<<
>>

Выхлопы автотранспорта

Ежегодно в мире в автомобильных двигателях внутреннего сгорания сжигается около 2 млрд т нефтяного топлива. При этом коэф-

62

фициент полезного действия в среднем составляет 23%, остальные 77% уходят на обогрев окружающей среды.

В 2002 г. в России численность автомобильного парка возросла на 5,4% и составила на 1 января 2003 г. 27,79 млн автотранспортных средств, включая 22,47 млн легковых автомобилей (на 6% больше по сравнению с предыдущим годом).

Рост численности автомобильного парка и объема транспортных услуг приводит к увеличению негативного воздействия автотранспорта на окружающую среду.

В 2002 г. выбросы загрязняющих веществ от транспортных средств увеличились на 2% и составили 14,45 млн т.

Экологические проблемы автотранспортного комплекса усугубляются возрастом автотранспортных средств, несовершенством структуры парка, а также низким уровнем технико-эксплуатационных показателей производимых в России автомобилей. Наряду с интенсивным старением транспортных средств значителен — свыше 50% — износ основных производственных фондов в целом.

По данным Минтранса России, ежегодный ущерб от негативного воздействия автотранспорта на окружающую среду составляет 4,5 млрд долларов.

В крупных городах автомобиль стал основным источником загрязнения атмосферного воздуха. Он выделяет в воздух более 95% оксида углерода, около 65% углеводородов и 30% оксидов азота. В атмосферный воздух от автотранспорта поступают канцерогенные (бензол, формальдегид, бензопирен, ацетальдегид и др.) и опасные вещества (толуол, кислоты, 1,3-бутадиен, тяжелые металлы и др.), вызывающие различные заболевания. В целом по России от автотранспорта ежегодно в атмосферу поступает 27 тыс. т формальдегида и 1,5 т бензопирена.

Известно, что топливо сгорает в камере при взаимодействии с кислородом воздуха. Этот процесс сопровождается интенсивным выделением тепла, которое и преобразуется в работу. Воспламенение и сгорание бензиновоздушной (горючей) смеси длится тысячные доли секунды, и к такому быстрому процессу она недостаточно хорошо приспособлена: в смеси остаются газы от предыдущего цикла, препятствующие доступу кислорода к частицам топлива, не удается добиться ее идеального перемешивания. В результате не все топливо окисляется до конечных продуктов и для нормального протекания процесса сгорания его приходится добавлять. Если в горючей смеси количество топлива превышает расчетное, смесь называется богатой, если его меньше — бедной.

При средних нагрузках в камеру сгорания попадает несколько обедненная смесь. Если же смесь обогатить, скорость ее сгорания увеличится, давление и температура в камере повышаются. Для максимальных нагрузок или резкого перехода с малой нагрузки на большую требуется богатая смесь. Интенсивно подается топливо в цилиндры и при пуске холодного двигателя, когда горючую смесь образуют только самые легкие фракции топлива. В этих случаях из- за недостатка кислорода топливо сгорает не полностью. Двигатель хотя и развивает большую мощность, но работает неэкономично и выбрасывает в атмосферу токсичные вещества — оксид углерода, оксиды азота, альдегиды и несгоревшие углеводороды, среди которых особую опасность представляют ароматические, в частности бензопирен, вызывающий онкологические заболевания. Кроме того, входящий в состав воздуха азот при высокой температуре и давлении в цилиндрах двигателя реагирует с остаточным кислородом, в результате образуются оксиды азота — еще одна вредная составляющая выхлопных газов.

Токсичные вещества образуются и при сгорании топлива с некоторыми присадками и примесями (например, свинец, присутствующий в этилированном бензине).

Автомобиль загрязняет атмосферный воздух не только токсичными компонентами отработанных газов, парами топлива, но и продуктами износа шин, тормозных накладок. В городские водоемы и почву попадают топливо и масла, моющие средства и грязная вода после мойки, сажа. В атмосферный воздух постоянно поступают пары топлива из баков, наиболее заметные в летний период в местах массовых стоянок автомобилей. Наибольший ущерб здоровью наносят машины, стоящие в непосредственной близости от жилых домов.

Количество выделяемых в окружающую среду вредных веществ зависит от численности и структуры автомобильного парка, а также от технического состояния автомобилей, и в первую очередь их двигателей. Только из-за отсутствия необходимой регулировки карбюратора бензинового двигателя внутреннего сгорания выброс оксида углерода может возрасти в 4—5 раз.

На состав отработанных газов двигателя большое влияние оказывает режим работы автомобиля в городских условиях. Низкая скорость движения и частые ее изменения, многократные торможения и разгоны способствуют повышенному выделению вредных веществ.

В защите атмосферы от загрязнения автомобильными выхлопами наша страна существенно отстала от развитых стран Запада, причем по многим показателям. Двигатели даже новых отечественных автомобилей, сходящих с конвейеров автозаводов, выбрасывают в расчете на 1 км пройденного пути в 3—5 раз больше вредных веществ, чем их зарубежные аналоги. Каждый пятый автомобиль эксплуатируется с повышенной токсичностью или дымностью

отработанных газов. В крупных городах доля загрязнения воздуха автотранспортом достигает 70—80% общего уровня загрязнения. В ряде городов содержание окиси углерода в воздухе над автомагистралями в 10—12 раз превышает предельно допустимую концентрацию (ПДК). По оценкам медиков и экологов, автотранспорт заметно сокращает среднюю продолжительность жизни населения.

Около 50 млн россиян проживают в условиях десятикратного превышения предельно допустимой концентрации вредных веществ в атмосферном воздухе, половина которых исходит от автотранспорта.

В условиях акустического дискомфорта, вызванного шумовой нагрузкой от транспортных потоков, находятся около 30 млн человек. Примерно 10—15 млн человек, проживающих на примагис- тральных территориях, подвержены повышенному риску необратимой потери здоровья.

Противоречия, из которых «соткан» автомобиль, пожалуй, ни в чем не выявляются так резко, как в деле защиты природы.

В 2004 г. в Москве зарегистрировано 2,9 млн автомобилей, причем машин со столичными номерами. А в город ежедневно стекается до 600 тыс. иногородних экипажей, так что реальная цифра составляет 3,5 млн. Москва не рассчитана на такое количество машин. Ее предел — 1,2 млн, причем это касается относительно новых районов. Те, кто когда-то планировал развитие столицы, исходили из мощностей отечественного автопрома. А иногородние автомобили и вовсе в расчет не принимались, так как Москва всегда была режимным городом.

Москва в пределах МКАД способна «переварить» от силы 1,5— 2 млн машин, но не 3,5 млн. Парковочных мест в ней всего лишь 0,9 млн.

В виде отработанных газов продуктов испарения бензина и других вредных примесей в атмосферу ежегодно выбрасывается не менее миллиона тонн загрязняющих веществ. Ежегодный ущерб составляет 7 млрд рублей. Более того, с увеличением количества автомобилей напрямую связан рост заболеваний среди москвичей.

По некоторым оценкам, нынешнее состояние атмосферы ведет к сокращению срока жизни горожан на пять лет.

Автомобиль «Волга» на 100 км потребляет до 15 л бензина, а японские машины такого же класса — 4—5 л. Следовательно, отечественные автомобили загрязняют атмосферу в 3 раза больше. 77% автотранспорта имеет срок службы 9 лет и более, что увеличивает загрязнение атмосферного воздуха.

Москве удалось снизить выбросы в атмосферу от автотранспорта на 160 тыс. т. Этому способствовало открытие третьего транс- 3-6659

портного кольца, там выше средняя скорость и соответственно меньше выбросов.

По прогнозам управления транспорта и связи правительства Москвы, количество легковых автомобилей в Москве вырастет к 2020 г. минимум на 40%.

Петербург входит в «тридцатку» самых опасных городов России по степени загрязненности воздушного бассейна. И если загрязнение атмосферы предприятиями промышленности и энергетического комплекса сократилось в связи со спадом производства, то выхлопы автотранспорта стали самой угрожающей ее составляющей.

Из 239,8 тыс. т вредных веществ, попавших в атмосферу Петербурга в 2003 г., 77% пришлось на выхлопные газы автотранспорта. Жители северной столицы вдыхают оксиды углерода, серы и азота, метан, бензол, хлорфторуглеводороды, пыль, сажу, асбест, соли тяжелых металлов.

Загрязнение атмосферного воздуха взвешенными веществами привело к увеличению смертности среди взрослого населения в среднем на 15—20% и более чем в три раза увеличило заболеваемость бронхитами у детей.

Ежегодно в одном или нескольких районах города отмечаются концентрации вредных веществ, в 10 раз превышающие ПДК. Вблизи перекрестков концентрация диоксида азота может достигать 25— 35 ПДК, а оксида углерода — 12—18 ПДК.

Автотранспортный парк в Петербурге на сегодняшний день составляет более 1,3 млн единиц. По всем прогнозам, он будет продолжать расти на 8—9% в год. Следовательно, в ближайшем будущем рост выбросов загрязняющих веществ в городской атмосфере увеличится на 30—40%. Специалисты предупреждают, что к 2010 г. проблема загрязнения воздушной среды может стать одной из наиболее острых социально-экономических проблем города на Неве.

Опыт других стран. Американцы раньше других испытали на себе «грязное» дыхание автомобилей, и прежде всего в Калифорнии. В 1955 г. конгресс США принял акт о чистоте воздуха. Спустя 10 лет утвердили национальную программу борьбы с токсичными выбросами автотранспорта. В 1970-м — приняли закон, в соответствии с которым уровень токсичных выхлопов автомобилей с 1975 г. должен был уменьшиться в среднем наполовину по сравнению с машинами 1960 г. выпуска. Автомобильные концерны занялись усовершенствованием автомобиля, прежде всего его топливной системы. Машины начали оборудовать разными приспособлениями, снижающими содержание вредных компонентов в отработанных газах, самым значительным из которых до сих пор остается каталитический нейтрализатор.

Другой важной составляющей программы оздоровления экологической обстановки стал переход нефтеперерабатывающей промышленности на неэтилированный бензин. Он обошелся Соединенным Штатам в десятки миллиардов долларов. Это позволило уменьшить количество выбросов на 90% и увеличить автомобильный парк в 10 раз, сохранив при этом прежнюю чистоту воздуха.

Однако национальная Ассоциация легочных заболеваний установила, что, несмотря на предпринимаемые меры, выхлопные газы по-прежнему остаются основной причиной многочисленных приступов астмы и других респираторных заболеваний у рядовых американцев. Федеральное правительство наметило план экологического спасения, предусматривающий снижение в течение пяти лет вредных для здоровья человека веществ в автомобильных выхлопах еще на 95%. Производителям предстоит также снизить содержание серы в бензине на 90%. Правда, оплачивать научные и производственные разработки придется самим автолюбителям, так как свои расходы компании непременно «вложат» в себестоимость продукции.

США потребовалось 30 лет, чтобы перейти на экологически приемлемый автомобильный транспорт.

Подавляющее большинство машин в США имеют в последние годы невысокий выброс вредных веществ. Состояние атмосферы крупных городов значительно улучшилось, особенно в штате Калифорния, где стандарты примерно на 30% жестче, чем федеральные. Так что даже не все автопроизводители, в частности корейские, могут продавать в этом штате свои машины. Да и все остальные сейчас со страхом смотрят на новую программу этого штата — Zero Emission Vehicle (автомобили с нулевым выбросом), которая будет введена с 2010 г.

Загазованность на дорогах Европы становится причиной смерти более 40 тыс. человек ежегодно. Такой вывод сделан в 2000 г. в отчете британского медицинского журнала «Ланцет». Мелкие частицы топлива, содержащиеся в выхлопных газах, могут привести к тяжелым заболеваниям — хроническому бронхиту и астме. Исследованиями руководила группа из Базельского университета — они изучали загазованность воздуха в Швейцарии, Австрии и Франции. Ученые считают, что правительства стран Европы должны ввести высокий налог на владельцев автомобилей, стимулировать развитие общественного транспорта и разработку систем эффективной очистки выхлопных газов.

В начале 1997 г. в Европе насчитывалось 248,2 млн автомобилей, из них в странах Общего рынка — 187,5, в Америке — 262,3, в том числе в США — 200,5, в Азии — 125,7, в Африке — 17,9 млн автомобилей.

По данным Министерства здравоохранения Великобритании, загрязнение атмосферного воздуха выхлопами автотранспорта становится причиной поражения сердечно-сосудистой системы человека. Из 50 пациентов, поступающих в больницы Лондона с диагнозом инфаркт, по меньшей мере у одного он связан с атмосферным загрязнением. Самыми опасными признаны элементы, содержащиеся в выхлопных газах автомобилей. Именно они во время перепадов давления, жары и повышенной влажности воздействуют на сердечно-сосудистую систему, а также вызывают респираторные заболевания.

По данным ВОЗ, автомобильные выхлопы приводят к большей смертности, чем автокатастрофы. Загрязненный воздух ежегодно становится причиной гибели 21 тыс. человек в Австрии, Франции, Швейцарии.

Преждевременную смерть от сердечных заболеваний вызывают микроскопические частицы, содержащиеся главным образом в выхлопных газах автомобилей. В связи с этим Европейская комиссия разработала документ, впервые вводящий жесткие ограничения на предельные количества выброса частиц диаметром до 10 мкм (РМ10) и диаметром не менее 2,5 мкм (РМ2,5). К 2005 г. концентрация РМ10 в странах Европы в одном кубометре воздуха не должна превышать 50 мкг за сутки, а средний суточный предел для РМ2,5 — 40 мкг. Европейские нормы чистоты приземного слоя атмосферы для мелких частиц более строги, чем в Америке. Может быть, потому, что в Старом Свете их главным «поставщиком» служит автотранспорт, а в Новом — промышленность.

