автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.05, диссертация на тему:Измерение параметров электромагнитных полей на автомобильных дорогах и анализ их влияния на дорожно-транспортные происшествия

ДЕРЖАВНИЙ УНІВЕРСИТЕТ “ЛЬВІВСЬКА ПОЛІТЕХНІКА”

На правах рукопису УДК 621.397.331.222

СОПІЛЬНИК Любомир Іванович

ВИМІРЮВАННЯ ПАРАМЕТРІВ ЕЛЕКТРОМАГНІТНИХ ПОЛШ НА АВТОМОБІЛЬНИХ ШЛЯХАХ ТА АНАЛІЗ ЇХ ВПЛИВУ НА ДОРОЖНЬО-ТРАНСПОРТНІ ПРИГОДИ

Спеціальність 05.11.05 - Прилади га методи вимірювання електричних та магнітних величин

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук

S'

#

/

Львів -1997

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Державному універштеті“Львівська політехніка”

Науковий керівник:

доктор технічних наук, професор Столярчук Петро Гаврилович

Офіційні опоненти;

■ доктор технічних наук, професор Поджаренко Володимир Олександрович

- кандидат технічних наук, доцент Паракуда Василь Васильович

Провідна організація - Інститут прикладного системного аналізу НАН і Міносвіти України (Київ - 56, проспект Перемоги 37, НТУ “КПІ” корпус №14).

Захист відбудеться “27“ червня 1997 р. о 16.00 годині в ауд. 226 головної корпусу на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 04.06.il у Державно;, університеті “Львівська політехніка” (290646, Львів -13, вул. С.Бандери, 12)

Відгуки на автореферат у двох примірниках, завірені печаткою, проси\ надсилати за адресою: 290646, м.Львів - 13, вул. С.Бандери, 12, Державні університет “Львівська політехніка”, вченому секретарю ради Д 04.06.11.

З дисертацією можна ознайомитися в бібліотеці Державного університе “Львівська політехніка” (290013, Львів - 13, вул. Професорська, 1)

Автореферат розісланий ’’травня 1997р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради, х.т.н., с.н.с.

Я.Т.Луцик

Актуальність теми. Здоров'я та працездатність населення, кількість нещасних зипадків на виробництві і транспорті значно залежить від шкідливих параметрів довкілля. Тому безперечно проблема покращення екологічних умов життєдіяльності та праці людей надзвичайно актуальна. Для її кардинального вирішення сьогодні залучені вчені та спеціалісти всіх наукових напрямків та професій. Чисельними дослідженнями підтверджено, що один з найішадггавіших впливів на біологічні організми, особливо організм людини, є інтенсивність та частота електромагнітного поля (ЕМП). Воно спричиняє болі в ділянці сдзця, болі голови, часткову втрату зору, тремтіння кінцівок та інші симптоми. Така зміна психофізіологічного стану вкрай небезпечна для водіїв при керуванні транспортними засобами.

Статистика дорожньо-транспортних пригод (ДТП) на автошляхах України свідчить, що протягом багатьох років в одних і тих самих місцях, при доброму стані покриття, на сухій рівній дорозі трапляються ДТП. Наприклад, в 1996 році у Львівській області зафіксовано 1432 ДТП, в яких загинуло 258 осіб, а 1518 - травмовано, а в Україні у 40088 ДТП загинуло 6631 осіб, поранено - 44101. Ці дані безсумнівно підтверджують потребу здійснення комплесних наукових досліджень розподілу ЕМП на автошляхах, встановлення кореляційних зв’язків між інтенсивностями напруженості поля чи його частотою і кількістю ДТП, визначення безпечних допустимих меж напруженості ЕМП та розроблення спеціальних заходів з метою запобігання.та зменшення кількості ДТП. Ця проблема потребує наукового вирішення.

Зв’язок роботи з науковими програмами. Робота виконана у відповідності до державної програми “Екологія” і співпадає з напрямком науково-дослідних робіт кафедри “Метрологія, стандартизація та сертифікація” Державного університету “Львівська політехніка”.

Метою дисертації є розроблення науково обгрунтованих необхідних та достатніх заходів для запобігання та зменшення ДТП на підставі досліджень ЕМП і виявлення існування кореляційних зв’язків між параметрами поля та кількістю ДТП.

