Исследование взаимосвязи дорожно-транспортных происшествий по Владимирской области с гео и гелиофизическими характеристиками Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

УДК 621.396.25 +538.567

Грунская Л. В., д-р техн. наук, профессор

Лещев И. А., студент

Исакевич В. В., канд. техн. наук, доцент

ГБОУ ВПО «Владимирский государственный университет им. А. Г. и Н. Г. Столетовых»

Широбоков А. В., заместитель начальника части (медико-санитарной), начальник центра (государственного санитарно-эпидемиологического надзора), главный государственный санитарный врач ФКУЗ «Медико-санитарная часть МВД России по Владимирской области» Сушкова Л. Т., д-р техн. наук, заведующий кафедрой

ГБОУ ВПО «Владимирский государственный университет им. А. Г. и Н. Г. Столетовых»

Исследование взаимосвязи дорожно-транспортных происшествий по Владимирской области с гео- и гелиофизическими характеристиками1

Ключевые слова: дорожно-транспортное происшествие, мониторинг электромагнитных полей, распределение коэффициента корреляции, числа Вольфа.

Keywords: road transport accident, monitoring of electrical and geomagnetic fields, distribution of the correlation coefficient, Wolf numbers.

Владимирским государственным университетом совместно с Медико-санитарной частью МВД России по Владимирской области осуществляется работа по исследованию воздействия гелио- и геофизических факторов на показатели здоровья населения. Используются статистические данные по дорожно-транспортным происшествиям (ДТП) по Владимирской области с 2001 по 2006 год и базы экспериментальных данных о напряженности электрического поля Земли, геомагнитного поля, числах Вольфа. Предварительный анализ полученных результатов свидетельствует о неслучайности выявленных корреляционных связей между ДТП и геофизическими полями.

Введение

Человек живет в условиях электромагнитных полей широкого частотного диапазона — от инфраниз-кочастотного до оптического. Влияние естественных электромагнитных полей на его жизнедеятельность проявляется в различных ситуациях [1]. На преды-

1 Работа проводится при поддержке гранта РФФИ № 11-05-97518, ФЦП 14.В37.21.0668, государственного задания 5.2971.2011.

дущем этапе наших исследований была выявлена взаимосвязь уровня напряженности электрического поля пограничного слоя атмосферы крайне низкочастотного диапазона с соотношением между уровнями заболеваемости населения [2]. Настоящие исследования предприняты с целью спрогнозировать воздействие гео- и гелиофизических явлений на ДТП. Задачи исследований связаны с поиском взаимосвязей электромагнитного поля пограничного слоя атмосферы с количеством ДТП и количеством пострадавших во Владимирской области [3-6]. Работа осуществляется Владимирским государственным университетом им. А. Г. и Н. Г. Столетовых (ВлГУ) совместно с Управлением Роспотребнадзора по Владимирской области и ФКУЗ «Медико-санитарная часть МВД России по Владимирской области».

Актуальность данной темы обусловлена высоким уровнем дорожно-транспортного травматизма в России. Ежегодно в ДТП погибают около 30 тыс. и получают ранения свыше 180 тыс. человек [7-9].

Оценка взаимосвязей между ДТП и геофизическими факторами

Созданная база данных системы многоканального синхронного мониторинга электрического и геомагнитного полей на разнесенных в пространстве

станциях (физический экспериментальный полигон ВлГУ; станция Института солнечно-земной физики СО РАН на озере Байкал, станция в пос. Паратунка (Камчатка), Институт вулканологии и сейсмологии ДВО РАН (Петропавловск-Камчатский), станция на базе научно-производственного объединения «Тайфун» в Обнинске) позволила провести анализ взаимодействия гелио- и геофизических факторов (чисел Вольфа, электрического и магнитного полей Земли) с ДТП во Владимирской области за 2001-2006 годы.

