автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.18, диссертация на тему:Разработка математического и программного обеспечения системы оценки загрязнения атмосферного воздуха выбросами автомобильного транспорта

На правах рукописи

ШИЛИН Андрей Викторович

РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОГО И ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ СИСТЕМЫ ОЦЕНКИ ЗАГРЯЗНЕНИЯ АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА ВЫБРОСАМИ АВТОМОБИЛЬНОГО

ТРАНСПОРТА

Специальность 05.13.18 «Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ»

Специальность 05.11.17 «Приборы, системы и изделия медицинского

назначения»

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Рязань 2005

Работа выполнена в ГОУВПО «Рязанская государственная радиотехническая академия»

Научный руководитель: Научный консультант:

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Белов Владимир Викторович доктор физико-математических наук, профессор

Вихров Сергей Павлович

доктор технических наук, профессор Прошин Евгений Михайлович кандидат технических наук, доцент Булаев Михаил Петрович

Ведущая организация: Московский авиационный институт им.

С. Орджоникидзе, г. Москва

Защита состоится 3О ЩС Н Я 2005 г. в ^ часов на заседании диссертационного совета Д212.211.02 в ГОУВПО «Рязанская государственная радиотехническая академия» по адресу: 390005, г. Рязань, ул. Гагарина, 59/1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУВПО «Рязанская государственная радиотехническая академия».

Автореферат разослан « »_2005 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д212.211.02 кандидат технических наук, доцент

10С&-4

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В настоящее время одним из мощных источников загрязнения воздушной городской среды является автомобильный транспорт, увеличение численности которого привело к резкому ухудшению санитарных условий проживания в крупных городах России. Автомобильный транспорт загрязняет воздушную среду токсичными компонентами отработанных газов, парами топлива, продуктами износа шин, тормозных накладок, создает шум и вибрацию. Выбросы от автотранспорта отрицательно воздействуют на физиологическое состояние человека и животных, загрязняют воду, разрушают почву, растительный покров, строительные материалы, архитектурные и скульптурные памятники, вызывают коррозию металлов и т.д.

Некоторые шаги, которые приведут к действенному ограничению выбросов вредных веществ от автотранспорта, необходимо предпринять при разработке системы поддержки и принятия решений при управлении качеством окружающей среды на муниципальном уровне, в рамках которой актуальными являются создание и применение программных систем, реализующих модели расчета количественной оценки влияния на окружающую среду и здоровье населения выбросов загрязняющих веществ от автомобильного транспорта.

В настоящее время существуют известные методы расчета концентраций вредных веществ в атмосфере. Наибольший вклад в разработку этих методов внесли Ф. Пасквиля, Ф. Гиффорд, О. Саттон, П. Мид, М. Берлянд и др. Однако прямое применение этих методов к решению многих практических задач невозможно в силу наличия специфических условий и ограничений. Требуются их адаптация и развитие.

Одновременно с этим в настоящее время практически отсутствуют стандартные алгоритмические и программные средства, объединенные специализированными конверторами данных и формирователями задач для автоматизации деятельности территориальных природоохранных органов, экологических служб муниципалитетов, используемые для оценки показателей качества окружающей среды.

Таким образом, актуальным является использование методов математического моделирования процессов рассеяния примесей для оценки загрязненности атмосферы выбросами автомобильного транспорта.

Цель работы. Диссертационная работа заключается в разработке средств математического моделирования и комплекса программ для поддержки принятия решений, направленных на улучшение экологической ситуации в городе за счет сокращения выбросов загрязняющих веществ от автотранспорта.

Основные задачи исследования:

• анализ предметной области и выявление задач, решение которых позволит обеспечить повышение эффективна« и н намесит роаяизации природоохранных мероприятий; | '^нвлТОТЕКА*" 1

• разработка методики оценки массы выбросов загрязняющих веществ от автотранспорта, использующей новый метод оценки массы выбросов и новую модель интенсивности транспортных потоков;

• разработка модели интенсивности транспортных потоков, учитывающей интенсивность движения автотранспорта по улицам города в заданное время суток в заданный день недели заданного месяца, а также учитывающей основные характеристики автотранспорта (класс, грузоподъемность, тип двигателя, вид топлива), особенности транспортных линий: (ширину проезжей части, количество полос движения, статус линии (степень потребности проезда по ней) и модуляцию транспортных потоков светофорами на межперекрестковых сегментах улиц;

• разработка методики оценки концентраций загрязняющих веществ от автотранспорта, использующей модифицированный метод Саттона •для учёта топологии улиц города;

• разработка методики организации натурных наблюдений автотранспорта на улицах города, основанной на способе организации людских ресурсов и способе учета транспортных средств;

• разработка метода классификации объектов по их параметрам, использующего алгоритм классификации многомерных объектов по статическим значениям показателя близости;

• разработка алгоритма классификации точек гиперпространства, основанного на использовании кратчайшего связывающего дерева и правила «золотого» сечения в качестве критерия пространственной близости;

• разработка методики многоальтернативного решения задачи принятия решений в области охраны окружающей среды, основанной на использовании абсолютных оценок интегрального качества вариантов, уточнённой матрицы парных сравнений и турнирной схемы ранжирования вариантов с нечёткими начальными отношениями предпочтения;

• практическая реализация предложенных методов, моделей и алгоритмов в составе программного обеспечения системы оценки загрязнения атмосферного воздуха выбросами автомобильного транспорта;

• оценка точности и достоверности разработанных математических моделей по данным сравнительного анализа с результатами эксперимента.

Методика исследования основана на теории математического программирования, теории вероятностей, теории математической статистики, теории графов, методах вычислительной и прикладной математики. В экспериментальных исследованиях использовались стандартные измерительные приборы.

Научная новизна работы заключается в следующем:

• разработана методика оценки массы выбросов загрязняющих веществ от автотранспорта, отличающаяся использованием нового метода

оценки массЫ выбросов и новой модели интенсивности транспортных пото-

; - «<.- ■>' • ;

! я» к « .......

ков;

• разработана методика оценки концентраций загрязняющих веществ от автотранспорта, отличающаяся использованием модифицированного метода Саттона для учёта топологии улиц города;

• разработана модель интенсивности транспортных потоков, отличающаяся учётом интенсивности движения автотранспорта по улицам города в заданное время суток в заданный день недели заданного месяца, а также учитывающая основные характеристики автотранспортных средств (класс, грузоподъемность, тип двигателя, вид топлива), особенности транспортных линий: (ширину проезжей части, количество полос движения, статус линии (степень потребности проезда по ней) и модуляцию транспортных потоков светофорами на межперекрестковых сегментах улиц;

• разработана методика организации натурных наблюдений транспортных потоков на улицах города, отличающаяся способом организации людских ресурсов и способом учета транспортных средств;

• разработан метод классификации улиц города по их техническим параметрам, отличающийся способом выделения групп многомерных объектов и алгоритмом классификации точек гиперпространства, основанным на использовании кратчайшего связывающего дерева и использовании правина «золотого» сечения в качестве критерия пространственной близости;

• разработана методика многоальтернативного решения задачи принятия решений в области охраны окружающей среда, основанная на использовании абсолютных оценок интегрального качества вариантов, уточнённой матрицы парных сравнений и турнирной схемы ранжирования вариантов с нечеткими начальными отношениями предпочтения, отличающейся многоуровневой схемой установления полного порядка в последовательности вариантов.

Практическая значимость диссертационной работы заключается в следующем:

• разработаны методики расчета загрязнения атмосферного воздуха выбросами автомобильного транспорта для территориальных природоохранных органов, позволяющие повысить точность расчетов, унифицировать и ускорить процесс решения проблемных задач в организационно-управленческой деятельности;

• разработаны методические рекомендаций по использованию системы АэроВАТ, позволяющие применять эту систему для решения широкого круга задач, связанных с управлением экологической ситуацией в ropo- < де;

• разработаны и защищены свидетельством об официальной регистрации программ для ЭВМ программная система моделирования и расчета загрязненности воздуха города выбросами автомобильного транспорта (система АэроВАТ) и программная система загрязненности воздуха выбросами подвижных источников автотранспортных предприятий (система ТрансВАТ),

автоматизирующие процессы расчета и прогнозирования загрязненности атмосферы города выбросами от автотранспорта, принятия управленческих решений в природоохранной деятельности.

Достоверность полученных результатов подтверждается корректным использованием математического аппарата, большим объемом экспериментальных данных, соответствием результатов теоретических и экспериментальных исследований, использованием в экспериментах измерительной аппаратуры с высоким классом точности измерений, внедрением результатов исследований в работу природоохранных органов.

Реализация результатов. Результаты диссертационной работы внедрены в деятельность комитета охраны окружающей среды г. Рязани для оценки экологической ситуации в городе, связанной с негативным влиянием автотранспорта, в деятельность ООО «Центр экологической безопасности» по разработке экологической документации, а также в учебный процесс студентов специальности 190500 в ГУВПО «Рязанская государственная радиотехническая академия».

Основные результаты, выносимые на защиту:

• методика оценки массы выбросов загрязняющих веществ от автотранспорта, позволяющая учесть специфику городских транспортных потоков и автомагистралей;

• методика оценки концентраций загрязняющих веществ от автотранспорта, учитывающая топологию улиц города;

• модель интенсивности транспортных потоков, позволяющая выполнять расч&г показателей загрязнённости атмосферы города на уровне средних почасовых значений и на уровне вероятностных распределений;

• методика организации натурных наблюдений транспортных потоков на улицах города, позволяющая получить репрезентативную выборку, достаточно точно характеризующую вероятностные свойства транспортных потоков на улицах города;

• метод классификации объектов по их параметрам, предназначенный для выявления групп транспортных линий с одинаковыми характеристиками;

• многоальтернативная методика решения задачи ранжирования вариантов с нечеткими начальными отношениями предпочтения, предназначенная для принятия решений в области охраны окружающей среды.

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались на международной конференции «Технология и системы сбора, обработки и представления информации», г. Москва, 1995 г.; межрегиональной конференции «Человек и окружающая среда», г. Рязань, 1997 г., 1999 г.; республиканской научно-технической конференции «Биотехнические, медицинские и экологические системы и комплексы», г. Рязань, 1995 г., 2002 г., 2003 г.; научно-практической конференции «Человек, экология, здоровье», г. Рязань, 1996 г.; международном научно-техническом семинаре «Проблемы пе-

редачи и обработки информации в сетях и системах телекоммуникаций», г. Рязань, 1999 г., всероссийской научно-технической конференции «Новые информационные технологии в научных исследованиях и в образовании», г. Рязань, 2005 г.

Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в десяти печатных работах. Имеется два свидетельства об официальной регистрации программ для ЭВМ.

Структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованной литературы и пяти приложений. Основной текст содержит 156 страниц, 31 рисунок, 50 таблиц. Список литературы включает 133 наименования. Приложения выполнены на 55 страницах.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, определены цели и задачи исследований, представлены основные положения диссертационной работы, выносимые на защиту.