Для досягнення постановленої мети в роботі вирішені наступні основні задачі:

- проведено комплексні експериментальні дослідження розподілу та інтенсивності ЕМП в широкому частотному діапазоні вздовж автомобільних шляхів;

- зібрано статистичний матеріал про кількість та частість ДТП в різні часові періоди (роки, місяці) на одних і тих же автошляхах;

- проаналізовано вплив ЕМП на зміну професійних навичок водія та розроблена на йогс підставі математична модель визначення мінімальної інтенсивності ЕМП, яке викликж зміну природної реакції людини;

- вдосконалено методики та модернізовано засоби вимірювання в польових умовах параметрів ЕМП геомагнітного та техногенного походження;

- визначено автоковаріаційні функції д ія рядів спостережень напруженостей геомагнітного поля та кількості ДТП, взаємоковаріаційні функції між кількістю ДТП та напруженістю ЕМП геомагнітного чи техногенного походження; здійснено відповідний спектральний аналіз;

- розроблено та впроваджено відповідні науково-обгрунтовані заходи запобігання та зменшення кількості ДТП при організації дорожньо-транспортного руху.

Методи досліткення. В роботі використані сучасні методи та засоби досліджень ЕМП різної природи, основні положення теорії вимірювань та математичної статистики, чисельні методи аналізу на ЕОМ, диференціальне та інтегральне числення. Застосовувалися методи математичного моделювання і планування експерименту.

Наукова новизна одержаних результатів дисертаційної роботи полягає в наступному;

- вперше проведено комплексні еспериментальні дослідження розподілу ЕМП в широкому частотному діапазоні вздовж автомобільних шляхів та побудовані електромагнітні карти;

- створено математичну модель визначення мінімальної інтенсивності напруженості ЕМП що викликає зміну професійних навиків водія;

- сформульовано та науково обгрунтовано проблему безпеки дорожньо-транспортного руху на автошляхах з нерівномірно розподіленим високочастотним ЕМП техногенного походження та дією постійного геомагнітного поля;

- оптимізовано методи здійснення експерименту з вимірювань параметрів ЕМП в польових умовах та обгрунтовано вибір засобів вимірювання з необхідними метрологічними та експлуатаційними характеристиками;

- на підставі визначених автокореляційних та взаємокореляційних функцій розподілу ЕМП

і кількості ДТП розроблено та обгрунтовано методику оцінки аварійно-небезпечних ділянок шляху за інтенсивністю напруженості ЕМП.

Практична цінність виконаних досліджень і одержаних результатів полягає в тому,

що;

з

- створено передумови для попередження та зниження аварійності на автошляхах, а, отже, збереження життя та працездатності багатьох людей і продовження терміну експлуатації транспортних засобів;

- рекомендовані методики та засоби вимірювання ЕМП природнього та техногенного походження можуть бути використані для виявлення геомагнітних зон, шкідливих для здоров’я людини;

- розроблені та науково обгрунтовані карти ЕМП послужать аргументованим документом для організації дорожньо-транспортного руху службами ДАІ України.

Реалізація результатів роботи. Теоретичні та практичні результати дисертаційної роботи використані при організації дорожньо-транспортного руху на двох вулицях мЛьвова (Княгині Ольги та Хуторівки), а також проведені навчальні заняття з особовим складом дорожньої міліції з метою акцентування особливої уваги до водіїв на ділянках з підвищеним рівнем напруженості ЕМП.

Особистий внесок автора. Основні положення та результати дисертаційної роботи отримані автором самостійно. Висновки та рекомендації зроблені на підставі теоретичних та експериментальних досліджень автора на автошляхах в межах Львівської області.

Апробація роботи. Апробація основних результатів роботи відбувалась на б науково-технічних конференціях та семінарах в Україні та в Польщі. Результати роботи доповідалися на конференції “Сучасна контрольно-випробувальна техніка промислових виробів та їх сертифікація” (м.Мукачів, 1997), на Першій інтернаціональній школі моделювання (Алушта, Крим, вересень, 1996 р.), II та III міжнародному семінарі (Польща, Ряшів, 1996, 1997 р.), на науково-технічній конференції професорсько-викладацького складу Державного університету “Львівська політехніка”.

Публікації. Основні результати дисертаційного дослідження повністю викладені у 8 наукових працях, з них 6 опубліковані без співавторства.

Структура та обсяг дисертації. Дисертаційна робота складається із вступу, чотирьох розділів, висновків, списку літератури та додатків.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі відображено актуальність проблеми. Обгрунтовано методи та основні задачі дослідження. Сформульовано наукову новизну та положення, що виносяться на захист. Розглянуто практичну цінність, реалізацію та впровадження результатів роботи.

