[ «В. А. МОЛОДЦОВ БЕЗОПАСНОСТЬ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ Допущено УМО вузов РФ по образованию в области транспортных машин и транспортно-технологических комплексов в качестве учебного пособия для студентов вузов, обучающихся по ...»
Герметичность кузова транспортного средства является важным элементом послеаварийной безопасности при попадании автомобиля после ДТП в водоём. При быстром погружении водитель и пассажиры теряют чувство самообладания, им необходимо время для осмысления возникшей ситуации и принятия мер для того, чтобы покинуть затонувший автомобиль (автобус). Погружение автомобиля длится от 4 до 8 мин. При глубине 1,5 м давление воды составляет 1,5 Н/см2, что при площади двери 1 м2 будет равно 15 кН.
Предотвращение попадания воды в салон автомобиля при его затоплении не регламентируется стандартами.
Условия погружения в воду зависят от скорости автомобиля, распределения груза, препятствия, с которым столкнулся автомобиль, и массы воды. Возможность спасения людей из затопленного транспортного средства зависит не столько от его конструкции (герметичности), сколько от состояния окон автомобиля (открыты или закрыты), умения людей плавать, знания приёмов эвакуации, и, прежде всего, психологической устойчивости водителя и пассажиров.
Требование к комплектации транспортного средства аптечкой первой помощи и огнетушителем является обязательным. В автобусах должны быть предусмотрены обязательные места установленных размеров для одного(ой) или нескольких огнетушителей и аптечек.
Продолжаются разработки ведущими автомобильными корпорациями автоматически включающихся систем пожаротушения, устройств, автоматически размыкающих электрическую цепь при возникновении аварийных замедлений; устройств автоматического впрыска в топливный бак веществ, превращающих бензин в трудносгораемое вещество (сочетания галогенов, кремниевые соединения, спецсмолы).
1. Дайте определение понятию «послеаварийная безопасность автомобиля».
2. В чём заключаются функции средств и устройств послеаварийной безопасности автомобиля?
3. Перечислите устройства и средства, которыми должны быть укомплектованы транспортные средства для обеспечения требований послеаварийной безопасности.
4. Какие требования предъявляются к системам питания, электроснабжения и материалам отделки салона автомобиля для снижения вероятности гибели людей в послеаварийной фазе?
ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ АВТОМОБИЛЯ
Экологическая безопасность – это свойство транспортного средства снижать степень отрицательного влияния на окружающую среду.Экологическая безопасность автомобиля коренным образом отличается от изложенных выше разновидностей (активной, пассивной, послеаварийной) безопасности. В то время как первые три вида безопасности относятся к ДТП, экологическая безопасность имеет более широкое значение и охватывает весь процесс использования автомобиля. Можно отметить следующие негативные аспекты, связанные с эксплуатацией автомобилей (рис. 5.1).
При использовании автомобиля как массового транспортного средства необходимо развитие сети автомобильных дорог, под строительство которых приходится отводить значительные площади.
Автомобильные дороги с интенсивным движением создают «разделяющий эффект», затрудняя связи между объектами и участками живой природы, расположенными по разные стороны дороги. Дорожное строительство нарушает экологическое равновесие в природе вследствие изменения существующего ландшафта; усиления водной и ветровой эрозии; развития геодинамических процессов, например оползней и обвалов; загрязнения окружающей местности, поверхностных и грунтовых вод материалами и веществами, применяемыми при эксплуатации автомобилей и дороги; неблагоприятного воздействия на существующий растительный и животный мир.
Рис. 5.1. Отрицательные экологические последствия Производственнотехнологические Организационноэкологической административные Экономические Рис. 5.2. Функциональная схема обеспечения экологической безопасности автотранспортных средств При широком использовании автомобилей всё возрастающее количество людей посещает ранее недоступные для них природные комплексы, что приводит к загрязнению отходами территорий, прилегающих к автомобильным дорогам, и других мест.
Учитывая значение и актуальность вопросов защиты окружающей среды, в нашей стране экологические проблемы рассматриваются как составная часть общегосударственной политики (рис. 5.2).
ОТ АВТОТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА
Автомобиль загрязняет атмосферный воздух веществами, которые выбрасываются с отработавшими и картерными газами (рис. 5.3), попадают в атмосферу в результате испарения топлива, изнашивания фрикционных материалов тормозных колодок, протектора автомобильных шин и дорожных покрытий [1].Наибольший объём токсичных элементов образуется отработавшими газами ДВС автомобилей. Общеизвестно, что в среднем при пробеге 15 тыс. км в год автомобиль расходует 1,5...2,0 т топлива и 20 – 30 т воздуха, при этом всего лишь 12% энергии топлива используется для движения. Остальные 88% имеют вспомогательное значение, относимое к потерям.
В процессе окисления углеводородного топлива кислородом воздуха образуются нетоксичные (азот, кислород, водяной пар, углекислый газ) и токсичные (оксиды углерода, азота, большинство углеводородов) вещества, а также мелкодисперсные частицы сажи и канцерогенные вещества (в частности, одно из соединений углеводорода – бенз(а)пирен), выбрасываемые с отработавшими газами (ОГ).
Вторым по объёмам выбросов вредным веществом, содержащим токсичные элементы, является пыль, которая образуется при эксплуатации автомобиля. Более 50% автомобильной пыли – это мелкодисперсная пыль размерами менее 10 мкм, которая оседает в лёгких и бронхах и при длительном вдыхании приводит к возникновению профессиональных заболеваний. Такие пылевые частицы под влиянием воздушных тепловых потоков и броуновского движения продолжительное время находятся во взвешенном состоянии, поверхность раздела между молекулами газа и твёрдыми частицами отсутствует. Причём время естественной коагуляции и седиментации частиц с этими размерами определяется десятками часов и сравнимо со временем распространения газообразных составляющих, что при оценке экологической опасности позволяет рассматривать негативное воздействие смеси токсичных газов и твёрдых частиц как одного компонента фазы в термодинамической системе.
Состав отработавших газов Всего в составе отработавших газов автомобильных ДВС содержится около 280 компонентов, которые можно разделить на нетоксичные (N2, О2, СО2, Н2О, Н2) и токсичные (СО, NО, CmHn, SО2, H2S, альдегиды, сажа и др.) (рис. 5.3).
Вредные вещества ОГ имеют свою специфику механизма образования как результат реализации одного из возможных направления реакции при горении (окислении) углеводородов Рис. 5.3. Основные источники образования вредных токсичных выбросов В бензиновых карбюраторных двигателях, работающих, как правило, на обогащённых смесях ( 1), основная масса оксида углерода СО является продуктом неполного сгорания.
В дизелях, работающих при > 1, источниками образования СО являются низкотемпературные участки пламени, недостаток кислорода на поздних стадиях впрыска, окисление образовавшихся частиц углерода (сажи).
Углеводороды СхНу образуются в результате реакций пиролиза и синтеза, а также снижения температуры у стенок цилиндров, неоднородности топливно-воздушной смеси, пропусков зажигания. Углеводороды в отработавших газах – это несколько десятков наименований веществ: полициклические ароматические углеводороды (ПАУ), альдегиды, фенолы. Максимальный уровень токсичности имеет бенз(а)пирен C20H12, относящийся к группе полиароматических углеводородов (ПАУ).
Бенз(а)пирен образуется одновременно с сажей. Гипотетическая реакция образования C20H12 при пиролизе углеводородных топлив при температуре более 873 К может быть записана в виде где С6Н2 – полирадикал, представляющий первичное образование сажи; С2Н2 и С2Н – элементные блоки.
В ОГ может содержаться от 10,0 до 20,0 мкг/м3 бенз(а)пирена.
Оксиды азота NOx представляют набор нескольких соединений азота и кислорода со значительным преобладанием NO. В ОГ бензиновых двигателей NO составляет до 99%, в ОГ дизелей – не менее 90%.
В камере сгорания NO может образовываться: при высокотемпературном окислении азота воздуха, в результате низкотемпературного окисления азотосодержащих соединений топлива (амины, пиридин, карбазол) и из-за столкновения углеводородных радикалов с молекулами азота при наличии пульсации температуры в зоне реакции горения.
