Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Разработка системы мониторинга выбросов автомобильного транспорта в атмосферу крупных городов

ВАК РФ 03.00.16, Экология

Автореферат диссертации по теме "Разработка системы мониторинга выбросов автомобильного транспорта в атмосферу крупных городов"

На правах рукописи

РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ МОНИТОРИНГА ВЫБРОСОВ АВТОМОБИЛЬНОГО ТРАНСПОРТА В АТМОСФЕРУ КРУПНЫХ ГОРОДОВ

Специальность 03.00.16 — Экология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Пермь 2004 г.

Работа выполнена на кафедре охраны окружающей среды Пермского государственного технического университета.

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор В.Ю. Петров

Официальные оппоненты:

доктор технических наук Шенфельд Б.Е. кандидат технических наук Кирьянов Д. А.

Ведущая организация: Московский автомобильно-дорожный институт (государственный технический университет).

Защита состоится 22 октября 2004 г. на заседании диссертационного совета Д 212.188.07 при Пермском государственном техническом университете, по адресу: 614600 г. Пермь, Комсомольский пр., 29 а, зал заседаний ученого совета.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Пермского государственного технического университета.

Автореферат разослан 21 сентября 2004 г. Факс (3422) 39-10-26

Ученый секретарь диссертационного совета доктор технических наук

Рудакова Л.В.

2/36129

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы.

Высокие темпы автомобилизации последних десятилетий ведут к перераспределению нагрузки между различными видами транспорта внутри региональных транспортных систем. За последнее десятилетие парк автомототранспортных средств (АМТС) страны увеличился более чем в 2 раза. К 2005 году на 1000 россиян будет приходиться до 250-300 единиц транспорта, что будет сопоставимо с уровнем европейских стран (Трофименко Ю. В.). Подобная ситуация ведет к снижению эффективности функционирования транспортных систем городов и регионов, резкому осложнению дорожной обстановки, ухудшению условий движения, увеличению расхода топлива и как следствие -^ ухудшению экологической обстановки. В масштабах страны выбросы автомобильного транспорта значительно превышают выбросы других видов , . транспорта, и составляют 93 % от всех выбросов транспорта (Амбарцумян В.В.).

Анализ состояния проблемы и проведенные предварительные ' исследования позволили установить, что в условиях нарастающих («взрывных») темпах автомобилизации, моторизации и роудизации страны решение проблемы загрязнения атмосферы городов возможно при помощи создания эффективных систем мониторинга влияния автотранспортных потоков на загрязнение атмосферного воздуха, результаты которого позволят принимать управленческие решения по оптимизации всех составляющих системы Водитель - Автомобиль -Дорога. Выработка подобных решений не возможна без наличия качественной информационной основы. Известные к началу выполнения настоящей работы методики сбора, получения и анализа информации о состоянии загрязнения атмосферы городов выбросами автотранспорта являются несовершенными, высокозатратными, не отражают современных реалий развития автотранспортного комплекса. Отсутствие системного подхода на этапе накопления и обобщения информации о долевом вкладе АМТС в загрязнение атмосферного воздуха крупных городов не позволяет прогнозировать развитие ситуации, что обуславливает низкую эффективность проводимых работ. Для * решения подобного класса задач в смежных областях науки и техники применяется создание информационных систем, включающих в себя элементы, отвечающие за поведение каждого компонента системы. ( Создание системы мониторинга, включающей в себя этапы сбора,

обработки, анализа и визуализации информации, для комплексной оценки параметров системы Водитель - Автомобиль - Дорога является актуальной для разработки и принятия обоснованных решений в области дорожного строительства и организации дорожного движения, направленных на оптимизацию улично-дорожной сети и минимизацию загрязнения атмосферы.

Экспериментальная часть работы выполнена на примере города Перми и является результатом исследований, выполненных автором в ходе исполнения постановления Главы города Перми №2436 «О проведении обследования

транспортных потоков».

РОС. НАЦИОНАЛЬНАЯ библиотека

С. Петербург

Объект исследований:

Городские автотранспортные потоки; улично-дорожная сеть крупных городов; воздействие автотранспортных потоков на атмосферный воздух крупных городов на примере г. Перми.

Цель работы:

Разработать систему мониторинга, включающую расчетную методику определения выбросов загрязняющих веществ автотранспортным потоком, систему сбора, хранения, обработки и анализа информации о долевом вкладе автотранспорта в загрязнение атмосферы крупных городов.

Поставленная цель достигалась решением следующих основных задач.

Задачи исследований:

1. Разработать методику сбора информации и программу мониторинга параметров автотранспортных потоков, влияющих на загрязнение атмосферного воздуха, выявить закономерности функционирования городской транспортной сети, построить математические модели, описывающие состояние и режимы работы улично-дорожной сети города.

2. Разработать методику определения величин суммарных выбросов загрязняющих веществ (ЗВ) автотранспортным потоком на основе комплексной информации о параметрах транспортных потоков (ТП).

3. На основе геоинформационной системы (ГИС) разработать систему управления базами данных и программный продукт для расчета и отображения на электронном плане города выбросов автотранспорта в виде картограмм рассеивания основных групп ЗВ, с целью получения обобщенной информации для изучения долевого вклада автотранспорта в загрязнение атмосферного воздуха крупных городов.

4. Провести экспериментальные исследования состояния загрязнения атмосферы вблизи крупных автомагистралей города Перми для оценки достоверности результатов, полученных расчетным способом.

Методы исследований.

В работе использовались методы математического моделирования, включающие в себя статистическую обработку данных, корреляционный и гармонический анализ; методы натурных наблюдений; эмпирических оценок характеристик ТП; экспериментальных замеров состава атмосферного воздуха. При решении прогнозных задач использовались геоинформационные технологии, инструменты теории графов.

Научная новизна работы состоит в том, что:

1. Установлены основные закономерности развития дорожно-транспортного комплекса, как элемента транспортной системы крупного города: состав, возраст и структура парка АМТС; объемы, темпы и география дорожного строительства; характер использования АМТС.

2. Построены трендовые и корреляционные математические модели, отражающие часовую, суточную и сезонную неравномерность интенсивности ТП, получен ряд обобщенных характеристик, описывающих состояние и режимы работы улично-дорожной сети крупных городов. Исследованы зависимости распределения ТП на улично-дорожной сети города в пространстве и времени, построены прогнозные модели интенсивности ТП.

3. Предложена методика сбора, хранения и обработки информации о параметрах улично-дорожной сети крупного города, структуре, интенсивности, скорости и иных параметрах ТП, позволяющая при минимальных затратах достаточно полно учитывать их влияние на характер загрязнения атмосферы.

4. Установлено влияние на величину суммарных выбросов ЗВ:

- величины продольного профиля дороги;

- загрузки АМТС;

- стиля вождения и динамики разгона автомобилей в потоке.

5. Разработана методика определения величин суммарных выбросов ЗВ автотранспортным потоком на основе комплексной информации о параметрах ТП и характеристиках улично-дорожной сети города. Проведена ее сравнительная оценка и верификация на основе экспериментальных исследований.

6. Впервые для определения долевого вклада АМТС в загрязнение атмосферы городов были использованы геоинформационные технологии, на основе которых разработаны и реализованы в программном продукте алгоритмы, позволяющие визуально оценивать, анализировать и прогнозировать влияние автотранспорта на общее состояние загрязнения атмосферы городов.

Достоверность научных положений и результатов.

Основные результаты, представленные в работе, достоверны и обоснованы, что обеспечивалось применением современных методов теоретических и экспериментальных исследований, многократным воспроизведением ряда экспериментов, использованием современных методик обработки результатов наблюдений. Полученные расчетным путем данные подтверждены лабораторными натурными исследованиями состояния загрязнения атмосферы вблизи городских автомагистралей.

Практическое значимость и внедрение результатов работы.

Результаты работ позволили:

1. Создать на основе ГНС технологий систему, позволяющую в пространстве и времени вести непрерывный расчетный мониторинг и осуществлять прогнозирование вклада АМТС в загрязнение атмосферы городов, модернизировать действующую в г. Перми систему динамического нормирования выбросов предприятий с учетом выбросов автотранспорта.

2. По заказу администрации г. Перми провести экологическое обоснование транспортной схемы города.

3. В рамках исполнения постановления главы города Перми № 2436 «О проведении обследования транспортных потоков в г. Перми» дать прогноз развития дорожно-транспортного комплекса на среднесрочную перспективу.

4. Разработать перспективную транспортную схему г. Перми в рамках договора N ЭП-300/99 на разработку «Информационной системы по эксплуатации и развитию транспортного комплекса г. Перми»

5. Провести экологическое обоснование возможности использования марганца - содержащих присадок для низко-октановых автомобильных бензинов производства ООО "ЛУКОЙЛ - ПНОС".

Результаты исследований используются при чтении ряда учебных курсов для студентов специальности 150200 «Автомобили и автомобильное хозяйство» Пермского государственного технического университета.

Апробация работы.

Основные положения и результаты работы докладывались и обсуждались на 4-х Международных, 5-и Всероссийских конференциях и семинарах, региональных конференциях, а так же на проходящих на кафедре охраны окружающей среды регулярных семинарах.

Публикации результатов работы.

Основные положения диссертации изложены в 23 публикациях, в том числе: в 1 монографии, 10 статьях, и в 12 материалах и тезисах докладов на научно-практических конференциях и семинарах.

Положения выносимые на защиту.

1. Методика сбора и анализа информации о параметрах ТП на улично-дорожной сети города.

2. Математическая модель характера поведения ТП на улично-дорожной сети города.

3. Методика определения суммарных выбросов загрязняющих веществ ТП на улично-дорожной сети города.

4. Программный продукт «Эколог - транспорт» в составе ГИС «ВЕГА» для расчета и прогнозирования концентрации ЗВ в атмосфере города от выбросов автотранспорта.

Структура и обьеи диссертации.

Диссертация состоит из введения, 5-и глав, заключения, списка литературы, 8-и приложений. Содержит 25 рисунков, 24 таблицы, 101 источник.

Краткое содержание диссертации.

Во введении обоснована актуальность проблемы (масштабы загрязнения атмосферы крупных городов выбросами автомобильного транспорта), сформулирована основная цель работы, научная новизна и практическая значимость, изложены основные выносимые на защиту положения. Сформулирован объект и принципы его исследования.

В первой главе «Способы оценки и прогнозирования загрязнения атмосферы выбросами автомобильного транспорта» определены основы и составляющие системы мониторинга влияния автомобильного транспорта на загрязнение атмосферы крупных городов. Показано, что создание единой информационной системы мониторинга состояния загрязнения атмосферы городов выбросами автомобильного транспорта возможно при решении ряда последовательных и взаимосвязанных задач:

1. Разработать универсальную и доступную методику по сбору исходной информации для моделирования и прогнозирования процессов загрязнения атмосферы.