В першому розділі розглянуто фізичні основи та характеристики факторії гтрироднього та техногенного походження, що спричиняють ЕМП довкілля та детальне проаналізовано на прикладах багаточисельних досліджень його вплив на біологічниї організм, передовсім на людину. До факторів природнього походження відносятьа електричне і магнітне поле Землі, атмосферна електрика (грозові розряди - блискавка) радіовипромінювання Сонця та Галактик. Джерелами техногенного походження і різноманітне електросилове устаткування, лінії електропередач, електропобутові прилади антенні поля та електромагнітні випромінювання різноманітної дослідницької промислової та медичної надвисокочастотної апаратури.

Напруженість магнітного поля Землі коливається в широких межах: від сотих частої до декількох десятків ампер на метр (АІм) в залежності від географічної широти, пори добі та року, сонячної активності.

Напруженість постійного електричного поля Е в звичайний день складає біля 1(Х В/м. Це значення коливається в залежності від висоти над поверхнею Землі і змінюється і часі.

Основним джерелом змінних природних ЕМП є атмосферні розряди. Вот поширюються в діапазоні частот від декількох одиниць до декількох десятків тися1 кілогерц.

Рівень ЕМП техногенного походження, що штучно створюється людиною, І окремих районах в сотні разів вищий від середнього рівня природних полів відповідай) діапазонів, а його дії на організм людини при адекватних інтенсивностях і частотах аналогічна.

Частотний діапазон штучних ЕМП сягає від 0 до ЗО Ггц. Встановлено, що ЕМГІ взаємодіючи з біологічним організмом, порушує активність різноманітних фізіологічнге процесів на тканинному, клітинному та молекулярному рівнях.

Зважаючи на це, актуальною є задача кількісної оцінки параметрів ЕМП дш нормування його дії на людину. Зцією метою створено модель, яка дозволила оціниті мінімальне значення напруженості магнітного поля, що діє на нервову систему і виклик» зміну природньоїреакції людини. Це значення можна визначити з виразу

Ню=2,6х1(Г7—^-------------,

хЦХМо

де ш і- кругова частота і-тої складової напруженості ЕМП; ц0 - магнітна стала; ц відносна магнітна проникність.

В Україні встановлено допустимі інтенсивності ЕМП: - для надвисокочастотних полів - 0,01 мВт/см2; - для ультрависокочастотних полів - 5 мВт/см2; - для високочасгоних полів - 20 мВт/см2. Існуючі санітарні норми параметрів ЕМП та часу перебування людини в них розроблені для цехових умов. На жаль, дія електромагнітного випромінювання не обумовлена санітарними нормами для автошляхів.

Аналіз факторів короткочасного впливу ЕМП на людину свідчить, що існуючий на автошляхах рівень ЕМП, його зміна в просторі та часі може в декілька разів збільшити ризик виникнення ДТП.

Показано, що найкращим способом виявлення скритих чи періодичних змін, замаскованих випадковими флуктуаціями параметрів ЕМП, є методи кореляційного та спектрального аналізів, які необхідно застосовувати до рядів спостережень ЕМП та ДТП,

Другий розділ присвячений оптимальному вибиранню методів та засобів вимірювання параметрів ЕМП в залежності від апріорної інформації про джерела цих полів та умови, в яких проводяться вимірювання.

Для вимірювання горизонтальної складової напруженості постійного магнітного поля використовували модернізований нами абсолютний метод, який базується на взаємодії поля постійного магніту, що перебуває в магнітному полі Землі, з однорідним полем, що створюється котушкою зі струмом. При довжині магніта і< 0,1 R (радіуса котушки) поле однорідне, його напруженість обчислювали за формулою:

4nIwR2 d2

0 = (R2+d2)3'2 R2

де I - сила струму, що протікає через котушку; w,R - кількість витків та радіус котушки відповідно; d - відстань між котушками.

Значення горизонтальної складової Нх визначали з умови рівноваги взаємодії двох полів як

де 0 - кут між векторами напруженостей Нх і Н0.

За допомогою цього методу здійсненні щоденні вимірювання горизонтальної складової напруженості геомагнітного поля в умовах Львівської обсерваторії протягом 1993-96рр. (рис.1).

Відносна похибка оцінки горизонтальної складової напруженості ЕМП

бн‘ =_^50 + §1 + ^"5к“Й) 6[1 ’ де 50,5!,5иг,5я,8і1 - відносні похибки визначення кута 0, струму І, кількості витків \\ радіуса котушки Я, відстані між котушками гі, відповідно.

