poster334

Доля железнодорожного транспорта в общем загрязнении атмосферы передвижными источниками составляет около 7 — 8 %. Например, за год в атмосферу тепловозы Белорусской дороги выбрасывают около 70 тыс. т вредных веществ. Один тепловоз серии 2ТЭ10М за год расходует на сжигание топлива столько кислорода, сколько хватило бы для дыхания около трехсот человек за этот же период. В то же время, для разбавления до безопасной концентрации отработавших газов, выброшенных этим тепловозом за год, необходим такой объем чистого воздуха, которого хватило бы для дыхания примерно 45 млн. человек в течение года. Поэтому снижение выбросов вредных веществ с отработавшими газами тепловозов — весьма актуальная задача.

Однако в настоящее время при организации перевозок ущерб, наносимый окружающей среде отработавшими газами тепловозных дизелей, не учитывают. Одна из причин этого — отсутствие сведений о зависимостях загрязнений от эксплуатационных факторов. Для установления таких связей разработана математическая модель определения загрязнения атмосферы вредными веществами при тяге поездов. Также предлагается расчет удельного показателя для комплексной оценки экологической опасности отработавших газов тепловоза.

Масса вредных веществ, выбрасываемых в атмосферу, зависит от коэффициентов их эмиссии и от соотношения времени работы дизеля на различных позициях контроллера машиниста. Коэффициент эмиссии вредного вещества — это его масса, отнесенная к массе топлива, при сгорании которого вредное вещество образовалось. Величина коэффициента эмиссии для каждого вредного вещества определяется маркой и режимом работы дизеля.

В результате экспериментальных исследований химического состава отработавших газов тепловозов, выполненных сотрудниками Центра экологической безопасности и энергосбережения на транспорте Белорусского государственного университета транспорта (БелГУТа), получены значения коэффициентов эмиссии вредных веществ в зависимости от позиций контроллера. Время работы дизеля на различных режимах при движении с составом получено тяговыми расчетами, выполненными с использованием программного комплекса АРМ «Тяговые расчеты» (создан на кафедре «Тепловозы и тепловые двигатели» БелГУТа). Путем объединения результатов экспериментальных исследований химического состава отработавших газов и данного программного комплекса и была получена математическая модель.

С ее помощью исследовано влияние массы состава, нагрузки на ось и технической скорости на загрязнение атмосферы грузовыми тепловозами. В качестве примера приведем результаты моделирования движения грузовых поездов, ведомых тепловозом серии 2ТЭ10М(У) на участке Жлобин — Гомель Белорусской дороги. При расчетах принято, что в составе только грузовые четырехосные вагоны. Массу состава изменяли в пределах от 2000 до 6000 т, техническую скорость — от 40 до 62 км/ч, осевую нагрузку—от 5 до 20 тс. Техническую скорость изменяли варьированием значения максимальной мощности тепловозного дизеля, реализуемой на тягу.

В математической модели рассчитывали выбросы оксида углерода, диоксида азота, сажи, углеводородов, бензапирена и диоксида серы. Все эти вещества обладают различными токсичностью и процентным содержанием. Поэтому для комплексной оценки экологической опасности отработавших газов рассчитан суммарный удельный объем чистого воздуха, необходимого для разбавления всех токсичных компонентов до значения предельно допустимой концентрации, затем — эксплуатационный экологический показатель тепловоза по формуле:


На рис. 1 и 2 показаны зависимости эксплуатационного экологического показателя при различных значениях массы состава, осевой нагрузки и технической скорости.


При помощи данной математической модели изучено и влияние графика движения поездов на загрязнение атмосферы. Так, для исследования выбраны пять типов графика движения поездов:

- отправление поездов по готовности составов (ОПГС);

- с равноправными расписаниями (ГДРР);

- на основе системы интервального регулирования поездопотока (СИРП);

- с выделением в графике расписаний для ядра поездов (ГДРЯ);

- с постоянным числом отправлений локомотивов в течение месяца (ГДПР).

На рис. 3 показаны зависимости эксплуатационного экологического показателя от технической скорости для двух типов графика движения поездов — ОПГС и ГДПР, зависимости для других графиков движения лежат между ними.


Анализ кривых, представленных на рис. 1 —3, показывает, что наиболее значимые эксплуатационные факторы, влияющие на загрязнение атмосферы отработавшими газами тепловозов, — масса состава и нагрузка на ось. Влияние же технической скорости и типа графика движения поездов относительно невелико.

Итак, при помощи предложенных математической модели и эксплуатационного экологического показателя тепловоза можно:

- разрабатывать обоснованные нормы выбросов вредных веществ с отработавшими газами тепловозов для грузового и пассажирского движения, учитывающие эксплуатационные факторы, характерные для данного участка;

- выбрать серию тепловоза, обеспечивающего минимальное загрязнение атмосферы для условий данного тягового плеча.

Инж. В.В. СКРЕЖЕНДЕВСКИЙ, БелГУТ

СЦБот

Эта тема была перенесена из раздела Журнал "Локомотив".

Перенес: Admin