БЖД. Введение По отношению к окружающей среде автомобиль является одним из наиболее мощных источников её загрязнения отравляющими веществами отработавших газов.
 Скачать 193.01 Kb.
|
 Введение По отношению к окружающей среде автомобиль является одним из наиболее мощных источников её загрязнения отравляющими веществами отработавших газов. Мировой парк автомобилей постоянно увеличивается. Автомобильный транспорт мира ежегодно расходует свыше 600 миллионов тонн нефтяного топлива. Легковой автомобиль за 1…1,5 тысячи километров пробега потребляет годовую норму кислорода одного человека. Двигатель автомобиля использует в сорок пять раз больше кислорода, чем это необходимо одному человеку /21, с.106/. В США загрязнение атмосферы от автотранспорта составляет 86 миллионов тонн ежегодно, то есть 60,6% от общего объёма выбросов. В России на автомобильный транспорт приходится 43% от общего объёма выбросов, то есть он является основным источником загрязнения /22, с.51/. 4.1 Влияние автомобильного транспорта на окружающую среду Опасность и степень воздействия автомобильного транспорта на окружающую среду различны для городов и загородных территорий. В городах это воздействие в наибольшей степени проявляется в следующем: потребность в значительных площадях; загрязнение атмосферного воздуха токсичными компонентами отработавших газов автомобилей; транспортный шум и вибрация; электромагнитные излучения; засоливание городских земляных массивов; загрязнение городских водоёмов и подпочвенных вод; повышенный расход топлива автомобилями /23, с.17/. Для уменьшения негативного влияния выбросов вредных веществ от автомобильного транспорта на городскую среду следует: развивать сеть грузовых дорог и магистралей скоростного и непрерывного движения; ограничить движение автомобильного транспорта в центральных районах городов и на улицах жилой застройки путем переключения потоков на грузовые дороги и магистрали скоростного и непрерывного движения; обеспечить возможности равномерного движения транспортных потоков путем внедрения АСУДД согласующей работу светофорных сигнализаций на перекрестках; обеспечить на магистралях рациональные скорости движения путем внедрения различных систем управления с применением световых табло; улучшить условия движения на перекрестках и на пересечениях путем строительства магистралей, выделений полос для общественного транспорта, разметки проезжей части в соответствии с составом потоков и основными направлениями их движения; максимально развивать общественный транспорт и повышать его конкурентоспособность с индивидуальным транспортом по скорости сообщения и комфорту /6/; применение устройств нейтрализации и очистки выбросов от токсичных компонентов; применение нетрадиционных видов топлива (газовое топливо, водород, синтетический бензин, спирт) /24, с.100/. 4.2 Загрязнение атмосферы Значительная масса вредных веществ рассеянных в атмосфере, является результатом работы автомобилей. Источники загрязнения: двигатель, топливный бак и агрегаты трансмиссии /24, с. 99/. Уровень загрязнения атмосферного воздуха зависит от качественного и количественного состава отработавших газов, типа двигателя, технологического состояния, мощности, режима работы, вида применяемого топлива. В настоящее время на автомобилях наиболее широко применяются бензиновые двигатели с искровым зажиганием. С отработавшими газами они выбрасывают в окружающую среду оксид углерода (СО), оксиды азота (NОx), разнообразные углеводороды (СmHn), соединения свинца (Pb), и многие другие токсичные компоненты. На долю бензиновых двигателей в сравнении с другими приходится 97…99% выбросов оксида углерода и углеводородов, а также 88% оксидов азота /21, с. 107/. Отработавшие газы, смешиваясь с туманом, образуют плотную завесу смога, против которого ещё не найдено средств. В дни смога резко увеличивается число аллергических заболеваний, инсультов, нервных припадков. Под действием солнечных лучей