ЗО 25 2 20 - 15 Е 10 ' 5 0

16

21

26

31

Дні

Рис. 1. Зміна горизонтальної складової напруженості геомагнітного поля в березні 1995 року

Значний вплив на самопочуття людини має магнітна активність, що виражаєтьс. через зміни напруженості магнітного поля за певний проміжок часу. Проте, виявленії кореляційних зв’язків між магнітною активністю та кількістю ДТП утруднене відсутність одиниці вимірювання магнітної активності, а так звана міжнародна характеристика, щі подається числами 0, 1 і 2, для цієї мети непридатна. Тому для визначення магнітне активності нами запропоновано користуватись зміною потенціальної енергії магнітноп поля, яка подається залежністю:

Дії = (ШН + ХО) /1000, де Д и - зміна потенціальної енергії и, яка знаходиться як

и = (Н2+Ш")/8л ,

де Н і X - середні значення (наприклад, за місяць чи рік) горизонтальної та вертикальне складових напруженості магнітного поля; дНїйХ- відхилення від середнього значення з добу.

Дтя значної кількості спостережень п доведено, що середнє значення горизонтальне складової напруженості

П

н= хнк = Н0-5т(со,г + ср,),

е ю, кругова частота складової напруженості магнітного поля.

Аналіз магнітограм показав, шо існують як періодичні, так і неперіодичні складові, кі спостерігаються при магнітних бурях.

Для вимірювання напруженості електричної складової Е із значеннями від декількох есятків мВ/м до В/м і більше, використовувався метод безпосереднього вимірювання, який рунтується на відомому співвідношенні:

е Е - напруженість поля, В/м; и. - значення електричної напруги, наведеної в антені, В; 1іч -іюча висота вимірювальної антени, м.

Для вимірювань низьких рівнів напруженості від часток мкВ/м до десятків мВ/м икористовувались методи різночасового та одночасового порівняння напруг осліджуваного та зразкового сигналів (від генератора каліброваних сигналів).

В роботі запропоновано методику, що дозволяє оцінювати вплив сукупності джерел лектромагнітного випромінювання на організм людини, що тривало перебуває під дією ього випромінювання:

є П - густина потоку енергії джерела випромінювання; ПГдр- гранично допустимий рівень устини; гсзз - відстань до границі санітарної захисної зони; г - відстань до джерела

«промінювання.

В третьому розділі здійснено докладний статистичний аналіз виміряних значень апруженостей ЕМГТ природнього та техногенного походження, їх розподілу за 1993-95 оки та даних про ДТП за цей же період, виявлені їх властивості та встановлено наявність оратяційних залежностей між ними.

Для коректного знаходження оцінок автокореляційних та взаемокореляційних >унхцій досліджувалась випадковість рядів спостережень напруженості ЕМП та кількості [ТП, їх стаціонарність, характеристики тренду, періодичних складових, ефект сезонності. \ля підвищення вірогідності висновків аналіз випадковості здійснювався за трьома ритеріями: екстремумів, фаз та знаків різниць.

При застосуванні критерію екстремальних точок послідовності значен напруженостей Ні, Щ-.Нп постійного геомагнітного поля та значень Еі, Ег,...Е напруженості змінного електричного поля й послідовності кількості ДТП модифіковано інші послідовності хі, Х2, хп за правилом (проілюструємо на прикладі послідовнеє: значень напруженості геомагнітного поля) х,— І, якщо Ні<Ні+і>Ні+2 або Ні >Ні +.і<Н;+2 т

хі=0 - в іншому випадку (і=1,2.....п-2). Для цієї послідовності математичне очікуванн

кількості екстремальних точок та їх дисперсія визначаються, відповідно, як

Зокрема для різних інтервалів часу: Мрі =242, Dpi =64 (за рік); Mps=730, Dp3=19 (за три роки); Мрмі=19, Dp„i = 5 (за січень місяць 1995 року). Для довірчої ж ймовірності

0,9973 допустиме відхилення від теоретичної оцінки становить ±24, ±42 та ±7, відповідно.

Порівнюючи теоретичні значення з • опрацьованими результатам] експериментальних даних про значення напруженості геомагнітного поля, стверджуємо що чиста випадковість ні в річних, ні в трирічних тривалосгях спостережень н справджується, а в місячних справджується ненадійно.

Анатогічно опрацьовано дані про ДТП за цей же період та про виміряні значена напруженостей електричної складової ЕМП і кількості ДТП вздовж трас Львів-Жовква ті Львів-Золочів. На підставі аналізу опрацьованих експериментальних даних можи; стверджувати, що в часовій послідовності ДТП чиста випадковість не спостерігається, а і послідовностях напруженостей ЕМП та кількості ДТП в геометричних координата: випадковість наявна.

