2.8.2. Влияние на окружающую среду

Загрязнение атмосферы является основным фактором отрицательного воздействия транспорта на окружающую среду. Полностью связанный с потреблением нефтепродуктов, его уровень постоянно возрастает (в противоположность другим секторам экономики) из-за увеличения объема автомобильных перевозок, несмотря на попытки снижения содержания вредных составляющих в выхлопных газах двигателей внутреннего сгорания.

Различают загрязнения местное, фиксируемое в непосредственной близости от его источников, региональное, обусловленное пространственным распространением вредных выбросов и отчасти зависящее от метеорологических условий, а также общемировое, которое проявляется в парниковом эффекте.

С учетом мероприятий, уже осуществленных в разных отраслях промышленности, а также особенностей национального производства электроэнергии, значительную долю которой вырабатывают экологически чистые в обычной эксплуатации атомные электростанции, основное внимание следует уделить транспорту. Только существенное изменение транспортной политики позволит выполнить обязательства по защите окружающей среды, налагаемые международными конвенциями.

Транспорт остается одним из основных источников выбросов диоксида углерода и других загрязняющих веществ попадающих в атмосферу. За последние 150 лет диоксида углерода в воздушном океане нашей планеты стало больше примерно на 30 %, количество метана возросло вдвое, закиси азота – на 15 %, больше стало пыли в воздухе из-за роста пустынь на Земле и развития транспорта, соединения серы вызывают кислотные дожди. Т.е., приняв у XIX века одну атмосферу, человечество передает XXI веку совсем другую, гораздо менее пригодную для жизни.

Действительно, по данным за 1995 г., из-за непрекращающегося роста автомобильных перевозок доля транспорта в общем объеме вредных выбросов в атмосферу, обусловленных человеческой деятельностью, достигла 63 % по оксидам азота (NО_Х), 59 % по угарному газу (СО), 45 % по твердым частицам, отрицательное влияние которых на здоровье давно доказано, 42 % по летучим органическим неметановым соединениям, 39 % по углекислому газу (СО₂), являющемуся главным виновником парникового эффекта, 14 % по двуокиси серы (SO₂), основной причине так называемых кислотных дождей. Внутри транспортного сектора доля железных дорог во вредных выбросах по видам загрязнений варьируется от 0,1 до 0,8 % его доли в перевозочной работе, автомобильного - от 94 до 99 % (источник сведений - Центр исследований по загрязнению атмосферы CITEPA). Выбросы в атмосферу СО_2, создающего угрозу «парникового эффекта» Земли, прямо связаны с потреблением энергии. Ожидается, что к 2010 году затраты энергии на транспортные нужды увеличатся примерно на 20-25 %.

На этом фоне чрезвычайно важно, что в расчете на 1 пассажиро-километр ВСМ потребляет в 2 раза меньше топлива, чем автотранспорт, и в 3 раза меньше, чем авиация. Внедрение ВСМ в Европе к 2010 году должно сократить эмиссию СО и NO_x на 7%, а выбросы углерода снизятся на 15 млн т в год.

С появлением высокоскоростных поездов максимальная скорость 280 км/час стала реальностью, а на следующем этапе стала возможность повысить максимальную скорость до 300 км/час, при конструкционной скорости 330 км/час.

Дальнейшее расширение скоростных перевозок станет экономически реальным, если в достаточном объеме будут решены экологические проблемы. Повышение скорости до 350 км/час повлечет за собой увеличение затрат энергии на тягу на 60 % вследствие увеличения аэродинамического сопротивления движению. При этом уровень шума от проходящего поезда возрастет на 6 дБ (А). В связи с этим, необходимы дальнейшие исследования, направленные на поиск путей снижения уровня шума, что должно повысить конкурентоспособность железных дорог на рынке транспортных услуг.

Первыми с этой проблемой во всей ее остроте столкнулись японские железнодорожники. Ограниченность территории и высокая плотность населения поставили в Японии проблему борьбы с транспортным шумом в число приоритетных. В середине 1960-х гг., когда в Японии была открыта первая ВСМ Токио-Осака, в стране не было законодательных ограничений на уровень шума в общегосударственных масштабах. Быстрый рост объемов перевозок по линии Токайдо-Синкансэн, значительная часть трассы которой пролегала по селитебным территориям, выдвинул на первый план проблему снижения шума от ВСМ в ряду других вопросов развития высокоскоростного движения. В 1968-72 г.г. в Японии были приняты законы, регламентирующие уровень шума. В частности, в жилой зоне его величина 70 дБ (А), в промышленной – 75 дБ (А), что потребовало принятия срочных мер по снижению шума от поездов Синкансэн до обозначенной нормы.

Исходя из этого, при сооружении ВСМ в последние годы на всех стадиях проектирования и строительства вопросам защиты от шума придается большое значение. Шум от проходящего высокоскоростного поезда генерируется в нескольких точках: в районе контакта колеса с рельсом, от тяговых электродвигателей и редукторов, аэродинамический шум от токоприёмников, носовой и хвостовой частей поезда, в межвагонных пространствах – зоны турбулентности воздушного потока.