Первая глава посвящена проблемам создания информационно-вычислительной системы ЭкоГород, предназначенной для поддержки деятельности природоохранных органов. Конкретизированы цели, определены основные компоненты и этапы её создания. Определена базовая подсистема АэроВАТ, используемая для оценки загрязнённости атмосферы города выбросами автомобильного транспорта.

Проведённый анализ методов построения математических моделей загрязнённости атмосферы выбросами автомобильного транспорта позволил сделать следующие выводы: '

- в настоящее время не существует единой математической модели, способной учесть все аспекты проблемы атмосферной диффузии примесей;

- наиболее перспективным в настоящее время представляется подход, использующий применение общепризнанных аналитических и численных методов наряду с уточнёнными экспериментальными данными; для оценочных расчетов качество получаемой информации вполне удовлетворительно;

-, подтверждается эффективность моделирования процессов распространения вредных веществ от автотранспорта в атмосферном воздухе с целью принятия необходимых мер по их контролю и сокращению.

На основании выполненного анализа определены задачи исследования, в соответствии с которыми разработаны функциональные требования и системная архитектура системы АэроВАТ, предназначенной для оценки показателей экологического воздействия, обоснования необходимости применения экологически" ориентированных мероприятий по организации дорожного движения, оценки альтернативных вариантов проектных решений по организации дорожного движения.

Система АэроВАТ обеспечивает выполнение следующих функций.

1. Создание и ведение баз данных по фрагментам предметной облас-

ти: нормативно-справочные данные, содержащие экологические характеристики двигателей различных типов; природно-климатические характеристики; топология транспортных линий в городе; потоки на транспортных линиях (распределение интенсивности движения транспортных средств разных типов); топология размещения и состав парка транспортных предприятий и подразделений (пространственное расположение и количество конкретных видов транспортных средств с конкретными типами двигателей); топология размещения и характеристики производственных предприятий, предприятий инфраструктуры и предприятий службы быта (пространственное расположение, количество работников); состав парка личного автотранспорта (количество конкретных видов транспортных средств с конкретными типами двигателей); топология размещения и характеристики автостоянок и авторынков (пространственное расположение, количество конкретных видов транспорта с конкретными типами двигателей); топология и характеристики жилых районов города (пространственное расположение и численность населения); характеристики прибывающего и убывающего автотранспорта.

2. Создание и функционирование баз данных для режима моделирования.

3. Обслуживание запросов: вывод таблицы распределения максимальных концентраций загрязняющих веществ для типовых и неблагоприятных метеорологических условий по территории города с заданным шагом координатной сетки; вывод таблиц значений концентраций загрязняющих веществ от автотранспорта в заданных точках; вывод столбиковых диаграмм концентраций загрязняющих веществ от автотранспорта в заданных точках; вывод круговых диаграмм концентраций загрязняющих веществ от автотранспорта в заданных точках; таблицы распределения максимальных концентраций загрязняющих веществ для типовых и неблагоприятных метеорологических условий по территории города с заданным шагом координатной сетки и заданными параметрами модели транспортных потоков на его улицах.

Вторая глава посвящена разработке модели транспортных потоков на улицдх города.

Главное требование к модели транспортных потоков на улицах города в контексте изучения загрязнённости воздуха состоит в том, что она должна обеспечивать возможность расчета показателей загрязненности воздуха вредными веществами, содержащимися в выхлопных газах автомобилей.

Интенсивность транспортного потока описывается выражением: (г, и>, с1)-Иок1%к:

(4 (О

где к - номер категории транспортного средства; / - номер улицы (транспортной магистрали) или ее участка, который рассматривается как самостоятельный носитель транспортного потока; (/) - функция изменения интенсивности транспортного потока в течение суток; Т71а(м>) - функция из-

менения интенсивности транспортного потока по дням недели; *к,(с1) функция изменения интенсивности транспортного потока по дням года; N¡¡1,

- общее количество транспортных средств к -й категории, проезжающих по г -й улице в течение года; I - время суток в часах; м> - номер дня недели; с1

- номер дня в году.

Функция ХкХ1) аппроксимируется выражением:

3

Хш + 2

Хн(*) = х'ь

7=1

(2)

гДе Хок1, Х]к,. тУк, > аук, ~ постоянные параметры; I - время суток (час),

переменная, принимающая значения из интервала 0 < ? < 24;

з

Х\ = 1/( 2410к, + Х^жг^ ) • (3)

Функция г}ь (w) аппроксимируется выражением:

с с14, при w е

{1,2,3,4,5}

(4)

где

cc6h при we {6}; сс1к1 при w <={!},

w - переменная, символизирующая день недели; нумерация дней недели начинается с понедельника; сш, cbkl, clh - константы, значения которых выражают зависимость между интенсивностями транспортных потоков в рабочие и выходные дни; с - нормализационный коэффициент, определяемый равенством:

с* =1/(5 cw+cSi,+c7J. (5)

Функция ¿;к,(d) аппроксимируется выражением:

М-?*»

(d-mitbf

(6)

где ¿¡ок1, > тлк, > аи\к, ~ постоянные параметры; с! - номер дня в году, переменная, принимающая значения из интервала 1 < с! < 365;

$*Ь=1/(365$№+ >2%^1к£и,). (7)

С помощью формул, определяющих А(/), ,

, вычисляется общее количество автомобилей к-й категории, проезжающих по / -й улице в течение интервала времени г0 < г <

^(/»./„•мЬ (8)

-. '»

Значение пм(0,24, м>, с?) определяет количество автомашин, проезжающих по улице в течение суток. Заметим, что

24

]хи{№ = 1, поэтому п,ь(0,24,= Л^тц,(г/). (9)

о

Общее количество автомобилей к -й категории, проезжающих по / -й улице в течение нескольких дней с!0 £ </ < с/,, определяется по формуле:

и«*, (¿0.^1)=

Заметим, что в последнем выражении запись у^сГ) символизирует тот факт, что день недели ы является функцией номера дня в году.

Значение пм,{1,365) определяет общее количество автомашин, проезжающих по / -й улице в течение года. Действительно,

165

Е »7* МО) &,(<*) = 1. следовательно, па,{1,365)= Л^. (11)

Последовательность (чередование) состояний проезжей части описывается односвязной цепью Маркова с числом состояний К и матрицей переходных вероятностей

Р = [/¡>]к1<к,' = О, К -1;у = 0, К -1, где - номера состояний проезжей части; К - общее число состояний; Рц - условная вероятность перехода проезжей части из / -го состояния в у -е.

Изменение интенсивности транспортного потока в различных состояниях проезжей части описывается вектором-строкой условных вероятностей:

Е = [еу] |хДГ, 7 = 0,А"-1, где £у - вероятность появления одного автомобиля в у -м состоянии проезжей части.

Распределение числа автомашин, наблюдаемых в единичном временном интервале в каждом из состояний, принимается биномиальным, т.е. вероятность регистрации т автомобилей в одном временном интервале при у -м состоянии проезжей части описывается выражением

(12)

где

- число сочетаний из V по т ; V -максимально возможное

т [

число автомашин в одном единичном интервале (число полос движения при малой длине интервала времени).

Вероятность Рп{к) вычисляется по формуле:

Р„(А)=Р7РДад * = п = 2,3..., (13)

где Р7 = [/^3= 0,^-1, - вектор-строка финальных вероятностей состояний проезжей части;

•7 = [П 1 - вектор-столбец из К единиц;

Р„(&) - матричная вероятность регистрации к автомашин в п последовательных единичных временных интервалов, вычисляемая с помощью рекуррентного соотношения:

РЛ*) = ^Р,,-,(*-»0Р.('и)> к = 0~т; « = 2,3,..., -(И)

Л|=0

где - матричная вероятность появления т автомашин в одном

временном интервале, определяемая следующим образом:

Р,(т) = = 0,К-1; ]=0,К~\. (15)

Заметим, что матрица Р,(т) формируется на основе элементов Ру первичной матрицы переходных вероятностей Р.

Матрица вероятностей (?„(£) того, что на всем сегменте длиною I будет зарегистрировано к автомашин в течение п последовательных единичных интервалов, вычисляется с помощью рекуррентного соотношения:

итаС к,у) пюЦу-ни.у) __,_

0„(*) = = + = 2,1..., (Щ

где вычисляется по формуле (13) и представляет собой вероят-

ность въезда на начало сегмента ¡л автомашин в п -й единичный временной

интервал; р/^С« - /и) - вероятность выезда из конца сегмента /и-т автомашин в тот,же п-й единичный временной интервал; верхний индекс (/V) символизирует тот факт, что выезжающие автомашины въехали на сегмент N единичных временных интервалов тому назад, т.е. б момент п -N. Вероятность Рописывает тот же процесс, что и берояТйость Р, (к), но со сдвигом по времени на N единичных интервалов, поэтому ойа также'может быть вычислена по формуле (13), но первичная Матрица'состояний, проезжей

части должна быть заменена на Р^ = , т.е. первичная матриц^ переходных вероятностей заменяется своей N -й степенью! ' -

После вычисления матричной, вероятности $„(к) вычисляется обычная вероятность события, состоящего в том, что на рассматриваемом сегменте транспортной, магистрали в течение п единичных "интервалов вре-

мени будет зарегистрировано к автомобилей:

&(*)=<№(*>», * = 0,КЛГ + "); « = 2,3,.... (17)

Элементы вектора финальных вероятностей и матрицы переходных вероятностей Р являются предметом оценивания по статистическим данным, получаемым в результате натурных наблюдений. С формальной позиции достаточно оценить только элементы матрицы Р, поскольку Р/ и Р

связаны соотношением = Р^Р и, как следствие, элементы могут быть

найдены через элементы Р как решения системы линейных алгебраических уравнений.

В третьей главе рассматриваются вопросы моделирования загрязненности атмосферного воздуха выбросами автомобильного транспорта, разработки методов, алгоритмов классификации объектов и методов принятия управленческих решений.

Методика расчета концентраций загрязняющих веществ от автотранспорта синтезируется следующим образом:

1)первичныЙ процесс рассеяния загрязняющих веществ, выбрасываемых автомобилями, описывается Гауссовой моделью;

2)формула Саггона дополняется методикой расчета параметров, основанной на интенсивности транспортного потока, в свою очередь описываемой отдельной моделью;

3)процесс влияния топологии городских строений и сооружений учитывается в виде алгоритма, осуществляющего расчёт концентраций в геоинформационной среде.

Автомобиль рассматривается как наземный источник (Я = 0). При этом уравнение расчета концентраций загрязняющих веществ, выбрасываемых автотранспортом в атмосферу, имеет вид:

У^, (18)

жауаги

где С, мг/м3, - концентрация загрязняющих веществ в точке пространства с координатами (х,у,г); М, г/с, - мощность выброса, т.е. масса вредного вещества, выбрасываемого в единицу времени; и, м/с, - действующая на струю средняя скорость ветра; а ,<г,,м,- параметры модели, называемые

дисперсионными коэффициентами.

