МЕРОПРИЯТИЯ ПО ОПТИМИЗАЦИИ ДОРОЖНОГО ДВИЖЕНИЯ И ЭКОЛОГИИ. РАСЧЕТЫ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ НА ЗАДАННОМ УЧАСТКЕ УЛИЧНО-ДОРОЖНОЙ СЕТИ Г. РОСТОВА-НА-ДОНУ Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

№4 2020

УДК 656 https://doi.org/10.23947/2541-9129-2020-4-68-77

Мероприятия по оптимизации дорожного движения и экологии. Расчеты экологической безопасности на заданном участке улично-дорожной сети г. Ростова-на-Дону

Р. С. Дуров, Е. В. Варнакова, К. О. Кобзев

Донской государственный технический университет (г. Ростов-на-Дону, Российская Федерация)

Введение. Одной из актуальных социально-экономических проблем является состояние окружающей среды, которое затрагивает условия жизни многих людей. С этих позиций рассмотрены проблемные участки перекрестка ул. 20-я линия-проспект Шолохова в г. Ростов-на-Дону.

Постановка задачи. Целью работы является улучшение экологической безопасности на пересечении ул. 20-я линия и проспекта Шолохова в г. Ростов-на-Дону за счет уменьшения выбросов от автомобильного транспорта путем реализации предложенных мероприятий по реорганизации движения на данном участке улично-дорожной сети.

Теоретическая часть. Дана оценка экологической и дорожной безопасности на участке улично-дорожной сети до применения предложенных мероприятий. Обоснованы мероприятия, улучшающие условия движения автотранспорта на выбранном перекрестке и снижающие вредные выбросы, что улучшит экологическую безопасность. Проведен расчет экологических показателей после реализации предложенных мероприятий по снижению выбросов оксинитрида (NOx).

Выводы. Анализируются и сравниваются экологические показатели до и после проведенных мероприятий. На основании анализа и проведенных расчетов устанавливается эффективность предложенных мероприятий по оптимизации дорожного движения и степень снижения выбросов NOx автомобилями.

Ключевые слова: окружающая среда, мероприятия по оптимизации дорожного движения, экологическая безопасность, массовый расход NOx, экология, участок улично-дорожной сети, двигатель, транспортный поток.

Для цитирования: Дуров, Р. С. Мероприятия по оптимизации дорожного движения и экологии. Расчеты экологической безопасности на заданном участке улично-дорожной сети г. Ростова-на-Дону / Р. С. Дуров, Е. В. Варнакова, К. О. Кобзев // Безопасность техногенных и природных систем. — 2020. — № 4. — С. 68-77. https://doi.org/10.23947/2541-9129-2020-4-68-77

Measures to optimize traffic and the environment. Calculations of environmental safety on a given section of the Rostov-on-Don road network

R. S. Durov, E. V. Varnakova, K. O. Kobzev

Don State Technical University (Rostov-on-Don, Russian Federation)

Introduction. One of the most pressing socio-economic problems is the state of the environment, which affects the living conditions of many people. The article deals with the problem areas of the intersection of 20-ya Liniya street -Sholokhov Avenue in Rostov-on-Don.

Problem Statement. The purpose of this paper is to improve environmental safety at the intersection of 20-ya Liniya street - Sholokhov Avenue in Rostov-on-Don by reducing emissions from road transport through the proposed measures to reorganize traffic on this section of the road network.

Theoretical Part. The article provides an assessment of environmental and road safety on the road network section before applying the proposed measures. The measures are listed and justified that would help improve the conditions for road transport at the selected intersection and reduce emissions from road transport, which would improve environmental safety. The calculation of environmental indicators was made after the proposed measures to reduce NOx emissions by cars.

Conclusion. The article analyzes the environmental indicators before and after the events, and then compares them. Based on the analysis and calculations, it is determined how much the proposed measures to optimize traffic will help reduce NOx emissions by cars.

Keywords: environment, measures to optimize traffic, environmental safety, mass consumption of NOx, ecology, section of the road network, engine, traffic flow.

