4740
.pdfМинистерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«Воронежский государственный лесотехнический университет имени Г. Ф. Морозова»
Методические указания к практическим занятиям для студентов по направлению подготовки
23.04.03 – Эксплуатация транспортно-технологических машин и комплексов
Воронеж 2018
УДК 656.13.07
Кораблев, Р. А. Обеспечение экологической безопасности и ресурсосбережения транспортных процессов [Электронный ресурс] : методические указания к практическим занятиям для студентов по направлению подготовки 23.04.03 – Эксплуатация транспортно-технологических машин и комплексов / Р. А. Кораблев, Г. Н. Климова, Ю. В. Струков; М-во образования и науки РФ, ФГБОУ ВО «ВГЛТУ» – Воронеж, 2018. – 47 с.
Печатается по решению учебно-методического совета ФГБОУ ВО «ВГЛТУ» (протокол № 9 от 26 апреля 2018 г.)
Рецензент заведующий кафедрой электротехники и автоматики ФГБОУ ВПО "Воронежский государственный аграрный университет имени императора Петра 1", док. техн. наук, профессор Д.Н. Афоничев.
3 |
|
ОГЛАВЛЕНИЕ |
|
Введение |
4 |
1. Расчет выбросов загрязняющих веществ автотранспортом |
5 |
1.1. Расчет выбросов движущегося автотранспорта |
7 |
1.2. Расчет выбросов автотранспорта в районе регулируемого |
|
перекрестка |
9 |
2. Расчет выбросов загрязняющих веществ в отработавших газах |
|
автомобильных двигателей |
11 |
2.1. Расчѐт годового пробега автомобилей |
11 |
2.2. Методика расчѐта выбросов основных загрязняющих веществ |
12 |
2.2.1. Расчѐт выбросов ЗВ легковыми автомобилями |
12 |
2.2.2. Расчѐт выбросов ЗВ грузовыми автомобилями |
14 |
2.2.3. Расчет выбросов ЗВ автобусами |
18 |
3. Расчет выбросов ЗВ на автостоянке |
21 |
3.1. Интенсивность выбросов ЗВ |
21 |
3.2. Концентрация выбросов ЗВ над автостоянкой |
23 |
3.3. Загазованность автостоянки во время подогрева двигателей машин |
25 |
3.4. Расчет количества выбросов ЗВ над автостоянкой |
26 |
4. Организация и проведение натурных обследований состава и |
|
интенсивности автотранспортных потоков на основных автомагистралях |
28 |
Библиографический список |
32 |
Приложение |
33 |
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. Еѐ 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
|
|
n |
M L1 M L2 |
m |
M L3 M L4 , |
|
|
|
М M П1 M П2 |
M П3 M П4 |
(1) |
||
|
|
1 |
|
1 |
|
|
где M П M |
П |
– выброс в атмосферу автомобилями, находящимися в зоне |
||||
1 |
|
4 |
|
|
|
|
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 :
|
|
L |
k |
|
|
|
|
|
П |
|
|
||
M L1 |
|
|
Mki |
Gk kVi , |
(2) |
|
3600 |
||||||
|
|
1 |
|
|
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;
1 |
– коэффициент пересчета часов в секунды; |
3600 |
8
L – протяженность автомагистрали (или ее участка), км, из которого исключена протяженность очереди автомобилей перед запрещающим сигналом светофора и длина соответствующей зоны перекрестка (для перекрестков, на которых проводились дополнительные обследования).
Значения пробеговых выбросов M П
ki
Таблица 1.1 (г/км) для различных групп автомобилей
Наименование |
группы |
|
|
|
Выбросы ЗВ |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
Соеди- |
|
||
группы |
|
|
|
|
|
|
Формаль- |
Бенз(а) |
||
|
СО |
NOx* |
С |
Сажа |
SO2 |
нения |
||||
автомобилей |
№ |
дегид |
пирен |
|||||||
|
|
|
|
|
свинца |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Легковые |
I |
19,0 |
1,8 |
2,1 |
- |
0,065 |
0,006 |
0,019 |
1,7·10-6 |
|
Легковые дизельные |
Iд |
2,0 |
1,3 |
0,25 |
0,1 |
0,21 |
0,003 |
- |
- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Грузовые |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
карбюраторные с |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
грузоподъемностью |
II |
69,4 |
2,9 |
11,5 |
- |
0,20 |
0,020 |
0,026 |
4,5·10-6 |
|
до 3 т (в том числе |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
работающие на СНГ) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
и микроавтобусы |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Грузовые |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
карбюраторные с |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
грузоподъемностью |
III |
75,0 |
5,2 |
13,4 |
- |
0,22 |
0,022 |
0,033 |
6,3·10-6 |
|
более 3 т (в т.ч. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
работающие на СНГ) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Автобусы |
IV |
97,6 |
5,3 |
13,4 |
- |
0,32 |
0,03 |
0,041 |
6,4·10-6 |
|
карбюраторные |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Грузовые дизельные |
V |
8,5 |
7,7 |
6,0 |
0,3 |
1,25 |
0,21 |
- |
6,5·10-6 |
|
Автобусы дизельные |
VI |
8,8 |
8,0 |
6,5 |
0,3 |
1,45 |
0,31 |
- |
6,7·10-6 |
|
Грузовые |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
газобалонные, |
VII |
39,0 |
2,6 |
1,3** |
- |
0,18 |
0,002 |
- |
2,0·10-6 |
|
работающие на СПГ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Примечание: * – NOx в пересчете на NO2;
