CC BY
189
УДК 504.05+629
ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ ХАРЬКОВА - ТРАНСПОРТНЫЙ АСПЕКТ
С.Е. Селиванов, профессор, д.т.н., ХНУ имени В.Н. Каразина,
А.В. Бажинов, профессор, д.т.н., ХНАДУ
Аннотация. Рассмотрены различные виды влияния городского транспорта на окружающую среду и на человека, проанализированы мероприятия по снижению вредного воздействия транспорта и даны рекомендации.
Ключевые слова: городской транспорт, автомобиль, окружающая среда, загрязнение, шум, вибрация, электромагнитные излучения.
ЕКОЛОГТЧНТ ПРОБЛЕМИ ХАРКОВА - ТРАНСПОРТНИЙ АСПЕКТ
С.С. Сел1ванов, професор, д.т.н., ХНУ 1меш В.Н. Каразша,
О.В. Бажинов, професор, д.т.н., ХНАДУ
Анотаця. Розглянуто р1зт види впливу м1ського транспорту на навколишне середовище i на людину, проаналiзовано заходи щодо зниження шюдливого впливу транспорту i дано рекомендацИ'.
Ключов1 слова: мiський транспорт, автомобть, навколишне середовище, забруднення, шум, вiбрацiя, електромагттт випромтювання.
ENVIRONMENTAL PROBLEMS OF KHARKIV - TRANSPORTATION ASPECT
S. Selivanov, Professor, Doctor of Technical Science, KhNU after V. Karazin,
A. Bazhynov, Professor, Doctor of Technical Science, KhNAHU
Abstract. Different types of effects of urban transport on the environment and the population are considered, measures directed to the reduction of harmful effects of the transport are analyzed and the recommendations are given.
Key words: urban transport, vehicle, environment, pollution, noise, vibration, electromagnetic radiation.
Введение
Транспорт - один из важнейших компонентов общественного и экономического развития, поглощающий значительное количество ресурсов и оказывающий серьезное влияние на окружающую среду. Услуги транспорта играют важную роль в экономике и повседневной жизни людей. Использование практически всех видов транспорта на всех континентах возрастает и по объему перевозимых грузов, и по количеству тонно-километ-ров, и по числу перевозимых пассажиров.
При всей важности транспортно-дорожного комплекса как неотъемлемого элемента экономики необходимо учитывать его весьма значительное негативное воздействие на природные экологические системы. Известно, что особенно резко эти воздействия ощущаются в крупных городах, возрастая по мере увеличения плотности населения. Эта закономерность справедлива и в отношении городского пассажирского транспорта, который в большинстве случаев концентрируется вокруг так называемых пунктов тяготения -там, где зарождаются, объединяются, распыляются и поглощаются потоки пассажиров.
В наше время воздействие транспорта на окружающую среду - самая насущная и актуальная проблема современного общества. Последствия этого воздействия сказываются не только на нашем поколении, но могут сказаться и на будущем поколении, если мы не примем серьёзные меры по снижению и даже устранению последствий воздействия и самого воздействия [1].
Цель и постановка задачи
На сегодняшний день появилось много публикаций, и в частности в Интернете, об экологических проблемах, которые создает транспорт. Цель данной работы - показать насущную экологическую проблему Харькова от воздействия всех видов транспорта нашего города и наметить пути снижения этой проблемы.
Поэтому задачами данной работы являются:
- рассмотреть воздействия городского автомобильного транспорта, подземного и наземного транспорта на электрической тяге;
- показать последствия воздействия разных вредных факторов на организм человека;
- показать возможные пути снижения проблем, вызванных воздействием транспорта на окружающую среду и прежде всего на человека.
Отметим, что в г. Харькове транспортная сеть общего пользования (на 2006 г.) составляет:
Эксплуатационная длина:
- железнодорожных путей - 1512,3 км;
- троллейбусных линий - 272,4 км;
- трамвайных линий - 248,3 км;
- линий метрополитена (в одноколейном измерении) - 68,84 км;
- автомобильных дорог общегосударственного, областного и местного значения -9543,0 км, в т.ч. с твердым покрытием -9233,9 км [2].
Городской автомобиль
Автомобиль - не роскошь, а средство передвижения. Это известно всем. Без автомобиля в настоящее время немыслимо существование человечества. В настоящее время в мире насчитывается более 500 миллионов автомобилей.
Автомобильный парк, являющийся одним из основных источников загрязнения окружаю-
щей среды, сосредоточен в основном в городах.
В Харькове очень остро стоит проблема городского транспорта. Транспортные потоки растут из-за стихийного, неподчинённого рациональному планированию, размещения жилых и промышленных зон. Потоки автомобилей, заполняющие уличную сеть (отнюдь на них не рассчитанную), делают передвижение по городу в часы пик мучите льномедленным.
Автомобильный транспорт стал самым неблагоприятным экологическим фактором в охране здоровья человека и природной среды в городе.
