Содержание к диссертации
Введение
Глава 1 Эколого-экономические аспекты функционирования автотранспортной системы городских территорий . 11
1.1.Основные принципы формирования эколого- экономической стратегии на урбанизированных территориях. 11
1.2. Современное состояние загрязнения окружающей среды городов и место составляющей выбросов автотранспорта . 22
1.3. Оценка экономической эффективности улучшения качества окружающей природной среды городов . 41
Глава 2 Экономические критерии достижения экологической безопасности автотранспортной системы урбанизированных территорий . 52
2.1. Анализ природоохранных мер по экологическомуоздоровлению системы автортранспорта. 52
2.2. Формирование основ эколого-экономического управления транспортными средствами городского хозяйства . 67
2.3. Экономический механизм экологического регулирования автотранспортной системы городов. 80
Глава 3 Экономико-математические модели управления экологической безопасностью автотранспортных потоков . 99
3.1 Режимы движения автомобилей в транспортном потоке и анализ его токсичности. 99
3.2 Экономико-математическая модель расчета топливной экономичности автомобиля и транспортного потока . 110
3.3 Экономико-математическая модель анализа экономической эффективности способов снижения транспортного шума. 122
Заключение 132
Список литературы 135
Приложения 145
- Современное состояние загрязнения окружающей среды городов и место составляющей выбросов автотранспорта
- Оценка экономической эффективности улучшения качества окружающей природной среды городов
- Формирование основ эколого-экономического управления транспортными средствами городского хозяйства
- Экономико-математическая модель расчета топливной экономичности автомобиля и транспортного потока
Введение к работе
Актуальность темы исследования.
Особенность современного этапа хозяйственного развития - необходимость более полного учета состояния окружающей среды и экологических благ в системе общественного воспроизводства. Экологические блага, их сохранение и воспроизводство рассматриваются как составная часть общей концепции устойчивого экономического развития, при котором обеспечиваются: улучшение благосостояния, условий труда и жизни настоящих и будущих поколений; сохранение и восстановление способности биологических систем к саморегуляции и самовоспроизводству; рациональное использование природных ресурсов с широким вовлечением отходов производства и потребления.
Современное развитие городских территорий привело к тому, что практически все составляющие техногенного потенциала - производство, транспорт, энергетика, коммунальное хозяйство - характеризуются высокой степенью негативного воздействия на окружающую среду. В большинстве регионов России преобладающим фактором техногенного влияния на загрязнение становится автотранспорт. Экологический кризис как результат игнорирования экологической безопасности общества, экономический спад в сочетании с увеличением масштабов и ростом темпов автомобилизации порождает комплекс серьезных проблем, связанных с вредными для окружающей среды и общества последствиями.
Очевидно, что экологические,' социальные, технические и экономические проблемы развития автомобилизации вызваны отсутствием действенной государственной и муниципальной экономической политики в этой области. Для их решения необходим комплексный подход, что предполагает систематический сбор, анализ и обобщение информации, изучение экономических аспектов, позволяющих четко обозначить мероприятия по защите городов от выбросов
вредных веществ автомобильным транспортом, выбор оптимального решения по критериям эколого-экономической эффективности, разработку программ и механизмов осуществления выбранного варианта.
Сложность и многогранность обозначенной проблемы, ее практическая ценность, а также недостаточная степень разработанности и, следовательно, необходимость новых вариантов решений определили выбор темы диссертационной работы, ее цели и задачи.
Степень разработанности проблемы
Обоснование использования экономических инструментов для регулирования качества окружающей среды городских территорий затрагивалось в работах Гирусова Э.В., Гузева М.М., Глухова В.В., Данилова-Данильяна В.И., Игнатова В.Г., Израэля Ю.А., Колосова А.В., Нестерова П.М., Реймерса Н.Ф., Тяглова С.Г., Чепурных Н.В., Балацкого О.Ф., Бочкаревой Т.В. и пр. Моделированию многокомпонентных природохозяйственных систем посвящены работы многих российских и зарубежных ученых: Айзарда У., Дж.Форрестера, Пестеля Е, Горстко А.Б., Угольницкого Г.А, Багоцкого СВ., Кислякова В.М., Гофмана К.Г. Вопросы комплексной оценки состояния автотранспортной системы городов исследовались в работах Аксенова И.Я., Дрю Д., Ерохова В.И., Костина A.M., Рузского А.В., Сильянова В.В., Брайловского Н.О. Проблема формирования эффективной системы управления экологической безопасностью автотранспорта и ее решение в муниципальных природоохранных программах не достаточно проработаны в настоящее время. Это приводит к необходимости дальнейшей ее доработки с использованием экономических инструментов и моделей. Объект и предмет исследования
Объектом исследования является автотранспортная составляющая эколого-экономической системы урбанизированных территорий.
