Оценка влияния условий движения автомобилей на загрязнение воздуха отработавшими газами бензиновых двигателей (окисью углерода)

На протяжении многих веков человек производил загрязнение окружающей природной среды. В XX веке, в результате интенсивного развития техники, загрязнение окружающей природной среды стало приобретать катастрофическое положение, угрожая здоровью и деятельности человека, его жизни.

Вопросы охраны природы всегда находились в центре внимания Коммунистической партии Советского Союза и Советского правительства. Только в последние годы для снижения отрицательного воздействия деятельности человека на природу принят целый ряд специальных постановлений ЦК КПСС, Совета Министров СССР и Верховного Совета СССР, важнейшим из которых является постановление ЦК КПСС и Совета Министров СССР от 29 декабря 1972 года «Об усилении охраны природы и улучшении использования природных ресурсов» /3/. В 1973 году постановлением ЦК КПСС и Верховного Совета СССР Главному управлению гидрометеорологической службы при Совете Министров СССР предложено организовать общегосударственную службу наблюдений и контроля за уровнем загрязнения атмосферы, почв и водных объектов, а позднее создается Государственный комитет СССР по гидрометеорологии и контролю природной среды. В декабре 1978 года ЦК КПСС и Совет Министров СССР приняли постановление «О дополнительных мерах по усилению охраны природы и улучшению использования природных ресурсов» /4/. Вопросы охраны природы нашли отражение в решениях ХХУ1 съезда КПСС /I/, Конституции СССР /2/.

Одним из основных источников загрязнения окружающей природной среды является автомобильный транспорт.

Автомобильный транспорт прочно вошел в повседневную жизнь людей современного общества. В настоящее время основная масса пассажирских и грузовых перевозок осуществляется автомобильным транспортом.

Увеличивающийся объем пассажирских и грузовых перевозок выполняемых автомобильным транспортом приводит к значительному увеличению интенсивности движения автомобильных потоков. В свою очередь увеличение интенсивности движения автомобилей приводит к снижению их скорости, загрязнению атмосферного воздуха отработавшими газами автомобильных двигателей, увеличению уровня транспортного шума и числа дорожно-транспортных происшествий.

Одной из важнейших проблем снижения отрицательного воздействия автомобильного транспорта на окружающую природную среду является снижение загрязнения атмосферного воздуха отработавшими газами автомобильных двигателей. О важности этой проблемы свидетельствует принятие закона СССР «Об охране атмосферного воздуха» /5/, а также то, что отработавшие газы автомобильных двигателей выбрасываются непосредственно в местах пребывания людей.

В следствие отрицательного действия токсичных веществ, содержащихся в отработавших автомобильных газах, на здоровье и деятельность водителей и их влияния на безопасность дорожного движения решение проблемы загрязнения воздуха автомобильными газами предусматривается комплексной программой 2.57.03. «Повысить уровень организации и безопасности движения на автомобильных дорогах?

Вопросам отрицательного воздействия токсичных веществ, содержащихся в отработавших газах автомобильных двигателей, на здоровье людей и снижения этого воздействия посвящено большое количество исследований, выполненных как в нашей стране, так и за рубежом. В результате исследований Вигдорчика H.A., Даценко И. И., Забежинского М. А., Келыптейна Л. Я., Лыковой A.C., Ману-саджянца Ж.Г., Парцефа Д. П., Фельдмана Ю. Г., Хейманн Г., Хесиной А. Я., Шабад J1.M., Шульги Т. М., А Ulms Р. Я, Bocher W., Cohen …, Everett М.Я., Goldsmith J.R., RockweU Т.Н., Weir F. W. установлено, что отработавшие газы автомобильных двигателей представляют серьезную опасность для здоровья людей, а подверженность водителей высоким концентрациям загрязнения воздуха токсичными веществами может способствовать возникновению дорожно-транспортных происшествий.