2. Разработать методику оценки состояния и условий движения на улично-дорожной сети городов.

3. Разработать методику расчета выбросов в атмосферу загрязняющих веществ ТП на городских магистралях.

4. Разработать или адаптировать известные алгоритмы расчета распространения и трансформации ЗВ в атмосфере города.

5. На основе геоинформационной системы создать программный продукт, реализующий описанные выше методики и алгоритмы.

Проводится обзор и анализ существующих подходов к задаче определения влияния выбросов автотранспорта на общее состояние загрязнения атмосферы крупных городов. Дан подробный анализ существующих методик (НИИ «Атмосфера» и МАДИ ТУ) по определению выбросов автотранспорта. Указываются недостатки существующих методик, как с точки зрения точности и адекватности получаемых величин выбросов ЗВ, так и с точки зрения возможности получения качественной и полной информации, необходимой для проведения расчетов. Установлено, что существующие на сегодняшний день варианты решения каждой из указанных выше задач не предполагают взаимной увязки теоретических и практических положений, на основе которых

достигается решение каждой в отдельности задачи. Это делает невозможным создание стройной системы и разработки единого алгоритма, позволяющего вести непрерывный мониторинг состояния загрязнения атмосферы выбросами автомобильного транспорта.

Во второй главе «Система мониторинга состояния и условий движения на улично-дорожной сети городов» изложены принципы, основы построения и результаты ведения мониторинга развития дорожно-транспортного комплекса крупного города на примере г. Перми. Мониторинг состояния и условий движения на улично-дорожной сети является информационной основой функционирования системы мониторинга влияния автомобильного транспорта на загрязнение атмосферы крупных городов. Приведены основные результаты проведенных обследований состояния и условий движения на улично-дорожной сети города Перми, а так же основные закономерности поведения ряда параметров, определяющих величину выбросов загрязняющих веществ ТП во времени.

Система мониторинга состояния и условий движения на улично-дорожной сети города включает в себя: анализ количественного состава и технического состояния парка АМТС города; анализ режимов работы улично-дорожной сети города с использованием современных геоинформационных систем.

Анализ режимов работы улично-дорожной сети города проводился отдельно по четырем группам перегонов города: центральной части; нецентральной части; периферийных («спальных») районов; автомагистралях на въездах и выездах из города.

Необходимая информация для проведения анализа режимов работы улично-дорожной сети и разработки математических моделей, описывающих состояние сети во времени была получена из четырех основных источников: натурных наблюдений при помощи учетчиков; информации из районных отделов ГИБДД и данные о регистрации АМТС из РЭО У ГИБДД УВД Пермской области; информации по проезжающим АМТС с постов ДПС оборудованных аппаратно-программными комплексами «СОВА-2»; информации, полученная при помощи систем глобального позиционирования подвижных объектов GPS Logger - GuardMagic.

Анализ полученных данных был проведен с использованием специально разработанного модуля «Транспортные потоки» геоинформационной системы «Вега».

Анализ показал, что рост автомобильного парка, как в г. Перми, так и в области, происходит в основном за счет легковых автомобилей, доля которых в общем количестве автомобилей в Перми составляет около 80 %, а в Пермской области - около 75 %. На основе анализа статистической информации о динамике изменения автомобильного парка города и области, были построены функциональные зависимости количества зарегистрированных автомобилей по годам за последние 7 лет. Уравнение (1) описывает закономерность роста парка автомобилей в Пермской области, а уравнение (2) - в г. Перми.

у= 27 б 18х -54861798,

(О

у= 12 302х -24455833, (2)

где: х-год (1997,1998,...).

Прогнозирование увеличения автомобильного парка Перми и области на следующие несколько лет показывает с достоверностью 95 %, что при таких темпах роста к 2005 году число автомобилей в г. Перми достигнет 220 ООО единиц, а в Пермской области - более 530 ООО. Существенным является и техническое состояние парка АМТС. Косвенно о техническом состоянии автомобильного парка г. Перми можно судить по среднему возрасту АМТС, зарегистрированных к 10 апреля 2003 года. На настоящий момент средний возраст АМТС, эксплуатируемых в городе Перми составляет 12 лет и 8 месяцев. На основе проведённого анализа количественного, качественного состава и динамики роста автомобильного транспорта можно сделать вывод, о том, что выброс ЗВ автомобильным транспортом в ближайшем будущем будет расти пропорционально росту количества автотранспорта.

Для оценки эффективности функционирования улично-дорожной сети города Перми были использованы критерии, охватывающие параметры ТП: интенсивность, плотность, характеристики скоростного режима, время задержек АМТС на перегонах. При этом исследуется суточная интенсивность ТП, недельные колебания интенсивности, сезонная динамика и скоростные параметры ТП. Наиболее полно и детально методика сбора, описания и анализа информации о характере функционирования улично-дорожной сети города Перми изложена в [1].

Из анализа общего роста интенсивности дорожного движения на улично-дорожной сети установлено, что большая часть (47%) роста интенсивности дорожного движения приходится на улицы нецентральной части города. Рост интенсивности на них составляет 146% от уровня 1998 г. Следует предполагать, что такая тенденция для улично-дорожной сети города сохранится в ближайшие годы.

При анализе информации о суточных колебаниях интенсивности ТП для каждой из групп перегонов улично-дорожной сети были построены функциональные зависимости поведения каждого исследуемого параметра. Суточные колебания интенсивности, усредненные по перегонам центральной части города описаны (по формальным статистическим критериям) уравнением тренда пятой степени:

у = 2* 10-5х5 - 0,0046х4 + 0,2362хэ - 4,8913х2 + 47,63х + 62,763. (3) Коэффициент детерминации для этого уравнения равен 0,987 и определяется исходя из соотношения:

-фактическое или наблюдаемое значение; у -среднее значение; у-

значение, рассчитанное по уравнению (3).

Для анализа степени загруженности всех участков сети будем использовать понятие «час пик» - часовой интервал времени, в течение которого наблюдается максимальная интенсивность на данном перегоне (группе перегонов) улично-дорожной сети - р(1).

Начало «часа пик» - / для функции у-/(х) , см. (3) находится из соотношения:

Для функции (3) задача сводится к решению алгебраического уравнения четвертой степени относительно (.

Для центральных частей города, часовой интервал времени «час пик», в течение которого наблюдается максимальная интенсивность ТП в, составляет - [1752-1852]. Поток транспорта, проходящий в течение «часа пик», составляет 10,92% от суточного потока. Для других групп перегонов УДС смещение времени для «часа пик» & - [+17',+29'].

По аналогии с исследованиями суточных колебаний параметров, характеризующих ТП, проведены исследования, позволяющие установить закономерности недельных и сезонных колебаний [19], [4].

В результате чего построены функциональные зависимости изменения основных параметров ТП с учетом суточных, недельных и сезонных колебаний. Дан прогноз развития ситуации с дорожным движением в г. Перми на ближайшую перспективу, дана настоящая и перспективная оценка пропускной способности существующих автомобильных дорог, приведены условия достижения пределов пропускной способности. В ходе работ по определению колебаний интенсивности, скорости и структуры ТП отработана методика сбора и обработки такой информации.

Исследование скоростных параметров ТП позволило проанализировать среднюю скорость ТП и рассчитать плотности потоков автотранспорта на перегонах разных частей города. С помощью этой информации определены перегоны, на которых плотность автомобилей достигает критического значения и значения выбросов ЗВ - максимальны.

Полученная информация и выведенные зависимости использованы для создания системы моделирования ТП города, позволяющей с высокой вероятностью прогнозировать поведение наблюдаемых параметров во времени и пространстве.

о

о

В третьей главе «Методика определения расхода топлива транспортным потоком на городских автомагистралях» предлагается величину выбросов загрязняющих веществ ТП определять исходя из количества топлива, израсходованного ТП в процессе движения по перегону и при этом учитывать: структуру и интенсивность ТП с дифференциацией значений по каждому из перегонов улично-дорожной сети;

характеристики ездовых циклов (ЕЦ) групп автомобилей в ТП по каждому из перегонов улично-дорожной сети города;

влияние величины угла продольного профиля дороги на перегонах улично-дорожной сети города; влияние загрузки АМТС.

Решение поставленной задачи потребовало разработки: модели ТП, на основе которой на следующих этапах происходит расчёт расходов топлива и выбросов ЗВ автотранспортным потоком; методики определения расхода топлива при движении одиночного автомобиля в ТП, на основе разработанной модели ЕЦ и модели ТП; методики определения расхода топлива для всего ТП, движущегося по перегонам улично-дорожной сети города.

Разработка модели ТП предусматривает: выбор допущений, которые позволят упростить расчетную модель ТП и одновременно учесть максимум составляющих и характеристик при моделировании ТП;

определение параметров ЕЦ автомобиля, движущегося в ТП; разработку структурной марочной модели ТП, на каждом из перегонов улично-дорожной сети города.

Для упрощения процесса расчёта расходов топлива было выбрано 18 базовых моделей автомобилей, представляющих структурную модель усредненного городского ТП. Базовые модели автомобилей ТП выбирались по следующим критериям:

1 Базовые модели являются самыми массовыми в ТП для своего класса АМТС.

2 Автомобили, агрегированные в один класс, обладают сходными техническим характеристиками с представляемой их базовой моделью.

Анализ экспериментальных замеров скоростных характеристик ТП позволил выявить ряд закономерностей параметров ЕЦ, на основе которых была разработана модель универсального ЕЦ, присущего большинству перегонов улично-дорожной сети города.

Длина перегона определялась как сумма длин участков ЕЦ:

Путь разгона автомобиля определялась как:

5 р = V 'к х /г .

где:

У'к - замеренная конечная скорость разгоняемого автомобиля (замеренная максимальная скорость перегона), м/с;

/р - время разгона, сек.

Путь движения автомобиля с максимальной скоростью перегона определялся как:

8'рд=Ук^рд>

где:

1рд - время равномерного движения автомобиля, сек.

Длина остановочного пути определялась как:

Б'т-У'кхЫ 2,

где:

/т - время замедления автомобиля, сек.

Методика определения расхода топлива при движении автомобиля по перегону включает в себя следующие составляющие:

определение механического КПД трансмиссии базовых автомобилей; расчёт внешней скоростной характеристики двигателя, который необходим для определения параметров двигателей базовых автомобилей в расчёте тяговой характеристики;

определение возможности движения автомобиля на каждой передаче. Необходимо для определения номера передаче каждого автомобиля базовой модели при любом конкретном значении скорости движения ТП. создание математической модели, позволяющей в автоматизированном режиме рассчитывать расход топлива каждого АТС базовой модели на каждом из элементов ЕЦ автомобиля;

корректировка расхода топлива по величине нагрузки на двигатель.

Определение КПД трансмиссии базовых автомобилей проведено с учетом типа передачи. Тепловой расчет и расчет внешних скоростных характеристик, двигателей базовых моделей проведен отдельно для бензиновых и дизельных двигателей.

