CC BY
114
УДК 625.72.502.55
СНИЖЕНИЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕМ ДОРОЖНО-ТРАНСПОРТНОЙ СИСТЕМЫ
М.С. Стороженко, профессор, к.т.н., Н.С. Аринушкина, доцент, к.т.н.,
Т.М. Грищенко, ст. преп., ХНАДУ
Аннотация. Рассмотрены основные направления повышения качества природной среды средствами совершенствования дорожно-транспортной системы. Выделены направления совершенствования автомобилей и автомобильных дорог.
Ключевые слова: дорожно-транспортная система, качество, потребительские свойства.
ЗНИЖЕННЯ ВПЛИВУ НА НАВКОЛИШНЄ СЕРЕДОВИЩЕ УДОСКОНАЛЕННЯМ ДОРОЖНЬО-ТРАНСПОРТНОЇ СИСТЕМИ
М.С. Стороженко, професор, к.т.н., Н.С. Арінушкіна, доцент, к.т.н.,
Т.М. Грищенко, ст. викл., ХНАДУ
Анотація. Розглянуто основні напрями підвищення якості природнього середовища засобами дорожньо-транспортної системи. Виділено напрями удосконалення автомобілів та автомобільних доріг.
Ключові слова: дорожньо-транспортна система, якість, споживчі властивості.
DECREASE OF IMPACT ON NATURAL ENVIRONMENT BY MEANS OF ROAD AND TRANSPORT SYSTEM IMPROVEMENT
M. Storozhenko, Professor, Candidate of Technical Science, N. Arinushkina, Associate Professor, Candidate of Technical Science, T. ^yschenko, Senior Lecturer, KhNAHU
Abstract. Main tendencies of natural environment quality increase by means of road and transport system improvement are considered. The main tendencies of motor vehicles and highways perfecting are determined.
Key words: road and traffic system, quality, consumer attributes.
Введение
Высокая эффективность работы транспорта по перевозке грузов и пассажиров достигается в том случае, когда весь комплекс перевозочного процесса подчинен определенному порядку, а его составляющие взаимосвязаны между собой. Поэтому дорожную сеть, транспорт и обеспечивающие службы необходимо объединить в единую дорожнотранспортную систему (ДТС).
Анализ публикаций
Анализ улучшения воздействия на окружающую среду составляющих дорожно-
транспортной системы показал, что в настоящее время экологический эффект возможен только при комплексном анализе всех элементов экологической подсистемы, которая требует решения новыми конструктивными, технологическими и организационными мероприятиями [1, 2].
Цель и постановка задачи
ДТС представляет собой определенный порядок расположения, соподчинения и взаимосвязи отдельных подсистем и элементов дорог, транспорта, служб, обеспечивающих высокоэффективный перевозочный процесс с учетом функционального состояния водите-
ля. На основе принципов системотехники применительно к эксплуатации транспорта модель структурной схемы дорожнотранспортной системы можно представить состоящей из двух функционально взаимосвязанных между собой блоков: управляющей и управляемой систем [1].
Анализ функционирования дорожнотранспортной системы
Управляющая система включает в себя три взаимосвязанных блока: ГАИ - госавтоин-спекция, ДЭС - дорожно-эксплуатационная служба, ТС - транспортная служба. Ее действия заключаются в следующем: ГАИ -обеспечивает безопасность и организацию дорожного движения; ДЭС - выполняет эксплуатационные мероприятия, направленные на обеспечение высоких показателей транс-портно-эксплуатационных качеств автомобильных дорог; ТС - обеспечивает техническую эксплуатацию автомобилей и организацию перевозок. Управляемая система включает следующие основные элементы: водитель (В); транспортный поток (ТП); дорога (Д); внешняя природная среда (Ос).
В структурной схеме ДТС для анализа можно выделить различные подсистемы. При необходимости каждую подсистему можно дополнить отдельными элементами, одни из которых имеют большее отношение к водителям транспортных средств, работникам регулирования движения, конструкторам автомобилей, а другие - к работникам, отвечающим за эксплуатацию и состояние сооружений, экологическое качество природной среды.