В целях охраны здоровья людей разработаны санитарные нормы, устанавливающие предельно допустимые концентрации токсичных веществ в воздухе. Однако в условиях высокой интенсивности движения автомобилей содержание токсичных веществ, выбрасываемых с отработавшими газами автомобильных двигателей, в воздухе мест пребывания людей в значительной степени превышает установленные санитарные нормы. Это вызвало необходимость проведения обширных работ, направленных на борьбу с загрязнением воздуха отработавшими газами автомобильных двигателей.

Проводятся работы по конструктивному совершенствованию двигателей для автомобилей, направленные на снижение выброса ими токсичных веществ. Однако достигнутые результаты в этой области пока не приносят желаемого эффекта.

В результате исследований Вебра Э. Ю., Даценко И. И., Кириллова Г. П., Парцефа Д. П., Сидоренко В. Ф., Фельдмана Ю. Г. и других установлены возможные пассивные меры борьбы с загрязнением воздуха жилых территорий отработавшими автомобильными газами методами планировки застройки и озеленением. Однако разработанные рекомендации не приводят к общему снижению загрязнения атмосферного воздуха, так как они не оказывают влияния на источник загрязнения — автомобили.

Исследования Арамяна П. А., Буштуевой К. А., Варшавского И. JI., Гончарова И. В., Кириллова Г. П., Курова Б. А., Игнатовича И.

В., Кутенева В. Ф., Парцефа Д. П., Сидоренко В. Ф., Скорченко В. Ф.,.

Треплина В.Г., Чалабова В. Г., Chcxpoux т. Е., Chase ХО. СмаКо F.J., Hughest K.J., Ни mi d. W., Kent J.H., PfeLfer F., Re5eEe P. показали, что выделение окиси углерода с отработавшими газами автомобильных двигателей в значительной степени определяется дорожными условиями и режимом движения автомобилей.

В то же время вопросы влияния дорожных условий, особенно условий движения в населенных пунктах и городах, на загрязнение атмосферного воздуха отработавшими автомобильными газами изучены еще недостаточно. Исследованию этих вопросов посвящена настоящая работа.

Целями работы являются разработка метода оценки влияния дорожных условий движения, в том числе на городских улицах и дорогах, на массовый выброс окиси углерода автомобилями с бензиновыми двигателями и на основе этого метода провести исследования и разработать практические рекомендации по снижению загрязнения атмосферного воздуха выбрасываемой автомобилями окисью углерода. Для достижения этих целей необходимо было решить следующие задачи: исследовать содержание окиси углерода в объеме отработавших газов бензиновых автомобильных двигателей при различных режимах и условиях движения автомобилейразработать модель установившегося движения плотного потока автомобилей, позволяющую учитывать изменение условий движения при оценке их воздействия на загрязнение атмосферного воздуха отработавшими газами автомобильных двигателейразработать модель для определения скорости движения автомобилей, развиваемой ими после остановки перед регулируемыми перекрестками в зависимости от расстояния между перекрестками, позволяющей учитывать влияние расстояний мевду регулируемыми перекрестками на загрязнение атмосферного воздухаразработать модель неустановившегося движения плотного потока автомобилей, учитывающую дорожные условия и позволяющую оценивать воздействие движения автомобилей в неустановившихся режимах на загрязнение атмосферного воздуха.

Научная новизна работы заключается в разработке нового направления в исследованиях влияния условий движения на массовый выброс окиси углерода с отработавшими газами автомобильных двигателей на основе моделирования движения автомобилей в соответствующих режимах, разработке модели установившегося движения плотного потока автомобилей, учитывающей изменение дорожных условий и вероятносный характер распределения минимально безопасных расстояний между автомобилями, разработке математической модели для определения скорости, развиваемой автомобилями после остановки перед регулируемыми перекрестками в зависимости от расстояния между перекрестками, разработке модели движения в режиме разгона как одиночных автомобилей, так и плотного потока автомобилей, учитывающей дорожные условия.