Преимущественно при сгорании бедных и умеренно богатых смесей ( > 0,8) происходят реакции:
В богатых смесях ( < 0,8) реакции запишутся следующим образом:
Процентное соотношение основных газообразных составляющих ОГ карбюраторного и дизельного двигателей приведено в табл. 5.1.
5.1. Состав отработавших газов бензинового и дизельного двигателей Бензиновый 76,0...78,0 2,0...18,0 0,5...4,0 1,0...10,0 1,6...2, ный Масса выбросов в год, т Твёрдые частицы, содержащиеся в ОГ двигателей, состоят из нерастворимых веществ (твёрдый углерод, сульфаты, соединения свинца, оксиды металлов, диоксид кремния, нитраты, асфальты) и растворимых (смолы, фенолы, альдегиды, нагар).
Сажа (твёрдый углерод) является основным компонентом нерастворимых твёрдых частиц, образующихся при горении всех видов углеводородного топлива. Сажа состоит из кристалликов графита, сформировавшихся в частицы неправильной сферической формы размерами 0,3...100 мкм. На частицах сажи адсорбируются канцерогенные полициклические углеводороды (ПАУ).
Выделение сажи из пламени происходит при коэффициенте избытка воздуха = 0,33...0,70. В отрегулированных двигателях с внешним смесеобразованием и искровым зажиганием (бензиновых, газобалонных) вероятность появления таких зон незначительна. Масса сажи в ОГ этих двигателей не превышает 0,13 г/м3. У дизелей локальные переобогащённые топливом зоны образуются чаще, и процессы сажеобразования реализуются в полной мере (масса выбросов 0,43...1,10 г/м3).
Образование сажи зависит и от состава топлива: чем больше соотношение С/Н в топливе (чем больше тяжёлых фракций в топливе), тем выход сажи выше.
Со свойствами топлива связано также содержание в ОГ твёрдых частиц соединений серы и свинца. Сера, входящая в состав топлива, во время горения интенсивно окисляется в диоксид серы SО2 по механизму, аналогичному образованию СО. Масса выбросов диоксида серы в ОГ менее качественных дизельных топлив 1,8...2,0 г/м3, бензиновых на порядок меньше – 0,17 г/м3. Свинец в составе этилированных бензинов при горении соединяется с углеводородными радикалами и выбрасывается в атмосферу с ОГ в виде галогенидов свинца (одним из таких соединений является тетраэтилсвинец). По некоторым данным, с ОГ выбрасывается соединений свинца в объёме до 85%, введённого в бензин с присадками.
Источником минеральных твёрдых частиц, в основном является кварцевая пыль дорожного покрытия, изнашивающегося в результате взаимодействия протектора шин с дорогой. Износ дорожного полотна происходит или в результате выбивания колёсами автомобиля отдельных частиц, или его истирания в процессе проскальзывания шины в зоне контакта с покрытием (впившиеся в протектор песчинки действуют как абразив). Одновременно с износом поверхности дороги происходит износ протектора шины.
5.2. НОРМИРОВАНИЕ ВРЕДНЫХ ПЫЛЕГАЗОВЫХ ВЫБРОСОВ
АВТОТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ
Нормирование выбросов загрязняющих веществ с ОГ двигателей и частиц износа шин и тормозных накладок можно разделить на косвенное и непосредственное.Косвенное нормирование заключается в установлении предельно допустимых концентраций вредных веществ (ВВ) в воздухе рабочей зоны, в воздухе населённых мест, в топливе, или предельных значений оптической плотности ОГ с видимыми загрязнителями.
Непосредственное нормирование заключается в установлении предельно допустимых концентраций вредных веществ в выбросах автомобилей по типам двигателей и категориям ТС. Правилами № 40 и 47 ЕЭК ООН установлены нормы вредных веществ, выделяемых двигателями мотоциклов и мопедов.
Предельно допустимые концентрации вредных веществ в воздухе рабочей зоны и в воздухе населённых мест установлены государственными стандартами, строительными нормами и правилами, санитарными нормами.
Нормы ПДК в воздухе рабочей зоны и в воздухе населённых мест распространяются на токсичные вещества независимо от источника выбросов. Известно, что уровень загрязнения воздуха зависит не только от воздействия автотранспорта, но и от наличия тех или иных промышленных производств, тепловых электростанций, объёмы вредных выбросов которых на порядки превышают выбросы одного автомобиля. Значимы выбросы автомобилей в зоне автотранспортных коридоров городских магистралей, на производственных площадках АТП и предприятий автосервиса. При этом необходимо иметь в виду, что изменение интенсивности выбросов технологических процессов, связанных с автомобилями, со временем приводит к неравномерному выбросу загрязняющих веществ в атмосферу.
Большое разнообразие вредных компонентов в ОГ автомобилей, неодинаковое их содержание в двигателях разных типов и марок (и даже двигателей одной марки) может усложнить расчёты и сравнение.
Для оценки экологической безопасности автотранспорта предложен показатель – количество основных ВВ, выделяемых в атмосферу при сжигании 1 кг топлива. При этом для эффективного оценивания экологической опасности и сравнения с экологическими нормами рекомендуется использовать удельный выброс ВВ, приведённый к «СО» с учётом их предельно допустимых концентраций в атмосфере воздуха.
Выбросы других источников можно учитывать в качестве «фоновой»
концентрации вредных веществ. В частности, фоновая концентрация (приведённая к «СО») вредных веществ от стационарных источников вдоль городской автомагистрали может быть принята при расчётах равной 1мг/м3.
Выбросы SО2 напрямую связаны с содержанием серы в топливах.
Максимальное содержание серы в отечественных сортах дизельного топлива следующее: дизельное летнее и зимнее – 0,5% по массе, дизельное высококачественное – 0,2%. В отечественных бензинах содержание серы значительно меньше – от 0,01% (АИ-93) до 0,12% (А-76 этилированный). Наиболее жёсткие нормы на предельное содержание серы в автомобильных топливах установлены в некоторых штатах США и Швеции. В частности, в штате Калифорния нормы требуют, чтобы серы в автомобильных бензинах было не более 0,003% (об.), а в дизельном топливе – не более 0,05%. Чем больше в топливе серы, тем выше выбросы сульфатов и связанной с ними воды, доля которых в составе твёрдых частиц может составлять 20%.
Нормирование выбросов видимых загрязнителей с ОГ по оптической плотности производится для установившихся режимов внешней скоростной характеристики и режимов «свободного ускорения» и представляет собой таблицу, в которой номинальный расход ОГ, л/с, сопоставлен с коэффициентом поглощения света, м–1, (Правила № ЕЭК ООН).
К непосредственно нормируемым вредным веществам в составе ОГ АТС относятся:
– диоксид углерода (углекислый газ) – СО2;
– монооксид углерода (угарный газ) – СО;
– оксиды азота (NO, NО2, N2О, N2О3, N2Os) – NOx;
– твёрдые частицы (графит, металлы, соединения сульфатов и нитратов, высокомолекулярные углеводороды топлива и моторного масла);
– суммарные углеводороды (более 40 загрязняющих веществ разного уровня агрессивности и токсичности) – CхNу.
Стандарты на выбросы АТС используются при оценке экологической безопасности АТС и двигателей для возможности их реализации (процедура «утверждения типа»), проверках стабильности производства и соответствия в эксплуатации. Стандарты связывают массы вредных выбросов или с пробегом автомобиля (г/км), или с затраченной энергией двигателя г/(кВтч), причём методы проверок жёстко регламентируются.
Стандарты предусматривают постепенное ужесточение норм на вредные выбросы. ГОСТ Р 41.83–2004 «Единообразные предписания, касающиеся сертификации транспортных средств в отношении выбросов вредных веществ в зависимости от топлива, необходимого для двигателей» применяют в отношении: выбросов вредных веществ с отработавшими газами при нормальной и низкой температуре окружающей среды, выбросов в результате испарений и выбросов картерных газов, долговечности устройств для очистки отработавших газов, а также в отношении бортовой диагностической системы (БДС) транспортных средств, оснащённых двигателями с принудительным зажиганием и имеющих не менее четырёх колёс.
Стандарты на выбросы АТС полной массой до 3,5 т (M1 и N1 и более 3,5 т имеют существенные различия. Так, вышеуказанные Правила № 83 ЕЭК ООН устанавливают требования к выбросам загрязняющих веществ в зависимости от топлива и распространяются на АТС категорий M1 и N1, работающих на этилированном бензине, неэтилированном бензине и дизельном топливе.
