Крупных городов 19 Страница

X rsk – количество людей, передвигающихся через зону r по типу s видом транспорта k в сутки, чел.;

f (X rsk,lrs) – некоторая функция от указанных параме тров, характеризующая объем перемещений;

Grs – транспортная зави симость области исследования r по типу s в сутки, чел. км.

Кроме того, функция f должна быть предпочтительно линейного вида относительно переменных X rsk.

Постановка левой части ограничения. Левая часть ограничения будет иметь следующий вид:

f (X rsk,lrs) = lrs X rs1 + lrs X rs 2 + lrs X rs 3, (4.21) 4.3. Построение математической модели оптимизационной задачи Рис. 4.6. Структурная схема постановки ограничения по транспортному спросу Глава 4. Оптимальные модели формирования и развития...

где lrs – среднее значение длин долей всех корреспонденций, прохо дящих через область исследования r по типу s (км);

X rsk – количество людей, передвигающихся через зону r по типу s видом транспорта k в сутки, чел.

Типы длин долей корреспонденций lrs изображены на рис. 4.7.

lrs рассчитывается как l k ijrs ijrs i,j lrs =, (4.22) k ijrs i,j lrs – средневзвешенная по количеству людей длина доли коррес где понденций, проходящих через зону r по типу s, км;

lijrs – длина доли корреспонденций из района i в район j, проходящих через зону r по типу s, км (рис. 4.7);

kijrs – количество корреспонденций из района i в район j, проходящих через зону r по типу s в сутки, чел.

Рис. 4.7. Типы прохождения корреспонденций через зону Постановка правой части ограничения. В качестве правой части ограничения по спросу на перемещение в исследуемых областях ис пользуется значение параметра транспортной зависимости террито рии для исследуемой зоны Grs. Подробнее методика расчета этого па раметра описана в главе 3.

4.3. Построение математической модели оптимизационной задачи Постановка ограничения по спросу на перемещение в исследуемых областях для модели города Перми.

Значения параметров Grs и lrs для Перми получены из его прогноз ной транспортной модели и приведены в табл. 4.2 и 4.3.

Таблица 4. Grs для города Перми Значения параметров Номер Тип Grs, чел·км Переменная правой части зоны прохождения G АВ 519 339, G 1 ВС 1 716 040, G CD 158 831, G АВ 858 295, G 2 ВС 2 988 937, G CD 894 427, G АВ 168 594, G 3 ВС 1 263 217, G CD 113 051, G АВ 395 748, G 4 ВС 1 831 469, G CD 433 986, G АВ 576 649, G 5 ВС 1 495 145, G CD 129 690, G АВ 244 201, G 6 ВС 1 405 037, G CD 520 286, Глава 4. Оптимальные модели формирования и развития...

Окончание табл. 4. Номер Тип Grs, чел.·км Переменная правой части зоны прохождения G АВ 166 619, G 7 ВС 1 352 256, G CD 688 103, G АВ 0, G 8 ВС 382 821, G CD 0, G АВ 859 473, G ВС 398 349, G CD 5 012, G АВ 1 515 830, G10 10 ВС 238 742, G CD 4 930, Таблица 4. lrs Значения параметров для города Перми Доли длин корреспонденций, км Номер зоны транзитных lr1 пограничных lr2 внутренних lr 1 6,70 4,37 1, 2 9,80 5,77 3, 3 7,12 4,50 2, 4 10,12 5,63 2, 5 12,48 7,88 4, 6 15,17 8,10 3, 7 20,72 9,43 3, 8 0,10 14,45 0, 9 14,87 5,94 3, 10 11,23 5,92 5, 4.3. Построение математической модели оптимизационной задачи Приведенные в табл. 4.2 и 4.3 значения коэффициентов правой и левых частей ограничений по транспортному спросу будут исполь зованы при построении математической модели оптимизационной за дачи для города Перми.

Ограничение по протяженности существующей УДС Ограничение по протяженности существующей улично-дорож ной сети является территориальным ограничением на существую щее транспортное предложение. Подобные ограничения определяют предложение дорожно-транспортного комплекса с точки зрения воз можности удовлетворения имеющегося транспортного спроса. Ис пользование указанного ограничения в постановке оптимизационной задачи связано с тем, что территория – один из важнейших ресурсов в условиях города. В качестве ограничения будет использоваться су ществующая протяженность УДС города, поэтому ограничение по ее протяженности – единственное жесткое ограничение в оптимизацион ной задаче. Параметры УДС любого города хорошо формализованы и являются основой при формировании графа сети в построении про гнозных транспортных моделей.

