Большой экологической
проблемой в дорожно-транспортном комплексе на сегодняшний день остается
практически повсеместное применение на транспортных средствах двигателей
внутреннего сгорания. В процессе работы двигатели влияют на окружающую среду, воздействуя
на нее продуктами своей деятельности, что порождает значительное количество
экономических и экологических проблем.
Вклад автомобилей в загрязнение
окружающей среды, в основном атмосферы составляет – 60 - 90%. Основная причина загрязнения
воздуха заключается в неполном и неравномерном сгорании топлива. Только около 15%
его расходуется на движение автомобиля, а 85% «улетает в трубу». Из общей массы
выбросов 65% приходится на отработавшие выхлопные газы, 20% - на картерные
газы, 14% - испарение бензина. Если бы двигатели внутреннего сгорания были
эффективны на все 100%, то в качестве выхлопа выбрасывалась бы углекислый газ и
водяной пар. Однако эффективность сгорания топлива в двигателях низкая,
происходит не полное сгорание, а крекинг топлива, поэтому в выхлопных газах
содержится около 200 различных соединений (рис.1).
Рисунок 1 - Структура основных загрязняющих веществ от автотранспорта
Важным фактором,
определяющим выбросы от автотранспорта, является характер и качество
потребляемого топлива. Автотранспорт использует в качестве топлива в основном
бензин и дизельное топливо; в меньшей степени используются автомобили,
работающие на сжиженном нефтяном газе и сжатом природном газе.
Конечно, широкое
применение ДВС обусловлено рядом причин. Это и небольшая масса двигателя, и
достаточно высокие мощности. Такой двигатель экономичен, надежен, работает на
сравнительно не дорогом топливе. Человек широко использует все эти качества,
продолжает совершенствовать конструкцию двигателя и улучшать основные его
показатели. Однако по мере роста автомобильного парка всё больше стал
проявляться существенный недостаток двигателя внутреннего сгорания: при его
работе с выхлопными газами в окружающий воздух поступают вещества вредные для
здоровья человека. При этом следует учитывать, что вредные вещества находятся
практически в зоне дыхания человека, т.е. на высоте порядка 1,20 -1,50 м от
уровня земли. К заболеваниям, которые связывают с воздействием автомобильного
транспорта, относят онкологические, сердечнососудистые заболевания, а также
различные болезни органов дыхания.
Не стоит забывать также
и об отрицательном воздействии транспортного шума на жизнедеятельность
человека. Около 40 млн. населения России проживает в условиях шумового
дискомфорта, причем половина из них испытывает воздействие шума более 65 дБа.
В итоге, познав и
оценив все преимущества автомобиля, человек одновременно начал осознавать
экологическую опасность данного транспортного средства для окружающей среды.
Поэтом необходимо добиться того, чтобы выброс вредных вещества автомобилями был
бы сведен к минимуму, а в перспективе – полностью исключен. Таким образом, и влияние
непосредственно самой автомобильной дороги на природную среду будет сведено к
минимуму.
Чтобы не допустить
дальнейшего расширения отрицательного воздействия автомобильных дорог на
окружающую их среду, необходимо чётко представлять себе все возможные
направления этих воздействий и уметь принимать правильные и грамотные проектные
решения в процессе проектирования транспортных сооружений[1].
Концентрация токсичных
веществ, выделенных автомобилями, а также уровень транспортного шума зависит не
только от интенсивности движения, но и от дорожных условий. К ним относятся: категория
дороги, режим и интенсивность движения, ширина проезжей части, величина
продольного уклона и радиусов горизонтальных кривых, тип поперечного профиля,
наличие пересечений и примыканий в одном и разных уровнях, застройки в
придорожной полосе и т. д. Кроме того, определенную роль играют рельеф
местности, направление и скорость ветра, температура и влажность воздуха (табл.1,
табл.2).