Практическая ценность работы. Разработан метод оценки влияния дорожных условий, в том числе организации движения с использованием светофорного регилирования, на массовый выброс окиси углерода с отработавшими газами бензиновых автомобильных двигателей. Исследовано влияние дорожных условий и режимов движения автомобилей на содержание окиси углерода в объеме отработавших газов и ее массовый выброс. Разработаны рекомендации по назначению величин радиусов кривых в плане и продольных уклонов, обеспечивающих массовый выброс окиси углерода автомобилями на минимальном уровне, по согласованию работы светофоров на магистралях со светофорным регулированием и назначению расстояний мевду регулируемыми перекрестками, обеспечивающих безостановочное движение автомобилей и снижение загрязнения атмосферного воздуха отработавшими газами автомобильных двигателей.

— II.

Реализация работы. Результаты исследований приняты Союздор-нии для включения в новую редакцию главы СНиП «Автомобильные дороги. Нормы проектирования», использованы при разработке «Руководство по проектированию городских улиц и дорог» (М.: Стройиз-дат, 1980 г.), «Указаний по учету требований защиты окружающей среды и землепользования при реконструкции автомобильных дорог в условиях Молдавской ССР» (ВСН 9−79 Минавтодора Молдавской ССР, Кишинев, 1979 г.), а также совместного советско-американского доклада по теме «Рациональное соотношение развития общественного и индивидуального транспорта в городах различной величины» (М.: Стройиздат, 1978 г.).

Апробация работы. Научные положения и практические рекомендации по работе были доложены и одобрены на производственно-техническом семинаре «Охрана окружающей среды» (Москва, 1975 г.), ХХХ1У-ХХХУ научно-исследовательских конференциях МАДЙ, научно-технической конференции «Санитарно-гигиенические проблемы охраны окружающей среды в городском хозяйстве» (Вильнюс, 1977 г.), комплексном дне научно-технической информации «Проблемы больших городов» (Киев, 1977 г.) и Всесоюзном научно-техническом совещании по теме «Пути повышения безопасности движения и охрана окружающей среды при проектировании автомобильных дорог» (Баку, 1981 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 работ.

Объем диссертации. Диссертация состоит из введения, шести глав и выводов, содержит 125 страниц машинописного текста, 39 рисунков и 15 таблиц, список использованной литературы из 143 наименований, в том числе 40 на иностранных языках.

ВЫВОДЫ ПО ДИССЕРТАЦИИ.

1. В условиях роста интенсивности движения автомобилей, особенно на участках дорог, проходящих через населенные пункты, й ¦ на городских улицах и дорогах, большое практическое значение приобретает разработка методов' оценки влияния условий движения автомобилей на загрязнение атмосферного воздуха отработавшими газами автомобильных двигателей и практических рекомендаций, направленных на снижение загрязнения воздуха. В результате анализа проблемы загрязнения воздуха отработавшими газами автомобильных двигателей установлено, что эти вопросы могут быть эффективно решены с использованием метода моделирования движения автомобилей в соответствующих режимах.

2. Проведенные исследования позволили установить объемное содержание окиси углерода в отработавших газах бензиновых автомобильных двигателей и определить ее массовый выброс в зависимости от режима движения автомобилей и величины продольного уклона. Минимальный выброс окиси углерода отмечается при движении легковых автомобилей со скоростью 75−85 км/ч и грузовых автомобилей — 55−65 км/ч. Повышенное вццеление окиси углерода происходит при движении автомобилей в режимах разгона на низших передачах и торможения. При движении автомобилей на подъем выделение окиси углерода бензиновыми автомобильными двигателями уменьшается, на спуск — увеличивается.

3. На основании теоретического анализа и экспериментальных данных разработаны модели движения автомобилей в установившихся и неустановившихся режимах, позволивших в сочетании с данными о массовом выбросе автомобилями окиси углерода разработать метод оценки влияния условий движения автомобилей, в том числе на магистралях со светофорным регулированием, на загрязнение воздуха отработавшими газами.

— 173.

4. С использованием разработанного метода исследовано влияние условий движения автомобилей, в том числе на магистралях со светофорным регулированием, на загрязнение атмосферного воздуха отработавшими газами автомобильных двигателей и разработаны практические рекомендации, направленные на снижение загрязнения атмосферного воздуха.

