Экологичность транспортных средств

Изучив материал главы, студент должен:

знать

• • мероприятия по обеспечению экологической безопасности подвижного состава;
• • альтернативные источники энергии для транспортных средств;

уметь

• использовать основные положения и методы экологии при решении социальных и профессиональных задач;

владеть

• информацией о международных и национальных требованиях по токсичности и шуму транспортных средств с учетом их поэтапного ужесточения.

Международные и национальные требования по экологичности

Требования к автомобильным транспортным средствам.

Высокие экологические требования, предъявляемые к транспортным средствам, — это не дань моде, а забота о здоровье человека и охране окружающей среды, желание сохранить ее для потомков. Загрязнение воздушного бассейна от деятельности различных видов транспорта является ключевым фактором, оказывающим негативное воздействие на окружающую среду, а следовательно, и на здоровье населения. Подтверждением этого является признание ВОЗ, по данным которой от 40 до 50% болезней человека связаны с видоизменением окружающей среды и, в частности, с загрязнением атмосферы. Поэтому во всем мире признан целесообразным переход на экологически чистый транспорт за счет использования в нем альтернативных видов топлива, новых технических и технологических решений, сводящих до минимально возможного уровня загрязнения окружающей среды. Так, например, на автомобильном транспорте стали появляться так называемые экологичные, или «зеленые», автомобили — электромобиль, гибридный автомобиль (имеет двигатель внутреннего сгорания, работающий на бензине или дизельном топливе, и электродвигатель, питаемый зарядом электрического аккумулятора), электромобиль на солнечных батареях, автомобиль на газовом топливе и др.

Инициатива по снижению выбросов загрязняющих веществ в атмосферу автомобильным транспортом была проявлена экологами в 80—90-х гг. прошлого столетия. Требования по токсичности отработавших газов были разработаны Европейской экономической комиссией ООН (ЕЭК ООН) и изложены в принятых ей Правилах № 49 и последующих поправках к ним. Россия стала участником соглашения ЕЭК ООН с 1987 г. и обязана соблюдать при международных перевозках правила ЕЭК ООН, которые постоянно пересматриваются и дополняются в соответствии с изменяющимися условиями эксплуатации (табл. 7.1).

Таблица 7.1

Хронология ужесточения требований ЕЭК ООН по токсичности отработавших газов транспортных двигателей.

В 1992 г. ЕЭК ООН приняла экологический стандарт Евро для транспортных средств вне зависимости от их предназначения (легковые, грузовые автомобили, специальная техника). Экологический стандарт Евро-1 начал действовать с 1993 г. в государствах ЕС, Японии и США и явился началом улучшения экологической ситуации в мире. Стандарт Евро-1 ограничивал выбросы оксида углерода (СО), углеводородов (С_Л.Н_/у) и оксидов азота (NO*).

В 1996 г. iia смену стандарту Евро-1 пришел стандарт Евро-2, в котором существенно повышены требования к топливу и к уровню выброса токсичных веществ двигателями внутреннего сгорания. В частности, стандарт Евро-2 ужесточил почти в три раза выбросы C_rHL.

С принятием в России экологического стандарта Евро-2 и введением в действие технического регламента «О требованиях к выбросам автомобильной техникой, выпускаемой в обращение на территории Российской Федерации, вредных (загрязняющих) веществ», утвержденного постановлением Правительства РФ от 12.10.2005 № 609, было положено начало в решении экологических проблем на отечественном автомобильном транспорте. С этого времени ввоз автомобилей на территорию страны и их производство были недопустимы без наличия евросертификата.

В очередном стандарте Евро-3 допустимые значения выброса загрязняющих атмосферу веществ СО, C*EL, NO* были снижены на 30—40%. В Российской Федерации Евро-3 был введен в 2008 г. С этого времени предъявлять экологический сертификат Евро-3 на российской таможне стало обязательно.

Экологический стандарт Евро-4 установил еще более строгие требования к содержанию загрязняющих веществ в отработавших газах, он жестче стандарта Евро-3 на 65—70%. Кроме того, в него введены ограничения на выброс твердых частиц, серы, ароматических углеводородов, бензола. Топливо стандарта Евро-4 должно содержать меньше присадок и вредных испарений, чем топливо стандартов Евро-2 и Евро-3. Так, дизельное топливо, отвечающее требованиям экологического стандарта Евро-4, отличается малым содержанием серы и полициклических ароматических углеводородов и имеет более высокое цетановое число. При применении этого топлива снижается дымность отработавших газов, понижается выброс продуктов сгорания в воздушную среду.

