Содержание к диссертации
Введение
1. Анализ состояния вопроса, цель и задачи исследования 7
1.1. Общее состояние экологической обстановки в мире и в России 7
1.2. Аналитический обзор передвижных источников при оценке выбросов загрязняющих веществ и их токсичности ..12
1.3. Анализ подходов в моделировании при исследовании транспортных потоков 19
1.4. Обзор программно-аппаратных средств для контроля и оценки уровня загрязнения атмосферы 26
1.5. Цель и задачи исследования 33
2 Моделирование транспортных потоков и установление взаимосвязи с экологическими характеристиками 36
2.1 Моделирование транспортных потоков 36
2.2 Моделирование энергетических показателей транспортного потока 42
2.3 Моделирование экологических показателей транспортного потока 44
3. Экспериментальные исследования и оценка адекватности моделей 47
3.1. Планирование экспериментальных исследований 47
3.2. Измерительно-вычислительный комплекс ИВК-01 48
3.3. Исследование динамики транспортных потоков 56
3.4. Исследование энергетических характеристик транспортных потоков. 59
3.5. Исследование экологических характеристик транспортных потоков 61
3.6. Оценка адекватности моделей 69
4. Анализ практического применения результатов исследования 81
4.1 Введение 81
4.2 Методика расчета мгновенных выбросов токсических компонентов в отработавших газах легковых автомобилей на участках улично-дорожной сети 82
4.3 Оценка экологической эффективности результатов исследования 88
5. Основные выводы 91
Список используемой литературы 92
Приложения 103
- Аналитический обзор передвижных источников при оценке выбросов загрязняющих веществ и их токсичности
- Обзор программно-аппаратных средств для контроля и оценки уровня загрязнения атмосферы
- Измерительно-вычислительный комплекс ИВК-01
- Методика расчета мгновенных выбросов токсических компонентов в отработавших газах легковых автомобилей на участках улично-дорожной сети
Введение к работе
Актуальность темы. Оценка техногенных выбросов в атмосферу и доли в них различных источников загрязнения является одним из важнейших этапов планирования мероприятий, направленных на снижение уровня выбросов в атмосферу загрязняющих веществ, управления качеством воздушной среды.
По данным Всемирной организации здравоохранения до 50% заболеваний человека в наше время связаны с ростом экологического напряжения. Главным источником загрязнения атмосферы являются транспорт и промышленные предприятия [6, 77, 80, 102,].
Стационарные источники загрязнения атмосферы — промышленные предприятия - располагаются, как правило, вне населенных пунктов, за пределами санитарно-защитных зон. Передвижные источники автотранспортные средства - концентрируются в населенных пунктах, что значительно увеличивает воздействие токсичных выбросов автотранспорта на загрязнение воздуха городов и, соответственно, на здоровье человека. Вклад передвижных источников в существующий уровень загрязнения приземного слоя атмосферы, в первую очередь, в больших городах, очень существенен. Выбросы токсичных веществ автомобилями на единицу использованного топлива больше, чем стационарными источниками. Кроме того, токсичные вещества в отработавших газах дизельного топлива значительно менее концентрированы, чем у бензиновых двигателей. Все это приводит к тому, что автотранспорт создает в городах обширные и устойчивые зоны, в пределах которых в несколько раз превышаются санитарно-гигиенические нормативы загрязнения воздуха [5, 10, 19, 20, 33, 38,40,60,104,116].
На основании вышеизложенного, а также исследований, проведенных рядом автодорожных и научно-исследовательских институтов, можно
сделать следующий вывод: автомобильный транспорт с бензиновым двигателем — основной «загрязнитель» атмосферы в крупных городах.
Снижать выбросы загрязняющих веществ от автотранспорта можно разными методами, одним из которых является экологически ориентированная организация дорожного движения. Традиционные методики по организации дорожного движения нацелены на увеличение пропускной способности определенных участков дорог, что вовсе не означает снижение выбросов загрязняющих веществ до приемлемого уровня [45, 49, 83]. В связи с этим актуальным является исследование динамических характеристик транспортного потока, как одного из факторов, влияющего, на выбросы загрязняющих веществ автомобилем в условиях «реального» движения.
Объектом исследования служит процесс изменения массовых выбросов загрязняющих веществ при изменении условий движения транспортного потока.