Наиболее значимые факторы отрицательного влияния автомобильного транспорта на человека и окружающую среду следующие:
- загрязнение воздуха;
- загрязнение окружающей среды;
- шум, вибрация;
- выделение тепла (рассеяние энергии).
Загрязнение воздуха
Известно, что первым виновником загрязнения атмосферного воздуха - одного из основных источников жизни на нашей Планете, является детище научно-технического прогресса - автомобиль. В некоторых районах города (ул. Сумская, район ТЦ у станции метро «Им. академика Барабашова») в результате большой концентрации автотранспорта загрязнение воздуха достигло критического уровня (воздух обедняется кислородом, загрязняется вредными компонентами отработавших газов), и если в этих районах поставить регулировщиков уличного движения, то, как и в центре Токио, они должны работать в кислородных масках, сменяться каждые 2 часа и проходить «реанимацию» в специальных боксах, куда накачивается очищённый воздух.
Загрязнение воздуха от автомобиля идет по трем каналам:
1) отработавшие газы, выбрасываемые через выхлопную трубу (65 %);
2) картерные газы (20 %);
3) углеводороды в результате испарения топлива из бака, карбюратора и трубопроводов (15 %).
Отработавшие газы двигателей внутреннего сгорания содержат более 200 вредных наименований вредных веществ и соединений, в том числе и канцерогенных.
Один автомобиль при пробеге 15 тыс. км сжигает в среднем 2 т топлива, около 26-30 т воздуха, в том числе 4-5 т кислорода, что в 50 раз больше потребностей человека. Автомобиль также добавляет в почву и воздух тяжелые металлы и другие вредные вещества, при этом выбрасывает в атмосферу:
- угарного газа - 700 кг/год,
- диоксида азота - 40 кг/год,
- несгоревших углеводородов - 230 литров,
- твёрдых веществ - 2 - 5 кг/год.
По расчетам специалистов, «вклад» автомобильного транспорта в атмосферу составляет до 90 % по окиси углерода и 70 % по окиси азота. Автомобильные газы представляют собой смесь, состоящую из 1000 - 1200 индивидуальных компонентов, среди которых нетоксичны: N2, 02, пары воды, С02; токсичные: окись углерода (угарный газ), углеводороды, оксиды N альдегиды, сажа, бензапи-рен, соединения свинца, формальдегид, бензол, а также многие другие компоненты [3].
Содержание токсичных выбросов в отработавших газах двигателей внутреннего сгорания представлена в табл. 1.
Таблица 1 Содержание токсичных выбросов в отработавших газах двигателей
Компо- ненты Доля токсичного компонента в отработавших газах ДВС
карбюраторные дизельные
в % на 1000 л гоплива, кг в % на 1000 л топлива, кг
С02 0,5-12,0 0,01-0,50 до 25
N О ><: до 0,8 до 0,5 36
схну 0,2-0,3 0,009-0,5 8
Бенз(а)- пирен - 10 /м3 1-4 '“Б ок дм - -
Альде- гиды до 0,2 мг/л - 0,001-0,09 мг/л -
Сажа до 0,04 г/м3 1 0,01-1,1 г/м3 3
При взаимодействии выбросов автомобилей и смесей загрязняющих веществ в воздухе могут образоваться новые вещества, более агрессивные, чем их «родители» - пример: смог - дымящий туман (обычно белый).
Влияние выхлопных газов автомобилей на здоровье человека представлено в табл. 2.
Таблица 2 Влияние выхлопных газов автомобилей на здоровье человека
Вредные вещества Последствия воздействия на организм человека
Оксид углерода препятствует абсорбированию кровью кислорода, что ослабляет мыслительные способности, замедляет рефлексы, вызывает сонливость и может быть причиной потери сознания и смерти
Свинец влияет на кровеносную, нервную и мочеполовую системы; вызывает, вероятно, снижение умственных способно -стей у детей, откладывается в костях и других тканях, поэтому опасен в течение дня
Оксиды азота могут увеличивать восприимчивость организма к вирусным заболеваниям (типа гриппа), раздражают легкие, вызывают бронхит и пневмонию
Озон раздражает слизистую оболочку органов дыхания, вызывает кашель, нарушает работу легких; снижает сопротивляемость к простудным заболеваниям; может обострять хронические заболевания сердца, а также вызывать астму, бронхит
Токсичные выбросы (тяжелые металлы) вызывают рак, нарушение функций половой системы и дефекты у новорожденных
Районы города с повышенным содержанием в воздухе этих веществ превращаются в зоны повышенного риска необратимой потери здоровья.
