· не высокая цена относительно других тренажеров;

· габаритные размеры;

· наиболее подходящий тренажер для отработки навыков в критических ситуациях как молодых водителей, так и водителей со стажем.

3.3 Определение экономической эффективности применения автотренажера «Автобус ЛиАЗ-5156» (панорамный экран с углом обзора 210 градусов) производственного объединения «Зарница»

Экономическая эффективность рассчитывается как отношение полученного эффекта к затратам, связанным с закупкой автотренажера «Автобус ЛиАЗ-5156» (панорамный экран с углом обзора 210 градусов) производственного объединения «Зарница». Она рассчитывается следующим образом:

где - годовой экономический эффект от применения автотренажера «Автобус ЛиАЗ-5156» (панорамный экран с углом обзора 210 градусов) производственного объединения «Зарница», у.е.;

- затраты, связанные с приобретением автотренажера «Автобус ЛиАЗ-5156» (панорамный экран с углом обзора 210 градусов) производственного объединения «Зарница», у.е.

Величина, обратная экономической эффективности представляет собой срок окупаемости проектных решений:

Экономический эффект достигается путём снижения количества аварий по вине водителей АП №1.

Годовой экономический эффект представляет собой разность затрат по двум вариантам:



Э = С_сущ - С_пр ; (3.3)

где С_сущ - существующие затраты АП №1 из-за ДТП по вине водителей автопарка;

С_пр - проектные затраты от ДТП после введения автотренажера «Автобус ЛиАЗ-5156» (панорамный экран с углом обзора 210 градусов) производственного объединения «Зарница».

К существующим затратам относится величина ущерба от ДТП.

(3.4)

где - ущерб от ДТП за 2014 год по АП №1, у.е.

Проектные затраты рассчитываются по формуле:

(3.5)

где - ущерб от ДТП после применения автотренажера, у.е.;

- затраты на электроэнергию, у.е.;

А - амортизационные отчисления, у.е.;

О - затраты на обслуживание системы, у.е.

Затраты на электроэнергию:

где - годовой фонд рабочего времени при функционировании автопредприятия с 8:00 до 16:30 (на 2014г.),

- стоимость 1кВтч в РБ, у.е.;

- мощность технического средства, кВт.

Амортизационные отчисления:

где - балансовая стоимость автотренажера, у.е.;

- норма амортизационных отчислений, 10%.

Затраты на обслуживание:

где - норма отчислений на ремонт и обслуживание, 5%.

Исходя из Приложения А за последние два года в АП №1 было совершено 27 ДТП по вине водителей АП №1, из которых за 2014 год было совершено 8 ДТП без пострадавших, 2 ДТП с пострадавшими и 1 ДТП со смертельным исходом.

Средний ущерб при ДТП с материальным ущербом 300 у.е.; если пострадал человек 1200 у.е.; со смертельным исходом 60000 у.е. Следовательно, общий ущерб от ДТП за год рассчитывается по формуле:

; (3.9)

где - ущерб от одного ДТП без пострадавших, у.е.;

- ущерб от одного ДТП с пострадавшими, у.е.;

- количество ДТП за 2014 год без пострадавших;

- количество ДТП с пострадавшими за 2014 год.

Ущерб от ДТП после применения комплекса рассчитываются по формуле:



где - процент снижения количества ДТП по АП №1 после применения комплекса, 10%.

Затраты на электроэнергию составляют:

Амортизационные отчисления:

Затраты на обслуживание:

Проектные затраты составят:

Годовой экономический эффект составит:

Экономическая эффективность составляет:

Срок окупаемости проектных решений составляет:

В результате эффективность применения автотренажера «Автобус ЛиАЗ-5156» (панорамный экран с углом обзора 210 градусов) производственного объединения «Зарница» выгодна, так как на нем могут тренироваться водители как с малым стажем вождения, так опытные водители, следовательно, снизится количество аварий и сократятся затрат, связанные с ДТП. Срок окупаемости автотренажера составит 1,43 года.



4. Охрана труда и безопасность

4.1 Режим работы водителей

Согласно постановлению Министерства транспорта и коммуникаций Республики Беларусь 25 ноября 2010 г. №82 об утверждении положения «О рабочем времени и времени отдыха для водителей автомобилей» и признании утратившим силу постановления Министерства транспорта и коммуникаций Республики Беларусь от 25 мая 2000 г. №13 в течение рабочего времени водитель автомобиля обязан исполнять свои трудовые обязанности в соответствии с условиями трудового договора, правилами внутреннего трудового распорядка организации и графиком работ (сменности).