На отдельных участках временных рядов выявлена значимая корреляция между вертикальной

составляющей напряженности электрического поля, магнитным полем Земли, числами Вольфа и количеством ДТП, числом пострадавших в ДТП по Владимирской области (табл. 1). Например, коэффициент корреляции между погибшими в ДТП и числами Вольфа в северном полушарии Солнца с 21.03.2006 до 21.04.2006 равен 0,7 при вероятности ошибки р < 0,001; коэффициент корреляции между ДТП и числами Вольфа в южном полушарии Солнца с 27.11.2006 до 28.12.2006 равен -0,63 при вероятности ошибкир < 0,001.

Таблица 1 Коэффициенты корреляции с вероя! в результате ДТП, их сумма по Влади магнитного поля Земли, чисел Волы гностью ошибки р для количества ДТП, погибших, раненных мирской области и напряженности электрического поля, >а за 2001-2006 годы

Анализируемый процесс Дата Коэффициент корреляции Вероятность ошибки р

2001

ДТП и электрическое поле Земли 28.06.2001 — 24.07.2001 -0,45 <0,02

ДТП и геомагнитное поле 28.06.2001 — 08.08.2001 0,40 <0,01

ДТП и число Вольфа 28.06.2001 — 29.08.2001 0,45 <0,001

Погибшие в результате ДТП и число Вольфа (Ы) 19.07.2001 — 19.09.2001 -0,46 <0,001

Раненные в результате ДТП и число Вольфа 19.07.2001 — 19.09.2001 0,39 <0,01

2002

Погибшие в результате ДТП и геомагнитное поле 10.07.2002 — 21.08.2002 -0,41 <0,01

2003

Раненные в результате ДТП и число Вольфа (Ы) 11.07.2003 — 11.08.2003 -0,46 <0,01

Раненные в результате ДТП и число Вольфа (Ы) 11.08.2003 — 11.09.2003 0,46 <0,01

Раненные в результате ДТП и число Вольфа 11.08.2003 — 11.09.2003 -0,41 <0,02

2004

ДТП и число Вольфа 13.02.2004 — 25.03.2004 -0,46 <0,01

ДТП и число Вольфа (Ы) 30.01.2004 — 11.03.2004 -0,41 <0,01

Погибшие в результате ДТП и электрическое поле Земли 31.10.2004 — 31.12.2004 -0,30 <0,02

Погибшие в результате ДТП и электрическое поле Земли 15.08.2004 — 25.09.2004 -0,37 <0,02

Погибшие в результате ДТП и электрическое поле Земли 31.08.2004 — 01.10.2004 -0,44 <0,02

Погибшие в результате ДТП и число Вольфа 22.11.2004 — 23.12.2004 -0,48 <0,01

Погибшие в результате ДТП и число Вольфа (Ы) 24.11.2004 — 25.12.2004 -0,51 <0,01

Раненные в результате ДТП и число Вольфа 29.01.2004 — 30.03.2004 -0,33 <0,01

Раненные в результате ДТП и число Вольфа 25.02.2004 — 26.04.2004 -0,35 <0,01

Раненные в результате ДТП и электрическое поле Земли 05.10.2004 — 15.11.2004 -0,36 <0,02

Раненные в результате ДТП и число Вольфа 29.01.2004 — 10.03.2004 -0,43 <0,01

Раненные в результате ДТП и число Вольфа 30.10.2004 — 10.12.2004 0,40 <0,01

Раненные в результате ДТП и число Вольфа 02.02.2004 — 04.03.2004 -0,47 <0,01

Раненные в результате ДТП и число Вольфа (Ы) 12.04.2004 — 13.05.2004 -0,45 <0,01

Пострадавшие в результате ДТП и число Вольфа 29.01.2004 — 30.03.2004 -0,34 <0,01

Пострадавшие в результате ДТП и число Вольфа 06.10.2004 — 06.12.2004 0,31 <0,01

Продолжение табл. 1

Анализируемый процесс Дата Коэффициент корреляции Вероятность ошибки р

Пострадавшие в результате ДТП и число Вольфа 29.01.2004 — 30.03.2004 -0,32 <0,01

Пострадавшие в результате ДТП и электрическое поле Земли 30.10.2004 — 10.12.2004 -0,37 <0,02