Улица как источник загрязняющих веществ в системе АэроВАТ представляется в виде совокупности нескольких одиночных источников, неравномерно распределенных по площади проезжей части. Распределение осуществляется по следующему правилу: Ыт1П автомобилей размещается по полосам движения равномерно; на каждом из концов сегмента улицы дополнительно размещается последовательно N автомобилей, равномерно

распределенных по полосам движения. Число равномерно распределенных автомобилей вычисляется по формуле:

Nжп* = Лк Ltmm /(Ук1cirkl \ (19)

где Хк - интенсивность движения, измеряемая количеством автомобилей, пересекающих поперечное сечение улицы в единицу времени; L - длина рассматриваемого сегмента транспортной магистрали; tmn - длительность открытого состояния светофора, т.е. длительность зеленого цвета в светофорном цикле; Vk - средняя скорость движения автотранспорта по рассматриваемому сегменту магистрали; tcnd - длительность светофорного цикла.

Расстояние между равномерно распределенными автомобилями равно AI = L/Nmov метрам или г = L/(NmJcar) машиномест (1ш - средняя длина автомобиля). Число автомобилей, сосредоточиваемых на концах сегмента транспортной магистрали, вычисляется по формуле:

Npause/,- KLt pausetк1агс/Л (20)

где tpaux - длительность закрытого состояния светофора, т.е. длительность

красного цвета в светофорном цикле (длительность желтого цвета делится поровну между зеленым и красным).

Мощность выброса загрязняющих веществ от равномерно распределенных автомобилей рассчитывается по формуле:

5 5

Mmov, = YjN»>ovkmLk,L/tslay = YiN'm,vkm I кУi ' (2 1)

/М *Ы

где тш - пробеговый выброс / -го вещества автомобилем к -й группы при движении с постоянной скоростью; - среднее время пребывания автомобиля на рассматриваемом сегменте, определяемое равенством tMi = LI V .

Мощность выброса загрязняющих веществ от автомобилей, сосредоточенных на концах сегмента, вычисляется по формуле:

5

Мpauset ~ Л Npo„^kmxxk, ) (22)

к=I

где т^ь - удельный выброс г-го вещества к-й группы при работе двигателя на холостом ходу. Значения пробегового выброса М1м и удельного выброса т^ь берутся из действующей методики. Значение интенсивности движения Лк определяется моделью транспортного потока. В общем виде мощность выброса от автомашин / -го загрязняющего вещества определяется по формуле:

М^М^+М^,. (23)

Задача классификации объектов по техническим параметрам. Ули-

ми параметрами, рассматриваются как точки в п -мерном пространстве. Каждая точка такого пространства задаётся совокупностью своих координат

--,*„). Изложенная схема формального представления объектов позволяет определить расстояние между объектами (метрику) в пространстве формальных объектов. Предложенный в диссертации метод классификации точек гиперпространства основан на использовании кратчайшего связывающего дерева (КСД) и правила «золотого» сечения в качестве критерия пространственной близости.

Методика решения задачи ранжирования вариантов с нечеткими начальными отношениями предпочтения, предназначенная для принятия решений в области охраны окружающей среды, разработана на основе требований, сформулированных экспертами и лицом, принимающим решения, в процессе рассмотрения конкурирующих проектов, направленных на улучшение экологической ситуации в г. Рязани. Методика интегрирует три метода представления мнений экспертов и три способа согласования коллективных мнений на основе абсолютных оценок интегрированного качества вариантов, комбинированной турнирной схемы и уточнённой матрицы парных сравнений и отличается многоуровневой схемой установления полного порядка в последовательности вариантов.

Постановка задачи: предполагаются заданными несколько альтернативных вариантов управленческих решений И = {г,,г2,...,гя} (например, конкурирующие проекты, связанные с воздействием на окружающую среду, или возможные планы природоохранных мероприятий); с каждым решением Т1 ассоциирован набор числовых показателей качества - вектор х< = (■*;,!>Л:;,2'-- >*,,,); необходимо упорядочить решения по их предпочтительности.

Обратим внимание на то, что задача изначально носит нечеткий характер, поскольку не указан критерий предпочтительности. Многие показатели качества природоохранных решений являются примерно равноправными. Это приводит к многокритериальное™ задачи выбора предпочтений. Элементы матрицы показателей качества [хч ]„У11 могут быть определены с

разной степенью точности или достоверности. Это является дополнительным источником нечеткости и обусловливает целесообразность использования экспертных подходов к ранжированию вариантов. Кроме того, могут существовать скрытые факторы, не представленные в векторах х(,/ = 1,...,т. Такие факторы могут быть учтены только экспертными методами. Дополнительным плюсом применения экспертного метода является автоматически обеспечиваемая коллегиальность принимаемых решений.

Четвертая глава посвящена экспериментальному исследованию загрязнённости атмосферного воздуха г. Рязани выбросами автомобильного транспорта с целью определения точности и достоверности результатов ком-

пьютерного моделирования и разработки программы первоочередных мероприятий по улучшению экологической обстановки в городе.

Экспериментальное исследование загрязненности атмосферного воздуха реализовано по следующему алгоритму:

1) по результатам проведённых ранее (на этапе создания информационного обеспечения системы АэроВАТ) натурных наблюдений выявлены автомагистрали с наибольшей интенсивностью движения автотранспорта;

2) выполнены расчеты массы выбросов загрязняющих веществ в атмосферу от автотранспорта на выбранных автомагистралях с помощью действующей методики и с помощью системы АэроВАТ; сравнение полученных результатов подтверждает достоверность исследований;

3) проведено лабораторное исследование атмосферного воздуха (отбор проб и исследование атмосферного воздуха проводились в соответствии с ГОСТ 17.2.3.01-86 «Атмосфера. Правила контроля качества воздуха населенных пунктов» и РД 52.04.186-89 «Руководство по контролю загрязнения атмосферы»); определены концентрации основных загрязняющих веществ в местах наибольшей интенсивности транспортных потоков;

4) проведен расчет концентраций основных загрязняющих веществ о помощью программной системы АэроВАТ в местах отбора проб атмосферного воздуха для лабораторных исследований; сравнение полученных результатов подтверждает достоверность исследований;

5) проведена статистическая обработка экспериментальных данных, полученных в процессе лабораторных исследований; выполнен расчет погрешности измерений и определены 95%-е доверительные интервалы; сравнение результатов расчётов, полученных с помощью системы АэроВАТ, с результатами лабораторных исследований показало их совпадение в пределах 95%-х доверительных интервалов.

Данные, полученные в результате оценки реальной загрязненности атмосферного воздуха выбросами автотранспорта, и данные прогноза загрязнения на 2005 год легли в основу программы первоочередных мероприятий по снижению вредного влияния автотранспорта на экологическую обстановку в г. Рязани, которая была разработана в городском комитете охраны окружающей среды.

В заключении приводится обобщение основных результатов работы.

В приложении представлены результаты наблюдений интенсивности транспортных потоков на основных автомагистралях г. Рязани, результаты исследования интенсивности движения транспортного потока на перегонах, результаты обработки экспериментальных данных при измерениях, программа первоочередных мероприятий по снижению вредного влияния автотранспорта на экологическую обстановку в г. Рязани, методические рекомендации по использованию системы АэроВАТ, копии актов о внедрении результатов диссертационной работы.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Разработана и реализована в виде комплекса программ система оценки загрязнённости атмосферного воздуха выбросами автомобильного транспорта АэроВАТ.

2. Разработана методика оценки массы выбросов загрязняющих веществ от автомобильного транспорта.

3. Разработан метод оценки массы выбросов загрязняющих веществ от автотранспорта.

4. Разработана методика оценки концентраций загрязняющих веществ от автотранспорта.

5. Модифицирован метод Сатгона для расчета концентраций загрязняющих веществ от автотранспорта с целью учета топологии улиц города в процессе расчёта концентраций загрязняющих веществ в воздухе.

6. Разработана модель интенсивности транспортных потоков, позволяющая выполнить расчет показателей загрязненности атмосферы города на уровне средних почасовых значений и на уровне вероятностных распределений.

7. Разработана методика организации натурных наблюдений транспортных потоков на улицах города, позволяющая получить репрезентативную выборку, достаточно точно характеризующую вероятностные свойства транспортных потоков на улицах города.

8. Разработан метод классификации улиц города по их техническим параметрам, предназначенный для определения групп транспортных линий с одинаковыми характеристиками.

9. Разработан алгоритм классификации точек гиперпространства с использованием правила построения кратчайшего связывающего дерева и правила «золотого сечения» в качестве критерия пространственной близости.

10. Разработана методика многоальтернативного решения задачи ранжирования вариантов с нечеткими начальными отношениями предпочтения, предназначенная для принятия решений в области охраны окружающей среды.

11. Выполнены расчеты массы выбросов загрязняющих веществ от автотранспорта на основных автомагистралях г. Рязани с помощью действующих методик и с помощью системы АэроВАТ.

12. Проведено лабораторное исследование атмосферного воздуха в г. Рязани и определены концентрации основных загрязняющих веществ в местах наибольшей интенсивности транспортных потоков.

13. Проведен расчет концентраций основных загрязняющих веществ от автотранспорта с помощью системы АэроВАТ (по ОНД-86 и с использованием разработанных моделей) в точках отбора проб атмосферного воздуха для лабораторных исследований.

14. Проведена статистическая обработка экспериментальных данных, полученных в процессе лабораторных исследований; выполнен расчет погрешности измерений и определены 95%-е доверительные интервалы.

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Киселев A.B., Шилин A.B. Формализованное описание транспортного потока на уровне вероятностных распределений // Биотехнические, медицинские и экологические системы и комплексы. Республиканская научно-техническая конференция студентов, молодых ученых и специалистов: Тезисы докладов. Рязань, 1995. С. 51-53.

2. Воронов В.П., Шилин A.B. Задачи и йути автоматизации контроля и управления экологической ситуацией в городе // Международная конференция «Технологии и системы сбора, обработки и представления информации»: Тезисы докладов. Москва, 1995. С. 11-12.

3. Воронов В.П., Шилин A.B., Булычева Г.Н. О введении платежей за природопользование в зоне влияния промышленных предприятий с учетом коэффициента экологической ситуации // Научно-практическая конференция «Человек, экология, здоровье»: Тезисы докладов. Рязань, 1996. С. 6-8.

4. Воронов В.П., Горбич В.Ф., Шилин A.B., Булычева Г.Н. Экономико-правовые вопросы природопользования промышленного центра // Человек и окружающая среда: Материалы межрегиональной конференции. Рязань, 1997. С. 76-79.

5. Наумкина С.Г., Шилин A.B. Система поддержки принятия управленческих решений в природоохранной деятельности // Математическое и программное обеспечение: Межвуз. сб. науч. тр. Москва, 1998. С. 43-48.

6. Воронов В.П., Шилин A.B., Горбич В.Ф., Булычева Г.Н. Экологические проблемы автотранспорта в г. Рязани и пути их решения // Человек и окружающая среда: Материалы межрегиональной конференции. Рязань, 1999. С. 30-34.

7. Белов В.В., Шилин A.B. Система АэроВАТ: проектные решения, особенности реализации и опыт эксплуатации Н Проблемы передачи и обработки информации в сетях и системах телекоммуникаций. Международный научно-технический семинар. Материалы семинара. Рязань, 1999. С. 80-82.