Впрочем, в некоторых европейских городах подобные акции проходят гораздо чаще. Например, в жаркие безветренные дни парижские автолюбители зачастую вынуждены пользоваться услугами общественного транспорта. Если загрязнение превышает допустимый уровень, а метеорологические условия (отсутствие ветра, осадков, высокая температура) осложняют ситуацию, власти принимают решение об ограничении движения транспорта на следующий день начиная с 6 утра. По четным дням «на приколе» остаются автомобили с нечетными номерами, и наоборот. Причем запрет касается не только столицы, но и пригородов, где есть метро. Право на беспрепятственный въезд в «критические» дни оставлено лишь за спецтранспортом, машинами врачей и медсестер, а также автомобилями, в которых не менее трех пассажиров.

Тем же путем пошел муниципалитет итальянской столицы, запретивший въезд частных автомобилей в центр города по воскресеньям в течение десяти часов. Общественный транспорт работает по обычному графику. Примерно такие же правила пользования автомобилями муниципальные власти ввели еще в 150 городах Италии.

Водители шведского города Гетеборг в рамках экологического проекта имеют возможность увидеть, какой объем выхлопных газов извергают их автомобили. Для этого нужно подъехать к специальному прибору, установленному у дороги. Он замеряет выброс невидимым человеческому глазу световым лучом. Далее проба мгновенно обрабатывается и на специальном электронном табло высвечивается результат.

Фотохимический туман. С 30-х годов XX в. над Лос-Анджелесом в теплое время года стал появляться смог — туман влажностью около 70%. Это явление назвали фотохимическим туманом, так как для его возникновения необходим солнечный свет, вызывающий сложные фотохимические превращения смеси углеводородов и окислов азота, поступивших в воздух в результате автомобильных выбросов, в вещества, значительно превышающие по своей токсичности исходные атмосферные загрязнения.

Фотохимический туман сопровождается неприятным запахом, резко снижает видимость, у людей воспаляются глаза, слизистые оболочки носа и горла, возникает удушье, обостряются легочные заболевания, бронхиальная астма. Повреждаются и растения. Сначала на листьях появляется водное набухание, через некоторое время нижняя поверхность листьев приобретает серебристый или бронзовый оттенок, а верхняя становится пятнистой с белым налетом. Затем наступает быстрое увядание.

Такой туман вызывает коррозию металлов, растрескивание красок резиновых и синтетических изделий, портит одежду, нарушает работу транспорта.

Основная причина — отработанные газы автомобилей. На каждом километре пути легковой автомобиль выделяет около 10 г окиси азота. В Лос-Анджелесе — городе с огромным парком автомобилей — часты температурные инверсии — до 260 дней в году. Инверсионный слой располагается на небольшой высоте, а интенсивность солнечной радиации в этом регионе довольно велика, поэтому фотохимический туман наблюдается здесь более 60 дней в году.

В Лос-Анджелесе особый климат. С трех сторон залив окружен горами, а с четвертой идет воздушный поток над почвой, сильно нагревающейся под действием солнечного тепла, устремляющийся вверх. Верхнюю часть этой гигантской колбы закрывает низкий инверсионный слой, проходящий на уровне 200—250 м.

В утренние «часы пик» в воздухе накапливается большое количество отработанных газов и к полудню образуется фотохимический туман. Во второй половине дня под действием усиливающегося нагрева инверсия ослабевает, смог поднимается вверх. В ясные дни солнечная радиация вызывает расщепление молекул двуокиси азота на окись азота и атомарный кислород, который соединяясь с молекулярным кислородом, образует озон. Казалось бы, озон, окисляя окись азота, должен вновь превратиться в кислород, а окись азота — в двуокись. Но этого не происходит, так как окись азота вступает в реакцию с содержащимися в отработанных газах олефинами, которые расщепляются и образуют осколки молекул. Так появляется избыток озона.

В результате продолжающегося фотолиза новые массы двуокиси азота расщепляются и дают дополнительное количество озона. Возникает цепная реакция, и в атмосфере постепенно накапливается озон. Ночью этот процесс прекращается. При вступлении озона в реакцию с олефинами образуются различные перекиси, которые и составляют характерные для фотохимического тумана продукты окисления (оксиданты).

Фотохимический туман характерен для многих крупных городов мира — Нью-Йорка, Чикаго, Бостона, Детройта, Токио, Милана. В городах России подобных явлений не наблюдалось, однако условия для них могут возникнуть.

Оценка токсических выбросов. Чтобы уменьшить загрязнение атмосферного воздуха отработанными газами, необходим повседневный технический контроль состояния автомобилей. Все автохозяйства обязаны следить за исправностью машин, выпускаемых на линию. Низкий уровень технического обслуживания, отсутствие контроля приводят к расстройству узлов и систем автомобиля, а выбросы вредных веществ в атмосферный воздух возрастают. В результате все усилия автомобильной промышленности по совершенствованию двигателей для обеспечения требований экологических стандартов сводятся на нет. Поэтому сегодня особенно актуальной становится задача не только и не столько совершенствовать конструкции автомобилей с точки зрения ограничения токсичности, сколько повышать уровень технического обслуживания и улучшать контроль за их техническим состоянием.

В мире действуют три основных стандарта, по которым измеряются предельно допустимые выбросы автомобиля страны-производителя (табл. 2).

Согласно принятой в 2002 г. государственной Концепции развития автомобильной промышленности России повышение экологических характеристик выпускаемых автомобилей планируется проводить в три этапа. Производство машин, удовлетворяющих нормам Евро-2 и Евро-3, предполагалось организовать уже на первом этапе (до 2005 г.). В 2008-м отрасль должна освоить Евро-4,

Таблица 2

Нормативные требования по выбросам вредных веществ              '

Экологический

класс

транспортного

средства

Категория

транспортного

средства

(полная масса, кг)

Контрольная масса (RW), кг

Нормы выбросов, г/км

СО

СН

NOx

CH+NOx

Евро-2

2500

_

2,2

0,5

2500-3500

До 1250

2,2

0,5

1250-1700

4,0

0,6

Более 1700

5,0

_

0,7

3500

40[2] [3]

2,4*

10*

Евро-3

2500

2,3

0,20

0,15

2500-3500

До 1305

2,3

0,20

0,15

1305-1760

4,17

0,25

0,18

_

Более 1760

5,22

0,29

0,21

3500

**

**

**

Евро-4

2500

1,0

0,10

0,08

2500-3500

До 1305

1,0

0,10

0,08

1305-1760

1,81

0,13

0,10

_

Более 1760

2,27

0,16

0,11

3500

**

**

**

а к 2010 г. — перейти на электронное управление работой двигателя и автомобиля в целом.

По данным НИИ автотранспорта, в 2002 г. легковых автомобилей, отвечающих нормам Евро-2, в национальном автопарке насчитывалось 5% (примерно 1,15 млн). Правда, в основном это новые и с небольшим сроком эксплуатации иностранные автомобили, ведь отечественные модели в подавляющем большинстве оснащаются архаичными карбюраторными моторами, отвечающими самым невзыскательным требованиям стандарта Евро-0. Количество же автомобилей с более экологичными инжекторными двигателями сравнительно невелико. Поэтому нужен каталитический нейтрализатор. Однако этой полезной опцией смогут похвастаться в основном экспортные версии отечественных автомобилей, внутри страны она практически недоступна, поскольку не востребована рынком.

Решение экологической проблемы на АвтоВАЗе пройдет в три этапа. До 2004 г. будет обеспечен выпуск автомобилей, отвечающих нормам Евро-2, к 2008 г. все автомобили компании должны соответствовать стандарту Евро-3, а к 2010-му — Евро-4.

В 2002 г.межгосударственные финансово-промышленные группы «Аэрокосмическое оборудование» и «БелРусАвто» подписали соглашение о разработке новых моделей дизельных автомобилей с двигателями, соответствующими экологическим параметрам Евро-3 и Евро-4. «Аэрокосмическое оборудование» передаст «БелРусАвто» новейшие технологии, которые используются в авиационной технике. Это позволит создать автомобили, отвечающие современным требованиям. К тому же они будут гораздо дешевле, чем западные модели.

В 2003 г. на шестом Московском автомобильном салоне был представлен первый российский двигатель, соответствующий стандарту Евро-3, разработанный в рамках союзной программы «Развитие дизельного автомобилестроения». Этим мотором оснащен новый тягач Минского автомобильного завода.

Чтобы подобные программы развивались, требуются организационные, административные, технические и экономические меры, координация действий федеральных органов исполнительной власти и органов власти субъектов Российской Федерации.

В частности, налогообложение должно стимулировать производство, сбыт и использование автомобилей, горючего и масел улучшенных экологических характеристик. Нужно дифференцировать ставки акцизов на этилированный и неэтилированный бензин, установить административную ответственность за нарушение правил хранения и реализации этилированного бензина, приступить к массовому производству малогабаритных приборов контроля токсичности отработанных газов и качества моторного масла.

В США и Европе автомобиль выделяет в 30—50 раз меньше токсичных веществ на 1 км пробега, чем в России. В Москве каждый пятый автомобиль, имеющий талон техосмотра, выбрасывает в атмосферу токсичных веществ больше, чем предусмотрено даже российским стандартом.

_В последние годы во всех промышленно развитых странах разрабатываются транспортные средства нового поколения. В США, например, действует программа партнерства правительства и автомобильной промышленности «Partneships for a New Jeneration of Vehicles» создания прототипа экологически чистого легкового автомобиля с расходом топлива не более 3 л на 100 км пробега. В 1996—2004 гг. на эти цели израсходован 161 млрд долларов.

Минтранс России не может вести регулярные наблюдения за вредными выбросами на сотнях тысяч автотранспортных предприятий, этим должны заниматься администрации субъектов Федерации под постоянным контролем территориальных органов Госкомэкологии России.

Согласно закону об «Охране атмосферного воздуха» (1999) запрещены производство и эксплуатация транспортных средств, содержание вредных (загрязняющих) веществ в выбросах которых превышает установленные технические нормативы выбросов.

Технический норматив выброса — норматив выброса вредного (загрязняющего) вещества в атмосферный воздух, который устанавливается для передвижных и стационарных источников выбросов, технологических процессов, оборудования и отражает максимально допустимую массу выброса вредного (загрязняющего) вещества в атмосферный воздух в расчете на единицу продукции, мощности, пробега транспортных или иных передвижных средств и другие показатели.

Порядок выдачи разрешений на выбросы вредных (загрязняющих) веществ в атмосферный воздух при эксплуатации транспортных и иных передвижных средств устанавливается специально уполномоченным федеральным органом исполнительной власти в области охраны атмосферного воздуха.

Органы государственной власти субъектов РФ могут в пределах своей компетенции ограничивать въезд транспортных и иных передвижных средств в населенные пункты, места отдыха и туризма и регулировать их передвижение.

Транспортные и иные передвижные средства, выбросы которых оказывают вредное воздействие на атмосферный воздух, должны регулярно проверяться в порядке, определенном Правительством РФ.

Юридические лица и граждане при производстве и эксплуатации транспортных и иных передвижных средств и установок должны обеспечивать соблюдение установленных технических нормативов выбросов.

Мониторинг атмосферного воздуха в местах скопления автотранспорта. В 2000 г. Москомприроды России проводил мониторинг атмосферного воздуха в местах наибольшего скопления автотранспорта. Для этого в городе было создано 50 постов непрерывного контроля (10 стационарных и 40 мобильных), оборудованных американской техникой. Приборы были размещены на столбах на Таганской площади, Садовом кольце в районе Сухаревской площади, на проспекте Мира, в районе Рижского вокзала, а также установлены на автотранспорте.

В 2001 г. в некоторых районах Москвы появились автоматы, отслеживающие уровень загрязнения воздуха. Особое внимание уделяется району третьего транспортного кольца. Здесь работают автоматические анализаторы — специальные системы, определяющие уровень примесей в воздухе, и в первую очередь выхлопных газов.

В целях реализации статьи 15 Федерального закона «Об охране атмосферного воздуха» Правительство РФ приняло распоряжение № 641-р от 7 мая 2001 г., в котором предусмотрено: определить, что сертификаты, подтверждающие соответствие содержания вредных (загрязненных) веществ в выбросах технических, технологических установок, двигателей, транспортных и иных передвижных средств и установок техническим нормативам выбросов, а также сертификаты, подтверждающие соответствие топлива нормам и требованиям охраны атмосферного воздуха, выдаются в порядке, предусмотренном законодательством Российской Федерации о сертификации; Госстандарту России по предоставлению МПР России, согласованному с заинтересованными федеральными органами исполнительной власти, вносить в номенклатуру продукции и услуг (работ), обязательная сертификация которых предусмотрена законодательными актами Российской Федерации, дополнения, устанавливающие требования по соответствию содержания вредных (загрязняющих) веществ в выбросах технических, технологических установок, двигателей, транспортных или иных передвижных средств и установок техническим нормативам выбросов, а также требования по соответствию топлива нормам и требованиям охраны атмосферного воздуха.