Структурная схема постановки ограничений по протяженности существующей улично-дорожной сети представлена на рис. 4.8. При постановке данного вида ограничений используются такие понятия, как «плотность транспортного потока» и «средняя вместимость транс портного средства».

Постановка ограничения по протяженности существующей УДС в общем виде. Ограничение по транспортному предложению для об ласти исследования имеет вид:

f (X rsk, pk,wk) Lr, (4.23) где pk – плотность транспортного потока типа k, ТС/км;

wk – вмести мость ТС типа k, чел/ТС;

X rsk – количество людей, передвигающихся через зону r по типу s видом транспорта k в сутки, чел.;

f (X rsk, pk,wk) – некоторая функция от указанных параметров, характеризующая не обходимый объем УДС;

Lr – суммарная длина всех полос движения проезжих частей улиц и дорог в области r.

Функция f должна быть предпочтительно линейного вида отно сительно переменных X rsk.

Постановка левой части ограничения. В общем виде левая часть ограничения будет иметь вид:

Рис. 4.8. Структурная схема постановки ограничения по протяженности существующей улично-дорожной сети Глава 4. Оптимальные модели формирования и развития...

4.3. Построение математической модели оптимизационной задачи 1 3 X rs 2 + X rs 3, f (X rsk) = (4.24) p2 w2 s =1 p3 w3 s = где Lr – суммарная длина всех полос движения проезжих частей улиц и дорог в области r;

p2 – плотность транспортного потока для ОТ, ТС/ км;

p3 – плотность транспортного потока для ИТ, ТС/км;

w2 – вмести мость ТС ОТ, чел/ТС;

w3 – вместимость ТС ИТ, чел/ТС;

p2, p3 – мак симальные плотности транспортных потоков для общественного и ин дивидуального транспорта соответственно. Значение pi определяется по формуле:

1000, pi = (4.25) Lдi где Lдi – динамический габарит транспортного средства i-го вида, включает в себя длину транспортного средства la (м) и дистанцию безопасности d (м).

Lдi = la + di. (4.26) Дистанция безопасности d (м) рассчитывается по формуле:

vi 2 1 1, i = 2, 3, di = vi t + (4.27) 2 j2 j где vi – скорость движения транспортного потока типа i (м/с);

v2 – t – вре скорость движения ОТ, м/с;

v3 – скорость движения ИТ, м/с;

мя реакции водителя, с;

j1, j2 – замедление впереди едущего автомо биля и следующего за ним соответственно (м/с2).

Таким образом, pi =. (4.28) v2 1 la + vi t + i 2 j2 j Левая часть ограничения примет вид:

Глава 4. Оптимальные модели формирования и развития...

1 X rs 2 + f (X rsk) = w2 s = v2 2 1 la + v2 t + 2 j2 j 1 X rs 3.

+ (4.29) w3 s = v32 1 la + v3 t + 2 j2 j Постановка правой части ограничения. Суммарная длина всех по лос движение на УДС города (значение Lr) определяется по формуле:

m Lr = d ri ki, (4.30) i = где d ri – длина i-го участка сети в области исследования r, км;

ki – ко личество полос, соответствующее i-му участку;

m – количество участ ков УДС в области.

Постановка ограничения по протяженности существующей УДС для модели города Перми. Значения Lr, рассчитанные для существу ющего состояния транспортного предложения для каждой зоны, при ведены в табл. 4.4.

Таблица 4. Суммарная длина всех полос движения проезжих частей по зонам Номер зоны Lr, км 1 301, 2 473, 3 129, 4 261, 5 151, 6 229, 7 228, 8 12, 9 83, 10 117, 4.3. Построение математической модели оптимизационной задачи Рассчитаем значения параметров для левой части ограничения: на основании натурных замеров для индивидуального транспорта значе ния j1 и j2 равны соответственно 3 и 2,8 м/с2.

Среднюю длину легкового автомобиля примем равной 4,3 м, сред нюю длину единицы общественного транспорта – 12 м. Для обще ственного транспорта значения j1 и j2 равны соответственно 2,8 и м/с2.