Предмет исследования - экономические основы управления экологической безопасностью автотранспортного комплекса.
Цель и задачи исследования
Целью диссертационного исследования является разработка экономического механизма регулирования уровня негативного воздействия автотранспорта на урбанизированных территориях.
В этой связи решаются следующие задачи:
- исследование основных принципов формирования эколого-экономической
стратегии на урбанизированных территориях;
- анализ современного состояния автотранспортной подсистемы городов;
оптимизация природоохранных мероприятий по оздоровлению системы автотранспорта;
формирование основ эколого-экономического управления транспортными средствами городского хозяйства;
исследование экономического механизма экологического регулирования автотранспортной подсистемы;
разработка экономико-математических моделей управления экологической безопасностью транспортных потоков.
Методологическая теоретическая и эмпирическая основа исследований
Основа диссертационного исследования - фундаментальные концепции взаимодействия общества и природы, положения экономической теории, современные элементы экономического механизма в сфере охраны окружающей среды и природопользования в регионе, отечественный и зарубежный опыт в области экономико-математического моделирования и информационных технологий. В качестве эмпирической базы использованы статистические и
документальные материалы, характеризующие состояние автотранспортной системы в городах РФ и, в частности, в Ростовской области.
Теоретическаяипражичесшя^шчітож
Элементы экономического механизма управления экологической безопасностью автотранспорта могут быть использованы при разработке законодательных актов, ГОСТов и пр. для модернизации и структурной перестройки автотранспортной системы. Экономико-математические модели управления безопасностью транспортных потоков позволят отслеживать возможные направления развития подсистемы автотранспорта и использовать их для формирования региональных природоохранных программ. На базе этих моделей сформирована концепция управления автотранспортной системой в регионе, что поможет устранить недостатки городского автотранспортного хозяйства.
Предложения, содержащиеся в работе, носят методический характер и имеют практическое значение для стратегии экономического и экологического развития Ростовской области. Отдельные моменты выполненного исследования могут найти применение в практике государственных природоохранных органов, автомобильной промышленности, ГИБДД.
Положения диссертации, выносимые на защиту
1. Негативное воздействие автотранспорта на урбанизированных территориях обусловлено увеличением объемов выбросов вредных веществ в атмосферу и повышением их доли в общем валовом выбросе, что приводит к необходимости оценки состояния воздушного бассейна городской системы в контексте экологически безопасного функционирования автотранспортного хозяйства. Учет качественных и количественных изменений в автотранспортной
системе городов позволит использовать экономический механизм управления этой системой для снижения издержек на ликвидацию последствий загрязнения.
2.Многогранность автотранспортной системы как сложного социально-технико-экономического комплекса определяет основные направления ее взаимодействия с окружающей природной средой: потребление ресурсов, загрязнение окружающей среды и негативные социальные последствия. Для решения экологической проблемы автотранспорта необходима разработка и реализация программы экономических, организационных и технических мероприятий по трансформации автотранспортной системы городов в направлении минимизации нагрузки на окружающую природную среду.
3. Важной составной частью выше названной программы должна стать
эффективная организация движения городского автотранспорта, внедрение
прогрессивных методов регулирования, обеспечивающих сокращение числа и
продолжительности остановок автомобилей, устраняющих скопление
транспортных средств на перекрестках. Данные мероприятия позволяют снизить
эксплуатационный расход топлива в автотранспортной системе, и,
следовательно, должны рассматриваться как энергосберегающие.
Специфика автотранспортного комплекса заключается в том, что центральное положение транспортного потока в системе управления автотранспортным хозяйством позволяет обеспечить минимальное суммарное воздествие на окружающую среду. Критерии экономической эффективности мероприятий, предупреждающих распространение авторанспортного загрязнения, также должны формироваться на уровне транспортного потока.