Ряд проведенных экспериментальных исследований позволил в дальнейшем расчётным путём определить возможность движения каждого из базовых автомобилей ТП, на конкретной передачи. Долю номинальной мощности двигателя, используемую в каждый момент движения автомобиля предложено определять по углу открытия дроссельной заслонки карбюратора. С этой целью была сконструирована специальная лабораторная установка. Также были проведены испытания по определению момента переключения передач в зависимости от числа оборотов двигателя и скорости движения автомобиля в городских условиях.

В результате получено значение расхода топлива при средней степени открытия дросселя по исследуемым автомобилям, которое составило 50,51 % от расхода топлива при полностью открытой дроссельной заслонке. Поскольку это значение получено путём усреднения расхода по скорости движения

автомобиля, будем полагать, что оно справедливо как для движения автомобиля с постоянной скоростью, так и для разгона автомобиля.

По результатам проведённых испытаний, для полученных значений угла открытия дросселя и коэффициента скоростного режима для всех базовых моделей были приняты следующие допущения:

■ карбюраторные легковые АТС (включая Газель) осуществляют разгон и равномерное движение при угле открытия дросселя 30,85 % и X = от X хо„ хода до 0,5;

■ карбюраторные грузовые АТС и автобусы осуществляют разгон и равномерное движение при угле открытия дросселя 30,85 % и X = от X хол хода до 0,65;

■ дизельные грузовые АТС и автобусы осуществляют разгон и равномерное движение при подаче 30,85 % от максимального значения и X = от X хол хода до 0,65;

■ впрысковые бензиновые автомобили осуществляют разгон и равномерное движение при подаче 30,85 % и X = от X хол хода ДО 0,5.

Эти допущения позволили упростить задачу по определению рабочей передачи каждого автомобиля базовой модели при любой его скорости.

Опираясь на известные соотношения теории движения автомобиля, учитывая принятые ранее допущения и результаты проведенных испытаний, построены зависимости, позволяющие определять расход топлива каждого базового автомобиля при условно-равномерном движении, разгоне и торможении. Так, путевой расход топлива при условно равномерном движении находится по следующей формуле:

О - %eNх 1 °~4 х<2'75- 4,61 х // + 2,8бх //2)х (1,23- 0,792хЯ + 0,5бх Я2) ^

3,6х prxTJmp

х (Кз х Ма х g х /„(1 + (О.ООбх Vk)2 + 0.5 х Сх х рв х Fx Vk1 + Кз х Ма х g х sin «)) где:

Vk - замеренная конечная скорость разгоняемого автомобиля (замеренная максимальная скорость перегона), м/с;

Птр ~ КПД трансмиссии для номинального статического режима

работы двигателя;

Я - коэффициент скоростного режима;

geN - удельный эффективный расход топлива при номинальной мощности двигателя, г/кВт-ч;

рв - плотность воздуха;

F - площадь лобового сопротивления автомобиля, мг; g = 9,81 м/сек2 - ускорение свободного падения; а - угол подъёма продольного профиля дороги, преодолеваемой автомобилем, град;

рТ - плотность топлива, кг/л; Ма - полная масса автомобиля, кг;

Кз - коэффициент загрузки автомобиля (в долях);

И- коэффициент использования мощности двигателя;

/у - коэффициент сопротивления качению.

В результате проведенных расчётов для каждого базового автомобиля при движении по перегону улично-дорожной сети получили следующие значения:

расход топлива на покрытие инерционных потерь при разгоне автомобиля, (литров на разгон);

расход топлива на покрытие потерь от внешних сил при разгоне автомобиля, (литров на разгон);

величина суммарного скорректированного по углу открытия дросселя расхода топлива при разгоне автомобиля, (литров на разгон); расход топлива при проезде участка перегона при равномерном движении автомобиля, (литров на участок);

расход топлива на работу двигателя на холостом ходу в момент остановки

автомобиля на перекрёстке, (литров на отрезок времени);

расход топлива при торможении автомобиля, (литров на торможение).

В четвертой главе «Определение выбросов загрязняющих веществ транспортными потоками в крупных городах на примере г. Перми» была реализована описанная в третьей главе методика для расчета расхода топлива всего ТП на всей улично-дорожной сети города.

С этой целью проведены дополнительные исследования, позволившие получить дополнительную информацию, касающуюся параметров ездовых циклов ТП:

время разгона автомобиля (в секундах);

время установившегося движения автомобиля (в секундах);

время замедления автомобиля (в секундах);

максимальная скорость движения автомобиля на перегоне (скорость равномерного движения автомобиля), (м/сек).

Посредством статистической обработки данных обследования интенсивности, структуры и характера движения ТП получены параметры, необходимые для расчётной модели ЕЦ транспортного потока по всем 860 перегонам городской улично-дорожной сети.

Учет влияния продольного профиля дороги и загрузки АМТС, составляющих ТП при расчёте расходов топлива и выбросов ЗВ отработавших газов, позволил существенно повысить точность получаемых данных и является одной из отличительных особенностей предлагаемой методики.

Расход топлива при движении ТП с постоянной скоростью на пути длинной Бпс находится по формуле:

(2пс = Qncлa + 0пега + Япсав •

где:

Qnc.ni - расход топлива легковыми автомобилями в ТП при движении с постоянной скоростью, л;

Япсга - расход топлива фузовыми автомобилями в ТП при движении с постоянной скоростью, л;

Япсав- расход топлива автобусами в ТП при движении с постоянной скоростью, л.

В процессе расчёта расхода топлива ТП определено сколько топлива сжигается ТП на каждом конкретном перегоне в процессе разгона, движения с постоянной скоростью, торможения и холостого хода за тридцатиминутный отрезок времени. На завершающей стадии расчетов по величине израсходованного ТП топлива определяется, сколько граммов каждого компонента отработавших газов (ОГ) выбросил исследуемый ТП в атмосферу.

С этой целью определяется общее количество продуктов сгорания одного килограмма топлива в бензиновом и дизельном двигателях на расчётных режимах работы и при соответствующем коэффициенте избытка воздуха.

Состав ОГ бензиновых и дизельных двигателей на расчетных режимах приведён в таблице 1 и 2.

Таблица 1.

Состав ОГ при движении бензинового автомобиля

Токсичный компонент ОГ Доля ЗВ в отработавших газах

Режим разгона а/м. Режим движения а/м с постоянной скоростью Мин. обороты холостого хода двигателя. Режим торможения двигателем

Окись углерода, СО % 1,3 0.8 1.0 0,85

Оксиды азота ЫОх% 0,09 0,038 0,026 0,013

Углеводороды С,НУ% 0,08 0,07 0,08 0,9

Альдегиды % 0,1 0,08 0,12 0,12

Сажа (мг/м3) 25 10 25 10

Соединения серы БО*, (мг/м3) 0,0025 0,0008 0,00167 0,0066

Бенз(а)пирен (мкг/м3) 2 1,6 12 20

Таблица 2.

Состав ОГ при движении автомобиля с дизельным двигателем

Токсичный компонент ОГ Доля ЗВ в отработавших газах

Режим разгона а/м. Режим движения а/м с постоянной скоростью. Мин обороты холостого хода двигателя Режим торможения двигателем

Окись углерода, СО % 0,155 0,164 0,3025 0,0

Оксиды азота N0,% 0,162 0,15 0,106 0,0

Углеводороды СЧН; % 0,06 0,049 0,059 0,0

Альдегиды % 0,01 0,01 0,04 0,0

Сажа (м|/м3) 754,55 360 872,9 0,0

Соединения серы ЭОч, (мг/м') 0,007 0,005 0,0007 0,0

Бенз(а)пирен (мкг/м5) 8,8 3,7 10 0,0

Масса ОГ определяется как сумма массы топлива и воздуха, затраченного на сгорание этого топлива в двигателе.

Таблица 3.

Масса отработавших газов (кг).

Режим работы двигателя при движении автомобиля по следующим элементам ЕЦ Масса ОГ, полученная из литра топлива для бензинового двигателя Масса ОГ, полученная из литра топлива для дизеля

Разгон автомобиля 15,3587 54,03884

Движение автомобиля с постоянная скоростью 15,5980 58,808

Торможение автомобиля двигателем 15,957 79,7634

Холостой ход 13,86302 66,034

Для определения действительных значений плотности компонентов ОГ автомобилей проведена серия экспериментальных замеров, в результате которых были получены значения температуры ОГ в створе глушителя бензинового и карбюраторного автомобиля при разгоне, движении с постоянной скоростью и торможении автомобиля двигателем, а также температура ОГ при работе двигателя на минимальных оборотах холостого хода.

Масса 1 - того компонента ОГ транспортного потока определяется как сумма масс компонентов:

М, \Мр. + Мп( + + Мхх()

где:

Мр| - масса I - того компонента ОГ, полученных при разгоне ИТ;

Мп; - масса 1 - того компонента ОГ, полученных при условно равномерном движении ТП;

М^ - масса ¡-того компонента ОГ, полученных при торможении ТП;

Мхх] - масса 1 - того компонента ОГ, полученных при работе двигателей АТС ТП в режиме холостого хода при остановке на перекрёстке.

Масса каждого компонента ОГ, полученных при разгоне АТС ТП, определяется исходя из количества топлива, затраченного ТП при разгоне по следующему закону:

Мр-1 - 0рт хрТ* Лф(.">

где:

Орш - расход топлива ТП при разгоне, л;

Мр" - масса 1 - того компонента ОГ, полученных из одного литра топлива при разгоне автомобиля.

Аналогичным образом определяется масса каждого компонента ОГ, полученных при равномерном движении и торможении ТП, а также при работе двигателей АТС ТП в режиме холостого хода:

Мг>1 = Qnj.fi х ру х ,

МТГ®ГТП*р1 *м"п> Мхх/ = Ов^рц * Мхх"

В результате проведения расчётов по указанному алгоритму получим значения выбросов токсичных компонентов ОГ (граммов в секунду), выбрасываемых ТП со всего перегона. Полученный результат является основой для последующего расчета концентраций загрязняющих веществ ОГ автомобилей вблизи магистралей.

В пятой главе «Геоинформационная система по оценке влияния автомобильного транспорта на загрязнение атмосферы городов» рассмотрены основные положения, изложенные в ОНД-86, с точки зрения возможности использования приведенных соотношений для задач построения полей рассеивания ЗВ от линейных источников (фрагментов перегонов улично-дорожной сети города). Предложена структура алгоритма получения картограмм рассеивания ЗВ выбросов автотранспорта на основе информации, полученной на основе предложенных методик. Дан анализ основных факторов, влияющих на процессы распространения и трансформации ЗВ в атмосфере города. Приводится описание алгоритма, позволяющего на основе геоинформационной системы строить картограммы полей концентраций ЗВ автомобильного транспорта на основе определяющих соотношений и экспериментальных зависимостей, приведенных в ОНД-86.