По данным натурных обследований скоростей, скорости движения транспортного потока равны:

индивидуальный транспорт – 24 км/ч (7,5 м/с);

общественный транспорт – 18 км/ч (5 м/с).

Время реакции водителя равно 1 с.

Таким образом, плотность транспортного потока ИТ при скорости 24 км/ч равна:

p3 =. (4.31) (7,5 /)2 1 1 4,3 + 7,5 / 1 + 2,8 / с 2 3 / 2 Плотность транспортного потока ОТ при скорости 18 км/ч равна:

p2 =. (4.32) (5 /)2 1 1 12 + 5 / 1 + 2,8 / 2 1 / По результатам анализа проведенных натурных обследований за грузки транспортных средств примем следующие значения для wi:

w2 = 40 чел./ТС, w3 = 1,4 чел./ТС.

Тогда ограничение по территории будет иметь вид:

1 X rs 2 + 1000 м 40 s = (5м/с)2 1 12 м + 5м/с 1с + 1м/с 2,8м/с 1 X rs 3 Lr + (4.33) 1000 м 1, 4 s = (7,5м/с)2 4,3м + 7,5м/с 1с + 2,8м/с 3м/с Значения Lr приведены в табл. 4.4.

Глава 4. Оптимальные модели формирования и развития...

Учет наличия выделенных полос для движения общественного транспорта. Последующий анализ решения двойственной модели оп тимизационной задачи распределения транспортного спроса показал, что транспортной системе города не хватает основного ресурса – го родского пассажирского транспорта общего пользования.

Спортивное лето Кроссовки, кеды, эспадрильи. Выберите свою пару! lamoda.ru от 599 руб.

На все сандалии -70% Лето - время легкости! Ловите сумасшедшие скидки lamoda.ru Скидка 70%

Power Balance Улучшает качество тренировок! Заказать можно здесь. power-braselet.ru 1 670 руб.

Самая большая двойственная оценка (теневая цена) зафиксиро вана у ограничения по количеству подвижного состава городского пассажирского транспорта общего пользования. Тем не менее пуск до полнительного подвижного состава неоднозначно повлияет на целе вую функцию, так как в этом случае следует прогнозировать падение скорости смешанного транспортного потока на УДС города. В связи с этим становится актуальным выделение полос для движения ОТ в со ставе УДС. Дерево целей увеличения количества подвижного состава ОТ приведено на рис. 4.9.

Рис. 4.9. Дерево целей увеличения количества подвижного состава ОТ Параметры и количество выделенных полос для движения обще ственного транспорта также можно ввести в модель в виде отдельного ограничения, поэтому в модель вводится еще одно ограничение – по длине выделенных полос в зоне. Вид ограничения аналогичен ограни чению по протяженности УДС:

4.3. Построение математической модели оптимизационной задачи 1 X rs 2 Lr, (4.34) p w s = 2 где p2’ – плотность потока ОТ на выделенной полосе, она будет соот ветствовать максимальной плотности потока ОТ;

Lr’ – длина выделен ных полос ОТ в зоне.

С учетом введенного ограничения в модели предлагается учиты вать два показателя скорости движения ОТ: в общем потоке и на вы деленной полосе.

Плотность потока ОТ на выделенной полосе p2’ будем рассчиты вать как 1000, p2 = (4.35) Lд где Lдi – динамический габарит транспортного средства ОТ на выде ленной полосе, включает в себя длину транспортного средства la (м) и дистанцию безопасности d (м):

Lдi = la + d. (4.36) Среднюю длину единицы общественного транспорта примем 12 м.

Дистанцию безопасности d (м) рассчитываем по формуле [32, 75, 96]:

v22 1 1, d = v2 t + (4.37) 2 j2 j где v2’ – скорость движения транспортного потока ОТ по выделенной полосе (м/с);

t – время реакции водителя (с);

j1, j2 – замедление еду щего впереди автомобиля и следующего за ним соответственно (м/с2).

Для общественного транспорта значения j1 и j2 равны соответ ственно 2,8 и 1 м/с2. Для движения по выделенной полосе скорость общественного транспорта примем равной скорости потока индиви дуального транспорта – 24 км/ч (7,5 м/с). Время реакции водителя равно 1 с.

Плотность транспортного потока ОТ на выделенной полосе равна:

Глава 4. Оптимальные модели формирования и развития...

1000 м р2 = 26, 6 авт./км.