БЕЗОПАСНОСТЬ ТЕХНОГЕННЫХ И ПРИРОДНЫХ СИСТЕМ

Safety of Technogenic and Natural Systems

Safety of Technogenic and Natural Systems 2020

For citation: Durov R. S., Varnakova E. V., Kobzev K. O. Measures to optimize traffic and the environment. Calculations of environmental safety on a given section of the Rostov-on-Don road network: Safety of Technogenic and Natural Systems. 2020;4:68-77. https://doi.org/10.23947/2541-9129-2020-4-68-77

Введение. Одной из актуальных социально-экономических проблем является состояние окружающей среды, которое затрагивает условия жизни многих людей. Рост технического прогресса связан с ростом количества автотранспорта на дорогах. Автомобили, в свою очередь, являются одними из основных массовых загрязнителей атмосферы. Они создают угрозу здоровью людей, связанную с выбросами и отходами, а также воздействием шума от потоков транспорта [1].

В последние годы Россия переживает серьезное загрязнение окружающей среды, которое представляет собой критическую угрозу для здоровья населения и устойчивого развития. Энергетическая деятельность является доминирующим источником загрязнения воздуха. Количество углекислого газа (СО 2), выбрасываемого электростанциями в атмосферу, составляет примерно 40 % от общего объема выбросов СО2. Аналогичный показатель по загрязняющим веществам электростанций составляет 30 %. Кроме того, установлено, что транспортные средства вносят все больший вклад в загрязнение воздуха из-за быстрого роста перевозок. На долю транспорта приходится 20-67 % выбросов монооксида углерода (CO), 12-36 % выбросов оксинитрида NOx и 12-39 % выбросов углеводородных соединений (HC). Масштабы выбросов в большинстве регионов России превысили возможности самоочищения и диффузии загрязняющих веществ из атмосферы. В настоящее время существует острый конфликт между растущим спросом на энергию, чрезмерным количеством транспортных средств и «высоким содержанием угля» в энергетическом балансе, с одной стороны, и императивом смягчения загрязнения воздуха — с другой [2, 3].

Постановка задачи. Целью работы является улучшение экологической обстановки на пересечении ул. 20-я линия и проспекта Шолохова в г. Ростов-на-Дону за счет уменьшения выбросов от автомобильного транспорта путем мероприятий по реорганизации движения на данном участке улично -дорожной сети. Также необходимо дать оценку экологической и дорожной безопасности на участке улично-дорожной сети (УДС) до применения предложенных мероприятий.

После изучения обстановки на вышеупомянутом перекрестке можно сделать заключение, что имеется возможность улучшения условий прохождения автомобильного транспорта на данной развязке. Проблемные факторы на обследуемой территории:

— нерационально подобранный цикл работы двух светофоров;

— отсутствие заездного кармана для муниципального транспорта.

Предполагается, что ключевой проблемой данного перекрестка является неправильно подобранный цикл работы светофоров. Особенно эта проблема сказывается в часы пик, когда интенсивность движения значительно повышается. Зафиксировано, что время действия разрешающего сигнала для пешеходов, переходящих пр. Шолохова, составляет лишь 24 с. Ширина дороги на этом участке — 13 м. Для обычного человека этого времени более чем достаточно. Однако для маломобильных групп населения, с учетом отсутствия различного рода спусков с бордюров либо пандусов, ситуация становится критической [4].

Во время действия разрешающего знака светофора автобусы и маршрутные такси, движущиеся от пригородного автовокзала в сторону площади Карла Маркса, имеют возможность повернуть налево на ул. 20-я линия. Однако в часы пик количество движущихся единиц на маршрутах возрастает, а значит увеличивается интенсивность движения муниципального транспорта. На данном перекрестке скапливаются автобусы и маршрутные такси, 20 секунд им явно недостаточно. Все можно было бы исправить, добавив лишь 10 с к действию разрешающего сигнала светофора.

Также немаловажным условием повышения проходимости данного участка является организация заездного кармана на остановке, не доезжая до 9-го общежития Донского государственного технического университета. Расширив остановку на три метра в сторону тротуара, можно было бы получить полноценный заездной карман, который позволил бы автобусам не задерживать поток, движущийся в сторону кольца у пригородного автовокзала. Реализация на месте остановки заездного кармана повысила бы проходимость данного участка без нарушения соответствующих стандартов [4, 5].

Теоретическая часть. По данным экологического мониторинга, на участке дорожной транспортной сети по пр. Шолохова вблизи 20 линии наблюдается повышенное содержание оксидов азота NOx. По предварительным расчетам эмиссия NOx составляет 11,2 г/с. В результате действий природоохранного характера скорость транспортного потока возросла с 6,8 м/с до 8,2 м/с. Выполним расчет масс выбросов NOx транспортным потоком после проведения мероприятий. Протяженность участка уличной дорожной сети L = 111,6 м, число полос движения в каждую сторону z = 3 [6].

