CC BY
73
УДК 625.7
СИСТЕМОТЕХНІЧНІ ПРИНЦИПИ ОЦІНКИ ЕКОЛОГІЧНОЇ БЕЗПЕКИ НАВКОЛИШНЬОГО ПРИРОДНОГО СЕРЕДОВИЩА ПРИ БУДІВНИЦТВІ ТА РЕКОНСТРУКЦІЇ АВТОМОБІЛЬНИХ
ДОРІГ
Є.Б. Угненко, доцент, к.т.н., ХНАДУ
Анотація. Визначено основні системотехнічні принципи оцінки екологічної безпеки при проектуванні, будівництві та реконструкції автомобільних доріг. Запропоновано комплексний підхід до призначення розрахункової відстані видимості на автомобільних дорогах.
Ключові слова: системотехнічні принципи, екологічна безпека, автомобільна дорога, забруднюючі речовини, розрахункова відстань видимості.
Вступ
Основні системотехнічні принципи оцінки екологічної безпеки при проектуванні, будівництві та реконструкції автомобільних доріг передбачають:
- призначення розрахункової відстані видимості;
- визначення мінімального віддалення траси автомобільної дороги від населених пунктів.
В існуючих нормативних документах є інформація про величину мінімального віддалення траси автомобільної дороги від населених пунктів. Однак, як свідчить аналіз, при встановленні цієї величини не враховано вплив екологічного чинника.
Одним із важливих факторів, що впливає на екологічну безпеку та безпеку руху транспортних засобів на автомобільних дорогах, є видимість. Незабезпечення видимості може бути спричинене наявністю вздовж автомобільних доріг елементів дорожнього облаштування, укосів, озеленення, різних будівель і споруд тощо. Значною мірою видимість залежить від розмірів окремих елементів доріг у плані, поздовжньому і поперечному профілях та сумісного їх поєднання як між собою, так і з навколишнім ландшафтом.
При проектуванні, будівництві та реконструкції автомобільних доріг умови забезпечення екологічної безпеки певною мірою досягаються дотриманням нормативів на проектування. При перебудові доріг або їх окремих ділянок виникає потреба в перевірці геометричних елементів дороги і, в першу чергу, пов’язаних із забезпеченням видимості. При цьому проектні рішення можуть виконуватись у двох напрямках: реконструкція доріг або їх ділянок або прийняття рішення на основі техніко-економічного обґрун-
тування про збереження існуючих геометричних параметрів, але з обмеженням швидкості на них.
Комплексний підхід до призначення
розрахункової відстані видимості на автомобільних дорогах
Відстань видимості - величина непостійна, і залежить вона в першу чергу від розрахункової швидкості руху транспортних засобів на дорогах відповідно до їх категорії.
Розрахункова відстань видимості не може розглядатися як однофакторна величина, що забезпечує, наприклад, тільки безпеку руху. Вона повинна бути оптимізована з урахуванням впливу інших факторів, що формують її величину. На формування величини відстані видимості впливає декілька факторів, які мають різний характер і інтенсивність впливу. Для отримання надійної й обґрунтованої відстані видимості при багатофак-торному впливі на її величину слід скористатися комплексним підходом дослідження. Комплексний підхід відповідно до розрахункової видимості дозволяє орієнтувати дослідження на розкриття цілісного шуканого параметра, на виявлення різноманітних зв’язків комплексу і зведення їх в єдине ціле [1].
Відокремлений параметр “розрахункова відстань видимості” з підсистеми “дорожні умови” залежно від його величини певною мірою впливає на режимні характеристики руху автомобіля. Найважливіші показники, пов’язані з розрахунковою відстанню видимості, наведені у структурній схемі зв’язків (рис. 1).
Величина розрахункової відстані видимості певним чином впливає на величину показників, на-
ведених у структурній схемі. Недостатня видимість призводить до зниження швидкості руху транспортного потоку і пов’язаного з цим зниження продуктивності праці автомобільного транспорту. Підвищується рівень психофізіологічного навантаження водія, і відповідно зростає аварійність через ускладнення дорожньо-транспортної ситуації на таких ділянках доріг [2].
Рис. 1. Структурна схема зв’язків
Допустиму швидкість руху автомобілів на горизонтальних кривих з незабезпеченою видимістю можна обчислити за спрощеною формулою, запропонованою проф. О. А. Білятинським
V = 6,65^/Х0 -10 ;
(1)
де X) - наявна відстань видимості, м.
Формула виведена для випадку, коли коефіцієнт зчеплення шини з покриттям дорівнює 0,4, коефіцієнт експлуатаційного стану гальм автомобіля становить 2,3, а запасна безпечна відстань - 8 м.
В’їжджаючи на криву з недостатньою видимістю, водій змушений пригальмувати автомобіль, що призводить до підвищення виділення вихлопних газів. Таким чином, крім зміни рівня безпеки руху, недостатня видимість характеризується уповільненим рухом автомобіля з наступним переключенням його на нижчу передачу, що викликає вимушений холостий хід двигуна і мале навантаження при низьких частотах обертання вала.
Відомо, що найбільш токсичними режимами руху автомобіля з бензиновим двигуном та іскровим запаленням є режими малих навантажень і вимушених холостих ходів. Токсичність двигуна на цих режимах у 2,5-3 рази вища, ніж в режимі повного навантаження.
