4663

УДК 656.13.07

Кораблев, Р. А. Обеспечение экологической безопасности транспортных процессов [Электронный ресурс]: методические указания к практическим занятиям для студентов по специальности 23.05.01 Наземные транспортнотехнологические средства / Р. А. Кораблев, В. П. Белокуров, А. А.Штепа; М-во науки и ВО РФ, ФГБОУ ВО «ВГЛТУ» – Воронеж, 2019. – 47 с.

Печатается по решению учебно-методического совета ФГБОУ ВО «ВГЛТУ» (протокол № 9 от 27 апреля 2019 г.)

Рецензент заведующий кафедрой электротехники и автоматики ФГБОУ ВПО "Воронежский государственный аграрный университет имени императора Петра 1", док. техн. наук, профессор Д.Н. Афоничев.

4

ВВЕДЕНИЕ

Под экологической безопасностью понимается такое воздействие автотранспортного комплекса (АТК) и его подсистем на окружающую среду (ОС), население и персонал, которое находится в пределах официально установленных нормативных показателей.

Совершенствование технической эксплуатации автомобилей является одним из основных направлений, обеспечивающих снижение величины вредных выбросов и повышение экологической безопасности АТК. Её вклад в решение данной задачи оценивается в 25...30 % и состоит, во-первых, в обеспечении и поддержании технического состояния автомобилей и их агрегатов, которое в основном определяет величину вредных выбросов. Вовторых, в сокращении загрязнения среды в процессе хранения, заправки, технического обслуживания и ремонта автомобилей. В третьих, в экономном расходовании ресурсов (топлива, масел, электроэнергии, воды, запасных частей, шин, аккумуляторов, технических жидкостей и др.). В четвертых, в сборе и утилизации промышленных отходов и во вторичном их использовании.

Успешное решение этой сложной задачи в первую очередь определяется уровнем экологического образования работников автомобильного транспорта (AT) и владельцев автомобилей. Однако значительная их часть не имеет необходимых знаний в этой области.

Более 80% работников, в том числе инженерно-технических, не знакомы с законом «Об охране окружающей природной среды», не знают экологических требований, предъявляемых к автотранспортным предприятиям и рекомендаций по поддержанию уровня этих требований, не знакомы с соответствующими правами и обязанностями предприятий, ничего не знают об ответственности за несоблюдение закона. коло 80% опрошенных не могут перечислить основные виды вредного воздействия AT, 70% не знают требований действующих в стране стандартов по токсичности автомобилей в эксплуатации, лишь 50% имеют некоторое представление о составе и воздействии токсичных выбросов на окружающую среду.

5

1. РАСЧЕТ ВЫБРОСОВ ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ АВТОТРАНСПОРТОМ

Цель работы: изучить методику расчета и произвести оценку величин выбросов загрязняющих веществ (ЗВ) в атмосферу автотранспортными потоками на городских магистралях.

Полученные величины выбросов автотранспортных потоков на городских автомагистралях применяются при проведении сводных расчетов загрязнения атмосферного воздуха города (региона) выбросами промышленности и транспорта.

В качестве исходных данных для расчета выбросов автотранспорта в атмосферу используются результаты натурных обследований структуры и интенсивности автотранспортных потоков с подразделением по основным категориям автотранспортных средств.

Приведенные в данном документе усредненные удельные значения показателей выбросов отражают основные закономерности их изменения при реальном характере автотранспортного движения в городских условиях, определяемых целесообразным выбором передаточного отношения от двигателя к трансмиссии. При этом учитывается, что в городе автомобиль совершает непрерывно разгоны и торможения, перемещаясь с некоторой средней скоростью на конкретном участке автомагистрали, определяемой дорожными условиями.

Расчеты выбросов выполняются для следующих ЗВ, поступающих в атмосферу с отработавшими газами (ОГ) автомобилей:

-оксид углерода (СО);

-оксиды азота NОx (в пересчете на диоксид азота);

-углеводороды (СН);

-сажа;

-диоксид серы (SO2);

-соединения свинца (расчет выбросов соединений свинца для автомобилей, движущихся по городским автомагистралям, производится в том случае, если в данном городе используется этилированный бензин. Рассчитанные значения выбросов соединений свинца целесообразно уточнить с

6

учетом доли этилированного бензина в общем потреблении бензинов всех марок

вданном городе);

-формальдегид;

-бенз (а) пирен.