Safety of Technogenic and Natural Systems 2020

Скорость легковых автомобилей v определяется по формуле (1):

v = 1,8665vm.„., (1)

где vm.n. — скорость транспортного потока.

Используя формулу (1), определим скорости групп автомобилей. Скорость легковых автотранспортных средств (АТС):

Vji = 1,8665-8,2 ~ 15,31 м/с.

Скорость микроавтобусов:

Vj2 = 0,57545,31 ~ 8,8 м/с. Скорость грузовых АТС и автобусов:

Vj3 = v,-4 = 0,446545,3 ~ 6,84м/с. Произведение 5ej5a для легковых АТС можно представить выражением:

±5^a = g(2,023V-1'0678 -у), (2)

где Ъер — коэффициент учета вращающихся масс; а — ускорение автомобиля, м/с2; g — ускорение свободного падения, м/с2; у — коэффициент приведенного сопротивления дороги, его можно рассчитать по формуле:

¥ = (f ±tgY)cosу ,

где f— коэффициент сопротивления качению, принимаем f= 0,02; у — угол между поверхностью дорожного полотна и горизонтальной плоскостью.

Определим произведение 5 a для групп АТС по формуле (2). Легковые АТС:

5^a = 9,87[2,023 -15,31-1,0678 - (0,02 - tg4)] = -6,257 м/с2.

Микроавтобусы:

5v a = 9,87[1,6851 • 8,8-13825 - (0,02 - tg4)] = -6,518 м/с2. Грузовые АТС и автобусы:

5va = 9,87[0,5502 • 6,84-111 - (0,02 - tg4)] = -6,698 м/с2.

Уравнение для определения относительной мощности двигателей автомобилей, в зависимости от их назначения и вида используемого топлива, имеет вид [7, 8]:

-Т7 = [кфР„ Fs у + mg c°s y(f ± tg у) ± 5р am]vj

NNNH0M = , (3)

Чтр

где NNH0M — произведение, представляющее собой эффективную мощность двигателя, Вт, где NH0M

номинальная мощность двигателя, Вт; кф — коэффициент обтекаемости; рв — плотность воздуха, ре=1,293 кг/м3; Fs — площадь лобовой поверхности автомобиля, м2; т — масса автомобиля, кг; птр — коэффициент полезного действия трансмиссии.

Знаки минус в уравнении (3) перед комплексами величин tgy и Ъерат ставят соответственно при движении под уклон и при отрицательном значении ускорения поступательного движения (движение с замедлением). Подставим значения массовых, мощностных и аэродинамических характеристик АТС в уравнение (3) и получим значения относительной мощности двигателей автомобилей.

Относительная мощность легковых автомобилей с бензиновыми двигателями карбюраторного типа:

[0,15 • 1,293 4,5 45,312 +1750 • 9,87 • cos4 -(0,02 - tg4)-6,257 •1750^15,31

N =

Отсюда следует:

60000 • I -2,9224N3 + 3,4211N2 -1,0995N +1,0299)

-2,9224N4 + 3,421N -1,0995^2 +1,0299N - 0,5013 = 0. N1 = 0,969 и N2 = 0,516. Принимаем N = N2 = 0,516 . Это уравнение имеет 2 действительных корня N = 0,959 и N = 0,536, один из которых (N1) приблизительно равен единице. Исходя из физического смысла, можно предположить, что на данных скоростях невозможно в результате получить такую относительную мощность первого корня. Поэтому наиболее вероятным вариантом является действительный

корень (N2). Таким образом N = N2 = 0,536 .

Относительная мощность легковых автомобилей с бензиновыми двигателями инжекторного типа: [0,15-1,293 -1,5-15,312 +1750 • 9,87 • cos4-(0,02 - tg4)-6,257-1500]-15,31

N =J

Отсюда следует:

60000•(-3,2715N3 + 3,8372N2 - 1,2194N + 1,000б)

-3,2715N4 + 3,8372N3 -1,2194N +1,0006N - 0,5013 = 0 .

N1 = 0,937 и N2 = 0,53, принимаем N = N2 = 0,53.

Относительная мощность легковых автомобилей с дизельными двигателями:

_ [0,15-1,293-1,5 -15,312 +1750 • 9,87 • 008 4-(0,02 - tg4)-6,257-1750]-15,31

70000 •(-1,3238Щ:3 +1,118^2 - 0,03Ш + 0,8755)

Отсюда следует

-1,3238^ + 1,118N3 -0,03 N2 + 0,8755Ж -0,4297 = 0 .