Управляющая система в структурной схеме через комплекс целенаправленных воздействий оказывает влияние на управляемую систему и элементы, находящиеся в ней, для достижения конечной цели - обеспечения потребностей общества в перевозках грузов и пассажиров с высокой экономичностью, удобством и безопасностью. Воздействие управляющей системы базируется на сборе и анализе информации о состоянии управляемой системы (состоянии дорожной сети, транспортных и пешеходных потоков, технических средств организации дорожного движения, объеме грузовых и пассажирских перевозок, метеорологических условиях, потребностях общества в перевозочном про-
цессе, экологическом состоянии природной окружающей среды и т.п.).
От качества функционирования дорожнотранспортной системы зависит формирование уровня потребительских свойств. Потребительские свойства (ПС) дорожнотранспортной системы включают: ТУ - технический уровень автомобильной дороги (постоянные параметры и характеристики): ЭС - эксплуатационное состояние дороги (переменные - временные и кратковременные параметры и характеристики); ИО - инженерное оборудование и обустройство дороги; ЭК - экологические качества автомобильной дороги, т.е.
ПС = ТУ + ЭС + ИО + ЭК . (1)
Транспортно-эксплуатационное состояние
автомобильных дорог определяется уровнем потребительских свойств, которые формируются на основе показателей транспортноэксплуатационного состояния автомобильных дорог.
Автомобильный транспорт и дороги оказывают существенное влияние на развитие общества. Однако эта связь имеет и отрицательную сторону. Функционирование дорожно-транспортной системы связано с загрязнением окружающей среды, особенно в условиях урбанизации; значительным потреблением энергии, производимой в мире; существенным потреблением кислорода из биосферы. Автомобильный транспорт оказывает решающую роль в обеспечении жизнедеятельности населения. Однако ему принадлежит и первое место в отрицательном воздействии на окружающую среду, особенно в городах и населенных пунктах.
Окружающая среда - это природный комплекс, часть биосферы, на которую распространяется отрицательное влияние экологической подсистемы ТП-Д-Ос [2]. На окружающую среду автомобиль и дорога оказывает ряд воздействий (рис. 1).
Транспортные потоки создают ряд отрицательных воздействий на окружающую среду. Автомобили в большом количестве поглощают кислород; в выхлопных газах содержится около 200 химических соединений, часть из которых опасна для человека; токсические соединения загрязняют почву, воз-
душный бассейн; отходы горюче-смазочных материалов и продукты мойки автомобилей загрязняют водные бассейны; стоянки транспорта загрязняют территории; транспорт создает шум, особенно в городах и населенных пунктах.
Рис 1. Модель экологической подсистемы ТП-Д-Ос
Автомобильные дороги как часть экологической подсистемы ТП-Д-Ос, хотя и в меньшей степени, но оказывают отрицательные воздействия на окружающую среду. Ряд химических соединений асфальтобетонных покрытий в жаркий период года выделяют токсические легколетучие соединения; на территориях, прилегающих к дорогам, возрастает степень запыленности воздушного бассейна; существенно возрастает уровень шума, запыленности и токсичных выделений при периодических ремонтах дорог; в зимний период применение песчано-солевых растворов существенно загрязняет придорожное пространство, а хлоридные соединения отрицательно влияют на растительность, железобетонные конструкции. В городах непрерывно увеличивается площадь асфальтобетонных покрытий. Это снижает объемы испарений влаги из почвы, что приводит к непрерывному подъему уровня грунтовых вод в городах [3].
Грузовые автомобили значительно больше загрязняют окружающую среду, чем легковые. Выхлопные газы оказывают опасное воздействие на человека, сооружения, попадают в почву и воду, угнетают зеленые насаждения. Степень загазованности среды изме-
няется в течение суток, достигает максимума в часы пик. С возрастанием скорости движения уменьшаются выбросы угарного газа (СО), углеводородов (СН) и несколько увеличиваются объемы оксидов азота (N0 и Ш2) (рис. 2).
Рис. 2. Влияние скорости движения на выделение СО (1), СН (2), N0 и NО2 (3)
Геометрия дороги может способствовать увеличению загрязнения среды. На спусках, подъемах, в местах пересечений дорог, на остановках, где меняются режимы работы двигателей, существенно увеличивается загрязнение окружающей среды. Качество дорожного покрытия в зависимости от зерен микропрофиля влияет на уровень шума - с увеличением размеров зерен шум увеличивается. С возрастанием неровностей дорожных покрытий, углублением стыков, выбоин -уровень шума и объемы выбросов увеличиваются.
