Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Средства и технологии оценки загрязнения городской воздушной среды автотранспортными потоками

ВАК РФ 25.00.36, Геоэкология

Автореферат диссертации по теме "Средства и технологии оценки загрязнения городской воздушной среды автотранспортными потоками"

На правах рукописи

Колесов Глеб Викторович

СРЕДСТВА И ТЕХНОЛОГИИ ОЦЕНКИ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ГОРОДСКОЙ ВОЗДУШНОЙ СРЕДЫ АВТОТРАНСПОРТНЫМИ ПОТОКАМИ

Специальность 25.00.36 - геоэкология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Тюмень - 2004

Работа выполнена в Институте Криосферы Земли Сибирского отделения РАН.

Научный руководитель Официальные оппоненты

академик РАН Мельников В. П. доктор технических наук, профессор Вакулин А.А.

Ведущее предприятие

кандидат технических наук, доцент Старикова Г.В. Федеральное Государственное учреждение «Центр

государственного санитарно-эпидемиологического надзора в Тюменской области»

Защита диссертации состоится 14 апреля 2004 г. в 14 часов на заседании диссертационного совета ДМ 003.042.01 при Институте Криосферы Земли СО РАН по адресу: 625026, г.Тюмень, ул.Малыгина, 86.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института Криосферы Земли СО РАН: г.Тюмень, ул.Таймырская, 74.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью, просим направлять в диссертационный совет по адресу: 625000, г.Тюмень, а/я 1230, ученому секретарю.

Автореферат разослан "12" марта 2004г.

Ученый секретарь диссертационного совета

кандидат геолого-минералогических наук

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Россия по уровню урбанизации находится в лидирующей группе, поэтому вовлечение ее в движение устойчивого развития на практике начинается с городов. Идеология устойчивого развития городов предполагает в первую очередь обеспечение их экологической устойчивости. Основной тенденцией в крупных городах является усиление прессинга автотранспорта на атмосферу города. Проблема снижения вредного воздействия автомобильного транспорта на окружающую среду в городах является комплексной и предполагает решение ряда научно-исследовательских задач:

Выявление механизма формирования выбросов загрязняющих веществ в городскую атмосферу автотранспортными потоками (АТП).

Разработка математической модели этого механизма.

Разработка инструментария количественной оценки загрязнения воздушной среды для управления ее качеством.

Целью исследования является повышение экологической безопасности и эффективности работы легкового автомобильного транспорта на основе исследования и установления закономерностей механизма загрязнения городской воздушной среды автотранспортными потоками.

Объектом исследований является процесс формирования выбросов загрязняющих веществ в атмосферу автотранспортными потоками на улично-дорожной сети (УДС) города, а предметом исследований -взаимосвязи динамических, энергетических и экологических характеристик АТП (на примере легкового транспорта).

Научная новизна. Разработана математическая модель, устанавливающая однозначную связь между динамическими характеристиками транспортного потока (интенсивностью, плотностью и скоростью) и транспортной характеристикой УДС, выражаемой через параметр модели к.

Установлено, что автотранспортный поток является пуассоновским с параметром распределения, зависящим от к, при этом интенсивность потока является композицией полиномиального тренда (со степенью не выше второй), аккорда гармоник (не более 5) и гауссова шума.

Разработана математическая модель «Расход топлива — динамика транспортного потока», базирующаяся на установленной зависимости удельного расхода топлива автотранспортным потоком на п-полосном участке УДС от пробегового расхода, интенсивности и структуры потока, а также от параметра модели к.

Разработана математическая модель формирования массовых выбросов загрязняющих веществ автотранспортом в атмосферу,

РОС. НАЦИОНАЛЬНА* БИБЛИОТЕКА

представляющая собой взвешенную сумму удельных выбросов конкретных загрязняющих веществ.

Предложен обобщенный показатель эффективности работы АТП, являющийся произведением взвешенных частных интегральных показателей эффективностей: кинетической, топливной и экологической.

Разработано алгоритмическое и программное обеспечение оценки загрязнения городской воздушной среды автотранспортными потоками.

Практическая* ценность работы заключается в том, что разработанные инструментальные средства (автоматизированное рабочее место (АРМ) «Атмосфера-01», мобильный измерительно-вычислительный комплекс «ИВК-01») позволяют давать оценку экологической ситуации на дорогах города с целью принятия рациональных решений по управлению качеством воздушной среды при сохранении высокой эффективности работы транспортного потока.

Реализация результатов работы. На основе установленных закономерностей разработано алгоритмическое, программное и аппаратное обеспечение задач оценки качества воздушной среды г.Тюмени. Разработанные при участии автора АРМ «Атмосфера-01» и мобильный измерительно-вычислительный комплекс «ИВК-01» внедрены:

АРМ - в практику работы Федерального Государственного учреждения «Центр государственного санитарно-эпидемиологического надзора в Тюменской области» и Центра государственного санитарно-эпидемиологического надзора г.Тюмени.

«ИВК-01» - в учебный процесс Тюменского государственного нефтегазового университета (лабораторный практикум по дисциплинам «Теория рабочих процессов двигателей внутреннего сгорания» и «Автомобильные двигатели» специальности 230100 «Сервис

транспортных и технологических машин и оборудования в нефтегазодобыче»).

На защиту выносятся:

1. Математическая модель автотранспортного потока (АТП).

2. Математическая модель «Расход топлива - динамика АТП».

3. Математическая модель формирования массовых выбросов загрязняющих веществ автотранспортом в атмосферу.

4. Интегральные показатели эффективности работы транспортного потока: кинетический, топливный, экологический, обобщенный.

5. Алгоритмическое, программное и аппаратное обеспечение задач оценки загрязнения воздушной среды города с целью управления ее качеством.

Апробация работы. Основные результаты исследования доложены, обсуждены и одобрены на международной научно-практической

конференции «Проблемы эксплуатации транспортных систем в суровых условиях» (Тюмень, 2002г.), областной межвузовской конференции «Информационные технологии в образовательном процессе» (Тюмень, 2002г.), межвузовской научно-методической конференции «Единая образовательная среда. Проблемы и пути ее развития» (Томск, 2003г.), конференции молодых ученых ИКЗ СО РАН, посвященной 10-летию института (Тюмень, 2001г.), научно-практической конференции, посвященной 300-летию создания инженерных войск (Тюмень, 2000г.).

Публикации. Основные положения и результаты диссертационной работы изложены в 8 публикациях.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения, списка использованных источников и приложений. Объем работы составляет 145 страниц машинописного текста, в том числе 25 таблиц, 54 рисунка, список использованных источников из 129 наименований и 5 приложений.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновываются актуальность темы и цель работы, излагаются основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе проведен аналитический обзор научно-исследовательских работ, выполненных как в нашей стране, так и за рубежом и направленных на моделирование транспортных потоков, исследование расхода топлива и выбросов загрязняющих веществ автотранспортом. Рассмотрены программно-аппаратные средства для проведения исследований в этих направлениях.

Вопросу исследования транспортных потоков посвящены работы отечественных авторов Пригожина И.Р., Красникова А.Н., Сильянова В.В., Горбанева Р.В., Луканина В.Н., Буслаева А.П. и др., выполненные в ведущих организациях нашей страны и ближнего зарубежья - МАДИ, НИИАТ, КАДИ, ХАДИ, и зарубежных - Гриндшильдса Б.Д., Гринберга Н., Хермана Р., Крауза С, Лайтхилла-Витхама и др.

Проанализированы исследования расхода топлива и оценки выбросов загрязняющих веществ автотранспортными средствами (АТС), выполненные в работах Богданчикова А.А., Гаврилова А.К., Говорущенко Н.Я., Головных И.М., Гутаревича Ю.Ф, Дробота В.В.,Евтухова А.В., Луканина В.Н., Могарил Е.Р., Резника Л.Г., Сухаревой Л.С., Холявко В.Г. и др. Полученные ими результаты при их высокой научной значимости имеют все же ограниченное применение, поскольку основаны на стендовых испытаниях.

Выполнен аналитический обзор существующих программных и аппаратных средств оценки загрязнения воздушной среды АТС, позволивший дать направления для дальнейших исследований.

Проведенный анализ моделей транспортного потока позволил выполнить их классификацию (рис. 1).

Рис. 1. Классификация моделей транспортных потоков

В основу диссертационной работы положен подход Лайтхилла-Витхама.

Выполненный анализ состояния атмосферы в крупных городах и проблем управления её качеством показал, что имеются значительные ресурсы повышения информационной, технико-экономической и технико-эксплуатационной эффективности такого управления. В то же время внедрение инженерных методов в практику управления качеством атмосферы сдерживается недостатками теоретического, методического и технического обеспечения. В этой связи в диссертационной работе были сформулированы следующие задачи:

1. Разработка и исследование математических моделей:

- автотранспортного потока на улично-дорожной сети города;

- «Расход топлива - динамика транспортного потока»;

- формирования выбросов загрязняющих веществ автотранспортом в атмосферу.