N1 = 1,12 и N2 = 0,445, принимаем N = N2 = 0,445 .

Относительная мощность легковых автомобилей с газовыми двигателями:

— [0,15-1,293-1,5 -15,312 +1750 • 9,87 • 008 4-(0,02 - tg4)-6,257-1750]-15,31

55000-(-2,9224Ж3 + 3,4211Ж2 - 1,0995Ж +1,0299)

Отсюда следует:

-2,9224N4 + 3,421Ш3 -1,0995N2 +1,0299N - 0,5468 = 0.

N1 = 0,946 и N2 = 0,562, принимаем N = N2 = 0,562 .

Относительная мощность микроавтобусов с бензиновыми двигателями карбюраторного типа: [0,45-1,293 • 3 • 8,82 + 2750 • 9,87 • 0084-(0,02 - tg 4)-6,518 • 2750]-8,8

N =J

90000 • (-2,9224N3 + 3,4211N2 -1,0995N +1,0299)

Отсюда следует:

-2,9224^4 + 3,4211М3 -1,0995^2 +1,0299^ - 0,2344 = 0 .

N1 = 1,06 и N2 = 0,254, принимаем N = N2 = 0,254.

Относительная мощность микроавтобусов с бензиновыми двигателями инжекторного типа: _ [0,45-1,293 • 3 • 8,82 + 2750 • 9,87 • 0084-(0,02 - tg4)-6,518 • 2750]-8,8

90000-(-3,2715Ж3 + 3,8372ж' -1,2194Ж +1,0006)

Отсюда следует:

-3,2715Щ' + 3,8372N3 -^т^ +1,0006N-0,2344 = 0.

N1 = 1,03 и N2 = 0,265, принимаем N = N2 = 0,265 .

Относительная мощность микроавтобусов с дизельными двигателями:

— [0,45-1,293 • 3 • 8,82 + 2750 • 9,87 • 0084-(0,02 - tg4)-6,518 • 2750

N -7-И-=-=-\--

90000•Í-1,3238N3 + -0,03Ш + 0,8755)

Отсюда следует:

-1,323^Ж4 + и^3 -0,032 + 0,875^5^ -0,2344 = 0 .

N1 = 1,18 и N2 = 0,263, принимаем N = N2 = 0,263 .

Относительная мощность микроавтобусов с газовыми двигателями:

[0,45-1,293 • 3 • 8,82 + 2750 • 9,87 • 0084-(0,02 - tg 4)-6,518 • 2750

N = J

65000 -(-2,9224N3 + 3,4211N2 - 1,0995N +1,0299)

Отсюда следует:

-2,9224N4 + 3,4211N3 -1,0995N2 +1,0299N - 0,3246 = 0 .

N1 = 1,036 и N2 = 0,346, принимаем N = N2 = 0,346 .

Относительная мощность грузовых автомобилей с бензиновыми двигателями карбюраторного типа: [0,45 • 1,293 • 3,5 • 6,842 + 4000 • 9,87 • cos 4 • (0,02 - tg4) - 6,698 • 4000] • 6,84

N = J

Отсюда следует:

72000 • I -2,9224N3 + 3,4211N2 -1,0995N +1,0299)

N1 = 1,06 и N2 = 0,274, принимаем N = N2 = 0,274.

Относительная мощность грузовых автомобилей с бензиновыми двигателями инжекторного типа: _ [0,45 • 1,293 • 3,5 • 6,842 + 4000 • 9,87 • cos 4 • (0,02 - tg4) - 6,698 • 4000] • 6,84

72000•(-3,2715N3 + 3,8372N2 -1,2194N +1,0006)

Отсюда следует:

-3,2715N4 + 3,8372N3 -1,2194N +1,0006N - 0,2532 = 0.

N1 = 1,03 и N2 = 0,285, принимаем N = N2 = 0,285 .

Относительная мощность грузовых автомобилей с дизельными двигателями:

[0,45 • 1,293 • 3,5 • 6,842 +10250 • 9,87 • cos 4 • (0,02 - tg4) - 6,698 • 10250] • 6,84

N = J

Отсюда следует:

125000•i-1,3238N3 + 1,118N2 -0,031N + 0,87551

-1,3238N4 +1,118N3 - 0,031N2 + 0,8755N - 0,3656 = 0.