В стандарте Евро-5 предусмотрено дальнейшее снижение содержания СО, C*EL, NO*, сажи. Европейской экономической комисией ООН обращено внимание на опасное действие сажи на организм человека, в связи с чем установлена норма выброса сажи для дизельных двигателей, которая стала одной из базовых при определении экологических стандартов Евро-4 и Евро-5. Введено также ограничение на выброс углекислого газа — автомобили должны выбрасывать в атмосферу С0₂ не более 158 г/км. Уменьшены сроки эксплуатации катализаторов и установлены сроки эксплуатации сажевых фильтров. Стандарт Евро-5 в Европе действует с 2008 г., ввод его в России планируется в 2014 г. В нашей стране, хотя и с отставанием на несколько лет, также широко применяются европейские требования. На данный момент все новые автомобили, которые производятся в России или поставляются из-за границы, имеют в регистрационных документах специальные отметки с обозначением экологического класса автомобиля по европейским требованиям.

В странах ЕС следующее усиление экологических норм и введение стандарта Евро-6 отложено до 2015 г., поскольку требования этого стандарта очень жесткие. Они предусматривают снижение выброса NO_v на 80% — до 0,40 г/кВт ч в стационарном цикле и на 77% — до 0,46 г/кВт-ч в переходном цикле; твердых частиц на 50% — до 0,01 г/кВт-ч и С0₂ до 120 г/км. Особенно строгие требования предъявляют к твердым частицам, учитывая не только их массу, но и количество. Для соответствия таким требованиям па дизельные двигатели необходима установка сажевых фильтров, предотвращающих попадание в атмосферу даже самых мелких частиц.

В перспективе Европарламент предусматривает еще большее ужесточение требований к 2020 г., когда автопроизводители должны будут выпускать автомобили с выбросом С0₂ на уровне 95 г/км, а за каждый грамм, превышающий данную величину, компаниям придется платить штраф.

Следует иметь в виду, что применение правил № 49 ЕЭК ООН и евростандартов предусматривает, что транспортное средство должно соответствовать тем требованиям, которые действовали на момент его производства. Например, автомобиль, выпущенный в 2007 г., должен соответствовать требованиям, вступившим в силу к этому моменту, т. е. требованиям Евро-4. В последующие годы к такому автомобилю не применяются вновь вводимые более жесткие нормативы токсичности.

Наряду с требованиями по токсичности отработавших газов действуют европейские правила, но шуму — Правила № 51 ЕЭК ООН, в которых установлены предельные значения уровня шума для транспортных средств (табл. 7.2).

Таблица 7.2

Хронология ужесточения требований ЕЭК ООН по шуму транспортных двигателей.

В 2006 г. был проведен пересмотр Правил ЕЭК ООН № 51 в части изменения методики испытаний. Новая методика включена как часть «В» в действующие Правила. С июля 2007 г. оценка шума проводится по методу В в дополнение к методу А. Это принципиально новый подход к определению внешнего шума транспортных средств. В нем заложена модель формирования шума, в которой 50% шума создается силовым агрегатом, трансмиссией, системой газообмена (впуском и выпуском), а 50% — от динамического взаимодействия шин с дорожным покрытием (в отличие от модели, которая заложена в основу метода А, где 90% шума, создаваемого транспортным средством, генерируют силовой агрегат и элементы газообмена двигателя).

Согласно современным требованиям по шуму максимальный уровень шума автомобиля не должен превышать 74—80 дБА, в зависимости от категории (максимальной массы и мощности двигателя).

В России до 1999 г. действовала Поправка 01 к Правилам № 51, с 1999 г. вступила в действие Поправка 02, ужесточающая уровень шума на 3 дБА, в 2005 г. введено Дополнение к Поправке 02, и в том же году наша страна ввела сертификацию автомобилей по шуму.

Требования к локомотивам. Вопросы регулирования эмиссии отработавших газов дизелей локомотивов в Европе, Азии и Африке находятся в ведении Международного союза железных дорог (МСЖД) и в США — Агентства по охране окружающей среды (ЕРА). Международный союз железных дорог образован в 1922 г., его членами являются 150 железных дорог (58 стран). В 2006 г. ОАО «РЖД» стало полноправным членом МСЖД. С 50-х гг. XX в. действует Европейский институт железнодорожных исследований, который одновременно является центром исследований и сертификации МСЖД.