2. Разработка инструментальных средств и исследование в натурных условиях особенностей механизма формирования выбросов загрязняющих веществ в атмосферу легковым автомобильным транспортом.

3. Структурная и параметрическая идентификация моделей по экспериментальным данным. Оценка их адекватности.

4. Разработка алгоритмического, программного и аппаратного обеспечения оценки загрязнения городской воздушной среды автотранспортными потоками.

5.Разработка и внедрение программно-аппаратного комплекса АРМ эколога «Атмосфера-01».

Вторая глава посвящена теоретическим исследованиям механизма загрязнения воздушной среды города автотранспортными потоками, позволившим обосновать математические модели этого механизма:

- модель однородного автотранспортного потока на улично-дорожной сети города;

- модель «Расход топлива - динамика транспортного потока»;

- модель, формирования выбросов загрязняющих веществ автотранспортом в атмосферу.

Специфика каждой модели сводится к следующему.

Модель однородного автотранспортного потока. Под однородным потоком понимается автотранспортный поток, в котором исключены обгоны, влияния светофоров и выполняется условие непрерывности

Эд(М) Ж(х,()

а ах (1)

где q (^х) - плотность потока;

N (^х) - интенсивность потока.

Интенсивность потока N (^х) связана с его плотностью q ^рс) соотношением

dN

v(q) =-(здесь v(q) -скорость автотранспортного потока). (2)

dq

Скорость движения v, в свою очередь, существенно зависит от плотности q, т.е.

у(хД) = у^Д)]. (3)

Совместное использование (1), (2) и (3) позволяет установить общий вид связи между V и л

. ду

где

ЗЧ

При этом (4) формально совпадает с уравнением движения • для сжимаемой жидкости, имеющим вид

— ~ -с2 • ч" Л*! (здесь с - неотрицательная константа; п=-1).

Это позволяет получить необходимое соотношение для построения модели АТП

Уравнение (5) решается методом интегрирования и имеет два решения.

При п=-1 (модель Гринберга)

у = с-1пЧтах (здесь Чпих-плотность при скорости потока у=0). Ч

При п^-1 х = —— = 1-гк =1-|——I =Р(2), (6)

^'тах V Чтах )

где х-нормированная скорость потока; г- нормированная плотность Ч 1

потока, т.-—д—; к-параметр модели, характеризующим степень

Я

шах

, п+1 с ■

сжимаемости потока, к --; у_„_ = —--.

2 к

Соотношения (6) и (2) позволяют однозначно связать друг с другом нормированную скорость х, нормированную плотность г и нормированную интенсивность

А = ы/мтах (здесь Ы^ = Утах • я^ ):

х(г) = 1-2к ; г(х) = (1-х)т; А(х)= Я(х) = х (1-х)т; х(А)= Ы^А);

На рис.2 и рис.3 представлены соответственно графики зависимостей х(г) иА(х).

о о.1 о.г о.з 0.4 о.5 о.б ол о.а о.э 1

Плотность потока ч/чтах Рис. 2. График зависимости скорости потока от его плотности.

О 0.1 0.2 0.3 0.4 05 0.6 0.7 0.8 09 1 Плотность потока сортах Рис.3. График зависимости интенсивности потока от его плотности

Исследованы также и статистические характеристики потока. Вероятность появления г автомобилей на интервале времени I

соответствует закону Пуассона Рг(1) = -^-р-ехр(-М,1). Распределение

интервалов времени между автомобилями' в потоке подчиняется показательному закону Г(1) = К-ехр(-М*1). Такой же характер имеет и распределение расстояния между автомобилями в потоке £(т) = Л-ехр[— Л(т-а)], при этом интенсивность на каждой - ¡-полосе движения^ связана с параметром распределения Л! соотношением.

Аналитически доказано, что параметр распределения зависит от относительной плотности и относительного коэффициента загрузки полосы и (что самое главное) от параметра модели к.

Таким образом, удалось связать динамические и статистические характеристики потока друг с другом и с параметром модели к.

Исследованы временные изменения характеристик реального транспортного потока. Установлено, что его интенсивность является композицией полиномиального тренда (со степенью не выше второй), аккорда гармоник (не более 5) и гауссова шума.

N(1) = И0[А0 +£ А4С05(Ю;1 +Ф,)+«0] = И0 -т)+т, (7)

где соответственно амплитуда, угловая частота и начальная

фаза ¡-гармоники;

4(0 - центрированная помеха; N0-максимальная суточная интенсивность; и(0 — временной множитель.

Математическая модель «Расход топлива - динамика

транспортного потока». Основана на зависимости удельного расхода топлива АТП на однополосной дороге <?| -ЧгУ|-(Ь(У|)«И|-<й(У|) л/(кмч),

где ql -плотность потока на однополосной дороге, авт/км; У| -=Р(Я|)1 — скорость потока на однополосной дороге, км/ч; N1 - интенсивность потока на однополосной дороге, авт/ч. Результирующий расход топлива АТП на участке УДС длиной Ь за время Т с учетом интенсивности, многополосности дороги, структуры потока, параметра модели для к-улицы составит

дь(ь,т,1)= Л<гк(1.т,0Чт<п =

ьт

ЬТ141 птах к

при этом параметр модели к учитывается в функции Я"'(А). Математическая, модель- формирования массовых выбросов загрязняющих веществ автотранспортом в атмосферу. Получена на основе математической модели удельных выбросов, которая представлена в виде взвешенной суммы

[у(0] - удельный расход топлива транспортом .¡-типа на к-улице;

Г - тип загрязняющего вещества.

В итоге математическая модель массовых выбросов на участке длиной L за время Т для к-улицы с учетом модели удельных выбросов имеет вид

\Ук(Ь,Т,1) = //\У]к(аО)ск-<11 ,КГ. ьт

Эффективность работы транспортного потока. Эффективность работы АТП определяется не только его экологичностью. Необходимо учитывать, что поток должен выполнять полезную работу и быть минимально энергозатратным. Предложен обобщенный показатель эффективности работы потока, который учитывает три аспекта:

- способность выполнять потоком полезную работу (характеристика названа энергетическим показателем эффективности);

- быть ресурсосберегающим (характеристика названа показателем топливной эффективности);

- быть экологически безопасным (характеристика названа показателем экологической эффективности).

По своей структуре каждый частный показатель эффективности представляет собой соответственно энергетический, топливный и экологический коэффициент полезного действия (КПД).

Энергетический КПД транспортного потока равен

Е х2(1-х)к/„ ,у±_ ^ т

т)п =-=---(2к + 1)к+2 , где Е и I соответственно кинетическая

р Е + 1 4к

и внутренняя энергия транспортного потока.

Топливный КПД транспортного потока основан на пробеговом

расходе топлива и равен где

хэ = V, / Уп]ах; V,- скорость, соответствующая минимуму потребления

топлива; у = У^,ах(3/а.

Экологический КПД транспортного потока равен К(у)]т„, _ (а + Ь• хтт + с• хтш2)• хт1П • (1 ~ хт,„ )т Wk(v) (а + Ь-х + с-х2)-х-(1-х)т

где [1Лгк(у)]т1п и Wk(v) соответственно уровни минимальных и

реальных токсичных выбросов транспортным потоком в атмосферу; а, Ь, с -коэффициенты регрессии весового коэффициента эталонного загрязняющего вещества (в качестве которого принят СО); 5со(х) = а+Ь-х+с-х2; хгат- нормированная скорость, при которой достигается минимальный уровень выбросов.

Результирующий КПД транспортного потока (рис.4) является произведением частных КПД Л = ЛР 'Лт 'Лэк • Учитывая, что кинетическая

ЕТ, топливная ЕР и экологическая ЕЕ эффективности достигаются разной ценой, целесообразно ввести обобщенный критерий эффективности транспортного потока ЕР = ЕТ ■ Ер • ЕЕ. Возможны два подхода к оценке

ЕЕ: I) ЕР=ЕТРТ-Ед^-ЕЕР*; 2)л = Мр+РРЛт+РеЛ,, где рг назначаемые экспертами весовые коэффициенты, отвечающие условию нормировки рт + Рр + РЕ = 1.

Скорость потока М/тах Рис. 4. График зависимости обобщенной эффективности работы транспортного потока от его скорости

Третья глава посвящена методике экспериментальных исследований и разработке инструментальных средств.

Экспериментальные работы были направлены на решение следующих задач:

- исследование динамики автотранспортных потоков;

- исследование энергетических характеристик АТП;

- исследование экологических характеристик АТП.

Исследование динамики транспортных потоков предусматривало

экспериментальное определение:

- реальных динамических характеристик транспортных потоков (скоростей, плотностей, интенсивностей);

- характера их изменений во времени;

- характера- их изменений в ходе управления движением автотранспорта.