N1 = 1,13 и N2 = 0,395, принимаем N = N2 = 0,395 .

Относительная мощность грузовых автомобилей с газовыми двигателями:

[0,45 • 1,293 • 3,5 • 6,842 +10250 • 9,87 • cos 4 • (0,02 - tg4) - 6,698 • 10250] • 6,84

N=

Отсюда следует:

80000 • (-1,3238N3 + 1,118N2 - 0,031N + 0,8755)

-1,3238N4 +1,118N3 -0,031N2 + 0,8755N-0,5713 = 0.

N1 = 1,03 и N2 = 0,606, принимаем N = N2 = 0,606.

Относительная мощность автобусов с бензиновыми двигателями карбюраторного типа: — [0,45 • 1,293 • 7,5 • 6,842 + 5000 • 9,87 • cos 4 • (0,02 - tg4) - 6,698 • 5000] • 6,84

100000 • (-2,9224N3 + 3,4211N2 -1,0995N +1,0299)

Отсюда следует:

-2,9224N4 + 3,4211N3 - 1,0995N2 + 1,0299N - 0,2337 = 0 .

N1 = 1,06 и N2 = 0,253, принимаем N = N2 = 0,253 .

Относительная мощность автобусов с бензиновыми двигателями инжекторного типа: [0,45 • 1,293 • 7,5 • 6,842 + 5000 • 9,87 • cos 4 • (0,02 - tg4) - 6,698 • 5000] • 6,84

N=

Отсюда следует:

100000•i-3,2715N3 + 3,8372N2 -1,2194N +1,00061

-3,2715N4 + 3,8372N3 -1,2194N2 +1,0006N-0,2337 = 0 .

N1 = 1,03 и N2 = 0,264, принимаем N = N2 = 0,264.

Относительная мощность автобусов с дизельными двигателями:

-2,9224N4 + 3,4211N3 -1,0995N2 +1,0299N - 0,2532 = 0 .

— [0,45 -1,293 - 7,5 - 6,842 +10500 - 9,87 - cos 4 - (0,02 - tg4) - 6,698 -10500] - 6,84

150000 -1-1,3238N3 + 1,118N2 - 0,031N + 0,8755)

Отсюда следует:

-1,3238N4 +1,118N3 - 0,031N + 0,8755N - 0,317 = 0.

N1 = 1,15 и N2 = 0,347, принимаем N = N2 = 0,347 .

Рассчитаем относительный коэффициент избытка воздуха (таблица 1) по методике [9, 10].

Относительный коэффициент избытка воздуха АТС

Таблица 1

АТС Тип двигателя и вид используемого топлива N а

легковые бензиновый карбюраторного типа 0,516 а = 0,8775-0,5163 - 2,1263-0,5162 + 2,0224-0,516 + +0,2387 = 0,837

бензиновый инжекторного типа 0,53 а = 1,45 77 - 0,533 - 3,3 985 - 0,532 + 2,83 52 - 0,53 + +0,1276 = 0,893

дизельный 0,445 -

газовый 0,562 а = 0,8775 - 0,5623 - 2,1263 - 0,5622 + 2,0224 - 0,562 + +0,2387 = 0,859

микроавтобу сы бензиновый карбюраторного типа 0,254 а = 0,8775 - 0,2543 - 2,1263 - 0,2542 + 2,0224 - 0,254 + +0,2387 = 0,63

бензиновый инжекторного типа 0,265 а = 1,4577 - 0,2653 - 3,3985 - 0,2652 + 2,8352 - 0,265 + +0,1276 = 0,667

дизельный 0,263 -

газовый 0,346 а = 0,8775 - 0,3463 - 2,1263 - 0,3462 + 2,0224 - 0,346 + +0,2387 = 0,72

грузовые бензиновый карбюраторного типа 0,274 а = 0,8775 - 0,2743 - 2,1263 - 0,2742 + 2,0224 - 0,274 + +0,2387 = 0,651

бензиновый инжекторного типа 0,285 а = 1,4577 - 0,2853 - 3,3985 - 0,2852 + 2,8352 - 0,285 + +0,1276 = 0,693

дизельный 0,395 -

газовый 0,606 -

автобусы бензиновый карбюраторного типа 0,253 а = 0,8775 - 0,2533 - 2,1263 - 0,2532 + 2,0224 - 0,253 + +0,2387 = 0,628

бензиновый инжекторного типа 0,264 а = 1,4577 - 0,2643 -3,3985 - 0,2642 + 2,8352 - 0,264 + +0,1276 = 0,666

дизельный 0,347 -

В зависимости от относительной мощности АТС, рассчитаем концентрацию ЫОх в отработанных газах (ОГ) АТС по формулам [10].