В настоящий момент основным нормативным документом для расчета рассеивания ЗВ от различных источников является ОНД-86. При расчете рассеивания ЗВ, содержащихся в ОГ автомобилей, имеется реальная возможность использовать в качестве основы вышеупомянутый документ, представив при этом участок улично-дорожной сети города как линейный источник выбросов.

Недостатком методики расчета приземных концентраций ЗВ, предложенной в ОНД - 86, является то, что расчет концентраций ЗВ вблизи источника выброса производится только для неблагоприятных условий, а это высокое давление, низкая влажность и минимальные скорости ветра. Была предпринята попытка устранить эти недостатки путем введения в алгоритм расчета поправочных коэффициентов, позволяющих производить расчет рассеивания в любое время и при любых метеорологических условиях.

Создание картограмм рассеивания является основным и заключительным звеном системы расчётного мониторинга загрязнения городской атмосферы выбросами автомобильного транспорта. При помощи картограммы можно наглядно проследить за процессами загрязнения атмосферы и узнать концентрацию ЗВ отработавших газов автотранспортных потоков в любой точке района города, на котором проводилось обследование структуры и интенсивности автотранспортных потоков.

Работу по построению картограмм можно условно разбить на несколько взаимосвязанных этапов:

1. Расчёт удельных выбросов (г/сек) ЗВ отработавших газов автотранспортных потоков на основе полученных расходов топлива ТП.

2. Создание электронной базы данных по замеренным параметрам ТП, рассчитанным значениям расхода топлива И1 и значениям выбросов загрязняющих компонентов ОГ.

3. Определение параметров атмосферы в районе обследования ТП.

4. Доработка электронной графической базы города Перми, которая заключается в нанесении на карту координатной сетки.

5. В узлах данной координатной сетки и в образованных ею квадратах производится расчет концентраций для любого конкретного ЗВ отработавших газов. Расчёт концентраций ЗВ производится на основе значений удельных выбросов ЗВ, определённых на предыдущих этапах, с применением формулы, определяющей рассеивание ЗВ в атмосфере города. Данная формула учитывает параметры атмосферы в данном конкретном районе, замеренные на предыдущих этапах построения карты.

6. На основе вычисленных значений концентраций ЗВ в доработанной графической базе в цвете выделяются поля концентраций ЗВ по соответствию с предельно-допустимыми концентрациями конкретного вещества. Три выбранных цвета характеризуют концентрацию загрязняющего вещества; соответственно первый цвет - концентрация ЗВ меньше ПДК, второй цвет -концентрация близка к ПДК, третий цвет - концентрация ЗВ превышает ПДК. Интенсивность первого и третьего цветов определяется соотношением концентрации ЗВ в данном районе и ПДК на это загрязняющее вещество.

Таким образом, построение картограмм включает в себя шесть этапов. При построении данной картограммы было учтено максимально возможное количество факторов определяющих концентрацию ЗВ и рассеивание их в атмосфере города.

Результаты построения картограмм полей рассеивания по различным группам ЗВ приведены на рис. 1.

В заключении проведен анализ и теоретическое обоснование полученных результатов, а так же приведены результаты экспериментальных исследований состояния загрязнения атмосферы города вблизи крупных автомагистралей, дается экспериментальное подтверждение и обоснование результатов, полученных расчетными методами.

1 Концентрации окиси углерода (СО) е 730-8.00

л

атмосферном воздухе на участке ул. Ленина по времени суток 930-10.00 1730-18.00

О«

Среднедневные концентрации соединении серы (5 О) в этносфериом воздухе в районе главпого корпуса ПГТУ

I { 248345»007-102483^005 ПДК ^ | 1 0г<*83о005>Э.024834»00& ПДК 1 I 3.02483»005-&а2483«005 ПДК Ь 024вЗо005-7 024вЗ<»005 ПДК 7 02483»005-е122483еЮ05 ПДК 1 8 02>483«005-0 000110248 ПДК ( ( О 000*10243-0000130243 ПДК

Г~1 2-4 ГЩК

Среднедневные концетра1цш бешатхрена в атмосферном твддпсс о районе главного корпуса ПГТУ

I | 00.02 ПДК

I | 0Л2-0М ПДК

I I 0.04Л.06ПДК

0 0.060.03ПДК I о.оао.1пдк

' Д и 0.10.15 ПДК

1 | 0.150.4 ПДК

Рис. 1. Пример расчета состояния загрязнения атмосферного воздуха в центральной части города Перми

Основные результаты и выводы

1. Предложена оригинальная методика проведения комплексного обследования состояния и условий движения на улично-дорожной сети города, которая при минимальных затратах дает максимально полную информацию для дальнейшего моделирования различных ситуаций, связанных с изменением условий движения на улично-дорожной сети гор ода и прогнозирования характера загрязнения атмосферы выбросами автомобильного транспорта.

2. Разработана программа мониторинга состояния и условий движения на улично-дорожной сети г. Перми.

3. Дан прогноз поведения основных показателей функционирования дорожно-транспортного комплекса, а также развития ситуации с характером дорожного движения на улично-дорожной сети г. Перми. К , 2005 г. количество АМТС в г. Перми составит 222 тыс. шт. При неизменной пропускной способности перегонов города ее предела * достигнут более 25% перегонов, на 13 % перегонов коэффициент использования пропускной способности будет составлять более 1,4, что приведет к образованию заторов с резким падением скорости ТП.

4. Выявлены и функционально описаны основные зависимости интенсивности, скорости, плотности и иных параметров ТП в зависимости от времени с учетом суточных, недельных и сезонных колебаний. Коэффициент корреляции построенных полиномиальных трендовых моделей составил в среднем 0,95 по всем группам перегонов, что является основанием для использования этих зависимостей в дальнейших расчетах.

5. Разработана новая методика определения суммарного расхода топлива, а, следовательно, и выбросов загрязняющих веществ ТП, учитывающая: характерные особенности динамики движения ТП крупного города; влияние изменения структуры и скоростных параметров ТП с учетом суточных, недельных и сезонных колебаний на интенсивность выбросов ЗВ; влияние изменяющегося рельефа города на величину и интенсивность выбросов посредством учета угла продольного профиля участков дорог; 1 влияние коэффициента использования грузоподъемности АМТС составляющих ТП на величину выбросов ЗВ. При разработке методики проведен ряд экспериментальных исследований по замерам: параметров * ездовых циклов на УДС г. Перми; интенсивности, динамики и стилей вождения в г. Перми; температуры ОГ автотранспортных средств на срезе выпускной трубы при различных режимах работы двигателя, в каждой

фазе ЕЦ.

6. Получено расчетное и экспериментальное подтверждение достоверности и адекватности предлагаемой расчетной методики определения загрязнения атмосферы города выбросами автомобильного транспорта.

7. Разработан алгоритм и создан программный продукт, позволяющий на основе современных геоинформационных систем вести наблюдение за

состоянием атмосферы города Перми, проводить экологический анализ качества принятия управленческих решений в сфере дорожного строительства и организации дорожного движения.

Основное содержание работы изложено в следующих публикациях:

1. Петров В.Ю., Петухов М.Ю., Якимов М.Р. Анализ режимов работы улично-дорожной сети крупных городов на примере города Перми. ПГТУ, Пермь, 2004.275 С.

2. Петров В.Ю., Якимов М. Р. Результаты расчетного мониторинга состояния загрязнения атмосферы города Перми выбросами автомобильного транспорта // Материалы XXX Всероссийской научно-технической конференции Автодорожного факультета Пермского государственного технического университета. / ПГТУ, - Пермь, 2003. С. 4-7.

3. Якимов М.Р., Петров В.Ю., Вайсман Я.И., Петухов М.Ю. Экологические проблемы автотранспорта в Пермской области // Пути снижения влияния автотранспорта на состояние атмосферы и здоровье населения в малых городах: Материалы международной конференции / Оксфорд - Пермь, 2003. С 90-98.

4. Якимов М.Р., Кузнецов O.A., Петухов М.Ю. Роль автотранспорта в шумовом загрязнении территории крупных городов // Пути снижения влияния автотранспорта на состояние атмосферы и здоровье населения в малых городах: Материалы международной конференции / Оксфорд -Пермь, 2003. С 98-106.

5. Якимов М.Р. Анализ сезонной динамики загрязнения атмосферы автомобильным транспортом // Пути снижения влияния автотранспорта на состояние атмосферы и здоровье населения в малых городах: Материалы международной конференции / Оксфорд - Пермь, 2003. С. 84-90.

6. Якимов М.Р. Анализ интенсивности загрязнения окружающей среды автотранспортом при различных вариантах организации дорожного движения. // Материалы XI Всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых / ПТУ, Пермь, 2003. С. 246-249.

7. Якимов М.Р. Шумовое загрязнение территории крупных городов автомобильным транспортом // Материалы Всероссийской научно-практической конференции / КГТУ, Красноярск, 2003. С. 281-282.

8. Якимов М.Р., Петухов М. Ю. Основа системы расчетного мониторинга загрязнения атмосферы крупных городов выбросами автомобильного транспорта // Материалы Всероссийского постоянно действующего научно-технического семинара / ПДЗ, Пенза, 2003. С. 33-35

9. Якимов М.Р. Мониторинг загрязнения городского воздуха выбросами автотранспорта И Теоретические основы и практические решения проблем санитарной охраны атмосферного воздуха: Материалы

научной конференции / ГУ НИИ экологии человека и гигиены окружающей среды им. А.Н. Сысина РАМН, Москва, 2003. С. 264-266.

10. Петров В.Ю., Якимов М.Р. Геоинформационная система по эксплуатации и развитию транспортного комплекса региона // Научные разработки и изобретения Пермского государственного технического университета: Реферативный сборник / ПГТУ, Пермь, 2003. С. 40.

11. Петров В.Ю., Якимов М.Р. Система расчета и прогнозирования влияния автомобильного транспорта на загрязнение атмосферы крупных городов // Научные разработки и изобретения Пермского государственного технического университета: Реферативный сборник / ПГТУ, Пермь, 2003. С. 41.

12. Азанов A.B., Якимов М.Р. Состояние улично-дорожной сети, пути снижения экологической нагрузки от автотранспорта // Проблемы проектирования, строительства и эксплуатации автомобильных дорог: Материалы научной конференции / ПГТУ, Пермь, 2003. С. 67-69.

13. Фролов A.B., Якимов М.Р. Совершенствование методики расчетного мониторинга загрязнения атмосферы города выбросами автотранспорта // Проблемы проектирования, строительства и эксплуатации автомобильных дорог: Материалы научной конференции / ПГТУ, Пермь, 2003. С. 69-71

14. Петров В.Ю., Якимов М.Р. Анализ режимов работы улично-дорожной сети города Перми // Материалы научно-технической конференции / ПГТУ, Пермь, 2002. С. 3-6.