Визначення мінімального віддалення траси автомобільної дороги від населених пунктів
центрація й-ї шкідливої речовини, зумовленої власне транспортним потоком ІСх,йІ та існуючим фоновим забрудненням Сф,й, перевищує граничнодопустиму концентрацію й-ї шкідливої речовини ІСгдк йІ. Таким чином, в межах зони впливу Ь, м для кожної й-ї шкідливої речовини справедливе співвідношення
С > С
1,й гдк,й'
(2)
З точки зору санітарно-гігієнічних норм проживання населення в зоні впливу автомобільної дороги небажане. Визначення розмірів зони впливу автомобільної дороги, а разом з цим і величини мінімального віддалення автомобільної дороги від населених пунктів при проектуванні плану траси вимагає використання відповідної методики.
У запропонованій методиці використана залежність для визначення екологічно безпечної інтенсивності руху Ыв, отримана із моделі турбулентного руху і розсіювання газоподібних речовин в атмосфері від лінійного джерела забруднення, яка має вигляд
Ыв =
4,51-106 • С1й • й хЄ2 и
Г 1 ( Н Л 2
Мй ехр 2 [ ахв2,
(3)
де Схй - екологічний резерв по й-й шкідливій речовині, мг/м3; ^ і Q2 - коефіцієнти, що характеризують погодні умови; и - швидкість вітру в напрямку, перпендикулярному осі дороги, м/с; X - відстань від осі дороги до об’єкта сприйняття /населеного пункту/, м; Н - еквівалентна висота джерела викиду, м; М - масовий викид й-ї шкідливої речовини легковим автомобілем на ділянці дороги довжиною в 1 км при швидкості, що відповідає мінімальному значенню масового викиду, г/км [2, 3].
Значення екологічного резерву по й-й шкідливій речовині визначається з виразу
С1 = С - С
й гдк,й ф,й‘
(4)
У подальшому робота з методикою складається з таких кроків.
1. Визначаються переважаючі для даного району природні умови з метою встановлення значень коефіцієнтів Q1 та 02. Для цього використовують дані табл. 1.
Врахування екологічного чинника при будівництві та реконструкції автомобільних доріг пов’язане з існуванням навколо автомобільної дороги відповідної зони впливу ІЬ,мІ, що вимірюється відстанню від осі дороги до точки, де кон-
2. Визначається приведена до стандартного легкового автомобіля інтенсивність руху Ып за допомогою виразу
Ып = N • К,.
(5)
де N - інтенсивність руху і-го типу автомобілів, авт/год; Кій - коефіцієнт приведення і-го типу автомобілів до стандартного легкового по й-й речовині; п - кількість груп типів автомобілів.
Таблиця 1 Значення коефіцієнтів Q1 та Q2
Погодні умови Індекси коефіцієнтів Значення коефіцієнтів
Сонячно Ql 1,06
- Q2 0,63
Хмарно Ql 0,77
- Q2 0,66
3. Встановлюються показники, що характеризують природно-кліматичні умови проектування автомобільної дороги: восьмирумбова роза вітрів; середня повторюваність вітру зі швидкістю 0,5; 1,0; 2,0; 5,0 і 10,0 м/с; середня максимальна температура повітря найбільш жаркого місяця.
4. Встановлюються значення існуючих та перспективних фонових концентрацій для шкідливих речовин.
5. Визначається величина екологічного резерву С1 й , мг/м3 за кожною з й-х шкідливих речовин за допомогою виразу (4).
6. Виконується побудова номограм, N = {X} при відомих показниках С1 й; Q1; Q2; Мй; Н і при и=0,5; 2,0 і 5,0 м/с.
7. Використовуючи номограми, визначають значення X, що відповідає N за кожною з й-х шкідливих речовин, та формують масив цих значень.
З цього масиву вибираються значення того рядка, який має найбільші значення в порівнянні з іншими.
8. Визначається небезпечна швидкість вітру им на рівні флюгера (10 м від поверхні землі), при якій досягаються найбільші значення концентрації.
9. Визначається значення X при найбільш небезпечній швидкості вітру им=1,6 м/с. Для цього можна скористатися номограмою або ж проінтер-полювати значення даних масиву пункту 7.
Висновки
Отримані значення X відповідають умовам еталонної ділянки, розташованої у відкритій місцевості. Для врахування особливостей руху транспортних потоків, транспортно-експлуатаційних показників дороги використовуються поправочні коефіцієнти. Планувальні умови в зоні впливу автомобільної дороги враховуються індивідуально в кожному конкретному випадку шляхом складання розрахункових схем.
Проаналізована режимна залежність швидкість руху - забруднення атмосферного повітря вказує на технічну необхідність збільшення розрахункової відстані видимості відповідно до розрахункової швидкості руху автомобіля.
Література
1. Белятьінский А. А., Таранов А.М. Определение
видимости при проектировании дорог. - К.: Будівельник, 1983. - 97 с.
2. Білятинський О.А., Заворицький В.І., Старо-
войда В.П., Хом’як Я.В. Проектування автомобільних доріг. - К.: Вища школа, 1997. -517 с.
3. Угненко Є.Б. Актуальність питання зниження
забруднення придорожнього простору населених пунктів // Вісник транспортної академії та Українського транспортного університету. - 1999. - №3. - С. 246-248.
Рецензент: О.П. Алексєєв, професор, д.т.н.,
ХНАДУ.
Стаття надійшла до редакції 17 січня 2005 р.