5. Дальнейшие исследования с целью снижения загрязнения воздуха отработавшими газами автомобильных двигателей должны быть направлены на развития метода оценки влияния условий движения автомобилей на загрязнения воздуха другими токсичными веществами, содержащимися в отработавших газах автомобильных двигателей и более детальное изучение вопроса влияния расположения относительно проезжей части зданий, сооружений и зеленых насаждений и их высоты, а также температуры и влажности воздуха, скорости ветра на уровень загрязнения воздуха придорожных территорий.

ГЛАВА 6. ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ ДОРОГ И ОРГАНИЗАЦИИ ДВИЖЕНИЯ С УЧЕТОМ СНИЖЕНИЯ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ВОЗДУХА ОКИСЬЮ УГЛЕРОДА И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ИХ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ.

6.1. Рекомендации по проектированию геометрических элементов автомобильных дорог.

Проведенные исследования показали, что увеличение массового выброса окиси углерода автомобилями с бензиновыми двигателями на единицу пройденного пути происходит на участках дорог, вызывающих необходимость изменения скорости движения. Поэтому рекомендации, способствующие снижению загрязнения воздуха окисью углерода, направлены на создание условий, обеспечивающих равномерное движение автомобилей со скоростью, соответствующей наименьшему выбросу окиси углерода.

Для снижения загрязнения воздуха окисью углерода рекомендуется назначать радиусы кривых в плане не менее 300 м. Такая величина радиуса обеспечивает устойчивое движение легковых автомобилей со скоростью 90 км/ч, соответствующей наименьшему выбросу окиси углерода. Такие радиусы кривых в плане обеспечивают устойчивое движение с постоянной скоростью и грузовых автомобилей .

При проектировании продольного профиля рекомендуется принимать величины уклонов не более 30%0, обеспечивающих устойчивое движение автомобилей со скоростями, соответствующими наименьшему выбросу окиси углерода.

На участках дорог с двухполосными проезжими частями, имеющих большие величины продольных уклонов, рекомендуется устраивать дополнительные полосы для движения тяжелых автомобилей, преодолевающих участки подъемов с низкой скоростью. Обеспечивая.

— 159 достаточно высокие скорости движения основной массе автомобилей, дополнительные полосы способствуют снижению массового выброса окиси углерода. Эффективность дополнительных полос при одних и тех же величинах продольного уклона возрастает с увеличением протяженности участка подъема, ростом интенсивности движения и увеличением доли грузовых автомобилей с бензиновыми двигателями в составе потока.

Кроме того, снижению загазованности воздуха будут способствовать все проектные решения, обеспечивающие движение автомобио леи с минимальными изменениями скорости.

6.2. Организация работы светофоров на участках дорог со светофорным регулированием.

На участках дорог со светофорным регулированием снижения загазованности воздуха можно достичь за счет организации работы светофоров, обеспечивающей безостановочное движение автомобилей по всему участку.

Первым условием, обеспечивающим безостановочное движение автомобилей, является равная продолжительность циклов регулирования на всех перекрестках рассматриваемого участка дороги. При невыполнении этого условия все остальные рекомендации будут неэффективны, так как из-за несогласованности работы светофоров будут случаи пропуска автомобилей на каком-то одном или нескольких перекрестках без задержек, но в основном будет происходить (и происходит) задержка большого количества автомобилей. При разной продолжительности циклов светофорного регулирования часто возникают случаи, когда на перекрестках задерживается большое количество автомобилей, до 100 $, что приводит к увеличению загрязнения воздуха отработавшими автомобильными газами.

Вторым условием является согласованность включения сигна.

— 160 лов на смежных перекрестках. При несогласованном включении сигналов светофоров имеют место случаи, когда при относительно небольшом количестве задерживаемых автомобилей на одном из направлений движения задерживается почти 100 $ автомобилей встречного направления движения.

Согласование включения сигналов светофоров на смежных перекрестках заключается в определении момента включения на них одноименных сигналов.