Совершенствование двигателя внутреннего сгорания. В последние годы все крупные автомобильные компании мира заняты разработкой экологически безопасных автомобильных двигателей. Постоянно совершенствуя моторы, они создают новые, с наиболее полным сгоранием топлива. Появились двигатели, работающие на переобедненных смесях, многоклапанные системы перераспределения, впрыск топлива вместо карбюраторного смесеобразования, электронное зажигание. При запуске холодного двигателя в современных карбюраторах используются автоматы пуска и прогрева. На режимах торможения двигателя применяют экономайзер принудительного холостого хода — клапан, отключающий подачу топлива.

Большое внимание уделяется подбору обедненных регулировок дозирующих систем карбюратора. На двигателях с впрыском топлива появились электронные системы корреляции состава горючей смеси в зависимости от температуры, климатических и других условий. Система термостатирования воздуха, поддерживающая его температуру на входе в двигатель, создает оптимальные условия для приготовления горючей смеси. Система зажигания с высокой энергией распада свечи повышает надежность воспламенения смеси, особенно на режимах холостого хода.

Для уменьшения выброса окислов азота используется рециркуляция — перепуск части отработанных газов из выпускного трубопровода во впускной. При этом понижается температура сгорания и газов образуется значительно меньше. Рециркуляция применяется не только на двигателях с искровым зажиганием, но и на дизелях. Перспективны в этом плане системы электронного регулирования, оптимизирующие работу двигателя во всех режимах. Кроме того, автомобильные заводы планомерно ужесточают технологические допуски и повышают точность изготовления приборов питания и зажигания, впускной и выпускной систем, деталей кривошипного механизма и газораспределения. Поэтому автомобили ведущих фирм Европы и США выбрасывают в атмосферу в 10—16 раз меньше вредных веществ, чем в 80-х годах.

Автомобиль можно сделать экологически чистым, применяя электронные системы управления, оптимизирующие работу двигателя, тормозов и других систем. В Германии поставлена задача сократить средний расход автомобильного топлива с 9 до 5 л на 100 км пробега.

В 1998 г. на Заволжском моторном заводе разработано семейство новых двигателей для легковых и малотоннажных грузовых машин. Базовый ЗМЗ—406.10 успешно прошел государственные приемочные испытания на автомобиле ГАЗ—3102 «Волга» и показал хороший результат по сравнению со своими предшественниками: на 100 км пробега он экономит 2 л бензина, а снижение токсичности выхлопов составляет по окиси углерода — 40%, а по углеводородам плюс окислам азота — 25%. Новые моторы имеют 4 клапана на цилиндр, микропроцессорную систему управления впрыском и зажиганием. Всемирно известные фирмы «Рикардо» (Великобритания) и АВЛ (Австрия) провели экспертизу двигателя и подтвердили его соответствие современным мировым стандартам. Завод выпускает 4- и 8-цилиндровые автомобильные моторы.

В ближайшие 5—10 лет рынок новых машин должны завоевать модели с двигателем прямого впрыска топлива, который обеспечивает расход топлива на уровне дизельных двигателей и скоростные характеристики спортивных машин на бензиновом ходу. Компания «Мицубиси моторе» выпускает машины с двигателями нового класса. Однорядный, 4-цилиндровый двигатель с рабочим объемом 1,8л, не имеющий камеры предварительного смешения, отличается от аналогов с предкамерным впрыском вдвое большей степенью сжатия (20:1), способен работать при соотношении в смеси 40:1, более стабилен на малых оборотах. Благодаря этому на 25% повышается экономия топлива в городских условиях, на 8% снижается потребление топлива при движении со скоростью свыше 120 км/ч по сравнению с обычными бензиновыми двигателями и на 85% увеличивается мощность по сравнению с дизельными аналогами.

В 2000 г. инженеры французской группы Р51, в которую входят «Пежо» и «Ситроен», сконструировали на базе серийного двухлитрового бензинового двигателя мотор HPI, который на 20% экономичнее конвейерного аналога. Достигаются такие показатели благодаря устойчивой работе мотора на сверхбедной смеси (до 30:1), строгой дозировке ее компонентов (давление воздуха достигает 100 бар против традиционных 35 бар) и организации вихревого «антициклического» (по часовой стрелке) движения смеси в камере сгорания, обеспечивающей послойное ее сгорание. Главное достоинство двигателя — экологичность, содержание в выхлопных газах самое минимальное (табл. 3).

Таблица 3

Токсичность выхлопа HPI при движении по смешанному циклу, г/кг

Требования к двигателю

Окись углерода

Углеводороды

Окислы азота

Двигатель НР1

0,5

0,075

0,06

Евро-3 (с 2000 г.)

2,3

0,2

0,15

Евро-4 (с 2005 г.)

1

0,1

0,08

В мировом моторостроении доминируют поршневые двигатели внутреннего сгорания. Но ведутся поиски альтернативных решений. Одно из наиболее оригинальных — двигатель внешнего сгорания, или так называемый двигатель Стирлинга. Не вдаваясь в технические подробности, скажем, что работает такой мотор почти бесшумно и практически на любом топливе. Токсичность отработанных газов очень низкая, да и расход топлива примерно равен расходу дизеля с непосредственным впрыском. Однако для получения хотя бы средних значений удельной мощности требуются очень высокие рабочие температуры и, как следствие, дорогие жаропрочные материалы. Конструкция двигателей Стирлинга весьма замысловата, для них нужна сложная аппаратура управления. Все это делает такие моторы весьма дорогими как в производстве, так и в эксплуатации.

Российские ученые создали принципиально новую технологию работы автомобильного поршневого двигателя, не имеющего аналогов в мире. В основу разработки положено открытое группой ученых во главе с членом-корреспондентом РАН Ю. Васильевым и профессором Ю. Свиридовым явление С-процесса — молекулярного смесеобразования со 100%-ным испарением бензина. В двигатель поступает сухая безвоздушная газовая смесь (бензогаз), которая сгорает полностью и быстро. Выхлоп такого двигателя экологически чист. В результате отпадает необходимость в дорогостоящих технологиях, связанных с нейтрализацией выхлопов. С-процесс с гомогенным горением может быть внедрен на серийных отечественных двигателях.

Российские автомобили станут бесшумными и смогут ездить со скоростью иномарок, используя изобретение Г. Гребенюка. В зубчатом сцеплении крутящий момент, передаваемый от двигателя к колесам, ограничен прочностью зуба. Гребенюк сделал зуб особой формы (в торце — окружность, а в нормальном сечении — элолипс), а также уменьшил его высоту (она почти равна ширине), благодаря чему прочность увеличилась почти в 10 раз. В эволь- вентной передаче, которая обычно установлена в коробке передач автомобиля, зубья в шестерне сцепляются по линии, что сопровождается небольшим ударом. Отсюда шум. Вот в том варианте сцепления, который предложил Гребенюк, площадь контакта гораздо больше. Поэтому его шестерня работает и более плавно и тише, а главное, передает усилия (крутящий момент) от двигателя на колеса в пять—десять раз больше. Заинтересовались изобретением и западные фирмы, в частности «Мерседес» и «Ауди».

В 2004 г. Правительство России подготовило проект постановления, направленного на повышение экологической безопасности автомобильной техники «О повышении экологической безопасности автомобильной техники, вводимой в эксплуатацию на территории РФ» и соответствующий проект технического регламента. Эти документы предусматривают введение экологической классификации на автомобили как производимые в стране, так и ввозимые из-за границы. Ужесточаются требования к качеству моторного топлива в соответствии с международными стандартами. Документы увязывают действующие экономические механизмы, например плату за загрязнение, с экологическим классом автомобиля и устанавливают запрет на ввоз автотранспорта, не соответствующего экологическому классу России.

Повышение качества автомобильных бензинов. Бензины с улучшенными экологическими свойствами за счет снижения содержания в них свинца, серы, бензола и ароматических углеводородов выпускаются в нашей стране уже почти 10 лет. Однако производство принципиально нового для России топлива с европейскими экологическими характеристиками Евро-3 запущено на Московском нефтеперерабатывающем заводе впервые. Для этого создана специальная установка по выпуску кислородосодержащего компонента (ТАМЭ) проектной мощностью 200 тыс. т бензина в год. Технология разработана российскими специалистами. Причем речь идет о выпуске не только АИ-95 Премиум Евро, но главным образом высококачественного АИ-92 Регуляр Евро экологически чистого бензина.

Новое топливо прошло межведомственные испытания и получило соответствующий сертификат. На заправках Московской топливной компании (МТК) оно появилось в июне—июле 2003 г. Его транспортируют специальными бензовозами и заливают на заправках в специальные емкости.

Экологический бензин европейского качества намерены производить и другие нефтеперерабатывающие компании, в частности, Тюменская (ТНК), которая организует производство экологического бензина на Рязанском НПЗ, Башкирская (Ново-Уфимский нефтеперерабатывающий завод). Промышленное производство бензинов с улучшенными экологическими показателями осваивает ОАО «ЛУКОЙЛ»: «Евросупер-плюс» (АИ-98) и «Евросупер» (АИ-95).

Снизить вредную нагрузку на природу можно, не только усовершенствовав конструкцию двигателей и установив на машины нейтрализаторы отработавших газов, но и повысив качество топлива. Однако технические требования на наиболее массовые отечественные бензины в России еще не отвечают международным стандартам по содержанию серы, бензола и моющих присадок. Большинство отечественных заводов выпускают только два вида бензинов: летний и зимний, которые приводят к появлению паровых пробок, потере мощности при температуре воздуха выше +30°С, а зимой затрудняют пуск двигателей. Экологические бензины во многом лишены таких недостатков.

Ориентир для российских нефтепереработчиков — бензины, применяемые в Европе, которые по качеству, как правило, выше норм, регламентированных и без того жестким международным стандартом ЕМ 228. В Европе давно используют экологический бензин марки Super (или Unleaded) с пониженным содержанием свинца и серы и с добавками, которые дожигают вредные выбросы в моторе. И стоит он меньше, чем обычный: муниципалитеты поддерживают низкие цены на это топливо, чтобы владельцы машин заправлялись именно им. У российских городских властей таких возможностей нет. Кроме того, внедрению экологически безопасного топлива в нашей стране мешают отсутствие законодательной базы, разрозненность сетей автозаправок, когда невозможно проконтролировать качество бензина и самого продавца.

Россия отстает от Европы в производстве новых видов топлива на поколение. Чтобы бензина нового вида в нашей стране было много, необходимо модернизировать все нефтеперерабатывающие заводы, затраты на это составят сотни миллионов долларов. Возможно, модернизацию ускорит стремление наших производителей выйти на мировые рынки не только с нефтью, но и со своим бензином. Необходима также соответствующая государственная программа, которая обеспечила бы приток инвестиций в нефтеперерабатывающую промышленность.

Чтобы экологического бензина в стране стало много, нужно решить проблему одновременного выпуска, раздельного хранения, транспортировки и продажи топлива обычного и улучшенного качества. На это требуются существенные затраты в системе нефтепродуктообеспечения.

Хотя выпуск бензинов с улучшенными экологическими показателями увеличивает себестоимость на 5—8%, экономический эффект от их использования на автотранспорте в несколько раз выше затрат на производство.

В 2004 г. Минтрансом России «запущен» проект, который позволит обеспечить автоперевозчиков экологически чистым горючим. На международных трассах можно будет приобрести новые бензин и масла, причем отечественного производства. Стоить они будут ненамного дороже обычных.

Ведомство намерено заключить с основными поставщиками специальный договор, рассчитывая, что таким образом можно будет удержать цену топлива в пределах себестоимости. Себестоимость же горючего с низким содержанием серы, по подсчетам ведомства, выше обычного на 9%, а бессерного — на 11%.

Первый для России центр исследований и разработок построила нефтяная компания ЮКОС. Этот центр создан по мировым стандартам, аналог подобного есть только в Англии. Теперь из России можно разрабатывать и тестировать принципиально новые продукты нефтехимии, контролировать качество нефтепродуктов, заботиться об их экологической безопасности.

Если ныне на тысячу жителей приходится не менее 150 автомобилей, то каждый год количество личных автомобилей будет увеличиваться как минимум на 8%. А ведь на долю автомобилей приходится 45% всех выбросов вредных веществ в атмосферу. В городах этот показатель вдвое выше. Теперь появилась надежда на то, что воздух станет чище.

В научно-инженерном центре «Цеосит» Сибирского отделения РАН разработана установка для получения высокооктанового бензина из углеродного сырья различного происхождения. Здесь применяется высокоэффективная технология получения чистых высокооктановых фракций без каких-либо добавок. Сырьем служат попутный газ и газовый конденсат, образующийся при добыче нефти, и другие углеводородные соединения.

На Западно-Сибирском металлургическом комбинате сооружена экспериментальная установка превращения в высокооктановый бензин доменных и коксовых газов, десятилетиями выбрасывавшихся в атмосферу. Оказалось возможным превращать в бензин компоненты газов, сжигаемых на ТЭЦ, на заводах синтетического каучука, не говоря уже о топливных газах нефтеперерабатывающих заводов.

На столичном рынке работают 8 крупных нефтяных компаний. Если еще в 2002 г. количество контрафактного топлива составляло 7—10% общего оборота, то теперь его не более 5%. Жесткая конкуренция на этом рынке — лучший контролер. Каждый хозяин АЗС обязан предоставить покупателю полные сведения о продаваемом топливе, его происхождении и основные эксплуатационные характеристики: марку, ГОСТ, информацию об изготовителе и поставщике топлива, содержании присадок, температуру застывания (для дизельного топлива в зимний период).