В начале 70-х гг. XX в. в связи с активизацией общественного движения против загрязнения окружающей среды в Европе были реализованы обширные программы электрификации для замены паровой тяги, и сейчас 85% железных дорог там работают на электрической тяге. Все европейские магистрали электрифицированы, за исключением железных дорог в Великобритании, Португалии и Греции, где электрификация затронула наиболее грузонапряженные маршруты. Дизельная тяга в странах Западной Европы ограничивается вспомогательными маршрутами. Европейские тепловозные дизели по сравнению с американскими имеют небольшие или средние размеры. Дизели повышенной мощности (более 2500 кВт) в Европе не выпускают, поэтому эмиссии тепловозных двигателей долгое время не уделялось должного внимания.

В 80-е гг. XX в. была составлена памятка МСЖД- 623, в которой приведены предельные значения выбросов и методы их измерений для маневровых тепловозов, а позднее — МСЖД-624, выполнение требований которой явилось обязательным для всех железных дорог — членов МСЖД. Согласно памятке ограничивалась величина эмиссии новых типов дизелей как магистральных, так и маневровых локомотивов. Международный союз железных дорог и входящие в него железные дороги в течение многих лет вырабатывали согласованные технические требования к дизельному подвижному составу.

С 2003 г. МСЖД были введены ограничения на загрязнение воздуха мелкими взвешенными частицами, которые сами по себе и в комбинации с другими загрязнителями представляют угрозу для здоровья человека. Эти частицы способны попадать глубоко в легкие человека и накапливаться, приводя к респираторным и сердечно-сосудистым заболеваниям, а также ухудшая другие показатели состояния здоровья. Любые концентрации мелких взвешенных частиц в атмосферном воздухе считаются вредными для здоровья. В России предельно допустимая концентрация на взвешенные вещества мелких размеров не установлена.

В настоящее время МСЖД выбрал активный путь улучшения имиджа железных дорог как экологически чистого вида транспорта с последовательным ужесточением требований к эмиссии вредных веществ в отработавших газах тепловозных дизелей. Несмотря на то что тепловозная тяга в Европе ответственна примерно за 1% загрязнений атмосферного воздуха, ужесточение предписаний МСЖД существенно влияет на уровень выбросов дизельных локомотивов и позитивно сказывается на положении железных дорог. Поскольку Россия является членом Европейского международного союза железных дорог, то его требования подлежат учету российскими стандартами по экологии.

С 2009 г. вступила в силу Европейская директива 97/68/ЕС с дополнением 2004/26/ЕС в части экологических требований к локомотивным дизелям. Она регулирует предельные величины содержания загрязнителей в выхлопных газах новых дизельных двигателей железнодорожного подвижного состава (тепловозов и дизель-поездов). Помимо содержащихся в директиве требований к новым двигателям, Европейская комиссия надеется, что железные дороги добровольно выйдут с инициативой по уменьшению загрязнения воздуха эксплуатируемыми двигателями дизельного подвижного состава. В этих целях МСЖД и Сообщество европейских железных дорог (CER) сотрудничают в рассмотрении технических, эксплуатационных, а также экономических и политических аспектов ограничения содержания загрязнителей в отработавших газах дизелей подвижного состава.

В настоящее время все железные дороги Европы сертифицированы по единому специализированному отраслевому стандарту IRIS (International Railway Industry Standard), который создан по инициативе Европейского союза железнодорожной промышленности (UNIFE) на базе международно признанного стандарта системы менеджмента качества ISO 9001, но имеет существенные дополнительные требования, которые касаются железнодорожной отрасли. В разработке этого стандарта принимали участие лидеры железнодорожной индустрии, такие как Siemens и Bombardier. Основная цель стандарта IRIS — повышение качества и надежности производимой железнодорожной техники. В отличие от ISO, в стандарте IRIS предусмотрен обязательный ежегодный надзорный аудит органа по сертификации, в ходе которого проверяется наличие системы постоянных улучшений. Если проведение постоянных улучшений не будет подтверждено, организация может лишиться полученного сертификата. ОАО «Российские железные дороги» и другие отечественные железнодорожные компании, а также предприятия транспортного машиностроения в течение 2012—2014 гг. осуществляют переход на стандарты качества IRIS.