15. Якимов М.Р. Система прогнозирования состояния загрязнения атмосферы г. Перми выбросами автомобильного транспорта // Известия ТулГУ Серия: Автомобильный транспорт. Выпуск 7, 2003 г. / Тула, 2003. С. 77-83.

16. Якимов М.Р., Петров В.Ю., Петухов М.Ю, Аминова Л.Г. Методика исследования недельных колебаний интенсивности транспортных потоков на магистралях крупных городов // Экологический менеджмент. Пути снижения экологической нагрузки и оптимального использования природных ресурсов: Материалы международной конференции / Свободный университет, Амстердам, 2003. С. 238-245.

17. Якимов М.Р., Петров В.Ю., Петухов М.Ю., Есипова М.Ю. Экологические проблемы автомобилизации крупных российских городов // Вопросы охраны окружающей среды: Сборник научных трудов / Венский технический университет, Вена, 2004. С. 22-30.

18. Петров В.Ю., Якимов М.Р., Подчезерцева Е.Ю. Расчетные методы ведения мониторинга загрязнения атмосферы городов выбросами автомобильного транспорта // Вопросы охраны окружающей среды: Сборник научных трудов / Венский технический университет, Вена, 2004. С. 30-37.

19. Якимов М.Р. Исследования колебаний интенсивности транспортных потоков на магистралях крупных городов // Материалы XXXI Всероссийской научно-технической конференции Автодорожного

факультета Пермского государственного технического университета, Пермь, ПГТУ 2004 г. С. 4-7.

20. Якимов М.Р. Мониторинг влияния автомобильного транспорта на загрязнение атмосферы крупных городов II Материалы XXXI Всероссийской научно-технической конференции Автодорожного факультета Пермского государственного технического университета / ПГТУ, Пермь, 2004. С. 8-10.

21. Якимов М.Р. Некоторые аспекты проблемы загрязнения атмосферного воздуха г. Перми отработавшими газами автомобильного транспорта // Экологические проблемы промышленных регионов: Материалы Всероссийской конференции, Екатеринбург 2004. С. 231-233.

22. Петров В.Ю., Вайсман Я.И., Петухов М.Ю., Якимов М.Р. Автотранспорт российских городов, экологические проблемы развития // Современная миссия технических университетов в развитии инновационных территорий: Материалы Международного семинара, Варна 2004. С. 136-141.

23. Якимов М.Р. Теоретические основы системы расчетного мониторинга загрязнения атмосферы городов выбросами автомобильного транспорта // Современная миссия технических университетов в развитии инновационных территорий: Материалы Международного семинара, Варна 2004. С. 145-149.

Сдано в печать 20.09,2004 Формат 60 х 84/16. Объем 1уч-изд.л. Тираж 100 экз. Ротопринт ПГТУ. Заказ 1299

РНБ Русский фонд

2007-4

27 CEI

2004

£ Г

Ъ ;

ft Ц . « u fl

V? ^

Содержание диссертации, кандидата технических наук, Якимов, Михаил Ростиславович

ПЕРЕЧЕНЬ УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ ТЕРМИНОВ.

ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1 Способы оценки и прогнозирования загрязнения атмосферы выбросами автомобильного транспорта.

1.1 основы системы моделирования и прогнозирования загрязнения атмосферы городов.

1.2 Анализ существующих методик и программного обеспечения по расчету суммарных выбросов загрязняющих веществ транспортным потоком на городских автомагистралях.

1.3 Цели и задачи исследования.

2 Глава 2 Система мониторинга состояния и условий движения на уличнодорожной сети городов. 2.1 Анализ количественного состава и техническое состояние автомобильного парка крупных городов.

2.2 Техническое состояние и динамика развития улично-дорожной сети современных городов.

2.3 Анализ режимов работы УДС города с использованием современных геоинформационных систем.

2.3.1 Анализ общего роста интенсивности дорожного движения на УДС города.

2.3.2 Анализ суточной интенсивности транспортного потока на УДС города.

2.3.3 Структурный анализ транспортного потока.

2.3.4 Исследование недельных колебаний интенсивности транспортных потоков.

2.3.5 Анализ скоростных параметров транспортных потоков.

2.3.6 Анализ количества ежедневно эксплуатируемого автотранспорта.

2.3.7 Анализ сезонной динамики изменения параметров движения в выбранных сечениях УДС.

2.4 Программа мониторинга состояния и условий движения на улично-дорожной сети городов.

3 Глава 3 Методика определения расхода топлива транспортным потоком на городских автомагистралях.

3.1 Разработка модели транспортного потока.

3.1.1 Основные допущения, принятые в расчётах.

Ф 3.1.2 Определение параметров ездового цикла.

3.1.3 Выбор базовых моделей автомобилей транспортного потока.

3.2 Методика определения расхода топлива при движении автомобиля по перегону.

3.2.1 Расчёт внешней скоростной характеристики двигателей базовых автомобилей.

3.2.2 Определение возможности движения автомобиля на каждой передаче.

3.2.3 Расчёт расхода топлива при равномерном движении автомобиля.

3.2.4 Расчёт расхода топлива при переключении передач, торможении и остановке автомобиля.

3.2.5 Расчёт расхода топлива при разгоне автомобиля.

3.2. б Корректировка расхода топлива по уровню нагрузки на двигатель.

3.2.7 Алгоритм расчета расхода топлива при движении базовых моделей автомобилей.

4 Глава 4 Определение выбросов загрязняющих веществ транспортными потоками на примере г. Перми.

4.1 Пример расчета расхода топлива транспортным потоком.

4.1.1 Моделирование основных параметров ездового цикла.

4.1.2 Упрощение методики при помощи введения расчётных и корректирующих коэффициентов.

4.1.3 Расчёт расхода топлива транспортным потоком, движущимся по УДС города.

4.2 Определение выбросов загрязняющих веществ транспортным потоком, движущимся по УДС города, по рассчитанному расходу топлива.

4.2.1 Химические реакции при сгорании топлива в двигателях внутреннего сгорания.

4.2.2 Определение состава и концентрации токсичных компонентов в отработавших газах.

4.2.3 Определение массы выбросов загрязняющих веществ транспортным потоком на УДС города.

4.3 Анализ результатов расчета выбросов загрязняющих веществ транспортным потоком на

УДС города.

5 Глава 5 Геоинформационная система по оценке влияния автомобильного транспорта на загрязнение атмосферы городов.

5.1 Расчет рассеивания загрязняющих веществ.

5.1.1 Алгоритм расчета приземных концентраций при рассеивании вредных веществ отработавших газов автотранспорта в условиях города.

5.2 МЕХАНИЗМ ПОСТРОЕНИЯ КАРТОГРАММ РАССЕИВАНИЯ ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ ОТ ВЫБРОСОВ АВТОМОБИЛЬНОГО ТРАНСПОРТА В АТМОСФЕРЕ КРУПНЫХ ГОРОДОВ.

5.3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ СОСТОЯНИЯ ЗАГРЯЗНЕНИЯ АТМОСФЕРЫ ВБЛИЗИ КРУПНЫХ ГОРОДСКИХ МАГИСТРАЛЕЙ.

Введение Диссертация по биологии, на тему "Разработка системы мониторинга выбросов автомобильного транспорта в атмосферу крупных городов"

Состояние окружающей среды является одним из основных параметров, по которому можно охарактеризовать качество жизни населения, и в условиях постоянно ухудшающейся экологической обстановки следует отметить, что качество жизни жителей российских городов неуклонно падает /3,4,21,22,45/. Ежегодно хозяйственная деятельность человека доставляет только в атмосферу 350 млн. тонн окиси углерода, более 50 млн. тонн различных углеводородов, 150 млн. тонн двуокиси серы /40,86/. Поэтому уменьшение загрязнения атмосферного воздуха токсичными веществами, выделяемыми, как промышленными предприятиями, так и автомобильным транспортом, является на сегодня одной из важнейших проблем, стоящих перед современным человечеством 111.

В начале 90-х гг., с наступлением экономических преобразований в России, парк автомототранспортных средств увеличился более чем в 2 раза, по сравнению с 1985 годом. Россия вступила, в так называемую, стадию «взрывного роста», и к 2005 году на 1000 россиян будет приходиться до 250300 единиц транспорта, что будет сопоставимо с уровнем европейских стран (Трофименко Ю. В.). Высокие темпы автомобилизации ведут к резкому осложнению дорожной обстановки /70,98,101/. Одной из существенных причин ухудшения транспортной ситуации в городах является сложившаяся диспропорция между темпами развития улично-дорожной сети и темпами роста количества автотранспорта, которая приводит к ухудшению условий движения, заторам, росту задержек, увеличению расхода топлива /59/. Для крупных Российских городов, в том числе и для Перми, такая ситуация становится типичной /73/.

Автомобильный парк ежегодно потребляет 200.220 млн. т. кислорода, что составляет около 8 % его воспроизводства над территорией страны.

Основную массу загрязнений, выделяемых автотранспортными средствами, составляет оксид углерода (угарный газ) - 78,4 %, далее следуют углеводороды (9,8 %) и диоксид азота (9,6 %) /5,51/. В атмосферу автомобильными двигателями ежегодно выбрасывается 20.27 млн. т. монооксида углерода, 2,0.2,5 млн. т. углеводородов, 6.9 млн. т. оксида азота, до 190 т. соединений серы, до 100 тыс. т. сажи, 13 тыс. т. соединений тяжелых металлов, 200.230 млн. т. двуоксида углеводорода, а также до

12

3,110й МДж теплоты /31,38/. При этом объем выбросов вредных веществ дизельными ТС составляет 4,4.5,2 млн. т. год, и в том числе СН и Ж)х -2,9.3,3 млн. т., твердых частиц (включая соединения) около 0,2 млн. т. /40/. Общий объем выбросов нормируемых вредных веществ парком ТС в пересчете на СО составляет порядка 300.400 млн. условных тонн в год III.

В масштабах страны доля автотранспорта в суммарных выбросах загрязняющих веществ в атмосферу от всех источников достигает 45 %, в выбросах парниковых газов - примерно 10 %. Выбросы автомобильного транспорта значительно превышают выбросы других видов транспорта и составляют 93 % от всех выбросов транспорта (Амбарцумян В.В.).

Автомобильный транспорт выбрасывает в атмосферу 28 различных компонентов загрязняющих веществ /37,50,79/. Источники выбросов загрязняющих веществ в случае с автомобильным транспортом находятся непосредственно в области органов дыхания человека и имеют максимальную концентрацию в приземной зоне на уровне 1,5-2 метра. Городские жители в течение длительного времени находятся вблизи источников выброса вредных веществ и подвергаются их воздействию.

Таким образом, автомобильный транспорт, являясь одним из определяющих факторов мировой экономики, наносит колоссальный ущерб, загрязняя окружающую среду.