Исследование энергетических характеристик АТП предусматривало экспериментальное определение:

- энергетических характеристик транспортных потоков (расхода топлива) в реальных условиях;

- характера их изменений от режима движения (разгон, торможение, холостой ход);

- характера их изменений в ходе управления движением автотранспорта.

Исследование экологических характеристик АТП предусматривало экспериментальное определение:

- выбросов вредных веществ автотранспортными средствами в атмосферу в реальных условиях;

- характера их изменений от режима движения (разгон, торможение, холостой ход);

- характера их изменений в ходе управления движением автотранспорта.

В качестве объектов исследований в транспортном потоке выбраны автомобили: ВАЗ 21099, ВАЗ 2110 и их модификации.

В качестве элементов улично-дорожной сети исследовались участки улиц с 1,2,3,4-х - полосным движением.

Экспериментальные исследования осуществлены с применением разработанного при участии автора измерительно-вычислительного комплекса «ИВК-01», предназначенного для определения:

- пройденного пути;

- скорости движения;

- положения дроссельной заслонки;

- частоты вращения коленчатого вала;

- массового расхода топлива;

- расхода топлива на холостом ходу;

- путевого расхода топлива;

- концентрации токсических компонентов в отработавших газах,

а также для привязки полученных данных к маршруту движения по УДС города с фиксацией точного времени и идентификационного номера участка улицы.

«ИВК-01» включал:

- рабочую станцию комплекса на базе компьютера типа NoteBook;

- газоанализатор «Автотест СО-СН-Т».

Исследования динамики транспортных потоков осуществлялись методом видеосъемки с использованием видеокомплекса, включавшего как аппаратные (видеокамеру формата S-VHS и карту захвата видео MiroVideo DC30+ фирмы Pinnacle Systems), так и программные средства (разработанную автором программу «Road Explorer 01»).

Перед проведением исследований был составлен план эксперимента, предусматривающий:

- охват 121 участка УДС, несущих основную транспортную нагрузку в г. Тюмени;

- рациональный маршрут движения, минимизирующий, число повторных проездов по одному и тому же участку.

Протяженность маршрута составила 150 километров. Было осуществлено 4 сезонных исследования выбранного маршрута, при этом время движения по нему составило, в зависимости от сезона, 5-8 часов. Вариация продолжительности сезонного эксперимента обусловлена не только различной интенсивностью движения, но и состоянием проезжей части.

По результатам экспериментов сформирована база данных (25 тысяч записей) по скоростным режимам движения транспорта на УДС города и соответствующих им технико-экономическим параметрам автомобиля, движущегося в транспортном потоке.

Четвертая глава посвящена анализу теоретических и экспериментальных данных и оценке адекватности моделей.

Выполнена структурная и параметрическая идентификация, модели транспортного потока. На рис.5 представлены результаты анализа трех конкурирующих моделей, полученных по данным японских (Tanaka), отечественных исследователей (МАДИ) и автора.

Предлагаемая модель зависимости относительной скорости транспортного потока от относительной плотности имеет вид

здесь р =-- = —;--—; г<1 и q0 соответствуют границе «рыхлого»

Яшах-Чо

потока.

0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 Плотность потока Р~(ч-чо)/(ятах^о)

Рис.5. График зависимости

^ __ д-чо

от р =-

Яшах ~Чо

Поиск эффективных оценок параметров пробной модели (параметрическая идентификация) осуществлялся с использованием метода наименьших квадратов. Оценки параметра к для моделей [Тапака] и [МАДИ] составили соответственно к=0.56 и к=0.7. В исследованиях, проведенных автором, параметр к варьирует (в зависимости от транспортных характеристик УДС) в диапазоне 0.4 - 2.

Как отмечалось (7), интенсивность реальных транспортных потоков обладает явно выраженным временным трендом, который является композицией полиномиального тренда (со степенью не выше второй), аккорда гармоник (не более 5) и гауссова шума.

Анализ экспериментальных данных выявил очень высокую корреляцию между временными рядами, снятыми для разных типов улиц, что свидетельствует о действии единого временного механизма на всей улично-дорожной сети.

Спектральная обработка реализаций показала, что специфика спектра (рис.6) заключается в слабовыраженных четных гармониках, что типично для временных процессов типа «меандр». Как правило, превалирует

основная (первая) гармоника с периодом 24 часа. Верхняя частота спектра практически не превышает пятой гармоники (с периодом 2 часа).

Таким образом, установлено, что предложенная математическая модель (8) не противоречит результатам экспериментальных исследований.

Рис.б. Амплитудный спектр интенсивности АТП

Что касается статистических характеристик транспортного потока, то структурная идентификация • пробной модели АТП показала, что принятая гипотеза о пуассоновском характере потока согласуется с экспериментом. Анализ реального механизма формирования временных интервалов между автомобилями в транспортном потоке свидетельствует о том, что они (интервалы) по своей сути являются аддитивной композицией постоянной величины а и случайной величины £, Как показали наши исследования (рис.7.), случайная величина £ имеет показательное распределение с параметром Л.

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41

Интервал появления, с

Рис. 7. Гистограмма распределения временных интервалов между автомобилями в потоке

Параметрическая идентификация пробной модели позволила получить оценку её параметров: сс=1с; Л = 0,5029 с"'.

Выполнена структурная и параметрическая, идентификация модели «Расход топлива - динамика транспортного потока» (8).

Задача интерпретации экспериментальных результатов была сведена к идентификации модели пробегового расхода топлива Qs(v).

Статистической обработке подвергнуто свыше 500 км пробега автомобиля ВАЗ-21099 в реальных условиях движения транспортного потока на различных участках УДС. Регрессионный анализ показал (рис.9), что в диапазоне скоростей v от 10 до 150 км/ч при коэффициенте детерминации R"=0.9 уравнение регрессии имеет вид

Qs = 0.0547 + 0.00001• (V - ve)2, л /(км • шт).

Минимум Qs(v) достигается при Ve=93 км/ч.

В качестве альтернативы рассмотрена модель МАДИ, полученная для автомобиля ВАЗ-21061 в диапазоне скоростей от 10 до 150 км/ч q¡ba3-21061 {v) = 0.317- 0.0054v + 0.00003v2.

На рис. 8 эта кривая обозначена [МАДИ 1]. Кривая 2 - это кривая 1, приведенная в минимуме к нашим данным. Её анализ показывает, что при хорошем совпадении в области оптимальных скоростей

сравниваемые результаты существенно разнятся в остальном диапазоне. J ais

с 0.14

I 0.13

i 0.12

: ».и ш

I 0.1

1 0.09 ¡0.08 2. 0.07 1 0.06 § 0.05

IO

2 0.04

С -100-90 -80 -70 -60 -60 -40 -30 -20 -10 О 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Скорость потока V-Vopt, км/ч Рис.8. Идентификация модели расхода топлива

Поскольку при наших исследованиях использовался более совершенный инструментарий и технология измерений, есть основания полагать, что полученные нами результаты уточняют существующие представления о модели расхода топлива.

\ 1 N 1 МАЛИ • •

V 2 > 1 x)»0.00001x"2+0.064 »(v-93) км/ч; 2=0 906 7; : /

\ Ч х-R" / /

\ /

Л • • \ / /

у \ / /

• •• /

•• \ ....

■ч у v/» yi А ••

••

•

Высокое значение коэффициента детерминации (11=0.906), полученное при идентификации модели, свидетельствует об её адекватности изучаемому процессу. Важно также отметить, что полученная модель хорошо работает в диапазоне малых скоростей транспортного потока (< 10 км/ч), когда уровень токсичных выбросов существенно возрастает, и это позволяет надеяться на получение более точной экологической оценки влияния автотранспорта на окружающую среду.

Выполнена структурная и параметрическая идентификация модели формирования массовых выбросов загрязняющих веществ автотранспортом в атмосферу.

Математическая модель массовых выбросов на участке длиной L за время Т для к-улицы получена нами в виде

\Ук(Ь,Т,1) = .[^к(ат))с1т-с11. ьт

Математическая модель удельных в ы б р с ^^ л я транспорта ] -типа представлена взвешенной суммой

- ¿Уг '(^»кг/Ом'ч), (9)

где уг -весовойкоэффициент;

- удельный расход топлива транспортом ,)-типа;

Г - тип загрязняющего вещества.

Анализ (9) показывает, что фактически предметом идентификации является модель взаимосвязи т.е. поведение весовых

коэффициентов у, в зависимости либо от скорости V, либо от плотности д, либо от интенсивности N.

Задача интерпретации экспериментальных результатов сводилась к идентификации моделей удельных выбросов ^У^(у) г-вещества для АТС >типа,т.е.

^Г(у) = уг(у)-С!3(у), кг/(км-ч).