8. Коковина A.B., Воронов В.П., Шилин A.B., Булычева Г.Н. Проблемы обращения с отходами производства и потребления. Возможные пути их решения // Человек и окружающая среда: Материалы межрегиональной конференции. Рязань, 1999. С. 244-246.

9. Белов В.В., Шилин A.B. Оценка загрязнения атмосферного воздуха г. Рязани выбросами автомобильного транспорта и прогноз загрязнения на 2005 год // Биотехнические, медицинские и экологические системы и комплексы. Республиканская научно-техническая конференция студентов, молодых ученых и специалистов: Тезисы докладов. Рязань, 2002. С. 95-96.

10. Шилин A.B. Негативное воздействие автотранспорта на состояние атмосферного воздуха в г. Рязани // Биотехнические, медицинские и экологические системы и комплексы. Республиканская научно-техническая конференция студентов, молодых ученых и специалистов: Тезисы докладов. Ря-

зань, 2003. С. 129-130.

11. Шилин A.B. Программная система расчета загрязненности воздуха выбросами подвижных источников автотранспортных предприятий (система ТрансВАТ) / Свидетельство об официальной регистрации программ для ЭВМ в РосАПО №960135 от 23.04.1996 г.

12. Шилин A.B. Программная система моделирования и расчета загрязненности воздуха города выбросами автомобильного транспорта (система АэроВАТ) / Свидетельство об официальной регистрации программ для ЭВМ в РОСПАТЕНТ № 2000610316 от 20.04.2000 г.

ШИЛИН Андрей Викторович

РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОГО И ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ СИСТЕМЫ ОЦЕНКИ ЗАГРЯЗНЕНИЯ АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА ВЫБРОСАМИ АВТОМОБИЛЬНОГО

ТРАНСПОРТА

Специальность 05.13.18 «Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ»

Специальность 05.11.17 «Приборы, системы и изделия медицинского

назначения»

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Подписано в печать ^ . Формат бумаги 60 X 84 1/16. Бумага офсетная. Печать трафаретная. Усл. печ. л. 1,0. Уч.-изд. л. 1,0. Тираж 100 экз. Заказ. ГОУВПО «Рязанская государственная радиотехническая академия». 390005, Рязань, ул. Гагарина, 59/1. Редакционно-издательский центр РГРТА.

И 039 7

РНБ Русский фонд

2006-4 14189

ВВЕДЕНИЕ.

1. ПРОБЛЕМЫ СОЗДАНИЯ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ЗАГРЯЗНЕНИЕМ АТМОСФЕРЫ ГОРОДА ВЫБРОСАМИ АВТОМОБИЛЬНОГО ТРАНСПОРТА.

1.1. Уточнение цели создания системы.

1.1.1. Общие замечания.

1.1.2. Цели создания и основные компоненты ИВС ЭкоГород.

1.1.3. Этапы создания ИВС ЭкоГород.

1.1.4. Место системы АэроВАТ в ИВС ЭкоГород.

1.1.5. Методы математического моделирования, используемые при оценке загрязнения атмосферы выбросами автомобильного транспорта.

1.2. Определение фрагментов предметной области.

1.3. Потоки данных в системе.

1.3.1 .Общие замечания.

1.3.2.Внешние потоки данных.

1.3.3.Внутренние потоки данных.

1 А. Модель информационных потребностей задачи в терминах «сущностьсвязь».

1.5. Модель функциональных требований к системе.

1.6. Системная архитектура системы АэроВАТ.

1.7. Установление приоритетов задач.

1.8. Основные результаты.

2. МОДЕЛИ ТРАНСПОРТНЫХ ПОТОКОВ.

2.1. Предварительные замечания.

2.2. Экспериментальные исследования транспортных потоков.

2.3. Анализ экспериментальных данных.

2.4. Формализованное описание транспортного потока на уровне средних значений.

2.5. Формализованное описание транспортного потока на уровне вероятностных распределений.

2.5.1.Возможные способы конкретизации распределений вероятностей.

2.5.2.Конкретизация вероятностей.

2.5.3. Методика оценки параметров Марковской модели транспортных потоков.

2.6. Основные результаты.

3. МОДЕЛИРОВАНИЕ ЗАГРЯЗНЁННОСТИ АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА ВЫБРОСАМИ АВТОТРАНСПОРТА, АЛГОРИТМЫ КЛАССИФИКАЦИИ И ПРИНЯТИЯ УПРАВЛЕНЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ.

3.1. Предварительные замечания.

3.2. Аналитико-алгоритмическая модель рассеяния загрязняющих веществ.

3.3. Методика решения задачи классификации улиц города по их техническим параметрам.

3.3.1.Формальное представление улиц как объектов классификации.

3.3.2.Кратчайшее связывающее дерево.

3.3.3.Алгоритм классификации объектов по расстоянию между ними.

3.3.4.0боснование алгоритма классификации объектов.

3.4. Методика выбора предпочтительных решений по охране окружающей среды.

3.4.1.Необходимость разработки альтернативных методов принятия решений в природоохранной деятельности.

3.4.2.Выбор предпочтительных решений на основе абсолютных экспертных оценок качества проектов.

3.4.3.Выбор предпочтительных решений по турнирной схеме.

3.4.4.Выбор предпочтительных решений на основе уточнённой матрицы парного сравнения.

3.5. Основные результаты.

4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ РЕАЛЬНОЙ ЗАГРЯЗНЁННОСТИ АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА Г. РЯЗАНИ ВЫБРОСАМИ АВТОМОБИЛЬНОГО ТРАНСПОРТА.

4.1. Планирование эксперимента.

4.2. Методы и модели, используемые для экспериментальной оценки загрязнённости атмосферного воздуха выбросами автомобильного транспорта.

4.2.1.Нормы точности измерений.

4.2.2.0тбор проб.

4.2.3.Выполнение измерений.

4.2.4.Условия хроматографического анализа.

4.2.5.Вычисление результата измерений.

4.3. Экспериментальное исследование загрязнённости атмосферного воздуха выбросами автомобильного транспорта.

4.4. Расчёт погрешности измерений.

4.5. Прогноз уровня атмосферного загрязнения по основным автомагистралям города.

4.6. Использование альтернативных моторных топлив на автотранспорте.

4.7. Проведение контроля за выбросом загрязняющих веществ автотранспортными средствами на территории г. Рязани.

4.8. Влияние загрязнения атмосферного воздуха на состояние здоровья населения.

4.8.1.Влияние окиси углерода.

4.8.2.Влияние окислов азота.

4.8.3.Влияние углеводородов.

4.8.4.Влияние свинца.

4.9. Основные результаты.

Актуальность проблемы. В настоящее время одним из мощных источников загрязнения городской воздушной среды является автомобильный транспорт, увеличение численности которого привело к резкому ухудшению санитарных условий проживания в крупных городах России. Автотранспорт загрязняет воздушную среду токсичными компонентами отработавших газов, парами топлива, продуктами износа шин, тормозных накладок, создает шум и вибрацию. Выбросы от автотранспортных средств отрицательно воздействуют на физиологическое состояние человека и животных, загрязняют воды, разрушают почвы, растительный покров, строительные материалы, архитектурные и скульптурные памятники, вызывают коррозию металлов и т.д. Необходимо учитывать и актуальность шумового фактора. Уровни шума, вблизи домов, обращенных к крупным городским магистралям, составляют 70-79 дБ, внутри зданий уровни шума составляет 60-68 дБ, при норме 40 дБ. Причем зоны акустического дискомфорта в зонах малоэтажной городской застройки распространяются на расстояние 150-300 метров от крупных автомагистралей. Существующие же зеленые насаждения не могут служить надежным шу-мозащитным барьером, так как одно - и двухрядные посадки кустарника и деревьев являются акустически прозрачными. К тому же шумозащит-ный эффект создает крона зеленых насаждений, которая в силу климатических особенностей г. Рязани отсутствует около полугода. В этих условиях экологические исследования в данной области являются кардинальной задачей современности, немаловажную роль в решении которой играет разработка мероприятий, направленных на снижение вредного воздействия автотранспорта на окружающую среду.

К особенностям автомобильного транспорта, влияющим на ухудшения санитарных условий проживания в г. Рязани, относятся следующие:

1) высокие темпы роста численности автомобилей (численность автомобилей в г. Рязани за последние 10 лет возросла в 4,5 раза и продолжает расти) по сравнению с ростом количества стационарных источников выбросов загрязняющих веществ, особенно следует отметить резкий рост индивидуального автотранспорта, в основном, за счет ввоза подержанных автомобилей из-за границы. Так, в Рязани ежегодно количество автотранспорта увеличивается в среднем на 7-13%;

2) пространственная рассредоточенность (автомобили распределяются по территории, занимают до 50% площадей города и создают общий повышенный фон загрязнения);

3) непосредственная близость к жилым районам (автомобили заполняют все местные проезды, дворы жилой застройки, детские площадки, газоны);

4) более высокая токсичность выбросов автотранспорта по сравнению с выбросами стационарных источников;

5) сложности технической реализации на автомобилях средств защиты от загрязнения окружающей среды;

6) низкое расположение источника загрязнения от земной поверхности и малой высотой выброса, составляющей в среднем 0,5-0,7 м от поверхности земли, в результате чего отработавшие газы автомобилей скапливаются в зоне дыхания людей и слабее рассеиваются ветром по сравнению с промышленными выбросами, которые, как правило, имеют дымовые и вентиляционные трубы значительной высоты;

7) значительные акустические параметры воздействия на проживающее население;

8) загрязнение городских почв продуктами эксплуатации автотранспорта.

Перечисленные особенности автотранспорта влияют на создание в городе обширных зон с устойчивым превышением санитарно-гигиенических нормативов загрязнения воздуха. В отдельных зонах концентрация диоксида азота на магистралях превышает предельнодопустимые концентрации (ПДК) в 2-10 раз, взвешенных веществ - в 12 раз. Свинец, бенз(а)пирен относятся к канцерогенным веществам первого класса опасности (50% дневного поступления свинца происходит через органы дыхания).

В отличие от большинства развитых стран в России в настоящее время только начинают закладываться основы государственной системы управления природопользованием и природоохранной деятельностью.

Так, для России только обсуждается вопрос о введении прямого применения действующих экологических правил ЕЭК ООН. При этом до 40% автомобилей, сходящих у нас с конвейера, не соответствуют даже действующим в стране нормам токсичности. Автозаводы не дают гарантий на стабильность экологических характеристик автомобилей при эксплуатации. В этих условиях система технического обслуживания и ремонта автомобильной техники, организация движения и перевозок, введение природоохранных технологических и технических решений должны сыграть значительную роль в деле обеспечения экологической безопасности автотранспорта.

Можно выделить три уровня воздействия автотранспорта на окружающую среду и население:

1) региональный уровень — влияние автотранспортных потоков на уровне регионов, областей и агломераций;

2) территориальный уровень - негативное влияние от загрязнения, формируемого автотранспортом, в конкретном городе или населенном пункте;

3) локальный уровень - непосредственное влияние автотранспортных потоков в зоне проживания населения. Этот уровень включает в себя как улицы, проходящие вдоль жилых зданий, так и внутриквартальные проезды, и дворовые территории.