Пострадавшие в результате ДТП и число Вольфа 29.01.2004 — 10.03.2004 -0,45 <0,01

Пострадавшие в результате ДТП и число Вольфа 02.02.2004 — 04.03.2004 -0,51 <0,01

Пострадавшие в результате ДТП и число Вольфа (Ы) 12.04.2004 — 13.05.2004 0,47 <0,01

Пострадавшие в результате ДТП и число Вольфа 29.01.2004 — 29.02.2004 -0,50 <0,01

Пострадавшие в результате ДТП и число Вольфа 30.10.2004 — 30.11.2004 0,41 <0,01

2005

ДТП и электрическое поле Земли 4.01.2005 — 6.03.2005 -0,284 <0,05

ДТП и электрическое поле Земли 3.08.2005 — 3.10.2005 -0,330 <0,01

ДТП и магнитное поле Земли 2.08.2005 — 2.10.2005 -0,345 <0,01

ДТП и число Вольфа 19.09.2005 — 19.11.2005 -0,301 <0,02

ДТП и число Вольфа 8.01.2005 — 10.03.2005 0,310 <0,02

ДТП и число Вольфа 28.01.2005 — 30.03.2005 0,314 <0,02

ДТП и электрическое поле Земли 10.01.2005 — 20.02.2005 -0,397 <0,01

ДТП и электрическое поле Земли 23.08.2005 — 30.10.2005 -0,472 <0,01

ДТП и магнитное поле Земли 05.04.2005 — 16.05.2005 -0,463 <0,01

ДТП и число Вольфа 05.10.2005 — 15.11.2005 -0,392 <0,02

ДТП и число Вольфа 28.01.2005 — 10.03.2005 0,454 <0,01

ДТП и электрическое поле Земли 28.01.2005 — 28.02.2005 -0,574 <0,001

ДТП и электрическое поле Земли 02.09.2005 — 03.10.2005 -0,535 <0,01

ДТП и магнитное поле Земли 04.04.2005 — 05.05.2005 -0,436 <0,02

ДТП и число Вольфа (Ы) 15.02.2005 — 18.03.2005 -0,431 <0,02

ДТП и число Вольфа 25.01.2005 — 25.02.2005 0,479 <0,01

Погибшие в результате ДТП и электрическое поле Земли 09.07.2005 — 08.09.2005 -0,390 <0,01

Погибшие в результате ДТП и электрическое поле Земли 25.08.2005 — 25.10.2005 -0,397 <0,01

Погибшие в результате ДТП и магнитное поле Земли 08.06.2005 — 08.08.2005 -0,320 <0,02

Погибшие в результате ДТП и число Вольфа 02.03.2005 — 02.05.2005 0,322 <0,02

Погибшие в результате ДТП и электрическое поле Земли 22.03.2005 — 02.05.2005 0,493 <0,001

Погибшие в результате ДТП и электрическое поле Земли 29.07.2005 — 08.06.2005 -0,460 <0,01

Погибшие в результате ДТП и электрическое поле Земли 23.08.2005 — 03.10.2005 -0,492 <0,001

Погибшие в результате ДТП и магнитное поле Земли 15.05.2005 — 25.06.2005 0,348 <0,05

Погибшие в результате ДТП и магнитное поле Земли 11.07.2005 — 21.08.2005 -0,349 <0,05

Погибшие в результате ДТП и число Вольфа 20.05.2005 — 30.06.2005 -0,419 <0,01

Погибшие в результате ДТП и число Вольфа 20.05.2005 — 30.06.2005 -0,463 <0,01

Окончание табл. 1

Анализируемый процесс Дата Коэффициент корреляции Вероятность ошибки р

Погибшие в результате ДТП и электрическое поле Земли 01.04.2005 — 02.05.2005 0,520 <0,01

Погибшие в результате ДТП и электрическое поле Земли 02.09.2005 — 03.10.2005 -0,514 <0,01

Погибшие в результате ДТП и магнитное поле Земли 01.08.2005 — 01.09.2005 -0,432 <0,02

Погибшие в результате ДТП и число Вольфа 01.04.2005 — 02.05.2005 0,485 <0,01

Погибшие в результате ДТП и число Вольфа (Ы) 27.02.2005 — 30.03.2005 -0,425 <0,02

