Delist.ru

Метод оценки техногенной опасности транспортных потоков на улично-дорожной сети города (02.10.2008)

Автор: Жданов Вячеслав Леонидович

1. Представление техногенной транспортной опасности через совокупность экологической нагрузки и аварийности на городской УДС.

2. Исследованные принципы формирования функции количественной меры опасности городских ТП на основе общей теории техногенного риска.

3. Способы обоснования пространственно-временной емкости ТП в качестве достоверного, универсального и оперативного критерия оценки уровня его опасности.

4. Установленные интервальные оценки степени допустимости условий движения ТП по критерию транспортной опасности.

5. Методика оперативной оценки степени эффективности различных мероприятий на городской УДС по повышению безопасности движения.

6. Практическая методика оценки уровня опасности городских ТП и программный вычислительный комплекс по его исследованию и прогнозированию.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность темы, цель работы, научная новизна и излагаются основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе для определения вектора дальнейших исследований с позиции системного подхода представляется целесообразным ввести понятие техногенной опасности ТП на УДС городов, которая включает в себя главные аспекты опасности – дорожную аварийность и уровень загрязнения атмосферного воздуха – в их неразрывной взаимосвязи. Поэтому первичные исследования посвящены анализу результатов научных работ по проблемам снижения интенсивности проявления данных аспектов, проводимых в ряде НИИ, ВУЗов и других организаций в РФ и за рубежом.

Вопросами теоретического описания механизма воздействия городских ТП на окружающую среду (ОС) в различное время занимались такие ученые как Луканин В. Н., Данилов О.Ф., Донченко В.В., Корчагин В.А., Сарбаев В.И., Трофименко Ю. В., Яшина М. В., Фридрих Р., Айсфельдт Н., Шварц Х. и другие. Проблемами снижения аварийности на городских УДС в различное время занимались такие ученые как Сильянов В.В., Кравченко П.А., Рябчинский А.И., Кондратьев В.Д., Денисов А.С., Джоунс В., Сибеник Т., Элмквист С. и другие.

Систематизация названных работ позволила разработать иерархическую структуру ТП как источника повышенной опасности в городах, где выделены основные его составляющие с представлением структурных и функциональных связей. При этом ТП представляется в виде многоуровневой системы, включающей взаимодействующие между собой автотранспортные средства (АТС), элементы УДС, элементы и алгоритмы управления дорожным движением, а также параметры ОС.

Иерархическая структура ТП говорит о том, что функционирование транспортного макроисточника опасности в городских условиях представляет собой достаточно сложный процесс. Для достоверного и универсального описания процесса функционирования городских ТП следует прибегать к механизмам моделирования. Решением проблем моделирования городских ТП в различное время успешно занимались такие ученые как Пригожин И.Р., Зырянов В. В., Сильянов В. В., Коноплянко В. И., Лобанов Е.М., Буслаев А.П., Дрю Д., Кернер Б. С., Нагатами Т., Мартинес Ф. К. и другие.

Проведенные аналитические исследования существующих критериев оценки различных аспектов опасности ТП позволяют обоснованно утверждать, что оценочные критерии экологического аспекта и аспекта аварийности при рассмотрении техногенной опасности городских ТП практически никак не сочетаются друг с другом. Объясняется это тем, что количественные меры уровня опасности по обоим аспектам принципиально отличаются друг от друга. Как следствие, до настоящего времени количественная интегральная оценка опасности ТП на УДС, предусматривающая одновременный учет обозначенных аспектов транспортной опасности не проводилась. Поэтому представляет значительный научный интерес разработка количественной меры техногенной опасности ТП и комплексных показателей, способных на ее основе дать оценку уровня негативного воздействия ТП на селитебные районы города.

Представленный аналитический обзор позволил сформулировать следующие задачи исследований:

1. Формирование функции количественной меры техногенной опасности ТП на УДС города.

2. Разработка критерия оперативной оценки уровня техногенной опасности городских ТП и научное обоснование его предельно допустимой величины.

3. Определение характера зависимости между количественной мерой техногенной опасности городских ТП и критерием оценки ее уровня.

4. Разработка практической методики оценки уровня опасности городских ТП и проведение на ее основе типизации различных объектов УДС по критерию техногенной транспортной опасности.