Для снижения негативного влияния автотранспорта необходима разработка мероприятий на всех рассматриваемых уровнях воздействия.

На региональном уровне необходимо принятие федеральных законов и нормативов по снижению токсичности выхлопных газов. Так, можно отметить положительный зарубежный опыт по введению норм токсичности Euro 1-5, обязательной установки катализаторов на производящиеся автомобили и пр.

На территориальном уровне можно проводить регулирование при помощи принятия местных нормативных актов, не противоречащих федеральному законодательству, планирования и организации транспортных потоков. Это реализуется устройством объездных магистралей вокруг городов, выведением транзитного транспорта за пределы населенных пунктов, ограничением проезда в центр городов.

На локальном уровне необходимы организация местных проездов, мест парковки и хранения автотранспорта, также изучение заболеваемости, ассоциированной с воздействием от автотранспорта, проведение расчетов рисков возникновения болезней с прогнозом роста заболеваемости. А на основании полученных данных - разработка и проведение профилактических мероприятий на уровне местного самоуправления. Надо особо отметить, что локальный уровень наиболее значим, т. к. вредные выбросы автотранспортных средств концентрируются в приземном слое атмосферы (до 2 м), в зоне наиболее плотного демографического обитания, и представляют особую опасность для здоровья людей. Население проводит большую часть времени (от 50-60 % времени для работающего и до 80-90 % для неработающего (дети, пенсионеры) населения) под воздействием негативных факторов, образующихся от автотранспортных потоков.

За последние годы в городе не наблюдается устойчивой тенденции к снижению уровня загрязнения воздуха. Основной вклад в эти уровни вносят, прежде всего, автотранспортный комплекс. Неудовлетворительное качество атмосферного воздуха является одной из причин повышенной заболеваемости жителей Рязани по сравнению со средним по стране уровнем. В частности, это относится к онкологическим заболеваниям

При имеющейся тенденции к увеличению количества автотранспорта на дорогах Рязани, к 2020 г. следует ожидать роста заболеваемости населения, проживающего в зонах влияния автотранспорта, в 1,7 и более раза. О динамике выбросов и массе выбросов ЗВ в городе можно судить на основании рис, 1 и рис.2. выбросы ЗВ, тыс. т/год

96 94 92 90 88 86 84

Рис. 1. Динамика выбросов от автомобильного транспорта в городе Рязани

70000 60000 50000 40000 30000 20000 10000

Рис.2. Масса выбросов основных газообразных ЗВ в городе Рязани за 2003 год

Уже в настоящий момент среди детского населения, проживающего вблизи автомагистралей, а также в зонах автотранспорта, отмечается достоверное увеличение заболеваемости (Р<0,05) болезней органов дыхания, мочеполовой системы, кожи и подкожной клетчатки. У детей этих районов отмечаются более низкие показатели физического развития: за

1999 год 2000 год 2001 год 2002 год 2003 год

Р Газообразные ЗВ, тыс. т/год сернистый оксид углерода азота диоксид сероуглерод ангидрид счет увеличения численности детей с дисгармоничным развитием и развитием по микросоматическому типу.

Под сильным комбинированным воздействием широкого спектра вредных факторов, вызывающих синергетический эффект с негативными последствиями для здоровья, значительную часть времени находятся не только жители прилегающих к автодорогам но и водители, а также пассажиры [71]. Как свидетельствует статистика, на международных автомобильных трассах, несмотря на выполнение всех условий безопасности проезда, наблюдается особенно высокое число дорожно-транспортных происшествий (ДТП) по невыясненным причинам. Суммарный показатель гибели людей в ДТП на 85% на магистралях указанного типа связан с непредсказуемыми явлениями. Это позволяет предположить существование на дороге действующей чрезвычайной ситуации, вызванной высоким уровнем загрязнения воздуха и образованием аномально-токсичных зон. Их влияние на человека, находящегося в напряжении за рулем, является явно негативным и может привести к неадекватной реакции на обстановку, складывающуюся в процессе дорожного движения.

В целях поэтапного снижения негативного воздействия автотранспорта на экологическую ситуацию необходимо проведение следующих первоочередных мероприятий, а именно:

- разработка проектов нормативно-правовых актов города, направленных на снижение влияния автотранспорта на окружающую среду;

- организация системы контроля качества и сертификации реализуемого в городе моторного топлива;

- переоборудование автомобилей для работы на сжиженном нефтяном газе;

- внедрение нейтрализаторов отработавших газов на городских автобусах и муниципальном автотранспорте;

- строительство и реконструкция транспортных пересечений и подземных пешеходных переходов;

- организация производства по переработке изношенных автопокрышек;

- реконструкция и строительство очистных сооружений производственных и поверхностных сточных вод на предприятиях автотранспортного комплекса;

- организация системы повышения экологической и специальной подготовки специалистов автотранспортного комплекса;

- разработка комплексной целевой программы снижения вредного воздействия автотранспортного комплекса на окружающую среду;

- разработка и введение в действие экологического сертификата (талона) для автотранспортных средств;

- создание и введение в эксплуатацию стационарных и передвижных контрольных и сервисных постов для автотранспорта;

- организация пунктов автоматизированного контроля загазованности автомагистралей.

Однако, большинство из этих мероприятий связаны не только с большими материальными затратами, но иногда попросту физически невыполнимы.

В этих условиях особое значение приобретают мероприятия менее радикальные, но выполнимые, такие как частичное изменение структуры автопарка города, изменение транспортного потока на улицах, строительство объездных путей. Менее броские, но реально воплотимые в жизнь отдельные мероприятия могут существенно оздоровить экологическую ситуацию в городе.

Работы по сокращению выбросов автотранспорта в городе требуют тщательного планирования, сосредоточения усилий на главных направлениях. Чтобы добиться этого, необходим подробный анализ положения дел и механизм оценки последствий различных мероприятий.

Задачи оценки ситуации и прогнозирования изменений являются очень сложными из-за обилия предметной информации и отсутствия математических моделей для многих предметных процессов. Без использования вычислительной техники при их решении не обойтись.

Состояние вопроса. Отличительной особенностью состояния экологической обстановки в стране является то, что исключительно актуальной становится проблема принятия правильных управленческих решений по улучшению экологической ситуации.

При этом возникают новые нетрадиционные задачи, решение которых требует тщательного изучения взаимосвязи всего комплекса вопросов, выявление скрытых закономерностей и явлений. Учет новых знаний при принятии управленческих решений позволит повысить эффективность мероприятий, свести к минимуму возможные ошибки и материальные затраты.

В настоящее время существует большое количество достаточно эффективных методов, алгоритмов и моделей, на основании которых можно подготавливать управленческие решения.

Однако, их прямое применение к решению многих практических задач невозможно в силу наличия специфических условий и ограничений. Обычно требуются адаптация и развитие известных методов. Особенно это важно в современное время, когда требуется наибольшая эффективность применяемых средств автоматизации. Кроме того, программная реализация современных методов расчета и моделирования процессов неизбежно специализирована под конкретные предметные области. Причем сама эта специализация является достаточно сложной задачей.

Одновременно с этим в настоящее время практически отсутствуют стандартные алгоритмические и программные средства, объединенные проблемным пользовательским интерфейсом, специализированными конверторами данных и формирователями задач. Для того чтобы выявить скрытые взаимосвязи между различными факторами и процессами, которые позволят найти правильные пути принятия решения, требуется тщательный анализ предметной области. Для поддержки такого анализа требуются специализированные программные средства, тщательно согласованные со спецификой предметной области.

Цель работы: разработка средств математического моделирования и комплекса программ для поддержки принятия решений, направленных на улучшение экологической ситуации в городе за счёт сокращения выбросов загрязняющих веществ от автотранспорта.

Основные задачи исследования:

- анализ предметной области и выявление задач, решение которых позволит обеспечить повышение эффективности и качества реализации природоохранных мероприятий;

- разработка методики оценки массы выбросов загрязняющих веществ от автотранспорта, использующей новый метод оценки массы выбросов и новую модель интенсивности транспортных потоков;

- разработка модели интенсивности транспортных потоков, учитывающей интенсивность движения автотранспорта по улицам города в заданное время суток в заданный день недели заданного месяца, а также учитывающей основные характеристики автотранспорта (класс, грузоподъемность, тип двигателя, вид топлива), особенности транспортных линий: ширину проезжей части, количество полос движения, статус линии (степень потребности проезда по ней) и модуляцию транспортных потоков светофорами на межперекрестковых сегментах улиц;

- разработка методики оценки концентраций загрязняющих веществ от автотранспорта, использующей модифицированный метод Сат-тона для учёта топологии улиц города;

- разработка методики организации натурных наблюдений автотранспорта на улицах города, основанной на способе организации людских ресурсов и способе учёта транспортных средств;

- разработка метода классификации улиц города по их техническим параметрам, использующего алгоритм классификации многомерных объектов со статическим значением показателя близости;

- разработка алгоритма классификации точек гиперпространства, основанного на использовании кратчайшего связывающего дерева и правила «золотого» сечения в качестве критерия пространственной близости;

- разработка методики многоальтернативного решения задачи принятия решений в области охраны окружающей среды, основанная на использовании абсолютных оценок интегрального качества вариантов, уточнённой матрицы парных сравнений и турнирной схемы ранжирования вариантов с нечеткими начальными отношениями предпочтения;

- реализация предложенных методов, моделей и алгоритмов в составе программного обеспечения системы оценки загрязнения атмосферного воздуха выбросами автомобильного транспорта;

- оценка точности и достоверности разработанных математических моделей по данным сравнительного анализа с результатами экспериментов.

Методика исследования. Методика исследования основана на теории математического программирования, теории вероятностей, теории математической статистики, теории графов, методах вычислительной и прикладной математики. В экспериментальных исследованиях использовались стандартные измерительные приборы.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1) разработана методика оценки массы выбросов загрязняющих веществ от автотранспорта, отличающаяся использованием нового метода оценки массы выбросов и новой модели интенсивности транспортных потоков;

2) разработана методика оценки концентраций загрязняющих веществ от автотранспорта, отличающаяся использованием модифицированного метода Саттона для учёта топологии улиц города;

3) разработана модель интенсивности транспортных потоков, отличающаяся учётом интенсивности движения автотранспорта по улицам города в заданное время суток в заданный день недели заданного месяца, а также учитывающая основные характеристики автотранспортных средств (класс, грузоподъемность, тип двигателя, вид топлива), особенности транспортных линий: ширину проезжей части, количество полос движения, статус линии (степень потребности проезда по ней) и модуляцию транспортных потоков светофорами на межперекрестковых сегментах улиц;

4) разработана методика организации натурных наблюдений транспортных потоков на улицах города, отличающаяся способом организации людских ресурсов и способом учета транспортных средств;

5) разработан метод классификации объектов по их параметрам, отличающийся способом выделения групп многомерных объектов и алгоритмом классификации точек гиперпространства, основанным на использовании кратчайшего связывающего дерева и правила «золотого» сечения в качестве критерия пространственной близости;

6) разработана методика многоальтернативного решения задачи принятия решений в области охраны окружающей среды, основанная на использовании абсолютных оценок интегрального качества вариантов, уточнённой матрицы парных сравнений и турнирной схемы ранжирования вариантов с нечеткими начальными отношениями предпочтения, отличающейся от аналогов многоуровневой схемой установления полного порядка в последовательности вариантов.