Мероприятия по снижению вредного влияния автомобильного транспорта на окружающую среду
Мероприятия по снижению вредного влияния автомобильного транспорта (основные пути развития автотранспорта в интересах защиты окружающей среды) таковы:
- совершенствование конструкции автомобилей с точки зрения токсичности (конструкции фильтров, специальных нейтрализаторов);
- повышение уровня технического обслуживания (правильная регулировка топливной системы автомобиля) и совершенствование систем и методов контроля за техническим состоянием машин;
- отказ от использования этилированных бензинов, перевод бензиновых автомобилей на другие виды топлива (газ, биотопливо и др.);
- создание новых, «чистых» с экологической точки зрения автомобилей (электромобиль, гибридный автомобиль, солнечный электрический автомобиль, автомобиль с инерционным двигателем, т.е. в качестве накопителя энергии используется не аккумулятор, а маховик) [3].
Транспортная нагрузка в некоторых районах города приводит к повышению вредного влияния на окружающую среду.
Существует много технических и планировочных приёмов выравнивания транспортной нагрузки на магистральной сети города. Прежде всего, следует равномерно размещать основные зоны приложения труда и жилые районы, а также места отдыха и центры культурно-бытового обслуживания. Одновременно наиболее загруженные участки транспортной сети необходимо дублировать новыми линиями.
Магистральные улицы в городе составляют примерно 20-30 % общей протяжённости всех улиц и проездов. На них сосредоточивается до 60-80 % всего автомобильного движения, то есть магистрали в среднем загружены примерно в 10-15 раз больше, чем остальные улицы и проезды.
Создание в городе сети магистралей скоростного движения позволяет существенно увеличить скорости общественного транспорта и легковых автомобилей, повысить её пропускную способность, сократить число дорожно-транспортных происшествий, изолировать жилые районы и общественные центры от концентрированных потоков транспортных средств. Магистраль скоростного движения - дорогостоящее сооружение. Строительство её может быть эффективно только на направлениях, обеспечивающих мощные и устойчивые транспортные потоки с относительно большой в пределах города дальностью поездок, при которой ощу-
тим выигрыш от увеличения скорости движения.
Предусматривается разгрузка городского центра, исторических улиц с недостаточной пропускной способностью, жилых районов. При строительстве и реконструкции города проектировщики стремятся ограничить количество автомобилей, въезжающих в городской центр, разрабатывают новые системы регулирования уличного движения, сводящие к минимуму возможность образования транспортных пробок. Это очень важно, потому что останавливаясь и потом снова набирая скорость, автомобиль выбрасывает в воздух в несколько раз больше вредных веществ, чем при равномерном движении.
Эффективными профилактическими мероприятиями являются расширение улиц, создание между проезжей частью дорог и жилыми домами фильтров - стен из зелёных насаждений.
Для снижения вредного влияния автомобильного транспорта требуется вынос за городскую черту грузовых транзитных потоков. Требование это зафиксировано в действующих строительных нормах и правилах, но практически соблюдается редко.
Эффективным мероприятием по снижению вредного влияния автомобильного транспорта на горожан является организация пешеходных зон с полным запретом въезда транспортных средств на жилые улицы. Менее эффективное, но более реальное мероприятие -это введение системы пропусков, дающих право на въезд в пешеходную зону только специальным автомобилям, владельцы которых живут в конкретной зоне жилой застройки. При этом должен быть полностью исключён сквозной проезд автотранспорта через жилой квартал.
Энергетическое загрязнение
К энергетическим загрязнениям окружающей среды автотранспортом относят шум, вибрации, электромагнитные излучения.
Шумовое воздействие
Наиболее сильно влияет на психологическое состояние человека шумовое воздействие. Шум - всякие нежелательные, неприятные звуковые колебания, беспорядочно изменяю-
щиеся во времени. Звуковые колебания -акустические колебания, лежащие в диапазоне частот от 16 Гц до 22 кГц.
Различают четыре вида воздействия шума:
1. Раздражающее воздействие (шумовые всплески, переменное акустическое воздействие в сочетании с шумом постоянного уровня и громкие звуки);
2. Снижение самообладания (предъявление жалоб и претензий к объектам и субъектам повышенных шумовых воздействий);
3. Воздействие шума на характер принимаемых решений, что важно, например, для водителя при быстрой смене обстановки в городских условиях движения;
4. Воздействие шума на внимание в процессе длительной работы с учетом наличия корреляции уровня шума с вероятностью совершения ДТП.
Основным источником внешнего шума являются автотранспорт. Установлено, что интенсивность шума (в дБА) составляет от:
- легкового автомобиля - 70 - 80;
- автобуса - 80 - 85;
- грузового автомобиля - 80 - 90;
- мотоцикла - 90 - 95.
Автомобильные средства по интенсивности шума различаются довольно резко. К самым шумным относятся грузовые автомобили с дизельным двигателем (90-95дБА), к самым «тихим» - легковые автомобили высоких классов (65-70 дБА).
Источником шума на автомобиле являются двигатель, коробка передач, ведущий мост, вентилятор, выхлопная труба, всасывающий трубопровод, шины. При скорости движения до 70 - 80 км/ч под нагрузкой основным источником шума на автомобиле оказывается двигатель. За пределами указанных скоростей главный шум производят шины. Когда нагрузка сбрасывается, наиболее интенсивный шум вызывается также шинами.