Структура модели определялась в предположении, что оператор - полином не выше второй степени, т.е.

ХУ.Ду) -

——- = уг(у) = аг + Ьг-у+сг-у .

С^О)

На рис.8 представлены графики оператора уДу) для оксида углерода, а на рис.9 - графики оператора у2(у) для СН, полученные по

В пятой главе рассмотрены принципы построения и этапы проектирования АРМ. Дано описание функциональной структуры разработанного автором АРМа «Атмосфера-01».

Разработанное автоматизированное рабочее место "Атмосфера-01" внедрено в практику экологического контроля в отделе социально-гигиенического мониторинга Федерального государственного учреждения «Центр санитарно-эпидемиологического надзора в Тюменской области», а

также в аналогичном отделе Центра санитарно-эпидемиологического надзора г.Тюмени

Использование комплекса «Атмосфера-01» позволило обеспечить информационный и социальный эффекты. Информационный эффект достигается за счет повышения оперативности обработки и достоверности экологической информации, а также за счет повышения уровня профессиональной компетенции сотрудников. Социальный эффект связан с повышением качества решаемых социальных (экологических) задач комфортности рабочих мест операторов.

Мобильный измерительно--вычислительный комплекс «ИВК-01» внедрен в образовательный процесс Тюменского государственного нефтегазового университета, где он применяется при проведении лабораторного практикума по дисциплинам "Теория рабочих процессов двигателей внутреннего сгорания" и "Автомобильные двигатели" специальности 230100 "Сервис транспортных и технологических машин и оборудования в нефтегазодобыче" на кафедре «Эксплуатация и обслуживание транспортно-технологических машин». Основным направлением использования является снятие параметров двигателя с ЭБУ экспериментального автомобиля при различных условиях движения и эксплуатации, а также параллельное получение экологических и экономических характеристик автомобиля.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1.Установлено, что математическая модель автотранспортного потока на многополосной дороге представляет собой систему уравнений, однозначно связывающих нормированные динамические характеристики транспортного потока (интенсивность, плотность и скорость) на каждой полосе с так называемым параметром модели к. Поток является пуассоновским с параметром распределения, зависящим от к. Интенсивность реального транспортного потока является композицией полиномиального тренда (со степенью не выше второй), аккорда гармоник (не более 5) и гауссова шума.

2. Установлено, что математическая модель «Расход топлива -динамика транспортного потока» однозначно связывает удельный расход топлива автотранспортным потоком на п-полосном участке УДС с пробеговым расходом, интенсивностью и структурой потока, а также с параметром модели потока к.

3 Установлено, что математическая модель формирования массовых выбросов загрязняющих веществ автотранспортом в атмосферу может быть получена на основе математической модели удельных выбросов,

представляющей собой взвешенную сумму (по всем типам выбросов) удельных выбросов конкретных загрязняющих веществ.

4.Введены понятия кинетической, топливной и экологической эффективности работы транспортного потока. Получены аналитические их представления. Введено понятие обобщенной эффективности работы транспортного потока, являющегося взвешенной суммой частных эффективностей.

5. Разработанные с участием автора инструментальные средства и проведенные с их помощью исследования (в натурных условиях) специфики автотранспортного потока на УДС города и механизма формирования выбросов загрязняющих веществ в атмосферу автомобильным транспортом доказали (на основании последующей структурной и параметрической идентификации) непротиворечивость и адекватность предложенных математических моделей.

6.Разработанное алгоритмическое и программное обеспечение может служить основой для имитационного моделирования механизма формирования выбросов вредных веществ автотранспортными потоками на многополосных дорогах, а также инженерной разработки инструментальных средств для контроля и управления качеством атмосферы в городе (в частности, АРМа эколога).

7. Пилотный вариант АРМа эколога «Атмосфера-01», внедренный в Центр государственного санитарно-эпидемиологического надзора в Тюменской области и Центр государственного санитарно-эпидемиологического надзора г.Тюмени, доказал справедливость полученных в диссертационной работе теоретических, методических и программно-аппаратных решений.

Основные положения диссертации отражены в следующих печатных работах:

1. Колесов Г.В. Имитационное моделирование экологических задач // Тезисы материалов научно-практической конференции, посвященной 300-летию создания инженерных войск «История, современное состояние и перспективы развития инженерного состояния». - Тюмень: ТФВИУ, 2000. -с.21-23.

2. Сергеева Ж.И., Колесов Г.В., Мальцева М.Н., Полевщиков Ю.В. Мониторинг автотранспорта в городе Тюмени // Окружающая среда. 4.2.: Тезисы докладов 3-й международной научно-практической конференции. - Тюмень: РИЗО ОМТ ОАО "Запсибгазпром", 2000. - с. 81-83.

3.Колесников СП., Колесов Г.В. Динамика транспортных потоков в городе // Проблемы эксплуатации транспортных систем в суровых условиях: Материалы международной научно-практической конференции. 4.2. - Тюмень: ТюмГНГУ, 2001. - с. 143-147.

4.Колесов Г.В., Колесников СП. Программный анализатор транспортных потоков // Проблемы эксплуатации транспортных систем в суровых условиях: Материалы международной научно-практической конференции. 4.2. - Тюмень: ТюмГНГУ, 2001. - с. 147-151.

5.Колесников- СП., Колесов Г.В. Информационные технологии в экологическом менеджменте // Информационные технологии в образовательном процессе: Материалы областной межвузовской научно-методической конференции. - Тюмень: Вектор Бук, 2002. — с. 103-107.

6.Колесов Г.В., Колесников* СП. Измерительно--вычислительный комплекс для информационного обеспечения экологических исследований // Информационные технологии в образовательном процессе: Материалы областной межвузовской научно-методической конференции. - Тюмень: Вектор Бук, 2002. - с. 107-111.

7. Колесов В.И., Колесников СП., Колесов Г.В. Динамические характеристики однородного транспортного потока // Транспортные проблемы Западно-Сибирского нефтегазодобывающего комплекса: Межвузовский сборник научных трудов. — Тюмень: Вектор Бук, 2002. - с.

8.Колесов В.И., Колесников СП., Антипова А.Н, Колесов Г.В. Электронный лабораторный практикум в экологическом образовании // Единая образовательная среда. Проблемы и пути ее развития: Материалы межвузовской научно-методической конференции. - Томск, 2003.

130-136.

Соискатель

Колесов Г.В.

Подписано к печати 10.03.04 Бум. писч. №1 Заказ № LST Уч.-из. л. Формат 60x84 1/16 Усл. печ. л. 1,31 Отпечатано на RISO GR3750_Тираж 100 экз.

Издательство «Нефтегазовый университет»

Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования

«Тюменский государственный нефтегазовый университет» 625000, Тюмень, ул. Володарского, 38

Отдел оперативной полиграфии издательства «Нефтегазовый университет» 625039, Тюмень, ул. Киевская, 52

В- 524 7

Содержание диссертации, кандидата технических наук, Колесов, Глеб Викторович

Введение.

1. Анализ состояния вопроса, цель и задачи исследования.

1.1. Тенденция экологического прессинга автомобильного транспорта на атмосферу.

1.1.1. Количественная и качественная структура парка.

1.1.2. Специфика используемого топлива.

1.1.3. Экологический прессинг автомобильного транспорта на атмосферу города.

1.1.4. Токсичность отработавших газов автомобиля.

1.1.5. Классификация элементов улично-дорожной сети города по экологическим показателям.

1.2. Состояние вопроса.

1.2.1. Специфика предметной области.

1.2.2. Нормативно-правовой аспект.

1.2.3. Современный уровень алгоритмизации предметной области.

1.3. Техническое обеспечение современных исследований.

1.3.1. Оборудование и приборы.

1.3.2. Программно-аппаратные комплексы.

1.4. Проблематика, цель и задачи исследования.

1.4.1. Проблематика предметной области.

1.4.2. Цель и задачи исследования.

2. Разработка и исследование математической модели механизма загрязнения атмосферы автомобильным транспортом.

2.1. Общие замечания.

2.2. Математическая модель транспортного потока.

2.2.1. Модель однородного транспортного потока.

2.2.1.1. Динамические характеристики транспортного потока.

2.2.1.2. Статистические характеристики транспортного потока.

2.2.1.3. Временные характеристики транспортного потока.

2.3. Математическая модель «Расход топлива - динамика транспортного потока».

2.3.1. Общая характеристика модели.

2.3.2. Математическая модель «Расход топлива - динамика транспортного потока».

2.3.2.1. Общие замечания.

2.3.2.2. Математическая модель «Расход топлива - динамика транспортного потока».

2.3.2.3. Учет временных параметров транспортного потока.

2.3.2.4. Учет структуры транспортного потока.

2.3.2.5. Учет типизации элементов УДС.

2.3.2.6. Учет влияния системы управления движением.