Влияние автомобильного транспорта на окружающую среду многосторонне. Его воздействие распространяется на следующие элементы окружающей среды и здоровье человека /97,100/:

1. При производстве автомобиля происходит потребление ресурсов (сырьё для производства и эксплуатации автомобиля, топливо, кислород, вода и т.д.);

2. При строительстве транспортной инфраструктуры (автомагистрали, СТО, АТП, АЗС и т.д.) происходит выбытие земель из сельскохозяйственного оборота, отводятся земли лесных и горных массивов;

3. В процессе эксплуатации автомобиля происходит загрязнение атмосферы газообразными веществами (отработавшие газы, картерные газы, углеводороды испаряющегося моторного топлива, выбросы предприятий, обслуживающих автомобиль);

4. Также в процессе эксплуатации автомобиля в атмосферу выбрасывается пыль, в состав которой входит: придорожная пыль, сажа, продукты износа автомобильных шин и фрикционных элементов;

5. Определённый ущерб окружающей среде наносится и при утилизации узлов и агрегатов автомобиля;

6. Автомобиль является источником шума и вибрации, а также теплового и электромагнитного излучения.

Оценка негативного воздействия автомобиля на окружающую среду является комплексной задачей, и решение ее основывается на минимизации воздействия всего автотранспортного комплекса на среду обитания человека /100/.

Цель работы - создание системы мониторинга влияния автомобильного транспорта на загрязнение атмосферы крупных городов осуществлялось на примере г. Перми, одного из крупнейших промышленных городов с населением более 1 миллиона человек. Городу Перми, как и всей Пермской области, также присущи все те негативные последствия, связанные с бурным развитием дорожно-транспортного комплекса /82,88/. В масштабах области в 2002 году выбросы загрязняющих веществ автомобильным транспортом составили 142,2 тысяч тонн или 18% от общего вала выброса, что на 9 тысяч тонн больше чем в 2001 году. Из всех основных загрязнителей атмосферы Пермской области (рис. 1) автомобильный транспорт имеет наиболее устойчивую и выраженную динамику повышения выбросов ЗВ в атмосферу, которая естественным образом отражает динамику роста состава автопарка /18/.

В городе Перми ситуация с выбросами ЗВ автотранспорта обстоит более серьёзно, чем в области, т.к. здесь автотранспорт является основным загрязнителем атмосферы. В Перми в 2002 году выбросы загрязняющих веществ автотранспортом составили 62 тысячи тонн или 58% от общего вала выбросов, что на 8 тысяч тонн больше чем в 2001 году /60/.

По самым приблизительным подсчетам автомобильный парк крупного российского города с миллионным населением и уровнем автомобилизации на уровне 200 авт. на 1 тыс. жителей, коим является г. Пермь, потребляет в сутки около 600 тонн автомобильного топлива. При соединении топлива с атмосферным воздухов в камере сгорания ДВС автомобиля образующаяся масса отработавших газов для всего парка транспортных средств будет равна:

• 6,75 тыс. тонн в сутки для бензиновых автомобилей

• 8,7 тыс. тонн в сутки для дизельных автомобилей

Итого, суммарное количество отработавших газов всего парка транспортных средств г. Перми за сутки составляет 15,45 тыс. тонн. хохох;: 379; . 380 ; 370 :|:::::|:|: :з8б"^:::::::::;>::::::

200

1999 2000 годы

2002

В Автотранспорт

Остальные отрасли

ОАО Пермтрансгаз

Нефтедобыча и н ефтепереработ ка эп ветроэнергетика

Рис. I. Динамика выбросов загрязняющих веществ в атмосферу Пермской области в 1997-2002 года.

Действующая в нашей стране система статистической отчетности о параметрах выбросов загрязняющих веществ не охватывает в настоящее время ни индивидуальный автотранспорт, ни многие другие передвижные источники выбросов. Основными причинами такого положения является недостаточное научно-методическое обеспечение выполнения работ по экологическому мониторингу, в том числе, отсутствие необходимых методик расчета выбросов от ряда транспортных средств и транспортных потоков, а также «привязки» этих источников к местности. Работы по определению экологической нагрузки на окружающую среду от автотранспорта в настоящее время носят крайне нерегулярный характер. Зачастую подобные исследования сводятся к эпизодическим экспериментальным замерам содержания загрязняющих веществ вблизи автомагистралей, проводимых передвижными лабораториями. Результаты этих работ не только не дают какой-либо целостной картины ситуации с загрязнением атмосферы выбросами автотранспорта, но и порой дают ошибочные представления о влиянии и вкладе автомобильного транспорта в общее загрязнение атмосферного воздуха.

Анализ состояния проблемы и проведенные предварительные исследования позволили установить, что в условиях нарастающих («взрывных») темпов автомобилизации, моторизации и роудизации страны решение проблемы загрязнения атмосферы городов выбросами автотранспорта возможно путем создания эффективных систем мониторинга влияния автотранспортных потоков на атмосферный воздух крупных городов, результаты которого позволят принимать управленческие решения по оптимизации всех составляющих системы Водитель - Автомобиль -Дорога.

Выработка подобных решений не возможна без наличия качественной информационной основы. Известные к началу выполнения настоящей работы методики сбора, получения и анализа информации о состоянии загрязнения атмосферы городов выбросами автотранспорта являются несовершенными, высокозатратными, не отражают современных реалий развития автотранспортного комплекса и уровня автомобилизации крупных городов. Отсутствие системного подхода на этапе накопления и систематизации информации о долевом вкладе АТС в загрязнение атмосферного воздуха крупных городов не позволяет прогнозировать развитие ситуации, что обуславливает крайне низкую эффективность проводимых работ. Для решения подобного класса задач в смежных областях науки и техники применяется создание информационных систем, включающих в себя элементы, отвечающие за поведение каждого компонента системы.

Создание системы мониторинга, включающей в себя этапы сбора, обработки, анализа и визуализации информации для каждого из компонентов системы ВАД и для их комплексной оценки, является актуальной для разработки обоснованных решений в области дорожного строительства и организации дорожного движения, направленных на оптимизацию улично-дорожной сети (УДС) и минимизацию загрязнения атмосферы.

Заключение Диссертация по теме "Экология", Якимов, Михаил Ростиславович

Заключение

В диссертации разработана система мониторинга влияния автомобильного транспорта на загрязнение атмосферы крупных городов. В качестве источника информации для расчетов величин выбросов загрязняющих веществ предложена система мониторинга состояния и условий движения на УДС крупного города. Экспериментальная часть проведенных исследований, а также практическая реализация положений диссертационной работы проведена на примере г. Перми.

Разработаны и апробированы на статистической информации и натурных экспериментах:

1. Методика сбора, хранения и обработки информации о состоянии и условиях движения на УДС крупного города.

2. Математические модели поведения ТП крупного города во времени и пространстве по следующим показателям: интенсивность, скорость, структура потока, а также зависимости этих и других параметров ТП от положения исследуемых участков УДС в плане города.

3. Методика определения расхода топлива транспортным потоком на городских автомагистралях.

4. Алгоритм определения выбросов загрязняющих веществ транспортными потоками крупного города.

5. Способ адоптации эмпирических зависимостей распространения и диффузии загрязняющих веществ в атмосфере, изложенных в ОНД-86, к решению задачи динамического моделирования и прогнозирования состояния загрязнения атмосферы выбросами автомобильного транспорта.

6. Методика и алгоритм построения картограмм рассеивания загрязняющих веществ на территории города с использованием современных геоинформационных систем.

7. Программный продукт, реализующий в себе все вышеизложенные методики и алгоритмы.

Для оценки эффективности функционирования улично-дорожной сети города Перми были использованы критерии, охватывающие параметры транспортных потоков: интенсивность, плотность, характеристики скоростного режима, время задержек транспортных средств на перегонах. Необходимые данные были получены в ходе комплексного обследования параметров транспортных потоков г. Перми, проведенного в 2001-2002 годах в соответствии с Постановлением Главы города Перми № 2436 от 26.09.2001. Анализ полученных данных проведен с использованием специально разработанного модуля «Транспортные потоки» геоинформационной системы «Вега». Исследования параметров интенсивности транспортных потоков позволили проанализировать режимы работы улично-дорожной сети города Перми и сделать выводы об эффективности функционирования УДС. На основании данных, полученных при мониторинге транспортных потоков, были выявлены и проанализированы закономерности изменения параметров интенсивности потоков автотранспорта.

Предложенная методика определения расхода топлива транспортным потоком на городских автомагистралях является основой для создания системы расчётного мониторинга, моделирования и прогнозирования загрязнения городской атмосферы выбросами автомобильного транспорта.

Полученные при расчётах данные позволяют оценить и проанализировать интенсивность загрязнения атмосферы автотранспортными потоками на УДС крупных городов.

Проведены экспериментальные исследования состояния загрязнения атмосферы выбросами автомобильного транспорта, сделаны замеры концентраций загрязняющих веществ на крупных магистралях города.

Представленная работа является результатом серии работ по созданию методик сбора, анализа и обработки широкого спектра различной информации, напрямую влияющей на состояние загрязнения атмосферы города выбросами автомобильного транспорта.

В процессе выполнения работы были произведены ряд обследований, которые проводились в городе впервые. Это замеры параметров ездовых циклов транспортных потоков, определение структуры транспортного потока, движущегося по перегонам УДС города Перми. Были проведены замеры температуры отработавших газов, выбрасываемых автомобилем в процессе движения, а также характерной для крупных городов интенсивности ускорений транспортных средств на разгоне, степени использования тяговых характеристик двигателей автомобилей и величин открытия дроссельных заслонок впускного тракта.

Конечным результатом этой работы является система расчётного мониторинга загрязнения городской атмосферы выбросами автомобильного транспорта.

Данная система позволяет проводить работы по анализу экологической и транспортной ситуации в городе Перми. Также она позволяет просчитывать прогноз выбросов загрязняющих веществ при изменении интенсивности и структуры транспортных потоков. Подобный прогноз позволит избежать негативных последствий, которые могут стать результатом проведения мероприятий в области дорожного строительства и организации дорожного движения.

Таким образом, данная система по моделированию и прогнозированию может являться действенным инструментом, который позволит более эффективно проводить работы по улучшению экологической и транспортной ситуации в городе Перми. Проводимые исследования могут дать рекомендации по улучшению экологической обстановки путем перераспределения потоков транспорта на магистралях города.

Библиография Диссертация по биологии, кандидата технических наук, Якимов, Михаил Ростиславович, Пермь

1. Автомобильные перевозки и организация дорожного движения: Справочник. Пер. с англ. / В. У. Рэнкин, П. Клафи, С. Халберт и др. -М.: Транспорт, -1981.