Таким образом, транспортные средства являются источниками прежде всего внешних шумов, беспокоящих всех людей, находящихся в пределах их (шумов) досягаемости. Уже много лет осуществляется нормирование транспортных шумов. Выработаны международные нормы, определяющие уровни шума, производимые автомобильными транспортными средствами. Максимально допустимые уровни шума составляют: для
легковых автомобилей - 80 дБА, автобусов и грузовых автомобилей в зависимости от массы и вместимости соответственно от 81 до 85 и от 81 до 88 дБА.
Вибрации
Другим источником транспортного дискомфорта (для водителя и пассажиров) являются колебания и вибрации, возникающие в процессе движения автомобиля. Они рассматриваются в рамках группового свойства - плавности хода.
При движении автомобиля возникают колебания, обусловленные неуравновешенными силовыми воздействиями в узлах и агрегатах автомобиля, а также внешним переменным воздействием от неровностей дорожного покрытия. Эти колебания передаются на кузов автомобиля и через дорожное покрытие и грунт - на элементы придорожного пространства. Воздействие вибраций можно рассматривать по аналогии с шумом в двух аспектах: воздействие на водителя и пассажиров автомобиля и воздействие на окружающие объекты.
По способу передачи на человека различают общую и локальную вибрации. Общая вибрация передается через опорные поверхности на тело сидящего или стоящего человека и вызывает сотрясение всего организма; локальная вибрация передается через руки человека. Водитель автомобиля одновременно подвергается воздействию общей и локальной вибрации, а пассажир и пешеход, находящийся рядом с проезжей частью, - общей.
Оценка плавности хода связана с наличием частотной и амплитудной чувствительности различных органов человека, особенно при экстремальных виброускорениях во время движения автомобиля.
Согласно нормативным документам экспериментально оцениваются значения вертикальных, продольных и поперечных виброускорений, которые сопоставляются с техническими нормами для каждого вида АТС.
Нормы общей вибрации установлены в октавных диапазонах со среднегеометрическими частотами 2; 4; 8; 16; 31,5; 63 Гц, а локальной вибрации - 16; 32; 63; 125; 250; 500; 1000 Гц.
В автомобиле вибрации низкой частоты возникают при взаимодействии колес с дорогой, и параметры колебаний являются случайными. Уровень вибрации в основном определяется скоростью движения, ровностью дорожного покрытия, конструктивными особенностями подвески автомобиля и его техническим состоянием. Колебания автомобиля по всем параметрам близки к параметрам колебаний отдельных органов человека, поэтому вибрация оказывает отрицательное влияние на те органы человека, частоты колебаний которых совпадают с частотой вибрации автомобиля.
При проектировании подвески автомобиля стараются обеспечить такую плавность хода, при которой уровни вибрации не превышают порога снижения комфортности или порога производительности труда, а частота колебаний кузова находится в диапазоне 1,5-2,5 Гц.
Наименьший уровень вибрации, источником которой является взаимодействие колес с дорогой, наблюдается при размещении водителя и пассажиров внутри автомобиля на площади, ограниченной колесной базой. Такое размещение принято практически для всех легковых автомобилей. Для водителей грузовых автомобилей с компоновкой кабины над двигателем и автобусов вагонного типа необходимо применение сиденья с подрессорива-нием.
Вибрации, возникающие при движении автомобиля, не только воздействуют на водителя и пассажиров, но и передаются через дорожное покрытие в окружающее пространство. Исследования показывают, что они могут превышать допустимый для человека уровень на удалении от проезжей части до 10 м.
Для предотвращения воздействия вибрации на организм человека применяются различные виброгасительные и демпфирующие устройства (амортизаторы, демпферы, рессоры, пружины и т.д.).
Электромагнитные излучения
Природа электромагнитного излучения связана с вихревыми электрическими и магнитными полями. Их общее поле условились называть электромагнитным. Электромагнит-
ное поле проявляется в работе всех электротехнических приборов и установок.
Основной источник электромагнитных излучений - система зажигания автомобиля и, в первую очередь, свечи, распределитель, высоковольтные провода. Приборы системы зажигания и электрооборудование автомобилей являются первичными излучателями электромагнитных волн, а элементы кузова, детали моторного отсека, капот, крылья, решетка радиатора - вторичными. В целом автомобиль является контуром, собственные характеристики индуктивности и емкости которого зависят от многих факторов и пока мало изучены.