Легковые автомобили с бензиновыми двигателями карбюраторного типа:

с = 35,536• 0,8372 -73,553• 0,837 + 39,411 = 2,743 г/м3. Легковые автомобили с бензиновыми двигателями инжекторного типа:

с = 18,667 • 0,8932 - 41,8 • 0,893 + 24,043 = 1,602 г/м3. Легковые автомобили с дизельными двигателями:

№4 2020

с = 4,2667 • 0,4454 -19,2 • 0,4453 +18,93 3 • 0,4452 -1,2 • 0,445 + 0,7 = 2,391 г/м3. Легковые автомобили с газовыми двигателями:

с = 18,667• 0,8592 -41,8• 0,859 + 24,043 = 1,911 г/м3. Микроавтобусы с бензиновыми двигателями карбюраторного типа:

с = -58,578 • 0,632 + 62,5 86 • 0,63 - 9,5996 = 6,58 г/м3. Микроавтобусы с бензиновыми двигателями инжекторного типа:

с = -50,5 • 0,6672 + 51,98 • 0,667 - 7,1382 = 5,066 г/м3. Микроавтобусы с дизельными двигателями:

с = 4,2667 • 0,2634 -19,2 • 0,2633 +18,93 3 • 0,2632 -1,2 • 0,263 + 0,7 = 1,365 г/м3. Микроавтобусы с газовыми двигателями:

с = -50,5 • 0,722 + 51,98 • 0,72 - 7,1382 = 4,108 г/м3. Грузовые автомобили с бензиновыми двигателями карбюраторного типа:

с = -58,578 • 0,6512 + 62,586 • 0,651 - 9,5996 = 6,318 г/м3. Грузовые автомобили с бензиновыми двигателями инжекторного типа:

с = -50,5 • 0,6932 + 51,98 • 0,693 - 7,1382 = 4,631 г/м3. Грузовые автомобили с дизельными двигателями:

с = 4,2667 • 0,3954 -19,2 • 0,3953 +18,933 • 0,3952 -1,2 • 0,395 + 0,7 = 2,101 г/м3. Грузовые автомобили с газовыми двигателями:

с = 0,3987 • 0,6062 - 0,0327 • 0,606 + 0,0474 = 0,174 г/м3. Автобусы с бензиновыми двигателями карбюраторного типа:

с = -58,578 • 0,62 82 + 62,5 86 • 0,628 - 9,5996 = 6,602 г/м3. Автобусы с бензиновыми двигателями инжекторного типа:

с = -50,5 • 0,6662 + 51,98 • 0,666 - 7,1382 = 5,081 г/м3. Автобусы с дизельными двигателями:

с = 4,2667 • 0,3474 -19,2 • 0,3473 +18,933 • 0,3472 -1,2 • 0,347 + 0,7 = 1,823 г/м3.

Рассчитаем объемный расход ОГ по формуле:

бОГ1 = 0, 0007у2 - 0, 256У + 0,3184 . Объемный расход ОГ легковых автомобилей:

0О771 = 0,0007-15,312 -0,0256-15,31 + 0,3184 = 0,091 м3/с. Объемный расход ОГ микроавтобусов:

бо^ = 0,0007• 8,82 -0,0256• 8,8 + 0,3184 = 0,147 м3/с. Объемный расход ОГ грузовых автомобилей и автобусов:

бог.ЪА = 0,0007• 6,842 - 0,0256• 6,84 + 0,3184 = 0,176 м3/с. Рассчитаем массовый расход N0 для автомобилей по назначению и виду топлива по формуле:

Мк = с • бап . Результаты расчета приведены в таблице 2.

Таблица 2

Массовый расход ЫОх двигателей автотранспорта [11]

Двигатели по виду используемого топлива Массовый выброс загрязняющих веществ (ЗВ) АТС по назначению Mjk, г/с

легковые микроавтобусы грузовые автобусы

бензиновые карбюраторные 0,2488 0,9673 1,112 1,162

бензиновые инжекторные 0,1458 0,7447 0,8151 0,8943

дизельные 0,2176 0,2007 0,3698 0,3208

газовые 0,1739 0,6039 0,0306 -

Средний пространственный интервал между автомобилями на участке дорожной сети находится по формуле:

БЕЗОПАСНОСТЬ ТЕХНОГЕННЫХ И ПРИРОДНЫХ СИСТЕМ

Safety of Technogenic and Natural Systems

к(у ) = 0,2852 + 0,504у + 5,7.