Таблица 1 - Концентрация веществ в зависимости от режима работы карбюраторного двигателя
Режим работы
двигателя
|
Оксид
углерода, % по объему
|
Углеводороды,
мг/л
|
Оксиды азота,
мг/л
|
Холостой ход
|
4-12
|
2-6
|
-
|
Принудительный
холостой ход
|
2-4
|
8-12
|
-
|
Средние
нагрузки
|
0-1
|
0,8-1,5
|
2,5-4,0
|
Полные
нагрузки
|
2
|
0,7-0,8
|
4-8
|
Таблица 2 - Сравнительные характеристики выбросов
Компоненты
выхлопного газа
|
Содержание по
объему, %
|
Примечание
|
|
Двигатели
|
|||
карбюраторные
|
дизели
|
||
Азот
|
74,0-77,0
|
76,0-78,0
|
нетоксичен
|
Кислород
|
0,3-8,0
|
2,0-18,0
|
нетоксичен
|
Пары воды
|
3,0-5,5
|
0,5-4,0
|
нетоксичен
|
Диоксид
углерода
|
5,0-12,0
|
1,0-10,0
|
нетоксичен
|
Оксид углерода
|
0,1-10,0
|
0,01-5,0
|
токсичен
|
Альдегиды
|
0-0,2
|
0,001-0,009
|
токсичны
|
Оксид серы
|
0-0,002
|
0-0,03
|
токсичен
|
Сажа, г/м3
|
0,-0,04
|
0,01-1,1
|
токсична
|
Бензопирен,
мг/м3
|
0,01-0,02
|
до 0,01
|
канцерогенен
|
Состав и объёмы выбросов зависят также от типа
двигателя. В таблице 2 показаны выбросы ряда вредных веществ карбюраторного и
дизельного двигателей. Как видно из данных таблицы, выбросы основных
загрязняющих веществ значительно ниже в дизельных двигателях. Поэтому принято
считать их более экологически чистыми. Однако дизельные двигатели имеют высокий
выброс сажи, образующейся вследствие перегрузки топлива. Сажа насыщена
канцерогенными углеводородами и микроэлементами и может оказывать очень
негативное влияние на природу в целом и человека в частности.
Специфика рассеяния
выбросов от автотранспортных средств накладывает определенные ограничения на
методологию исследований и точность получаемых результатов. Поскольку
автотранспортные средства являются передвижными источниками загрязнения, и
определение величины выбросов от них возможно лишь с некоторой заведомо
значимой погрешностью[2].
Автором были выполнены
исследования, направленные на установление зависимостей между геометрическими
параметрами дороги в плане и продольном профиле (продольными уклонами и
величинами радиусов горизонтальных кривых в плане) и количеством вредных
выбросов от автотранспортного потока в атмосферу.
С целью снижения
степени воздействия автомобильной дороги на окружающую среду и обеспечения
постоянства скоростей движения транспортных потоков для минимизации количества
вредных выбросов были выработаны следующие предложения:
1. Видимость в плане
должна быть не менее 300 м. Это расстояние, с которого водитель получает
информацию об условиях движения на закруглении. На кривых в плане с радиусами
менее 2000 м всегда имеется зона влияния до 50 м, а при радиусах менее 800 м эта
величина увеличивается обратно пропорционально радиусу, в то время как режим
движения при таких радиусах кривых изменяется на длине от 100 до 50 м. Из этого
можно сделать вывод, что закругления в плане с радиусами 800 м гарантируют, что
ошибка водителей в выборе режима движения не повлияет на количество выбросов
вредных веществ в окружающую среду.
2. Рекомендуется на
дорогах любых технических категорий не проектировать горизонтальные кривые
радиусом менее 500 м, при сочетании их с продольными уклонами более 30 ‰. При
таких условиях радиус должен быть увеличен как минимум в 1,5 раза по сравнению
с минимальным его значением. Рекомендуемые радиусы из условия обеспечения зрительной
плавности и видимости на кривых, совмещенных с продольными уклонами более 30 ‰,
приведены в таблице 3.