Предметом исследования является процесс формирования массовых выбросов загрязняющих веществ легкового автомобильного транспорта при движении на городских улицах.
Научная новизна. Разработаны закономерности изменения расхода топлива и токсичности отработавших газов автомобилями с бензиновыми двигателями внутреннего сгорания от изменения динамических характеристик транспортного потока. Разработана математическая модель формирования массовых выбросов автотранспорта в атмосферу.
Практическая ценность. Разработанные методические, программные и аппаратные средства для контроля и оценки уровня загрязнения воздуха автомобильным транспортом используются на практике при регулировании дорожного движения с целью снижения вредного воздействия автомобильного транспорта на окружающую среду и человека. Разработаны
рекомендации по управлению транспортными потоками с использованием информационных систем.
Реализация результатов работы. Полученные результаты, методики и разработанные программы используются в Тюменском областном департаменте по охране окружающей среды, Государственной инспекции безопасности дорожного движения г.Тюмени. Разработан мобильный измерительно-вычислительный комплекс (аппаратные и программные средства), позволяющий в реальном времени осуществлять наблюдения за энергетическими и экологическими характеристиками автотранспортного потока. Результаты исследований используются при подготовке учебно-методического материала для специальности «Автомобили и автомобильное хозяйство» ТюмГНГУ.
Апробация работы. Основные результаты исследований доложены, обсуждены и одобрены на областной межвузовской конференции «Информационные технологии в образовательном процессе», (Тюмень, 2002г.), международной научно-практической конференции «Проблемы эксплуатации транспортных систем в суровых условиях» (Тюмень,2001г.), межвузовской научно-методической конференции «Единая образовательная среда. Проблемы и пути ее развития» (Томск, 2003г.), научных семинарах кафедры «Автомобили и автомобильное хозяйство» ТюмГНГУ (2000 -2003г.)
Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в шести статьях.
Аналитический обзор передвижных источников при оценке выбросов загрязняющих веществ и их токсичности
За последние годы выбросы стационарных источников неуклонно снижаются, что обусловлено, в первую очередь, стагнацией промышленного производства, переводом на природный газ практически всех объектов энергетики, оснащенность стационарных источников газоочистными установками. В настоящее время каждому предприятию устанавливается норматив допустимых выбросов (ПДВ) в грамм/сек и тонн/год. Норматив устанавливается на основании инвентаризации источников выбросов и расчета рассеивания (томов ПДВ) сроком на 5 лет. В условиях нестабильности производства норматив, как правило, остается без изменений. Стационарные источники загрязнения воздуха — промышленные предприятия — располагаются, как правило, вне населенных пунктов, за пределами санитарно-защитных зон [6, 9, 22, 34, 57, 66, 87]. Передвижные источники - автотранспортные средства - концентрируются в населенных пунктах, что значительно увеличивает воздействие токсичных компонентов в отработавших газах автотранспорта на загрязнение воздуха городов и, соответственно, на здоровье человека. Даже в условиях экономического спада загрязнение природных сред в городах, как показывают наблюдения, не уменьшается. Это связано с особенностями автотранспорта как источника выбросов и сбросов загрязняющих веществ в атмосферу, отличающими их от стационарных (промышленных) источников выбросов [5, 10, 15, 19, 20,].
Экологическая безопасность в сверхурбанизированных крупных городах, обусловлена сложнейшим взаимозависимым комплексом природных условий, градостроительных, инженерных, социально-экономических и других проблем, методами и способами их решения. Она определяется состоянием окружающей среды и вероятностью чрезвычайных экологических ситуаций. Состояние окружающей среды связано с уровнем техногенного воздействия и способностью среды к "самовосстановлению". В ходе эксплуатации природных систем нельзя переходить некоторые пределы, позволяющие им сохранять свойство саморегуляции [47, 58, 69, 80,].