Автомобиль является сравнительно маломощным источником электромагнитного излучения, однако проблема электромагнитного излучения существует, она связана с большим числом электрических источников на улицах города и проникновением этого излучения в жилую застройку. Эта проблема стала более актуальной в условиях быстрого развития транспорта, в том числе электромобилей. Электромагнитные поля с высокой плотностью энергии оказывают вредное воздействие непосредственно на организм человека. Вредное воздействие электромагнитных излучений на человека связано с переносом их энергии. Доказано, что на скорости свыше 80 км/час кабина любого транспортного средства превращается в кипящую энергетическую камеру, где буквально «варятся» как водитель, так и пассажиры. Степень воздействия определяется количеством энергии электромагнитных излучений в зависимости от частоты или длины волны. По электрическим свойствам большинство живых тканей на частотах более 60 кГц и особенно на СВЧ можно рассматривать как аномальные диэлектрики. Однако не следует думать, что комфортный автомобиль менее опасен для здоровья человека.
Таким образом, основными путями снижения экологического ущерба от автомобиля являются:
Оптимизация движения городского транспорта:
- разработка альтернативных энергоисточников;
- дожигание и очистка органического топлива;
- создание (модификация) двигателей, использующих альтернативные топлива;
- защита от шума, вибраций, электромагнитных излучений.
Экономические инициативы по управлению автомобильным парком и движением (экономические инициативы - налог на автомобили, топливо, дороги, инициативы по обновлению автомобилей).
Эксплуатируемые в стране автомобили не соответствуют современным европейским ограничениям по токсичности и выбрасывают вредных веществ существенно больше, чем зарубежные аналоги. Существует несколько наиболее важных причин отставания Украины в этой сфере, а соответственно и в Харькове:
- низкая культура эксплуатации автомобилей. Количество неисправных автомобилей, находящихся в эксплуатации, до сих пор весьма велико;
- отсутствие жестких законодательных требований к экологическим качествам автомобилей. С начала 90-х годов стандарты, сохранившиеся в течение 10 лет почти без изменений, начали существенно отставать от европейских норм. В отсутствие достаточно жестких требований по токсичности выбросов, потребитель не заинтересован покупать экологически более чистые, но при этом более дорогие автомобили, а производитель не склонен их выпускать.
- неподготовленность инфраструктуры эксплуатации автомобилей, оборудованных в соответствии с современными экологическими требованиями;
- в отличие от европейских стран, у нас в стране до сих пор затруднено внедрение нейтрализаторов.
По твердому убеждению экологов, вдоль трасс, проходящих рядом с жилыми районами Харькова, власти обязаны устанавливать шумозащитные экраны и высаживать деревья.
Коммунальщики должны подумать о специальных дорожных покрытиях, гасящих автомобильные шумы.
В Германии развивают малошумные дороги Leise Bahn, где в качестве основных мер возводят шумозащитные стенки, валы, тоннели, а также устанавливают шумоизолирующие окна в близлежащих зданиях.
Наблюдения показали, что в домах, расположенных рядом с большой дорогой (до 10 м), жители болеют раком в 3-4 раза чаще, чем в домах, удаленных от дороги на расстояние 50 м.
Наземный и подземный транспорт на электрической тяге
В Харькове пассажиры ежегодно пользуются метро, трамваем, троллейбусом. Трамвай, троллейбус и метро используют в качестве «топлива» электричество и полностью отвечают экологическим требованиям. Курсируя по городу, они не загрязняют воздушный бассейн.
Трамвай
Старейший вид городского пассажирского транспорта - трамвай - имеет вековую историю. «Дедушка» транспортного обслуживания остаётся популярным и на сегодняшний день. Трамвай способен нести большие нагрузки. Вагоны на рельсах перевозят пассажиров не только в старых, сложившихся районах, но и в жилых массивах - новостройках.
Как у каждого вида транспорта, у трамвая есть свои плюсы и минусы. К сожалению, его отличает низкая манёвренность, требуется довольно значительные капитальные затраты при сооружении новых трасс, да и самым «тихим» средством передвижения трамвай не назовёшь. Шум трамвая создаётся тяговым двигателем, шестерённой передачей, мотор - компрессором, тормозной системой, вибрацией кузова, качанием колёс по рельсам. Интенсивность этого шума зависит также от состояния трамвайного пути (волнообразный износ рельсов, износ стыков, жёсткое соединение рельсов с бетонным основанием, наличие кривых участков и т.п.) и контактной сети. Снизить шум можно путём применения пневматической подвески кузова, амортизацией пола. Трамвай может стать значительно малошумным благодаря эластичным элементам в колёсах, балансировке роторов двигателей и другим изменениям в его конструкции и технологии изготовления. Снижению уровня трамвайного шума может способствовать применение экранирующих шум фальшбортов со звукопоглотителями, закрывающими колёса.