Таблица 3 - Рекомендуемые значения радиусов закруглений из условия обеспечения видимости
Показатели
|
Значения
радиусов кривых в плане, м
|
|||
Техническая
категория автомобильной дороги
|
||||
I
|
II
|
III
|
IV
|
|
Существующие
значения
|
1200
|
800
|
600
|
300
|
Рекомендуемые
значения
|
1800
|
1200
|
900
|
600
|
По результатам работы
предлагается внести коррективы в нормативы по проектированию автомобильных
дорог из условия учета экологических требований, предъявляемых к проектируемой
дороге, для того чтобы обеспечить минимальное количество выбросов вредных
веществ движущимся автотранспортом. На основании экспериментальных исследований
предлагается:
· Вместо
существующих минимальных значений радиусов закруглений в плане на автомобильных
дорогах соответствующих технических категорий применять следующие значения, при
которых не происходит повышения выбросов вредных веществ в окружающую среду:[3]
I категория
|
II категория
|
III категория
|
IV категория
|
1000 -1200 м
|
700 - 800 м
|
600 - 800 м
|
600 - 800 м
|
· Радиусы
выпуклых кривых в продольном профиле вместо существующих минимальных значений,
определенных исходя из условия безопасности движения, принимать равными
величинам, приведенным в таблице 4 и определенным исходя из экологического
требования – недопущения повышения выбросов вредных веществ автотранспортными
средствами в окружающую среду.
Таблица 4 - Рекомендуемые значения радиусов вертикальных прямых
Показатели
|
Значения
радиусов кривых в плане, м
|
|||
Техническая категория
автомобильной дороги
|
||||
I
|
II
|
III
|
IV
|
|
Существующие
значения
|
30000
|
15000
|
10000
|
5000
|
Рекомендуемые
значения
|
45000
|
30000
|
20000
|
1500
|
· Предельные
продольные уклоны вместо принятых на сегодняшний день, рекомендуется принимать
согласно значениям, приведенным в таблице 5.
Таблица 5 - Рекомендуемые значения продольных уклонов
Показатели
|
Значения
максимальных продольных уклонов, %0
|
|||
Техническая
категория автомобильной дороги
|
||||
I
|
II
|
III
|
IV
|
|
Существующие
значения
|
30
|
40
|
50
|
60
|
Рекомендуемые
значения
|
30
|
30
|
30
|
40
|
При обеспечении этих рекомендаций режим движения
транспортных потоков будет установившимся и дополнительной эмиссии
загрязнителей в окружающую среду не будет.
Таким образом, можно сделать вывод, что в дополнение
к основным мероприятиям, направленным на снижение вредного воздействия
автомобиля на ОС, а именно – совершенствованием конструкции автомобиля, перевод
на альтернативные виды топлива, установка нейтрализаторов вредных выбросов,
необходимо максимально широко использовать грамотные проектные решения, которые
можно назвать экологичными.
Основное правило экологического проектирования
заключается в том, что технические решения, реализуемые при проектировании
транспортных сооружений, должны предусматривать в качестве основного
экологического критерия минимизацию уровня энергопотребления: минимальную
мощность двигателей, минимальный расход топлива, минимально возможную
интенсивность движения при оптимальном его составе, оптимальные по расходу
топлива скорости движения транспортных средств, а также дорожные условия –
продольные уклоны, радиусы поворота, расстояние видимости, ровность т.д.[4]
[1]Вопросы обеспечения экологической безопасности
окружающей среди при проектировании автомобильных дорог //
http://publikacia.net/archive/2016/10/1/17/ / Дата обращения:21.05.2017
[2] Выхлопы автотранспорта: проблема загрязнения
экологии// http://studbooks.net/888123/ekologiya // Дата обращения: 21.05.2017
[3] Загрязнение атмосферы автотранспортом // http://www.dishisvobodno.ru/avto_zagryaznenie.html // Дата обращения: 21.05.2017
[4] Обеспечение экологической безопасности // http://ustroistvo-avtomobilya.ru/sistemy-snizheniya-toksichnosti/zagryaznenie-avtotransportom-okruzhayushhej-sredy
// Дата обращения: 21.05.2017
Комментариев нет:
Отправить комментарий