Погибшие в результате ДТП и число Вольфа 01.04.2005 — 02.05.2005 0,497 <0,01

Погибшие в результате ДТП и число Вольфа 30.05.2005 — 30.06.2005 -0,474 <0,01

Раненные в результате ДТП и электрическое поле Земли 04.01.2005 — 06.03.2005 -0,283 <0,05

Раненные в результате ДТП и электрическое поле Земли 29.10.2005 — 29.12.2005 -0,281 <0,05

Раненные в результате ДТП и магнитное поле Земли 02.08.2005 — 02.10.2005 -0,310 <0,02

Раненные в результате ДТП и электрическое поле Земли 10.01.2005 — 20.02.2005 -0,392 <0,02

Раненные в результате ДТП и магнитное поле Земли 05.04.2005 — 16.05.2005 -0,448 <0,02

Раненные в результате ДТП и электрическое поле Земли 28.01.2005 — 28.02.2005 -0,495 <0,01

Сумма погибших и раненных в результате ДТП и электрическое поле Земли 04.09.2005 — 04.11.2005 -0,305 <0,02

Сумма погибших и раненных в результате ДТП и магнитное поле Земли 02.08.2005 — 02.10.2005 -0,348 <0,01

Сумма погибших и раненных в результате ДТП и электрическое поле Земли 10.01.2005 — 20.02.2005 -0,374 <0,02

Сумма погибших и раненных в результате ДТП и магнитное поле Земли 05.04.2005 — 16.05.2005 -0,440 <0,01

Сумма погибших и раненных в результате ДТП и число Вольфа (Ы) 05.02.2005 — 18.03.2005 -0,366 <0,02

Сумма погибших и раненных в результате ДТП и электрическое поле Земли 05.01.2005 — 05.02.2005 -0,450 <0,01

Сумма погибших и раненных в результате ДТП и электрическое поле Земли 20.08.2005 — 20.09.2005 -0,438 <0,02

2006

ДТП и число Вольфа 01.01.2006 — 03.03.2006 -0,43 <0,001

ДТП и число Вольфа 17.01.2006 — 19.03.2006 -0,43 <0,001

ДТП и число Вольфа 27.11.2006 — 28.12.2006 -0,61 <0,001

Погибшие в результате ДТП и электрическое поле Земли 06.01.2006 — 16.02.2006 0,53 <0,001

Погибшие в результате ДТП и число Вольфа (Ы) 15.03.2006 — 25.04.2006 0,50 <0,001

Погибшие в результате ДТП и электрическое поле Земли 13.01.2006 — 13.02.2006 0,69 <0,001

Погибшие в результате ДТП и число Вольфа (Ы) 21.03.2006 — 21.04.2006 0,70 <0,001

Раненные в результате ДТП и число Вольфа 03.11.2006 — 14.12.2006 0,59 <0,001

Раненные в результате ДТП и число Вольфа 03.11.2006 — 04.12.2006 0,63 <0,001

Ы — северное полушарие Солнца; S — южное полушарие Солнца.

а) Р/Н 160 140 120 100 80 60 40 20

-0,6 -0,4 -0,2 в) Р/Н

160

140

120

100

80 60 40 20

-0,6 -0,4 -0,2 д) Р/Н

120 100 80 60 40 20

-0,4 -0,2

б) Р/Н 160 140 120 100 80 60 40 20

-0,5 г) Р/Н

160

140

120

100

80 60 40 20

-0,6 -0,4 -0,2 е) Р/Н

140

120

100 80 60 40 20

-0,6 -0,4 -0,2

к

-0,3 -0,1 0 0,1 0,2 0,3 0,4

0,2 0,4

Рис. 1

Распределение коэффициентов корреляции между случайными рядами № 1 и № 2 (а), № 3 и № 4 (б), № 5 и № 6 (в), № 7 и № 8 (г), № 9 и № 10 (д), № 11 и № 12 (е)