Ведутся поиски эффективного способа демпфирования колёс трамвайного вагона. Определённый эффект может быть получен от создания малошумного оборудования. Для уменьшения шума на некоторых трамвайных путях применяют резиновые прокладки. Хороший звукопоглощающий эффект даёт укладка рельсов на крупноразмерные плиты, под которыми выполняется прочная асфальтобетонная подушка. Рельсы утоплены в плитах и покоятся на резиновой прокладке, что обеспечивает бесшумное движение трамвая. Наибольшего снижения трамвайного шума можно добиться путём уменьшения шума, исходящего от колёс. Хорошие результаты даёт амортизационная прокладка между ободом колеса и диском. Наибольший шум трамвай издаёт на поворотах. Для уменьшения этого шума на вагон устанавливается специальное смазочное оборудование, которое на поворотах подаёт на колёса графитный раствор. Это новшество не только помогло уменьшить шум от колёс, но и увеличить срок их службы. Руководство трамвайно-троллейбусного предприятия старается проводить работы по снижению шумового воздействия своего транспорта: планирует производить шлифовку рельсового полотна, сварку стыков рельсов, установку 30 шумоглушителей на контактной сети трамваев.
Иногда наблюдаются утечки смазочных материалов непосредственно на проезжую часть улиц или балластный слой трамвайного пути.
Блуждающие токи, возникающие в зоне влияния рельсовых путей трамвая, становятся причиной разрушения подземных металлических сооружений и, в том числе, что особенно опасно, газопроводов.
Установлено, что при использовании 1 кг сварочной проволоки при ремонте трамвайных путей в атмосферу выбрасывается 30-60 г аэрозолей, содержащих оксиды марганца, кремния, фториды. При послесвароч-ной обработке и шлифовке одного рельсового стыка выделяется около 600 г пыли, содержащей оксиды кремния, магния, алюминия (много это или мало, можно подсчитать, имея в виду, что при использовании рельсов стандартной длины стыки располагаются через каждый 12,5 - 25 м трамвайного пути).
Среднее значение полевой электромагнитной напряженности в трамваях - 30 мкТл.
Необходимо считаться с более интенсивными процессами пылеобразования на трамвайных путях, где в процессе истирания мелких частиц песка и пыли между металлическими поверхностями колесного бандажа и головки рельса в рельсовых желобах скапливаются тонкодисперсные твердые фракции. Отсюда следует, что, даже признав экологические характеристики трамвая наиболее благополучными, нельзя пренебрегать наличием этих дополнительных факторов.
Учитывая различные факторы градостроительства, специалисты считают трамвай весьма перспективным. Нельзя сбрасывать со счетов его большую провозную способность, определённые удобства в эксплуатации, относительно высокую скорость движения.
Несмотря на явную перспективность трамвая в Харькове, однако, не отставая от столицы, поскольку чужой дурной пример заразителен, решили, - мол «и мы не лыком шиты» и тоже сняли несколько трамвайных маршрутов. Выпуск вагонов уменьшился на 47 %, а объем работы - на 60 %. Лишним оказалось целое трамвайное депо, которое поспешно ликвидировали.
В Харькове планируется дальнейшая, причем совершенно неоправданная, ликвидация еще ряда трамвайных маршрутов.
Троллейбус
Троллейбус - наиболее экономичный и дешёвый, не загрязняющий среду вид транспорта. Он экономичнее автобуса, меньше потребляет энергии, надёжней и проще в эксплуатации, не «пожирает» кислород и не отравляет воздух отработавшими газами. Использование троллейбусов в условиях большого города, удлинённости маршрутных линий ведёт к прямой экономии горючего.
Идея создания безрельсового трамвая впервые практически была осуществлена фирмой «Сименс - Гальске», построившей в 1882 г. троллейбусную линию в пригороде Берлина Шпандау. Этот год и следует считать годом рождения троллейбуса - электрического безрельсового транспорта с питанием от центральной станции. Троллейбус родился как
гибрид трамвая и омнибуса и впоследствии превратился в автобус с электродвигателем, который получает энергию не от перевозимого аккумулятора, а по проводам внешнего источника.
Сегодня троллейбусы используют в основном для пассажирских перевозок в крупных городах и лишь в отдельных случаях для доставки грузов. Они проще по устройству, чем автобусы, техническое обслуживание их менее трудоёмко, а пуск в холодное время года не создаёт проблемы.
Шум троллейбусов близок по уровню к шуму легковых автомобилей. По спектру он имеет низкочастотный характер. Такой шум легче переносится человеком, чем шум от трамваев, который значительно выше и по уровню аналогичен шуму грузового транспорта.
Прежде всего шум троллейбусов обусловлен работой двигателя (тяговой передачи), качением колёс по дорожному покрытию и работой вспомогательных электрических машин. При движении и от работы двигателя и качения колёс возникает вибрация ограждающих конструкций; шум производят также неплотно пригнанные окна и двери. В связи с этим уменьшение шума троллейбуса может быть достигнуто балансировкой механизма двигателя и передачи (карданного вала, якоря, редуктора), применением эластичных амортизаторов, содержанием в порядке электрощёток, восстановлением и заменой изношенных деталей контактной сети, уплотнением креплений оконных стёкол, осветите ль-ной арматуры, передних и задних подвесок (рессор амортизаторов).
