Автотранспортные потоки и окружающая среда. Учебное пособие. Луканин В.Н., Буслаев А.П., Трофименко Ю.В., Яшина М.В. (1998, 408с.)

Предисловие

9

Введение

11

Литература к Введению

19

Глава 1. Общие положения

20

1.1. Экология. Основные понятия

20

1.2. Человек и общество. Техногенные воздействия

29

1.3. Роль информационных и транспортных систем в общественном развитии

33

1.4. Мегаполисы как особые точки демографии и их транспортные системы

38

1.4.1. Стационарная модель без миграции

40

1.4.2. Государства и транспорт

50

1.4.3. Города и транспортные системы

53

1.5. Особенности и перспективы дорожно-транспортного комплекса России

60

1.6. Экологические проблемы автомобильного транспорта

70

Литература к Главе 1

75

Глава 2. Свойства автомобиля как элемента транспортного потока

78

2.1. Эволюция требований к автомобилю

78

2.2. Эксплуатационные (групповые) свойства автомобиля

81

2.3.Динамика автомобиля

89

2.4. Энергоэкологическая структура автомобиля

94

2.5. Модель системы автомобиль - водитель при различных условиях движения внутри транспортного потока

111

2.6. Современные принципы управления. Система автомобиль - компьютер - водитель

115

Литература к Главе 2

118

Глава 3. Математическая модель сети автомобильных дорог

120

3.1. Элементы теории конечных графов и общей теории сетей

120

3.2. Геометрический граф улично-дорожной сети мегаполиса и его свойства

136

3.3. Постановка задач и алгоритмы кодирования и восстановления информации о структуре графа УДС

142

3.3.1. Кластеризация и представление графа

142

3.3.2. Сжатие графа

144

3.4. Принципы организации дорожного движения

149

3.5. Алгоритмы нахождения кратчайших путей в графе

156

3.6. Об оптимальной плотности дорожной сети

161

3.7. Принципы работы детекторов транспортных потоков

163

Литература к Главе 3

166

Глава 4. Динамика транспортных потоков

168

4.1. Транспортный поток как физическая материя, состоящая из молекул

168

4.2. Простейшая локальная континуальная модель однородного потока автомобильного транспорта

171

4.3. Интегрирование уравнения движения

178

4.4. Квазилинейные дифференциальные уравнения

180

4.5. Моделирование движения транспортного потока на магистрали

182

4.6. Локальная модель неоднородного транспортного потока на многополосной дороге

184

4.7. Постановка общей задачи о потоках автомобильного транспорта на графе УДС с начальными и граничными условиями

191

4.8. Клеточная модель динамики транспортных потоков мегаполиса

195

Литература к Главе 4

197

Глава 5. Распространение и трансформация автомобильных выбросов в окружающей среде

199

5.1. Описание факторов, влияющих на процессы распространения загрязнения в окружающей среде

199

5.1.1. Природные и техногенные факторы рассеивания примесей в атмосфере

199

5.1.2. Климатические особенности регионов

204

5.2. Математическая модель распространения и общие подходы к ее решению

211

5.3. Классические аппроксимации: явные решения и их свойства

217

5.3.1. Стационарное уравнение диффузии с поглощением на плоскости.

217

5.3.2. Нестационарное уравнение диффузии с поглощением

219

5.4. Моделирование диффузии с учетом ветра

221

5.5. 3адача диффузии с переменными коэффициентами и распределенными источниками

223

5.6. Свойства решения общей задачи и методы их приближенного отыскания

224

5.7. Учет поля скоростей и состава воздушных масс

228

5.8. Механизмы физико-химических трансформаций автомобильных выбросов в атмосфере

232

Литература к Главе 5

239

Глава 6. Управление транспортными потоками и оптимизация их характеристик

241

6.1. Задача управления автотранспортными потоками

241

6.2. Оптимальное управление транспортными потоками на магистрали и сети без перемешивания

246

6.3. Светофорная сигнализация и критический анализ светофорных „задержек" в теории транспортных потоков

