ВОПРОСЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ Гайлитис Д.И.

Брянский государственный инженерно-технологический университет


Номер: 10-1
Год: 2016
Страницы: 63-67
Журнал: Актуальные проблемы гуманитарных и естественных наук

Ключевые слова

выбросы, проектные решения, экологическая безопасность, emissions, design solutions, environmental safety

Просмотр статьи

⛔️ (обновите страницу, если статья не отобразилась)

Аннотация к статье

В статье рассматриваются экологические проблемы транспортных сооружений и даются рекомендации по проектированию автомобильных дорог в плане и продольном профиле для обеспечения экологической безопасности придорожных территорий

Текст научной статьи

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 - 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. 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 [1,194]. Таблица 1 Концентрация веществ в зависимости от режима работы карбюраторного двигателя Режим работы двигателя Оксид углерода, % по объёму 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 нетоксичны 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 канцероген 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. 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 IY 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: I категория II категория III категория IY 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 кривых Показатели Значения радиусов вертикальных кривых, м Техническая категория автомобильной дороги I II III IY Существующие значения 30 000 15 000 10 000 5 000 Рекомендуемые значения 45 000 30 000 20 000 15 00 • Предельные продольные уклоны вместо принятых на сегодняшний день, рекомендуется принимать согласно значениям, приведенным в таблице 5. При обеспечении этих рекомендаций режим движения транспортных потоков будет установившимся и дополнительной эмиссии загрязнителей в окружающую среду не будет. Таблица 5 Рекомендуемые значения продольных уклонов Показатели Значения максимальных продольных уклонов, ‰ Техническая категория автомобильной дороги I II III IY Существующие значения 30 40 50 60 Рекомендуемые значения 30 30 30 40 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.

Научные конференции

 

(c) Архив публикаций научного журнала. Полное или частичное копирование материалов сайта возможно только с письменного разрешения администрации, а также с указанием прямой активной ссылки на источник.