ISSN 1991-3087

Свидетельство о регистрации СМИ: ПИ № ФС77-24978 от 05.07.2006 г.

ISSN 1991-3087

Подписной индекс №42457

Периодичность - 1 раз в месяц.

Вид обложки

Адрес редакции: 305008, г.Курск, Бурцевский проезд, д.7.

Тел.: 8-910-740-44-28

E-mail: jurnal@jurnal.org

Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100
Яндекс.Метрика

Зависимость состава отработавших газов автомобилей от условий движения транспортного потока

 

Джунисбеков Айтмухамбет Сагынбекович,

 кандидат технических наук,

 Пернебеков Сакен Садибекович,

кандидат технических наук, доцент,

 Мамбеткулов Ермахан Бекетович,

кандидат технических наук, доцент.

Кафедра транспорта, организации перевозок и движения Южно-Казахстанского государственного университета им. М. О. Ауезова.

 

Мерой токсичности автотранспортного источника является величина пробегового выброса загрязняющих веществ. В результате баланса между выбросом веществ и их расходом в воздухе устанавливаются какие-то концентрации. Выброс служит одновременно и мерой загрязнения воздуха, если известна закономерность изменения расхода.

Специфической особенностью автотранспортных потоков является то, что их выброс складывается из дискретных выбросов отдельных автомобилей и эта величина – переменная в пространстве и времени. Пусть автотранспортный поток в самом простом виде представляет совокупность автомобилей одного типа с равными параметрами, движущихся друг за другом на одинаковом расстоянии с какой-то постоянной скоростью. Величина его выброса на участке дороги длиной Х постоянна и будет равна

,                                                                                                             (1)

где W – выброс загрязняющих веществ одним автомобилем на единицу длины, г/м; d0 – расстояние между автомобилями, м.

Если такой источник включает автомобили разного типа и они будут двигаться опять же с постоянной скоростью, то величина выброса будет представлять некоторую случайную функцию. Если типы  следующих друг за другом автомобилей образуют марковскую цепь N состояний, то распределение расстояний между автомобилями  зависит от их типов

; ; .                                                    (2)

Плотность вероятностей состояний этого процесса . Тогда  есть ожидаемое количество автомобилей j-го типа, следующих за автомобилями i-го типа на расстоянии .

Общее среднее расстояние между автомобилями в таком потоке равно

, м;                                                                                             (3)

, м.                                                                                                (4)

где – вероятность того, что за автомобилем i-го типа следует автомобиль j-го типа; – доля автомобилей i-го типа в потоке.

Для обычного случайного стационарного процесса плотность вероятностей равна

.                                                                                                            (5)

Можно считать, что выброс каждым автомобилем  – последовательность случайных величин, распределение которых зависит от типа автомобиля и скорости движения. В этом случае средняя величина выброса одним автомобилем

,                                                                                                         (6)

и выброс автотранспортным потоком равен

,                                                                                     (7)

или

.                                                                                     (8)

Таким образом, для автотранспортного потока даже такого упрощенного вида будут иметь место флуктуация выброса, величина которых определяется значением , . Эти флуктуации тем больше, чем больше разнороден состав  потока и чем больше диапазон изменения расстояния , что зависит от величины и частоты изменения скорости.

Следовательно, выброс автотранспортного источника, как мера загрязнения воздуха, зависит в первую очередь от таких параметров системы дорожного движения, как интенсивность и состав. В реальных условиях движения к тому же и скорость не может быть постоянной, она меняется в широких пределах и часто, особенно в городских условиях. Ее изменение, кроме того, приводит и к вариации выброса W. Следовательно,  в значительной степени определяется режимом движения. Это соображение основано на том, что при изменении режима движения имеет место вариация плотности автотранспортного потока и соответствующее изменение режимов работы двигателей, что обуславливает, конечно, и вариацию W.