= (7,5 м/с) 2 1 – 12 м+7,5 м/с 1 с + 2 1 м/с 2,8 м/с (4.38) Ограничение по использованию выделенных полос примет вид:

1 X rs 2 Lr, (4.39) 26, 6 40 s = где Xrs2 – количество людей, совершающих корреспонденции через зону r по типу s на ОТ;

Lr – длина выделенных полос ОТ в зоне.

К постановке ограничения по количеству выделенных полос есть несколько подходов. Самый правильный – делить корреспонденции ОТ по видам транспорта, с тем чтобы разделять при этом показатели – трамвайные пути, полосы для движения автомобильного транспорта общего пользования и общую проезжую часть. В этом случае придется выделять корреспонденции различных систем транспорта и в осталь ных ограничениях.

Однако такое увеличение количества переменных затрудняет проведение анализа результатов решения оптимизационной задачи, вследствие чего предлагаем использовать упрощенный подход к учету выделенных полос, не подразумевающий дополнительного разделе ния переменных по видам.

Данный подход подразумевает, что выделенные полосы (для дви жения автомобильного транспорта) должны использоваться на 100%, потому это ограничение в такой постановке будет «нижним».

Ограничение по имеющемуся подвижному составу Кроме территории, ограничения по транспортному предложению включают в себя ограничения, связанные с обеспеченностью город ской транспортной системы подвижным составом общественного транспорта и наличием индивидуального транспорта у населения. Ко личество транспортных средств в собственности населения и подвиж ного состава общественного транспорта будут ограничениями и при оптимальном распределении транспортного спроса в транспортной системе города.

Структурная схема постановки ограничений по имеющемуся под вижному составу представлена на рис. 4.10. При постановке данного вида ограничений используются такие параметры, как средний пасса жирооборот и коэффициент выхода подвижного состава на линию, а 4.3. Построение математической модели оптимизационной задачи Рис. 4.10. Структурная схема постановки ограничения по имеющемуся подвижному составу ОТ Рис. 4.11. Структурная схема постановки ограничения по имеющемуся подвижному составу индивидуального транспорта Глава 4. Оптимальные модели формирования и развития...

4.3. Построение математической модели оптимизационной задачи в качестве левой части – общее количество имеющегося подвижного состава.

Структурная схема постановки ограничений по имеющемуся под вижному составу индивидуального транспорта представлена на рис.

4.11. При постановке данного вида ограничений используются такие параметры, как средняя вместимость ТС индивидуального транспорта и среднее количество поездок на индивидуальном транспорте на од ного человека в сутки, а в качестве левой части – общее количество индивидуальных транспортных средств, имеющихся в собственности у жителей исследуемой области.

Постановка ограничения по подвижному составу в общем виде В общем виде ограничение по имеющемуся подвижному составу будет следующим:

g(X rs 2, u2, z2, kl2) OT;

(4.40) f (X rs 3, w3, z3) ИT, (4.41) где X rs 2 – количество людей, передвигающихся через зону r по типу s на ОТ в сутки, чел.;

X rs 3 – количество людей, передвигающихся че рез зону r по типу s на ИТ в сутки, чел.;

ОТ – количество единиц под вижного состава общественного транспорта, который используется в единой маршрутной сети городского пассажирского транспорта обще го пользования, ТС;

ИТ – количество зарегистрированного в городе индивидуального транспорта, ТС;

u2 – средний пассажирооборот еди ницы транспортного средства общественного транспорта за один обо ротный рейс, чел./рейс;

z2 – среднее количество оборотных рейсов на единицу подвижного состава общественного транспорта в сутки, рейс/ ТС;

kl2 – коэффициент выхода подвижного состава на линию;

w3 – средняя вместимость транспортного средства ИТ, чел./ТС;

z3 – сред нее количество поездок на ИТ одного человека в сутки, рейс.

f (X rs 3,w3,z3), g(X rs 2,u2,z2,kl2) – некоторые функции от указан ных параметров, характеризующие количество подвижного состава.

Постановка правой части ограничения. В качестве правой части неравенств будут использоваться следующие параметры:

ОТ – количество единиц подвижного состава общественного транс порта, который используется в единой маршрутной сети городского пассажирского транспорта общего пользования, ТС;

Глава 4. Оптимальные модели формирования и развития...

ИТ – количество зарегистрированного в городе индивидуального транспорта, ТС.