В окружающую среду городов интенсивно поступает широкий комплекс токсичных элементов с выбросами и стоками промышленных предприятий, автотранспортом, с отходами производства. Для того чтобы оценить состояние загрязнения воздуха в городах проводится сравнение уровней загрязнения с предельно допустимыми концентрациями (ПДК) веществ в воздухе населенных мест или со значениями, рекомендованными Всемирной организацией здравоохранения. В 187 городах России средние за год концентрации какого-либо вещества превышают предельно допустимые, максимальные концентрации ПДК в 10 и более раз. Разовые концентрации тех или иных зафязнителей превышали ПДК в 89% городов. В этих городах проживает 65,4 млн. человек. Определяют проблему загрязнения атмосферы в городах, главным образом, высокие концентрации взвешенных веществ, диоксида азота, бенз(а)пирена, формальдегида, фенола, фторида водорода и этилбензола [22, 84,88, 101].
Наблюдения за уровнем загрязнения воздуха в Российской Федерации проводятся территориальными органами Федеральной службы России по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды (Росгидромета). Росгидромет обеспечивает функционирование и развитие единой Государственной службы мониторинга окружающей среды. Росгидромет является федеральным органом исполнительной власти, который организует и проводит наблюдения, оценку и прогноз состояния загрязнения атмосферы. Функции Росгидромета на местах выполняют Управления по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды (УГМС) и его подразделения. В настоящее время сеть мониторинга качества воздуха включает 260 городов, в которых работает 710 станций, регулярные наблюдения Росгидромета проводятся в 226 городах на 649 станциях. Станции расположены в жилых районах, вблизи автомагистралей и крупных промышленных предприятий. Кроме непосредственно данных о концентрации примесей система дополняется сведениями о метеорологических условиях, о местоположении промышленных предприятий и их выбросах, о методах измерений и т.п. Дальнейшее обобщение информации проводится в Главной геофизической обсерватории им. А.И.Воейкова в Санкт-Петербурге. На ее основе создаются и публикуются Ежегодники состояния загрязнения атмосферы на территории России. В них содержатся результаты анализа и обработки обширной информации о загрязнении атмосферы многими токсичными компонентами по России в целом и по отдельным наиболее загрязненным городам, сведения о климатических условиях и выбросах загрязняющих веществ от многочисленных предприятий, о местоположении главных источников выбросов и о сети мониторинга загрязнения атмосферы. Данные о загрязнении атмосферы являются важными как для оценки уровня загрязнения, так и для оценки риска заболеваемости и смертности населения [15,101,109].
Используемая в России характеристика суммарного загрязнения -индекс загрязнения атмосферы (ИЗА) позволяет учитывать концентрации многих токсичных компонентов, измеренных в городе, и представить уровень загрязнения одним числом. ИЗА есть суммарное загрязнение воздуха в долях ПДК диоксида серы. В соответствии с существующими методами оценки уровень загрязнения считается низким, если ИЗА ниже 5, повышенным при ИЗА от 5 до 6, высоким при ИЗА от 7 до 13 и очень высоким при ИЗА равном или больше 14. Ежегодно выделяются города с самым высоким уровнем загрязнения воздуха, в которых ИЗА равен или выше .
Выбросы токсичных веществ автомобилями на единицу использованного топлива больше, чем стационарными источниками. Определяется это в первую очередь на порядки большей интенсивностью горения топлив в двигателях внутреннего сгорания относительно других топочных устройств[4, 5,20, 40, 80].
Математико-статистический анализ соотношения между городской и внегородской транспортной работой показал, что в среднем на городские территории приходится примерно 50% пробега легковых автомобилей и 38% пробега грузовиков. Доля городской транспортной работы всех автомобилей зависит от состава автопарка и преобладающих в нем типов подвижного состава. Анализ выполнения автотранспортной работы в городах дает основание полагать, что на городские территории в России приходится величина выбросов загрязняющих веществ, примерно вдвое превышающая объемы выбросов на внегородских пространствах. По данным НИИ экологии человека и гигиены окружающей среды им. А.Н. Сысина риск здоровья городского населения в Российской Федерации на 70-80% определяется химическим и шумовым загрязнением окружающей среды в результате функционирования транспортного комплекса. Комиссией экологического контроля объектов теплоэнергетики и автотранспорта при Ленкомэкологии и Координационного Совета по проблемам охраны окружающей среды при Правительстве Санкт-Петербурга разработана Программа комплексных мероприятий на 2000-2003 гг. по снижению вредного воздействия автотранспорта на окружающую среду и здоровье населения Санкт-Петербурга. Для реализации Программы в Санкт-Петербурге создано ГУЛ "ЭКОАВТОТРАНС", находящееся в ведении Комитета по транспорту Администрации города. Московский регион - один из крупнейших урбанизированных регионов в мире, рост его и развитие неизбежно сопровождаются возникновением ряда острейших проблем, среди которых экологическая проблема занимает важное место. В связи с этим Правительством столицы в сентябре 1994 года была принята "Комплексная экологическая программа Москвы на период до 2005 года". В целях снижения уровня загрязнения атмосферного воздуха в городах отработавшими газами автотранспорта, проводится ежегодная операция "Чистый воздух, чистая земля" [9, 15,48, 80, 84, 101].