Рекомендации по улучшению состояния окружающей среды
Для снижения экологических нагрузок и повышения качества окружающей среды большое значение имеет совершенствование ДТС за счет обоснованных темпов автомобилизации, рационального регулирования дорожного движения, повышения технического уровня автомобильных дорог и городских улиц. Экологический эффект возможен только при комплексном анализе всех элементов экологической подсистемы ТП-Д-ОС.
Совершенствование автомобилей может осуществляться по различным направлениям. Одним из направлений является улучшение сгорания топлива. Для снижения выбросов СО отработанные газы на выпуске обезвреживаются специальными нейтрализаторами. Имеется ряд эффективных разработок за рубежом - в США, ФРГ, Англии, Японии. Электронное впрыскивание топлива снижает содержание СО в среднем на 2 %, углеводородов - на 20 %.
Большое внимание уделяется совершенствованию топлива, взамен бензина в качестве топлива используют водород, водно-бензиновые эмульсии, природный газ, что существенно снижает образование токсичных и особенно канцерогенных выбросов. Внедрение электромобилей является наиболее эффективным средством улучшения экологии.
Важным направлением улучшения среды является обеспечение систематического контроля состава отработанных газов.
Снижение загрязнения окружающей среды возможно также за счет большего использования автомобилей с дизельными двигателями, в выбросах которых значительно меньше канцерогенных веществ.
Мероприятия по регулированию дорожного движения, выполняемые ГАИ совместно с ДЭС, позволяют существенно снизить загрязнение окружающей среды, не прибегая к совершенствованию автомобилей. Маневры автомобилей - обгоны, разгоны, торможение, замедление, холостой ход приводят к увеличению объема выбросов. Концентрация угарного газа в зонах светофоров в 2-5 раз выше, чем на перегонах между ними. За счет регулирования движения можно снизить уровень шума.
Совершенствование дорог является одним из важных мероприятий повышения экологического качества окружающей среды.
Показателем экологического качества можно принять комплексный показатель Кэкл, характеризующий дорожные факторы экологической подсистемы:
п V Р
Кэкл =1 Р =4=^Т , (2)
г=1 V ^э
где п - количество экологических свойств модели; Р^, Ргэ - дифференциальные показатели различных экологических свойств и их эталонные значения.
Чем выше балл Кэкл, тем выше возможная скорость движения, при которой происходит минимальный выброс газов Р1, наименьшая пылимость Р2, наименьший уровень шума Р3, безвредное химическое воздействие при
борьбе со скользкостью Р4, влияние дороги на придорожный ландшафт Р5 и др.
Продольный профиль дороги уже недостаточно проектировать только по динамической характеристике автомобиля, а и с учетом скорости движения на всем маршруте при наименьшем объеме выбросов газа (улучшение ровности, устранение деформаций).
Выводы
Снижение уровня запыленности придорожной среды достигается обеспыливанием проезжей части, которое обеспечивается подметанием и мойкой покрытия, устранением источников загрязнения проезжей части (газоны, съезды и т.д.).
Снижение уровня шума за счет дорожной составляющей достигается за счет устройства: одно- или двухсторонних противошумных экранов высотой 2-5 м из различных материалов; экранов из зеленых насаждений, но они менее эффективны.
Уменьшение степени загрязнения среды в процессе производства дорожных ремонтных работ достигается в результате строгого соблюдения инструкций по охране труда.
Литература
1. Стороженко М. С. Транспортно-эксплуата-
ционные показатели автомобильных дорог : учебное пособие / М.С. Стороженко. - Харьков : ХГАДТУ, 1997. - 256 с.
2. Стороженко М. С. Формирование и повы-
шение технического уровня городских автомобильных дорог : учебное пособие / М.С. Стороженко. - К.: УМКВО, 1989. - 92 с.
3. Евгеньев И.Е. Автомобильные дороги в
окружающей среде / И. Е. Евгеньев, Б.Б. Каримов. - М. : ООО «Трансдор-наука», 1997. - 285 с.
Рецензент: В.В. Филиппов, профессор, д.т.н., ХНАДУ.
Статья поступила в редакцию 11 ноября 2010 г.