При разработке мероприятий по организации светофорного регулирования для условий одностороннего движения время включения сигнала на перекресткеТ, с, относительно момента включения одноименного сигнала на предыдущем по ходу движения перекрестке, определяется в зависимости от расстояния между перекрестками I,, м, и планируемой скорости движения автомобилей V, км/ч, по формуле.

Г = Ар. (6.1).

При перенесении такого метода согласования работы светофоров на смежных перекрестках на участки дорог с двухсторонним движением может произойти (и происходит) задержка большого количества автомобилей по встречному направлению движения.

На участках дорог с двухсторонним движением одноименные сигналы светофоров на смежных перекрестках должны включаться или одновременно, или со сдвижкой на половину цикла регулирования. Движение автомобилей при этом должно организовываться с реальной скоростью, обеспечивающей их прибытие к следующему перекрестку во время горения разрешающего движение сигнала светофора, определяемой по формуле у= —(6.2) п • Тц.

— 161 где V — скорость движения автомобилей, км/чп — количество циклов регулирования, за которое автомобили пройдут расстояние между перекресткамиТц — длительность цикла светофорного регулирования, с. Величина п выбирается из условия обеспечения реальной скорости движения при заданном расстоянии между перекрестками и может принимать значения, кратные 0,5: 0,5- I-, 1,5- 2- 2,5 и т. д. Такая регламентация на значения величины п обуславливается следующими соображениями: при прибытии автомобилей к перекрестку во время горения разрешающего движение сигнала светофора одновременно происходит покидание перекрестка автомобилями во встречном направлении движения. Эти автомобили, движущиеся во встречном направлении, также должны подойти к следующему перекрестку во время горения разрешающего сигнала светофораисходя из равенства скорости движения автомобилей во встречных направлениях, а следовательно и времени, затрачиваемого ими на прохождение расстояния между перекрестками, это условие выполнимо, если суммарное время ЖТэ." с, затрачиваемое автомобилями на движение между перекрестками во встречных направлениях, будет кратно продолжительности цикла регулирования, то есть ^Тэ^т-Тц., где т — целочисленное значение числа циклов светофорного регулированиятак как согласование сигналов светофоров на смежных перекрестках определяется временем движения автомобилей только в одном направлении, то т .

Следует отметить, сто оптимизации работы систем светофорного регулирования посвящены работы, выполненные как в нашей стране, так и за рубежом/50, 52, 75, 139/. Существуют методы организации работы светофоров, аналогичные предлагаемому. Так,.

— 162 например, канд. техн. наук Капитанов В. Т. предложил метод максимизации ширины ленты времени для пропуска трпнспорта, обеспечивающий проезд автомобилей через перекресток без остановки при условии, что все водители будут придерживаться установившейся скорости движения /50/.

Следует отметить, что в этих работах допускается возможность организации движения автомобилей во встречном направлении с другой скоростью и, кроме того, для расчета согласования работы светофоров на смежных перекрестках разрабатываются сложные алгоритмы, реализация которых может быть выполнена только с применением ЭВМ. Но жесткая зависимость скорости движения автомобилей от продолжительности цикла светофорного регулирования, обусловленная неизменностью расстояний между рассматриваемыми перекрестками, ставит вопрос о возможности использования ЭВМ только для решения задачи оптимизации продолжительности цикла регулирования для системы регулируемых перекрестков. При хорошо подобранной продолжительности цикла светофорного регулирования исключается необходимость его корректировки при эксплуатации.

Изменение согласованности работы светофоров на смежных перекрестках может производиться только при очень большой неравномерности движения автомобилей по направлениям. Только в этих случаях некоторое повышение скорости движения автомобилей по наиболее загруженному направлению, за счет ее снижения по направлению с меньшей загрузкой, может привести к снижению задержек автомобилей, а следовательно и к снижению загрязнения воздуха отработавшими автомобильными газами, увеличению скорости сообщения.

При выборе продолжительности цикла светофорного регулирования необходимо исходить из условия обеспечения пропуска авто.