В таблице 5.2 приведены нормы на выбросы СО, СН + NOx и твёрдых частиц при холостом ходе двигателя после 13 мин испытаний АТС в городском цикле.
Правилами № 83 ЕЭК ООН также установлены требования к суммарному выбросу углеводородов в результате испарения топлива в системе питания при определённых внешних условиях и требования к непревышению выбросов вредных веществ при изменении технического состояния систем двигателя за пробег автомобиля 160 тыс. км.
Нормы экологической безопасности на вредные выбросы двигателей с воспламенением от сжатия и двигателей, работающих на природном газе, а также двигателей с принудительным зажиганием, работающих на сжиженном нефтяном газе, и транспортных средств, оснащённых этими двигателями, установлены ГОСТ Р 41.49–2003.
Нормы выбросов вредных веществ с ОГ для проверки соответствия требованиям экологической безопасности АТС с полной массой свыше 3,5 т, оснащённых бензиновыми двигателями с принудительным зажиганием (с рабочим объёмом до 5,9 л и более, выпускаемых в России), установлены ГОСТ 51832–2001.
5.2. Нормы выбросов АТС в смешанном цикле Нормы выбросов оксида углерода и углеводородов для проверок экологической безопасности в эксплуатации АТС с бензиновыми двигателями и двигателями от сжатия установлены ГОСТ 17.2.2.03–87, для газобаллонных АТС в ГОСТ 17.2.2.06–99, нормы по дымности ОГ дизельных двигателей – ГОСТ 52160–2003.
Требования к двигателю и его системам В эксплуатации двигатели автомобилей проверяются на соответствие требованиям норм охраны окружающей среды. Нормы для эксплуатирующихся автомобилей постоянно актуализируются по мере ввода в действие «поправок» к стандартам с требованиями к новым автомобилям.
Предельно допустимое содержание загрязняющих веществ и углеводородов в отработавших газах АТС с бензиновыми двигателями установлены ГОСТ Р 52033–2003 и ГОСТ 41.24–2003.
Предельно допустимые содержания СО и СН в отработавших газах АТС с бензиновыми двигателями приведены в табл. 5.3.
В эксплуатационных документах автомобиля предприятиеизготовитель указывает штатную комплектацию автомобиля оборудованием для снижения выбросов загрязняющих веществ; предельно допустимое содержание оксида углерода, углеводородов, и допустимый диапазон значений коэффициента избытка воздуха.
5.3. Требования ГОСТ Р 52033–2003 к содержанию токсических веществ в отработавших газах Частота вращения коленчатого вала nмин Ml, N Для остальных категорий АТС Частота вращения коленчатого вала nпов.
M1, N1, не оборудованные сисмин– темами нейтрализации M1, N1, оборудованные системин– мами нейтрализации для остальных категорий АТС Содержание оксида углерода (СО) и углеводородов (СН) в отработавших газах не должны превышать указанных значений M1, М2, М3, N1, N2, N3, произве- nмин дённые до 01.10.1986 г.
M1, N1, не оснащённые систе- nмин СО – 3,5% СН – 1200 млн– мами нейтрализации отрабоnпов СО – 2,0% СН – 600 млн– тавших газов М2, М3, N2, N3, не оснащённые nмин СО – 3,5% СН – 2500 млн– системами нейтрализации отnпов СО – 2,0% СН – 1000 млн– работавших газов M1, N1, оборудованные двух- nмин СО – 1,0% СН – 400 млн– компонентной системой нейnпов СО – 0,6% СН – 200 млн– трализации отработавших газов М2, М3, N2, N3, оборудованные nмин СО – 1,0% СН – 600 млн– двухкомпонентной системой нейnпов СО – 0,6% СН – 300 млн– трализации отработавших газов М1, N1, оборудованные трёхкомпонентной системой ней- nмин СО – 0,5% СН – 100 млн– трализации отработавших газов и те же автомобили, оборудованные встроенной (бортовой) nпов СО – 0,3% СН – 100 млн– системой диагностирования М2, М3, N2, N3, с трёхкомпонентной системой нейтрализа- nмин СО – 0,5% СН – 200 млн– ции отработавших газов и те же автомобили, оборудованные встроенной (бортовой) систе- nпов СО – 0,3% СН – 200 млн– мой диагностирования 5.4. Нормативные значения дымности Режим измерения натуральный показатель коэффициент ослабления дымности ослабления светового светового потока Nдоп, %, Свободное ускорение для автомобилей Максимальная частота вращения Для автомобилей с пробегом до 3000 км нормативное значение содержания оксида углерода и углеводородов в отработавших газах установлено технологическими нормами предприятия-изготовителя.
Значение коэффициента избытка воздуха в режиме холостого хода на nпов у автомобилей, оборудованных трёхкомпонентной системой нейтрализации отработавших газов, должно быть в пределах данных предприятия-изготовителя. Если данные предприятия-изготовителя отсутствуют или не указаны, значение коэффициента должно быть от 0,97 до 1,03.
Невозможно сопоставить стандарты Российской Федерации с аналогичными стандартами, действующими в других странах, в том числе с требованиями Правил № 15, 24, 49 ЕЭК ООН из-за различия в методиках испытаний и используемых показателях.
Ограничение загрязнения атмосферы отработавшими газами АТС обеспечивает:
– совершенствование автомобиля и его технического состояния (созданы процессы послойного смесеобразования; камеры сгорания с вихревым движением рабочей смеси; системы регулирования состава смеси и опережения её зажигания, управляемые микропроцессорами;
«дожигания» вредных веществ в нейтрализаторе, который становится частью выпускной системы);
– рациональная организация перевозок и движения (наиболее неблагоприятными с позиции токсичности ОГ являются режимы разгона, замедления и холостого хода);
– ограничение распространения загрязнения от источника к человеку (транспортная планировка городов, специальные защитные сооружения, градостроительные мероприятия).
Поддержание технического состояния АТС в период эксплуатации позволяет уменьшить в среднем на 30...40% выброс технических веществ в атмосферу.
В настоящее время соответствие требованиям правил ЕЭК ООН № 15 и № 49 по токсичности ОГ и № 42 по дымности ОГ не может быть достигнуто без применения нейтрализаторов ОГ. Наибольшее распространение получили каталитические нейтрализаторы, в которых в качестве катализатора используются редкоземельные элементы (платина, палладий, родий). При очистке ОГ дизелей от сажи используются мокрые способы очистки (поверхностные, барбатажные, расплывающиеся и насадочные), а также электрофильтры.
Существующие способы нейтрализации ОГ в выпускной системе отличаются значительной сложностью конструкции, высокой стоимостью и вызывают увеличение удельного расхода топлива до 16% вследствие возрастания сопротивления выпуска.
При превышении норм автомобиль считается технически неисправным и до устранения этой неисправности не подлежит дальнейшей эксплуатации.
В стандарте указано, что контроль содержания оксида углерода и углеводородов следует проводить:
– на предприятиях, эксплуатирующих и обслуживающих автомобили, при техническом обслуживании и после ремонта или регулировки агрегатов, узлов и систем, влияющих на изменение содержания вышеуказанных веществ в отработавших газах;
– на предприятиях, осуществляющих капитальный ремонт автомобилей;
– на предприятиях, изготовляющих двигатели и автомобили, при приёмочных, периодических испытаниях и контрольных проверках;
– при сертификационных испытаниях;
– государственных технических осмотрах;
– выборочном контроле на дорогах и улицах.
Стандартом установлены общие требования при измерении:
– выпускная система автомобиля должна быть исправна (определяется внешним осмотром);
– перед измерением двигатель должен быть прогрет не ниже рабочей температуры охлаждающей жидкости (или моторного масла для двигателей воздушного охлаждения), указанной в руководстве по эксплуатации автомобиля;
– погрешность средства измерения (газоанализатор, тахометр) не должна быть для переносного прибора более ±5% от верхнего предела измерений по шкале, а стационарного – не более ±2,5%.
Предельно допустимый уровень дымности ОГ эксплуатирующихся автомобилей с дизелями установлен ГОСТ Р 52160.