к

к

к

к

а) Р/Н 100

80 60 40

20

б) Р/Н 60 50 40 30 20 10

£

-0,3 -0,2 -0,1 0 0,1 0,2 0,3 0,4

в) Р/Н

70 60 50 40 30 20 10

£

-0,6 -0,4 -0,2 0 0,2 0,4 0,6 д) Р/Н

70 60 50 40 30 20 10

-0,6 -0,4 -0,2 0 0,2 0,4 0,6

£

-0,6 -0,4 -0,2 г) Р/Н 60 50 40 30 20 10

£

-0,6 -0,4 -0,2 0 0,2 0,4 0,6 е) Р/Н

60 50 40 30 20 10

-0,6 -0,4 -0,2

Рис. 2

Гистограммы распределения коэффициентов корреляции за 2004 год: а — между количеством ДТП и напряженностью электрического поля; б — между количеством ДТП и числом Вольфа; в — между количеством ДТП и числом Вольфа в северном полушарии Солнца; г — между ДТП и числом Вольфа в южном полушарии Солнца; д — между количеством погибших в результате ДТП и напряженностью электрического поля; е — между количеством погибших в результате ДТП и числом Вольфа

£

£

а) Р/Н

80

60

40

20

б) Р/Н

40

30

20

10

к

к

в) Р/Н 70 60 50 40 30 20 10

-0,6 -0,4 -0,2 0 0,2 0,4 0,6 -0,5 -0,4 -0,3 -0,2 -0,1 0 0,1 0,2 0,3 0,4

г) Р/Н

70 60 50 40 30 20 10

к

к

-0,6 -0,4 -0,2 0 0,2 0,4 0,6 -0,6 -0,4 -0,2 0 0,2 0,4 0,6

д) Р/Н

100

80

60

40

20

е) Р/Н 60 50 40 30 20 10

-0,6 -0,4 -0,2 0 0,2 0,4 0,6

-0,6 -0,4 -0,2 0 0,2 0,4

Рис. 3

Распределение коэффициентов корреляции за 2005 год: а — между количеством ДТП и напряженностью электрического поля; б — между количеством ДТП и магнитным полем; в — между количеством ДТП и числом Вольфа; г — между количеством раненных в результате ДТП и напряженностью электрического поля; д — между количеством погибших в результате ДТП и числом Вольфа в северном полушарии Солнца; е — между количеством раненных в результате ДТП и магнитным полем

к

к

а) P/H 160 140 120 100 80 60 40 20

б) P/H 160 140 120 100 80 60 40 20

-0,6 -0,4 -0,2 0 0,2 0,4 0

-0,6 -0,4 -0,2

в) P/H

160 140 120 100 80 60 40 20

г) P/H

160 140 120 100 80 60 40

20

k

-0,6 -0,4 -0,2

0,2 0,4 0,6

-0,6 -0,4 -0,2

0 0,2 0,4 0,6

Рис. 4

Гистограммы распределения коэффициентов корреляции 01.01.2004 до 12.07.2006 (0\): а — между количеством ДТП и напряженностью электрического поля; б — между количеством ДТП и числом Вольфа; в — между количеством ДТП и числом Вольфа в южном полушарии Солнца; г — между количеством ДТП и числом Вольфа в северном полушарии Солнца. Гистограммы распределения коэффициента корреляции между двумя случайными рядами, полученными в программе MS Excel (^Л)

k

k

k

0

Для анализа степени случайности появления участков со значимыми коэффициентами корреляции проведено сравнение распределения коэффициента корреляции между двумя случайными рядами и распределения коэффициента корреляции между рядами анализируемых процессов. В программе MS Excel были сформированы 12 случайных рядов.

