Научный журнал
Успехи современного естествознания
ISSN 1681-7494
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,823

НЕЙРОСЕТЕВЫЕ МЕТОДЫ В ИССЛЕДОВАНИИ ЗАГРЯЗНЕНИЯ АКУСТИЧЕСКОЙ СРЕДЫ ГОРОДА АВТОМОБИЛЬНЫМ ТРАНСПОРТОМ

Васильева В.В.

Вопросы борьбы с шумом приобретают все большее значение, так как человек практически постоянно находится в условиях шумового дискомфорта на транспорте, на производстве и в быту. При этом транспортный шум имеет больше негативных последствий для населения, чем остальные виды, так как сфера его действия значительно шире, а физические параметры, характеризующие влияние шума на организм человека, несравнимо выше.

В настоящее время при различных исследованиях в области экологии автотранспорта наиболее эффективно использование математических моделей (ММ), которые позволяют не только оценить, но и спрогнозировать развитие экологической ситуации.

Для г.Орла проблема шумового воздействия транспортных потоков является актуальной, т.к. 80% из всех жалоб населения на шум приходится на автомобили, движущиеся по автодорогам (АД) города.

Основными факторами шумового загрязнения являются такие характеристики, как интенсивность транспортного потока (ИТП), доля грузового и общественного транспорта в потоке, средневзвешенная скорость потока автотранспорта (АТ). Для выявления реальной картины транспортной нагрузки на АД города были проведены натурные замеры этих параметров на различных улицах. Было обследовано 120 АД, по которым осуществляется проезд АТ. Результаты проведенных исследований показали, что 68% дорог имеют ИТП до 1100 авт/час, 23% - 1100-1900 авт/час, на 9% автодорог регистрируется ИТП более 2000 авт/час (из них 30% с ИТП более 3000 авт/час). Доля грузового и общественного транспорта в потоке варьируется от 0 до 36,5%, скорость ТП изменяется от 20 до 70 км/ч.

Кроме того, на формирование зон акустического дискомфорта (их размера и эквивалентного уровня шума) влияют внешние факторы: метеопараметры, плотность застройки, этажность, продольный и поперечный профили, вид покрытия дороги, число полос движения, тип двигателя автомобиля, наличие зеленых насаждений.

Измеренный эквивалентный уровень шума на различных дорогах, соответствующих различным сочетаниям вышеуказанных факторов, составил от 65 до 83 дБА.

В настоящее время в рамках проекта РФФИ в г. Орле разрабатывается автоматизированная система экологического мониторинга (АСЭМ) в зоне влияния АД. Одним из объектов экологического мониторинга будет являться акустическая среда. Для обеспечения эффективности функционирования системы разработан блок ММ, позволяющий как оценить, так и спрогнозировать воздействие транспортных потоков на акустическую среду города.

Для построения модели использовался аппарат искусственных нейронных сетей (ИНС), при этом разрабатывались два блока ММ: блок частных моделей, разработанных для конкретных опытных участков, на которых планируется размещение локальных станций экологического мониторинга и блок универсальной модели для прогнозирования состояния среды в любой точке на городских АД.

Для построения и обучения ИНС использовался пакет NeuroPro. Проводилось обучение и тестирование одно-, двух- и трехслойной ИНС прямого распространения с сигмоидальной (рациональной) функцией активации с различным числом нейронов в скрытых слоях. Для оптимизации обучения сети выбран метод сопряженных градиентов и квазиньютоновский BFGS-метод. Для оценки качества модели рассчитывалась средняя ошибка аппроксимации - среднее отклонение расчетных значений эквивалентного уровня транспортного шума от фактических, а также экспериментальная ошибка, которая является квадратным корнем сумм квадратов остатков для каждого отклика.

Для одного из опытных участков - ул.Комсомольской разработана ИНС с архитектурой 5-4-3-1 (пять входов: ИТП, доля грузового и общественного транспорта в потоке, скорость ТП, длина перегона, ширина дороги; два скрытых слоя с 4 и 3 нейронами; один выход - эквивалентный уровень шума). Также разработаны ММ для определения управляющего воздействия:

  • определение ИТП для заданного эквивалентного уровня шума,
  • определение скорости ТП при известной ИТП и уровне шума,
  • определение доли грузового и общественного транспорта в потоке для конкретного уровня шума и ИТП.

Построенные прогностические ММ будут использованы при функционировании региональной системы мониторинга воздействия АД на окружающую природную среду города Орла. Результаты имитационных компьютерных экспериментов позволяют дать оценку качественного состояния акустической среды без проведения трудоемких и дорогостоящих натурных замеров. Они станут основой для выработки конкретных мероприятий, позволяющих повысить экологическую безопасность АД города.


Библиографическая ссылка

Васильева В.В. НЕЙРОСЕТЕВЫЕ МЕТОДЫ В ИССЛЕДОВАНИИ ЗАГРЯЗНЕНИЯ АКУСТИЧЕСКОЙ СРЕДЫ ГОРОДА АВТОМОБИЛЬНЫМ ТРАНСПОРТОМ // Успехи современного естествознания. – 2007. – № 7. – С. 77-78;
URL: http://www.natural-sciences.ru/ru/article/view?id=11317 (дата обращения: 18.05.2021).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074