Указанный стандарт соответствует «Соглашению о принятии единообразных условий для периодических технических осмотров 5.5. Предельно допустимое содержание СО и СН в ОГ газобаллонных автомобилей в эксплуатации Частота ния,
мин СНГ СПГ СНГ СПГ СНГ СПГ СНГ СПГ
выпущенных до 01.07.2000 выпущенных после 01. 07. nx.x min 3,0 3,0 1000 800 2200 2000 3,0 2,0 1000 700 nx.x пов 2,0 2,0 600 500 900 850 2,0 1,5 600 400 колёсных транспортных средств и взаимном признании таких осмотров», принятому в Вене в 1997 г., а также требованиям ГОСТ Р 41.24– (Правила ЕЭК ООН № 24).Предельно допустимое содержание оксида углерода и углеводородов в отработавших газах газобаллонных АТС установлено ГОСТ Р 17.2.02.06–99.
По этому стандарту режимы и методика контроля такие же, что и по ГОСТ Р 52033, нормы на предельно допустимое содержание СО и СН в отработавших газах при работе на сжатом (СНГ) и сжиженном (СПГ) газах указаны в табл. 5.5.
Подтекания и каплепадение топлива в системе питания бензиновых двигателей и дизелей не допускаются. Запорные устройства топливных баков и устройства перекрытия топлива должны быть работоспособны.
Крышки топливных баков должны фиксироваться в закрытом положении, повреждения уплотняющих элементов крышек не допускаются.
Газовая система питания газобаллонных АТС должна быть герметична. Не допускается использование на газобаллонных АТС баллонов с истёкшим сроком периодического их освидетельствования.
В соединениях и элементах системы выпуска отработавших газов не должно быть утечек. Разъединение трубок в системе вентиляции картера двигателя не допускается.
5.3. ШУМ АВТОМОБИЛЯ. ТРЕБОВАНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ
К ВНЕШНЕМУ ШУМУ
Шум автомобиля является одним из побочных, повторяющихся с определённой частотой физических процессов, которые при преобразовании энергии в системах автомобиля возбуждают колебания и создают через внешние тела механические возмущения в упругой среде воздуха. Источниками внешнего шума в работающем автомобиле являются поверхности двигателя, системы впуска и выпуска, а в движущемся – также поверхности агрегатов трансмиссии, элементы кузова и подвески, шины, взаимодействующие с дорогой.В результате взаимодействия колеса с дорожным покрытием возникает шум, уровень и характеристики которого зависят от типа автомобиля, конструкции подвески, рисунка протектора, нагрузки на шину, её жёсткости и давления в ней. Шум при нормальной работе двигателя внутреннего сгорания возникает во впускном тракте карбюратора и трубопроводе; в кривошипно-шатунном и газораспределительном клапанном механизме; в зубчатых, а также в цепных и ременных передачах между коленчатым и распределительным валами; в системе охлаждения двигателя вследствие работы вентилятора, ременной передачи и водяного насоса; в выпускной системе. Шум возникает также в зубчатых зацеплениях коробки передач и ряде других второстепенных (по шуму) механизмов, а также при неисправностях ТС.
Человек воспринимает колебания объектов в воздушной среде как звуки в диапазоне 20…20 000 Гц, которые в технике и гигиене принято делить на восемь октав со среднегеометрическими частотами: 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000 и 8000 Гц.
У технически исправного легкового автомобиля, имеющего небольшой пробег, основной источник шума – взаимодействие шин с дорожным покрытием (у грузового автомобиля шум шин составляет меньшую долю от общего шума) и обтекание кузовных деталей воздушным потоком. В процессе эксплуатации автомобиля по мере его износа происходит увеличение уровня шума. Эксперименты показали, что средняя разница в уровне шума при этом может достигать 1,5…2,5 дБ(А) в год.
Уровень шума, создаваемый отдельным автомобилем, в значительной мере определяется режимом движения. При движении на неустановившихся режимах увеличивается шум двигателя и шасси, что характерно для движения в городских условиях.
Шум работающего двигателя складывается из шумов механического и аэродинамического происхождения. Шум механического происхождения, излучаемый наружными вибрирующими поверхностями, возникает при движении кривошипно-шатунного и клапанного механизмов, механизма распределительных шестерён, в системах питания и смазки. Шум аэродинамического происхождения слагается из шума всасывания воздуха и впрыскивания топлива, шума выпуска отработавших газов и шума вентилятора.
5.6. Допустимые уровни внешнего шума автомобилей Пассажирские 9 мест полной массой > 3,5 т:
Пассажирские 9 мест и грузовые:
Грузовые, полной массой > 3,5 т:
Внешний шум автомобиля нормируется в соответствии с Правилами № 51 ЕЭК ООН (табл. 5.6). Для последующих проверок АТС, находящихся в эксплуатации, согласно ГОСТ Р 52231–2004 внешний шум измеряется на неподвижном автомобиле. Уровень внешнего шума в эксплуатации не должен превышать 72 дБ(А).
Приведённые выше характеристики шума и источники его возникновения относятся к одиночным автомобилям. Фактически, шум создают транспортные потоки, и уровень его может меняться от очень многих причин, основными из которых являются: техническое состояние, скорость движения и режимы движения автомобиля; тип и состояние дорожного покрытия; состав и характеристика транспортного потока, в котором движется автомобиль; градостроительные особенности магистрали.
Для снижения транспортного шума можно выделить два уровня воздействия: микроуровень – воздействие на единичное ТС, макроуровень – воздействие на транспортный поток в целом. Для снижения шума автомобиля прежде всего стремятся конструировать менее шумные механические узлы; уменьшить число процессов, сопровождающихся ударами; снизить величину неуравновешенных сил, скорости обтекания деталей газовыми струями, допуски сопрягаемых деталей;
улучшить смазку; применить подшипники скольжения и бесшумные материалы. Кроме того, уменьшение шума автомобиля достигается применением шумопоглощающих и шумоизолирующих устройств.
Превышение требований экологической безопасности автомобиля по шуму может возникать и достигать значительных величин только при неисправностях отдельных узлов и деталей: поломке зубьев шестерни, короблении дисков сцепления, дисбалансе карданного вала, нарушении зазоров между зубчатыми колёсами в главной передаче и т.д.
Особенно резко возрастает шум автомобиля при неисправности различных элементов кузова.
Основной путь обеспечения уровня шума в допускаемых пределах – правильная техническая эксплуатация автомобиля.
Уровень шума выпуска двигателя автомобиля проверяется в условиях эксплуатации по ГОСТ Р 52231–2004 на неподвижном автомобиле на расстоянии 0,5 м от среза выпускной трубы. Уровень шума не должен превышать предельного значения более, чем на 5 дБ(А) контрольного значения, установленного в эксплуатационной документации.
Если в эксплуатационной документации не указаны контрольные значения уровня шума, то допустимый уровень шума выпускной системы автомобиля не должен превышать следующих значений:
– автомобили категории М1, автомобили грузопассажирские и грузовые категории N1 – 96 дБ(А);
– автобусы категории М2 и автомобили грузовые категории N2 – 98 дБ(А);
– автобусы категории М3 и автомобили грузовые категории N3 – 100 дБ(А).
На АТС категорий N и М, оборудованных изготовителем системой нейтрализации отработавших газов, демонтирование или неработоспособность этой системы не допускаются. Функционирование сигнализатора системы нейтрализации отработавших газов, снабжённой таким сигнализатором, должно соответствовать её работоспособному состоянию.
5.4. ТРЕБОВАНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ К ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫМ
ИЗЛУЧЕНИЯМ АВТОМОБИЛЯ
Воздействие электромагнитного излучения Электромагнитное поле высокой, ультравысокой и сверхвысокой частот (ВЧ, УВЧ и СВЧ) метрового, дециметрового, сантиметрового и миллиметрового диапазонов – среда для переноса информации, закодированной в радио- и телесигналах. Электромагнитные поля не только создаются целенаправленно для применения в радиотехнике, телевидении, радиоастрономии, радиолокации, радиоспектрометрии, но и образуются при работе всех электротехнических приборов и установок, в том числе электрооборудования и систем зажигания автомобиля.Автомобиль является сравнительно маломощным источником электромагнитного излучения (ЭМИ). Однако проблема электромагнитной безопасности ТС существует, она связана с большим числом источников, в том числе электротранспорта на улицах города, и проникновением транспортных потоков в жилую застройку.