Постановка левой части ограничения. Левая часть ограничения по имеющемуся подвижному составу будет иметь вид:

1 10 X g(X rs 2) =;

(4.42) rs u2 z2 kl2 r =1 s= 1 10 X rs3, f (X rs 3) = (4.43) w3 z3 r =1 s= где X rs 2 – количество людей, передвигающихся через зону r по типу s на ОТ в сутки, чел.;

X rs 3 – количество людей, передвигающихся че рез зону r по типу s на ИТ в сутки, чел.;

ОТ – количество единиц под вижного состава общественного транспорта, который используется в единой маршрутной сети городского пассажирского транспорта обще го пользования, ТС;

ИТ – количество зарегистрированного в городе индивидуального транспорта, ТС.

Требуется установить вид функций g и f. Для этого введем следую щие параметры:

u2 – средний пассажирооборот единицы транспортного средства общественного транспорта за один оборотный рейс, чел./рейс. Данная величина определяет параметры суточной неравномерности пассажи ропотоков на маршрутах городского пассажирского транспорта обще го пользования, а также уровень загрузки подвижного состава (чел./ м2) в соответствии со стандартом качества перевозок;

z2 – среднее количество оборотных рейсов на единицу подвижного состава общественного транспорта в сутки, рейс/ТС. Данная величина определяет общие параметры сети городского пассажирского транс порта общего пользования, такие как протяженность маршрута и ско рость на линии;

kl2 – коэффициент выхода подвижного состава на линию. Данная величина определяет эксплуатационные параметры использования подвижного состава парка транспортных средств городского пасса жирского транспорта общего пользования.

Аналогично для индивидуального транспорта примем:

w3 – средняя вместимость транспортного средства ИТ, чел./ТС.

Данная величина определяет сложившуюся (наблюдаемую) в круп ных городах степень использования индивидуального транспорта в ежедневных поездках в будний день;

4.3. Построение математической модели оптимизационной задачи z3 – среднее количество поездок на ИТ одного человека в сутки, рейс;

В дальнейшем в модель будет включен также подвижной состав ОТ, который не входит в единую маршрутную сеть городского пасса жирского транспорта общего пользования.

Постановка ограничения по имеющемуся подвижному составу для города Перми. Для города Перми приняты следующие значения параметров:

ОТ = 1000 ТС;

ИТ = 285000 ТС;

u2 =100 пасс./рейс;

z2 = 16 рейсов;

kl2 = 0,8;

w3 = 1,4 чел./ТС;

z3 = 6.

Тогда для Перми ограничение примет вид:

1 10 X rs 2 1000, (4.44) 100 16 0,8 r =1 s= 1 10 X rs3 285000. (4.45) 1,4 6 r =1 s = Особенности построения энергетических ограничений При построении энергетических ограничений используются по нятия идеальной и реальной сети, схематичные изображения которой приведены на рис. 4.12–4.13 (см. цветную вклейку).

Реальная сеть – это физически существующая УДС, представлен ная в виде графа, ребрами которого являются дороги и улицы, узла ми – перекрестки. Нагрузка участка реальной сети – это интенсивно сти транспортных потоков на данном участке.

Идеальная сеть – это сеть, узлами которой являются центры транс портных районов, а ребрами – воздушные линии, соединяющие их.

Нагрузка участка идеальной сети – это количество корреспонденций, совершаемых между парой районов, центры которых служат началом и концом отрезка.

Необходимость использования терминов реальной и идеальной сети в ограничениях связана с тем, что переменные оптимизационной Глава 4. Оптимальные модели формирования и развития...

задачи Xrsk определены в терминах идеальной сети. При этом энерге тические ограничения строятся по принципу «не хуже, чем есть», по этому правые части данных ограничений логичнее строить исходя из текущего анализа работы реальной УДС города. Далее, при расчете каждого из ограничений нужно учитывать не только размеры исследу емой зоны и протяженность ее УДС, но и население путем учета удель ного вредного воздействия. При этом постановка ограничений также формируется по принципу «не хуже, чем сейчас».

Предложенный подход к расчету энергетических ограничений име ет ряд недостатков. В частности, он не учитывает количество жителей каждой из исследуемых зон, которые попадают под воздействие за грязняющих веществ, шума, риска ДТП.