Экономический механизм управления экологической безопасностью автотранспортного комплекса городских хозяйств включает следующие инструменты экономического регулирования: систему экономического стимулирования природоохранной деятельности; усовершенствование системы платежей за загрязнение; ценообразование с учетом экологического фактора;
«интернизация» внешних издержек; а также жесткий контроль всех составляющих автотранспортного комплекса.
6. При выработке решений по ограничению уровня вредного воздействия
авторанспортной системы на экологическое состояние городских территорий
целесообразно использовать механизм экономико-математического
моделирования процессов загрязнения окружающей среды транспортными
потоками, ориентированный на достижение условий экономичности и
экологической безопасности.
7. Модель расчета эколого-экономической эффективности способов
снижения автотранспортного шума, предложенная автором, позволит
осуществить оптимизацию природоохранных мероприятий по защите атмосферы
городов от шумовых выбросов автотранспорта, которая должна быть
обусловлена созданием комфортных акустических условий в жилищной сфере.
Научная новизна результатов исследования.
Проведено комплексное исследование автотранспортной системы урбанизированных территорий на примере города Ростова-на-Дону и предложены методы экономического стимулирования снижения уровня негативного воздействия автотранспорта на окружающую среду городов.
На основании комплексных исследований автотранспортной подсистемы урбанизированных территорий выявлены основные направления ее взаимодействия с окружающей средой: потребление ресурсов, загрязнение окружающей природной среды, негативные социальные последствия.
Разработан комплекс природоохранных мероприятий по экологическому оздоровлению автотранспортной системы г.Ростова-на-Дону, позволяющий избежать дополнительных издержек функционирования этой системы.
- Сформулирован концептуальный вариант экономического механизма
управления системой автотранспорта, включающий в себя с одной стороны,
повышение размеров платежей, штрафов и налогов за загрязнение окружающей природной среды при усилении контроля всех составляющих автотранспортной системы, с другой стороны - введение системы льгот и субсидий для предприятий и пользователей, осуществляющих сокращение выбросов.
Показано, что современные методы организации дорожного движения позволяют существенно снизить топливные затраты автотранспортной системы, и, следовательно, должны рассматриваться как средство энергосберегающей технологии.
Предложены модели расчета топливной экономичности и токсичности транспортного потока как основного элемента автотранспортной подсистемы, учитывающие взаимосвязь характеристик движения и эколого-экономических показателей системы автотранспорта при определении уровня негативного воздействия.
Осуществлен анализ социально-экономической эффективности способов снижения транспортного шума на основе определения ущерба от акустического загрязнения среды.
Апробация работы
Результаты работы докладывались и обсуждались на всероссийских, межвузовских, вузовских, научных и научно-практических семинарах и конференциях.
Структура диссертационной работы
Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, списка использованной литературы (124 источников) и приложений, содержит 11 таблиц и 16 рисунков.
Современное состояние загрязнения окружающей среды городов и место составляющей выбросов автотранспорта
По экспертным оценкам, более чем в 150 городах России преобладающее влияние на загрязнение оказывает именно автотранспорт. В этот список попадают Сочи, Анапа, Ессентуки, Кисловодск, Нальчик, Пятигорск, Минеральные воды и ряд крупнейших центров с населением более 500 тыс. человек: Москва, Санкт-Петербург, Ростов-на-Дону, Воронеж, Краснодар, Пенза, Тюмень и др. Диапазон колебания показателей выбросов автотранспортом вредных веществ по различным субъектам Российской Федерации достаточно широк: от 16 тыс. т\год до 2 млн т\год (Тюменская область). Выбросы свыше полумиллиона тонн в год наблюдались в Краснодарском крае, Московской области, Алтайском и Красноярском краях, Ростовской области.
По данным Государственных Докладов о состоянии окружающей природной среды Российской Федерации ежегодные выбросы промышленных предприятий составляют величины порядка 241 тыс. т., выбросы автотранспорта - около 561 тыс. т. (23). Это характерно отражено на рис. 1.2.