2.3.2.7. Результирующая математическая модель «Расход топлива-динамика транспортного потока».

2.4. Математическая модель формирования массовых выбросов загрязняющих веществ автотранспортом в атмосферу.

2.5. Обобщенная оценка эффективности работы автотранспортного потока.

2.5.1. Целеполагание в задачах управления автотранспортными потоками.

2.5.2. Энергетический КПД транспортного потока.

2.5.3. Топливный КПД транспортного потока.

2.5.4. Экологический КПД транспортного потока.

2.5.5. Обобщенная оценка эффективности работы транспортного потока.

Инструментальные средства и методика экспериментальных исследований.

3.1. Задачи экспериментальных исследований.

3.2. Общая характеристика экспериментальных исследований

3.3. Инструментальные средства.

3.3.1. Измерительно-вычислительный комплекс «ИВК-01».

3.3.2. Видеоаппаратура.

3.4. Методика экспериментальных исследований.

3.4.1. Методика исследования динамики транспортного потока.

3.4.1.1. Задачи эксперимента.

3.4.1.2. Порядок проведения эксперимента.

3.4.2. Методика исследования энергетических характеристик транспортного потока

3.4.2.1. Задачи эксперимента.

3.4.2.2. Порядок проведения эксперимента.

3.4.3. Методика исследования экологических характеристик транспортного потока.

3.4.3.1. Задачи эксперимента.

3.4.3.2. Порядок проведения эксперимента.

Анализ теоретических и экспериментальных данных. Оценка адекватности моделей.

4.1. Структурная и параметрическая идентификация модели транспортного потока.

4.1.1. Модель транспортного потока.

4.1.2. Временные характеристики транспортного потока.

4.1.3. Статистические характеристики транспортного потока

4.2. Структурная и параметрическая идентификация модели «Расход топлива - динамика транспортного потока».

4.3. Структурная и параметрическая идентификация модели формирования массовых выбросов загрязняющих веществ автотранспортом в атмосферу.

Разработка и внедрение инструментальных средств для контроля и оценки уровня загрязнения воздуха автомобильным транспортом.

5.1. Разработка АРМ «Атмосфера-01».

5.1.1. Принципы построения АРМ.

5.1.2. Разработка функциональной структуры АРМ.

5.1.3. Разработка программного обеспечения АРМ.

5.1.4. Требования к аппаратному обеспечению.

5.2. Внедрение результатов исследования в практику экологического контроля загрязнения атмосферы города автомобильным транспортом.

5.2.1. Внедрение АРМ «Атмосфера 01».

5.2.2. Использование разработанных инструментальных средств в учебном процессе.

5.2.3. Возможные области применения результатов исследований

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Средства и технологии оценки загрязнения городской воздушной среды автотранспортными потоками"

По данным ООН, Россия по уровню урбанизации находится в; лидирующей группе, поэтому вовлечение ее в движение устойчивого развития на практике начинается с городов. В ряде городов России по инициативе администраций ведутся разработки стратегий развития областных центров с учетом рекомендаций ООН. На международной конференции ООН по устойчивому развитию в г.Стамбуле была принята «Стамбульская декларация по населенным пунктам» и на ее основе - ряд документов ООН: «Руководящие принципы планирования устойчивого развития населенных пунктов ЕЭК ООН», обзор «К устойчивому развитию населенных пунктов в регионах ЕЭК». В Евросоюзе принята хартия городов Европы за устойчивое развитие (Аалборгская хартия, Дания, 27 мая 1994г., конференция городов Европы).

Идеология устойчивого развития городов предполагает в первую очередь и обеспечение их экологической устойчивости. Доминирующим фактором экологического прессинга в городах является воздействие автомобильного транспорта на атмосферу.

Темпы развития мирового автомобильного парка, по оценкам специалистов, составляют от 8 до 15% в год. Эта тенденция наблюдается и в России, более того в ряде регионов, например, в Тюменской области, рост автопарка происходит еще интенсивней.

Автомобильный транспорт является основным источником негативного воздействия на окружающую среду в крупных городах. Статистические данные [14] свидетельствуют о том, что доля загрязнений атмосферы легковым автомобильным транспортом приближается в г.Тюмени к 80%. По объему вредных выбросов в атмосферу областной центр входит в дюжину самых загазованных городов России, а по удельным показателям (на душу населения и на км2) находится в первой десятке [14,19, 76].

В такой ситуации проблема снижения вредного воздействия автомобильного транспорта на окружающую среду в городах выдвигается на первый план. Сама по себе эта проблема является комплексной и предполагает решение ряда научно-исследовательских задач, связанных в первую очередь с выявлением механизма формирования выбросов загрязняющих веществ в атмосферу автотранспортными потоками в городе и разработкой инструментария количественной оценки уровня таких выбросов.

Целью исследования является повышение экологической безопасности и эффективности работы легкового автомобильного транспорта на основе исследования и установления закономерностей механизма загрязнения городской воздушной среды автотранспортными потоками.

Объектом исследования является процесс формирования выбросов загрязняющих веществ в атмосферу автотранспортными потоками на улично-дорожной сети (УДС) города, а предметом исследования -взаимосвязи динамических, энергетических и экологических характеристик АТП (на примере легкового транспорта).

Научная новизна. Разработана математическая модель, устанавливающая однозначную связь между динамическими характеристиками транспортного потока (интенсивностью, плотностью и скоростью) и транспортной характеристикой УДС, выражаемой через параметр модели к.

Установлено, что автотранспортный поток является пуассоновским с параметром распределения, зависящим от к, при этом интенсивность потока является композицией полиномиального тренда (со степенью не выше второй), аккорда гармоник (не более 5) и гауссова шума.

Разработана математическая модель «Расход топлива - динамика транспортного потока», базирующаяся на установленной зависимости удельного расхода топлива автотранспортным потоком на п-полосном участке УДС от пробегового расхода, интенсивности и структуры потока, а также от параметра модели к.

Разработана математическая модель формирования массовых выбросов загрязняющих веществ автотранспортом в атмосферу, представляющая собой взвешенную сумму удельных выбросов конкретных загрязняющих веществ.

Предложен обобщенный показатель эффективности работы автотранспортного потока, являющийся произведением взвешенных частных интегральных показателей эффективностей: кинетической, топливной и экологической.

Разработано алгоритмическое и программное обеспечение оценки загрязнения городской воздушной среды автотранспортными потоками.

Практическая ценность работы заключается в том, что разработанные инструментальные средства (автоматизированное рабочее место (АРМ) «Атмосфера-01», мобильный измерительно-вычислительный комплекс «ИВК-01») позволяют давать оценку экологической ситуации на дорогах города с целью принятия рациональных решений по управлению качеством воздушной среды при сохранении высокой эффективности работы транспортного потока.

Реализация результатов работы. На основе установленных закономерностей разработано алгоритмическое, программное и аппаратное обеспечение задач оценки качества воздушной среды г.Тюмени. Разработанные при участии автора АРМ «Атмосфера-01» и мобильный измерительно-вычислительный комплекс «ИВК-01» внедрены:

АРМ - в практику работы Федерального государственного учреждения «Центр государственного санитарно-эпидемиологического надзора в Тюменской области» и Центра государственного санитарно-эпидемиологического надзора г.Тюмени;

ИВК-01» - в учебный процесс Тюменского государственного нефтегазового университета (лабораторный практикум по дисциплинам «Теория рабочих процессов двигателей внутреннего сгорания» и «Автомобильные двигатели» специальности 230100 «Сервис транспортных и технологических машин и оборудования в нефтегазодобыче»).

На защиту выносятся:

1. Математическая модель автотранспортного потока.

2. Математическая модель «Расход топлива - динамика АТП».

3. Математическая модель формирования массовых выбросов загрязняющих веществ автотранспортом в атмосферу.

4. Интегральные показатели эффективности работы транспортного потока: кинетический, топливный, экологический, обобщенный.

5. Алгоритмическое, программное и аппаратное обеспечение задач оценки загрязнения воздушной среды города с целью управления ее качеством.

Апробация работы. Основные результаты исследования доложены, обсуждены и одобрены на международной научно-практической конференции «Проблемы эксплуатации транспортных систем в суровых условиях» (Тюмень, 2002г.), областной межвузовской конференции «Информационные технологии в образовательном процессе» (Тюмень, 2002г.), межвузовской научно-методической конференции «Единая образовательная среда. Проблемы и пути ее развития» (Томск, 2003г.), конференции молодых ученых ИКЗ СО РАН, посвященной 10-летию института (Тюмень, 2001г.), научно-практической конференции, посвященной 300-летию создания инженерных войск (Тюмень, 2000г.).

Публикации. Основные положения и результаты диссертационной работы изложены в 8 публикациях.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения, списка использованных источников и приложений. Объем работы составляет 145 страниц машинописного текста, в том числе 25 таблиц, 54 рисунка, список использованных источников из 129 наименований и 5 приложений.

