияние на скользкость покрытия. При наличии рыхлого снега на покрытии коэффициент сцепления мало зависит от параметров шероховатости, но существенно зависит от толщины слоя, плотности, влажности и температуры снега. Сцепные качества уплотненного снега на покрытии также зависят от прочности снега, которая, в свою очередь, зависит от его плотности и температуры.

Большое значение имеет поддержание высокой ровности дорожного покрытия, позволяющей снизить отрицательное воздействие автомобиля на покрытие. При плохом состоянии дорожного покрытия значительно ухудшаются условия движения: появляются вредные для водителя и автомобиля вибрации, существенно усложняются условия работы водителя, так как ему длительное время приходится отслеживать состояние проезжей части, часто изменяя траекторию движения, осуществляя торможение и разгоны. Всем этим внимание водителя отвлекается от других важных с точки зрения безопасности дорожного движения элементов дороги и автомобиля. Поэтому ухудшение ровности дорожного покрытия приводит к повышению аварийности. Наличие неровностей вызывает колебания автомобиля, вредные для человека, дорожного покрытия и самого автомобиля. Неожиданный наезд автомобиля на большой скорости на неровность может привести к разрушению дорожного покрытия и поломке конструктивных элементов автомобиля.

Общий анализ данных о дорожно-транспортных происшествиях показывает, что с ухудшением ровности дорожного покрытия число дорожно-транспортных происшествий возрастает.

Основными причинами дорожно-транспортных происшествий на участках дорог с неудовлетворительной ровностью дорожного покрытия являются взаимное столкновение автомобилей, движущихся на малой дистанции, при резком торможении переднего автомобиля перед неровностью (или выбоиной), а также столкновения автомобилей при внезапных заездах на полосу встречного движения при объезде неровностей. Возможны также дорожно-транспортные происшествия в ночное время вследствие ослепления водителей отраженным светом фар от поверхности воды, заполняющей неровности.

Практика показывает, что при очень высокой ровности дорожного покрытия водители склонны к превышению безопасных скоростей движения.

Для обеспечения безопасности дорожного движения большое значение имеют характеристики поперечного и продольного профилей дороги. Расстояния между автомобилями и от колеса до края полосы движения, необходимые для уверенного и безопасного осуществления маневров встречи и обгона автомобилей, зависят от скорости их движения. При узкой проезжей части зазор между автомобилями и расстояния от колес до края обочины, особенно неукрепленной, оказываются недостаточными и вызывают необходимость значительного снижения скорости. Так как не все водители его осуществляют, относительное количество происшествий возрастает по мере уменьшения ширины проезжей части.

Статистика дорожно-транспортных происшествий показывает высокую эффективность укрепления обочин, допускающего в случае необходимости съезд колеса. Недостаточная ширина обочин приводит к росту числа происшествий по следующим причинам:

- при малой ширине обочин и отсутствии ограждений съехавший на нее с большой скоростью автомобиль во многих случаях не может остановиться в пределах земляного полотна;

- автомобили, остановившиеся на узкой обочине, вдаются в пределы проезжей части, уменьшая ее эффективную ширину.

Количество происшествий, связанных со стоянкой автомобилей на обочинах, достигает 7—12 % их общего количества. Из этих происшествий более 30 % составляют наезды на людей, неожиданно выходящих из кабины или появляющихся из-за стоящих автомобилей.

На безопасность движения оказывает влияние число полос движения. Для повышения пропускной способности автомобильных дорог часто проезжую часть уширяют до трех полос движения на подходах к крупным городам. Снижая количество дорожно-транспортных происшествий при интенсивности движения до 7,5—8 тыс. авт. сут, т. е. до предела нормальной работы двухполосных дорог, введение третьей полосы резко увеличивает число происшествий в интервалах интенсивности 10—12 тыс. авт. сут. Это является следствием того, что среднюю полосу используют преимущественно для обгонов, число которых значительно возрастает, что часто приводит к встречным столкновениям.

Снижая опасность встречных столкновений, разделительные полосы все-таки не полностью устраняют влияние встречного движения. Сохраняется опасность ослепления водителей светом фар встречных автомобилей и выезда на полосу встречного движения при потере водителями ориентировки и заносе. Количество дорожно-транспортных происшествий, связанных с переездом через разделительные полосы, возрастает по мере роста интенсивности движения. Поэтому при высоких интенсивностях движения по оси разделительной полосы устанавливают прочные ограждения, предотвращающие заезд автомобиля на проезжую часть для встречного движения.