2. Азанов A.B., Якимов М.Р. Состояние улично-дорожной сети, пути снижения экологической нагрузки от автотранспорта // Проблемы проектирования, строительства и эксплуатации автомобильных дорог: Материалы научной конференции / ПГТУ, Пермь, 2003. С. 67-69.

3. Аджанян H.A. Экология, здоровье, качество жизни. Издательство АГМА, 1996.

4. Адушкин В.В. Экологические проблемы и риски воздействия ракетно-космической техники на природную среду. М.: 2000.

5. Аксёнов И.Я., Аксёнов В.И. Транспорт и охрана окружающей среды. -М.: 1986.

6. Александров В.Ю., Кузубова Л.И., Яблокова Е.П. Экологические проблемы автомобильного транспорта. Новосибирск, 1995.

7. Амбарцумян В.В., Носов В.Б. Экологическая безопасность автомобильного транспорта. Под редакцией Луканина В.Н. М: Транспорт, 1999.

8. Бабков В. Ф., Андреев О. В. Проектирование автомобильных дорог. Т.1. 2-е изд. М.: Транспорт, 1987. - 368 с.

9. Барун В.Н., Азаматов P.A. И др. Автомобили КамАЗ: Техническое обслуживание и ремонт. М.: транспорт, 1984. - 251 с.

10. Ю.Безуглая Э.Ю. Мониторинг состояния загрязнения атмосферы в городах. Гидрометеоиздат, Ленинград, 1986. 200 с.11 .Бортницкий П.И., Задорожный В.И. Тягово-скоростные качества автомобилей. Киев, "Вища школа", 1978. 176 с.

11. Васильев А. П., Сиденко В. М. Эксплуатация автомобильных дорог и организация дорожного движения. М.: Транспорт, 1990.

12. Васильева Е. M., Игудин Р. В., Лившиц В. Н. и др. Оптимизация планирования и управления транспортными системами. М.: Транспорт, 1987.

13. Вершигора В.А., Игнатов А.П. И др. Автомобили "Ока" ВАЗ-1111 11113: устройство и ремонт. М.: Транспорт, 1994. 222с.

14. Гаев А.Я. Влияние техногенеза на атмосферу (в связи с охраной атмосферного воздуха от загрязнения). Издательство Пермского государственного университета 1998. 44 с.

15. Государственный комитет по охране окружающей среды пермской области. "Состояние и охрана окружающей среды Пермской области в 2002 году". Пермь, 2003 г. 137 с.

16. Горбанев Р. В., Красников А. Н. Городские улицы с многополосной проезжей частью. М.: Стройиздат, 1984. - 167с.

17. Гришкевич А.И. Автомобили: Теория. Минск: Высш. Шк., 1986. -208с.21 .Данилов Данильянц В.И. Экология, охрана природы и экологическая безопасность. Учебное пособие для вузов. М.: - 1997 г.

18. Данилов-Данильянц В.И. Экологические проблемы: что происходит, кто виноват и что делать. М.: Издательство МНЭГУ, 1997 г.

19. Денисов В.И. Защита окружающей среды при эксплуатации автомобильного транспорта. Горький, - 1984г.

20. Дерех З.Д., Рейцен G.O. Дослщження шдвищення ефективносп автоматизованих систем керування дорожшм рухом в У крапп // Наук.-техн. bîchhk "Безпека дорожнього руху Украши". 1999. - 1(2). - С. 79 -85.

21. Емельянов Н.С. Прогноз высоких уровней загрязнения воздуха в городах и регионах. Прогноз загрязнения воздуха на трое суток \ Методическое пособие. С Петербург, Гидрометеоиздат, 2001.

22. Звонов В.А. Токсичность двигателей внутреннего сгорания. М.: Машиностроение, 1981. - 160 с.

23. Иванов В.В. Основы теории автомобиля и трактора. -М.: Высшая школа , 1977. 245с.

24. Келлер A.A., Куванин В.И. Медицинская экология. С Петербург, -2001.

25. Клинковштейн Г. И. Организация дорожного движения: Учебник для автомобильно-дорожных вузов и факультетов. М.: Транспорт, 1975. -С. 192.

26. Клинковштейн Г.И., Афанасьев М.Б. Организация дорожного движения: учебник для вузов. М.: Транспорт, 1992.

27. Козлов Ю.С., Меньшова В.П. Экологическая безопасность автомобильного транспорта. М.: Издательство Агар, - 2000.

28. Коломыц Э.Г., Розенберг Г.С. Природный комплекс большого городаЛ Ланшафтно-экологический анализ. М.: Наука МАИК . 2000. 286 с.

29. Колчин А.И., Демидов В.П. Расчёт автомобильных и тракторных двигателей. М.: Высшая школа , 2002. - 496с.

30. Коноплянко В.И. Организация и безопасность дорожного движения. -М.: Транспорт, 1991. 183 с.

31. Копотилов В.И. Автомобили: теоретические основы. Тюмень: ТюмГНГУ, 1999. - 403с.

32. Корсаков В.В. Кузин Н.И. Автомобили МАЗ 642290,-630300,-543230,-551900,-533660,-555100,-533700,-533710,-543300 и модификации: Устройство, техническое обслуживание и ремонт. - М.: Издательство РусьАвтокнига, - 2001.

33. Корте Ф. Экологическая химия: основы и концепции. М.: Издательство МИР. - 1997.

34. Корчагин В.А., Филоненко Ю.Я. Экологические аспекты автомобильного транспорта. М.: Издательство МНЭПУ, 1997. - 100 с.

35. Кривошеин Д.А. Экология и безопасность жизнедеятельности. Учебное пособие для вузов. М.: ЮНИТИ 1997.

36. Кривошеин Д.А. Экология и безопасность жизнедеятельности. — М.: — 2000.

37. Кузнецов A.C. Автомобиль ЗИЛ 5301 и его модификации. Руководство по ремонту. - М.: AMO - ЗИЛ, - 1998.

38. Кузнецов A.C., Глазачев С.И. Автомобили моделей ЗИЛ 4333, ЗИЛ -4314 и их модификации: Устройство, эксплуатация и ремонт. - М.: Транспорт, - 1996. - 288с.

39. Кузнецов Е.С. Техническая эксплуатация автомобилей. М.: 2001 г.

40. Кузнецов Е.С., Воронов В.П. Техническая эксплуатация автомобилей -М.: Транспорт, 1991. 413 с.

41. Лемешев М.Я. Пока не поздно: Размышления экономиста эколога. -М.:- 1991.

42. Литвинов A.C., Фаробин Я.Е. Автомобиль : Теория эксплуатационных свойств. М.: Машиностроение, 1989. - 240с.

43. Ложкин В.Н. "Загрязнение атмосферы автомобильным транспортом." -Справочно-методическое пособие, С. Пб. 2001 г. 297 стр.

44. Ложкин В.Н., Демочка О.И. и др. Экспериментально-расчетная оценка выбросов вредных веществ с отработавшими газами ДВС на эксплуатационных режимах работы. Технический отчет по НИР. С Петербург, НПО ЦНИТА, 1990.

45. Лозановская И.Н., Орлов Д.С., Садовников Л.К. Экология и охрана биосферы при химическом загрязнении. М.: Высшая школа 1998. -287 с.

46. Луканин В.Н., Буслаев А.П. Автотранспортные потоки и окружающая среда. М.: Инфра-М, 1998.

47. Луканин В. Н., Буслаев А. П., Яшина М. В. Автотранспортные потоки и окружающая среда 2: Учеб. пособие для вузов / Под ред. В. Н. Луканина. - М.: ИНФРА-М, 2001. - 646 с.

48. Луканин В. Н., Трофименко Ю. В. Проблемы транспортной экологии. -М.: МАДИ (ТУ), 2000.

49. Луканин В.Н., Шатров М.Г. Двигатели внутреннего сгорания . В 3 кн. Кн.№1 теория рабочих процессов. М.; Высшая школа, 1995. - 368с.

50. Луканин В.Н., Шатров М.Г. Двигатели внутреннего сгорания . В 3 кн. Кн.№3 Компьютерный практикум. М.: Высшая школа, 1995. 256с.

51. Луканин В.Н., Трофименко Ю.В. Промышленно транспортная экология. М.: Высшая школа, 2001. - 273 с.

52. Луканин В.Н., Трофименко Ю.В. Снижение экологических нагрузок на окружающую среду при работе автомобильного транспорта // Итоги науки и техники. ВИНИТИ, Автомобильный транспорт, 1996.

53. Методика расчётов выбросов в атмосферу загрязняющих веществ автотранспортом на городских магистралях. М.: НИИАТ 1996. 54 с.

54. Методическое пособие по выполнению сводных расчётов загрязнения атмосферного воздуха выбросами промышленных предприятий и автотранспорта города(региона) и их применение при нормировании выбросов. Разработана НИИ Атмосфера. С Петербург 2000.

55. Мовчан В.П., Артёмов Н.И. Современные методы организации дорожного движения. Пермь: ПГТУ, 2000. 300 с.

56. Муниципальное управление по экологии и природопользованию. Состояние окружающей среды и здоровья населения г. Перми в 2002 году. Пермь, 2003 г. 74 с.

57. Мягков В. Н., Пальчиков Н. С., Федоров В. П. Математическое обеспечение градостроительного проектирования. Л.: Наука, - 1989.

58. Петров В.Ю., Петухов М.Ю., Якимов М.Р. Анализ режимов работы улично-дорожной сети крупных городов на примере города Перми. ПГТУ, Пермь, 2004. 275 С.

59. Петров В.Ю., Якимов М.Р. Анализ режимов работы улично-дорожной сети города Перми // Материалы научно-технической конференции / ПГТУ, Пермь, 2002. С. 3-6.

60. Петров В.Ю., Якимов М.Р. Геоинформационная система по эксплуатации и развитию транспортного комплекса региона // Научные разработки и изобретения Пермского государственного технического университета: Реферативный сборник / ПГТУ, Пермь, 2003. С. 40.

61. Понизовкин А.Н. Краткий автомобильный справочник. М.: Транспорт, 1982. - 464с.

62. Попков Ю. С., Посохин М. В., Гутнов А. В., Шмульян Б. Л. Системный анализ и проблемы развития городов. М.: Наука, - 1983.

63. Рабинович В.А., Хавин З.Я. Краткий химический справочник. Л.: Химия, 1991.-432 с.

64. Руководство по измерению основных параметров их предельных запылённости пылегазовых потоков на источниках выбросов загрязняющих веществ в атмосферу. НИИ Атмосфера. 2002 г.

65. Сильянов В. В. Теория транспортных потоков в проектировании дорог и организации движения. М.: Транспорт, 1977. - 303 с.

66. Стенбринк П. Оптимизация транспортных сетей. М.: Транспорт, -1981.

67. Трофименко Ю.В. Экологические проблемы при эксплуатации автомобильного транспорта. Экология и промышленность России, №4, 2002.