Уже сегодня электромагнитное поле на 18 – 32% территории городов формируется в результате или с учётом автомобильного движения. И дело не только в том, что электромагнитные волны, возникающие при движении транспортных средств, являются помехами теле- и радиоприёму. Электромагнитные поля с высокой плотностью энергии могут оказывать вредное воздействие непосредственно на организм человека.
Вредное воздействие ЭМИ на человека связано с переносом их энергии. Поглощение энергии кожным покровом – это наименее опасный случай, так как излишнее тепло ощущается как повышение температуры кожи и интенсивно излучается в окружающее пространство. Поглощение энергии электромагнитных волн внутренними органами наиболее опасно, так как они обладают слабовыраженным механизмом терморегуляции.
В развитых странах мира существует утверждённый предельно допустимый уровень воздействия электромагнитных полей на население в зависимости от частоты излучения. В конце прошлого века в России он составлял 1 мкВт/см2 для СВЧ.
Для рабочих мест и мест возможного нахождения персонала, связанного профессионально с воздействием полей (кроме случаев облучения от вращающихся и сканирующих антенн), предельно допустимая плотность потока энергии электромагнитных полей в диапазоне частот 300 МГц – 330 ГГц определяется временем пребывания в зоне облучения. Так, пребывание в течение всего рабочего дня безопасно в поле с плотностью потока энергии не более 0,1 Вт/м2, не более 2 ч – в поле с плотностью 0,1...1,0 Вт/м2, не более 20 мин – в поле с плотностью 1...10 Вт/м2, при условии, что в остальное время плотность потока энергии не превысит 0,1 Вт/м2.
Помимо непосредственного воздействия на человека, ЭМИ ухудшают качество радио- и телепередач. В этом случае их рассматривают как радиопомехи.
АТС должны удовлетворительно функционировать в электромагнитной среде и не создавать электромагнитных помех для любого объекта, находящегося в этой среде. Характеристикой автомобиля как источника радиопомех является напряжённость поля, измеряемая в децибелах относительно 1 мкВ/м.
Предельный уровень электромагнитных излучений АТС всех категорий и их электронных и электрических составных частей установлен в Правилах № 10 ЕЭК ООН. Автомобиль с работающим двигателем должен соответствовать требованиям Правил в отношении собственных ЭМИ в широкополосном и узкополосном диапазонах (табл. 5.7).
5.7. Требование Правил в отношении собственных электромагнитных излучений в широкополосном и узкополосном диапазонах Ширина полосы Широкополосное излучение – расстояние измерения 10 м Широкополосное излучение – расстояние измерения 3 м Узкополосное излучение – расстояние измерения 10м Узкополосное излучение – расстояние измерения 3 м Факторы интенсивности ЭМИ Интенсивность ЭМИ автомобиля определяется рядом конструктивных и эксплуатационных факторов. Наибольшее значение имеют тип двигателя, компоновка автомобиля. В перечень конструктивнотехнических особенностей АТС, влияющих на уровень ЭМИ, включают: степень сжатия двигателя, использование пластмассовых или металлических крыльев, крыш, облицовки, воздушных фильтров; размеры, форму и расположение распределителя и катушки зажигания; размеры и форму моторного отделения и размещение высоковольтных проводов, правое и левое управление, наличие вспомогательных двигателей. Большое значение имеет техническое состояние всех узлов и агрегатов, формирующих электромагнитное поле и состояние токопроводящих перемычек между частями кузова, а также состояние поверхностей элементов кузова. Приборы системы зажигания и электрооборудования автомобиля являются первичными излучателями электромагнитных волн, а элементы кузова, детали моторного отсека, капот, крылья, решётка радиатора – вторичными.
В автомобилях с карбюраторными двигателями электромагнитное поле наибольшей интенсивности создают приборы системы зажигания.
Следующей по интенсивности излучения является группа приборов системы электрического питания автомобиля: генераторы постоянного и переменного тока; регуляторы напряжения; системы вспомогательных устройств с электроприводом; всевозможные датчики вибрационного типа или датчики, работа которых связана с коммутацией напряжения.
При работе системы зажигания ЭМИ возникают вследствие пробоя газовых зазоров между электродами свечей и прерывателя – распределителя системы зажигания. Образующийся искровой разряд состоит из ёмкостной и индуктивной составляющих. Ёмкостная составляющая обусловлена пробоем искрового промежутка накопленной энергией заряда, индуктивная составляющая – выделением энергии, накопленной в катушке зажигания при прохождении тока в ионизированном газовом промежутке, образованном ёмкостным разрядом.
Во время ёмкостного разряда между электродами свечей и контактами прерывателя – распределителя зажигания возникают короткие, длительностью в десятые доли микросекунды импульсы тока силой несколько десятков тысяч ампер. Скорость нарастания тока при этом составляет 104...105 А/мкс. Спектр такого импульса состоит из широкой гаммы электромагнитных волн, существующих в диапазоне частот от нескольких килогерц до тысяч мегагерц.
Исследования показывают, что уровень напряжённости электромагнитного поля при работе дизельного двигателя в несколько раз меньше по сравнению с карбюраторными двигателями меньшей мощности. Это ещё раз говорит о том, что самым мощным источником электромагнитных излучений в автомобиле является система зажигания. Полученные зависимости указывают на хаотичность процесса излучения и на случайный характер резонансных явлений, возникающих в элементах электрооборудования автомобиля.
ЭМИ автомобилей с различными характеристиками делят на три группы: 1) карбюраторные АТС ёмкостью до 3 л; 2) карбюраторные АТС – свыше 3 л; 3) дизельные АТС. Если количественно оценить степень воздействия ЭМИ этих автомобилей на окружающую среду, то коэффициенты приведения будут иметь значения, соответственно:
1,0; 1,32; 0,2. Установлено наличие ярко выраженного резонанса в диапазонах частот 50...100 и 150...250 МГц. Средние уровни ЭМИ на этих частотах могут иметь превышения на 23 дБ(А).
Конструктивные методы снижения уровня ЭМИ Основные методы снижения уровня ЭМИ на стадии проектирования и изготовления автомобилей – повышение экранирующей способности кузова автомобиля и применение помехоподавляющих устройств в системе зажигания.
Для обеспечения требований безопасности ЭМИ, создаваемых приборами системы зажигания, применяются различные помехоподавляющие устройства. Прежде всего, это резисторные провода на основе неметаллического проводника с сопротивлением 10...40 кОм/м, а также высоковольтные провода типа реактивного кабеля. Поглощающая способность провода такого типа основывается на использовании двух явлений: селективном поглощении высокочастотной энергии материалом проводника и поглощении энергии диэлектриком изоляции провода.
Кроме того, в элементах системы зажигания применяются дополнительные помехоподавляющие элементы: экранирующие наконечники для свечей зажигания, крышки распределителя и катушки зажигания. В случае, когда на специальных автомобилях необходимо довести уровень радиопомех до минимума, применяют индивидуальное экранирование приборов системы зажигания. Такая мера применяется, в частности, на автомобилях высокого класса. Существенно снижая интенсивность ЭМИ от автомобиля, индивидуальное экранирование усложняет диагностирование, обслуживание и ремонт автомобилей и не находит широкого применения.
В реальных конструкциях кузова эффективность экранирования в большей степени определяется надёжностью соединения между собой металлических панелей кузова, чем свойствами материала. Чем ближе расположен моторный отсек к электрически герметичному контуру, тем выше уровень экранирования. Поэтому необходимо обеспечивать, чтобы все детали кузова, особенно моторного отсека, имели наибольшее число надёжных в эксплуатации и защищённых от коррозии электропроводных соединений.
5.5. ПРОИЗВОДСТВЕННО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ
ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ
АВТОТРАНСПОРТА
Любой метод анализа позволит получить информацию об объекте исследования на основе определённого физического, химического и другого явлений [5].Используя те или другие методы обеспечения экологической безопасности АТС (рис. 5.4), мы стремимся в конечном итоге достигнуть восстановления (регенерации) окружающей среды (ОС).
Жизненный цикл (ЖЦ) любого объекта состоит из хронологически последовательных этапов: создание (добыча и переработка сырья, производство конструкционных материалов и эксплуатационных материалов), производство (изготовление узлов, деталей, сборка, испытание), использование, восстановление работоспособности и утилизация (переработка).