Гистограммы распределения коэффициентов корреляции между двумя случайными рядами показаны на рис. 1. На графике по горизонтальной оси отложены коэффициенты корреляции k, а по вертикальной оси — отношение вероятности попадания коэффициента корреляции в n-й интервал на ши-

рину этого интервала (P/H). Гистограммы распределения коэффициентов корреляции между ДТП и напряженностью электрического поля, магнитным полем, числами Вольфа за 2004 и 2005 годы показаны на рис. 2 и 3 соответственно. При сравнении рис. 1 и рис. 2, 3 выявлены различия по величине коэффициентов корреляции в разных диапазонах. Вероятность появления коэффициентов корреляции в диапазоне 0,4-0,5 между рядами анализируемых процессов (например, ДТП и напряженность электрического поля) выше, чем вероятность появления коэффициентов корреляции между случайными рядами. В диапазоне 0-0,2 ситуация противоположна:

вероятность появления коэффициентов корреляции между рядами анализируемых процессов ниже, чем вероятность появления коэффициентов корреляции между случайными рядами. На рис. 4 показаны гистограммы распределения коэффициентов корреляции между ДТП и напряженностью электрического поля, магнитного поля, числами Вольфа за 2004-2006 годы (□) и гистограммы распределения коэффициента корреляции между двумя случайными рядами (Н). Наложение диаграмм (рис. 4) еще более наглядно показывает различия по величине коэффициентов корреляции в разных диапазонах. Предварительный анализ полученных результатов свидетельствует о неслучайности полученных корреляционных связей.

Выводы

Проведен анализ взаимодействия гелио- и геофизических факторов (чисел Вольфа, электрического и магнитного полей Земли) с ДТП во Владимирской области за 2001-2006 годы. Актуальность данной темы обусловлена высоким уровнем дорожно-транспортного травматизма и необходимостью выявления воздействия гелио- и геофизических факторов на здоровье человека.

Несмотря на многофакторность анализируемых взаимосвязей на отдельных участках временных рядов, выявлена значимая корреляция между вертикальной составляющей напряженности электрического поля, магнитным полем Земли, числами Вольфа и количеством ДТП, числом пострадавших в ДТП по Владимирской области. Для анализа степени случайности появления участков со значимыми коэффициентами корреляции были проанализированы гистограммы распределения коэффициентов корреляции между ДТП и напряженностью электрического поля, магнитным полем, числами Вольфа с использованием экспериментальных данных за 2004-2006 годы. Анализ полученных результатов позволяет сделать предварительный вывод о возможной неслучайности полученных корреляционных связей.

На здоровье человека влияют многие факторы: экологические, техногенные, социальные факторы, случайные. На следующем этапе исследований планируется более детально проанализировать полученные взаимосвязи с использованием экспериментальной базы по различным геофизическим полям и явлениям за несколько десятков лет.

| Литература |

1. Чижевский А. Л. Земное эхо солнечных бурь. М.: Мысль, 1976. 367 с.

2. Грунская Л. В., Буренков В. Н., Лещев И. А. и др. Влияние геофизических характеристик пограничного слоя атмосферы на некоторые показатели здоровья населения // Биотехносфера. 2011. № 5. С. 59-65.

3. Грунская Л. В., Ефимов В. А., Исакевич В. В. и др. Мобильный приемно-регистрирующий комплекс для мониторинга электромагнитного поля приземного слоя атмосферы // Проектирование и технология электронных средств. 2005. № 2. С. 69-74.

4. Грунская Л. В., Исакевич В. В., Ефимов В. А. Разработка программно-аппаратного комплекса для исследования воздействия геофизических и техногенных факторов на электрическое поле приземного слоя атмосферы // Биомедицинская радиоэлектроника. 2008. № 6. С. 87-93.

5. Грунская Л. В., Исакевич В. В., Закиров А. А. и др. Программно-аппаратный комплекс исследования электро-магнитных полей пограничного слоя атмосферы // Биомедицинская радиоэлектроника. 2012. № 6. С. 42-47.

6. Широбоков А. В., Лещев И. А., Грунская Л. В. Влияние геофизических факторов на здоровье человека // Биомедицинская радиоэлектроника. 2012. № 6. С. 62-66.

7. Российский статистический ежегодник. 2011: Стат. сб. / Росстат. Р76. М., 2011. 795 с.

8. Об утверждении правил учета дорожно-транспортных происшествий: Постановление Правительства Российской Федерации от 29 июня 1995 г. № 647 // Собрание законодательства РФ. 1995. 10 июля. № 28. Ст. 2681.

9. Беляков В. Д., Яфаев Р. Х. Эпидемиология: Учебник. М.: Медицина, 1989. 415 с.