V т.п.; ' т.п. ' т.п. '

В результате подстановки значений параметров получим:

Н(утп) = 0,285 • 8,22 + 0,5048,2 + 5,7 = 11,75 м. Объем движения на участке дорожной сети находим по формуле:

Ь - d„

K = z •

- +1

где йср — средняя длина транспортного средства, м. Параметр йср принимаем из условия, что длина легковых автомобилей — 3 м, микроавтобусов — 5 м, грузовых — 6 м и автобусов — 8,0 м. В результате подстановки значений параметров получим:

"111,6 - 5,5

K =

11,75

- +1

3 = 30,1 шт.

Рассчитаем массовый расход NОх для групп АТС по назначению и виду используемого топлива по формуле:

£ Мк =мРск ,

где — доля автомобилей по назначению и виду топлива в транспортном потоке. Результаты расчетов представлены в таблице 3.

Таблица 3

Массовый расход NOx для групп АТС

АТС Тип двигателя и вид используемого топлива Массовый расход ЗВ для групп АТС IMjk, г/с

легковые бензиновый карбюраторный 2,705

бензиновый инжекторный 1,580

дизельный 0,0917

газовый 0,250

микроавтобусы грузовые бензиновый карбюраторный 0,670

бензиновый инжекторный 0,524

дизельный 0,375

газовый 0,727

бензиновый карбюраторный 0,1088

бензиновый инжекторный 0,0798

дизельный 0,050

газовый 0,00046

автобусы бензиновый карбюраторный 0,736

бензиновый инжекторный 0,597

дизельный 0,156

Определим массовый расход NOx транспортным потоком на заданном участке путем сложения значений массового расхода для всех групп АТС из таблицы 3:

£м = ££м ]к .

В результате получим:

£ М = 2,705 + 1,58 + 0,0917 + 0,25 + 0,67 + 0,514 + 0,375 + 0,727 + 0,1088 + 0,0798 + +0,05 + 0,00046 + 0,736 + 0,597 + 0,156 = 8,64 г/с.

Таким образом, скорость транспортного потока возрастет на 17,1%, массовый расход NOx на заданном участке снизится на 23,2% (с 11,2 до 8,64 г/с).

Выводы. Исходя из результатов расчета, можно сделать вывод, что перечисленные мероприятия необходимы для значительного сокращения отрицательных последствий, которые создает автомобильный транспорт на заданном участке улично-дорожной сети. Чем меньше заторов, тем выше пропускная способность участка. Автомобили не будут застаиваться, что приведет к уменьшению выбросов в атмосферу, повысит экологическую безопасность, а также улучшит организацию движения на выбранном пересечении.

№4 2020

Библиографический список

1. Гапонов, В. Л. Безопасность и экологичность проекта. Методические указания к разделу выпускной квалификационной работы / В. Л. Гапонов, Л. Х. Бадалян. — Ростов-на-Дону : Издательский центр ДГТУ, 2014.

— 115 с.

2. Садило, М. В. Оценка дорожных условий и безопасности движения на участках автодороги : учебное пособие для вузов / М. В. Садило, Р. М. Садило. — Новочеркасск : Изд-во Южно-Росс. гос. политехн. ун-та, 2003. — 28 с.

3. Луканин, В. Н. Промышленная транспортная экология : учебник для вузов / В. Н. Луканин, Е. В. Трофименко. — Москва : Высшая школа, 2001. — 273 с.

4. Мероприятия по оптимизации дорожного движения и расчеты экологической безопасности на некоторых проблемных участках дорожной инфраструктуры Ростова-на-Дону / Р. С. Дуров, Е. В. Варнакова, К. О. Кобзев, Н. Д. Кобзева // Безопасность техногенных и природных систем. — 2019. — № 4. — С. 32-38.

5. Новиков, Ю. В. Экология, окружающая среда и человек : учебное пособие для вузов / Ю. В. Новиков.

— Москва : ФАИР-ПРЕСС, 2008. — 320 с.

6. ГОСТ 23457-86. Технические средства организации дорожного движения. Правила применения / Министерство внутренних дел СССР. Министерство автомобильных дорог РСФСР. — Москва : Изд-во стандартов, 1999. — 38 с. — URL : http://docs.cntd.ru/document/1200003889 (дата обращения : 22.11.2020).