249

6.4. Локальная оптимизация управления транспортными потоками на перекрестке

253

6.5. Ветвление потока на альтернативных участках УДС

261

6.6. О минимизации энергетических затрат и совокупного экологического ущерба транспортного потока заданной интенсивности

265

Литература к Главе 6

270

Глава 7. Восстановление информации о транспортных потоках и концентрациях выбросов по неполным данным

271

7.1. Измерения характеристик транспортных потоков и параметров загрязнения воздуха

271

7.1.1. Мониторинг транспортных потоков

274

7.1.2. Мониторинг загрязнения воздуха

282

7.2. Постановка задачи восстановления и общие подходы к ее решению

285

7.3. Точное решение плоской задачи в случае изолированных источников

288

7.4. Восстановление информации о концентрации загрязнений в случае диффузии на плоскости с нестационарными источниками

294

Литература к Главе 7

296

Глава 8. Влияние автомобильных выбросов на окружающую среду и человека

297

8.1. Качественная и количественная характеристика автомобильных выбросов в локальной области пространства

297

8.2. Описание реакции организма человека на пребывание в зоне загрязнения воздуха

306

8.3. Автомобильный транспорт и окружающая среда в рамках моделей «хищника-жертвы»

312

8.4. Устойчивость и тенденции изменений основных характеристик среды обитания человека

314

Литература к Главе 8

319

Глава 9. Алгоритмическая и программная реализация моделей автотранспортных потоков и их влияния на окружающую среду

320

9.1. Структура исходной информации о транспортной системе мегаполиса на примере Москвы

320

9.1.1. Введение. Москва как место возникновения возможных локальных экологических катастроф

320

9.1.2. Геометрическая структура графа УДС

332

9.1.3. Исходная информация о характеристиках участков дорожной сети

334

9.1.4. Источники и стоки транспортных потоков как граничные условия системы дифференциальных уравнений

334

9.1.5. Алгоритмы поиска информации о функциях на ребрах графа дорожной сети крупного города. Задача определения ориентации ребер графа

337

9.1.6. 3адача составления битовой карты подграфа

339

9.2. Методы автоматизации ввода с графических носителей и обработки информации о геометрии УДС

340

9.3. Компьютерная модель УДС крупного города и информация об организации дорожного движения на сети

346

9.3.1. Структура графа

347

9.3.2. Марковские матрицы перемешивания

348

9.3.3. Процедура дискретизации

349

9.4. Имитационная модель автотранспортных потоков на УДС

351

9.5. Компьютерное моделирование диффузии отработавших газов в атмосфере и методы визуализации результатов расчетов

359

9.5.1. Подготовка исходных данных для моделирования процесса диффузии на основе динамической модели транспортных потоков

359

9.5.2. Алгоритм расчета количества загрязняющего вещества, выделяемого на ребре графа транспортной сети

361

9.5.3. Диаграммы ветра по Москве

363

9.5.4. Учет влияния «розы ветров»

364

9.6. 3адачи управления автотранспортными потоками на УДС

366

9.6.1. Свертка результатов моделирования

366

9.6.2. Клеточная динамическая модель АТОС на примере города Москвы

369

9.6.3. Моделирование регенерационных свойств окружающей среды

374

9.7.Развитие транспорта и перспективы экологического состояния Москвы

380

Литература к Главе 9

385

Глава 10. Заключение. Новые подходы к моделированию транспортных потоков, управлению и оценкам загрязнения окружающей среды

387

10.1. Развитие общества, информации и транспорта

387

10.2. Нейронные сети в транспортных системах

391

10.3. Линейная и нелинейная диффузия

396

10.3.1. Введение по Моисееву Н.Н.

396

10.3.2. Уравнение диффузии. Дискретный аналог и моделирование рассеяния (одномерный случай). Принцип возрастания энтропии

398

10.3.3. Более сложные уравнения диффузии

403

10.3.4. Нелинейное уравнения диффузии. Интеграция тепла

404

Литература к Главе 10

406