На рис. 1.3 видно, что в последние годы в Ростовской области наблюдается рост выбросов вредных веществ автотранспортом, который становится основным загрязнителем атмосферного воздуха в городах и населенных пунктах.
На его долю приходится 69,1% общего объема выбросов. В большинстве городов доля выбросов от автотранспорта, при снижении выбросов от промышленных предприятий, еще выше. Так в Ростовской области: Азов -94,1%, Батайск - 90,2%, Белая Калитва - 84,4%, Каменск-Шахтинский - 87,1%, Ростов-на-Дону - 93,7%, Таганрог - 76,7%, Шахты - 82,4% (23,80).
Увеличение выбросов от автотранспорта объясняется еще и ежегодным приростом количества автотранспортных средств (см. приложение 1). В 1999 году в Ростове-на-Дону зарегистрировано дополнительно 13492 автотранспортных единицы и, соответственно, выбросы загрязняющих веществ в атмосферу увеличились на 9482 тонны (23,81). Общее количество выбросов от автотранспорта составило 130,83 тыс.т., при этом не учитывается, что 14,8% проверенных на соблюдение ГОСТов автомобилей имели превышение нормативов по содержанию загрязняющих веществ в отработавших газах.
При таком значительном увеличении масштабов и росте темпов автомобилизации возникает комплекс серьезных проблем, связанных с вредными для окружающей среды и общества последствиями, которые сопровождают этот процесс. Многогранность автотранспортной системы как сложного социально-технико-экономического механизма определяет разнообразие ее взаимных связей с окружающей средой. Комплексный подход к проблеме автотранспорта с точки зрения отношений природы и общества позволяет классифицировать эти связи по трем основным направлениям: потребление ресурсов, загрязнение окружающей среды и негативные социальные последствия. Основные фрагменты данной классификации представлены автором на рис. 1.4.
Современные транспортные средства стали мощным потребителем энергии. На автомобильном транспорте самые высокие удельные топливные затраты среди всех видов транспорта. Основная особенность потребления топливно-энергетических ресурсов по сравнению с другими материалами заключается в том, что оно в значительной степени определяется не только конструкцией автомобиля, но и условиями эксплуатации.
Низкую экономичность автотранспортного комплекса определяет также количество и разновидность материалов, необходимых для изготовления и изъятых из природы. На производство автомобилей в США расходуется около 20% стали, 7% меди, 13% никеля, 35% цинка, 50% свинца и натурального каучука. Сокращение запасов этих материалов с учетом ограниченности и навозобновляемости ресурсов вызывает обоснованную озабоченность в отношении их использования и сохранения для мирового сообщества.
Применение автомобиля как массового транспортного средства требует развития сети автомобильных дорог и строительства различных транспортных сооружений, под которые приходится отводить значительные площади, нередко в ущерб другим видам человеческой деятельности. На 1 км автомобильных дорог в зависимости от ее категории и ценности земельных угодий приходится отводить 2-7 га территории. Дополнительные потери земельных угодий связаны также с усилением водной и ветровой эрозий в районе транспортной коммуникации, созданием условий для геодинамических процессов. Строительство дороги нередко приводит к существенному изменению уровня и мощности почвенных вод.
Автомобилизация также является мощным потребителем трудовых ресурсов. Профессия водителя автомобиля стала одной из самых массовых. Снижение трудоемкости транспортной работы будет иметь все большее значение при оценке эффективности функционирования транспортной системы.
Загрязнение окружающей среды автотранспортом представляет комплекс помех в экологических системах. Негативное воздействие может быть связано с внесением различных отходов (ингредиентное загрязнение), непроизводительными потерями энергии (параметрическое загрязнение), необратимыми изменениями экологических систем(экологическое загрязнение). Среди ингредиентов загрязнения присутствуют сотни веществ, опасных для живых организмов, в твердом, жидком и газообразном состоянии. 250 млн. автомобилей ежедневно выбрасывают в атмосферу: - 0,5 млн. т. окиси углерода, что в 20-30 раз больше нормы; - 100 тыс. т. углеводородов; - 26 тыс. т. окиси азота, что в 1,5-2 раза больше нормы; - канцерогенный бенз(а)пирен; - радиоактивные частицы; - пыль, концентрация которой в крупных городах превышает норму в 5-10 раз; - сернистый газ, в 4-5 раз больше нормы. Автомобиль, прошедший 100 км, потребляет столько же кислорода, сколько один человек в год (96). Всего с выхлопными газами в атмосферу поступает около 200 вредных компонентов, большинство из которых -канцерогены. В таблице 1.3 указан основной состав выхлопных газов автотранспорта.