Началом работы считается время явки к постоянному месту работы в час, установленный правилами внутреннего трудового распорядка и (или) графиками работ (сменности), а окончанием работы - время освобождения от работы после проведения заключительных работ по возврату автомобиля к месту стоянки. Время, необходимое на дорогу от проходной до рабочего места, на переодевание перед началом и после окончания работы, на регистрацию при уходе с работы, в рабочее время не включается.

В отдельных случаях начало и окончание работы может устанавливаться вне места постоянной работы, о чем водителю автомобиля должно быть сообщено не позднее окончания предыдущего рабочего дня.

При дальних междугородных перевозках началом работы водителя автомобиля в смене считается время истечения установленного графиком работ (сменности) времени отдыха, а окончанием смены - время начала отдыха по графику в промежуточном или в конечном пункте маршрута.

Рабочее время водителя автомобиля состоит из следующих периодов:

· подготовительно-заключительного времени для выполнения работ перед выездом на линию и после возвращения с линии в организацию, а при междугородных перевозках - для выполнения работ в пункте оборота или в пути (в месте стоянки) перед началом и после окончания смены продолжительностью 20 минут;

· времени проведения предрейсового медицинского осмотра продолжительностью 5 минут;

· времени управления автомобилем;

· времени присутствия на рабочем месте водителя автомобиля, когда он не управляет автомобилем при направлении в рейс двух водителей автомобиля;

· времени стоянки в пунктах погрузки и разгрузки грузов, в местах посадки и высадки пассажиров, в местах использования специальных автомобилей;

· времени простоев не по вине водителя автомобиля;

· времени специальных перерывов, предусмотренных графиком работ (сменности) для отдыха от управления автомобилем в пути и на конечных пунктах маршрута;

· времени проведения работ по устранению возникших в течение работы на линии эксплуатационных неисправностей обслуживаемого автомобиля, не требующих разборки механизмов, а также выполнения регулировочных работ в полевых условиях при отсутствии технической помощи;

· времени охраны груза и автомобиля во время стоянки на промежуточных и конечных пунктах маршрута при осуществлении междугородных перевозок в случае, если такие обязанности предусмотрены трудовым договором, заключенным с водителем автомобиля.

Продолжительность времени присутствия на рабочем месте водителя автомобиля, когда он не управляет автомобилем при направлении в рейс двух водителей автомобиля, засчитываемого водителю автомобиля в рабочее время, устанавливается нанимателем по согласованию с профсоюзом (при его наличии).

Продолжительность времени охраны груза и автомобиля, засчитываемого водителю автомобиля в рабочее время, устанавливается нанимателем по согласованию с профсоюзом (при его наличии).

При направлении водителей автомобилей в дальние рейсы для выполнения междугородных перевозок грузов и пассажиров наниматель устанавливает им задания по времени на движение и стоянку автомобилей, исходя из действующих норм времени на подготовительно-заключительные работы, предрейсовый медицинский осмотр, кратковременный и длительный отдых в пути, погрузку и разгрузку, расстояния перевозки и заданного режима работы водителей автомобилей, расчетных норм пробега грузовых автомобилей, установленных в порядке, определенном законодательством. Время, установленное заданием (графиком, расписанием), учитывается как рабочее.

Работа в сверхурочное время компенсируется в соответствии с законодательством о труде Республики Беларусь дополнительной оплатой.

Привлечение к сверхурочным работам допускается только с согласия водителя автомобиля, за исключением случаев, предусмотренных законодательством о труде Республики Беларусь, а также коллективным договором, соглашением.

Сменный режим работы определяет последовательность чередования водителей автомобилей по сменам, продолжительность каждой из которых не менее установленной законодательством продолжительности ежедневной работы (смены). Иные режимы работы (разделение рабочего дня на части, суточные дежурства) к сменным не относятся.

Режим рабочего времени при сменной работе определяется графиком работ (сменности). При этом продолжительность смены не может превышать 12 часов. Водители автомобилей чередуются по сменам равномерно. Работа в течение двух смен подряд запрещается.

В тех случаях, когда по условиям производства (работы) невозможно или экономически нецелесообразно соблюдение установленной ежедневной или еженедельной продолжительности рабочего времени, водителям автомобилей устанавливается суммированный учет рабочего времени.

Продолжительность учетного периода устанавливается нанимателем и не может превышать одного календарного года.

Учетный период может определяться календарными периодами (месяц, квартал), иными периодами.

Водителям автомобилей устанавливается, как правило, суммированный учет рабочего времени с продолжительностью учетного периода один месяц.

Суммированный учет рабочего времени вводится нанимателем по согласованию с профсоюзом (при его наличии).

При суммированном учете рабочего времени установленная продолжительность ежедневной работы (смены) и рабочей недели отрабатывается водителем автомобиля, как правило, за учетный период.

При этом запланированное время работы в смену, неделю может быть неодинаковым. Во всех случаях сумма часов рабочего времени по графику работ (сменности) за учетный период не должна превышать норму часов за этот период, рассчитанную в соответствии с законодательством о труде Республики Беларусь.