На безопасность движения оказывает влияние расстояние видимости. С недостаточной видимостью обычно бывают связаны столкновения при обгонах на кривых в плане и продольном профиле. Особенно опасны отдельные участки с недостаточной видимостью на дорогах, обеспечивающих на большей части протяжения высокие скорости движения. Недостаточная видимость в плане менее отражается на количестве дорожно-транспортных происшествий, чем недостаточная видимость в продольном профиле.

На безопасность движения оказывают влияние продольные уклоны и радиусы кривых в плане. Дорожно-транспортные происшествия на участках дорог, имеющих большие продольные уклоны, бывают связаны с особенностями складывающихся на них режимов движения. Для крутых подъемов и спусков характерны следующие виды происшествий:

- столкновения спускающихся автомобилей с автомобилями, вышедшими на обгон на подъеме (24 % общего числа происшествий на участках дорог, имеющих большие продольные уклоны);

- съезд с дороги из-за порчи тормозов или чрезмерной скорости на спуске (40 %);

- столкновение идущего на подъем автомобиля со встречным при обгоне грузовых автомобилей, значительно снижающих скорость на подъеме, или объезде остановившихся (18 %).

Количество происшествий, связанных с автомобилями, движущимися под уклон, в 1,5—3 раза больше, чем с идущими на подъем, причем разница в условиях движения начинает сказываться уже при малых продольных уклонах. Это объясняется увеличением длины тормозного пути на спусках при необходимости экстренного торможения и со случаями отказа тормозов, составляющих 40 % от всех происшествий, вызванных неисправностями автомобилей. На крутых затяжных спусках этот процент еще выше.

Дорожно-транспортные происшествия на участках с большими продольными уклонами происходят в верхней части подъемов и сразу за вершинами выпуклых вертикальных кривых, а также в нижней части спусков, на вогнутых переломах продольного профиля, на которые автомобили въезжают, развив высокие скорости. Происшествиям способствует повышенная скорость автомобилей в нижней части вогнутых вертикальных кривых, которая требует более широкой проезжей части.

Участки кривых в плане являются при малых радиусах местами сосредоточения дорожно-транспортных происшествий. На них возникает 10—12 % общего их количества. Вероятность возникновения происшествий тем выше, чем меньше их радиус. Большое количество дорожно-транспортных происшествий при радиусах менее 600 м чаще всего является следствием несоответствия обеспечиваемых ими скоростей скоростям въезда на них с предшествующих участков.

Большое влияние на безопасность движения оказывают искусственные сооружения. Для уверенного управления автомобилем при движении с высокой скоростью водителю необходим некоторый мысленный пространственный коридор. Сужение его вызывает снижение скорости и повышает вероятность дорожно-транспортных происшествий. На восприятие водителями условий движения влияют искусственные сооружения; деревья, растущие на земляном полотне и вблизи дороги; столбы и дорожные знаки на обочинах.

На тяжесть последствий от дорожно-транспортных происшествий оказывают влияние крутизны откосов насыпей и препятствия на придорожной полосе. Неисправность рулевого управления, занос при крутом повороте на скользкой дороге, объезд препятствия, предупреждение наезда на неожиданно появившегося пешехода или стремление избежать столкновения с выехавшим на полосу движения встречным автомобилем могут приводить к выездам автомобилей с полотна дороги на прилегающую полосу местности. Примерно 20—40 % общего числа таких случаев завершаются опрокидыванием автомобиля. Количество съездов тем больше, чем уже обочины.

Особенно опасны кривые малых радиусов и крутые продольные уклоны.

С наездами на препятствия связывают около 5 % всех дорожно-транспортных происшествий, но каждое шестое из них имеет смертельные последствия.

Анализ распределения дорожно-транспортных происшествий на всем протяжении дороги и плотности их концентрации позволяет выявлять опасные участки и устанавливать степень влияния дорожных условий на аварийность.

В настоящее время существует общегосударственная система учета дорожно-транспортных происшествий на всей сети дорог страны. Кроме этого, сведения о дорожно-транспортных происшествиях собираются и анализируются всеми дорожными и автотранспортными организациями. На каждое дорожно-транспортное происшествие заполняют специальную учетную карточку, данные которой передают в единый вычислительный центр МВД России для последующей обработки и анализа.

Для выявления опасных участков и прогнозирования степени опасности отдельных участков дороги используют методы оценки коэффициентов аварийности и безопасности.