Среднее значение полевой электромагнитной напряженности в троллейбусах - 30 мкТл. При истирании автошин и тормозных накладок, применяемых на троллейбусах, образуется резиновая пыль, содержащая кадмий, применяемый в процессах вулканизации, а иногда и асбестовая пыль при использовании асбестосодержащих накладок. Тонкодисперсная пыль может достаточно долго находиться в воздухе во взвешенном состоянии.
Метрополитен
Одна из острых проблем современных крупных городов - транспортная. Её решению в немалой степени способствует развитие сети
метрополитена, которая благоприятно отражается на состоянии городской среды, позволяя снизить темпы развития других, менее экологичных видов городского транспорта.
В метрополитене применяют люминесцентные лампы, срок службы которых довольно большой. Они экономичны, но главное достоинство этих ламп в том, что излучаемый ими свет благоприятно действует на зрение человека. Однако многое зависит и от расположения светильников в зале. Необходимо создавать мягкое, равномерное освещение всего зала.
Известно, что там, где нет естественной инсоляции, жизнеспособность микроорганизмов увеличивается. Для метрополитена разработаны конкретные меры по борьбе с микробиологической загрязнённостью воздуха. Например, с этой целью используют источники света с бактерицидным эффектом.
В метро поддерживается оптимальный микроклимат. Зимой в нём тепло, летом прохладно. За час здесь обеспечивается трёхкратный воздухообмен.
Создатели первых станций могли надеяться лишь на так называемый поршневой эффект: движется поезд - перегоняется воздух. Но этого оказалось недостаточно. Теперь метрополитен оснащён мощной приточно-вытяжной вентиляцией. Вентиляционные установки смонтированы не только на станциях, но и в тоннелях. Поддерживая необходимый температурный режим, зимой станционные вентиляторы работают на вытяжку, а перегонные - на приток. Летом - наоборот. Диспетчер включает турбину огромного вентилятора. Спустя всего несколько минут воздух в метровокзале становится чище и прохладнее. А сигнал к диспетчеру поступил от специалистов лаборатории микроклимата, которые каждый день обследуют все станционные залы. С помощью специального портативного оборудования быстро и точно ставится «диагноз»: на этой станции, скажем, многовато пыли, здесь - чуть выше нормы содержание углекислого газа. Меры принимаются в кратчайшие сроки.
Не забыто и пространство, в котором особенно важно создать максимально комфортные условия. Это салоны экспрессов, где пассажир находится наиболее долго. В новых ва-
гонах предусмотрена более совершенная система вентиляции воздуха. Её работу можно регулировать в зависимости от степени заполнения поезда, от температуры окружающей среды. В верхней части кузова этих вагонов отсутствуют отверстия, через которые свежий воздух во время движения засасывается в салон, создавая шум и снижая слышимость. Вместо них под сиденьями установлены кондиционеры новой конструкции. Через специальные решётки в оконных проёмах они захватывают воздух и подают в салон, что значительно уменьшает шум.
Новые вагоны метро имеют шестигранную форму, их салон более просторен, лучше освещён. Вагоны как бы «сидят» на своеобразных пневморессорах. Улучшена освещённость.
Многое делается для снижения шума и вибрации в метро. Это укладка длинномерных рельсов плетей, применение профилированных резиновых подрельсовых прокладок, амортизирующих рельсовых креплений, укладка бетонного основания пути на резиновые прокладки и многое другое. Вагоностроительными заводами разработаны и выпускаются антивибрационные устройства для рычажно-тормозной передачи.
Поезда метрополитена при движении на открытых участках создают шум, усиливающий общий шумовой фон города. Уровень шума от поездов метро в 7 м от оси пути значителен и составляет 80 - 85 дБа при скорости 40 км/ч. При увеличении скорости на 10 км/ч шум поездов возрастает на 3 - 4 дБа.
Строительство метрополитенов мелкого заложения, когда трассы прокладываются под существующими жилыми районами, связано с проблемой борьбы с вибрациями в жилых зданиях. Опыт эксплуатации таких трасс показал, что интенсивные вибрации проникают в здания, расположенные в радиусе 70 м по обе стороны от тоннеля метрополитена. Источником возникновения вибраций рельс является воздействие колёс на рельсы, вызывающее распространение колебаний в различных направлениях. Параметры вибраций рельс зависят от конструкции пути тоннеля, а также от скорости движения поездов, загруженности вагонов, амортизационных качеств и ходовой части.
Вибрации, возникающие в тоннеле, через грунт передаются фундаменту ближайших зданий, возбуждая в них колебания различных конструктивных элементов.
Изучение параметров вибраций, проведённое в жилых зданиях, удалённых на разные расстояния от линий метрополитена и железных дорог, показало, что колебания по мере удаления от источника вибрации затухают. Однако это процесс не монотонный и зависит от составных звеньев пути распространения вибрации: рельсы и стены тоннеля - грунт -фундамент дома - строительные конструкции.