7. Методика расчёта выбросов загрязняющих веществ автотранспортом на городских магистралях / Министерство транспорта Российской Федерации. — Москва, 1997. — 55 с. — URL : https://files.stroyinf.ru/Data2/1/4293839/ 4293839444.pdf (дата обращения : 22.11.2020).

8. Методика определения массы выбросов загрязняющих веществ автотранспортными средствами в атмосферный воздух / Министерство экологии и природных ресурсов Российской Федерации. Министерство транспорта Российской Федерации. — Москва, 1993. — 20 с. — URL : http://www.ecologicals.ru/load/atmosfera/atmosfera/metodika opredelenija massy vybrosov zagrjaznjajushhikh ve shhestv v atmosfernyj vozdukh avtotransportnymi sredstvami m 1993/6-1-0-313 (дата обращения : 22.11.2020).

9. Пугачев, И. Н. Организация и безопасность движения : учебное пособие для вузов / И. Н. Пугачев. — Хабаровск : Изд-во Хабар. гос. техн. ун-та, 2004. — 232 с.

10. Бродский, А. К. Общая экология : учебник для вузов / А. К. Бродский. — Москва : Академия, 2006.

— 256 с.

11. Методическое пособие по расчету, нормированию и контролю выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух / Министерство природных ресурсов и экологии Российской Федерации. — Санкт-Петербург : НИИ охраны атмосферного воздуха, 2012. — 224 с.

Сдана в редакцию 16.09.2020 Запланирована в номер 30.10.2020

Об авторах:

Дуров Роман Сергеевич, магистрант кафедры «Эксплуатация транспортных систем и логистика» Донского государственного технического университета (344003, РФ, г. Ростов-на-Дону, пл. Гагарина, 1), ORCID: https://orcid.org/0000-0003-0437-7000, roma.0107@mail.ru

Варнакова Екатерина Владимировна, магистрант кафедры «Эксплуатация транспортных систем и логистика» Донского государственного технического университета (344003, РФ, г. Ростов-на-Дону, пл. Гагарина, 1), ORCID: https://orcid.org/0000-0002-0621-358X, katya-arena97@mail.ru

Кобзев Кирилл Олегович, доцент кафедры «Эксплуатация транспортных систем и логистика» Донского государственного технического университета (344003, РФ, г. Ростов-на-Дону, пл. Гагарина, 1), кандидат технических наук, ORCID: https://orcid.org/0000-0002-5633-3352, 5976765@mail.ru

Заявленный вклад соавторов:

Р. С. Дуров — сбор и анализ литературных данных, участие в исследованиях, критический анализ, редактирование; Е. В. Варнакова — литературный и патентный анализ, участие в теоретическом исследовании, редактирование текста; К. О. Кобзев — научное руководство, формулирование основной концепции исследования и структуры статьи.

БЕЗОПАСНОСТЬ ТЕХНОГЕННЫХ И ПРИРОДНЫХ СИСТЕМ

Safety of Technogenic and Natural Systems

№4 2020

Submitted 16.09.2020 Scheduled in the issue 30.10.2020

Authors:

Durov, Roman S., Master's degree student, Department of Transport Systems Operation and Logistics, Don State Technical University (1, Gagarin sq., Rostov-on-Don, 344003, RF), ORCID: https://orcid.org/0000-0003-0437-7000, roma.0107@mail.ru

Varnakova, Ekaterina V., Master's degree student, Department of Transport Systems Operation and Logistics, Don State Technical University (1, Gagarin sq., Rostov-on-Don, 344003, RF), ORCID: https://orcid.org/0000-0002-0621-358X, katya-arena97@mail.ru

Kobzev, Kirill O., Associate professor, Department of Transport Systems Operation and Logistics, Don State Technical University (1, Gagarin sq., Rostov-on-Don, 344003, RF), Cand.Sci., ORCID: https://orcid.org/0000-0002-5633-3352, 5976765@mail.ru

Contribution of the authors:

R. S. Durov — collection and analysis of literary data, participation in the research, critical analysis, editing; E. V. Varnakova — literary and patent analysis, participation in theoretical research, text editing; K. O. Kobzev — scientific supervision, formulation of the main research concept and article structure.

БЕЗОПАСНОСТЬ ТЕХНОГЕННЫХ И ПРИРОДНЫХ СИСТЕМ

Safety of Technogenic and Natural Systems