углеводороды и окислы азота, содержащиеся в атмосфере, вступают в фотохимическую реакцию, образуя соединения, вызывающие резь в глазах. Особенно велик уровень загазованности в местах скопления автомобилей /24, с. 99-100/. Загазованность воздуха влияет на состояние водителей и, как следствие, на возникновение дорожно-транспортного происшествия. От наличия вредных примесей в атмосфере страдают также растения и животные, являющиеся часто продуктами потребления человека. По растениям определяют действие фотохимического тумана. Особенно чувствительными являются салатные культуры, бобы, свёкла, злаки, виноград, декоративные насаждения. Сначала на листьях появляется водное набухание, через некоторое время нижние поверхности листьев приобретают серебристый или бронзовый оттенок, а верхние пятнистость и белые налёты. Затем наступает быстрое увядание, листья темнеют и опадают. Отработавшие газы автомобилей способствуют коррозии металлов и строительных материалов, вызывают шелушение красок, растрескивание резиновых синтетических изделий, приводят к разрушению известняков доломитов, бетона. Снижение токсичности отработавших газов автомобильных двигателей возможно в следующих направлениях: разработка ездовых циклов автомобилей и создание стендовых устройств на контрольно-измерительных постах для имитации характерных условий движения автомобиля в городе с целью быстрого определения токсичности каждого автомобиля на основных эксплуатационных режимах; улучшение топливной аппаратуры двигателей и системы зажигания, конструирование приспособлений для уменьшения токсичности двигателей автомобилей; определение методов ликвидации отравления атмосферы картерными газами; ликвидация выбросов двигателями автомобилей канцерогенных веществ в атмосферу; нахождение присадок к топливу уменьшающих образование токсичных компонентов при работе двигателей; разработка способов и приспособлений для уменьшения испарения топлива из бензиновых баков и карбюраторов; внедрение нейтрализаторов для уменьшения выброса в атмосферу токсичных компонентов отработавших газов двигателей; применение эффективных катализаторов для нейтрализации отработавших газов двигателей; получение активных адсорбентов для поглощения токсичных компонентов отработавших газов двигателей; определение полузамкнутых и замкнутых циклов двигателей, обеспечивающих их нетоксичную работу; разработка и применение на автомобилях принципиально новых двигателей, преобразующих тепловую и химическую энергию в электрическую; В целом борьбу с загрязнением окружающей среды автомобилями можно представить как снижение токсичности существующих двигателей, разработку малотоксичных энергоустановок для транспортных средств, совершенствование дорожных условий, улучшение организации дорожного движения. /21, с. 107-109/. 4.3 Расчет выбросов загрязняющих веществ Подход к транспортному потоку, как к источнику загрязнений основан на том, что его воздействие на окружающую среду рассматривается как сумма воздействия одиночных автомобилей. При движении автомобилей по УДС города происходят задержки их у перекрестков. В результате этого движение автомобилей становится импульсивным движением с постоянной скоростью, сменяется постоянным торможением, остановкой и последующим разгоном. Соотношение времени работы автомобиля на различных режимах в значительной мере зависит от планировочных характеристик города и транспортно-эксплуатационных параметров его УДС, плотности и состава автомобильных потоков, уровня организации дорожного движения. Автомобиль загрязняет воздух веществами, которые выбрасываются с отработавшими газами, попадают в атмосферу в результате испарения топлива. При этом основная масса вредных выбросов автомобиля приходится на кислород (О2), в состав которых входит более 200 компонентов, большинство из которых токсичны (ядовиты). Практически для каждого токсичного компонента установлены предельно-допустимые концентрации (ПДК) в атмосферном