Коэффициентом безопасности К_без называется отношение максимальной скорости движения, обеспечиваемой тем или иным участком дороги, V к максимально возможной скорости въезда автомобилей на этот участок V_вх

.

Участки дорог оцениваются по степени опасности для движения исходя из следующих значений коэффициентов безопасности:

- очень опасный участок дороги - К_без = < 0,4;

- опасный участок дороги - К_без = 0,4…0,6;

- малоопасный участок дороги - К_без = 0,6…0,8;

- практически неопасный - К_без >0,8.

При обследованиях автомобильных дорог особое внимание уделяется участкам со значением коэффициента безопасности менее 0,4. В проектах новых дорог не допускаются участки с коэффициентами безопасности, не превышающими 0,8.

Степень опасности участка дороги может характеризоваться также итоговым коэффициентом аварийности, представляющим собой произведение частных коэффициентов, учитывающих влияние отдельных элементов плана и профиля дороги:

,

где К1, К2, К17 — частные коэффициенты, равные отношению числа дорожно-транспортных происшествий на участке при том или ином параметре элемента плана и профиля дороги к числу дорожно-транспортных происшествий на эталонном горизонтальном прямом участке дороги с проезжей частью шириной 7,5 м, шероховатым дорожным покрытием и укрепленными обочинами.

Наиболее аварийными участками являются пересечения автомобильных дорог. Для разработки комплекса мероприятий по повышению безопасности дорожного движения на пересечениях необходимо знать степень их опасности. Наряду с анализом аварийности на пересечении оценивается опасность движения по каждому направлению.

Степень безопасности дорожного движения на пересечениях в одном уровне зависит от направления и интенсивности пересекающихся потоков движения, числа точек пересечения, разветвлений и слияния потоков — конфликтных точек, а также от расстояния между ними. При большем числе автомобилей, проходящих через конфликтную точку, более вероятны ошибки водителей, приводящие к возникновению дорожно-транспортных происшествий.

Степень опасности пересечения оценивается показателем безопасности движения К_а, характеризующим число дорожно-транспортных происшествий на 10 млн автомобилей, прошедших через пересечение.

В зависимости от значения К_а пересечения по степени опасности классифицируют следующим образом:

- неопасное пересечение - К_а менее 0,3;

- малоопасное - К_а = 3,1…8;

- опасное - К_а = 8,1…12;

- очень опасное - К_а более 12.

На вновь проектируемых дорогах показатель безопасности на пересечениях в одном уровне не должен превышать 8.

Безопасность дорожного движения на пересечениях в разных уровнях зависит от интенсивности движения транспортных потоков, проходящих через конфликтные точки, число и степень опасности которых определяются схемой развязки. На полных развязках в разных уровнях пересечения транспортных потоков исключаются и в конфликтных точках происходят только маневры слияния и разветвления.

Важное место в обследовании автомобильных дорог занимает постоянное изучение наиболее аварийных участков, выявляемых путем построения линейных графиков коэффициентов аварийности и безопасности, а также при анализе дорожно-транспортных происшествий. Эти участки должны особенно детально обследоваться.

Наиболее опасными являются следующие элементы дорог:

- участки, проходящие через населенные пункты. Такие участки отличает высокая интенсивность движения транспортных потоков и пешеходов; - наличие разных неподвижных препятствий, близко расположенных к проезжей части;

- наличие стоящих автомобилей, не только сужающих проезжую часть, но и ограничивающих видимость дороги для пешеходов, и т. п. По данным статистики, на участках дорог, проходящих через населенные пункты, возникает 20... 30 % всех дорожно-транспортных происшествий;

- пересечения и примыкания автомобильных дорог в одном уровне, на которых наблюдается 10...30 % всех дорожно-транспортных происшествий;

- участки с низкими сцепными качествами дорожного покрытия. В течение года количество дорожно-транспортных происшествий на этих участках может колебаться от 30 до 70 % всех дорожно-транспортных происшествий;

- участки с затяжными и крутыми подъемами и спусками, на которых число дорожно-транспортных происшествий достигает 7...25 %. Наиболее тяжелыми являются происшествия, возникающие при движении на спуск;

- кривые в плане малого радиуса;

- участки с ограниченной видимостью в плане и продольном профиле;

- мосты и путепроводы с недостаточной шириной проезжей части. На этих участках возникает примерно 3 % всех дорожно-транспортных происшествий.