При использовании данного подхода результаты расчета позво ляют сделать вывод о том, что допустимый уровень шума или объ ем загрязняющих веществ в зоне 1 может быть больше, чем в зоне 9, имеющей меньшее население и меньшую площадь УДС при большей площади, то есть в действительности при равномерном распределении загрязнения по зоне 9 в пересчете на одного жителя объем вредного воздействия окажется меньше, чем зоне 1.

Возможен альтернативный подход к расчету энергетических огра ничений. Он включает в себя расчет удельного вредного воздействия на одного жителя зоны. При расчете каждого из ограничений нужно учитывать не только размеры исследуемой зоны и протяженность УДС данной зоны, но и население зоны, проводя учет удельного вред ного воздействия. Расчет ограничений также выполняется по принци пу «не хуже, чем сейчас».

Ограничение по загрязнению атмосферного воздуха Ограничение по загрязнению атмосферного воздуха относится к энергетическим ограничениям транспортного предложения. Несо вершенство технологий преобразования энергии в двигателе внутрен него сгорания наносит вред окружающей среде и здоровью жителей городов.

При постановке ограничения по загрязнению атмосферного воз духа был использован комбинированный подход. Он включает в себя анализ существующих объемов выбросов автотранспорта загрязняю щих веществ в городах.

В целях формирования ограничений на выбросы загрязняющих веществ на городских территориях был проведен комплекс расчетных экспериментов. Вычислительные эксперименты проводили с целью определения предельного объема движения, формирующего предель но допустимое загрязнение атмосферного воздуха в течение суток.

4.3. Построение математической модели оптимизационной задачи Возможен также прямой расчет правой части ограничения как су ществующего положения с загрязнением исследуемой территории, в этом случае ограничение соответствует принципу «не хуже, чем сей час».

Структурная схема постановки ограничений по загрязнению ат мосферного воздуха представлена на рис. 4.14. При этом используются такие параметры, как удельные значения энергии выбросов загрязня ющих веществ, средняя доля длины корреспонденций в зоне, населе ние зоны.

Постановка ограничения по загрязнению атмосферного воздуха в общем виде. Ограничение по загрязнению атмосферного воздуха в общем виде будет следующим:

f (X rsk,lrs,ak) D, (4.46) где X rsk – количество людей, передвигающихся через зону r по типу s видом транспорта k в сутки, чел.;

ak – количество энергии, требуемое на перемещение одного человека на 1 км видом транспорта k, Дж/км/ чел.;

lrs – средняя доля длины корреспонденции через зону r по типу s, км;

f (X rsk,lrs,ak) – некоторая функция от указанных параметров, характеризующая объем выбросов загрязняющих веществ;

D – пре дельный суточный объем возможной утилизации энергии выбросов загрязняющих веществ на одного жителя города в сутки, Дж/чел.

Постановка левой части ограничения по загрязнению атмосфер ного воздуха. Левая часть ограничения по загрязнению атмосферного воздуха в общем виде будет следующей:

3 3 f (X rsk) = a1 lrs X rs1 + a2 lrs X rs 2 + a3 lrs X rs 3, (4.47) s =1 s =1 s = где X rs1 – количество людей, передвигающихся через зону r по типу s пешком в сутки, чел.;

X rs 2 – количество людей, передвигающихся через зону r по типу s на ОТ в сутки, чел.;

X rs 3 – количество людей, передвигающихся через зону r по типу s на ИТ в сутки, чел.;

lrs – сред няя доля длины корреспонденции через зону r по типу s, км;

ak – ко личество энергии, требуемое на перемещение одного человека на 1 км видом транспорта k, Дж/км/чел.

Рис. 4.14. Структурная схема постановки ограничения по загрязнению атмосферного воздуха Глава 4. Оптимальные модели формирования и развития...

4.3. Построение математической модели оптимизационной задачи Для того чтобы получить значение энергии в пересчете на одного человека, левую часть неравенства разделим на количество жителей данной зоны:

1 (a1 lrs X rs1 + f (X rsk) = Nr s = 3 + a2 lrs X rs 2 + a3 lrs X rs 3), (4.48) s =1 s = X rs1 – количество людей, передвигающихся через зону r по типу s где X rs 2 – количество людей, передвигающихся че пешком в сутки, чел.;

X rs 3 – количество людей, пере рез зону r по типу s на ОТ в сутки, чел.;

lrs – средняя двигающихся через зону r по типу s на ИТ в сутки, чел.;

доля длины корреспонденции через зону r по типу s, км;

ak – количе ство энергии, требуемое на перемещение одного человека на 1 км ви дом транспорта k, Дж/км/чел.;

N r – количество жителей зоны r, чел.

