Пример 1.2.

Условие. Требуется определить годовые выбросы потока автомобилей на участке L_n = 1 км, если известно, что в центре участка установлен светофор. Движение - двухстороннее, равномерное по обоим полосам, со средней скоростью  = 20 км/ч и расчетной (наибольшей) интенсивностью:

- легковые бензиновые (н/этил. бензин) N_л = 2200 авт/ч;

- легковые дизельные N_л.д = 80 авт/ч;

- автобусы карбюраторные (этил. бензин) N_ав.к = 20 авт/ч;

- автобусы дизельные N_ав.д = 100 авт/ч.

Всего = 2400 авт/ч.

Светофор15 % времени в час работает на запрещающий сигнал, т.е.  = 0,15 часа.

Решение. Выписываем значения пробеговых выбросов согласно табл. 1.2 и 1.3.

Группа автомобилей	Выбросы
	СО	NOx	CnHm	сажа	SO2	Фомаль-дегид	Бен(а)- пирен
1	2	3	4	5	6	7	8
Легковые бензиновые (н/этил)				-
1	2	3	4	5	6	7	8
Легковые дизельные							-
Автобусы карбюраторные (н/этил)				-
Автобусы дизельные

По формуле (1.4) подсчитываем приведенные пробеговые выбросы по каждому компоненту. Величина n_ определяется по таблице 1.4. :

Аналогично считаются остальные приведенные пробеговые выбросы:

Годовые валовые выбросы при сделанных допущениях (на 1 км пути, при одном светофоре  = 0,15 часа и средней суточной интенсивности потока, равной половине максимальной, для средней скорости _ср = 20 км/ч) подсчитывается по формуле (1.5). Тогда для выбросов СО:

Аналогично:

Общие валовые выбросы на участке в год составят :

Следует отметить, что расчеты при близких исходных данных в примерах 1.1 и 1.2 (для приближенных оценок и для расчетов загрязнения атмосферы городов) дают сопоставимые результаты. Вторая методика дает более точные результаты, прежде всего, в связи с более тщательным учетом выбросов в узлах и расширением спектром вредных веществ и машин.

1.4. Расчеты выбросов автомобилей по расходу топлива

Рассмотренные выше (п. 1.2, 1.3) методы определения выбросов автотранспортных потоков имеют общий недостаток: они не связаны с конкретным расходом топлива (а в идеале – с конкретной маркой машины). Поэтому при более точных расчетах целесообразно использовать метод, описанный в работах [9, 11, 12] – по расходу топлива. При этом могут встретиться две задачи:

• расчет валовых выбросов транспорта конкретного предприятия, например, за год по фактически израсходованному количеству топлива;

• расчет выбросов потока автотранспорта на участке магистрали с определенной интенсивностью движения (как и в примерах 1.1 и 1.2).

И в том, и в другом случае исходят из того, что между каждой единицей массы сгоревшего топлива и массой ОГ имеется тесная связь. Величины коэффициентов, характеризующие эту связь, определяются многими факторами: совершенством процесса в двигателе, его типом, скоростью движения, внешними обстоятельствами и т.п. Но, тем не менее, с известной точностью можно связать удельные пробеговые и валовые выбросы загрязняющих веществ с расходом топлива.

Расход топлива G в граммах на километр пути определяется по нормированному объемному расходу топлива (базовой норме расхода топлива на пробег автомобиля) H_s в литрах на 100 км пути. Эта норма утверждается Минтрансом РФ [13].

Подсчет G по H_s производится через плотность топлива :

(1.7)

где H_s – в ;  – в г/см³ (т/м³);

Д – поправочный коэффициент %.

Величины H_s для основных транспортных средств приведены в приложениях 1 – 3. При точных расчетах расхода для конкретного автомобиля необходимо знать условия его работы, общий пробег, климатические особенности местности и др. (см. п. 2.2.1). Для расчетов выбросов необходимо знать превалирующие марки автомобиля данной группы (перечень групп – в табл. 1.2 и 1.3). Из приложений 1 – 3 выбирается H_s, и затем по (1.7) подсчитывается расход G. Величиной плотности задаются – для бензина  = 0,7 – 0,76; для дизельного топлива  = 0,84 – 0,88 г/см³.