Экологически опасный этилированный бензин использовался на территории России как минимум до конца 2002 г.

Этилирование бензина — добавление тетраэтилсвинца для увеличения его октанового числа с 76 до 93 и соответственно цены и акциза. Если в 1995 г. доля неэтилированного бензина в общем объеме производства всех остальных марок не превышала 50%, то сегодня в стране его производится 99,6%.

Применение такого бензина вызывает стойкую свинцовую интоксикацию, что особенно пагубно для детей, вызывает задержку умственного и физического развития, анемию и нарушения в работе центральной нервной системы. Законом «Об ограничении оборота этилированного бензина» введен запрет на использование и реализацию этого вида топлива с 1 января 2003 г. По мнению экспертов, на неэтилированном бензине могут эффективно работать двигатели любого типа.

В 2002 г. из 950 автозаправочных станций (АЭС) в Москве контролировалось не больше 25% в месяц. Некачественным ежегодно признается более 10% продаваемого бензина и 24% дизельного топлива. Меры столичного правительства для борьбы с этим явлением (публикация списков недобросовестных АЗС, знаки качества топлива, вывешенные на видном месте) результатов не принесли.

Постановлением правительства Москвы «О введении экологического знака для автозаправочных станций» от 12 ноября 2002 г. знак (сине-голубая капля с серо-белой каймой, а сверху — кленовый лист светло- и темно-зеленого цветов с надписью желтыми буквами «ЭКО» и словом «топливо» белого цвета, располагаемым снизу, вдоль границ капли). Этот знак выдается владельцам АЗС, добросовестно относящимся к соблюдению экологических требований и гарантирующим качество топлива. Разместить его предлагается на видном месте.

Получить знак смогут те АЭС, у которых в течение года не выявлено никаких нарушений и сотрудники которых прошли курсы экологической безопасности. Если продаваемое топливо не соответствует требованиям, экологического знака могут и лишить. А за использование поддельного придется нести ответственность.

Большинство европейских государств и США в 1998 г. приняли Декларацию о прекращении добавления свинца в бензин для общего использования автомобильным транспортом не позднее 1 января 2005 г.

Нейтрализаторы. Первые нейтрализаторы выхлопных газов, появившиеся в начале 70-х годов, были двухкомпонентными устройствами окислительного типа. Окись углерода и несгоревшие частицы дожигались в выхлопной системе машины (в результате образовывались углекислый газ и вода). А затем появились и трехкомпонентные катализаторы, которые извлекали окислы азота.

Принципиально до последнего времени конструкция нейтрализаторов не менялась: устройство со специальным блоком-носителем подключается к выхлопной системе автомобиля. Блок имеет множество продольно расположенных каналов-сот, поверхность которых покрыта тончайшим микрорельефным слоем катализатора, ускоряющего химические реакции дожигания газов при высоких (около 600—800°С) температурах. Блок изготавливают из керамики или металлических лент. Его соты образуют поверхность около 20 тыс. м2.

Поначалу в роли катализатора выступала медь, но она оказалась нестойкой к сернистым соединениям, выбрасываемым двигателем, и ее заменили платиной.

Платину в чистом виде или с добавлением палладия наносят слоем 20—60 мк. В трехкомпонентном устройстве к ним добавляют родий. На один нейтрализатор в среднем уходит 3—5 г благородных металлов. Стоимость системы нейтрализации газов составляет 700— 1000 долларов. В США ими оборудовано более 85% автомобилей. Однако для нормальной работы нейтрализаторов необходимы особые условия горения топлива в двигателе и высокое качество самого горючего. Например, этилированный бензин выводит платину из строя. А пропуски зажигания в карбюраторном моторе приводят к вспышкам несгоревшего топлива в нейтрализаторе, сплавлению керамики, блокировке мотора. (В случае с металлическим носителем катализатора — сплав хрома с никелем в виде пенометалла — устройство лишь перестает работать, но не глушит двигатель.)

Для оперативного управления смесеобразованием в зависимости от того, как протекает в данный момент горение, и был создан кислородный датчик — лямбда-зонд. Первая машина, на которой были установлены зонд и трехкомпонентный нейтрализатор («Вольво»), появилась в 1977 г. Теперь они должны быть на всех автомобилях, продающихся в развитых странах.

Нейтрализатор практически не действует при запуске холодного двигателя и прогреве его до рабочего режима. Поэтому сегодня его не только размещают ближе к выпускному коллектору, но и раскаляют его соты сигнальным подогревом (токами высокой частоты мощностью 2 кВт — большей, чем требуется для стартера).

Для нейтрализаторов необходим чистый, без примесей бензин, а его у нас почти нет. И устанавливать дожигатели резонно лишь на «впрысковые» двигатели, которые тоже очищают недостаточно. Поэтому наиболее близки к ним сейчас лишь автомобили «ВАЗ-2110». Впрыск примеряется уже и на старые модели завода, чтобы снабдить их затем нейтрализаторами, которых только на Уральском электрохимическом заводе можно выпускать до 1 млн в год. Однако почти 90% автомобильного парка России составляют машины, которые проектировались 30 лет назад и более. Поэтому обновление парка более современными автомобилями не менее важна, чем установка нейтрализаторов.

Ведущие производители намерены также снизить потребление палладия примерно на 20% за счет совершенствования конструкции катализатора и использования вторичного металла, снятого со старых машин. Пока этот показатель составляет 71,4% (2001). В новых покрытиях применяются кристаллические структуры на основе относительно дешевых металлов, которые восстанавливают кислород из всяких вредных соединений.

В 1996 г. Мосгордума приняла закон «О применении на автотранспортных средствах нейтрализаторов отработавших газов и иных технических устройств». Он предусматривает поэтапное оснащение нейтрализаторов на выхлопные трубы грузовиков, автобусов и легковых автомобилей в Москве, чьи двигатели внутреннего сгорания работают с превышением региональных норм выброса отработавших газов.

Законопроект предусматривает оборудование очистными устройствами наиболее экологически «грязных» машин — дизельных автобусов и грузовиков. А затем — всего автотранспорта, принадлежащего юридическим лицам, путем установки нейтрализаторов и на частных автомашинах.

Законом предусматривается создание сети сертифицированных мастерских со специально подготовленными специалистами. Без них нейтрализаторы на машинах не появятся. Стоимость российского нейтрализатора составляет 1000 руб., а установка обойдется в 200 руб. Поощрять покупку транспортных средств, отвечающих экологическим нормам, городские власти могут за счет налоговой скидки при регистрации новой машины. Законом предусмотрены жесткие экологические нормы для въезжающих в Москву автолюбителей: если в выхлопах обнаружат превосходящие норму вредные вещества, то транспорт будут останавливать за пределами города. За соблюдением этого правила будут следить ГАИ, московская транспортная и экологическая инспекции.

В том же году принят второй закон, предусматривающий систему мер, обеспечивающих наличие на московских АЗС только неэтилированного топлива. Меры в основном носят административный характер — штрафы для юридических лиц до 100, для руководителей АЗС — 3 МРОТ. За повторное нарушение заправочные станции будут лишаться права торговли топливом, а за неоднократное игнорирование требований закона лицензия будет отбираться навсегда.

Новые катализаторы, способные избавить автомобильный выхлоп от наиболее вредных его составляющих — оксидов углерода и азота, разработаны в Институте физической химии Российской академии наук.

Проблемой выхлопа озабочены экологи всех стран, а в Европе глушители автомобилей уже снабжены специальными катализаторами. Благодаря им содержащиеся в выхлопном газе оксид углерода и углеводороды дожигаются до углекислого газа, а не менее токсичный оксид азота превращается в азот. Но, к сожалению, зарубежные катализаторы недоступны для большинства российских автомобилистов, поскольку выполнены из благородных металлов — платины и родия — и потому чрезвычайно дороги.

Российский нейтрализатор автомобильных выхлопов, созданный учеными Института нефтехимического синтеза РАН, эффективнее и дешевле зарубежных. Он удостоен премии московского правительства. Это устройство очищает выброс автомобиля на 90%, а его цена минимум вдвое, а то и втрое ниже, чем у зарубежных, поскольку в нем нет дорогих металлов. Состоит он из меди, никеля, хрома, железа. Уже проведены испытания на «Волге», которая прошла 20 тыс. км на обычном российском бензине. Результаты — самые оптимистичные.

А суть в следующем. Если правильно подобрать комбинацию разных катализаторов, можно получить систему, где, скажем, два металла, влияя друг на друга, во много раз усилят эффект. Этот теоретический и технологический прорыв открывает принципиально новые возможности для создания экологически чистых автомобилей с дешевыми, но эффективными катализаторами.

Дизельное топливо. Немецкий инженер Рудольф Дизель (1858— 1913) удостоился, пожалуй, самой высокой чести, о которой может мечтать изобретатель, — его имя навсегда стало неотделимо от сконструированного им теплового двигателя. В последнее время в мире наблюдается тенденция возврата к дизельным двигателям.

Дизельными двигателями оборудованы 15% иномарок. Появились они и на вазовских моделях. Самый распространенный дизельный автомобиль тольяттинского производства — «ВАЗ-21045». Ставят дизели и на «Нивы». По заказу можно купить дизельную «Волгу» или «УАЗ». Между тем многие автомобилисты с недоверием относятся к машинам с дизельным двигателем, так как не знают, как этот двигатель работает, считают, что он годится лишь для грузовиков.

Конструктивно дизель во многом схож с бензиновым мотором. Он также работает по четырехтактному циклу, но в нем нет системы искрового зажигания и способа формирования рабочей смеси, ее воспламенения и сгорания иной. Если в бензиновом двигателе смесь образуется во впускной системе, попадает в цилиндры практически в готовом виде и воспламеняется искрой от свечи зажигания, то у дизеля на такте всасывания в цилиндр поступает чистый воздух. Там он сжимается (такт сжатия) и разогревается до температуры воспламенения топлива (700—800°С). И только в этот момент в камеру сгорания под большим давлением (10—30 МПа) через форсунки впрыскивается топливо. Впрыск выполняется топливным насосом высокого давления (ТНВД) — один из самых сложных и ответственных агрегатов двигателя. Это дает возможность использовать в качестве топлива более тяжелые фракции нефти (солярку) и работать на обедненных смесях, у которых выбросы окиси углерода меньше, чем у бензиновых фракций. Отсюда меньшее загрязнение окружающей среды и более высокая экономичность дизельных двигателей.

Есть и еще одно отличие: число оборотов бензинового двигателя регулируют, изменяя расход воздуха, поступающего во впускной коллектор, а на дизелях изменяют подачу топлива. Кроме того, дизели развивают высокий крутящий момент в очень широком диапазоне скоростей вращения коленчатого вала (в отличие от бензиновых моторов), что немаловажно как для тяжелой техники и вездеходов, так и для легковых машин. Первым это помогает выбраться из грязи, вторым — сэкономить топливо.

Дизельное топливо меньше, чем бензин, изнашивает стенки цилиндров, поршней и поршневых колец. Стук в поршневой группе и в клапанном механизме или повышенный угар масла у дизелей встречается куда реже, чем у бензиновых моторов. Так что хлопот с дизелями меньше, хотя масло нужно менять чаще.

Разумеется, у дизельных двигателей есть и недостатки. Главный из них — большой вес. При одинаковой мощности дизель почти на треть тяжелее бензинового мотора. Кроме того, он сильнее вибрирует и шумит. Объясняется это более высокой степенью сжатия (19—24 против 9—11) и быстрым ростом давления в камере сгорания в момент воспламенения смеси.

У дизельных автомобилей меньше токсичность отработавших газов (по сумме компонентов примерно втрое ниже, чем при бензиновых моторах). Но и дизельные двигатели экологически небезопасны: в их выхлопах содержатся твердые частицы — сажа, аэрозоли масла и несгоревшего топлива, продукты износа двигателя, сернистый ангидрид, а также полициклические ароматические углеводороды, в том числе бензопирен, присутствуют альдегиды, представленные формальдегидом и акролеином, являющиеся высокотоксичными соединениями.

Для очистки выхлопных газов на дизелях устанавливают не только окислительные нейтрализаторы, но и сажевые фильтры, системы рециркуляции. Сажевый фильтр представляет собой монолитный блок с большим числом заглушенных с одного конца параллельных каналов с пористыми стенками. Отработанные газы очищаются, проходя через пористые стенки из одного канала в другой. Фильтры делают из пенокерамики и пенометалла, поскольку поры этих материалов эффективно задерживают дизельную сажу.

С 1 января 1997 г. в Москве на муниципальном транспорте запрещено использовать дизельное топливо с содержанием серы более 0,05%. ГОСТ 17.02—02.01—84 «Охрана природы. Атмосфера. Дизели автомобильные. Дымность отработанных газов. Нормы и методы измерений» дает подробные рекомендации водителю, как определить содержание окиси углерода в выхлопе, как отрегулировать двигатель. Отечественные стандарты предусматривают дальнейшее поэтапное ужесточение норм выброса токсичных веществ.

Программа развития дизельного автомобилестроения позволила к 2000 г. решить новые проблемы. Если в 1998 г. на Ярославском моторном заводе выпускалось около 22 тыс. двигателей, то уже в 2000-м — 50 тыс. С 2004 г. в России не должно существовать новых автомобилей с характеристиками ниже Евро-2. Группа заводов готова выпускать автомобили с характеристиками Евро-2. Но сегодня ставится задача «Евро-2», «Евро-3» и «Евро-4», которую должны решить с 2003 по 2008 г.