Обзор программно-аппаратных средств для контроля и оценки уровня загрязнения атмосферы
В наше время, когда физические возможности расширения улично-дорожньгх сетей городов почти исчерпаны, а автомобилизация населения и потребность в перевозках продолжает расти, особенно важной становится задача оптимального планирования и оптимальной организации функционирования транспортных сетей. Это, в свою очередь, предполагает наличие достоверных данных о параметрах транспортных потоков, реальному расходу топлива и параметрах выбросов. Существующий арсенал аппаратного и программного обеспечения направлен на один определенный аспект обработки данных.
Существует несколько способов измерения параметров транспортных потоков: регистрация проходящего автотранспорта операторами на каждом перекрестке. При этом человек должен регистрировать интенсивность транспортного потока и заносить свои наблюдения в журнал. Сведения затем заносятся в единую базу данных и обрабатываются. На точность влияет, так называемый, "человеческий фактор" - квалификация оператора, усталость, невнимательность и т-п,, приводящий к ошибкам и некоторому искажению реальной ситуации- Повторное снижение точности происходит на этапе ввода информации в базу данных. Весь цикл работ по регистрации и наполнению базы данных необходимо проводить регулярно несколько раз в год для изучения зависимости свойств транспортных потоков от различных временных циклов. Таким образом, необходимо содержать большой штат операторов в течение всего года. регистрация при помощи различных датчиков, установленных на каждом перекрестке. Оперативность получаемой информации, а также точность измерений повышаются за счет автоматической регистрации, автоматической передачи данных в центр обработки, и минимизации влияния "человеческого фактора"- Единовременные затраты на установку датчиков, развитие инфраструктуры связи с центром обработки довольно высоки. Но эксплуатация системы обходится дешевле, чем в предыдущем методе. видео-аэросъемка исследуемых участков. Хотя в идеальном случае информация о дорожном движении должна содержать одновременно собранные сведения о положениях и скоростях всех автомобилей в контролируемой дорожной сети, это является, конечно, невозможным. Вместо этого состояние транспортного потока может быть оценено с помощью информации о движении автомобилей, собираемой в определенных точках дорожной сети, в которых установлены детекторы транспорта [12, 21, 31, 42, 44, 94].
Известны различные способы, с использованием которых можно установить местоположение автомобиля в конкретной точке пространства. Массивы измеряемых параметров транспортного потока формируются с использованием детекторов, работающих на разных физических принципах: контактно - механические; магнитно-индуктивные; использующие методы зондирующих импульсов; по излучению автомобиля в различных диапазонах спектра; видеовизуальные и другие. При этом можно измерить состав транспортного потока, рассчитать другие требуемые параметры или спрогнозировать характеристики потока.
Принцип работы детекторов, относящихся к контактно механическому методу, основан на непосредственном воздействии движущегося автомобиля на дорожное покрытие. Поэтому, для восприятия этого воздействия на покрытие, в верхнем слое должны располагаться элементы, чувствительные к нагрузкам, создаваемым колесами проходящих АТС, Недостатки: сложность установки детекторов в дорожное покрытие, разрушение покрытия в местах расположения, трудность защиты подвижных узлов от неблагоприятных погодных воздействий, тяжелые условия работы чувствительных элементов. Контактно-нажимные детекторы реагируют непосредственно на давление колеса автомобиля. Наиболее распространенные из них - пневматические, которые состоят из резинового шланга (подушки), укладываемого непосредственно на покрытие. Шланг соединяют с мембраной, связанной с электрическими контактами- При проезде АТС мембрана прогибается, замыкая контакты, которые включены в цепь счетчика импульсов. Эти детекторы позволяют считать только число осей, но не количество проходящих автомобилей. Аналогичные недостатки присущи и электроконтактным детекторам, имеющим несколько разновидностей. Емкостной детектор выполняется в виде двух металлических пластин, между которыми расположена эластичная изолирующая прокладка- Регистрация факта и диапазона изменения емкости обеспечивает получение импульсного сигнала, соответствующего проходу одной оси и определенной массы автомобиля.