Практическая значимость диссертационной работы заключается в следующем:

1) разработаны методики расчета загрязнения атмосферного воздуха выбросами автомобильного транспорта для территориальных природоохранных органов, позволяющие повысить точность расчётов, унифицировать и ускорить процесс решения проблемных задач в организационно-управленческой деятельности;

2) разработаны методические рекомендаций по использованию системы АэроВАТ, позволяющие применять эту систему для решения широкого круга проблем, связанных с управлением экологической ситуацией в городе;

3) разработаны и защищены свидетельствами об официальной регистрации программ для ЭВМ программная система моделирования и расчета загрязненности воздуха города выбросами автомобильного транспорта (система АэроВАТ) и программная система загрязненности воздуха выбросами подвижных источников автотранспортных предприятий (система ТрансВАТ), автоматизирующие процессы расчёта и прогнозирования загрязнённости атмосферы города выбросами от автотранспорта, принятия управленческих решений в природоохранной деятельности.

Достоверность полученных результатов подтверждается корректным использованием математического аппарата, большим объёмом экспериментальных данных, соответствием результатов теоретических и экспериментальных исследований, использованием в экспериментах измерительной аппаратуры с высоким классом точности измерений, внедрением результатов исследований в работе природоохранных органов.

Реализация результатов работы. В деятельности комитета охраны окружающей среды г. Рязани, ООО «Центр экологической безопасности» и в учебном процессе ГОУВПО РГРТА использованы следующие результаты диссертационной работы:

- методика оценки массы выбросов загрязняющих веществ от автотранспорта, использующая новый метод оценки массы выбросов от автотранспорта и новую модель интенсивности транспортных потоков;

- модель интенсивности транспортных потоков, учитывающая интенсивность движения автотранспортных средств по улицам города в заданное время суток в заданный день недели заданного месяца, также учи-тывющая основные характеристики автотранспорта (класс, грузоподъемность, тип двигателя, вид топлива), особенности транспортных линий (ширину проезжей части, количество полос движения, статус линии (степень потребности проезда по ней)) и модуляцию транспортных потоков светофорами на межперекрёстковых сегментах улиц;

- методика оценки концентраций загрязняющих веществ от автотранспорта, использующая модифицированный метод Саттона для учёта топологии улиц города;

- модифицированный метод Саттона по расчету концентраций загрязняющих веществ, учитывающий топологию улиц города;

- методика организации натурных наблюдений автотранспорта на улицах города, основанная на способе организации людских ресурсов и способе учёта автотранспорта (производилось измерение интенсивности и состава транспортных потоков, измерение геометрических параметров улично-дорожной сети, измерение средней скорости автотранспортных средств);

- метод классификации улиц города по их техническим параметрам (улицы рассматриваются как точки в многомерном гиперпространстве, координаты каждой точки представляют собой числовые параметры, ассоциированные с данной точкой улицы), использующий алгоритм классификации многомерных объектов со статическим значением показателя близости;

- алгоритм классификации точек гиперпространства, основанный на использовании кратчайшего связывающего дерева и правила «золотого» сечения в качестве критерия пространственной близости;

- методика многоальтернативного решения задачи принятия решений в области охраны окружающей среды, основанная на использовании абсолютных оценок интегрального качества вариантов, уточнённой матрицы парных сравнений и турнирной схемы ранжирования вариантов с нечеткими начальными отношениями предпочтения.

Основные результаты, выносимые на защиту:

- методика оценки массы выбросов загрязняющих веществ от автотранспорта, позволяющая учесть специфику городских транспортных потоков и автомагистралей;

- методика оценки концентраций загрязняющих веществ от автотранспорта, учитывающая топологию улиц города;

- модель интенсивности транспортных потоков, позволяющую выполнять расчёт показателей загрязнённости города на уровне средних почасовых значений и на уровне вероятностных распределений;

- методика организации натурных наблюдений транспортных потоков на улицах города, позволяющая получить репрезентативную выборку, достаточно точно характеризующих вероятностные свойства транспортных потоков на улицах города;

- метод классификации объектов по их параметрам, предназначенный для выявления групп транспортных линий с примерно одинаковыми характеристиками;

- многоальтернативная методика решения задачи ранжирования вариантов с нечеткими начальными отношениями предпочтения, предназначенная для принятия решений в области охраны окружающей среды.

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались на Международной конференции «Технология и системы сбора, обработки и представления информации», г. Москва, 1995 г.; Межригио-нальной конференции «Человек и окружающая среда», г. Рязань, 1997 г., 1999 г.; Республиканской научно-технической конференции «Биотехнические, медицинские и экологические системы и комплексы», г. Рязань, 1995 г., 2002 г., 2003 г.; научно-практической конференции «Человек, экология, здоровье», г. Рязань, 1996 г.; Международном научно-техническом семинаре «Проблемы передачи и обработки информации в сетях и системах телекоммуникаций», г. Рязань, 1999 г.; Всероссийской научно-технической конференции «Новые информационные технологии в научных исследованиях и в образовании», г. Рязань, 2005 г.

Публикации. Основные положения диссертационной работы опубликованы в десяти печатных работах. Имеется два свидетельства об официальной регистрации программ для ЭВМ.

Структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованной литературы и пяти приложений. Общий объем работы составляет 212 страниц, содержащих 31 рисунок, 50 таблиц. Список использованной литературы включает 133 наименований.

Основные результаты диссертации состоят в следующем:

1) разработана и реализована в виде программного обеспечения система оценки загрязнения атмосферного воздуха выбросами автотранспорта;

2) разработана методика оценки массы выбросов от автомобильного транспорта, отличающаяся использованием нового метода оценки массы выбросов ЗВ от автотранспорта, новой модели интенсивности транспортных потоков;

3) разработан метод оценки массы выбросов ЗВ от автотранспорта, отличающийся учетом распределения АТС по площади проезжей части;

4) разработана методика оценки концентраций загрязняющих веществ от автотранспорта, отличающаяся использованием модифицированного метода Саттона, учитывающего топологию улиц города;

5) модифицирован метод Саттона по расчету концентраций загрязняющих веществ с учетом топологии улиц города;

6) разработана модель интенсивности ТП, отличающаяся учётом интенсивности движения АТС по улицам города в заданное время суток в заданный день недели заданного месяца; а также учитывающая основные характеристики АТС (класс, грузоподъемность, тип двигателя, вид топлива), особенности транспортных линий: ширину проезжей части, количество полос движения, статус линии (степень потребности проезда по ней) и модуляцию ТП светофорами на межперекрестковых сегментах улиц;

7) разработана методика организации натурных наблюдений транспортных потоков на улицах города, отличающаяся способом организации людских ресурсов и способом учета транспортных средств;

8) разработана методика классификации улиц города по их техническим параметрам, отличающаяся способом выделения групп многомерных объектов;

9) разработан алгоритм классификации точек гиперпространства, основанный на использовании кратчайшего связывающего дерева и на использовании правила «золотого» сечения в качестве критерия пространственной близости;

10) разработана методика многоальтернативного решения задачи принятия решений в области охраны окружающей среды, основанная на использовании абсолютных оценок интегрального качества вариантов, уточнённой матрицы парных сравнений и турнирной схемы ранжирования вариантов с нечеткими начальными отношениями предпочтения, отличающейся от аналогов многоуровневой схемой установления полного порядка в последовательности вариантов;

11) выполнены расчеты массы выбросов загрязняющих веществ на основных автомагистралях г. Рязани с помощью утвержденных методик и с помощью системы АэроВАТ; сравнение полученных результатов подтверждает достоверность исследований;

12) проведено лабораторное исследование атмосферного воздуха в г. Рязани и определены концентрации основных загрязняющих веществ в местах наибольшей интенсивности транспортных потоков;

13) проведен расчет концентраций основных загрязняющих веществ с помощью системы АэроВАТ (по ОНД - 86 и с использованием разработанных моделей) в точках отбора проб атмосферного воздуха для лабораторных исследований; сравнение полученных результатов подтверждает достоверность исследований;

14) используя статистические данные роста количества автотранспорта в г. Рязани, с помощью системы АэроВАТ произведен расчет массы выбросов основных загрязняющих веществ на основных автомагистралях города и на основании этого предложены градостроительные мероприятия в г. Рязани по уменьшению загрязнения атмосферного воздуха выбросами автомобильного транспорта;

15) проведена статистическая обработка экспериментальных данных, полученных в процессе лабораторных исследований; выполнен расчет погрешности измерений и определены 95%-е доверительные интервалы.

Сравнение результатов расчётов, полученных с помощью системы АэроВАТ, с результатами лабораторных исследований показало их совпадение в пределах 95%-х доверительных интервалов.

Основные положения диссертационной работы изложены в следующих публикациях:

1. Киселев А.В., Шилин А.В. Формализованное описание транспортного потока на уровне вероятностных распределений // Биотехнические, медицинские и экологические системы и комплексы. Республиканская научно-техническая конференция студентов, молодых ученых и специалистов Тезисы докладов. Рязань, 1995. — С. 51-53.

2. Воронов В.П., Шилин А.В. Задачи и пути автоматизации контроля и управления экологической ситуацией в городе // Международная конференция «Технологии и системы сбора, обработки и представления информации». Тезисы докладов. Москва, 1995. - С. 11—12.

3. Воронов В.П., Шилин А.В., Булычева Г.Н. О введении платежей за природопользование в зоне влияния промышленных предприятий с учетом коэффициента экологической ситуации // Научно-практическая конференция «Человек, экология, здоровье». Тезисы докладов. Рязань, 1996.-С. 6-8.

4. Воронов В.П., Горбич В.Ф., Шилин А.В., Булычева Г.Н. Экономико-правовые вопросы природопользования промышленного центра // Человек и окружающая среда. Материалы межрегиональной конференции. Рязань, 1997. - С. 76-79.

5. Наумкина С.Г., Шилин А.В. Система поддержки принятия управленческих решений в природоохранной деятельности // Математическое и программное обеспечение. Межвузовский сборник научных трудов. Москва, 1998. - С. 43-48.

6. Воронов В.П., Шилин А.В., Горбич В.Ф., Булычева Г.Н. Экологические проблемы автотранспорта в г. Рязани и пути их решения // Человек и окружающая среда. Материалы межрегиональной конференции. Рязань, 1999.-С. 30-34.

7. Белов В.В., Шилин А.В. Система АэроВАТ: проектные решения, особенности реализации и опыт эксплуатации // Проблемы передачи и обработки информации в сетях и системах телекоммуникаций. Международный научно-технический семинар. Материалы семинара. Рязань, 1999. - С. 80-82.

8. Коковина А.В., Воронов В.П., Шилин А.В., Булычева Г.Н. Проблемы обращения с отходами производства и потребления. Возможные пути их решения // Человек и окружающая среда. Материалы межрегиональной конференции. Рязань, 1999. - С. 244-246.