В 2002 г. одобрен проект программы «Развитие дизельного автомобилестроения на 2003—2008 гг.», реализовывать которую будет автомобильный консорциум, состоящий из МАЗа, БелАЗа, УралАЗа, КамАЗа и Ярославского моторостроительного завода.

Автомобили на газе. Перевод автомашин на газовое топливо позволит почти в 100 раз снизить выбросы канцерогенных веществ в атмосферу. Сократится и расход нефтепродуктов: каждая тысяча газобаллонных автомобилей сэкономит на грузовых перевозках 12 тыс. т, на таксомоторных — 6, на пассажирских автобусах — 30 тыс. т в год. Значительно сократятся затраты и на охрану окружающей среды и воздушного бассейна.

Наиболее реальной альтернативой бензину и дизельному топливу становится сжиженный или сжатый газ. Запасы его в несколько раз превосходят запасы нефти, да и технология переработки проще, чем метод извлечения бензина из нефти. Кроме того, для перехода на газообразное топливо не требуются конструктивные изменения в двигателях внутреннего сгорания. Концентрация окислов углерода и азота в выхлопе мотора, работающего на газе, значительно ниже, чем бензинового мотора, даже снабженного самым современным трехкомпонентным каталитическим нейтрализатором с замкнутым контуром. Наконец, газовое топливо не содержит соединений свинца и серы.

Газ великолепно смешивается с воздухом и равномерно распределяется по цилиндрам двигателя, что гарантирует его полное сгорание и высокую топливную экономичность.

Эти преимущества особенно ярко проявляются по мере понижения температуры окружающего воздуха.

Кроме того, газовое топливо продлевает жизнь автомобильного двигателя почти в 1,5 раза: если бензин смывает со стенок цилиндров смазку, разжижает и портит ее, то газ не нарушает масляную пленку между трущимися деталями, и они меньше изнашиваются.

Сейчас из 500 млн автомашин, эксплуатируемых в мире, 1,2 млн работают на природном газе — метане, лишенном серы, свинца и различных примесей. Очевидно, что их доля будет постоянно расти, так как низкая стоимость и экологическая чистота делают их все более популярными. Использование природного газа на автотранспорте при полной загрузке только действующей сети автомобильных газонаполнительных компрессорных станций (АГНКС) позволило бы снизить вредные выбросы на 10%.

Автомобилисты, установившие в автомобиль газовое оборудование, в этом, как правило, не разочаровываются. Во-первых, снижается износ двигателя, во-вторых, дешевизна газового топлива по сравнению с бензином позволяет уже через год-полтора окупить установку оборудования. Одной заправки баллона независимо от его объема и вида топлива хватает на 150—500 км. Правда, до сих пор сеть газовых заправок России остается неразвитой, и это надо учитывать в дальних поездках. Прежде чем устанавливать на свой автомобиль систему, работающую на газовом топливе, надо определиться, на каком газе вы собираетесь ездить — на сжатом природном (метане) или сжиженном пропан-бутане. Метан дешевле и безопаснее, но имеет ряд минусов. Мощность двигателя при работе на сжатом газе падает примерно на 20%. Да и запас хода на таком топливе у автомобиля с 90-литровым баллоном едва достигает 150 км. Пропан-бутановая смесь дороже метана, двигатель при правильной регулировке оборудования практически не теряет в мощности, а запас хода на одной заправке возрастает до 500 км.

В итоге стоимость пробега автомобиля при использовании про- пан-бутановой смеси примерно в два раза дешевле, а метана — почти в четыре раза, чем при работе на бензине. Однако переделка двигательной системы автомобиля под сжатый газ обойдется существенно дороже, чем под пропан-бутановую смесь.

Российский газовый гигант намерен в ближайшее время стать мировым лидером по производству моторного топлива. «Газпром»

заинтересован в поставках сжиженного природного газа (СПГ) американским потребителям. Опираясь на значительные ресурсы шельфа арктических морей, корпорация прорабатывает ТЭО по созданию инфраструктуры производства СПГ и поставок на рынки Северной Америки. «Газпром» намерен развивать производство природного газа и для российского рынка.

В 2004 г. производством газового топлива для автомобильного транспорта занимается его дочернее предприятие — компания «Сибур». В компании производством сжиженного углеводородного газа занимаются 4 завода, общий объем производства в 2004 г. составил 3,1 млн т. В стране работают 100 заправок пропан-бутановой смеси. Предполагается довести их число в ближайшие годы до 230.

В будущем планируется освободить от уплаты различных экологических сборов автовладельцев, чьи транспортные средства работают на газе. Существенные выгоды для водителей, отказавшихся от привычного горючего, гарантируются законом «Об использовании природного газа в качестве моторного топлива».

Автомобили, работающие на природном газе, не будут ставиться на учет как источники вредных воздействий на атмосферный воздух. Соответственно их владельцам не придется получать разрешение на выброс вредных -веществ. Кроме того, машинам, в которых вместо бензина используется газ, разрешат не проходить так называемую проверку на окись углерода.

Решено также материально заинтересовать водителей: стоимость газа должна быть значительно ниже, чем стоимость топлива из нефтепродуктов.

Подобные привилегии предполагается предоставлять частным и коммерческим структурам. Транспортные средства государственных предприятий решено принудительно переводить на газ.

Создание в Москве сети газозаправочных станций станет своеобразным стартом для перехода на этот более экологичный вид горючего. Даже частичная газификация автотранспорта снизит вредные выбросы в атмосферу почти в 6 раз. В связи с этим уже в 2003 г. в столице переориентировано на газовое топливо 950 городских автобусов и 15 тыс. грузовиков. Личный автопарк владельцы перевести на газ смогут самостоятельно. Через 3 года в Москве будет действовать не менее 50 мастерских, специализирующихся на установке газобаллонного оборудования. К этому же сроку планируется решить проблему с заправкой газифицированных автомашин.

Немало стран, где правительство и деловые круги осознали необходимость газификации транспорта. В США, Италии, Испании, Новой Зеландии, Венесуэле разработаны государственные программы перевода транспорта на газомоторное топливо. Работа эта многогранна. Она не имеет одноразового решения. Это растянутый на годы процесс. В США, например, в федеральный закон поправки вносятся уже 11 лет. Этим законом и законами штатов регулируются налоговые и кредитные льготы, дотации на приобретение оборудования для АГНКС и газобаллонного оборудования для автомобилей.

Водород — автомобильное топливо XXI в. Использование водорода в_качестве основного вида топлива может коренным образом изменить будущую техническую цивилизацию. Важнейшая проблема современности — охрана окружающей среды от загрязнения — будет практически решена.

Характеристики водорода как моторного топлива уникальны: высокая теплота сгорания — 120 МГж/кг (у бензина почти в 3 раза ниже); хорошая воспламеняемость; безвредность отработанных газов; высокая скорость сгорания (в 4 раза выше, чем у смеси «бензин-воздух»),

В мире производится около 50 млн т водорода в год, в основном путем конверсии жидкого и газообразного топлива. Под конверсией понимают химическую реакцию углеводородов с водяным паром (паровая конверсия), либо с паром и кислородом (парокислородная конверсия), либо с кислородом (кислородная конверсия), в результате которых образуются водород и окиси углерода. Наибольшее распространение получила паровая каталитическая конверсия метана. Процесс протекает при умеренной температуре — 800—850°С.

В первой четверти XXI в. ученые прогнозируют рост производства и потребления водорода в несколько раз по сравнению с сегодняшним уровнем.

Разработан ряд перспективных методов получения водорода, например путем электролиза воды. По различным данным, из воды ежегодно получают от 0,5 до 1,5 млн т водорода (1—3% общего количества). Пока получение электролизного водорода обходится в два раза дороже, чем конверсионного, но при использовании промышленных электролизеров следующего поколения в будущем водород может сравняться по стоимости с конверсионным, а затем стать дешевле.

Получают водород и с помощью угля, однако это не чистый водород, а его смесь с монооксидом углерода — синтез-газ и искусственные энергоносители. Совершенствование этих процессов должно привести к снижению затрат на получение водорода и синтез-газа и к их применению в районах крупных угольных месторождений.

В результате сгорания водорода образуется водяной пар — рабочее тело паротурбинных установок. Поэтому его использование в энергетике потребует усовершенствования энергопроизводящих систем.

В каком виде можно применять водород? Газообразный, даже сильно сжатый водород невыгоден, так как для его хранения нужны баллоны большой емкости. Более реальный вариант — жидкий водород. Правда, в этом случае необходима установка дорогостоящих криогенных баков со специальной термоизоляцией. Возможно хранение водорода в твердой фазе в составе металлогидридов, что безопаснее хранения бензина в цистернах. Связывать водород при определенных условиях могут интерметаллические соединения на основе редкоземельных металлов, титана, железа и др. В Институте металлургии РАН разработан интерметаллический сплав на основе никеля и редкоземельного металла лантана. Благодаря своей структуре сплав обладает некоторыми свойствами неметаллов и может поглощать (сорбировать) и удерживать газы, а при нагревании до 150°С — выделять их. При этом объем сорбируемого водорода в 500 тысяч раз превышает объем самого интерметалла.

Процесс накопления и обратного выделения зависит не только от емкости «поглотителя», но и от его конфигурации. Чем больше поверхность, тем быстрее происходит сорбирование и соответственно обратное выделение водорода. Скорость можно регулировать, меняя температуру нагрева. Это позволяет довольно просто управлять подачей горючего в двигатель. Кроме того, в процессе накопления и отдачи водорода сохраняется первоначальная эффективность при многократном повторении. Интерметалл представляет собой компактный аккумулятор водорода, который может стать основой взрывобезопасного «топливного» бака.

В Великобритании предложен новый способ хранения водорода. Не исключено, что именно так будут заправлять автомобили будущего, работающие на водородном топливе. Исследователи из университета Ньюкасла предлагают свое решение проблемы: материал с нанопорами, диаметр которых в тысячу раз меньше толщины бумажного листа. Под большим давлением в эту «губку» закачивают водород, а чтобы его высвободить, достаточно «губку» нагреть. М. Томасу, одному из авторов разработки, удалось на практике доказать возможность поглощения большого количества водорода пористым материалом и выделения его в нужный момент. Триумфальное шествие нанотехнологий продолжается.

В Институте водородной энергетики и плазменных технологий разработана принципиально новая схема водородного автомобиля. Окисление происходит не в двигателе внутреннего сгорания, а в электрохимическом генераторе, где и вырабатывается электрическая энергия, вращающая основной вал двигателя. Трансформация энергии водорода в электроэнергию с помощью электрохимического генератора, основанная на полимерных мембранах, позволяет это делать при температуре кипения воды, что исключает синтез окислов азота из воздуха, неизбежно возникающий при высоких температурах в других системах. В итоге на выхлопе — чистая вода.

Ученые разработали систему водородной безопасности — так называемые дожигатели, которые нейтрализуют водород при малейшей его утечке, сигнализируя водителю о неисправности.

Топливные элементы — это прорыв на пути к экологически чистому автомобильному двигателю. Основное горючее — водород — пропускают через полимерные мембраны с катализаторами, которые вызывают химическую реакцию с кислородом воздуха: водород превращается в воду, а химическая энергия его сгорания — в электрическую. Еще одно достоинство двигателя на топливных элементах — высокий КПД. Для обычных двигателей, работающих на бензине и дизельном топливе, он составляет 25—45%, КПД же топливных элементов — 70% и выше.

Принцип работы топливных элементов был известен 160 лет назад, когда его описал английский судья и профессор физики Вильям Роберт Гроуз. Но только достижения последнего десятилетия в области мембранных технологий, которые удалось добиться лишь с помощью мощных компьютеров, позволили подойти к практическому использованию элементов.

До недавних пор топливные элементы конструировали только для научных целей, например космических исследований. В настоящее время их начинают применять на стационарных и передвижных электростанциях, внедрять в качестве силовых установок на надводных судах и подводных лодках.

Рано или поздно человечество распрощается с двигателем внутреннего сгорания. Альтернатив ему изобретено немало, но наиболее перспективна силовая установка, использующая в качестве топлива водород. Именно на этом направлении сосредоточили основные усилия (и миллиардные инвестиции) ведущие мировые автопроизводители. Аналогичные работы ведутся и в России. Кстати, в СССР еще в начале 80-х годов прошлого века успешно прошел испытания микроавтобус РАФ с водородной силовой установкой. Разумеется, речь идет об установке, в которой водород, проходя через топливные элементы, генерирует энергию, питающую электромотор.

Бортовая энергоустановка состоит из хранилища водорода (либо вещества, из которого он конвертируется), топливного элемента (ТЭ) — устройства преобразования энергии окисления водорода в

электричество — и электродвигателя. Причем еще чуть более 10 лет назад в ТЭ использовался водно-щелочной элемент. Но постепенно пришли к выводу, что полимерно-мембранная технология куда совершеннее, ведь в случае ее применения не нужно возить дополнительные баллоны с кислородом.

Институт водородной энергетики и плазменных технологий Российского научного центра «Курчатовский институт» вместе с тольяттинским заводом «Красная Звезда», НАМИ, некоторыми другими партнерами готовят опытный образец автомобиля с топливными элементами на борту, которые работают на водород. Система помещается в подкапотном пространстве.