При опрацьовуванні рядів спостережень за критерієм фаз формується новиі модифікований ряд довжиною п, з математичним очікуванням кількості фаз довжиною d

5 1 З

(3.1)

W 2 /»«• ч2 16п-29 Dp = Мр2 - (Мр)2 = — — -

(3.2)

(3.3)

(3.4)

Процедура перевірки випадковості полягає в порівнянні фаз, одержаних за експериментальними даними, з теоретично обчисленими за співвідношенням (3.3).

При аналізуванні за критерієм, що базується на знаках різниць, експериментальні послідовності модифікуються в нові за тенденцією їх значень до зростання.

п—і

Кількість точок зростання с = £хі; а математичне сподівання:

І = 1

Мс = ~(п-1). (3.5)

Отримані за цим критерієм результати підтвердили попередньо отримані за іншими критеріями висновки. Отже, підсумовуючи, можна стверджувати, що в часових послідовностях значень напруженості геомагнітного поля та кількості ДТП, крім випадкових, існують тренди й інші систематичні зміни.

Для підтвердження гіпотези про наявність тренду використовувався критерій серій. Математичне очікування кількості серій, утворених з п спостережень визначається як

,, 2І'Ш, ,

Мг=—і-і + 1, (3.6)

а дисперсія

' 2К,Н2(2К,_^-Ы)

N (N-1)

це N1 та N2 - кількості значень більших та менших за середнє, відповідно.

' Аналіз отриманих в роботі результатів опрацювання експериментальних даних за цим критерієм підтвердив, що в розподілах напруженостей геомагнітного поля та кількості ЦТП при тривалих часових спостереженнях (рік, три роки) є наявний тренд.

Виявлений річний тренд найоптимальніше описується поліномом 4-ої степені

. (3.8)

За допомогою методу найменших квадратів обчислені значення коефіцієнтів полінома, як іля напруженостей геомагнітного поля, так і для ДТП. При подальшому кореляційному шалізі тренд усувався (рис.2).

Що стосується розподілів напруженостей техногенного ЕМП та кількості ДТП в геометричних координатах, то дослідження показали, що в них відсутній тренд, тобто ці випадкові процеси є стаціонарними.

Вплив сезонних коливань на річний ряд спостережень описувався мультиплікатавною моделлю з щоквартальним часовим інтервалом

Н^Н^+є, (3.9)

де Ніч - середньорічне значення напруженості для аналізованого і-того року;

- значення сезонного фактора, що не змінюється від одного року до іншого; є - випадкова похибка; q = 1,2,3,4.

ЗО

25 ■ ... * . -

2 20 - - - _____________ • ‘ • ■ ................. -.....

2 15

ас ю

0 ЗО 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360

Дні

Рис.2. Виявлений тредц в змінах геомагнітного поля

Знайдено оцінки мульгиплікативного сезонного фактора Бд, які врахову-валися в

подальшому аналізі. ■

Для аналізу статистичних залежностей між розподілами напруженостей геомагнітного чи техногенного полів й кількістю ДТП використано кореляційний метод. Коваріаційна функція із запізненням на к кроків має вцд

-і-пи, -ихиі+к - Її)

-------------------, (3.10)

-ки,-и)2

Пі=|

де під величиною и; розуміємо в кожному конкретному випадку - напруженості

— п и-

геомагнітного чи техногенного полів, кількість ДТП;. II = £ —. - середнє значення

ы п

величини и.

За цією методикою визначено автоковаріаційні функції для напруженості геомагнітного поля за тримісячний (рис.З), щорічний та в цілому за трирічний (1993-95) термін. Спостерігається тенденція до зменшення значення функцій із зростанням відстані між часовими перерізами, а локальні екстремуми мають період близький до 25-28 днів. Тобто підтверджується висновок про наявність невипадкової періодичної складової напруженості геомагнітного поля з періодом близьким до 26 днів.

Дослідження взаємоковаріаційної функції між напруженістю геомагнітного поля та кількістю ДТП показують, що між відкорлгованими з трендів та з періодичних складових рядами спостережень корельованість слабка (на рівні 0.10-0,23). Зате між самими трендами існус досить сильний зв’язок (0,92-0,98). Отже, необхідно вживати певні запобіжні заходи щодо попередження ДТП при наявності інформації про значення напруженості геомагнітного поля.

Дні

Рлс.З, Автоковаріаційна функція геомагнітного поля в часі

Четвертий розділ присвячений виробленню рекомендацій для організації дорожньо-транспортного руху на автошляхах Львівщини. Для цього в роботі проаналізовано загальні закономірності розподілу напруженостей техногенного високочастотного ЕМП та кількості ДТП в геометричних координитах (вздовж різних автошляхів). Показано, що розподіл техногенного ЕМП за інтенсивностями і за спектром частот має суттєво нерівномірний характер.