— 163 мобилей как по основному направлению движения, так и по пересекающим направлениям, а также поворачивающих потоков автомобилей. Кроме того, необходимо предусматривать пропуск пешеходных потоков, которые часто обуславливают продолжительность цикла светофорного регулирования.

С использованием формулы (6.2) можно легко установить, что длительность цикла светофорного регулирования 70−80 с при расстоянии между регулируемыми перекрестками 300−400 м позволяет реализовывать очень низкие скорости движения автомобилей, порядка 27−40 км/ч. Обеспечение безостановочного движения автомобилей со столь низкой скоростью дает очень незначительный эффект в снижении загрязнения воздуха, а в некоторых случаях может иметь место даже некоторое увеличение загрязнения воздуха.

В связи с этим при проектировании участков автомобильных дорог со светофорным регулированием для обеспечения безостановочного движения автомобилей необходимо учитывать влияние расстояния между регулируемыми перекрестками на скорость движения автомобилей и продолжительность цикла светофорного регулирования.

6.3. Назначение расстояний между регулируемыми перекрестками, обеспечивающих минимальное загрязнение воздуха отработавшими автомобильными газами.

Назначая рациональные расстояния между регулируемыми перекрестками можно достичь основного снижения загрязнения воздуха отработавшими автомобильными газами на участках дорог со светофорным регулированием.

Расстояние между регулируемыми перекрестками Ь, м, обеспечивающее безостановочное движение потока автомобилей с заданной скоростью V, км/ч, при длительности цикла светофорного регулирования Тц «с, может быть определено по формуле (6.2), которая.

— 164 для этой цели будет записана в виде ь = • (6.3).

На основании формулы (6.3) построена номограмма, приведенная на рис. 6.1, позволяющая определять рациональное расстояние между регулируемыми перекрестками при заданных длительности цикла светофорного регулирования и скорости потока автомобилей.

Из номограммы видно, что на участках дорог с низкой интенсивностью и узкой проезжей частью, когда организация движения может осуществляться с длительностью цикла порядка 40 с, для обеспечения скорости движения потока автомобилей 60 км/ч целесообразно расстояния между регулируемыми перекрестками назначать кратными 600−700 м. При увеличении интенсивности движения, расширении проезжей части и усложнении организации движения на перекрестках такие расстояния позволяют перейти на регулирование с длительностью цикла 70−80 с без изменения скорости движения потока автомобилей.

Таким образом, в целях снижения загрязнения воздуха отработавшими автомобильными газами при проектировании участков дорог со светофорным регулированием рекомендуется назначать расстояние между регулируемыми перекрестками кратное 600−700 м, позволяющее обеспечивать безостановочное движение автомобилей со скоростью 60 км/ч при наиболее рациональной длительности цикла светофорного регулирования.

6.4. Определение экономической эффективности мероприятий, направленных на снижение загрязнения воздуха отработавшими автомобильными газами.

Исходя из поставленной в данной работе задачи основной эффект рекомендаций, разработанных на основании проведенных иссле.

0,5 I х.

50 л Ен 0.

1 60 о 70.

Г 1 / * г • у -.¿-г*.

I ш ш ш* 4 4 г. ' у.

0,5.

0,5.

1200 800.

400 0 40 80 120.

Продолжительность цикла регулирования, с.

Расстояние между перекрестками, м.

Рис. 6.1. Номограмма для выбора расстояний между регулируемыми перекрестками в зависимости от назначаемой продолжительности цикла регулирования и желаемой скорости движения потока автомобилей. Линии обозначенные 1 — соответствуют одновременному загоранию одноименных сигналов светофоров на смежных перекрестках, 0,5 — соответствуют сдвижке моментов загорания одноименных сигналов светофоров на смежных перекрестках на 0,5 продолжительности цикла регулирования.