На каждом этапе ЖЦ происходит потребление энергоресурсов, материалов, все производственно-технологические процессы сопровождаются выбросами вредных веществ.
Производственно-технологические методы обеспечения экологической безопасности автотранспорта объездные дороги, автостоянки и переходы Совершенствование Повышение качества Применение Локальные системы экологических (шумов) защитных Рациональное транспортной инфраструктуры Рис. 5.4. Производственно-технологические методы обеспечения экологической безопасности автотранспорта Системы снижения токсичности традиционных бензиновых двигателей 1) Замкнутые системы вентиляции картера (с 1961 г. установлены во всех американских автомобилях) состоят из:
клапана принудительной вентиляции картера (PCV-valve – Positive Comcast Ventilation valve), установленного в трубопроводе между картером и впускным коллектором;
герметизированной крышки маслозаправочной горловины картера;
трубопровода между воздушными фильтрами и крышкой маслозаправочной горловины;
пламегасителя;
отдельного воздушного фильтра.
2) Системы обезвреживания ОГ:
ограничитель регулировок системы холостого хода;
буфер-демпфер, замедляющий закрытие дроссельной заслонки при резком сбросе акселератора;
электромагнитный ограничитель числа оборотов холостого хода;
автоматическая воздушная заслонка с дополнительным подогревом термосиловыми элементами;
воздухозаборное устройство с подогревом всасывающего воздуха.
3) Впускной коллектор и головка блока цилиндров (подогрев впускного коллектора).
4) Распределительный вал с суженным диапазоном перекрытия клапанов, уменьшающий обратный проток ОГ в КС и разбавление свежего заряда смеси и допускающий обеднение состава смеси.
5) Система дожигания ОГ путём нагнетания дополнительного воздуха к выпускным клапанам.
6) Аппарат обезвреживания окислов азота – РОГ (EGR – Exhaust Gas Recirculation valve).
Особенно следует подчеркнуть работы, связанные с интенсификацией рабочих процессов двигателей внутреннего сгорания. Увеличение скорости турбулентного движения заряда или организации вихревого движения потока заряда во впускном трубопроводе и далее в цилиндре является существенным резервом снижения расхода топлива и выбросов вредных веществ ОГ.
5.6. ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ МЕТОДЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ
ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ
АВТОТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ
В ускоренном и многоплановом развитии транспорта можно выделить следующие тенденции:абсолютный количественный рост сети коммуникаций как в новых регионах, так и на обжитой территории;
повышение пропускных и перерабатывающих способностей линий, транспортных сооружений и комплексов;
рост численности парка транспортных средств при одновременном повышении их мощности и грузоподъёмности;
значительное увеличение объёмов потребления электроэнергии.
Определяющая роль транспорта в развитии всех отраслей хозяйственной деятельности и возрастание объёма грузовых и пассажирских перевозок предопределяет значительное взаимодействие транспорта с окружающей средой. Характер и масштабы взаимодействия транспорта с ОС зависят от вида транспорта Рационализация структуры управления в транспортной системе и оптимизация транспортного процесса являются решающими направлениями в уменьшении масштабов и воздействия транспортных систем на ОС.
В этом плане вопросы развития общественного транспорта, планирования объёмов перевозок и необходимого количества автомобилей, структуры парков, выделения финансовых, материальных ресурсов, разграничиваемые рациональные сферы применения различных видов транспорта, координирует Правительство Российской Федерации.
На государственном и региональном уровнях обосновывается рациональное размещение производственных сил, что также должно способствовать уменьшению потребности в транспортном обслуживании.
Очевидно, что при этом совпадают критерии эффективности и безвредности, так как эффективное функционирование системы определяет минимизацию необходимого числа автомобилей и их общего пробега. В этом смысле создание территориально-производственных комплексов, обеспечение сырьевой, промышленной и потребительской базами способствует достижению не только экономических, но и экологических преимуществ.
Опасность транспортного средства для ОС определяется не только его конструктивными характеристиками, но и его техническим состоянием. Поэтому важным направлением оздоровления ОС является поддержание в условиях эксплуатации надлежащего технического состояния узлов и агрегатов, влияющих на топливную экономичность автомобиля, выбросы вредных веществ ОГ, уровень шума и безопасность движения.
Для крупных городов наиболее острой является проблема снижения выброса вредных веществ в центральной части города, особенно в часы пик. Даже увеличение средней скорости движения, ведущее к снижению выброса вредных веществ одиночным автомобилем, не всегда приносит желаемые результаты. Увеличение средней скорости движения транспортного потока ведёт к росту интенсивности дорожного движения, что в свою очередь снижает эффективность мероприятий по организации дорожного движения. Вместе с тем средствами регулирования дорожного движения можно снизить выброс вредных веществ от 5 до 15%.
Эксплуатационные методы обеспечения экологической безопасности Повышение технической Совершенствование ТО и Р, Обновление состава Диверсификация по сферам услуг, Экологические топливные Конструктивные доводки и совершенствование систем, Рис. 5.5. Эксплуатационные методы обеспечения экологической безопасности автотранспортных средств При этом важнейшей практической задачей, позволяющей эффективно решать проблему повышения экологической безопасности парка АТС, является контроль их экологических характеристик в эксплуатации (рис. 5.5). Такой контроль должен:
– выявлять и выводить из эксплуатации АТС, не укладывающиеся в установленные для них нормы выбросов загрязняющих веществ;
– вводить административные и экономические механизмы, стимулирующие владельцев к обновлению парка, улучшению его экологических характеристик за счёт использования различных технических средств, топлив и присадок, снижающих выбросы;
– контролировать работоспособность узлов и агрегатов, обеспечивающих снижение токсичности выброса.
Для осуществления экологического контроля АТС в эксплуатации необходимо чётко определить те нормативы, которым они должны соответствовать при проверках. Эти нормативы должны быть жёстко увязаны с конструктивным уровнем АТС, так как очевидно, что допустимые выбросы современного автомобиля, оборудованного специальными системами снижения токсичности выхлопа, должны быть существенно ниже, чем у выпускающихся (и выпускаемых) автомобилей устаревших моделей, которые изначально не соответствуют современным международным экологическим требованиям.
Проведение экологического контроля автотранспорта с использованием дифференцированных нормативов на практике потребует чёткой классификации эксплуатируемого парка АТС, т.е. выделения тех групп автомобилей (по моделям, по применяемому дополнительному оборудованию и т.д.), к которым, исходя из их конструктивных возможностей, должны применяться различные по уровню жёсткости требования.
Конструктивный уровень автомобиля определяется при одобрении его типа (модели) в процессе сертификации. Экологическая сертификация моделей АТС осуществляется специально уполномоченными Госстандартом органами и техническими центрами в соответствии с требованиями действующих в рамках Женевского Соглашения 1958 г. редакций Правил ЕЭК ООН № 49 и 83 (уровни требований этих Правил разных лет называют Евро-0, Евро-1, Евро-2 и т.д.). Очевидно, с требованиями этих Правил и должны быть увязаны нормы эксплуатационного контроля. Подобный подход широко используется в международной практике.
Как видно из представленной схемы, предлагается ввести следующие экологические классы АТС:
– автомобили устаревших моделей – 0-й класс;
– автомобили 0-го класса, дополнительно оснащённые в эксплуатации устройствами, снижающими токсичность выброса – 1-й класс;
– автомобили современной конструкции, соответствующие требованиям Евро-1, Евро-2 и т.д. – 2-й, 3-й классы и т.д.
Подобная классификация разработана и для автотранспортных средств других категорий, в том числе с дизелями. Безусловно, для реализации предлагаемого подхода к проведению экологического контроля каждый конкретный автомобиль должен быть отнесён к тому или иному экологическому классу (это реально сделать в ходе проведения годовых технических осмотров) с выдачей на него специального экологического удостоверения (сертификата, талона, наклейки т.д.), позволяющего осуществлять соответствующую идентификацию автомобиля при его последующем контроле в эксплуатации.