воздухе, исходя из принципа полного отсутствия воздействия на здоровье людей. Гигиеническая оценка состояния атмосферного воздуха приводится путем сравнения реальных компонентов с ПДК. Влияние условий движения автомобилей в транспортном потоке на выброс загрязняющих веществ прежде всего проявляется через обусловленное организацией движения соотношение установившихся и неустановившихся режимов движения. Поэтому в общем виде величина выброса автомобилем i-го загрязняющего вещества М, на участке улицы длиной L за единицу времени может быть определена по формуле: Мi = Мli + Di (4.1) где Мli – выброс i-го загрязняющего вещества при непрерывном движении транспортного потока, г/ч; Di - дополнительный выброс i-го загрязняющего вещества, связанный с задержкой транспортного средства, г/ч; Величина Мli отражает неизбежную часть выброса, определяемую техническим уровнем и состоянием транспортных средств, скоростью движения, интенсивностью движения и дорожными условиями. Величина Di отражает увеличение выброса, вызванное торможением и разгоном транспортных средств, а также работой двигателя на холостом ходу. Расчет выбросов загрязняющих веществ для существующей схемы организации движения перекрестка Татищева – Мельникова  Рис 4.1 Существующая схема пересечения улиц Татищева - Мельникова ВХН – входное направление; ВН – выходное направление Таблица 4.1 – Интенсивность движения на пересечении Татищева - Мельникова
Выброс i – го загрязняющего вещества для входного и выходного направлений Мli г/ч, определяется по формуле: Мli = m’lik Ln Nkn, г/ч (4.2) где m’lik - пробеговый выброс i-го загрязняющего вещества автомобилем k-й расчетной группы, г/км; Ln - длина n-го перегона входного или выходного направления, км; Nkn - интенсивность движения автомобилей k-й расчетной группы на n-м перегоне входного или выходного направления, авт/ч. Дополнительный выброс i-го загрязняющего вещества Di г/ч, для соответствующего РН каждого входного направления, в случае, когда число автомобилей в очереди не превышает пропускной способности перекрестка, определяется по формуле: Di = m’sik + mxxik txx Nok, г/ч (4.3) где m’sik - дополнительный выброс i-го загрязняющего вещества на остановку автомобилем k-й расчетной группы, г; mxxik - выброс i-го загрязняющего вещества при работе двигателя автомобиля k-й расчетной группы на холостом ходу, г/мин; txx – время работы двигателя на холостом ходу для соответствующего РН, мин; Nok - количество остановленных автомобилей k-й расчетной группы на соответствующем РН, авт/ч. Дополнительный выброс i-го загрязняющего вещества Di г/ч, для соответствующего РН, в случае, когда число автомобилей в очереди превышает пропускную способность перекрестка, определяется по формуле: Di = m’sik + m”sik S + mxxik txx Nok, г/ч (4.4) где m”sik - дополнительный выброс i-го загрязняющего вещества на остановку автомобилем k-й расчетной группы при промежуточных остановках, г; S - количество промежуточных остановок при разъезде очереди. По улице Татищева движение автобусов и грузового транспорта отсутствует, поэтому в данном проекте выбрана только одна группа транспортных средств: легковые автомобили. Расчет выбросов загрязняющих веществ на регулируемом перекрестке. Направление IУсловия проезда перекрестка: число автомобилей в очереди не превышает пропускной способности перекрестка. Расчет ведем по формуле 4.2. Таблица 4.2 - Результаты расчета первого направления (Юг)
Дополнительные выбросыНаправление входное I. Расчет ведем по формуле 4.3. СО РЛА: D = (3,5 + 2,9 0,52) 557 = 2790 г/ч СН РЛА: D = (0,7 + 0,2 0,52) 557 = 447,8 г/ч NOх РЛА: D = (0,5 + 0,05 0,52) 557 = 292,9 г/ч Pb РЛА: D = (0,003 + 0,003 0,52) 557= 2,54 г/ч SO2 РЛА: D = (0,018 + 0,01 0,52) 557 = 12,9 г/ч Направление IIУсловия проезда перекрестка: число автомобилей в очереди не превышает пропускную способность перекрестка. Расчет ведем по формуле 4.2. Таблица 4.3 - Результаты расчета по 2 направлению (Север).