— 166 дований, будет получен за счет снижения загрязнения воздуха окисью углерода, выделяемой с отработавшими газами автомобильных двигателей. Снижение загрязнения воздуха над автомобильной дорогой будет способствовать улучшению условий труда водителей, что будет благоприятно сказываться в улучшении их здоровья, повышении производительности труда и безопасности дорожного движения.

Большое значение имеют разработанные рекомендации по координации работы светофоров на смежных регулируемых перекрестках магестралей регулируемого движения и назначению расстояний между регулируемыми перекресткааи. Это обусловлено тем, что эти рекомендации в основном относятся к участкам автомобильных дорог, проходящим через населенные пункты, а также городским улицам и дорогам, где движение организуется с использованием светофоров. Уменьшение загрязнения воздуха в этих местах имеет большое значение в решение общей проблемы оздоровления окружающей среды. Оно будет сказываться в уменьшении заболеваемости и смертности населения, повышении производительности труда работающих. Кроме того, уменьшение загрязнения воздуха городов и населенных пунктов будет способствовать увеличению срока службы каменных и металлических конструкций, зданий и сооружений, увеличению их межремонтных сроков службы.

В настоящее время разрабатываются методики оценки эффективности мероприятий, направленных на снижение загрязнения воздуха /13, 28/. Однако пока они имеют чисто методологический характер, определяя основные составляющие ожидаемого эффекта. Значения же используемых в этих методиках показателей еще предстоит определить.

Таким образом, в настоящее время отсутствует научно обоснованная методика определения экономической эффективности меро.

— 167 приятий, направленных на снижение загрязнение воздуха. В связи с этим эффективность предлагаемых мероприятий оценена по побочному эффекту, выраженному в снижении себестоимости автомобильных перевозок за счет повышения скорости и безопасности движения.

Эффект вносимых предложений по регламентации величин продольного уклона дороги и радиуса кривых в плане оценивался по изменению суммарных приведенных затрат при условии доведения элементов до рекомендуемых значений.

Оценка эффективности по величине продольного уклона произведена по среднестатистической величине имеющих место на дорогах продольных уклонов.

Согласно имеющимся данным /77/ на автомобильных дорогах в холмистой местности со склонами изрезанными балками и оврагами средняя длина уклона составляет 650 м. Исходя из доли уклонов со значениями более 30%о по темже данным определяем, что среднестатистическая величина этих уклонов равна 48%о. Скорость движения грузовых автомобилей на таких уклонах равна 45 км/ч, а на уклонах 30 $о — 60 км/ч /62/. Стоимость транспортирования I т груза при этом составляет соответственно ^ =6,3 коп./км и =5,3 коп./км.

Годовой эффект Э, руб., от повышения скорости движения грузовых автомобилей определяется по формуле /29/ э = в. (^7А 1 (6.4) И IV 100 100 (р (У (М2)1 ' где В — годовой объем перевозок груза, ти расстояния (в нашем случае Р=22=0,65), км;

У — средняя стоимость груза (190) /88/, руб.- ф — годовой фонд работы автомобилей, ч;

Е — коэффициент эффективности, равный 0,12;

— 168 скорость до и после проведения мероприятия, км/ч.

Годовой фонд работы автомобилей определялся из условия 300 рабочих дней в году по 10 часов, то есть ф равно 3000 час/год.

При среднегодовой интенсивности движения 3000 авт./сут., содержании грузовых автомобилей со средней грузоподъемностью 5,0 т в составе потока 70 $ и коэффициенте использования грузоподъемности 0,8 значение величины В равно 2520 тыс. т/год.

По формуле (6.4) определяем, что экономический эффект от уполаживания продольного уклона на первый год эксплуатации за счет повышения скорости движения грузовых автомобилей составит 16,5 тыс. руб. на один участок.

Снижение потерь за счет повышения безопасности дорожного движения определим как разность потерь при уклонах 30 $о и 48%о. Разность потерь на I авт. км составляет 0,18−0,13=0,05 (коп.). /77/. С учетом протяженности участка и интенсивности движения автомобилей эффект в первый год эксплуатации составит 0,3 тыс. руб.