Источниками шума при прохождении поезда являются также элементы мостовых конструкций и плитного основания пути, которые вибрируют с разной частотой и амплитудой. Так было установлено, что металлические конструкции мостов могут быть источником сильного шума. Использование вместо рельсо-шпальной решетки на балласте пути на основании в виде железобетонных плит (безбалластное полотно) потребовало от японских специалистов, которые впервые его применили, больших усилий по снижению вибрации и генерации шума. Для этого применяются различные прокладки, резинокордовые маты, мастики, различные заполнители.

Специфический шум взрывообразного характера – хлопок, акустический удар и тому подобное - проявляется поездами при скорости более 200 км/ч при прохождении порталов (отверстий) тоннелей. При входе поезда в тоннель с высокой скоростью возникает ударная волна, распространяющаяся к его противоположному концу. В зависимости от протяженности тоннеля, длины ударной волны и ряда других факторов, за счет явлений интерференции возникают акустические эффекты, часто вызывающие неприятные ощущения как у пассажиров поезда, так и у людей, находящихся вблизи отверстий тоннеля.

К настоящему времени в результате интенсивных исследований и инженерных разработок, проводившихся в разных странах за последние три десятилетия, установлены причины и определены эффективные средства снижения шумового воздействия от поездов. К ним относятся:

- во первых, улучшение акустических параметров высокоскоростного подвижного состава и постоянных устройств ВСМ и, как следствие, меньшая генерация шума поездами, конструкциями пути при больших скоростях движения;

- во вторых, эффективные инженерные и организационно-технические методы защиты от шума, генерируемого при прохождении поездов по высокоскоростным магистралям.

Снижение шума механического происхождения, источником которого являются рельсы и колёса, обеспечивается качеством повышения рельсов: ровностью поверхности катания, а также регулярным проведением регламентарных работ по поддержанию на должном уровне поверхности головки рельса (своевременная шлифовка) и поверхности катания колёс (регулярная проточка).

По уровням шумозащиты наземную трассу высокоскоростных железнодорожных магистралей проектируют на достаточном расстоянии от жилой застройки, чтобы с учетом компенсационных мероприятий уровень шума на жилой территории на превышал санитарных правил, предусмотренных СНиП 2.07.01-89 «Градостроительство. Планировка и застройка городских и сельских поселений». Исходя из зарубежного опыта, при скоростях движения 300 км/час ширина санитарно-защитной зоны, предусмотренная указанными строительными нормами, должна быть увеличена примерно на 250-300 м, а с учетом возможности движения поездов ночью - до 500-100 м.

За последние три десятилетия прогресс был достигнут в способе защиты жилых построек от шумового воздействия автомобильных, железнодорожных дорог, в том числе ВСМ.

Самым радикальным способом подобной защиты является прокладка железнодорожных путей в «искусственном» тоннеле или закрытой выемке. Такие способы имеют очень ограниченное применение на практике, например в особо сложных городских условиях исторической архитектурной среды.

Для защиты от шума при сооружении ВСМ используются и традиционные способы, применяющиеся с начала эпохи современного механического транспорта: путь прокладывается в выемке, отгораживается земляным валом или лесопосадками. В пригородных зонах городов проведение мероприятий по шумозащите, как правило, совмещают с рекультивацией территории после строительных работ по сооружению ВСМ.

Значительное распространение в мире получили различные конструкции звукозащитных (звукоизолирующих) барьеров; от простейших – плоских, изготовленных из бетона, стали или дерева, до весьма сложных конструкций из пространственно расположенных объемных элементов. Как правило, простейшие конструкции звукоизолирующих барьеров состоят из двух экранов, изготовленных из стали, бетона или дерева.

В последних конструкциях защитных барьеров-экранов, применяемых на ВСМ Японской Восточной железнодорожной компанией, используются объемные элементы из бетона. Действие преграды основано на интерференционном ослаблении звуковых волн Использование этой защиты позволило поднять максимальную скорость движения поездов с 210 до 275 км/ч без ухудшения условий комфорта по уровню шума для жителей прилегающих территорий.

Принцип интерференционного ослабления звуковых волн используется и во французской конструкции звукоизолирующего барьера из бетона, который для непосвященного стороннего наблюдателя выглядит весьма странным сооружением в виде « повалившегося» забора.

По условиям виброзащиты размещение пути в тоннелях мелкого заложения должно быть на расстоянии от зданий не ближе 40 м.

Высокоскоростные железнодорожные магистрали на всем протяжении ограждаются: в пределах населенных пунктов - сплошными шумозащитными стенками (щитами), на остальном протяжении - сетчатыми заборами. В ограждении устанавливаются проходы (не менее одного на километр), исключающие возможность несанкционированного попадания на путь людей и животных.

В районах с интенсивным земледелием для снижения ущерба сельскохозяйственным угодьям трассу высокоскоростной магистрали целесообразно проложить рядом с попутными коммуникациями (автомагистралями, железными дорогами, линиями электропередачи).