68. Трофименко Ю. В., Виноградов Б. А., Шелмаков С. В. Мониторинг автотранспортного загрязнения атмосферного воздуха в крупном городе. М.: МАДИ (ТУ), - 2000.

69. Тупубалин В.Н., Барабашева Ю.М. Математическое моделирование в экологии. История методологический анализ. - М.: Языки русской культуры, 1999. - 208 с.

70. Уткин P.E. Экологические проблемы Перми. Пермь 1999.

71. Ховах М.С. Автомобильные двигатели. М.: Машиностроение, 1977. -591с.

72. Хотунцев Ю.Л. Экология и экологическая безопасность. М.: Издательский центр академия, 2002. - 480 с.

73. Шилова Т.А. Влияние некоторых планировочных факторов и методов организации движения на расход топлива автомобилями. Киев, 1983.

74. Чередников A.A. Автобусы: Устройство, техническое обслуживание, эксплуатация . М.: Транспорт, 1999. - 216 с.

75. Якимов М.Р. Система прогнозирования состояния загрязнения атмосферы г. Перми выбросами автомобильного транспорта // Известия ТулГУ Серия: Автомобильный транспорт. Выпуск 7, 2003 г. / Тула, 2003. С. 77-83.

76. Якимов М.Р., Петров В.Ю., Петухов М.Ю., Есипова М.Ю. Экологические проблемы автомобилизации крупных российских городов // Вопросы охраны окружающей среды: Сборник научных трудов / Венский технический университет, Вена, 2004. С. 22-30.

77. Якимов М.Р. Некоторые аспекты проблемы загрязнения атмосферного воздуха г. Перми отработавшими газами автомобильного транспорта // Экологические проблемы промышленных регионов: Материалы Всероссийской конференции, Екатеринбург 2004. С. 231233.

78. Объединенные графики изменения интенсивностей транспортных потоков подням неделиратомая М1ир| горела ягарш ■ ич«рнмц|«1м (1С чаем)

79. Н«д>д и ■ «опабаими мпшиг—>п пи|'Ч" 1М"и» »■■питии вы**»!* юп*р*ф»раа

80. Н»дыым ■еяшб>1— мпикииюстм ^«непорпм гтмм ш I

81. Матрицы переводных коэффициентов недельных колебаний интенсивности транспортных потоков на перегонах центральной части города

82. Дни, в которые надо получить интенсивность День недели Дни недели замера

83. Центральные перегоны в утреннее время1. Пн Вт Ср Чт Пт Сб Вс

84. Пн 1,00000 0,817793 0,834636 0,878747 0,9103 1,020288 1,896856

85. Вт 1,222804 1,00000 1,020596 1,074535 1,113118 1,247612 2,319482

86. Ср 1,198127 0,97982 1,00000 1,052851 1,090655 1,222435 2,272675

87. Чт 1,137984 0,930635 0,949802 1,00000 1,035906 1,161071 2,15859

88. Пт 1,098539 0,898377 0,91688 0,965338 1,00000 1,120826 2,08377

89. Сб 0,980116 0,801531 0,81804 0,861274 0,892199 1,00000 1,859138

90. Вс 0,527188 0,431131 0,44001 0,463265 0,479899 0,537884 1,00000

91. Центральные перегоны в вечернее время1. Пн Вт Ср Чт Пт Сб Вс

92. Пн 1,00000 1,119315 0,981398 0,917746 1,006871 1,262386 1,381436

93. Вт 0,893403 1,00000 0,876784 0,819918 0,899542 1,12782 1,23418

94. Ср 1,018955 1,140532 1,00000 0,935142 1,025956 1,286315 1,407621

95. Чт 1,089626 1,219635 1,069356 1,00000 1,097113 1,375529 1,505248

96. Пт 0,993176 1,111677 0,9747 0,911483 1,00000 1,253771 1,372009

97. Сб 0,79215 0,886666 0,777415 0,726993 0,797594 1,00000 1,094305

98. Вс 0,723884 0,810255 0,710419 0,664342 0,728858 0,913822 1,00000

99. Матрицы переводных коэффициентов недельных колебаний интенсивности транспортных потоков на перегонах периферийных районов города

100. Дни, в которые надо получить интенсивность День недели Дни недели замера

101. Въезды в периферийные районы1. Пн Вт Ср Чт Пт Сб Вс

102. Пн 1,00000 1,02389 1,08017 1,09591 1,07225 1,09558 1,40819

103. Вт 0,97667 1,00000 1,05497 1,07035 1,04723 1,07003 1,37534

104. Ср 0,92578 0,94789 1,00000 1,01458 0,99267 1,01427 1,30368

105. Чт 0,91248 0,93427 0,98563 1,00000 0,97840 0,99970 1,28495

106. Пт 0,93262 0,95490 1,00739 1,02207 1,00000 1,02177 1,31331

107. Сб 0,91275 0,93456 0,98593 1,00030 0,97870 1,00000 1,28534

108. Вс 0,71013 0,72709 0,76706 0,77824 0,76143 0,77801 1,00000

109. Выезды из периферийных районов1. Пн Вт Ср Чт Пт Сб Вс

110. Пн 1,00000 1,02947 1,02812 1,02370 1,04348 1,12008 1,32046

111. Вт 0,97137 1,00000 0,99869 0,99439 1,01361 1,08801 1,28266

112. Ср 0,97265 1,00132 1,00000 0,99570 1,01494 1,08944 1,28435

113. Чт 0,97685 1,00564 1,00432 1,00000 1,01932 1,09414 1,28989

114. Пт 0,95833 0,98658 0,98528 0,98104 1,00000 1,07340 1,26544

115. Сб 0,89280 0,91911 0,91790 0,91396 0,93162 1,00000 1,17891

116. Вс 0,75731 0,77963 0,77861 0,77526 0,79024 0,84824 1,00000

117. Матрица переводных коэффициентов недельных колебаний интенсивности транспортных потоков на перегонах, являющихся въездамии выездами из города1. День Дни недели замера недели Въезды в город в утреннее время 1. Пн Вт Ср Чт Пт Сб Вс

118. Пн 1,00000 1,00589 1,02835 1,05690 1,05665 0,97661 0,80036

119. Вт 0,99415 1,00000 1,02233 1,05072 1,05047 0,97090 0,79567

120. Ср 0,97244 0,97816 1,00000 1,02777 1,02752 0,94969 0,77830й Чт 0,94616 0,95173 1,97298 1,00000 0,99976 0,92403 0,75727а О Пт 0,94639 0,95196 0,97321 1,00024 1,00000 0,92425 0,75745

121. Я Сб 1,02395 1,02997 1,05297 1,08221 1,08195 1,00000 0,81952а К Вс 1,24944 1,25680 1,28486 1,32054 1,32022 1,22022 1,00000

122. В Въезды в город в вечернее время1. Б Пн Вт Ср Чт Пт Сб Вс

123. Пн 1,00000 1,13601 1,13074 1,07799 1,01804 0,92824 0,77006

124. В" &> Вт 0,88028 1,00000 0,99536 0,94893 0,89616 0,81711 0,67787г с Ср 0,88438 1,00466 1,00000 0,95335 0,90033 0,82092 0,68103о Чт 0,92765 1,05381 1,04893 1,00000 0,94438 0,86108 0,71435§ Пт 0,98228 1,11588 1,11070 1,05889 1,00000 0,91179 0,75642

125. Сб 1,07731 1,22383 1,21815 1,16133 1,09674 1,00000 0,82959

126. Б. о Вс 1,29860 1,47521 1,46837 1,39988 1,32202 1,20541 1,00000ь о Выезды из города а Пн Вт Ср Чт Пт Сб Вс

127. Я а: Пн 1,00000 0,96804 1,00991 0,94084 0,79327 0,70873 0,862251=1 Вт 1,03301 1,00000 1,04325 0,97190 0,81946 0,73212 0,89071

128. Ср 0,99018 0,95854 1,00000 0,93160 0,78548 0,70177 0,86378

129. Чт 1,06288 1,02892 1,07342 1,00000 0,84315 0,75329 0,91647

130. Пт 1,26061 1,22032 1,27310 1,18603 1,00000 0,89343 1,08695

131. Сб 1,41098 1,36589 1,42497 1,32750 1,11929 1,00000 1,21661

132. Вс 1,15976 1,12270 1,17126 1,09115 0,92000 0,82195 1,00000

133. Результаты замеров параметров ездовых циклов

134. Название улицы. Номер Время Время Время Время Скоростьперегона разгона равно- замед- остановки, равномерногосек. мерного движения, сек. ления, сек. сек движения, м/сек.

135. Пушкина. 290-84 10 12 16 25 9,7284.101 10 19 8 40 13,9101.123 20 10 6 25 13,9141.149 5 7 8 31 11,7149.153 17 12 9 0 8,33127.139 6 5 10 5 8,33150.151 9 16 4 33 10,6

136. Расчётные значения КПД трансмисии базовых моделей автомобилей

137. Марка автомобиля. Тип включеноё передачи. КПД трансмисии автомобиля.

138. ВАЗ — 11113 Все передачи. 0,9269

139. ВАЗ-2106 Понижающая. 0,89451. Прямая. 0,9219

140. ВАЗ-21103 Все передачи 0,9269

141. ГАЗ-31029 Понижающая. 0,89451. Прямая. 0,9219

142. УАЗ-31512 Понижающая. 0,87161. Прямая. 0,8983

143. ГАЗ-3302 Повыш., понижающ. 0,89451. Прямая 0,9219

144. ЗИЛ-5301 Понижающая. 0,89451. Прямая. 0,9219

145. ГАЗ-3307 Понижающая. 0,88541. Прямая. 0,9126

146. ЗИЛ-431410 Понижающая. 0,87201. Прямая. 0,8987

147. КамАЗ 5320 Понижающая. 0,85151. Прямая. 0,8776

148. МАЗ 630300-020 Повыш., понижающ. 0,85151. Прямая 0,8776

149. МАЗ- 55510 Повыш., понижающ. 0,87641. Прямая 0,9033

150. ГАЗ-3221 Повыш., понижающ. 0,89451. Прямая 0,9219

151. КАвЗ 3244 Понижающая. 0,89451. Прямая. 0,9219

152. ПАЗ 3205 Понижающая. 0,88541. Прямая. 0,9126

153. ЛАЗ 699 Повыш., понижающ. 0,87641. Прямая 0,9033

154. ЛиАЗ 5256 Понижающая. 0,87641. Прямая. 0,9033

155. Икарус 280 Понижающая. 0,87641. Прямая. 0,9033

156. Фрагмент расчётной таблицы внешней скоростной характеристики двигателей базовых моделей автомобилей.

157. Фрагмент расчётной таблицы внешней скоростной характеристики двигателей базовых моделей автомобилей (продолжение).

158. Значения коэффициента использования грузоподъёмности.

159. Значения Киг для п роцесса разгона.