Влияние изменения климата на функциональную надежность автотранспортных сетей

Цель. В статье рассматривается проблема учета влияния изменения климата на функциональную надежность региональных дорожных сетей. Предложены алгоритм и методология оценки функциональной надежности дороги, основанные на оценке долговечности и остаточного срока службы дорожного покрытия по критериям деформации: (1) максимально допустимый остаточный прогиб дорожного покрытия, (2) снижение модуля деформации материала дорожного покрытия в результате многократной упругопластической деформации под воздействием транспортного потока, (3) появление неприемлемых продольных выбоин и/или ям. Методы. Для определения вероятности отказа каждого участка дорожной сети разработан метод определения начальной надежности с учетом динамических воздействий (нагрузки от проезжающих транспортных средств), внешних (атмосферных) воздействий и человеческого фактора (нарушение способа укладки асфальтобетона) с использованием байесовских сетей в формате программного пакета GeNie. Математическая модель дорожной сети в виде байесовской сети позволяет моделировать (1) климатические/погодные условия, (2) движение транспорта в реальном времени после аварии с использованием агентной модели, которая использует информацию о движении, накопленную посредством непрерывного мониторинга (включая видеокамеры и БПЛА), время в пути каждого транспортного средства и объем движения на каждой дороге. Надежность выбранной транспортной сети и вероятность отказа каждого ее участка были рассчитаны с использованием байесовской сети, а остаточный срок службы каждого участка дороги был рассчитан на основе деформационных критериев. Результаты. Проведен сравнительный анализ уязвимости дорожной сети ЕкатеринбургТюменского маршрута (Уральский федеральный округ) как для пассажирских, так и для грузовых перевозок, с учетом и без учета климатических изменений, характерных для Среднего Урала, на примере дорожно-транспортного происшествия, приведшего к частичному разрушению одного моста и перераспределению транспортных потоков. Результаты расчета остаточного ресурса, вероятности безотказной эксплуатации и надежности каждого участка сети этих дорог позволили выявить наиболее уязвимые участки дорожной сети Уральского федерального округа и объем необходимых ремонтных работ для поддержания их работоспособности. Заключение. Применение разработанной методики показало, что функциональная надежность Екатеринбург-Тюменского маршрута для регулярных перевозок составляет 99,55%, а для транспортных средств грузоподъемностью более 20 тонн – 98,47%. Использование агентной модели поведения водителей для оценки и анализа уязвимости транспортной сети Екатеринбург-Тюмень в случае обрушения моста показало, что продление маршрута из-за обрушения моста приводит к увеличению углеродного следа дорожной сети и негативному воздействию на окружающую среду.

1. Баринов Е.Н. Оценка и прогнозирование долговечности дорожных асфальтобетонных покрытий: Учеб. Пособие. СПб.: Инж.-строит. Ин-т СПб, 1993. 66 с.

2. ОДН 218.1.052-2002 Отраслевые дорожные нормы. Оценка прочности нежестких дорожных одежд. М.: 2002. 60 с.

3. ОДН 218.046-01 Отраслевые дорожные нормы. Проектирование нежестких дорожных одежд. М.: 2001. 99 с.

4. Моисеенко Р.П., Ефименко В.Н. К оценке долговечности автомобильных дорог // Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета. 2019. Т. 21. № 3. С. 207–213.

5. Моисеенко Р.П., Пушкарева Г.В., Акимов Б.Г. Расчет надежности нежестких дорожных одежд методом моментов по критерию допускаемого прогиба // Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета. 2017. № 6. С. 220-226.

6. Транспортно-эксплуатационные качества автомобильных дорог и городских улиц : учебник для студ. высш. учеб. заведений / В.В. Сильянов, Э.Р. Домке. 2-е изд., стер. М.: Издательский центр «Академия», 2008. 352 стр.

7. Feng K., Li Q., Ellingwood B.R. Post-earthquakemodelling of transportation networks using an agent-based model // Structure and Infrastructure Engineering. 2020. DOI: 10.1080/15732479.2020.1713170

8. Тимашев С.А., Бушинская А.В., Малюкова М.Г. и др. Целостность и безопасность трубопроводных систем. Екатеринбург: УрО РАН, 2013. 590 с.

9. Описание района строительства [Электронный ресурс]. URL: https://studbooks.net/2441945/tehnika/opisanie_rayona_stroitelstva (Дата обращения 30.04.2021).

10. Критерии надежности дорожной одежды [Электронный ресурс]. URL: https://road-project.okis.ru/files/8/3/6/836/DO/5_DO_Nadezjnost.pdf (Дата обращения 07.02.2021).

11. ОДМ 218.2.020-2012 Отраслевой дорожный методический документ. Методические рекомендации по оценке пропускной способности автомобильных дорог. М.: 2012. 148 с.

12. Тулупьев А.Л. Байесовские сети: Логико-вероятностный подход. СПб.: Наука, 2006. 607 с.

13. Пономарев В.А. Мейтенанс сети автодорог региона по критерию риска на основе цифрового мониторинга их нагруженности и износа : магистерская дис. … / В.А. Пономарев. Екатеринбург, 2021. 123 с.