9. Белов В.В., Шилин А.В. Оценка загрязнения атмосферного воздуха г. Рязани выбросами автомобильного транспорта и прогноз загрязнения на 2005 год // Биотехнические, медицинские и экологические системы и комплексы. Республиканская научно-техническая конференция студентов, молодых ученых и специалистов. Тезисы докладов. Рязань, 2002. - С. 95-96.

10. Шилин А.В. Негативное воздействие автотранспорта на состояние атмосферного воздуха в г. Рязани // Биотехнические, медицинские и экологические системы и комплексы. Республиканская научно-техническая конференция студентов, молодых ученых и специалистов. Тезисы докладов. Рязань, 2003. - С. 129-130.

11.Шилин А.В. Программная система расчета загрязненности воздуха выбросами подвижных источников автотранспортных предприятий (система ТрансВАТ) / Свидетельство об официальной регистрации программ для ЭВМ в РосАПО №960135 от 23.04.1996 г.

12.Шилин А.В. Программная система моделирования и расчета загрязненности воздуха города выбросами автомобильного транспорта (система АэроВАТ) / Свидетельство об официальной регистрации программ для ЭВМ в РОСПАТЕНТ № 2000610316 от 20.04.2000 г.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Результатом настоящей диссертационной работы явилась разработка и применение математического и программного обеспечения системы оценки 'загрязнения атмосферного воздуха выбросами автомобильного транспорта.

Проведенные экспериментальные исследования позволили получить новые сведения и дополнить имеющуюся информацию о загрязнении атмосферного воздуха выбросами автотранспорта на территории г. Рязани.

Компьютерное моделирование позволило провести количественную оценку загрязнения атмосферного воздуха выбросами автотранспорта.

1. Sutton OJ. Micrometeorology, McGraw-Hill, New York, 1953.

2. Lions W.A., Olsson L.E. Mesoscale Air Pollution Transport in the Chicago Lake Breeze // Journal of Air Pollution Control Association.-1972.-Vol.22-P. 876-881.

3. Parameters in Gaussian Plume Modeling. Part 2: Possible Requirements for Change in the Turner Workbook Values // Report EPA-600/476-030b, U. S. Environmental Protection Agency, Research Triangle Park, NC. -1976.

4. Overcamp T.F. A General Gaussian Diffuson-Deposition Model for Elevated Point Sources // Journal of Applied Meteorology-1976.-Vol. 15 P. 1167-1171.

5. Horst T.W. A Surface Depletion Model for Deposition from a Gaussian Plume // Atmospheric Environment-1977. Vol. 11. - P. 41 - 46.

6. Londergan R.J. Comparison of Dispersion Predicted by Gaussian Models with Observed Tracer Dispersion // 74th Annual Meeting of the Air Pollution Control Association. Philadelphia, PA - June 23, 1981.- P. 81 - 86.

7. Guideline on Air Quality Models / U.S. Environmental Protection Agency // OAQPS Guideline Series, Research Triangle Park, NC. 1980.

8. Pasquill F. The Estimation of Dispersion of Windborne Material // The Meteorological Magazine. 1961- Vol. 90 - P. 33 - 49.

9. Turner P.B. Workbook of Atmospherie Dispersion Estimates // Public Health Service Publication. 1969. Vol. 999-AP-26 (U. S. Department of Health, Education and Welfare).

10. Методика проведения инвентаризации выбросов загрязняющих веществ в атмосферу для автотранспортных предприятий (расчетным методом). М.: ГНИИАТ, 1992. - 80 с.

11. Методика расчетов выбросов в атмосферу загрязняющих веществ автотранспортом на городских магистралях. М., 1996. 54 с.

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

13. ГОСТ 17.2.3.01-86. Правила контроля качества воздуха населенных пунктов.

14. Руководство по контролю источников загрязнения атмосферы. Общесоюзный нормативный документ. В 2-х ч. ОНД — 90. СПб.: Эко-трон, 1991. Ч 1 -98 е.; 1992. 4 2.- 102 с.

15. Методика определения массы выбросов загрязняющих веществ автотранспортными средствами в атмосферный воздух. -М., 1993.

16. Методика расчета концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий ОНД 86. -Ленинград: Гидрометеоиздат, 1987.

17. ГОСТ 17.2.2.03-87. Охрана природы. Атмосфера. Нормы и методы измерений содержания окиси углерода и углеводородов в отработавших газах автомобилей с бензиновыми двигателями. Требования безопасности. Гос.ком. СССР по стандартам, М., 1987.

18. Новиков И.С., Кедик Л.М. Окись углерода // Методы определения загрязняющих веществ в атмосферном воздухе населенных мест. -М.: Минздрав СССР, 1985. С. 67-71.

19. ГОСТ 17.2.4.02-81. Охрана природы. Атмосфера. Общие требования к методике определения загрязняющих веществ. — М.: Издательство стандартов, 1981, —3 с.

20. Система контроля точности результатов измерений показателей загрязненности контролируемой среды. РД 52.24.66-86. — Л.: Гидрометеоиздат. 1986,-31с.

21. Хикс Ч. Основные принципы планирования эксперимента: Пер. с англ. под ред. В.В.Налимова. М.: Мир, 1967. - 406 с.

22. Бабуров Э.Ф., Куликов Э.Л., Маригодов В.К. Основы научных исследований. Киев: Выща шк. Головное изд-во, 1988. - 230 с.

23. Радкевич И.А. Организация и планирование научных исследований: Учебное пособие. М.: Изд-во МФТИ, 1986. - 214 с.

24. Результаты и характеристики погрешности измерений. Формы представления. Способы использования при испытаниях образцов продукции и контроле их параметров. МИ 1317-86. ГСИ. М.: Изд-во стандартов, 1986.

25. Браунли К.А. Статистическая теория и методология в науке и технике. М.: Наука, 1977. 408 с.

26. Руководство по контролю загрязнения атмосферы. РД 52.04.186-89. -М.: Госкомгидромет, Минздрав СССР, 1991.-693 с.

27. Гольдблат И.И., Колубеев Б.Д., Самоль Н.Г. О токсичности автомобильных двигателей, работающих на газообразных топливах //Автомобильная промышленность. 1972. - №4. - С. 5-9.

28. Российская Федерация. Федеральный Закон «Об охране атмосферного воздуха» от 04.05.1999. № 96-ФЗ // Российская газета 1999, № 91, 13 мая.-С. 4-5.

29. Основные положения по допуску транспортных средств. — М.,1995.

30. Отчет о выполнении договора научно-практической работы «Организация и проведения контроля за автотранспортными средствами на предмет соблюдения ими стандартов, регламентирующих содержание загрязняющих веществ в выхлопных газах». — Рязань, 1998.

31. Отчет о выполнении договора научно-практической работы «Организация и проведения контроля за автотранспортными средствами на предмет соблюдения ими стандартов, регламентирующих содержание загрязняющих веществ в выхлопных газах». — Рязань, 1997.

32. Руководство по гигиене атмосферного воздуха: Под ред. К.А.Буштуевой . М.: Медицина, 1976. - 416 с.

33. Вольфсон З.Г. Предельно допустимые концентрации окиси углерода в атмосферном воздухе. Предельно допустимые концентрации атмосферных загрязнений: Под ред. В.А.Рязанова. Вып.1. - М.: Медицина.-1952.-С. 68-79.

34. Лыкова А.С. О роли выхлопных газов автотранспорта в загрязнении больших городов // Вопросы гигиены и истории санитарного дела. Вып.14. - Л. - 1953. - С. 89-98.

35. Васильева А.А., Кляшицкая А.Л., Манита М.Д. К вопросу о содержании карбоксигемоглобина в крови у регулировщиков уличного движения // Гигиена и санитария. 1960. -№12. - С. 77-79.

36. Chevalier R.B., Kumholz R.A., Ross Y.C. Reachtion of Nonsmokers to Carbon Monoxide Inhalation: Cardio-pulmonary Response at Rest fnd During Exercise // J.Amer.Med.Ass. -1966. -Vol.198. -№10. P. 1061-1064.

37. Ayres S.M., Qiannelli S., Muller H. Systemic and Hyocardial Hemodynamic Response to Relatively Small Concentrations off Carboxyhemoglobin // Arch. Envir. Hlth. 1969. - Vol.18. - P. 699-709.

38. Astrup P., Kjeldsen K., Wanstrup Y. Enhancing Influence of Carbon Monoside on the Development of Athermatosis in Cholesterolded Rabbits // J. Atheroscler Res. 1967. - Vol. 7. - P. 343-354.

39. Горшелева Л.С. Влияние острого и хронического отравления окисью углерода на высшую нервную деятельность животных // Фармакология и токсикология. 1944. - №7. - С. 47-50.

40. Петр Б., Шмидт П. Воздействие на организм атмосферного воздуха, загрязненного сернистым ангидридом и окислами азота // Гигиена и санитария.-1966. №7. - С. 91-98.

41. Парцеф Д.П., Золотаревский Л.С., Ревич Б.А. Критериальная формула для расчета загрязнения атмосферного воздуха выхлопными газами автотранспорта // Гигиена и санитария. 1973. - №12. - С. 103-107.

42. Шабад Л.М., Хесина А.Я., Хитрова С.С. О канцерогенных углеводородах в выхлопных газах автомобильных двигателей и возможности их устранения // Вестник АМН СССР. 1968. - №6 - С. 12-20.

43. Забежинский М.А. О загрязнении воздуха в городах канцерогенными веществами, выделяемыми автомобильными двигателями // Вопросы онкологии. 1968. -№1.- С. 87-88.

44. Комплексная экологическая программа г. Рязани на 1996—2000 гг.—Рязань, 1995.

45. Зайцева Н.В., Тырыкина Т.И., Землянова М.А. Влияние на здоровье населения выбросов свинца автотранспортом // Гигиена и санитария. -1999. №3. - С. 3-4.

46. Бокач Т. Охрана окружающей среды: Пер. с венг. — М., 1980.

47. Свинец. Решение комитета общественного здоровья ATSDR. Агентство контроля качества токсических веществ и регистр болезней США. М., 1990.

48. Dark B.D. // Med. J. Aust. 1970. - Vol. 57. - № 11. - P. 595-598.

49. Кутенев В.Ф., Звонов B.A., Корнилов Г.С. Экологические проблемы автотранспорта в России // Стандарты и качество. 1998. - № 5. -С. 96-101.

50. Агеев В.Н., Волков В.И., Шкрет Л.Я. Региональные проблемы контроля и ограничения токсичности отработавших газов городской техники. Экологические проблемы автотранспорта в России // Стандарты и качество.- 1998.-№ 5.-С. 102-103.

51. Криницкий Е. Автомобильные выхлопы в легкие москвичей // Автомобильный транспорт. 1996. - № 8. - С. 45—46.

52. Юрченко Н., Петрухин В., Парфенов Е. Какой видится природоохранная политика автотранспортного комплекса // Автомобильный транспорт. 1995. - №4 - С. 36-39.

53. ГОСТ 21393-75. Автомобили с дизелями. Дымность отработавших газов. Нормы и методы измерений, требования безопасности.