Заключение Диссертация по теме "Геоэкология", Колесов, Глеб Викторович

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Установлено, что математическая модель автотранспортного потока на многополосной дороге представляет собой систему уравнений, однозначно связывающих нормированные динамические характеристики транспортного потока (интенсивность, плотность и скорость) на каждой полосе с так называемым параметром модели к. Поток является пуассоновским с параметром распределения, зависящим от к. Интенсивность реального транспортного потока является композицией полиномиального тренда (со степенью не выше второй), аккорда гармоник (не более 5) и гауссова шума.

2. Установлено, что математическая модель «Расход топлива -динамика транспортного потока» однозначно связывает удельный расход топлива автотранспортным потоком на n-полосном участке УДС с пробеговым расходом, интенсивностью и структурой потока, а также с параметром модели потока к.

3. Установлено, что математическая модель формирования массовых выбросов загрязняющих веществ автотранспортом в атмосферу может быть получена на основе математической модели удельных выбросов, представляющей собой взвешенную сумму удельных выбросов конкретных загрязняющих веществ.

4. Введены понятия кинетической, топливной и экологической эффективности работы транспортного потока. Получены аналитические их представления. Введено понятие обобщенной эффективности работы транспортного потока, являющегося взвешенной суммой частных эффективностей.

5. Разработанные с участием автора инструментальные средства и проведенные (в натурных условиях) с их помощью исследования специфики автотранспортного потока на УДС города и механизма формирования выбросов загрязняющих веществ в атмосферу автомобильным транспортом доказали (на основании последующей структурной и параметрической идентификации) непротиворечивость и адекватность предложенных математических моделей.

6. Разработанное алгоритмическое и программное обеспечение может служить основой для имитационного моделирования механизма формирования выбросов вредных веществ автотранспортными потоками на многополосных дорогах, а также инженерной разработки инструментальных средств для контроля и управления качеством атмосферы в городе (в частности, АРМа эколога).

7. Пилотный вариант АРМа эколога «Атмосфера-01», внедренный в Центр государственного санитарно-эпидемиологического надзора в Тюменской области и Центр государственного санитарно-эпидемиологического надзора г.Тюмени, доказал справедливость полученных в диссертационной работе теоретических, методических и программно-аппаратных решений.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата технических наук, Колесов, Глеб Викторович, Тюмень

1. Абакумов В.Г. Электронные промышленные устройства.- Киев: «Вища школа». 1978. 376с.

2. Автомобильный транспорт и защита окружающей среды / Малов Р.В., Ерохов В.И., Щетинина В.А., Беляев В.Б.- М.: Транспорт, 1982. -200с.

3. Аксенов И.Я., Аксенов В.И. Транспорт и охрана окружающей среды. -М.: Транспорт, 1986. 176с.

4. Берлянд. Прогноз и регулирование загрязнения атмосферы. Л.: Гидрометеоиздат, 1985. - 272 с.

5. Богданчиков А.А. Метод расчета количества вредных выбросов в атмосферу автомобильным транспортом // Повышение качества техн. обслуживания и ремонта автомобилей. -Алма-Ата, 1988. -С. 47-60.

6. Брайловский Н.О. Управление движением транспортных систем. — М.: Транспорт, 1975. 112 с.

7. Браунли К.А. Статистическая теория и методология в науке и технике. Перевод с английского М.С. Никулина/ Под ред. Л.Н. Болыпева. Главная редакция физико-математической литературы изд-ва «Наука», М., 1977. 407 с.

8. Васильев А.П., Фримштейн М.И. Управление движением на автомобильных дорогах. М.: Транспорт, 1979. - 296 с.

9. Вонг Д.Я. Теория наземных транспортных средств. М.: Машиностроение, 1982.-213с.

10. Высоцкий М.С., Беленький Ю.Ю., Московкин В.В. Топливная экономичность автомобилей и автопоездов. М.: Наука и техника, 1984.-208 с.

11. Гаврилов А.А. Моделирование дорожного движения. М.: Транспорт, 1980.- 189с.

12. Германова Т.В., Елькин Б.П. Экологическая оценка существующей и предложенных вариантов транспортной сети города Тюмени// В кн. Окружающая среда, Тюмень, 1999.

13. Говорущенко Н.Я. Экономия топлива и снижение токсичности на автомобильном транспорте. — М.: Транспорт, 1990. 135с.

14. Говорущенко Н.Я. Основы управления автомобильным транспортом. Киев: Вища школа, 1978. - 232с.

15. Головных И.М., Евтухов А.В. Моделирование процессов расхода топлива и выбросов вредных веществ при движении одиночного автомобиля // Тезисы докладов научно-практической конференции «Человек Среда - Вселенная». - Иркутск. - 1997. - С. 12-14.

16. Горбанев Р.В; Городские улицы и дороги с многополосной проезжей частью. М.: Стройиздат, 1984. 168с.

17. Гусейнов А.Н. Экология города Тюмени: состояние, проблемы. -Тюмень: Издательская фирма "Слово", 2001. 176с.

18. Гутаревич Ю.Ф. Исследование токсичных выбросов автомобиля в эксплуатационных условиях // Проблемы машиностроения. 19831 -№20. - С. 53-57.

19. Давиденко Н.М. Проблемы экологии нефтегазоносных и горнодобывающих регионов севера России Новосибирск: Наука, Сиб. Предприятие РАН, 1998. - 224с.

20. Денисов В.И. Защита окружающей среды при эксплуатации автомобильного транспорта. Горький: Волго-Вятское кн. изд-во, 1984. -120 с.

21. Дербаремдикер А.Д., Трофименко Ю.В. Правовое обеспечение экологической чистоты автотранспортных средств // Автомобильная промышленность. 1992. - №2. - С. 6-8.

22. Дробот В.В. и др. Борьба с загрязнением окружающей среды на автомобильном транспорте / В.В. Дробот, П.В. Косицин, А.П. Лукьяненко, В.П. Могила. — Киев.: Техшка, 1979. -215 е., ил.

23. Дрю Д.Р. Теория транспортных потоков и управление ими. М.: Транспорт, 1972.- 424с.

24. Дьяков А.Б., Игнатьев Ю.В., Коншин Е.П. и др. Экологическая безопасность транспортных потоков. -М.: 1989. 128 с.

25. Ездовые циклы для определения условного расхода топлива грузовых автомобилей / А.А. Токарев, В.Ф. Кутенев, Р.Г. Галустян и др. // Конструкции автомоб.: Экспресс-информ. НИИавтопром. — 1982.-№6.-С. 16-21.

26. Еремин; В.М., Тонконоженков; О.И. Алгоритм имитационной модели движения одиночных автомобилей в различных дорожных условиях// Проектирование автомобильных дорог в сложных условиях./ Сборник научных трудов. MJ - 1988. - С. 63-76.

27. Ерохов В.И., Иванов; В.Н. Экологические аспекты развития автомобилизации в крупных городах. МГЦНТИ. - Проблемы больших городов. - 1982, вып. №14. - 26с.

28. Жегалин О.И., Лупачев П.Д. Снижение токсичности автомобильных двигателей. М.: Транспорт, 1985. - 120с.

29. Завадский Ю.В. Планирование эксперимента в задачах автомобильного транспорта. М.: МАДИ, /1978. - 156с.

30. Зелигер Н.Б., Чугреев О.С., Яновский Г.Г. Проектирование сетей и систем передачи дискретных сообщений/ Учеб. пособие для вузов. М.: Радио и связь, 1984. - 176с.

31. Иванов В.Н., Ерохов В.И. Влияние режимов движения автомобиля на выброс вредных веществ // Автомоб. трансп. 1979. - №9. - С. 46-48.

32. Иванов В.Н., Ерохов В.И. Экологические проблемы развитой автомобилизации // Повышение эффективности мероприятий по снижению вредных воздействий от автомоб. трансп. М.: 1982.-С. 5-18.

33. Имитационное моделирование транспортных потоков в, проектировании дорог / Сильянов В.В., Еремин В.М., Муравьева Л.И. М. - МАДИ, -1981.-119с.

34. Иносэ X., Хакамада Т. Управление дорожным движением. М.: Транспорт, 1983. 248 с.

35. Как уменьшить вредное влияние автотранспорта на окружающую среду / Н. Усакова, В. Окружное, В. Соколов // Нефть России, 1993.- №3.-С. 21-29.

36. К оценке токсичности режимов работы автомобиля / И.В. Игнатович // Автомобильная промышленность. 1991. - №12. - С. 9-11.

37. К разработке методики расчета и прогнозирования выбросов автомобильного транспорта / А.С. Белявский, О.А. Ставров, В.Т. Григорьян и др. // Вопросы развития и планир. техн. средств трансп.-М.: 1980.-С. 186- 193.