Япония — лидер в технологии производства машин. Компания «Тойота» первой в мире поставила на поток автомобили с гибридным двигателем (бензиновый мотор и электродвигатель, без коробки передач). Автомобили, работающие на топливных элементах, фактически на водороде (выхлоп — обычный водяной пар), выпускают «Тойота» и «Хонда».

Американские исследовательские агентства предсказывают весьма значительный рост продаж автомобилей с гибридными силовыми установками. По прогнозам, к 2008 г. в США будут покупать до полумиллиона машин такого типа. А спустя пять лет рынок вырастет еще на 50%. В 2002 г. гибридным моделям отдали предпочтение 38 тыс. американцев, сегодня — до 54 тыс.

На международном автосалоне в 2004 г. в Париже экологические автомобили были весьма популярны. Потребитель в первую очередь интересуется, насколько «прожорлив» его будущий автомобиль, нежели тем, каковы литраж и мощность двигателя. Немецкий концерн привез на автосалон свою концептуальную модель BMW Clean Energy — автомобиль, двигатель которого работает на водородных элементах. «Toyota» показала новую, более мощную модификацию своего бензин-электрического гибрида Prius GT. Мощность его двигателя за счет совмещения 1,5-литрового бензинового мотора и электропривода увеличена до 147 л.с. Также впечатляет и другая разработка концерна, которая была показана в Париже, концепт D-4D 180 Clean Power, выхлоп 2,2-литрового двигателя которого на 50— 80% безопаснее самых жестких экологических требований Евро-4.

АвтоВАЗ выставил опытный образец автомобиля с водородным двигателем.

Электромобиль. Только с 60-х годов (особенно после энергетического кризиса 1973 г.) возник интерес к их массовому использованию. Это было вызвано не только энергетическими, но и серьезными экологическими проблемами: электромобиль не загрязняет и не подогревает воздух, он не такой шумный.

В 1993 г. в Калифорнии (США) принят закон, предусматривающий обязательный выпуск национальными производителями не менее 2% автомобилей с «нулевым выхлопом», прежде всего электромобилей.

В 1998 г. фирма «Дженерал моторе» построила самый дорогостоящий электромобиль. Его начинка — 44 никель-металлгидрид- ные батареи, топливные ячейки и трехфазный электромотор мощностью 137 л.с., разгоняющий машину весом 1300 кг до 150 км/ч с общим пробегом 500 км от одной зарядки. Исходным топливом для электромобиля служит технический спирт — метанол. Смешиваясь с водой, спирт разлагается в испарителе на водород и двуокись углерода. Водород поступает в топливные ячейки и после ионизации вырабатывает электроэнергию, подпитывающую батареи. Ионы окисляются кислородом, содержащимся в воздухе, и превращаются в воду, которая используется на первой стадии цикла. Таким образом решается масса проблем, которые прежде делали автомобиль на электротяге столь непривлекательным: батареи не нужно заряжать от сети, а баки — заправлять взрывоопасным водородом. Правда, здесь есть одно «но». Аналогичные установки американцы используют в космосе. И цена их столь заоблачная, что о «гражданском» применении таких установок пока не может быть и речи.

Страна, которая первой выйдет на мировой рынок с электромобилем, не уступающим автомобилю с бензиновым двигателем, окажется лидером в гонке за транспорт XXI в.

Опередив в очередной раз остальные страны, Япония вступает в эру электромобилей. В Осаке постоянно действует первая на планете сеть скоростных подстанций, которым необходимо всего лишь 30 мин, чтобы «заправить» экологически чистый автомобиль.

В России только Волжский автомобильный завод, не считая мелких опытно-конструкторских фирм, выпускает электромобили. В его арсенале «Ока-электро», длиннобазная «Нива» ВАЗ-21313, «Пляжнуй «Эльф» и показанный на Парижском автосалоне 1999 г. оригинальный электромобиль «Рапан». Электрическая «Ока» весьма уверенно чувствует себя в плотном городском потоке, свободно разгоняясь до 100 км/ч. Запаса хода полностью заряженной машины хватает на 100 км при движении по городу. Главная проблема — в несовершенстве аккумуляторных батарей. Создано и эксплуатируется несколько десятков аккумуляторов, в том числе никель-кадмиевые, никель-серные, серебряно-цинковые и др. Большинство имеет короткий срок службы, незначительную энергоемкость и высокую стоимость, сопоставимую порой со стоимостью всего автомобиля. Кроме того, для их подзарядки требуется немало времени. Та же «Ока-электро», оснащенная никель-кадми- евой батареей, заряжается не менее 6—7 ч.

Перезарядка воздушно-алюминиевых батарей не требует использования электросети, а сводится к механической замене отработанных алюминиевых анодов новыми, на что уходит не более 15 мин. Еще проще и быстрее происходит замена электролита для удаления из него осадка гидроокиси алюминия. На заправочной станции отработанный электролит подвергают регенерации и используют для повторной заправки электромобилей, а отделенный от него гидроксид алюминия направляют на переработку. Автомобильная энергоустановка 92ВА-240 выпускается пока в опытных партиях.

В 2001 г. в Москве начали использоваться аккумуляторные электромобили «Муравей», предназначенные для уборки тротуаров и пешеходных зон. Эти экологически чистые машины работают только от электроэнергии и заряжаются от обычной розетки в 220В в течение 8 ч. Продолжительность их работы без перезарядки — около 4-5 ч.

Эти машинки высотой около полутора и длиной два метра были созданы конструкторским бюро «Тетр». Электромобиль «Муравей» получил бронзовую медаль на Первом международном салоне инноваций и инвестиций.

Недавно российские ученые предложили принципиально новый подход к решению проблемы: вырабатывать электроэнергию на борту электромобиля непосредственно из бензина (без теплового двигателя и генератора). Компактные электромоторы установлены прямо в колесах (рис. 2). Это так называемый механотронный узел, который не только экономит электроэнергию, но и во много раз снижает вес электромобиля. Компьютер управляет всеми колеса-

Рис. 2. Схема российского электромобиля будущего

ми: тут и антиблокировочная система и система курсовой устойчивости. Под днищем машины установлены блоки топливных элементов — автономные электростанции суммарной мощностью 40 кВт. Дополнительно в цепь включен буфер из суперконденсаторов — для мгновенного повышения мощности. Заправиться можно бензином на обычной бензоколонке, но эффективнее использовать метанол, который можно синтезировать из угля или природного газа. Подойдут водород и даже спирт. Расход топлива для автомобиля класса «Волга» составляет 3,5 л метанола на 100 км.

Механотронные узлы на электромобилях — дело будущего. Наука еще не подошла к созданию миниатюрных и достаточно мощных узлов. Для этого нужно решить проблему сверхпроводимости.

В июне 2004 г. на саммите «большой восьмерки» на острове Си- Айлен (США) главы держав передвигались на электромобилях. Машинки в качестве официальных средств передвижения представил концерн «Daimler—Chrysler», точнее, его подразделение GEM (Global Electric Motorcars), выпускающее подобные автомобили с 1998 г. В США их уже более 28 тыс. Машинки стоимостью от 7000 долларов чаще всего встречаются на территориях университетов, в военных городках, на полях для гольфа и в центрах городов, где проезд обычным автомобилям запрещен. На них полицейские патрулируют национальные и частные парки. Максимальная скорость электромобиля для саммита — чуть более 40 км/ч. Модели, ездящие по трассам, разгоняются до 55 км/ч. По международным стандартам такие машины классифицируются как автомобили с нулевой эмиссией, т. е. бесшумные и абсолютно безвредные для окружающей среды.

В интересах защиты окружающей среды считается целесообразным перевод автотранспорта на электротягу, особенно в крупных городах. Предполагается, используя усовершенствованные источники тока, создать и передать в эксплуатацию электромобили, способные экономически и технически конкурировать с обычными автомобилями. Последующие этапы развития электромобилей связывакЬт с их серийным и массовым производством и постепенным увеличением доли в автомобильном транспорте. В 2025 г. электромобили могут составлять 15% общего числа автомобилей мира.

Альтернативные виды топлива. Во всем мире ученые ищут и пытаются освоить альтернативные виды топлива. Особенно это важно для регионов с неблагоприятной экологической обстановкой. К подобным видам топлива относится газо-хол-бензин, или дизельное топливо с 10—20%-ной добавкой этилового спирта, вырабатываемого из отходов растениеводства и лесопереработки, ранее вывозившихся на свалку. Если к середине 70-х годов было всего 5 стран, использовавших такое топливо, то к 1998 г. их стало 30.

Первые пробы нетрадиционного топлива были сделаны в Бразилии. В 1968—1973 гг. там была разработана правительственная программа «Проалколь», рассчитанная на 10—15 лет. Она предусматривала «оснащение» нефтеспиртовым топливом не менее 2/3 всего автотранспорта страны.

Многие рассматривают метанол, или древесный спирт, как перспективное автомобильное топливо, альтернативное бензину. С экологической точки зрения наиболее перспективно углеродное топливо. Оно сгорает «чище», образуя главным образом диоксид углерода и воду. Кроме того, давление паров метанола в несколько раз ниже, чем паров бензина, поэтому испарение метанола практически не загрязняет окружающую среду. В выхлопных газах автомобиля, работающего на метаноле, содержится в 5 раз меньше двуокиси углерода и в 10 раз меньше различных углеводородов по сравнению с современными автомобилями с бензиновыми двигателями. В выхлопах работающих на метаноле автомобилей практически нет твердых веществ (сажи) и токсичных веществ, за исключением формальдегида.

Главный недостаток метанола — более низкое энергосодержание: в единице его объема заключено примерно в два раза меньше энергии, чем в единице объема бензина или дизельного топлива. Это значит, что топливный бак для метанола больше и тяжелее. Преимущества метанола — высокое октановое число, низкие потери при сгорании и способность к конверсии (превращению) в газ с высоким энергосодержанием.

Ддя повышения КПД двигателя надо увеличить степень сжатия горючей смеси в цилиндре. Однако в бензиновых двигателях сжатие не должно быть больше 4—5-кратного. Метанол позволяет повысить степень сжатия до 15-кратного. В силу этого он обеспечивает повышение характеристик мощности и КПД, что обусловливает его предпочтение в автогоночной технике.

Кроме того, метанол позволяет полностью снизить потери тепла при сгорании, что кардинально изменяет систему охлаждения двигателя. В частности, можно, по мнению некоторых специалистов, вообще отказаться от радиатора и вентилятора, особенно при использовании керамических материалов в наиболее теплонагруженных узлах двигателя. Между тем снижение массы двигателя с охлаждающей системой на 1 кг позволяет снизить массу других частей автомобиля на 750 г. А более легкому автомобилю требуется меньше энергии для ускорения.

Наконец, способность конверсии в газ с высоким энергосодержанием — также важное преимущество. Получается смесь газов монооксида углерода и водорода, именуемая синтез-газом с высоким энергосодержанием. Ее можно взять, применяя специальный катализатор, из тепла отработавших газов, что позволяет провести конверсию на борту автомобиля. Таким образом, благодаря утилизации тепла отходящих газов повышаются КПД, топливная экономичность двигателя и его экологическая чистота. В российском НИИ технологии материалов для этого процесса разработан новый катализатор, обеспечивающий полную конверсию метанола, высокую стабильность и отсутствие побочных продуктов. Причем свойства этого катализатора не ухудшаются при использовании технического метанола.

Метанол имеет следующие недостатки. Выхлопы автомобилей на метаноле содержат в два раза больше формальдегида, чем выхлопы автомобилей на бензине, однако при работе на метаноле количество выбрасываемых углеводородов, способных превращаться в формальдегид, уменьшается в десятки раз. Следовательно, уровень формальдегида даже понизится. Если же полностью контролировать метанол в синтез-газе, то ни одного канцерогена, включая формальдегид, в выхлопе не будет.

Самым перспективным сырьем для получения метанола служит уголь, запасы которого, в отличие от нефти и газа, намного больше. Спрос на метанол как транспортное топливо откроет новый рынок сбыта для угля.

Средняя цена на метанол составляет 15 центов за 1 л против 29 центов за 1 л бензина. При увеличении объемов производства стоимость метанола будет еще ниже. Например, самый большой завод производительностью 900 тыс. т метанола в год построен в Чили фирмой «Келлог». Цена получаемого здесь метанола составляет всего 7 центов за 1 л.

Специалисты связывают наше будущее с синтетическими видами топлива, солнечной и водородной энергетикой. Можно, конечно, сжижать природный газ и использовать его в качестве топлива для заправки машин. Но это не самая удачная идея: и дорого, и выхлопы небезупречны, да и характеристики топлива не самые лучшие. Однако газ — прекрасное сырье для получения синтетического моторного топлива. Ученые из Института нефтехимического синтеза имени А. В. Топчиева РАН разработали технологию, позволяющую получать из природного газа синтез-газ (смесь СО и Н2), а из него — диметиловый эфир. Это вещество — нетоксичное, безвредное, с низкой температурой кипения — оказалось прекрасным моторным топливом. Идею о том, что диметиловый эфир может стать хорошей заменой бензину, высказывали американские нефтехимики еще в 1995 г. А сегодня это топливо с высоким октановым числом, с низкой температурой воспламенения, обеспечивающей холодный старт автомобиля, и на редкость бедными выхлопами, которые с большим запасом укладываются в стандарты Евро-3 и Евро-4, уже в руках у российских химиков. Причем не в лабораторных количествах, а в промышленных. Это промышленные установки. Они вполне мобильны, т. е. переработка природного газа возможна на месте его добычи.