Для виявлення небезпечних ділянок автошляхів визначено мінімальні значення ЕПші(0 електричної складової напруженостей ЕМП на різних частотах, що викликають зміну реакції нервової системи людини неадекватну природній. Порівнюючи обчислені значення Етіп(ї) для різних частот з інтенсивностями полів тих же частот, отриманих на підставі розроблених в роботі електромагнітних карт різних автошляхів, встановлено ділянки з підвищеними інтенсивностями напруженостей ЕМП порівняно з безпечним рівнем.

На всіх досліджених автошляхах є ділянки, де рівень напруженостей електричної складової ЕМП в десятки та сотні разів перевищує обчислені мінімальні рівні Еп1т(0-

Для прикладу в табл.1 подано дані щодо кратності перевищення значенням напруженостей ЕМП безпечного рівня Ешіп(£) на автодорозі Львів-Сірий та щодо відноснс кількісті ДТП на окремих ділянках цього автошляху.

Таблиця 1

Аналіз значень напруженостей ЕМП та кількості ДТП на автодорозі Львів-Сірий

Час- тота МГц Відрізки шляху з підвишенним рівнем напруженності поля Кількість ДТП Відношення відносної кількості ДТП до відносної довжини шляху

Кіломеїри Відносна довжина шляху % В скільки разів переви-шенний рівень Абсо- лютна %

50 543,550 3,5 3 8 7,1 2,028

56 550,560 3,5 7 8 7,1 2,028

66 550 1,8 4 '5 4,5 2,500

68 542,543,550,559 7,1 2 13 11,6 1,633

84 568 1,8 9 4 3,6 2,000

96 550,589 3,5 9 6 5,3 1,514

128 543 1,8 4 3 2,7 1,500

134 542,563 3,5 10 9 8,0 2,285

154 550,558 3,5 зо 9 8,0 2285

192 542,550,559 5,3 600 12 10,7 2,018

198 542 1,8 500 7 6,2 3,444

543 1,8 340 2,7 1,5

222 542 1,8 440 1 6,2 3,444

390 542 1,8 650 7 6,2 3,444

543,544 3,5 280 7 6,2 1,771

498 541,542,543,544,545 8,9 450 17 15,2 1,707

578 542,543,544,553,554 8,9 70 17 15,2 1,707

600 542,543 3,5 140 10 8,9 2,542

544,545,557,558 7,1 60 12 10,7 1,507

606 542 1,8 250 7 6,2 3,444

612 542 1,8 200 7 6,2 3,444

543,544,545 ' 5,3 50 9 8,0 1,509

637 542 1,8 500 7 6,2 3,444

543 1,8 350 3 2,7 1,500

544 1,8 250 4 3,6 2,000

664 542,543,544,553 7,1 60 16 14,3 2,014

532 ' 541,542,543 5,3 700 11 9,8 1,849

544 1,8 300 4 3,6 2,000

Розподіл ДТП вздовж автодоріг здебільшого близький до експоненційного, що іідтверджуеться, наприклад, розподілом кількості ДТП на трасі Львів-Золочів (рис.4).

Виявлені в роботі кореляційні залежності між значеннями напруженостей ЕМП та :ількістю ДТП засвідчують, що максимум взаємокореляційної функції спостерігається при іідстані між найбільшими значеннями напруженості ЕМП і кількості ДТП приблизно іівній 6 км на автошляхах з дозволеною максимальною швидкістю 90-110 км/год (рис.5 і,б,в). На автошляхах, де допустима швидкість 60 км/год, тобто в населених пунктах, іаксимуми напруженостей ЕМП збігаються з максимумами ДТП.

20

'З

і2 10 о '2

£ 5

5

о

Кількість ДТП Рис.4. Розподіл дорожньо-транспортних пригод на ділянках довжиною 1 км автодороги Львів-Золочів

Вперше впроваджено результати досліджень на двох вулицях Львова (вул.Княгині )льги та Хуторівка) з одностороннім рухом. В середньому на цих вулицях щорічно раплялось до 10 аварій з людськими жертвами. Напруженість електричної складової ЕМП

і цих місцях перевищує Етіп(ґ) в 200 й більше разів. Враховуючи наші рекомендації ДАІ

і.Львова обмежила швидкість руху до 40 км/год по вул. Княгині Ольги та до 50 км/год по іул.Хуторівка. Такі заходи дозволили повністю уникнути ДТП у 1996 році.