Бесконтактно-нажимной детектор - чувствительный элемент выполнен в виде магнитной цепи, образованной неподвижными постоянными магнитами или электромагнитами и подвижными металлическими пластинами. При проходе АТС пластина перемещается, вызывая изменение магнитного сопротивления указанной цепи, регистрируемой определенной схемой- Аналогичен по действию вибрационный электроконтактный детектор. В вибрационном трибоэлектрическом детекторе использован эффект электризации трением, возникающий из-за вибраций в коаксиальном кабеле (трибоэлектрический эффект). Чувствительный элемент выполняется в виде трубчатого проводника со свободно лежащим внутри него изолированным проводом. Этот элемент вставляется в защитную оболочку из резины или пластмассы и прокладывается в дорожном покрытии. Электрический сигнал, возникающий при вибрации кабеля, попадает в преобразовательный блок, а оттуда - в систему регистрации сигналов. Детектор позволяет получить один импульс на каждую ось АТС при скорости движения до 160 км/ч, а также разделить сигналы, получаемые при прохождении различных типов АТС (от велосипедов до большегрузных автопоездов). Магнито-индуктивные методы основаны на взаимодействии металлической массы автомобиля с магнитным и электромагнитным полем, т.е. предполагают наличие детекторов без подвижных элементов и более предпочтительны в эксплуатации, чем контакта о-механические. К магнитно-индуктивным детекторам относятся детекторы с индуктивной петлей, с использованием магнитного поля Земли и с разомкнутой магнитной цепью. Наибольшее распространение получили индуктивные петлевые детекторы. Чувствительный элемент детектора, выполненный в виде одно- или многовитковои рамки (петли), закладывают в верхний слой дорожного покрытия на глубину 2-4 см. Длина рамки колеблется от одного до нескольких метров, а ширина равна ширине полосы движения. Индуктивную петлю включают в колебательный контур генератора высокой частоты, вследствие чего в зоне контура образуется высокочастотное электромагнитное поле.
Измерительно-вычислительный комплекс ИВК-01
Для работы с прибором зимой в условиях отрицательных температур использовалась обогреваемая пробозаборная система с термостатированием пробы до температуры 35± 5 С при температуре окружающего воздуха до 20 С и питанием от бортовой сети автомобиля. Измеряемые компоненты диапазоны измерений, цена единицы наименьшего разряда, пределы допускаемой основной погрешности приведены в табл. 3 Л. Принцип действия прибора основан на измерении величины поглощения инфракрасного излучения источника молекулами углеводородов и оксида углерода в областях 3,4 и 4,7 мкм соответственно» Концентрация кислорода С 2 определяется электрохимическим методом. Проба анализируемого газа поступает в проточную зеркальную кювету, где определяемые компоненты, взаимодействуя с излучением, вызывают его поглощение в соответствующих спектральных диапазонах. Поток излучения характерных областей спектра поочередно выделяется вращающимися интерференционными фильтрами (3,4 и 4,7 мкм) и преобразуется в электрические сигналы, пропорциональные концентрации углеводородов и оксида углерода. Проба анализируемого газа отбирается из выхлопной трубы автомобиля пробозаборным зондом, В рукоятке зонда размещается фильтр грубой очистки, где происходит предварительная очистка газа от частиц сажи и аэрозолей. Далее проба газа направляется к прибору по трубке доставки. При использовании прибора в условиях отрицательных температур использовалась обогреваемая трубка доставки, исключающая перемерзание конденсата- В обогреваемой трубке проба газа термостатируется при температуре 35 ±5С- Дальнейшая обработка пробы газа происходит в каплеуловителе, совмещенном с фильтром тонкой очистки пробы. В каплеуловителе из пробы отделяется конденсат, который собирается в нижней части фильтра. В фильтре сверхтонкой очистки типа GB 702 производится окончательная очистка пробы газа от мешающих компонентов, которая затем поступает в оптическую кювету узлов. Инфракрасное излучение аналитических областей спектра определения оксида углерода (4,7 мкм) и углеводородов (3,4 мкм) поочередно выделяется соответствующими интерференционными фильтрами, установленными на вращающемся диске модулятора, и формирует на выходе пироэлектрического фотоприемника последовательности электрических импульсов. Амплитуда сигналов несет информацию о концентрации определяемых компонентов газа. Аналитические сигналы каналов измерения концентрации оксида углерода и углеводородов преобразуются, линеаризуются, нормируются и проходят статистическую обработку в микропроцессоре PIC 16F877.