Оценка экономической эффективности улучшения качества окружающей природной среды городов
Комплексный анализ эффективности функционирования эколого-экономической системы должен учитывать влияние трех основных составляющих: 1. Общество - население, повышение уровня жизни, охрана здоровья, условия жизни, работы. 2. Жизнедеятельность - все аспекты деятельности общества, производственного и непроизводственного характера. 3. Окружающая природная среда - определяет уровень антропогенного воздействия на социально-экономическое развитие общества, влияние окружающей среды на здоровье и условия жизни человека, развитие производства и сферы обслуживания. Все три компонента связаны между собой через кругооборот веществ. Понятие качества окружающей природной среды подразумевает такое состояние экосистем, при котором обмен вещества и энергии внутри природы, а также между природой и хозяйственной деятельностью человека не остается неизменным, а варьирует от экологически благополучных зон к зонам повышенного экологического риска, зонам ЧЭС и зонам экологического бедствия. Окружающая среда является естественной или в зависимости от степени трансформации ее человеком - преобразованной и искусственной, охватывающей индустриальные городские районы (76,119). Системный подход к оценке эколого-экономической системы предполагает следующую классификацию природной среды в зависимости от степени трансформации природных условий и реально сложившейся экологической обстановки (Рис. 1.7): - зона незначительных антропогенных изменений природной среды (малоосвоенные районы, места отдыха, особо охраняемые территории); - зона существенно измененной природной среды (сельскохозяйственные угодья, эксплуатируемые леса, территории рекреационного пользования); - зона сильно измененной природной среды (индустриальные, производственные, урбанизированные районы).
В зоне искусственной природной среды преобладают искусственно созданные условия с высоким уровнем загрязнения основных компонентов: отсутствием дикой флоры и фауны, скоплением промышленных и бытовых отходов, значительным превышением ПДК вредных веществ, повышенным уровнем шума, вибрации и электромагнитных излучений. Основным субъектом искусственной природной среды является город. Результаты антропогенного воздействия на окружающую среду городов отражаются в количественных показателях роста городов, в специфике потребления ими ресурсов, в особенностях и качестве проживания. Можно выделить следующие типы городов (94,108): - городские промышленные агломерации; - региональные центры; - урбанизированные зоны; - средние и мелкие города со специфическими функциями; - зоны развивающейся урбанизации (малые города); - зоны развитого транспорта; - города - курорты. Основой оценки экологической ситуации в городе может являться интегральный показатель антропогенной нагрузки: - уровень конечного суммарного потребления энергии, - валовый выброс загрязняющих веществ в атмосферу. Этот показатель целесообразно использовать в определении типа территории, а также в классификации городов по экологической чистоте: 1. Экологически чистые города, уровень загрязнения которых не превышает 50% от нормативно-допустимого.
Этот тип городов отсутствует в настоящее время по причине переноса загрязняющих веществ. 2. Экологически нормативные города - степень загрязнения в них не превышает норму в течение всего года. 3. Умеренно загрязненные города - с эпизодическим завышением загрязнения, которое не превышает З ПДН. 4. Сильно загрязненные города, где уровень загрязнения на много больше нормы. Воздействие загрязненной окружающей среды на антропосферу проявляется двумя способами: непосредственным и косвенным - через природную среду. Вследствие непосредственного воздействия вредных веществ на организм человека и живых организмов происходят определенные качественные сдвиги в состоянии здоровья людей и других субъектов обитания. К последствиям косвенного воздействия относятся ухудшение условий жизнедеятельности и отдыха населения, снижение качества продуктов питания, уменьшение количества кислорода в атмосфере, изменение эстетической ценности среды и другие факторы. Следовательно, загрязнение окружающей среды можно рассматривать как такое изменение ее параметров (физико-химических, биологических и других), которое нарушает исторический сложившийся характер отношений между организмом и природной средой, снижает уровень экологического комфорта и условия комфортности проживания на рассматриваемых территориях.