Во многих странах ЕС (Швеция, Норвегия и др.) доказана экономическая выгодность практики ввода экологической классификации АТС, которая позволяет устанавливать гибкую систему ежегодного налогообложения в зависимости от этого класса и тем самым показывает выгодность иметь экологически чистый автомобиль, экономически вытеснив из эксплуатации экологически грязные.
Следует отметить существующие формы экологического контроля автомобилей в эксплуатации.
В зарубежной и отечественной практике применяют две основные формы контроля: контроль при периодическом техническом осмотре и выборочный контроль АТС в транспортном потоке или на предприятиях. Каждая форма контроля выполняет самостоятельную задачу.
Технический осмотр является основной формой контроля, в ходе которого весь эксплуатируемый парк АТС проходит обязательную проверку в соответствии с действующими стандартами на дымность и токсичность отработавших газов.
Выборочный контроль заключается в выборочной проверке соответствия технического состояния АТС нормативным требованиям в период между обязательными техническими осмотрами и применении к владельцам соответствующих санкций при их нарушении. Необходимость такой формы контроля вызвана тем обстоятельством, что факт прохождения обязательного технического осмотра ни в коем случае не является гарантией соответствия автомобиля установленным требованиям.
5.7. ПЕРСПЕКТИВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ УЛУЧШЕНИЯ
ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ
Проблема экологической безопасности транспортных средств в различных странах решается по-разному, например, в США данную проблему решают в трёх этапах:– усовершенствование автомобильной техники в соответствии с требованиями рынка;
– выполнение автомобильной промышленностью требований правительства и стандартов по минимально возможному расходу топлива;
– совместная деятельность правительства и автомобильной промышленности в рамках программ PNGV (Партнёрство для создания нового поколения автомобилей).
Основными характеристиками разрабатываемых в рамках PNGV автомобилей Supercar является: расход топлива 3 л/100 км, разгон 0...96 км/ч за 12 с, дальность пробега без дозаправки 610 км, минимальный пробег 160 000 км.
Другим направлением предлагаемых решений является создание гибридной силовой установки на базе ДВС.
В связи с тем, что по статистике 80% населения Европы проживает в городе и 50% из которых совершают поездки на собственных автомобилях менее 5 км в день, а 80% – менее 50 км в день, рациональным решением в данном случае может быть создание гибридной установки с двумя модулями, первый из которых служит для привода автомобиля, а второй – для заряда аккумуляторной батареи.
Французский концерн PSA и научно-исследовательский центр высшей школы в Цвиккау разработали опытную гибридную установку для серийного автомобиля Citroen Saxo Elektrique.
Фирма Renault считает также перспективным гибридные установки, двигатели для работы на природном газе и на водороде. Тем не менее, фирма продолжает работу по совершенствованию серийных бензиновых двигателей. Она впервые в Европе выступила серийным двигателем с впрыскиванием бензина в цилиндры, а также разработала новую концепцию, в соответствии с которой номинальная мощность двигателя лежит в области высоких частот вращения, а максимальное значение – в области средних частот вращения. Данная концепция обеспечивает новый тип турбокомпрессора «Avantime» с двумя входами и двумя независимыми улитками для отработавших газов.
В 4-х-цилиндровом двигателе один вход соединён с цилиндрами 1 и 4, другой – с цилиндрами 2 и 3. Этим исключается взаимное влияние цилиндров, а также система выпуска, и повышается КПД компрессора. Разработан дизель с рабочим объёмом 1,5 л, с турбонаддувом и системой Common Rail. Последняя выполнена со сферическим аккумулятором топлива, давление в котором составляет 160 МПа. Одна из последних разработок фирмы – двигатель без распределительных валов, которые заменены электромагнитами.
Данная конструкция позволяет управлять индивидуально каждым клапаном, уменьшить потери на трение, легко изменять фазы газораспределения, отключать отдельные цилиндры и работать по 6-тактному циклу.
Другим перспективным направлением является применение топливных элементов, представляющих собой водородно-воздушный электрохимический генератор (ЭХГ).
Многие зарубежные автомобильные компании (Daimler Chrysler, Ford, General Motors, Honda, Nissan) разрабатывают современные технологии «чистых топлив» и «чистых автомобилей» как часть национальной программы по созданию автомобилей с низким содержанием токсичных компонентов в отработавших газах.
Фирма Daimler Chrysler в качестве перспективных источников энергии рассматривает топливные элементы, непосредственно преобразующие химическую энергию топлива в электрическую. Разработана новая концепция, в соответствии с которой электродвигатели в ступицах колёс переводятся в генераторный режим при торможении и подзаряжают аккумуляторную батарею, энергия которой используется для пуска двигателя.
Многие исследования в последние годы посвящены применению системы Common Rail, которая позволяет регулировать давление топлива, подаваемого электрическим топливоподкачивающим насосом к топливному насосу высокого давления. На режимах пуска это давление устанавливается на уровне 15 МПа, что позволяет быстро увеличить давление в топливном аккумуляторе и обеспечить хорошее распыливание топлива с самого начала пуска.
Достаточно динамично развиваются работы, связанные с впрыскиванием бензина непосредственно в цилиндры двигателя, обеспечивающие снижение расхода топлива и токсичности выбросов.
В части улучшения экологической безопасности АТС особо следует подчеркнуть значимость встроенных бортовых диагностических систем. В целом они контролируют работу двигателя и всех основных узлов и агрегатов автомобиля. В их состав входят управляющий микроконтроллер, блок контроля, таймер, блоки постоянной памяти и памяти с произвольной выборкой, аналого-цифровой преобразователь, блоки сравнения и обработки данных, периферийные устройства сопряжения с большим количеством независимых измерительных каналов.
Понятие экологической безопасности.
Составляющие элементы экологической безопасности АТС.
Перспективные экологические виды топлива.
Нормативные основы экологической безопасности АТС.
Классификация воздействий АТС в окружающую среду.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Возрастающая интенсивность эксплуатации автотранспортных средств и существенный рост их числа сопровождается большим масштабом негативных воздействий.Состояние безопасности дорожного движения на автомобильном транспорте всегда остаётся серьёзной социально-экономической задачей. В этих условиях, несомненно, будет возрастать роль службы обеспечения безопасности дорожного движения, а следовательно, и требования к подготовке специалистов.
Безопасность дорожного движения зависит не только от надёжности водителя, дорожных и других условий, но и определяется безопасностью самого транспортного средства, прежде всего, его техническим состоянием.
В этой связи считается, что усиление подготовки специалистов (прежде всего, в аспекте анализа современных отечественных и международных Правил ЕЭК ООН) в направлении обеспечения безопасности дорожного движения является актуальным.
В настоящем пособии даны определения безопасности автомобиля, сделаны описания и сведения основных показателей, влияющих на безопасность автотранспортных средств. Но даже из представленного материала очевидно, насколько сложная и многоаспектная работа должна проводиться разработчиками новых моделей автомобильной техники, чтобы удовлетворить существующим и перспективным требованиям конструктивной безопасности транспортных средств.
Ещё более сложная задача – определение направлений развития автомобилестроения. Какой из многих альтернативных путей выбрать, ориентировочно зависит от умения в быстро изменяющемся мире науки и техники, от адекватности используемых критериев оценки новых конструкций автотранспортных средств, от правильной оценки изменения объективных социальных «заказов» и даже субъективных тенденций моды на автомобиль.
Можно выделить несколько основных направлений развития и совершенствования конструктивной безопасности транспортных средств.
Повышение безопасности. Автомобиль является объектом повышенной опасности, что определяет развитие различных систем безопасности. Широкое распространение получили системы активной безопасности, в том числе антиблокировочная система тормозов, система курсовой устойчивости. Значительно повышается защищённость водителя и пассажиров с применением средств пассивной безопасности.
Повышение топливной экономичности. Расход топлива в значительной степени зависит от конструкции двигателя, трансмиссии и ходовой части. Экономичность двигателя обеспечивается применением системы непосредственного впрыска, системы впрыска Common Rail. Экономия топлива достигается также за счёт снижения массы автомобиля путём применения прочных сталей, лёгких металлов и пластиков.
Повышение экологической безопасности. Автомобиль является источником загрязнения окружающей среды, что стимулирует непрерывное повышение экологической безопасности. Современные экологические нормы Евро-5, которыми автопроизводители руководствуются с 2005 г., предполагают снижение вредных выбросов и уровня шума за счёт изменений в выпускной системе, применения системы управления двигателем.