Источником углеводородного сырья может стать обычная биомасса, например стебли кукурузы или других культур. Получать этанол из бросового растительного сырья биотехнологическими методами научились уже давно. А теперь решена следующая задача. Академик И. Моисеев из Института общей и неорганической химии РАН предложил эффективную технологию восстановительной дегидратации спиртов в газовой фазе. Это означает, что из этилового спирта в одну стадию можно получить различные углеводороды, а из них — синтетическое моторное топливо.

Организация автомобильного движения в городах с целью улучшения экологической обстановки. Для снижения уровня загрязнения атмосферного воздуха необходимо регулировать транспортные нагрузки на улицах городов, стараться, чтобы они были более равномерными. Прежде всего следует учитывать структуру города: расположение промышленных и жилых районов, мест отдыха и центров культурно-бытового обслуживания. Наиболее загруженные участки транспортной сети надо дублировать, прокладывая новые линии движения транспорта.

Примерно 20—30% общей протяженности всех улиц и проездов в городе составляют магистральные улицы. Именно на них сосредоточивается до 60—80% всего автомобильного движения, т. е. магистрали в среднем загружены примерно в 10—15 раз больше, чем остальные проезды.

На дорогах города складывается нормальная обстановка, если на тысячу жителей приходится 10 машин. Коллапс наступает, когда на тысячу горожан появляется 500 автомобилей. Сейчас в Москве их 300. Значит, до критической черты, по мнению специалистов, осталось 7 лет. Ситуацию усугубляет то, что рост автомобильного парка происходит на фоне острого дефицита дорог.

Серьезную проблему представляют автомобильные «пробки» в крупных городах. Дело в том, что объем выделяемых в атмосферу токсичных веществ связан с расходом топлива, который в свою очередь зависит от скорости движения автомобиля. Когда транспорт медленно движется по перегруженным улицам, расход топлива возрастает в 3—4 раза, следовательно, резко увеличивается выброс вредных веществ в атмосферу.

Группа ученых Московского автомобильно-дорожного института по заказу правительства Москвы разработала концепцию раз

вития транспортной системы Москвы до 2020 г. Специалисты выяснили, что дефицит магистральных улиц в Москве составляет 250— 300 км.

Чтобы избавиться от «пробок», Москве необходимо увеличить пропускную способность улиц в 10 раз, а парковочные места увеличить — в 20. Территория, рассчитанная для автомобилистов, составляет всего 8% общей площади города. А нужно как минимум 20. Уличная сеть насчитывает 3,3 тыс. км, а для нормального движения требуется еще 2,5 тыс. Дороги занимают всего 1,3 тыс. км, а необходимо 1,9 тыс.

В ближайшем будущем МКАД должен стать столичной магистралью, а все транзитные машины будут объезжать ее. В городе надо расширять дороги.

Кроме того, необходимо: сделать въезд в центр Москвы платным. Город предлагают поделить на зоны, въезд в каждую из которых должен быть тарифицирован: чем ближе к центру, тем дороже; ограничить время парковки в пределах Садового кольца даже за деньги. Максимальное время стоянки для автомобиля не должно превышать 3 ч. Нарушителей штрафовать. Штрафы должны быть большими, вплоть до конфискации автомобиля; запретить грузовикам въезжать в Москву днем. Разрешить только ночью, когда они никому не мешают; начать строительство сети улиц в отдельных микрорайонах; при строительстве новых домов или реконструкции старых зданий закладывать новые дороги; построить скоростные внеуличные городские дороги; разработать генеральный план развития дорожного движения в Москве.

Подземные переходы позволят разгрузить многие перекрестки, где задерживается автотранспорт. Как известно, у светофоров автомобили «газуют», работая на холостом ходу. Разветвленная сеть подземных тоннелей для пешеходов под улицами и площадями (в Москве их более 400) уменьшит вредное воздействие автотранспорта на городскую среду. Кроме того, будет организовано множество при- тротуарных платных автостоянок, что позволит уменьшить число машин в центре города и улучшить движение общественного транспорта.

Столичные власти намерены ограничить въезд экологически опасного автотранспорта в некоторые районы города. В городе определены зоны пребывания только тех автомобилей, которые оборудованы специальными нейтрализаторами выхлопных газов. Водители, чьи машины имеют такое оборудование, во время техосмотра получат экологические паспорта, которые должны наклеиваться на лобовое стекло. Такая практика давно существует в Германии, Голландии и Скандинавских странах. У нас первыми «безвыхлопными зонами» станут некоторые районы юга, юго-востока, а также центр столицы. Полная карта охраняемых зон будет составлена на основе мониторинга городского воздуха, который проводят 29 станций. Ограничение коснется в первую очередь грузового транспорта, но в будущем и легковых автомобилей.

В 2003 г. в Москве было 220 тыс. одних только грузовиков (плюс десятки тысяч приезжих). А еще 10 лет назад столица обходилась 80 тыс. С 1 декабря 2004 г. грузовым автомобилям грузоподъемностью выше 1 т въезд в пределы третьего транспортного кольца запрещен. С 1 декабря грузовикам предписано передвигаться лишь в ночное время — с 22.00 до 7.00. Исключение составляют грузовые автомобили, обеспечивающие социальные нужды города: доставляют кислород в больницы или хлеб в магазины. Не распространяется запрет и на специальный транспорт — машины оперативных и аварийных служб, имеющие соответствующие опознавательные знаки, окраску и надписи, автомобили городских служб, занятые на уборке улиц и дворовых территорий города, а также автомобили, сопровождаемые патрульными машинами ГИБДД. Зеленый свет власти дали и транспорту, обеспечивающему международные перевозки. Все они обязаны иметь разовые или постоянные пропуска, выдаваемые на год. Платных пропусков, на выдаче которых городские власти пытались заработать в 2000 г., не будет.

Правила передвижения большегрузного транспорта (грузоподъемностью более 7 т) остаются прежними. Такие автомобили могут въезжать в столицу не далее чем до границы малого кольца Московской окружной дороги.

Давно ожидаемым шагом может стать выведение за пределы городской черты всех грузовых терминалов, складов, в том числе и таможенных, куда изо дня вдень приезжают десятки тысяч фур. И, наконец, в перспективе можно заняться и самими транспортными предприятиями, выведя их из центра города в промышленные зоны. Все эти шаги предусмотрены концепцией столичной транспортной политики в сфере грузовых перевозок до 2010 г.

Для стоянки большегрузных автомобилей на подъездах к городу и поблизости от кольцевой дороги строятся и уже начали действовать специальные терминалы — целые комплексы, включающие охраняемую стоянку, гостиницу, столовую, кафе, душевые, таможенный пункт, автосервис.

Мосгордума приняла закон «О размещении автотранспортных средств на территории города». Он предусматривает, что стоянки в столице будут двух видов — муниципальные и частные. Размер оплаты услуг на муниципальных станет определять правительство Москвы, а на частных — их собственник. Кроме того, увеличивается сумма штрафа за стоянку в неположенном месте с 50 до 500 руб.

В ЦАО Москвы проживают 169 тыс. автовладельцев. Для 126 тыс. машин мест под парковку не хватает. Еще 120 тыс. машин ежедневно приезжают в округ из других районов. Чтобы все машины обеспечить стоянкой, в ЦАО нужно построить около 80 тыс. парковочных мест.

К 2007 г. в ЦАО будет 180 тыс. парковочных мест. Строить парковки решено постепенно. В 2004 г. в ЦАО появится около 10 тыс. новых парковочных мест, в 2005 г. — еще 15 тыс., в 2006-м — 25 тыс., а в 2007 г. реализация программы гаражного строительства завершится вводом еще 30 тыс. машиномест.

Часть парковок будет построена на деньги инвесторов, остальные профинансирует город, но основные надежды мы возлагаем на частных автовладельцев, которые будут вкладывать деньги в строительство паркингов по схеме «народного гаража». Эта схема подразумевает, что автолюбители начнут вкладывать деньги в строительство собственных небольших гаражей, которые будут дешевле стандартных паркингов, а землю под их строительство выделят на льготных условиях.

Внесены изменения в строительные нормы и правила. Теперь внутри дворов разрешены парковки на 300—500 машино-мест. Кроме того, многоэтажные паркинги будут возводить всего в 15 м от жилых домов. Раньше «запретная зона» была более 50 м.

Поскольку в многоэтажных паркингах машино-место стоит дороже самого автомобиля, решено создать сеть дешевых многоярусных гаражей. Уже в ближайшее время в столице появятся десятки механизированных двухъярусных автостоянок.

Стандартная «автомобильная этажерка» собирается из шести двигающихся по кругу платформ, прикрепленных к прочным металлическим балкам. В рассчитанную на шесть машин парковку на практике входят только пять. Машины передвигаются на стоянке по принципу «пятнашек». Для того чтобы выкатить стоящую сверху машину, необходимо освободить нижнюю ячейку, передвинув автомобиль на другую платформу. Поэтому одно место на стоянке всегда должно быть свободным.

Ячеек в такой стоянке может быть сколько угодно. Разница будет заключаться только во времени погрузки автомобилей. По расчетам специалистов, максимальное число ячеек не должно превышать 10. Тогда процесс подъема и спуска машин не будет затягиваться. Полный цикл загрузки и разгрузки шестиместной стоянки занимает 10 мин. Время подъема одной машины не превышает мин, а переезд автомобиля вбок занимает всего 20 с. «Автомобильные этажерки» рассчитаны только на отечественные машины. Каждая платформа способна выдержать автомобиль до 2 т с максимальной длиной 5 м. Джипы и представительские модели в новые паркинги не войдут.

Сборные стоянки можно располагать на земле, без фундамента. В ближайшее время такие паркинги появятся на московских улицах. Сейчас их можно ставить около магазинов, офисных зданий и на оживленных улицах — там, где места для стоянки практически нет.

Кроме того, металлические устройства можно размещать в подземных паркингах, чтобы увеличить их вместимость. Высота стоянки всего 3,6 м, поэтому под землей она поместится легко. Предварительная стоимость комплекта — около 15 тыс. долларов, или по тыс. долларов с каждого парковочного места.

Оставить машину можно будет только на стоянке. Остальным придется искать другое — платное — место для парковки. В этом нет ничего страшного. В юриспруденции есть термин «бремя собственности», означающий, что владелец должен нести ответственность, в том числе и материальную. Нарушители закона будут платить штраф в размере 5 МРОТ.

В центре подземные парковки будут строиться на месте нынешних наземных. В частности, на Триумфальной площади перед гостиницей «Пекин», на Покровском бульваре и др.

В 2004 г. постановлением № 351-ПП «Об организации мероприятий по Комплексной схеме организации дорожного движения в центре Москвы» определено разгрузить улицы в пределах Садового кольца от «пробок». Уже к 2007 г. все улицы в пределах Садового кольца переведут на одностороннее движение. На дорогах появятся десятки новых развязок и пешеходных переходов, а под парковку автомобилей построят огромное количество вместительных стоянок. Новый график обойдется городскому бюджету в 8 млрд рублей. Только на развитие системы дорожных указателей власти готовы выделить 180 млн рублей.

К концу 2004 г. во всех переулках в центре города машины двигались только в одном направлении. Новые автомобильные съезды с мостов построили на Серебрянической и Москворецкой набережных, на Садовом кольце построят 12 пешеходных переходов.

В 2004 г. в ЦАО появилось 95 новых стоянок, а к концу 2005 г. их станет на 108 больше. Все они платные. Въезд в центр (не транзитный) становится тоже платным.

Именно отсутствие организованных стоянок стало главной причиной постоянных «пробок» в центре столицы. Возле тротуаров, где сейчас машины паркуются хаотично, будут разметка и специальные знаки. Земля останется в собственности города, в ведении префектур, которые после конкурсов смогут заключить договоры эксплуатации парковок с выигравшими тендер частными фирмами. Естественно, все эти парковки будут платными.

В 2004 г. распоряжением № 227-РЗМ «О тарифах за пользование городскими платными парковками для ГУП города Москвы “Городская служба платных парковок”» стоимость часа стоянки в центре Москвы повысилась с 10 до 40 руб.

Эффективной мерой снижения вредного влияния на горожан автомобильного транспорта становится организация пешеходных зон с запретом въезда туда транспортных средств (рис. 3).

Большое значение имеет строительство дорог для освобождения городов от транзитного транспорта. Так, в 1998 г. на автомагистрали Москва—Симферополь открылось движение на участке протяженностью 54,5 км, позволившее разгрузить от транзитного транспорта Тулу и Щекино. Вокруг Вологды построена объездная автодорога, связавшая в единую транспортную систему федеральные автотрассы Москва—Архангельск и Вологда—Новая Ладога. Это позволит защитить историческую часть города с памятниками архитектуры XVI-XVIII вв.

Обеспечить экологическую безопасность автомобильных дорог призвано совместное распоряжение Министерства природных ресурсов России и Министерства транспорта России. В 2003 г. документ предусматривает совместную экологическую паспортизацию автомобильных дорог. В экологическом паспорте будут отражены все показатели воздействия дорог на окружающую среду: загазованность воздуха, загрязнение поверхностных вод, уровень шума, воздействие на придорожный растительный и животный мир.

Гаражи для личных автомобилей. В наших городах подавляющая часть личных автомобилей размещается во дворах жилых домов, на зеленых газонах и площадках для отдыха. Это ухудшает условия проживания населения.