Для исключения дополнительной погрешности от изменения температуры окружающего воздуха и анализируемого газа фотоприемник и оптическая кювета защищены теплоизоляционными оболочками и термостатируются системами стабилизации.
При исследовании динамики транспортных потоков экспериментально определены реальные динамические характеристики (скорость, плотность, интенсивность) и характер их изменений во времени- В качестве объектов исследований в транспортном потоке выбраны автомобили: ВАЗ 21099, ВАЗ 21093, ГАЗ 3102, В качестве элементов улично-дорожной сети исследовались участки улиц с 1-, 2-, 3-? 4-полосным движением. Рациональная организация экспериментальных исследований характера изменения интенсивности J, плотности Р и скорости V во времени основывается обычно на формировании выборки с фиксированным шагом дискретизации At. Такой подход был использован при изучении суточной интенсивности транспортного потока, когда вначале сформирована выборка с темпом взятия замеров, равным одному часу, а затем выполнена спектральная обработка данных (с использованием инструментального пакета Stadia) с целью определения оптимального шага дискретизации при проведении массовых исследований. Изучение динамики транспортного потока предполагает проведение двух типов исследований: выявление закономерностей изменения интенсивности и плотности потока от его скорости; выявление закономерностей суточных изменений интенсивности, плотности и скорости потока. В первом случае экспериментальный автомобиль (ВАЗ 21099 или 21093) с аппаратурой, регистрирующей скорость, двигался в изучаемом транспортном потоке, при этом смена направлений его движения осуществлялась с периодичностью 5 минут. Одновременно транспортный поток фиксировался на видеокамеру- Обработка полученных данных осуществлялась с использованием программного пакета «Road Explorer-01», При проведении второго этапа исследований, изменения интенсивности транспортного потока J фиксировались на протяжении 4 суточных сеансов наблюдения. Эксперимент проводился одновременно на всех трех типах дорог, что исключало влияние сдвига во времени на достоверность результатов- По результатам исследований получена зависимость между часовой и пятиминутной интенсивностями потока. Уравнение зависимости представлено на рис. 3-7. Увеличение числа полос до h не приводит к h-кратному росту интенсивности потока. С увеличением h интенсивность возрастает лишь в hk раз, при этом hk h. Усреднение имеющихся данных показывает (рис.3,8), что коэффициент hk может быть выражен квадратичным полиномом.