** – значение выброса за вычетом метана.
Таблица 1.2
|
|
Значения коэффициентов kV , учитывающих изменения количества |
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
i |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
выбрасываемых ЗВ в зависимости от скорости движения |
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Параметр |
|
|
|
|
|
Скорость движения (V, км/ч) |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
10 |
|
15 |
20 |
25 |
30 |
35 |
40 |
45 |
50 |
60 |
75 |
80 |
100 |
||
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
kV |
|
1,35 |
|
1,28 |
1,2 |
1,1 |
1,0 |
0,88 |
0,75 |
0,63 |
0,5 |
0,3 |
0,45 |
0,5 |
0,65 |
|
i |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Примечание: для диоксида азота значение kV принимается постоянным и равным 1 до |
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
i |
|
|
|
|
|
|
скорости 80 км/час. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
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
запрещающем сигнале светофора M П |
, г/мин, определяется по формуле: |
|||||||
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
P |
N Ц N гр |
|
|
||
|
|
|
У |
|
|
|||
M |
П0 |
|
|
|
Mki |
Gkn , |
(4) |
|
40 |
||||||||
|
|
|
n 1 k 1 |
|
|
|||
где Р – продолжительность |
действия запрещающего |
сигнала светофора |
||||||
(включая желтый цвет), мин; |
|
|
|
|
|
|
|
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
Удельные значения выбросов для автомобилей, находящихся |
|
||||||||||
|
|
в зоне перекрестка M kУ , г/мин |
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
i |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Наименование |
|
|
|
|
|
Выбросы ЗВ |
|
|
|||
№ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
группы |
|
|
|
|
|
|
|
Формаль- |
Соеди- |
Бенз |
|
группы |
|
|
|
|
|
|
|
||||
автомобилей |
|
СО |
NOx* |
С |
Сажа |
SO2 |
|
нения |
(а) |
||
|
|
|
дегид |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
свинца |
пирен |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Легковые |
I |
|
3,5 |
0,05 |
0,25 |
- |
0,01 |
|
0,0008 |
0,0044 |
2,0·10-6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Легковые |
Iд |
|
0,13 |
0,08 |
0,06 |
0,035 |
0,04 |
|
0,0008 |
- |
- |
дизельные |
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Грузовые |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
карбюраторные с |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
грузоподъемность |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ю до 3 т (в том |
II |
|
6,3 |
0,075 |
1,0 |
- |
0,02 |
|
0,0015 |
0,0047 |
4,0·10-6 |
числе работающие |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
на сжиженном |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
нефтяном газе) и |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
микроавтобусы |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Грузовые |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
карбюраторные с |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
грузоподъемность |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ю более 3 т (в том |
III |
|
18,4 |
0,2 |
2,96 |
- |
0,028 |
|
0,006 |
0,0075 |
4,4·10-6 |
числе работающие |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
на сжиженном |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
нефтяном газе) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Автобусы |
IV |
|
16,1 |
0,16 |
2,64 |
- |
0,03 |
|
0,012 |
0,0075 |
4,5·10-6 |
карбюраторные |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Грузовые |
V |
|
2,85 |
0,81 |
0,3 |
0,07 |
0,075 |
|
0,015 |
- |
6,3·10-6 |
дизельные |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Автобусы |
VI |
|
3,07 |
0,7 |
0,41 |
0,09 |
0,09 |
|
0,020 |
- |
6,4·10-6 |
дизельные |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Грузовые |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
газобалонные, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
работающие на |
VII |
|
6,44 |
0,09 |
0,26** |
- |
0,01 |
|
0,0004 |
- |
3,6·10-6 |
сжатом природном |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
газе |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Примечание: * – NOx в пересчете на NO2;
** – значение выброса за вычетом метана.