54. Акименко В.В. Математическая модель управления загрязнением атмосферного воздуха в системе региональных центров экологического мониторинга // Проблемы управления и информатики. — 2000. №5. -С. 137-151.

55. Масленникова И. Кратчайший путь на кладбище // Охрана трудаи соц. страхование. 1996. - №5. - С.65-66.

56. Яковлев А.Н. Результаты исследований загрязненности атмосферы города свинцом и бенз(а)пиреном, выбрасываемыми автотранспортом // Гигиена и санитария. 1991. - №7. — С. 9-12.

57. Сидоренко Г.И., Фельдман Ю.Г. Современное состояние проблемы защиты воздуха городов от загрязнения выбросами автотранспорта. -М., 1978.

58. Акименко В.В. О применении нелинейных монотонных схем повышенного порядка аппроксимации в модельной задаче распространения атмосферных примесей // Проблемы управления и информатики. -1999.-№3.-С. 98-109.

59. Денисов В.Н., Голощапов С.Д. Негативное влияние загрязненности городской среды от автотранспорта на здоровье населения // Сборник научных докладов VII Международной конференции «Экология и развитие северо-запада России». 2002. СПб., - С. 147-157.

60. Автомобильный транспорт и охрана окружающей среды: Под ред. Янсона Е.Н. Саратов, 1994.

61. Использование альтернативных моторных топлив на транспорте США : Под. ред. Латонова В.В. М., 1995. - 71 с.

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

63. Воробьева А.И., Волкогуб Л.П., Падерова В.П. и др. Гигиеническая оценка влияния атмосферных загрязнений на здоровье населения промышленного города // Гигиена и санитария. 1990. - № 1. - С. 15 — 16.

64. Годовой отчет Комитета охраны окружающей среды и природных ресурсов г. Рязани за 1999 г. Рязань, 2000.

65. Государственный доклад о санитарно-эпидемиологической обстановке в Российской Федерации в 1999 г. М., 2000.

66. Филатов Н.Н., Аксенов О.И., Волкова И.Ф. и др. Заболеваемость как критерии оценок влияния автотранспорта на здоровье населения Москвы // Гигиена и санитария. 1998. - № 5. - С. 3-6.

67. Израэль Ю.А. Экология и контроль состояния природной среды. -М., 1984.- 129 с.

68. Гильденскиольд Р.С., Новиков Н.В., Винокур И.Л. Современные проблемы гигиены города // Гигиена и санитария. 1993. - № 3. - С. 4-7.

69. Kriz J., Kodl М., Maleckova J. Vliv znecisteni ovzdusi na seronni zvyseni incidence dychacich chorob deti // Cs. Hyg. — 1989. V.34. - №7-8. — P. 410-416.

70. Magnussen H., Jorres R. Umwelt und Atemwege // Dtsch.med.Wschr.-l 989. Bd. 114. - №37. - P. 1416-1421.

71. Needleman H. L. // Prevent. Med. 1994. - Vol. 23. - P. 634 - 637.

72. Ревич Б.А. // Гигиена и санитария. 1990. - №4. - С. 28-33.

73. Национальные интегрированные программы по здравоохранению и окружающей среде в странах Центральной и Восточной Европы: Семинары по эпидемиологии окружающей среды. М., 1993.

74. Габович Р.Д., Припутана Л.С. Гигиенические основы охраны продуктов питания от вредных химических веществ. Киев: Здоровье, 1987.-248 с.

75. Черных Н.А., Черных И.Н. О качестве растениеводческой продукции при разных уровнях загрязнений почв тяжелыми металлами // Агрохимия. 1995. - №5. - С. 97-101.

76. Кобата-Пендиас А., Пендиас X. Микроэлементы в почвах и растениях. М., 1989. - С. 54-70.

77. Мотылева С.М., Соснина М.В. О накоплении тяжелых металловв листьях и плодах различных органов черной смородины в зависимости от фазы вегетации // Сельскохозяйственная биология. 1996. - №2. - С. 67-70.

78. Компьютер и задачи выбора. М.: Наука, 1989. - 208 с.

79. Gifford F.A. Atmospheric dispersion // Nuclear Safety. - 1960. -Vol.1. -№3. -P. 56-62.

80. Артемова H.E., Бондарев A.A., Карпов В.И. и др. Допустимые выбросы радиоактивных и вредных химических веществ в приземной слой атмосферы / Под общ. ред. Е.Н.Теверовского и И.А.Терновского. -М.: Атомиздат, 1980. 240 с.

81. Лайхтман Д.Л. Физика пограничного слоя атмосферы. Л.: Гидрометеоиздат, 1971.-341 с.

82. Вызова Н.Л. Рассеяние примеси в пограничном слое атмосферы. М.: Гидрометеоиздат, 1974 - 191 с.

83. Сеттон О.Г. Микрометеорология. Л.: Гидрометеоиздат, 1958.130 с.

84. Санитарные нормы. Указания по расчету рассеивания в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий. СН-369-74. М.: Стройиздат, 1975. - 48 с.

85. Вызова Н.Л. Методическое пособие по расчету рассеяния примеси в пограничном слое атмосферы по метеорологическим данным. -М.: Гидрометеоиздат, 1973.-46 с.

86. Берлянд М.Е. Современные проблемы атмосферной диффузии и загрязнение атмосферы. Л.: Гиддрометеоиздат, 1975. -448 с.

87. Неве Ж. Математические основы теории вероятностей: Пер. с франц. М.: Мир, 1969. - 310 с.

88. Берлянд М.Е., Генихович Е.Л., Оникул Р.И. Моделирование загрязнения атмосферы выбросами из низких и холодных источников // Метеорология и гидрология. 1990. — № 5. - С. 5 -17.

89. Берлянд М.Е., Генихович Е.Л., Грачева И.Г. и др. Об усовершенствовании методов расчета загрязнения атмосферы // Сб. тр. ГГО им. А.И.Воейкова. 1987. - Вып. 511. - С. 4-11.

90. Волкодаева М.В., Ивлева Т.П., Сонькин JI.P. Прогноз высоких уровней загрязнения воздуха, создаваемого выбросами автотранспорта // Информ. бюлл. ГГО им. А.И.Воейкова, №1. 1995. - СПб.: НПК «Атмосфера», 1995.-С. 80-88.

91. Берлянд М.Е. Прогноз и регулирование загрязнения атмосферы. Л.: Гидрометеоиздат, 1985. - 272 с.

92. Эдельштейн Ю.Д., Мягкова Г.И. Автоматизированные системы экологического мониторинга. Ч. 1. Теоретические основы, модели и методы автоматизированного мониторинга атмосферного воздуха: Под. ред. Д.П.Вента Новомосковск: Издательский центр, 1999. - 84 с.

93. Саати T.JI. Элементы теории массового обслуживания и её приложения. -М.: Советское радио, 1971. 520 с.

94. Shimura М., Fuzzy sets concepts in rank-ordering objects // J. Math. Anal. Appl. 1973. - 43. - P. 717-733.

95. Белкин A.P., Гвоздик А.А. Потоковая модель упорядочения объектов // Сб. Вопросы кибернетики: Принятие решений и анализ экспертной информации. М. - 1989. - С. 109-117.

96. Кини Р.Л., Райфа X. Принятие решений при многих критериях: предпочтения и замещения: Пер. с англ.- М.: Радио и связь, 1981. 560 с.

97. Охрана природы. Атмосфера. Руководство по прогнозу загрязнения воздуха: РД 52.04.306-92. СПб.: Гидрометеоиздат, 1993. - 104 с.

98. Белов В.В., Васильев С.В. Выбор предпочтительных решенийпо охране окружающей среды // Состояние и экологические проблемы в электроэнергетике: Науч.-тех.сб. Новомичуринск: АО «Рязанская ГРЭС», 1997.-С. 122- 125.

99. Попечителев Е.П., Старцева О.Н. Аналитические исследования в медицине, биологии и экологии. М.: Высшая школа, 2003. - 276 с.

100. Грановский В.А., Сирая Т.Н. Методы обработки экспериментальных данных при измерениях. J1.: Энергоатомиздат. Ленингр. отд-ние, 1990.-288 с.

101. Новицкий П.В., Зограф И.А. Оценка погрешностей результатов измерений. — Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. отд-ние, 1991. 304 с.

102. Румшиский Л.З. Математическая обработка результатов эксперимента-М.: Наука, 1971. 192 с.

103. Бронштейн И.Н., Семендяев К.А. Справочник по математике для инженеров и учащихся втузов. М.: Наука, 1986. - 544 с.

104. Гмурман В.Е. Теория вероятностей и математическая статистика. Учебное пособие для втузов. М.: Высшая школа, 1977. — 479 с.

105. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике для научных работников и инженеров. М.: Наука, 1977. - 832 с.

106. Воронов В.П., Горбич В.Ф., Чукина Г.В. Количественная оценка состояния среды обитания промышленного города // Человек и окружающая среда. Материалы межрегиональной конференции. Рязань, 2000. -С. 69-75.

107. Ross R.D. Air Pollutions and Indastry. Van Nostrand Reinhold Co., New York, 1972.

108. Методика проведения инвентаризации выбросов загрязняющих веществ в атмосферу для автотранспортных предприятий (расчетным методом). М: ГНИИАТ, 1992. - 80 с.

109. Методические указания по расчету выбросов вредных веществ автомобильным транспортом / ИКТП. М.: Гидрометеоиздат, 1983. -20 с.

110. Методические указания по расчету валовых выбросов загрязняющих веществ в атмосферу предприятиями Минсевзапстроя СССР. Ч. 6. Автотранспортные предприятия. ВРД 66116-87 / ПТИ Минсевзапстроя СССР, 1987.

111. Инструкция «Установление допустимых выбросов вредных веществ в атмосферу предприятиями Минтранса УССРР». РД 238 УССР 84001-106-8. Киев, 1989. 146 с.

112. Коршунов Ю.М. Математические основы кибернетики. Учебное пособие для вузов. — М.: Энергоатомиздат, 1987. — 496 с.

113. Гурский Е.И. Теория вероятностей с элементами математической статистики. Учебное пособие для втузов. М.: Высшая школа, 1971. -328 с.

114. Кузин JI.T. Основы кибернетики. Т. 1. Математические основы кибернетики. Учебное пособие для втузов. -М.: Энергия, 1973. 504 с.

115. Щукин А.Н. Теория вероятностей и ее применение в инженерно-технических расчетах. — М.: Сов. радио, 1974. 136 с.

116. Розанов Ю.А. Лекции по теории вероятностей. М.: Наука, 1968.-120 с.

117. Математическое моделирование. Пер. с англ. под ред. Ю.П.Гупало. -М.: Мир, 1979.-277 с.

118. Саати Т. Принятие решений. Метод анализа иерархий: Пер. с англ. М.: Радио и связь, 1989. 316 с.

119. Андрейчиков А.В., Андрейчикова О.Н. Анализ, синтез, планирование решений в экономике. М.: Финансы и статистика, 2000. 368 е.: ил.

120. Артемьев Б.Г., Голубев С.М. Справочное пособие для работников метрологических служб. М.: Издательство стандартов, 1990. 960 с.157