Используемые при расчете выбросов параметры определяются на основе натурных обследований, проведение которых осуществляется по достаточно простой схеме, не требующей инструментального оснащения и продолжительного обучения. Это позволяет выполнять такие работы практически в любом городе с необходимой периодичностью, что весьма важно для регулярной корректировки информации о выбросах автотранспорта в целях поддержания работы компьютерного банка данных о выбросах промышленности и автотранспорта города в оперативном режиме.

Выброс i-го токсичного компонента автотранспортным потоком (ML) определяется для конкретной автомагистрали, на всей протяженности которой, структура и интенсивность автотранспортных потоков изменяется не более, чем на 20...25 %. При изменении автотранспортных характеристик на большую величину, автомагистраль разбивается на участки, которые в дальнейшем рассматриваются как отдельные источники .

Такая магистраль (или ее участок) может иметь несколько нерегулируемых перекрестков или (и) регулируемых при интенсивности движения менее 400...500 авт./ч.

Для автомагистрали (или ее участка) с повышенной интенсивностью движения (т.е. более 500 авт./ч) целесообразно дополнительно учитывать выброс автотранспорта (МП) в районе перекрестка.

В районе перекрестка выбрасывается наибольшее количество ЗВ автомобилем за счет торможения и остановки автомобиля перед запрещающим сигналом светофора и последующим его движением в режиме «разгона» по разрешающему сигналу светофора.

Это обуславливает необходимость выделить на выбранной автомагистрали участки перед светофором, на которых образуется очередь автомобилей, работающих на холостом ходу в течение времени действия запрещающего сигнала светофора.

Таким образом, для автомагистрали (или ее участка) при наличии регулируемого перекрестка суммарный выброс М будет равен:

7

перекрестка при запрещающем сигнале светофора;

M L1 M L4 – выброс в атмосферу автомобилями, движущимися по данной автомагистрали в рассматриваемый период времени ;

n и m – число остановок автотранспортного потока перед перекрестком соответственно на одной и другой улицах его образующих за 20-ти минутный период времени;

индексы 1 и 2 соответствуют каждому из 2-х направлений движения на автомагистрали с большей интенсивностью движения, а 3 и 4 – соответственно для автомагистрали с меньшей интенсивностью движения .

1.1. Расчет выбросов движущегося автотранспорта

Выброс i-го токсичного компонента (г/с) движущимся автотранспортным потоком на автомагистрали (или ее участке) с фиксированной протяженностью L (км) определяется по формуле :

где M П – пробеговый выброс i-гo токсичного компонента автомобилями k-ой

ki

группы для городских условий эксплуатации, г/км, определяемый по таблице 1.1; k – количество групп автомобилей;

Gk – фактическая наибольшая интенсивность движения, авт./ч, т.е. количество автомобилей каждой из k-групп, проходящих через фиксированное сечение выбранного участка автомагистрали в единицу времени в обоих направлениях по всем полосам движения;

kVi – поправочный коэффициент, учитывающий среднюю скорость движения транспортного потока (V, км/ч) на выбранной автомагистрали (или ее участке ), определяемый по таблице 1.2;

9

1.2. Расчет выбросов автотранспорта в районе регулируемого перекрестка

При расчетной оценке уровней загрязнения воздуха в зонах перекрестков следует исходить из наибольших значений содержания ЗВ в ОГ, характерных для режимов движения автомобилей в районе пересечения автомагистралей (торможение, холостой ход, разгон).

Выброс i-го токсичного компонента в зоне перекрестка при

NЦ – количество циклов действия запрещающего сигнала светофора за 20-ти минутный период времени;

Nгр – количество групп автомобилей;

M У – удельный выброс i-гo токсичного компонента автомобилями k-ой

ki

группы, находящихся в «очереди» у запрещающего сигнала светофора, г/мин; Gkn – количество автомобилей k-ой группы, находящихся в «очереди» в

зоне перекрестка в конце n-го цикла запрещающего сигнала светофора.

Значения M У определяются по таблице 1.3, в которой приведены

ki

усредненные значения удельных выбросов, учитывающие режимы движения автомобилей в районе пересечения перекрестка (торможение, холостой ход, разгон), а значения Р, NЦ, Gkn – по результатам натурных обследований.

10

Таблица 1.3

Примечание: * – NOx в пересчете на NO2;

** – значение выброса за вычетом метана.