Великий ризик виникнення ДТП є при наявності магнітних бур. ізаємокореляційним аналізом виявлено 25...28-денну періодичність підвищеного ризику Ш1 Тобто існує технічна можливість за 2-4 дні до початку магнітної бурі через засоби іасової інформації повідомити про це з метою попередження ДТП.

-г и

к к; . 1

\ І-! |і І;.

ТІ

0 12 3 4 5

0.30

0.10

-0.10 о 2 4 6 8 і&

-0.30.......................

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10111213141516# ........... б) "

Рис.5. Взаємокореляційні функції між ДТП та:

а) змінним високочастотним сумарним шлем на автодорозі Львів-Золочів;

б,в) змінним полем з фіксованими частотами 68 Мгц та 192 Мгц, відповідно, на автодорозі Львів-Жовква

Найефективнішим способом зменшення та уникнення ДТП, причиною яких є д ЕМП, буде обладнання транспортних засобів пристроями вимірювання та сигналізувани про небезпечні для водіїв рівні напруженостей ЕМП. Ця інформація дозволить кожном водію індивідуально вибирати безпечну для себе й навколишніх швидкість руху. Таки засіб вимірювання є в стадії розробки і планується до впровадження в серійне виробництв для оснащення транспортних засобів.

Сформульовані в роботі рекомендації дозволяють забезпечити зменшення кількос-ДТП і завдяки цьому зберегти життя та здоров’я багатьох людей, а також продовжит термін служби транспортних засобів.

ОСНОВНІ РЕЗУЛЬТАТИ ТА ВИСНОВКИ

1. Вперше проведено комплексні експериментальні дослідження ЕМП вздовж івтошляхів та виміряно його параметри в широкому частотному діапазоні.

2. Оптимізовано методику проведення вимірювань параметрів ЕМП на автошляхах а обгрунтовано вибір засобів вимірювання з необхідними метрологічними та ксплуатаційнимн характеристиками.

3. Систематизовано ЕМП природнього та техногенного походження за птенсивністю та спектром частот і виявлено їх вплив на організм людини. Доведено іеобхідність визначення взаємозв’язків між розподілом інтенсивності ЕМП вздовж втошляхів та кількістю ДТП на них.

4. Модернізовано засіб вимірювання напруженості геомагнітного поля з метою [ідвищення чутливості, а також одержано неперервні результати вимірювань інтенсивності юля, на підставі опрацювання яких стало можливим науково обгрунтоване прогнозування іагнітних бур.

5. Запропоновано математичну модель впливу ЕМП на нервову систему людини та изначено в широкому частотному діапазоні мінімальні значення напруженості лектричної складової поля, які викликають небезпечну зміну психофізичного стану юдини.

6. Показано, що в часових розподілах напруженості геомагнітного поля і кількості ПП наявний тренд та періодичні складові, а розподіл напруженості ЕМП та кількість [,ТП в геометричних координатах (вздовж автошляхів) чисто випадкові і корельовані.

7. Визначено автокоредяційну функцію часового розподілу напруженості еомагнітного поля, на підставі якої виявлено невипадкову періодичну (з періодом 25-28 нів) складову напруженості геомагнітного поля. Спектральний аналіз підтвердив їх аявність.

8. Виявлено, що між трендами напруженості геомагнітного поля та ДТП існує осить тісний зв’язок, що дозволяє прогнозувати можливі ДТП в майбутньому за оточними результатами вимірювань значень напруженості геомагнітного поля.

9. На підставі теоретичних досліджень розроблено методику оцінки аварійно-ебезпечних ділянок шляху, яка грунтується на аналізі автокореляційних та заємокореляційних функцій розподілів ЕМП та кількості ДТП як в часі, так і в гометричних координатах (вздовж автошляхів).

10. Розроблені та теоретично обгрунтовані рекомендації для Державтоінспекі. щодо організації дорожньо-транспортного руху на автошляхах та побудова! електромагнітні карти автошляхів Львівщини.

ПУБЛІКАЦІЇ

1. Сопільник Л.І. Дослідження впливу електромагнітних полів на інтенсивній дорожньо-транспортних пригод /Автоматика, вимірювання та керування: Вісиі' Державного університету “Львівська політехніка”. -1997, №314.-С.74-79.

2. Сопільник Л.І.,1Столярчук П.Г. Моделювання дії електромагнітного поля ь організм людини /Автоматика, вимірювання та керування: Вісник Державног університету “Львівська політехніка”. - 1997, №314.-С. 102-105.

3. Сопільник Л.І. Вгшив електромагнітних полів на інтенсивність дорожньс транспортних пригод /Комп’ютерна інженерія та інформаційні технології: Вісни Державного університету “Львівська політехніка”. - 1996, № 307.-С.97-102.