В 2003 г. принята программа строительства гаражей для личных автомобилей москвичей. 90% автовладельцев уберут свои машины с улицы не в 2020-м, как предусматривалось Генпланом развития Москвы, а в 2010 г.

Гаражным строительством город занимается с 1996 г. Для того чтобы обеспечить гаражами всех желающих, в 2005—2007 гг. планируется возводить ежегодно по 140 тыс. машино-мест, а к 2010 г. — по 170 тыс.

Рис. 3. Принципы разделения путей пешеходов и транспорта:

а — автомобили и пешеходы движутся на одном уровне; б — транспорт движется по эстакадам — пешеходы под ними, но по поверхности земли; в — транспорт движется на уровне земли, пешеходы — под ним в тоннелях; г — транспорт проходит в тоннелях, пешеходы — над ним по поверхности земли; д — транспорт движется по поверхности земли, пешеходы — над ним по эстакадам

Поскольку земли не хватает, архитекторы вынуждены были поставить перед санитарной службой города вопрос об изменении нормативов, определяющих расстояние от гаража до дома, в сторону уменьшения, уравнять цены аренды места в паркинге и земли под «ракушками» (сейчас за землю под «ракушками» автолюбители не платят).

Городские власти будут предлагать москвичам не только выку- пать-места в паркингах в собственность, но и брать их в долгосрочную и краткосрочную аренду, что гораздо выгоднее. Проблем с новыми местами не должно быть — только в 2003 г. в Москве построено несколько автостоянок на 36,6 тыс. машиномест.

До сих пор строительство многоэтажных гаражей не приносило прибыли инвесторам из-за дороговизны мест в них (стоимость одного машино-места на такой парковке — 4—6 тыс. долларов). Пока москвичи предпочитают хранить свои машины в дешевых железных «ракушках», во дворах и на платных стоянках. Отчасти поэтому некоторые гаражи уже стали долгостроем. После введения в действие закона «О размещении автотранспортных средств в Москве» большинству владельцев автомобилей придется или покупать место в дорогостоящем многоэтажном паркинге, или регулярно платить крупные штрафы. В многоэтажные гаражи также планируется перевести большинство «плоскостных сооружений», т. е. гаражных кооперативов.

В настоящее время разработано архитектурно-градостроительное проектное предложение о строительстве мини-паркингов. Это модульная система стоянок, которые могут располагаться прямо во дворах, между домами, причем планировочные и композиционные решения согласуются с любой конфигурацией двора, даже на небольших площадках. В основе модуля железобетонный или металлический каркас с монолитными или сборными плитами перекрытий. Способ хранения автомобилей в мини-паркинге — открытый, манежного типа. Машины стоят под крышей, хотя со всех сторон продуваются ветром. Практика показывает, что естественная вентиляция для автомобилей полезнее, чем перепад температур при хранении в отапливаемом гараже. В отличие от капитальных стоянок с бетонными стенами автомобили служат элементом эстетики.

Итак, преимущества системы мини-паркингов. Во-первых, низкая цена: по расчетам, себестоимость машино-места не превысит 2 тыс. условных единиц. Во-вторых, непосредственная близость от дома. В-третьих, при возможной перепланировке жилого квартала мини-паркинг легко переносится на другое место. И наконец, сохранность автомобилей при наличии сторожа обеспечивается ничуть не хуже, чем в капитальных гаражах.

Все жилые новостройки в центре обязательно будут иметь гаражные паркинги при условии, что это не нарушит исторически сложившийся архитектурный ландшафт и не повредит археологическим работам. Для окраин разработаны новые типы подземных паркингов — не более 50 машино-мест. Они легко помещаются во дворах и не портят вид из окон, потому что на их крышах оборудуются спортплощадки.

Новый подход архитекторы предложили и к подземным паркингам: строить их не только под самим домом, но и по соседству, располагая сверху торговый или спортивный центр. С интересом встречено предложение строить гаражи над магистралями, перекрывая их.

Борьба с обледенением дорог. Долгое время московские улицы спасали от обледенения смесью 92% песка и 8% технической соли. Получалось дешево и, главное, удобно для нормального движения транспорта. Однако весной скопившийся на дорогах песок основательно забивал водостоки. Поэтому в 1995 г. решено было перейти на чистую соль, которая во многих странах и по сей день считается самым надежным средством против гололеда. Хлористый натрий тоже оказался высокоэффективным, тем более что расходовали его не скупясь. Если в США или в Европе соль применяется в строгой дозировке: 30 г на 1 м2 дорожного покрытия, то в Москве норму перекрывали в 3—4 раза. Спецмашины работали так же, как некогда разбрасывая пескосоляную смесь. Дороги быстро освобождались от ледяной корки и просыхали. Пересол выбеливал и разъедал все: кузова, колеса автомобилей, обувь прохожих и даже контактную сеть трамваев и троллейбусов.

Важнейшим, если не самым главным, критерием в подборе новых антиобледенителей стала их химическая нейтральность к металлам, резине, пластмассе, прочим материалам. Нормы распределения на площадях нового жидкого реагента «Антиснег-1» оказались в три раза меньше, чем у технической соли, а снежной массы он растапливал в пять раз больше. Он не содержал хлора, не способен был нанести какой-либо вред кузовной стали, шинам, дорожному покрытию, обуви. Однако, попадая на голый асфальт, реагент выделял резкий запах уксуса. Технология его применения предполагала упреждающее распыление за 3 часа до снегопада. С выпадением снега запах должен быстро исчезать. Это подтвердилось в Зеленограде, а затем и в ряде других районов Москвы, где зимой 2002 г. применяли «Антиснег-1». Кроме того, замеры санитарных служб города не выявили сколько-нибудь опасной для здоровья людей концентрации газов, хотя астматикам и аллергикам пришлось все же понервничать. Словом, дискомфорт, испытанный гражданами, обернулся опять их многочисленными жалобами. В осенне-зимнем сезоне 2002/2003 г. «Антиснег» использовать на столичных дорогах не стали.

Но помимо этого реагента в зиму 2002 г. применялись еще четыре других. Твердые «Биомаг» и ХКФ, жидкие ХКМ и «Нордекс». Они признаны экологически безопасными и достаточно эффективными антиобледенителями, к тому же на 30—70% дешевле «Антиснега». Однако они создавали «масляную» пленку на дороге. Их основа — хлористый кальций (заменивший NaCl) — отменно работает при низких температурах. Но стоит столбику термометра приблизиться к нулевой отметке, как реагент образует с водой чрезвычайно опасную для движения по ней смесь. При скорости, например, 40 км/ч ледяная пленка на дороге увеличивает тормозной путь автомобиля в 1,6 раза, а «Нордекс» — почти втрое.

Из всех придуманных человечеством противогололедных реагентов только поваренная соль не ухудшает коэффициент сцепления.

Отказываться от хлористого натрия ведущие автомобильные державы не собираются. Продолжают каждую зиму высыпать миллионы тонн технической соли на свои земли. Правда, строго дозируя ее на каждом дорожном участке.

Раньше тысячи тонн отработанного электролита ежегодно попадали в отвалы Соликамского магниевого завода и Березниковской «Ависмы», а предприятия платили штрафы за загрязнение окружающей среды.

Российский дорожный комитет рекомендовал повсеместно использовать новую технологию для обработки электролитом автодорог, улиц, тротуаров, перронов вокзалов и даже взлетных полос аэродромов. Это означает, что металлурги Соликамска и Березников получают государственный заказ и стабильный сбыт своих отходов.

Автоматизированные системы управления городским транспортом. Уменьшить вредные выбросы в атмосферу можно путем более рациональной организации автомобильного движения. Только благодаря уменьшению числа светофоров, усовершенствованию методов регулирования транспортных потоков, строительству дополнительных развязок и эстакад, позволяющих ликвидировать «пробки», можно вдвое сократить вредные выбросы.

В качестве примера рассмотрим, как действует в Москве в пределах Садового кольца телеавтоматическая система управления транспортом «Старт».

Она состоит из десятков тысяч индуктивных детекторов (датчиков), вмонтированных в покрытие улиц вблизи перекрестков. Зафиксированная датчиками информация о плотности и скорости транспортных потоков через электронные устройства поступает в вычислительный центр (ВЦ). Здесь за считанные минуты данные обрабатываются ЭВМ и выдается решение, которое тут же реализуется через систему управляемых светофоров и указателей.

Для составления программы, на основе которой работают ЭВМ системы «Старт», исследовались транспортные потоки приборами, установленными на тротуарах, в автомобилях и на патрульных вертолетах ГИБДД. На основе полученных закономерностей движения в городе, сложных математических зависимостей были разработаны модели оптимального управления транспортными потоками. С учетом количества и скорости транспортных единиц, числа перекрестков и полос движения, протяженности перегонов, состояния проезжей части и других факторов определяется оптимальная продолжительность сигнала каждого светофора по всем направлениям движения в городе, что обеспечивает оптимальную организацию транспортных потоков.

Программы, заложенные в ЭВМ, учитывают время года, день недели, состояние проезжей части, погоду и т. д.

Постоянный контроль за работой системы ведут специалисты ВЦ, расположенного на Садовом кольце.

Итак, система имеет замкнутый контур управления дорожным движением: транспорт — детекторы (датчики) — ЭВМ — светофорная сигнализация и дорожные знаки — транспорт.

В 2000 г. в столице введена вторая очередь этой телеавтоматической системы: Профсоюзная, Люблинская и Нижегородская улицы, проспект Мира, Ярославское, Хорошевское и Алтуфьевское шоссе, Волгоградский и Рязанский проспекты. В результате работы первой очереди «Старт» пропускная способность улиц центральной части города возросла на 10—12%.

В 2001 г. дополнительно установлены 33 телекамеры. Система внедрена в центральной части города, т.е. в пределах Садового кольца, где на 44 наиболее сложных транспортных развязках движение контролируется 83 телевизионными камерами, которые передают изображение на экран управляющего центра. Также к центру по оптическим линиям связи подключены 18 табло и управляемые дорожные знаки на 10 участках МКАД.

Достоинство работы системы «Старт» смогут оценить автовладельцы, имеющие доступ в Интернет. На сайте «www.77.ru» отражается ситуация с «пробками» в городе в режиме реального времени. По городу ежедневно курсируют 20—100 машин автоклуба «Ангел». Они наблюдают за появлением заторов и сразу же передают эту информацию своим диспетчерам, а те — в ГИБДД, откуда информация поступает на сайт. От момента поступления сообщения о «пробке» до появления информации на сайте проходит всего 5—7 мин. У этой системы есть серьезные недостатки. Во-первых, не всегда водители «Ангела» замечают затор. Тогда информация, естественно, не поступает. Во-вторых, пока информация обрабатывается, затор может исчезнуть.

Создатели сайта возлагают на систему «Старт» большие надежды, когда информация из центра управления системой будет поступать напрямую на сайт. Это осуществится, когда система охватит большинство городских магистралей.

В 2001 г. в Санкт-Петербурге на Невском проспекте установили новую систему автоматизированного управления дорожным движением. Это позволило улучшить движение транспорта, повысить безопасность пешеходов, транспорта и пропускную способность магистралей. Новая автоматика облегчает одновременное регулирование движения на 500 перекрестках.

За рубежом иной подход к этой проблеме. Специалисты компании BMW считают, что совокупного интеллекта бортовых компьютеров множества машин, находящихся неподалеку друг от друга, вполне достаточно, чтобы проанализировать дорожную ситуацию и известить о ней всех участников движения. Сигнал тревоги подает бортовой компьютер автомобиля, первый заметивший замедление, «рваный» режим движения и прочие приметы затора. Получив предупреждение, компьютер другого транспортного средства проанализирует ситуацию и, сверившись с электронной картой местности, подскажет водителю возможные пути объезда. Поскольку импульс передается от одного участника движения к другому по цепочке, дальность действия системы практически безгранична. Помимо информации о пробках автомобили могут обмениваться данными об опасных погодных явлениях, например дожде, тумане и гололеде, и заранее задействовать бортовые системы активной безопасности.

<< | >>
Источник: Новиков Ю. В.. Экология, окружающая среда и человек: Учеб, пособие для вузов, средних школ и колледжей. 2005

Еще по теме Выхлопы автотранспорта:

  1. § 67. ВЛИЯНИЕ АВТОТРАНСПОРТА НА ГОРОДСКУЮ СРЕДУ
  2. Работа 3 Определение количества антропогенных загрязнений, попадающих в окружающую среду в результате работы автотранспорта
  3. 3. Жаргон водителей автотранспорта. Байкерский жаргон
  4. Воздух, которым мы дышим
  5. Определение загрязнения атмосферного воздухаавтомобильным транспортом
  6. Особенности воздействия транспорта
  7. УСТОЙЧИВОЕ РАЗВИТИЕ ТРАНСПОРТА И ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ
  8. Экологические проблемы транспорта
  9. Параграф 17.5. Обращение взыскания на автотранспортные средства Статья 181. Порядок обращения взыскания на автотранспортные средства
  10. ПО СИЛАМ ЛИ ПЕНСИОНЕРКЕ НАЛОГ НА ИМУЩЕСТВО?
  11. 11.4. Экологические проблемы городского транспорта
  12. Х1.2. Загрязнение воздуха в городах
  13. Как вы ходите по улицам?
  14. 10.9. Сельскохозяйственное загрязнение