38. Колесников С.П., Колесов Г.В. Динамика транспортных потоков в городе// Проблемы эксплуатации транспортных систем в суровых условиях: Материалы международной научно-практической конференции 22-23 ноября 2001.4.2.- Тюмень: ТюмГНГУ, 2001. -С.143-147.

39. Кондрашкин С.И., Константинов С.П., Семенов В.М. Принципы построения математических моделей динамики движения автомобиля // Автомобильная промышленность. — 1979. №7. -С. 24- 27.

40. Конюхов. Метрологическое обеспечение в приборостроении. Аспекты управления. М.: Издательство стандартов, 1990. - 208 с.

41. Корчагин В.Г., Л.Я. Кравцов, Ю.Б. Садомов, Хохлов Л.М. Измерение вероятностных характеристик случайных процессов с применением стохастических вычислительных устройств — Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. отд-ние, 1982. 128 с.

42. Красников А.Н. Закономерности движения на многополосных автомобильных дорогах. М.: Транспорт, 1988. 111с.

43. Кременец Ю.А., Печерский М.П. Технические средства регулирования дорожного движения/ Учебник для автомобильно-дорожных ВУЗов и факультетов. -М.: Транспорт, 1981. 252с.

44. Литвак Б.Г. Экспертная информация: Методы получения и анализа. М.: Радио и связь, 1982. - 184 с.

45. Луканин В.Н., Буслаев А.П., Трофименко Ю.В., Яшина М.В. Автотранспортные потоки и окружающая сред: Учебное пособие для вузов/ Под ред. В.НЛуканина- М.: Инфра-М; 1998. 408с.

46. Луканин В.Н., Буслаев А.П., Яшина М.В. Автотранспортные потоки и окружающая среда 2: Учебное пособие для вузов/ Под ред. В.НЛуканина - М.: Инфра-М, 2001. - 646с. - (Серия «Высшее образование»).

47. Луканин В.Н., Трофименко Ю.В. Промышленно-транспортная экология: Учеб. для вузов / Под ред. В.Н.Луканина. М.:Высшая школа, 2001. - 273с: ил.

48. Луканин В.Н., Трофименко Ю.В. Экологически чистая автомобильная энерго-установка: понятие и количественная оценка // Итоги науки и техники ВИНИТИ, Сер. Автомобильный транспорт. Т. 18. 1994.-С. 1-140.

49. Луканин В.Н., Трофименко Ю.В. Экологические воздействия автомобильных двигателей на окружающую среду. М.: ВИНИТИ, 1993.-136с.

50. Луканин В.Н., Буслаев А.П., Трофименко Ю.В., Яшина М.В. Оценка влияния транспорта на загрязнение атмосферного воздуха в крупных городах. М.: Транспорт: Наука, Техника, управление. Сборник обзорной информации. 1997.-№6, - С.34-44.

51. Львовский Е.Н. Статистические методы построения эмпирических формул: Учеб. Пособие. М.: Высшая школа, 1982. - 224 с.

52. Мазур И.И., О.И.Малдаванов Курс инженерной экологии: Учеб. для вузов / Под ред. И.И. Мазура. 2-е изд., испр. и доп. - М.: Высшая школа, 2001. - 510с.: ил.

53. Методика определения массы выбросов загрязняющих веществ автотранспортными средствами в атмосферный воздух. М.: НИИАТ, 1993.

54. Методика расчетов выбросов в атмосферу ЗВ автотранспортом на городских магистралях. М.: Министерство транспорта РФ и Министерство охраны окружающей среды и природных ресурсов РФ, 1997. -54с.

55. Моделирование сложных дискретных систем на ЭВМ третьего поколения: (Опыт применения GPSS) / Голованов О.В., Дуванов С.Г., Смирнов В.Н. М.: Энергия, 1978. - 160 с.

56. Могарил Е.Р. Экологические свойства моторных топлив. — Тюмень: ТюмГНГУ, 2000. 171с.

57. Мониторинг загрязнения атмосферного воздуха г.Тюмени автомобильным транспортом. Тюмень, ТюмГАСА, 1999. 166 с.

58. Мэтсон Т.М. Организация движения. М.: Автотрансиздат. 1960. -463с.

59. Небел Б. Наука об окружающей среде. М.: Мир, т. 1,2. 1993.

60. Нефедов А.Ф. Расчет режимов движения автомобилей на вычислительных машинах. Киев.: Техшка, 1970. — 171 с.

61. Основы научных исследований: Учеб. для техн. вузов / В.И. Кругов, И.М. Грушко, В.В. Попова. М.: Высшая школа, 1989. -400 е.: ил.

62. Оценка вредных выбросов от автомобильного транспорта / Б.В. Колмацкий // Орг. природоохранит. деятельности на автомоб. трансп. / Гос. НИИ автом. трансп. (НИИАТ). М, 1990. - С. 7073.

63. Печерский М.П. Автоматизированные системы управления дорожным движением в городах. -М.: Транспорт, 1979. 197с.

64. Плескунин В.И., Воронина Е.Д. Теоретические основы организации и анализа выборочных данных в эксперименте. Под ред. Засл. Деят. Науки и техники РСФСР, докт. техн. наук проф. А.В. Башарина. JI.: Изд-во Ленинградского университета, 1979. -232 с.

65. Потапов В.Д., Яризов А.Д. Имитационное моделирование производственных процессов в горной промышленности: Учеб. пособие для студентов вузов. М.:Высшая школа, 1981. - 191с.

66. Прангишвили И.В., Абрамова Н.А., Спиридонов В.Ф., Коврига С.В., Разбегин В.П. Поиск подходов к решению проблем. Серия «Информатизация России на пороге XXI века».-М.: СИНТЕГ, 1999, -284 с.

67. Протасов В.Ф., Молчанов А.В. Экология, здоровье и природопользование в России/ Под. ред. Протасова В.Ф. М.: Финансы и политика, 1995. - 672с.

68. Приборное обеспечение контроля токсичности и дымности отработавших газов автомобилей / Е.В. Парфенов, B.C. Доброхотов // Организация природо-охранительной деятельности на автомобильном транспорте \ Гос. НИИ автом. трасп. (НИИАТ). -М, 1990.-С. 117-132.

69. Расчет топливных характеристик автомобилей / К.В. Кузнецов, Е.Е. Арсенов // Соверш. упр. топливоиспольз. на автомоб. трансп. / Гос. НИИ автом. трансп. (НИИАТ). М, 1990. - С. 117 - 132.

70. Резник Л.Г, Ромалис Г.М., Чарков С.Т. Эффективность использования автомобилей в различных условиях эксплуатации. — М.: Транспорт, 1989. 128 с.

71. Ротенберг Р.В. Основы надежности системы «Водитель-автомобиль-дорога-среда» М.: Машиностроение, 1986. - 214 с.

72. Руководство по оценке пропускной способности автомобильных дорог. М.: Высшая школа, 2001. 273с.

73. Селиванов М.Н., Фридман А.Э., Кудряшова Ж.Ф. Качество измерений: Метрологическая справочная книга. Л.: Ленизат, 1987.-295 с.

74. Сергеева Ж.И., Колесов Г.В., Мальцева М.Н., Полевщиков Ю.А. Мониторинг автотранспорта в городе Тюмени // Окружающая среда. 4.2.: Тезисы докладов 3-й международной научно-практической конференции. Тюмень: РИЗО ОМТ ОАО «Запсибгазпром», 2000. - С.81-83.

75. Сильянов В.В. Расчеты скоростей движения на автодорогах. -М.:Транспорт, 1977.-304с.

76. Сильянов В.В. Теория транспортных потоков в проектировании дорог и организация движения. М.: Транспорт, 1977. 304с.

77. Скорченко В.Ф. Результаты экспериментальных исследований массовых выбросов оксида углерода движущимися автомобилями // Пробл. контроля и защита атмосферы от загрязнения. Киев, 1989.-№15.-С. 31-36.

78. Снижение вредных выбросов автомобиля в эксплуатационных условиях / Ю.Ф. Гутаревич. -.: Киев.: Вища школа, 1991.-179 с.

79. Соболев В.И. Основы измерений в многомерных системах. М.: «Энергия», 1975.-128 с.

80. Стенбрик П.А. Оптимизация транспортных сетей. -М.: Транспорт, 1981.-320 с.

81. Сухарева Л.С. Методика расчета весового выброса СО с отработавшими газами автомобильных двигателей, находящихся в реальных условиях эксплуатации. В кн.: Снижение токсичности отработавших газов двигателей внутреннего сгорания. — М., 1979. - С. 34-37.

82. Терехов Е.М: Методика и программа определения расхода топлива и выбросов вредных веществ с отработавшими газами бензинового двигателя при движении автомобиля по ездовому циклу // Тр. НАИМ. М.: 1982. - С. 44-46.