Для назначения коэффициента Д необходимо знать, в какой местности работает транспорт (юг, север, Крайний север или центр), высота (равнина, возвышенность более 500 м над уровнем моря), населенность местности (город, число жителей), характер работы.

Наиболее важными факторами, определяющими процентные добавки к нормативному расходу топлива, которые суммируются и составляют величину Д, являются следующие:

А) «Зимняя» добавка: в южных районах до 5 %, северных до 15 %, остальных до 10 % (Крайний север до 20 %).

Б) «Высотная» добавка: высота Н от 500 до 1500 м – до 5 %; 1500 < Н ≤ 2000 м – до 10 %; 2000 < Н ≤ 3000 м – до 15 %; Н > 3000 м – до 20 %.

В) «Городская» добавка: в городах с численностью более 2,5 млн. – до 20 %, менее 0,5 млн. – до 10 %, остальные – до 15 %.

Г) «Режимная» добавка до 10 % при частых остановках (более одной на 1 км).

Д) «Скоростная» добавка – движение со скоростью до 20 км/час (колонна, характер груза) – до 10 %.

Е) «Поворотная» добавка – сложный план дороги (на 100 км пути более 501 поворота) – до 10 %.

Ж) «Возрастная» добавка – для возраста автомобилей, более 8 лет – до 5 %.

З) «Комфортная» добавка – езда с кондиционером – до 5 %.

Предусматриваются варианты снижения нормативов (в основном на благоустроенных загородных дорогах) – см. [13].

Величины удельных пробеговых выбросов для n-ной группы автомобилей по данному вредному веществу i подсчитывается по формуле:

(1.8)

где А_i – коэффициент, определяющий выход i-того вещества в составе ОГ на один грамм сгоревшего топлива;

Т_х – коэффициент, учитывающий возраст и техническое состояние двигателя;

m_ – коэффициент, учитывающий зависимость полноты сгорания топлива от средней скорости движения.

Величина А_i для каждого вредного вещества в выбросах зависит, прежде всего от типа двигателя и вида вещества (см. табл. 1.1). Величины А_i можно принять следующими:

Коэффициент m имеет наименьшие значения при расчетной скорости движения  = 60 км/ч (табл. 1.5).

Таблица 1.5

Значение коэффициента m

, км/ч	До 20	30	40	50	60	70	80	90	100
m	0,72	0,6	0,45	0,22	0,1	0,12	0,16	0,18	0,2

Смысл этого коэффициента такой же, как и коэффициента n_v (табл. 1.4), но величины – другие, поскольку подсчет выбросов идет через величину G топлива.

Коэффициент Т_х при данных расчетах принимаются приближенно. Если в потоке превалируют машины выпуска 3-5 летней давности, то Т_х = 1,5; если средний возраст машин – больше, то Т_х = 1. Для новых отечественных машин, у которых возраст менее 3^х лет и зарубежных, с возрастом до 5-6 лет – Т_х = 2.

Суммарные удельные выбросы по каждому вредному веществу для одной типовой машины на один километр пути подсчитывается так же, как и в двух предыдущих расчетах (зависимость 1.4), но без учета узловых выбросов:

(1.9)

Валовые годовые выбросы каждого i-того вредного вещества подсчитываются по величине согласно зависимости (1.5). При этом остается в силе условие – если вместо максимальной интенсивности транспортного потока в формулах (1.5) и (1.9) подставляется среднесуточная интенсивность , то величина суточной неравномерности не учитывается ( = 1).

Общее количество выбросов вредных веществ за год составит:

(1.10)

Величины вредных выбросов за год могут быть и в этом случае (как и в п. 1.3) использованы для подсчета условной платы за загрязнение среды (без обозначения платильщика) по методике, использующейся для расчета платежей за выбросы от стационарных источников. Эта условная плата позволяет судить о масштабах загрязнения. При расчетах реальных платежей за негативное воздействие транспорта на атмосферу данный метод с 2003 года не используется [3], вместо него используется только метод по расходу топлива (см. п. 2).

Ранее величины пробеговых выбросов сравниваются с ПДВ_i – для автомобилей роль ПДВ играют нормативные пробеговые выбросы (ОСТ 37.001.054-86). В настоящее время выбросы автотранспортных средств должны соответствовать требованиям технического регламента (приложение 1), определяемого в зависимости от экологического класса и категории транспортной техники на основании постановления Правительства РФ № 609 от 12.10.2005 [28].