5. Создание программного продукта по исследованию и прогнозированию уровня техногенной транспортной опасности на объектах УДС города.

6. Оценка эффективности различных мероприятий на УДС города с точки зрения уменьшения уровня техногенной транспортной опасности.

Вторая глава посвящена аналитическим исследованиям. В ней последовательно представлены теоретические исследования по формированию количественной меры техногенной опасности городских ТП и критериев оперативной оценки ее уровня.

Для оценки уровня опасности ТП используются положения теории техногенного риска при обеспечении безопасности в техносфере. Для ТП риск определяет интегральную меру опасности, характеризующую и возможность причинения ущерба, связанного с движением ТП, и его ожидаемую величину.

Чтобы осуществлять расчеты транспортного риска, принимается в качестве рабочей гипотезы следующее утверждение: интегральный риск проявления опасности на УДС функционально связан с динамической неуравновешенностью функционирующего ТП. Для ее подтверждения используется энергоэнтропийный метод теории техногенного риска.

Энергоэнтропийный метод позволяет идентифицировать признаки наиболее вероятного проявления так называемых рисковых обстоятельств, а также величину их ущерба. В концепции транспортного риска под «рисковыми обстоятельствами» будут пониматься события, возникающие по причине нарушения нормального протекания транспортного процесса на УДС, являющиеся проявлением различных отказов и приводящие к возникновению тех или иных ущербов. Для городских ТП рисковыми обстоятельствами выступают аварийность и экологическая нагрузка (ЭН) на ОС.

определяет производительность транспортного процесса в условиях минимальной энтропии.

Поскольку кинетическая энергия ТП является энергией движения, то ее уменьшение обуславливается уменьшением количества движения в ТП, т.е. его упорядоченности. Увеличение энтропии ТП проявляется через усложнение ездовых циклов отдельных АТС по сравнению с ездовыми циклами, наблюдаемыми при максимальной кинетической энергии ТП.

В теории ТП на основе газодинамической аналогии с использованием фундаментальных макроскопических законов (уравнение состояния ТП, уравнение непрерывности ТП) сформирована количественная оценка энтропии ТП H, которая имеет следующее выражение

Таким образом, произведение интенсивности и плотности ТП является характеристикой текущего уровня его энтропии. Поскольку в это произведение входят как пространственная (плотность), так и временная (интенсивность) характеристики, данный параметр можно назвать «пространственно-временной емкостью ТП» (далее – емкостью ТП):

, (м·с)-1, (2)

где e – пространственно-временная емкость ТП, (м·с)-1; q – интенсивность движения, с-1; k – плотность ТП, м-1.

Последующие исследования информативности и оперативности емкости ТП подтвердили обоснованность ее использования как наиболее объективного критерия оценки уровня техногенной опасности ТП на УДС города.

Проведенные аналитические исследования обеспечили принципиальную основу для разработки практической методики оценки опасности городских ТП. Ее обобщенный алгоритм с использованием сформулированных принципов энергоэнтропийного метода представлен на рис. 1. Здесь количественной мерой опасности ТП на УДС является функция интегрального техногенного риска ТП от дорожной аварийности и загрязнения воздуха.

Рис. 1. Алгоритм методики оценки опасности ТП на городской УДС

Необходимо выявить характер взаимосвязи риска с емкостью ТП и обосновать ее предельно допустимое значение [e], для чего используется закон сохранения энергии применительно к ТП

, м/с2, (3)

– шум ускорения (внутренняя энергия ТП), м/с2.

Согласно энергетическому подходу, КПД для ТП определяется как отношение кинетической энергии к общей энергии ТП, и наибольшая его величина характеризует минимум энтропии ТП, а, значит, и предельно допустимый уровень техногенной опасности ТП. С другой стороны, названное отношение представляет собой нормированную величину кинетической энергии ТП. На основе постулатов гидродинамической аналогии были получены формулы нормированных кинетической, внутренней энергий ТП (выражения (4) и (5)), а также его емкости (выражение (6)).

– максимальная пространственно-временная емкость ТП, (м·с)-1.

Вышеизложенные положения позволяют говорить о том, что зависимости, определяемые формулами (4), (5) и (6) (рис. 2), описывают процесс формирования характеристик техногенной опасности ТП на УДС.

Рис. 2. Соотношение между энергией и емкостью ТП

загрузка...