Под режимом работы двигателя следует понимать совокупность определенной развиваемой на валу мощности и определенной частоты вращения коленчатого вала двигателя. При движении транспортного потока двигателя автомобилей совершают работу, и при этом происходит выброс загрязняющих веществ, в значительной степени зависящий от величины этой работы. Выброс какого-либо загрязняющего вещества транспортным источником в зависимости от совершаемой двигателями работы может быть представлен в виде

                                                                                              (9)

где – выброс загрязняющего вещества двигателем автомобиля i-го типа в единицу времени, г/ч; – эффективная мощность двигателя, кВт;  – максимальная мощность двигателя, кВт;  – минимальная мощность двигателя, кВт;  – минимальная и максимальная частоты вращения коленчатого вала, об/мин;  – коэффициент полезного действия трансмиссии;  – суммарная работа, выполненная всеми двигателями автомобилей i-го типа в интервале режимов  на участках дороги «Х».

Удельная токсичность  двигателя зависит от его конструктивных особенностей – поршневые, газотурбинные, двигатели внешнего сгорания, роторные двигатели и т.д. В большей степени величина  определяется типом смесеобразования и видом используемого топлива – дизели, карбюраторные, двигатели, работающие на газообразном топливе. Безусловно, удельная токсичность может быть снижена за счет применения средств уменьшения токсичности (нейтрализаторы), регулирования процессом смесеобразования, регулировок приборов топливной системы и поддержания хорошего технического состояния двигателя и автомобиля. Именно на этом основана эффективность всех технических мероприятий, направленных на уменьшение выброса и, следовательно, загрязнения воздуха.

Если в процессе движения будут иметь место изменения скорости, сила тяги изменяется на величину  и тем больше, чем больше ускорение. Соответственно будет изменяться и величина выброса источником  и параметры ездового цикла. К ним, наряду со скоростью, временем движения на отдельных режимах и некоторых других, относится ускорение, характеризующее неравномерность движения. Следовательно, изменение выброса, по сравнению с его значением при движении с постоянной скоростью, несомненно, связано с ускорением автомобилей.

В городских условиях время движения автомобилей с постоянной скоростью составляет менее 10% от общего. Это позволяет сделать вывод, что выброс автотранспортного источника в этих условиях существенным образом зависит от режима движения. Параметры режима движения, характеризующие процесс системы дорожного движения, формируются в свою очередь под влиянием множества факторов, действующих на эту систему. Подавляющее большинство этих факторов имеет стохастическую природу и обусловлены наличием на дорогах различных водителей, отличием технического состояния и динамических качеств автомобилей, изменением дорожных и метеорологических условий.

Таким образом, анализ факторов, определяющих загрязнение воздуха автотранспортным источником, позволяет разделить их на факторы, определяемые метеорологическими условиями, на факторы, обусловленные участниками, дорожными условиями и организацией движения и на факторы, обусловленные техническими параметрами автомобилей и их двигателей.

Исходя из приведенного анализа, можно отметить, что влияние условий движения на загрязнение воздуха проявляется через обусловленное организацией движения соотношение установившихся и неустановившихся режимов в ездовом цикле и вытекающей отсюда степени неравномерности. Методы и средства управления движением, таким образом, в основном определяют формирование вида ездового цикла источников.

Оперативные показатели изменения выброса, следовательно, по своей структуре должны в наибольшей степени отражать ту его часть, которая обусловлена видом цикла, быть универсальными, чтобы достоверно и количественно оценивать разные циклы, иметь широкий диапазон изменения.

 

Литература

 

1.                  Безуглая Э.Ю. Чем дышит промышленный город. – Л.: Гидрометеоиздат, 1986.– 258 с.

2.                  Козлов Ю.С., Меньшова В.П., Святкин И.А. Экологическая безопасность автомобильного транспорта: Учебное пособие. – М.: Агар, 2000.– 210 с.

 

Поступила в редакцию 14.03.2012 г.

2006-2017 © Журнал научных публикаций аспирантов и докторантов.
Все материалы, размещенные на данном сайте, охраняются авторским правом. При использовании материалов сайта активная ссылка на первоисточник обязательна.