По словам опрошенных жителей, вибрации вызывают беспокойство, нарушение отдыха, сна, отдельных видов трудовой деятельности, дребезжание посуды, стекол. В жилых домах, удалённых на 10 - 20 м от тоннелей метро мелкого заложения, на вибрацию жаловались 50 - 70 % опрошенных, а при расстоянии 40 - 5 м - 15 % (уровни виброускорения на основных частотах составляют 27 -25 дБ).
Изучением влияния вибраций в условиях производства установлена возможность появления у рабочих симптомокомплекса патологических изменений, получивших название вибрационной болезни. Вибрации, проникающие в жилые помещения, в результате круглосуточного длительного воздействия могут также оказывать неблагоприятное влияние на здоровье людей. Это свидетельствует о необходимости гигиенического нормирования вибраций в условиях жилища.
В результате физиолого-гигиенических исследований были обоснованы допустимые уровни вибраций в диапазоне частот 2; 8; 16; 31, 5; 63 Гц для жилых помещений.
В нашей стране допустимые уровни вибраций в жилых домах, условия и правила их измерения и оценки регламентированы «Санитарными нормами допустимых вибраций в жилых домах». Нормы являются обязательными для всех министерств, ведомств и организаций, проектирующих, строящих и эксплуатирующих средства наземного и подземного транспорта, технологическое, инженерное, санитарно - техническое оборудование зданий и бытовые приборы, являющиеся
возможной причиной возникновения вибраций в жилых домах.
В ряде стран (например, во Франции) подвижной состав новых линий метрополитена оснащён колёсами на пневматических шинах, что обеспечивает плавность и бесшумность хода, устраняет вредные вибрации. Среднее значение полевой электромагнитной напряженности на платформах станций метрополитена - до 50-100 мкТл. И вовсе сущий ад представляют собой поездки в вагонах городской подземки, где напряженность ЭМП зашкаливает за 150-200 мкТл. Это превышает допустимый уровень облучения более чем в 1000 раз!
Стоит ли тут удивляться быстрой утомляемости, раздражительности, подверженности различным заболеваниям людей, которые изо дня в день вынуждены пользоваться для передвижения метрополитеном.
Выводы
Транспорт - очень важный неблагоприятный фактор состояния окружающей среды. Почти все виды транспорта загрязняют окружающую среду, в особенности воздух, и вызывают значительный шум и вибрацию. Все виды транспорта представляют серьезную опасность для жизни, здоровья и имущества людей.
Курсирующие на Земле более 500 млн. автомобилей являются не только причиной ежегодной гибели около 500 тысяч, 10 млн. раненых, но и причиной расшатывания здоровья миллиардов людей.
Улучшение градостроительства и оптимизация городского движения автотранспорта должны быть взаимно связаны и нацелены на лучшую планировку дорог и улиц, создание транспортных развязок, улучшение дорожного покрытия, контроль скоростного движения, что даст возможность уменьшить вредное влияние на окружающую среду.
Для того чтобы сохранить человечеству автомобиль, необходимо если не исключить, то свести к минимуму вредные выбросы. Работы в этом направлении ведутся во всем мире и дают определенные результаты.
Электротранспорт, являясь минимальным загрязнителем атмосферного воздуха вредны-
ми выбросами, оказывает значительное шумовое и вибрационное воздействие на окружающую среду. И особенно сильно ощущают на себе эти виды воздействия жители домов, расположенных в непосредственной близости от трамвайных линий и метро.
Признав приоритетность электротранспорта на основе экологических оценок, необходимо разработать и осуществить систему мер, существенно повышающих его конкурентоспособность и по всем тем направлениям, по которым это оказывается необходимым.
Следует рекомендовать приоритетное развитие электротранспорта, как минимум, во всех случаях равенства других критериев оценки, особенно в крупных городах и при наличии дополнительных условий, определяющих повышенный уровень загрязнения воздушного бассейна.
В Харькове планируется закупить новые троллейбусы, а также взять у Европейского банка реконструкции и развития кредит на несколько лет для закупки новых трамваев и реконструкции трамвайных линий.
Развитие сетей метрополитена благоприятно отражается на состоянии городской среды и позволяет снизить темпы развития других, менее экологичных видов городского транспорта. Кроме того, по расчетам специалистов, развитие сетей метрополитена в Харькове позволит снизить аварийность на дорогах в 2010 году на 7,5 %, 2015 - на 9,6 %, а также снизить уровень шума от городского транспорта.
Литература
1. Аксенов И.Я. Транспорт и охрана окружа-
ющей среды / В.И. Аксенов. - М. : Транспорт, 1986. - 176 с.
2. Матерiали в нащональну доповщь про
стан техногенно! та природно! безпеки в Украт у 2006 рощ. Харювська область, 2007. - 42 с.
3. Канило П.М. Автомобиль и окружающая
среда / П.М. Канило, И.С. Бей, А.И. Ро-венский. - Харьков : Прапор, 2000. -304 с.
Рецензент: О.П. Алексеев, профессор, д.т.н. ХНАДУ.
Статья поступила в редакцию 1 июня 2010 г.