Повышение комфортности. Охватывает широкий круг вопросов и связано со стремлением автопроизводителей создавать автомобили, наиболее полно отвечающие индивидуальным запросам потребителей.
Вошло в практику применение автоматической коробки передач, рулевого управления с усилителем, системы климат-контроля. Самые продвинутые модели оснащаются адаптивной подвеской, системой активного головного света.
Автор выражает благодарность за справочные материалы тематики безопасности транспортных средств и безопасности дорожного движения профессору, доктору технических наук Рябчинскому А. И., профессору, доктору технических наук Гудкову В. А., доктору технических наук, профессору Приходько В. М., доктору технических наук, профессору Сильянову В. В. Коллективу кафедры «Организация перевозок и безопасность дорожного движения»
ФГБОУ ВПО «ТГТУ» за оказанную поддержку и помощь в работе по подготовке рукописи в лице доцента, заведующего кафедрой, кандидата экономических наук ФГБОУ ВПО «ТГТУ» Пеньшина Н. В. и ассистента кафедры Гуськова А. А. За организационную помощь в издании – кандидату технических наук, профессору Ситникову Ю. М.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Основная литература 1. Безопасность транспортных средств (автомобили) / В. А. Гудков, Ю. Я. Комаров, А. И. Рябчинский, В. Н. Федотов : учебное пособие для вузов. – Москва : Горячая линия-Телеком, 2010. – 431 с.2. Рябчинский, А. И. Устойчивость и управляемость автомобиля и безопасность дорожного движения : учебное пособие / А. И. Рябчинский, В. З. Русаков, B. В. Карпов. – Шахты : Изд-во ЮРГУЭС, 2003. – 177 с.
3. Коноплянко, В. И. Организация и безопасность дорожного движения: учебник для вузов по специальности, направления «Организация перевозок и управление на транспорте (Автомобильный транспорт)» / В. И. Коноплянко. – Москва : Высшая школа, 2007. – 383 с.
4. Рябчинский, А. И. Регламентация активной и пассивной безопасности автотранспортных средств : учебное пособие для студ. высш.
учеб. заведений / А. И. Рябчинский, Б. В. Кисуленко, Т. Э. Морозова. – Москва : Издательский центр «Академия», 2006. – 432 с.
5. Базаров, Б. И. Экологическая безопасность автотранспортных средств : учебное пособие / Б. И. Базаров. – Ташкент : ТАДИ, 2004. – 104 с.
6. Рябчинский, А. И. Информационное обеспечение автомобиля и безопасность дорожного движения : учебное пособие / А. И. Рябчинский, В. З. Русаков, Е. А. Козырева ; под ред. А. И. Рябчинского. – Шахты : Изд-во ЮРГУЭС, 2003. – 136 с.
7. Яхьяев, Н. Я. Безопасность транспортных средств : учебное пособие / Н. Я. Яхьяев. – Махачкала : Изд-во ДагГТУ, 2006. – 212 с.
8. Яхьяев, Н. Я. Безопасность транспортных средств : учебник / Н. Я. Яхьяев. – Москва : ИЦ «Академия», 2011. – 432 с.
9. Пеньшин, Н. В. Общий курс транспорта : учебное пособие / Н. В. Пеньшин.– Тамбов : Изд-во : ФГБОУ ВПО «ТГТУ», 2012. – 132 с.
10. Вахламов, В. К. Техника автомобильного транспорта: Подвижной состав и эксплуатационные свойства : учебное пособие / В. К. Вахламов. – Москва : Академия, 2004. – 528 с.
11. Мороз, С. М. Обеспечение безопасности технического состояния автотранспортных средств : учебное пособие / С. М. Мороз. – Москва : ИЦ «Академия», 2010. – 208 с.
12. Пеньшин, Н. В. Методология обеспечения безопасности дорожного движения на автомобильном транспорте : учебное пособие для вузов / Н. В. Пеньшин. – Тамбов : Изд-во ФГБОУ ВПО «ТГТУ», 2012. – 462 с.
Дополнительная литература 13. Афанасьев, Л. Л. Конструктивная безопасность автомобиля :
учебное пособие для студентов вузов, обучающихся по специальности «Организация дорожного движения» / Л. Л. Афанасьев, А. Б. Дьяков, В. А. Иларионов. – Москва : Машиностроение, 1983. – 212 с.
14. Зимелев, Г. В. Теория автомобиля / Г. В. Зимелев. – Москва :
Военное издательство министерства обороны СССР, 1957. – 456 с.
15. Армейские автомобили: Теория : учебник для вузов / А. С. Антонов, Ю. А. Кононович, Е. И. Магидович, В. С. Прозоров ;
под ред. А. С. Антонова. – Москва : Высшая школа, 1970. – 526 с.
16. Домке, Э. Р. Введение в специальность «Организация и безопасность движения» : учеб. пособие / Э. Р. Домке. – Пенза : ПГУАС, 2006. – 166 с.
17. Кочерга, В. Г. Интеллектуальные транспортные системы в дорожном движении : учебное пособие / В. Г. Кочерга, В. В. Зырянов, В. И. Коноплянко. – Ростов на Дону : Изд-во РГСУ, 2001. – 108 с.
18. Артамонов, М. Д. Теория автомобиля и автомобильного двигателя / М. Д. Артамонов, В. А. Иларионов, М. М. Морин. – Москва :
Машиностроение, 1968. – 280 с.
19. Коршаков, И. К. Послеаварийная безопасность автомобиля / И. К. Коршаков. – Москва : МАДИ, 1985. – 107 с.
20. Третьяков, О. Б. Воздействие шин на окружающую среду и человека / О. Б. Третьяков, В. А. Корнев, Л. В. Кривошеева. – Москва :
НЕФТЕХИМПРОМ, 2006. – 154 с.
21. Пеньшин, Н. В. Обеспечение безопасности дорожного движения на автомобильном транспорте : учебное пособие / Н. В. Пеньшин.
В. А. Молодцов, В. С. Горюшинский. – Тамбов : Изд-во ФГБОУ ВПО «ТГТУ», 2012. – 115 с.
22. Корчагин, В. А. Экологическая безопасность автомобильного транспорта : учебное пособие / В. А. Корчагин, Д. И. Ушаков ; под ред.
В. А. Корчагина. – Липецк : Изд-во ЛГТУ, 2008. – 62 с.
23. Козлов, Ю. С. Экологическая безопасность автомобиля :
учебное пособие / Ю. С. Козлов, В. П. Меньшова, И. А. Святкин. – Москва : Агар, 2000. – 176 с.
24. Тарновский, В. Н. Автомобильные шины / В. Н. Тарновский, В. А. Гудков, О. Б. Третьяков. – Москва : Транспорт, 1990. – 217 с.
ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ …………………………………………………………
Глава 1. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ АВТОМОБИЛИЗАЦИИ С ПРИРОДОЙ И ОБЩЕСТВОМ
1.3. Конструктивная и эксплуатационная безопасность автотранспортных 1.4. Нормативные документы, регламентирующие требования безопасности автомобиля ………………………………………2.1. Активная безопасность – функция совокупности эксплуатационных свойств 2.2. Компоновочные параметры автомобиля …………………
2.6. Устойчивость автомобиля …………………………………
2.7. Требования к техническому состоянию безопасности рулевого управления 2.8. Плавность хода и её влияние на безопасность движения ……………………. 2. 9. Колебания управляемых колёс автомобиля («явление шимми») …………… 2.11. Требования безопасности к управляемости, устойчивости, колёсам и Глава 3. ПАССИВНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ АВТОМОБИЛЯ ……
3.1. Внешняя и внутренняя пассивная безопасность …………
3.2. Защита от бокового удара …………………………………
3.5. Пневматические подушки безопасности …………………
5.1. Выбросы вредных веществ от автотранспортного средства ……………….... 5.2. Нормирование вредных пылегазовых выбросов автотранспортных средств 5.3. Шум автомобиля. Требования безопасности к внешнему шуму …………………. 5.4. Требования безопасности к электромагнитным излучениям автомобиля …. 5.5. Производственно-технологические методы обеспечения экологической 5.6. Эксплуатационные методы обеспечения экологической безопасности 5.7. Перспективные направления улучшения экологической безопасности
«