В результате возрастает число случаев заболеваемости и смертности среди населения, возникает общее физиологическое расстройство организма, снижается производительность труда и работоспособность. Важным элементом характеристики качества городской среды в настоящее время является социально-экологический аспект. Современные взаимоотношения человека и окружающей его среды в городе создают широкий круг противоречий, которые необходимо разрешать в ходе мероприятий, связанных с улучшением таких параметров городской среды, как жилищные условия, пространственно-временная организация территории города, удовлетворение эстетических потребностей населения.
Формирование основ эколого-экономического управления транспортными средствами городского хозяйства
Основной причиной ухудшения экологической ситуации в нашей стране является отсутствие устойчивого механизма, который ставил бы экономику источников загрязнения в зависимость от уровня ПДК, отсутствие эколого-экономических нормативов, определяющих экономическое, моральное стимулирование рационального ресурсопользования и проведения природоохранных мероприятий в условиях изменившихся форм собственности на средства производства и природные ресурсы.
Система централизованного отраслевого управления природопользованием и охраной окружающей среды позволила решить задачи наращивания объемов использования ресурсов. Однако эта система не способна организовать природопользование рационально, экономически эффективно и экологически безопасно, с соблюдением баланса федеральных, региональных и местных интересов.
Соответственно международным стандартам сегодня эколого-правовой комплекс должен иметь два ведущих направления, позволяющих сочетать экономическую заинтересованность природопользователей в охране окружающей среды с административно-правовыми средствами воздействия на нарушителей. Роль других направлений в охране природы - технологического, культурно-просветительного, международного - пока имеет вспомогательную функцию, создавая необходимые условия для реального выполнения задачи.
Однако в нашей стране такое решение проблемы на основе сочетания экономических и административных методов сталкивается с множеством противоречий, препятствующих его эффективному использованию. Прежде всего, это выражается в глубоком экономическом кризисе, отсутствии действенных экономических рычагов. Введенные платежи за загрязнение окружающей среды не выполняют основной своей функции в связи с тем, что экономика еще не полностью вышла из под контроля государства. Существующий монополизм в производстве товаров потребления создает трудности в привлечении к ответственности предприятий за нарушения природоохранного законодательства.
Противоречия возникают и в сфере культуры, где охрана окружающей среды еще не стала нравственной задачей. В цивилизованном обществе недопустимо производство, размещение и захоронение экологически опасных продуктов и отходов без технически обоснованных гарантий утилизации и обезвреживания.
Административное регулирование предполагает введение соответствующих нормативных стандартов и ограничений, а также контроль и лицензирование процессов природопользования. Эколого-экономические стандарты и нормативы должны определять границы, в пределах которых возможно воспроизводство и рациональное использование ресурсов, обеспечивать динамическое равновесие между ними, а также оптимизировать эколого-экономические связи и соотношения.
Основным недостатком достаточно широкого нормативного обеспечения до настоящего времени являлась бессистемная разработка этих документов, а также несогласованность заложенных в них требований. Законы определяли лишь общие положения, система стандартов в области охраны природы и рационального использования природных ресурсов структурно была основана на устаревших принципах поресурсного разделения объектов и, следовательно, не учитывала необходимости современного комплексного подхода к вопросам охраны окружающей среды. Новые законодательные акты стали более конкретными благодаря включению тех положений, которые ранее решались на уровне правительств, министерств и ведомств.
В основе новой системы экологического законодательства находятся две подсистемы: природоохранное и природноресурсное законодательства (35). Подсистема природоохранного законодательства включает Закон РФ «Об охране окружающей природной среды» и другие законодательные акты комплексного правового регулирования. В подсистему природноресурсного законодательства входят: Земельный кодекс РСФСР, Закон РФ о недрах, Основы лесного законодательства РФ, Водный кодекс РСФСР, Закон РСФСР об охране и использовании животного мира и другие законодательные и нормативные акты, регулирующие использование природных ресурсов.
