Введение к работе
Актуальность темы
Во всем мире наблюдается стремительный рост численности транспортных средств. В 1950 г. мировой автопарк составлял 66,5 млн. автомобилей. В 1975 г. их стало уже 250 млн. Этот гигантский скачок не означал, что наступит насыщение рынка и замедление темпов производства. Рост автопарка по-прежнему опережает прогнозы ученых и автомобилестроителей. В 1980 г. был преодолен рубеж в 300 млн. автомобилей. Мировой парк ежегодно увеличивается более чем на 10 млн. автомобилей.
В начале 70-х годов доля загрязнений, вносимых автотранспортом в атмосферный воздух, составляла 13%, в настоящее время эта величина достигла 50% (в промышленных городах 60%) и продолжает расти.
В 1988 г. из суммарного объема выбросов загрязняющих веществ в воздушный бассейн Москвы, составившего более 1,3 млн. тонн, 70% пришлось на автотранспорт. В США автотранспорт является источником ~ 77% окиси углерода (СО), более чем 35,6% летучих органических соединений (включая углеводороды) и 45% окиси азота (NOx) в воздухе.
На ликвидацию последствий загрязнения воздуха тратят: Великобритания
- 100 млн. ф.ст., Франция - 240 млн. фр., США - 1,5 млрд. дол., Япония -
700 млрд. йен в год.
Автотранспорт является одним из источников загрязнения окружающей среды. Существующая сеть контроля состояния атмосферного воздуха регистрирует интегральный показатель, обусловленный всеми источниками выбросов вредных веществ. Проблема разделения регистрируемого эффекта по источникам не имеет удовлетворительного решения, вследствие чего не удается реализовать так называемую концепцию «рационального» природопользования через экономический механизм воздействия на источники загрязнения окружающей среды (особенно в городах). Поэтому разработка методов, позволяющих оценить вклад того или иного источника в общее загрязнение окружающей среды, является актуальной задачей.
Целью диссертации является создание метода для оценки загрязнения окружающей среды автотранспортом, учитывающего состояние дорожных магистралей, структуру и динамику изменения автотранспортного парка.
Для решения поставленной цели необходимо:
разработать математическую модель, связывающую среднюю скорость движения транспортного средства, «обустроенность» дорожного полотна и плотность запрещающих и предписывающих знаков и сигналов, а также оценить адекватность этой модели;
выбрать модель распространения загрязнения воздуха на территориях, прилегающих к автомагистралям;
разработать алгоритм оценки загрязнения примагистральных территорий в зависимости от их «обустроенности»;
разработать алгоритм оптимизации маршрутов движения по критериям
минимума выбросов загрязняющих веществ или минимума времени преодоления расстояния между пунктами города;
- оценить эффективность алгоритма оптимизации для городов с разной
«обустроенностью» магистралей.
Методы исследований
В диссертации приведены результаты исследований, полученные с использованием методов вычислительной математики, теории вероятностей и случайных процессов, теории прогнозирования, теории алгоритмов и языков программирования.
Научная новизна
Новыми являются следующие основные научные результаты, выносимые на защиту:
-
Модель движения транспортного средства в условиях городских ограничений.
-
Предлагаемая методика определения выбросов транспортного средства на трассе движения в зависимости от факторов её обустроенности.
Практическая ценность
-
Разработанный метод позволяет формировать стратегию управления транспортными потоками в городе по критерию учета оценки загрязнения окружающей среды городским автотранспортом.
-
Разработанный способ определения выбросов загрязнений транспортного средства на трассе движения в зависимости от факторов её обустроенности позволяет правильно выбрать управляющие решения по снижению загрязнения атмосферного воздуха городским автотранспортом.
-
Созданный инструментарий для управления конкретными транспортными потоками испытан на реальном материале (г. Омск), в результате получены обоснованные рекомендации для расшивки узких мест в городе.
-
Разработанный программный инструмент может использоваться для оптимизации маршрутов движения транспорта по критериям минимума выбросов загрязняющих веществ или минимума времени преодоления расстояния между двумя пунктами любого города при наличии соответствующей карты и данных по «обустроенности» магистралей.
-
Сопоставлением расчетных (для автотранспорта) и измеряемых (сеть Гидромета) оценок загрязнения атмосферного воздуха можно установить вклад других источников загрязнения окружающей среды (промышленность, энергетика).
Апробация работы
Основные положения и результаты работы докладывались на
Второй экологической конференции молодых ученых (студентов и аспирантов), посвященной Всемирному дню окружающей среды (Москва, 1998г.),
Международном семинаре «Методы прикладной математики и информационные технологии в многодисциплинарных исследованиях и проектах (Омск, 1998г.),
Четвертой Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Новое в экологии и безопасности жизнедеятельности» (Санкт-Петербург, 1999г.),
III Международной научно-технической конференции «Динамика систем, механизмов и машин» (Омск, 1999г.),
Всероссийской научно-практической конференции «Стратегические направления регионального развития Российской Федерации» (Омск, 1999г.),
Межрегиональной научно-практической конференции «Природа и природопользование на рубеже XXI века» (Омск, 1999г.).
Публикации
По теме диссертации опубликовано 10 печатных работ, в том числе 6 докладов на конференциях, 4 статьи (1 - в центральной печати).
Структура диссертации
Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, изложенных на 100 страницах машинописного текста, содержащих 25 рисунков, 16 таблиц, список литературы из 63 наименований и 3 приложений на 21 страницах.