Методика расчета мгновенных выбросов токсических компонентов в отработавших газах легковых автомобилей на участках улично-дорожной сети
Существующие в настоящее время нормативные методики оценки выбросов автотранспортных средств можно разделить на две группы. По методикам первой группы испытывают новые модели автотранспортных средств. Методики второй группы регламентируют условия испытаний автотранспортных средств находящихся в эксплуатации, при контрольных проверках, после технического обслуживания и текущего ремонта, В заводских условиях автомобиль испытывают более тщательно, приближая режимы испытаний к реальным режимам движения. Это обеспечивает получение более достоверной информации об экологических качествах автомобиля, однако требует сложного оборудования и больших затрат. Основным требованием, предъявляемым к экспресс методам оценки токсичности отработавших газов автотранспортных средств, является дешевизна и скорость проведения испытаний. Информативность результатов таких проверок крайне низкая. Для автомобилей с бензиновыми двигателями, данными методами проверяют токсичность отработавших газов только на холостом ходу двигателя. В настоящее время требуется объективная информация о количествах загрязняющих веществ, выбрасываемых в атмосферу автотранспортом. Без такой информации невозможно прогнозировать экологическую ситуацию. Более того, неверные исходные данные, могут привести к выработке неадекватных управляющих воздействий- Как показал проведенный анализ состояния вопроса, передвижные источники - автотранспортные средства - концентрируются в населенных пунктах, что значительно увеличивает воздействие токсичных выбросов автотранспорта на загрязнение воздуха городов и, соответственно, на здоровье человека. Оценка техногенных выбросов в атмосферу и доли в них передвижных источников загрязнения является одним из важнейших этапов организации управления качеством воздушной среды, планирования мероприятий, направленных на снижение уровня выбросов в атмосферу загрязняющих веществ. Традиционные методики по организации дорожного движения нацелены на увеличение пропускной способности определенных участков дорог, что вовсе не означает снижение выбросов до приемлемого уровня. Методики по расчету выбросов загрязняющих веществ, не в полной мере учитывают разнообразие режимов движения автотранспортного средства и режимов движения автотранспортных потоков на городских магистралях. Предложенная математическая модель и программно-аппаратные средства позволяют уточнить имеющиеся методики по расчету выбросов загрязняющих веществ. Определить для планирующих организаций перечень мероприятий, направленных на снижение уровня выбросов в атмосферу загрязняющих веществ.
Предложенная методика позволяет с высокой степенью достоверности оценить мгновенные значения массовых выбросов токсических компонентов в отработавших газах легковых автомобилей.
Методика предназначена для расчета выбросов загрязняющих веществ легковыми автомобилями при движении в транспортном потоке по улично-дорожной сети города. Методика основана на установленной закономерности между расходом топлива и выбросами загрязняющих веществ, которая позволяет адекватно оценить выбросы токсических компонентов легкового автомобиля на 1 .Улично-дорожная сеть города классифицируется на отдельные участки, исходя из направления движения, протяженности участка, числа полос движения. Исходя из поставленной задачи, определяются приоритетные для исследования участки. По результатам проведенной классификации составляется таблица улично-дорожной сети города (табл. 4.1.).
Интенсивность транспортного потока на исследуемом участке определяется методом видеосъемки. На видеокамеру фиксируется исследуемый транспортный поток с автоматической записью времени- При обработке отснятого материала видеокамера подключается к компьютеру. Состав транспортного потока обрабатывается с использованием программного пакета «Road Explorer-01». Формируется база данных, включающая дату наблюдения, продолжительность наблюдения, факт появления и тип автотранспортного средства на исследуемом участке. Сформированная база данных позволяет рассчитать количество автомобилей, прошедших по выбранной полосе движения (за интервал выборки / за общее время наблюдения), рассчитать количество автомобилей, прошедших по всем полосам движения (за интервал выборки/ за общее время наблюдения), рассчитать количество автомобилей, прошедших по данной полосе движения по конкретному типу автомобилей (за интервал выборки/ за общее время наблюдения), рассчитать число автомобилей, прошедших по всем полосам движения по конкретному типу автомобилей (за интервал выборки/ за общее время наблюдения). При измерении интенсивности транспортного потока его состав учитывается по трем группам: легковые автомобили, грузовые автомобили, автобусы. Изменения интенсивности транспортного потока на приоритетных участках фиксируются на протяжении 4 суточных сеансов наблюдения. Исследования необходимо проводить одновременно на всех участках, Перед проведением исследования по определению скорости транспортного потока и расходу топлива эксплуатационного автомобиля, составляется рациональный маршрут движения, минимизирующий число проездов по участкам (табл, 4,2,), Измерительно-вычислительный комплекс ИВК-01 устанавливается на экспериментальный автомобиль. Экспериментальный автомобиль движется в транспортном потоке по улично дорожной сети в режиме городского цикла. Экономические характеристики (скорость и расход топлива) заносятся в базу данных с привязкой к участку и времени проведения испытаний- Сформированная по результатам эксперимента таблица, . является основой для определения массовых выбросов загрязняющих веществ автотранспортом в атмосферу на участках улично-дорожной сети (табл. 4,3,). 4, Измерительно-вычислительный комплекс позволяет с большой точностью получать все необходимые параметры работы двигателя автомобиля на любом участке улично-дорожной сети города. Полученные результаты являются исходными данными при определении мгновенных значений выбросов токсических компонентов.