19 декабря 1991 года принят Закон об охране окружающей среды. Основной необходимостью принятия этого закона в настоящее время стала острая эколого-экономическая ситуация, сложившаяся в нашей стране. Она характеризуется следующими факторами: экологический кризис как результат игнорирования требований экологической безопасности общества, экономический спад, а также перспективы перехода от административного социализма к рыночной экономике. Юридические причины принятия закона -это образование пробелов в экологическом законодательстве, отсутствие комплексных законодательных актов, регулирующих охрану окружающей среды.
Экономико-математическая модель расчета топливной экономичности автомобиля и транспортного потока
Эколого-экономическая эффективность автотранспортной системы оценивается комплексом эксплуатационных свойств, среди которых одним из важнейших является топливная экономичность. Под топливной экономичностью автомобиля понимается его свойство использовать минимально возможное количество топлива при выполнении транспортной работы.
В реальных условиях движения потребление топлива определяется не только конструкцией автомобиля, но и воздействием различных эксплуатационных факторов. Соответствующий показатель получил название эксплуатационного расхода топлива. Для одного и того же автомобиля он может меняться в зависимости от условий эксплуатации.
Общий расход топлива Q обуславливается потерями энергии в двигателе и трансмиссии, а также общим сопротивлением движению, которое складывается из сопротивления качению, аэродинамического сопротивления, сопротивления сил инерции и сопротивления подъему. Совокупность этих составляющих образует топливный баланс: где QflB, Qf, Qw, Qi, Qa - расход топлива на преодоление соответственно механических потерь двигателя и привод вспомогательных механизмов, сопротивления качению, аэродинамического сопротивления, сил инерции, подъемов, л. В качестве показателя эксплуатационного расхода топлива q обычно используется отношение общего расхода топлива к пройденному пути S:
На рисунке 3.1 показано изменение эксплуатационного расхода топлива легковым автомобилем среднего класса на городской магистрали и участке загородной дороги в зависимости от скорости сообщения Vc, где Vc = S\t, t - время нахождения транспортного средства в пути, ч. Изменение эксплуатационного расхода топлива легковым автомобилем. Кривая 1 представляет собой расход топлива в зависимости от установившейся скорости, а заштрихованная зона соответствует расходу топлива при движении с экономичной скоростью, при которой топливные затраты минимальны. Но в городских условиях время движения с постоянной скоростью составляет 9-16% общего. В общем балансе времени преобладают неустановившиеся режимы движения, которые характеризуются частым изменением скорости, переключением передач, остановками и работой двигателя на холостом ходу. Автомобиль движется в основном на режимах разгона и замедления, причем сочетание этих фаз может быть самым разнообразным. Все это делает невозможным движение в городских условиях с экономичными скоростями и приводит к дополнительному расходу топлива (зона между кривыми 1 и 2).
Параметры режимов движения формируются под воздействием множества факторов. Значительное влияние на их характеристики оказывают наличие средств и методов организации движения, параметры транспортных потоков. Расход топлива автомобилем на одном и том же городском маршруте меняется в течение суток и его изменение практически полностью соответствует изменению интенсивности движения. Кроме того, к факторам, оказывающим наиболее существенное влияние на расход топлива, можно отнести плотность транспортного потока и его состав, число полос движения, частоту расположения светофоров и методы управления ими, степень изолированности от пешеходного движения.
Современные методы организации движения должны рассматриваться как средство энергосберегающей технологии.
Правильное планирование городского движения, внедрение прогрессивных методов регулирования, обеспечивающих сокращение числа и продолжительности остановок автомобилей, уменьшающих долю неустановившихся режимов и устраняющих скопление транспортных средств на перекрестках, позволяют снизить расход автомобильного топлива в городах. По расчетам специалистов в области организации дорожного движения в США, путем совершенствования системы регулирования дорожного движения в городах ежегодная экономия топлива составляет около 3 млрд. л. Возможна и обратная связь - потребление топлива автомобилями при различной организации движения должно стать одним из критериев оценки эффективности внедрения этих методов.
Для реализации мероприятий по оргайизации и регулированию движения с целью снижения потребления топлива автомобилями необходимо иметь информацию о влиянии характеристик транспортного потока на расход топлива.
Рассмотрим движение двух автомобилей по участку городской магистрали в свободных условиях. Предположим, что первый автомобиль преодолел его со скоростью около 60 км\ч, т. е. В наиболее благоприятном режиме, а второй - был остановлен на нескольких перекрестках.