Снижение потерь за счет повышения скорости движения легковых автомобилей, при условии их содержания в составе потока 25 $, коэффициенте наполнения 3 и стоимости одного человеко-часа 0,4 руб., составляет 0,5 тыс. руб.

Снижение потерь за счет повышения скорости автобусов, при условии их содержания в составе потока 5 $ и вместимости 30 человек, составляет 2,0 тыс. руб.

Общий эффект от повышения скорости и безопасности движения на первый год эксплуатации составит 19,3 тыс. руб.

Уполаживание уклонов связано с увеличением капитальных затрат на проведение земляных работ и отвод земель.

При стоимости земляных работ I руб. за I м3 и стоимости I га отчуждаемых земель 3 тыс. руб. (в соответствии с нормати.

— 169 вами стоимости и освоения новых земель) капитальные затраты увеличатся на 45 тыс. руб.

Превышение капитальных затрат над получаемым эффектом за один год вызывает необходимость определения срока окупаемости предлагаемых мероприятий с учетом коэффициентов приведения.

Приведенная величина ожидаемого эффекта в 1 -ом году определяется по формуле /77/ о (6.5).

Р¦ I (и В)1 где Эпр — приведенная величина ожидаемого эффекта в Ь-ом году, тыс.руб.;

Ь — период времени приведения, годы;

— ожидаемый эффект в 1-ом году, тыс.руб.;

Е — норматив приведения разновременных затрат;

Токсрок окупаемости, год.

Проведенные расчеты показали, что уже на третий год эксплуатации дороги, при ежегодном приросте интенсивности движения 6%, приведенная величина ожидаемого эффекта составит 52,6 тыс. руб., то есть капитальные затраты окупятся менее чем за 3 года, что меньше нормативного срока окупаемости, равного 8,4 года.

Окупаемость предложений по увеличению величины радиуса кривой в плане определена для горной местности, где спрямление дороги связано со значительным удорожанием строительных работ.

Рассмотрим случай, когда за счет строительства тоннеля длиной 120 м вводится в строй участок дороги, заменяющий 400 м дороги с радиусом 100 м. Скорость движения автомобилей при этом увеличивается с 40 до 60 км/ч, а стоимость транспортирования I т груза уменьшается с 7 коп./км до 4,8 коп./км /77/.

По формуле (6.4) определяем, что при тех же показателях потока эффект от повышения скорости движения грузовых автомоби.

— 170 лей составит 56,2 тыс. руб. на первый год эксплуатации, а от повышения скорости движения легковых автомобилей и автобусов составит соответственно 2,0 и 8,0 тыс. руб.

Потери за счет повышения безопасности движения сократятся с 2,2 коп./авт.км до 0,7 коп./авт.км /77/, в результате чего на участке будет получен эффект в 7,3 тыс. руб.

Общий эффект составит 73,5 тыс. руб. на первый год эксплуатации участка дороги.

Стоимость одного погонного метра тоннеля обычно равна 2−5 тыс. руб. При средней стоимости 3,5 тыс. руб./пм стоимость тоннеля длиной 120 м составит 420 тыс. руб.

Проведенный расчет показал, что приведенная величина ожидаемого эффекта превысит стоимость тоннеля на 7-ой год эксплуатации, то есть и в этом случае улучшение дорожных условий будет эффективным.

Кроме того, необходимо учитывать, что при этом будет уменьшено количество выбрасываемых автомобилями газов почти в 7 раз, а также уменьшены уровни транспортного шума.

Разработанные предложения по организации работы светофоров на участках магистралей со светофорным регулированием и назначению расстояний между регулируемыми перекрестками не связаны с внесением больших капитальных затрат, но, как показали проведенные исследования, благоприятствуют улучшению окружающей среды в городах и населенных пунктах. Поэтому экономическая эффективность этих предложений не определялась.

Анализ зависимости количества дорожно-транспортных происшествий от расстояния между перекрестками /137/ свидетельствует, что назначение рекомендуемых расстояние между регулируемыми перекрестками будет способствлвать повышению безопасности до-рорного движения.