4. Сопільник Л.І. Моделювання зв’язків параметрів електромапіітгаого пол довкілля і дорожньо-транспортних пригод. 1-st International modelling school.- Krumn 9t September 12-17,1996. Rzeszow,1996.-P,70.

5. Сопільник Л.І. Методи та засоби дослідження електромагнітних полі техногенного походження. /Вимірювальна техніка та метрологія. Вип. №52,1997.-С.35-37.

6. Сопільник Л.І. До питання моніторингу параметрів електромагнітного пол довкілля /Вимірювальна техніка та метрологія. - 1997, Віш.№52.-С.32-34.

7. Сопільник Л.І. До питання сертифікації автомобільних шляхів / Праці

1-ої науково-ттракт.кокф.“Сучасна контрольно-випробувальна техніка промислови виробів та їх сертифікація”.- Мукачів,1997.-С.77-79.

8. Stoljarchtuk P., Sopilnyk L. Estimation of magnetic activity and intensity of geomagnetic field./Metody і technika przetwarzania sygnalow w pomiarach fizycznych. Material miedzynarodowego seminarium naukowego. - Rzeszow, 1997.-P.75-78.

АНОТАЦІЯ

Сопільник Л.І. Вимірювання параметрів електромагнітних полів на автомобільних шляха та аналіз їх впливу на дорожньо-транспортні пригоди. Рукопис.

(исертація на здобуття вченого ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.11.05 прилади та методи вимірювання електричних та мапгітних величин. - Державний ніверситет “Львівська політехніка”, Львів, 1997.

{исертація присвячена дослідженню та аналізу розподілу електромагнітного поля вздовж втомобільних шляхів, визначенню кореляційних зв’язків між часовим розподілом еомагнітного поля та кількістю дорожньо-транспортних випадків, а також між росгоровим розподілом електромагнітного поля та кількістю випадків. На підставі налізу кореляційних зв’язків і математичного моделювання впливу розподілу лектромашігного поля на організм людини та зміну природньої реакції визначено отенціально небезпечні для автомобільних випадків ділянки автошляхів. Основні езультати робота використані при оптимальному організуванні дорожньо-транспортного уху.

ключові слова: вимірювання, розподіл, електромагнітне поле, взаємокореяяційний аналіз, втодорожні випадки.

АННОТАЦИЯ

'опильнык Л.И. Измерение параметров електромагнитных полей на автомобильных орогах и анализ их влияния на дорожно-транспортные происшествия. Рукопись, {иссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 5.11.05 - приборы и методы измерения электрических и магнитных величин. -осударсгвенный университет “Львівська політехніка”, Львов, 1997.

[иссертация посвящена исследованию и анализу распределения электромагнитного поля доль автомобильных дорог, определению кореяяционных связей между временным аспределением геомагнитного поля и количеством дорожно-транспортных проишествий, также между пространственным распределением электромагнитного поля и количеством роишествий. На основании анализа кореляционных связей и математического юделирования действия распределения электромагнитного поля на организм человека и зменения естественной реакции определены участки автодорог, которые являются отенциально опасными для автомобильных проишествий. Основные результаты работы ашли использование при организации дорожно-транспортного движения.

Слючевые слова: измерение, распределение, электромагнитное поле,

заимокореляционный анализ, автодорожные проишесгвия.

SUMMARY

L.I.Sopilnyk. The Highway Electromagnetic Field Parameters Measurement and T Road-Transport Incidents Influence Analysis. - Manuscript.

He is a technical sciences degree candidate doing a dissertation on 05.11.05 speciality - devices the electrical and magnetic sizes measurement methods. - State University "Lviv Polytechi Lviv, 1997. ■

This dissertation examines the electromagnetic field distribution along highways using cr correletion analysis between the number of road- transport incidents and temporary geomagr fields, throvgh which electromagnetic field space distributions are determinted. The cr correletion al analysis basis and the connections between it and the human body response electromagnetic field distribution are analyzed using mathematical models. The natural reaci changes were estimated to be a potentional danger on highway sites. The main work results v implemented at the traffic road-transport movements with in Lviv region.

Key words: measurement, distribution, electromagnetic field, cross-correletion, analysis, r incident.

Підписано до друку 22.05.97 р. Формат 60 х 84 1/16 Об'єм 1 ум, друк. арк. Папір офсетний. Тираж 100 прим. Замовлення № 0039 Друк ТзОВ Видавничій дім «СОВА», м. Львів, вул. Дорошенка 32/2. '