Для постановки левой части экологического ограничения необхо димо произвести расчет коэффициентов a2 и a3, которые отвечают за расход энергии при использовании индивидуального и общественного транспорта. Значение параметра a1 равно нулю. Для расчета значений коэффициентов a2 и a3 потребуется введение ряда параметров.

Рассчитаем массовый расход топлива, затрачиваемый определен ным видом транспорта:

bmi = ui, (4.49) где bmi – массовый расход топлива, затрачиваемый определенным видом транспорта, кг/км;

u2 – средний расход топлива ОТ, л/км;

u3 – средний расход топлива ИТ, л/км;

– плотность топлива, составляет, кг/л.

Тогда расход энергии, затрачиваемой на 1 км пути, будет рассчи тываться следующим образом:

bmi, (4.50) ami = b где ami – расход энергии, затрачиваемой на 1 км пути видом транспор та i, кВт ч/км;

bmi – массовый расход топлива, затрачиваемый видом Глава 4. Оптимальные модели формирования и развития...

транспорта i, кг/км;

b – расход топлива на выработку 1 кВт ч энергии, кг/кВт ч.

Значение расхода энергии на перемещение одного человека на 1 км пути для ОТ составит:

am2, а2 = (4.51) w где a2 – количество энергии, требуемое на перемещение одного че ловека на 1 км на ОТ, Дж/км/чел.;

w2 – вместимость ТС ОТ, чел./ТС;

am2 – расход энергии, затрачиваемой на 1 км пути ОТ, кВт ч/км.

Значение расхода энергии на перемещение одного человека на 1 км пути для ИТ составит:

am а3 = (4.52), w где a3 – количество энергии, требуемое на перемещение одного чело века на 1 км на ИТ, Дж/км/чел.;

w3 – вместимость ТС ИТ, чел./ТС;

am3 – расход энергии, затрачиваемой на 1 км пути ИТ, кВт ч/км.

Таким образом, в общем виде экологическое ограничение будет следующим:

u3 1 u2 lrs X rs 2 + lrs X rs 3) D ((4.53) N r b w2 s =1 b w3 s = или 1 3 (a2 lrs X rs 2 + a3 lrs X rs 3) D. (4.54) Nr s =1 s = Постановка правой части ограничения по загрязнению атмосферно го воздуха. Правая часть ограничения (D) определяет существующий объем утилизации энергии на одного жителя города, который рассчи тывают по методике [140, 141].

Цель выполнения данного ограничения – не допустить увеличе ния объема утилизации энергии в расчете на одного жителя города по сравнению с существующим объемом.

Расчет объема утилизации энергии будем осуществлять по NOx, так как оксиды азота являются одними из наиболее вредных веществ, по 4.3. Построение математической модели оптимизационной задачи ступающих в атмосферу вместе с отработавшими газами автомобиля и прямо влияющих на качество окружающей атмосферы в зоне действия автомагистралей [64].

Для расчета D сначала необходимо найти общий объем выбросов NOx транспортными потоками на территории города. Значение пара метра D будет определяться как DNOx D=, (4.55) N где DNOx – масса выбросов NOx в городе за сутки, г;

N – количество жителей города, чел.

Величина DNOx будет равняться сумме эмиссий NOx всех участков УДС города:

T DNOx = d NOxi, (4.56) i = где d NOxi – суточная эмиссия NOx i-го участка УДС, г/сутки;

Т – коли чество участков УДС в городе.

Величина d NOxi рассчитывается согласно методике [142], в соот ветствии с которой эмиссия одного автомобиля будет полиномиально зависеть от его скорости движения:

d NOxi = (a + b vi + c vi2 + d vi3 + e vi4) li qi, (4.57) где vi – актуальная скорость движения на i-м участке УДС, км/ч;

qi – интенсивность транспортных потоков на i-м участке УДС, авт./сутки;

li – длина i-го участка УДС, км.

Значения коэффициентов a, b, c, d, e для легкового транспорта и ав тобусов приведены в табл. 4.5.

Дата добавления: 2017-02-01; Просмотров: 42; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!