83. Токарев А.А., Кутенев В.Ф., Наркевич Э.И. Базисные расходы топлива: согласование нормативных показателей, применяемых автомобилестроителями и эксплуатационниками // Автомобильная промышленность. 1984. - №3. - С. 1-3.

84. Топливно-экономические характеристики легкового автомобиля / Петрушин С.А. Ред. ж. «Автомоб. прм-ть». — М., 1988. — 8с., ил. Библиогр. 3 назв. (Рукопись деп. в ЦНИИТЭИ автопрома 06.06.88, №1734-ап-88).

85. Тюмень начала XXI века. Тюмень: Изд-во ИПОС СО РАН, 2002.-335с., 8с. цв. вкл.

86. Хейт Ф. Математическая теория транспортных потоков. -М.: Мир, 1966.-48 с.

87. Хомяк Я.В., Скорченко В.Ф. Автомобильные дороги и окружающая среда. — Киев.: Вища школа, 1983. 160 с.

88. Целе У. Обобщения модели движения без обгона. /Изв. АН СССР. Сер. техн. кибернетика. 1972. №5.- С. 100-103.

89. Шемякин И.В. Исследования влияния транспортных потоков на окружающую среду // Комплексное развитие автомоб. трансп. крупных городов на прим. г.Москвы. М., 1981. - С. 228-230.

90. Шмидт А.Г., Дмитриевский А.В., Сытин К.Ю. К вопросу оценки топливной экономичности легковых автомобилей // Автомобильная промышленность. 1980. - №2. - С. 8-10.

91. Шмидт А.Г., Исаев Е.А. Современные методы экспериментального определения топливной экономичности лекговых автомобилей // Автомобильная промышленность. 1980. -№3.-с. 35-37.

92. Экология. Юридический энциклопедический словарь / Под ред. Проф. С.А. Боголюбова. М. Издательство НОРМА, 2001. - 448 с.

93. Экономия топлива при введении координированного управления дорожным движением / Фермо Петер // Проектирование автом. дорог / МАДИ. М, 1990. -С. 94 - 100.

94. Abgasmessungen an Ottomotoren Probename and Analytik / Dutta R. // VDI - Ber, 1984. - #531. - s. 403 -427.

95. J.M. Burgers, The Nonlinear Diffusion Equation: Asymptotic Solutions and Statistical Problems (Reidel, Boston, 1974).

96. M. Bando, K. Hasebe, A. Nakayama, A. Shibata and Y. Sugiyama, Phys. Rev.E 51, 1035 (1995); Jpn. J. Ind. Appl. Math. 11, 202 (1994).

97. M. Bando, K. Hasebe, K. Nakanishi, A. Nakayama, A. Shibata, Y. Sugiyama, J. Physique I 5, 1389 (1995).

98. Fuel economy a new approach to optimization / Foster H. - I. // 2nd Int. Conf. new Dew. Powertrain and Chassis Eng. Strasburg, 14 - 16 June, 1989. - Burg St. Edmans, 1989. - c. 583 - 593.

99. Greenberg H. An analysis of traffic flow. Opns. res., 1959, vol.7, pp. 79-85.

100. Greenshields B.D. A study of traffic capacity. Proc. (US) highway research board, 1934, vol. 14, pp. 448-494.

101. Keine Schadstoffminderung in Tempo 30 - Zonon // Strasse + Autobahn. - 1991. - 42, №1. - s. 35.

102. B.S.KernerandH. Rehborn, Phys. Rev. E53, R1297 (1996).

103. S. Krauss, P. Wagner and C. Gawron, Phys. Rev. E 54, 3707 (1996); 55, 5597(1997).

104. S. Krauss, Microscopic Modeling of Traffic Flow: Investigation of Collision Free Vehicle Dynamics, DLRForschungsbericht 98-08.

105. M.J. Lighthill and G.B. Whitham, Proc. Roy. Soc. Lond. A 229, 281 (1955).1151. Prigogine and R. Herman, Kinetic Theory of Vehicular Traffic (Elsevier, Amsterdam, 1971).

106. H.J. Payne, in: Mathematical Models of Public Systems, ed. G.A. Bekey (Simulation Council, La Jolla, 1971), Vol. 1.

107. H.J. Payne, in: Research Directions in Computer Control of Urban Traffic Systems, ed.W.S. Levine, E. Lieberman and < J.J. Fearnsides (American Society of Civil Engineers, New York, 1979).

108. L.A. Pipes, J. Appl. Phys. 24, 274 (1953).

109. A. Reuschel, Osterreichisches Ingenieur-Archiv, 4, 193 (1950).

110. S. Tadaki, M. Kikuchi, Y. Sugiyama and S. Yukawa, J. Phys. Soc. Jap.67,2270 (1998) and in 4., p. 373.

111. Tanaka et al. Measuring of time headway in traffic flow. Bulletin of transportation technique laboratory in Japan, 1963, N 56.

112. G. Tripathy and M. Barma, Phys. Rev. Lett. 78, 3039 (1997); Phys. Rev. E 58, 1911 (1998); see also G. Tripathy, Ph.D. thesis, TIFR/University of Mumbai (1998), unpublished.

113. G.B. Whitham, Linear and Nonlinear Waves (Wiley, 1974); Lectures on Wave Propagation (Springer, 1979).

114. A. Reuschel and Z.Oster, Ing. und Arch. Vereines, 95, 59 (1950).

115. ГОСТ P 41.83-99 «Единообразные предписания, касающиеся официального утверждения транспортных средств в отношении выбросов загрязняющих веществ в зависимости от топлива, необходимого для двигателей»

116. ГОСТ 17.2.2.03-87 «Нормы и методы измерений содержания окиси углерода и углеводородов в отработавших газах автомобилей с бензиновыми двигателями»

117. ГОСТ 21393-75 «Автомобили с дизелями. Дымность отработавших газов»

118. ГОСТ 51105-97 «Топлива для двигателей внутреннего сгорания. Неэтилированный бензин»

119. ГОСТ 20913-75 «Автоматизированные системы управления технологическими процессами. Стадии создания»1. УТВЕРЖДАЮ»

120. Главный врач Федерального государственного учреждения Центр Государственного санитарно1. Устюжанин Ю.В.надзора в2004г.1. АКТо внедрении результатов диссертационной работы Колесова Г.В.

121. Средства и технологии оценки загрязнения городской воздушной средыавтотранспортными потоками»

122. Указанный программно-аппаратный комплекс разработан на основе теоретических и экспериментальных исследований, выполненных в диссертационной работе Колесова Г.В.

123. Зам. главного врача по общим вопросам и СГМ1. Шарухо Г.В.

124. Заведующий отделом социально-гигиенического мониторинга

125. Младший научный сотрудник ИКЗ СО РАН1. Солдатов А.Д.1. Колесов Г.В.

126. Министерство здравоохранения Российской Федерации

127. Государственное учреждение «Центр государственного санитарно-эпидемиологического надзора в г. Тюмени»пр. Геологоразведчиков, д. 1. Тюмень, 625026 Тел. (3452) 22-22-05. тел./факс 32-02-77

128. E-maU soraKiMmn m. м&ийт: KLpuva го ОКНО 1250«71«. ОКОНХ ЧП31 НКН/КНП 7№1<ЮИ<>Л2"30100|

129. Исх. от «J{9 » у/У/сИ-г 2003 г. №1. АКТо внедрении результатов диссертационной работы Колесова Г.В.

130. Средства и технологии оценки загрязнения городской воздушной средыавтотран с п орт ным и по токам и »

131. Программно-аппаратный комплекс «Атмосфера-01» решает задачи расчета, моделирования и визуализации на карте города выбросов загрязняющих веществ автотранспортными потоками.

132. Главный врач ГУ гвенного шологическ1. Тюмени» I1.о. зав. отделом со1ЩШьноа гигиенического монитори с vy О.В.Сибирякова

133. Младший научный сотрудник ИКЗ СО РАН1. Колесов Г.В.

134. УТВЕРЖДАЮ» ректор ТюмГНГУ ебной работе д.т.н, ессор1. Н.С. Захаров 2004 г.rl.U. .1. АКТо внедрении результатов диссертационной работы КОЛЕСОВА Г.В.

135. Средства и технологии оценки загрязнения городской воздушной средыавтотранспортными потоками»

136. Настоящий акт утвержден на заседании кафедры ЭОМ, протокол №7 от 3 февраля 2004 г.1. Шгайн Г.В.

137. Инасаридзе Е.Г. Семенов В.И.1. Колесов Г.В.

138. Председатель комиссии к.т.н., доцент Члены комиссии:зам. заведующего кафедрой ЭОМ, к.т.н., доцентзав. лабораториямим.н.с. Института Криосферы Земли СО РАН

139. Пример таблицы данных с экологическими характеристиками