Дополнительные выбросыНаправление входное II. Расчет ведем по формуле 4.3. СО РЛА: D = (3,5 + 2,9 0,52) 513 = 2569 г/ч СН РЛА: D = (0,7 + 0,2 0,52) 513 = 412,5 г/ч NOх РЛА: D = (0,5 + 0,05 0,52) 513 = 269,8 г/ч Pb РЛА: D = (0,003 + 0,003 0,52) 513= 2,34 г/ч SO2 РЛА: D = (0,018 + 0,01 0,52) 513 = 11,9 г/ч Направление IIIУсловия проезда перекрестка: число автомобилей в очереди не превышает пропускную способность перекрестка. Расчет ведем по формуле 4.2. Таблица 4.4 - Результаты расчета по 3 направлению (Восток)
дополнительные выбросы Направление входное III. Расчет ведем по формуле 4.3. СО РЛА: D = (3,5 + 2,9 0,52) 1093 = 5473,7 г/ч СН РЛА: D = (0,7 + 0,2 0,52) 1093 = 878,8 г/ч NOх РЛА: D = (0,5 + 0,05 0,52) 1093 = 574,9 г/ч Pb РЛА: D = (0,003 + 0,003 0,52) 1093= 4,98 г/ч SO2 РЛА: D = (0,018 + 0,01 0,52) 1093 = 25,4 г/ч Направление IVУсловия проезда перекрестка: число автомобилей в очереди не превышает пропускную способность перекрестка. Расчет ведем по формуле 4.2. Таблица 4.5 - Результаты расчета по 4 направлению (Юг)
Дополнительные выбросыНаправление входное IV. Расчет ведем по формуле 4.3. СО РЛА: D = (3,5 + 2,9 0,52) 316 = 1582,5 г/ч СН РЛА: D = (0,7 + 0,2 0,52) 316 = 254,1 г/ч NOх РЛА: D = (0,5 + 0,05 0,52) 316 = 166,2 г/ч Pb РЛА: D = (0,003 + 0,003 0,52) 316= 1,44 г/ч SO2 РЛА: D = (0,018 + 0,01 0,52) 316 = 7,33 г/ч Таблица 4.6 - Количество выбросов на пересечении улиц Татищева - Мельникова при существующей схеме
Расчет выбросов загрязняющих веществ по предлагаемой схеме Р  ис 4.2 Предлагаемая схема пересечения улиц Татищева - МельниковаВХН – входное направление; ВН – выходное направление Таблица 4.7 – Интенсивность движения на пересечении Татищева - Мельникова
Расчет выбросов загрязняющих веществ на регулируемом перекрестке. Направление IУсловия проезда перекрестка: число автомобилей в очереди не превышает пропускной способности перекрестка. Расчет ведем по формуле 4.2. Таблица 4.8 - Результаты расчета первого направления (Юг)
Дополнительные выбросыНаправление входное I. Расчет ведем по формуле 4.3. СО РЛА: D = (3,5 + 2,9 0,52) 600 = 3004,8 г/ч СН РЛА: D = (0,7 + 0,2 0,52) 600 = 482,4 г/ч NOх РЛА: D = (0,5 + 0,05 0,52) 600 = 315,6 г/ч Pb РЛА: D = (0,003 + 0,003 0,52) 600= 2,74 г/ч SO2 РЛА: D = (0,018 + 0,01 0,52) 600 = 13,9 г/ч Направление IIУсловия проезда перекрестка: число автомобилей в очереди не превышает пропускную способность перекрестка. Расчет ведем по формуле 4.2. Таблица 4.9 - Результаты расчета по 2 направлению (Север).
Дополнительные выбросыНаправление входное II. Расчет ведем по формуле 4.3. СО РЛА: D = (3,5 + 2,9 0,52) 770 = 3856,2 г/ч СН РЛА: D = (0,7 + 0,2 0,52) 770 = 619,1 г/ч NOх РЛА: D = (0,5 + 0,05 0,52) 770 = 405 г/ч Pb РЛА: D = (0,003 + 0,003 0,52) 770= 3,5 г/ч SO2 РЛА: D = (0,018 + 0,01 0,52) 770 = 17,86 г/ч Направление IVУсловия проезда перекрестка: число автомобилей в очереди не превышает пропускную способность перекрестка. Расчет ведем по формуле 4.2. Таблица 4.10 - Результаты расчета по 4 направлению (Юг)
Дополнительные выбросыНаправление входное IV. Расчет ведем по формуле 4.3. СО РЛА: D = (3,5 + 2,9 0,52) 1245 = 6234,96 г/ч СН РЛА: D = (0,7 + 0,2 0,52) 1245 = 1000,98 г/ч NOх РЛА: D = (0,5 + 0,05 0,52) 1245 = 654,9 г/ч Pb РЛА: D = (0,003 + 0,003 0,52) 1245= 5,68 г/ч SO2 РЛА: D = (0,018 + 0,01 0,52) 1245= 28,88 г/ч Таблица 4.11 - Количество выбросов на пересечении улиц Татищева - Мельникова при предлагаемой схеме
Таблица 4.12 - Сравнительная таблица выбросов на пересечении улиц Татищева - Мельникова
Вывод по экологии: произведенный расчет показывает, что на предлагаемой схеме организации дорожного движения, выбросы возрастают. Так как основной задачей диплома было – уменьшить загрузку центра города, путем соединения улицы Татищева с проспектом Ленина, то некоторое увеличение выбросов, по улице Татищева, не является негативным явлением, а является лишь следствием расширения улицы и увеличения интенсивности движения. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||