При суммированном учете рабочего времени продолжительность рабочего дня (смены) водителя автомобиля может устанавливаться не более 10 часов, а в отдельных случаях (водителям автомобилей, работающим на городских и пригородных автомобильных перевозках пассажиров в регулярном сообщении, при осуществлении междугородной перевозки, когда водителю автомобиля необходимо дать возможность доехать до соответствующего места отдыха) - не более 12 часов с обязательным соблюдением установленной нормы рабочего времени учетного периода по распоряжению нанимателя и по согласованию с профсоюзом (при его наличии).

Не допускается устанавливать продолжительность рабочего дня (смены) 12 часов более двух календарных дней подряд.

В случаях, когда при осуществлении междугородной перевозки предусматривается пребывание водителя автомобиля в автомобиле продолжительностью более 12 часов, в рейс направляются два водителя автомобиля.

Рабочее время водителей автомобилей при суммированном учете рабочего времени регламентируется графиками работ (сменности), которые составляются на весь учетный период из расчета выполнения установленной нормы рабочих часов за этот период. В них определяется время начала, окончания и продолжительность ежедневной работы (смены), время перерывов для отдыха и питания, а также время, предоставляемое для междусменного и еженедельного отдыха.

Для водителей автомобилей, занятых на перевозках в технологическом процессе промышленных, строительных, сельскохозяйственных и других организаций, графики работ (сменности) составляются с таким расчетом, чтобы они были увязаны с графиками работ (сменности) работников обслуживаемых организаций.

Для водителей автомобилей может вводиться рабочий день с разделением его на части.

Между отдельными частями рабочего дня возможны либо один перерыв для отдыха и питания свыше 2, но не более 4 часов, либо два перерыва и более, включая перерыв для отдыха и питания, общей продолжительностью не более 4 часов.

При этом общая продолжительность рабочего времени не должна превышать установленную графиком работ (сменности) продолжительность ежедневной работы.

Время перерывов между частями рабочего дня в рабочее время не включается.

Перерыв между двумя частями рабочего дня предоставляется в месте, определенном для стоянки автомобиля и оборудованном для отдыха водителя автомобиля.

Решение о разделении рабочего дня на части принимается нанимателем по согласованию с профсоюзом (при его наличии).

Учет рабочего времени водителей автомобилей осуществляется на основании табеля учета использования рабочего времени, путевых листов и других документов.

Время внутрисменных простоев учитывается, начиная с пяти минут.

Учет времени простоя водителей автомобилей ведется путем заполнения листков о простое или особых отметок в путевом листе установленной формы.

Время использования работников в период простоя на других работах в листок простоя не включается и оформляется выдачей разовых нарядов.

В месте командировки рабочее время водителя автомобиля учитывается на общих основаниях в порядке, установленном по месту его работы. Если в месте командировки организована работа по графику работ (сменности), отличному от графика работ (сменности) в месте постоянной работы, то рабочее время водителя автомобиля учитывается по его фактической продолжительности с предоставлением табеля учета рабочего времени с этого места работы.

4.2 Время отдыха и питания водителей

Водителям автомобилей предоставляется в течение рабочего дня перерыв для отдыха и питания продолжительностью не менее 20 минут и не более 2 часов, который используется водителем автомобиля по своему усмотрению и в рабочее время не включается.

При установленной графиком работ (сменности) продолжительности ежедневной работы (смены) более 8 часов водителю автомобиля могут предоставляться два перерыва для отдыха и питания общей продолжительностью не более 2 часов и не менее 30 минут.

Перерыв для отдыха и питания рекомендуется предоставлять, как правило, через 4 часа после начала работы.

Время предоставления перерыва и его конкретная продолжительность устанавливаются правилами внутреннего трудового распорядка или графиком работ (сменности) либо по соглашению между водителем автомобиля и нанимателем.

После непрерывного двухчасового управления автомобилем водителю автомобиля должен предоставляться специальный технический перерыв (включаемый в рабочее время) на 10 минут или он может быть присоединен к последующему перерыву после управления автомобилем в течение 4 часов, если не наступает период перерыва для отдыха и питания.

Если продолжительность смены по графику работ (сменности) больше 8 часов, уменьшение продолжительности ежедневного отдыха между сменами компенсируется за счет увеличения еженедельного непрерывного отдыха.

Водителям автомобилей, которым установлен суммированный учет рабочего времени, или водителям автомобилей с рабочим днем, разделенным на части, продолжительность ежедневного (междусменного) отдыха в отдельные периоды работы по распоряжению нанимателя, согласованному с профсоюзом (а при его отсутствии - с согласия водителя автомобиля), может быть уменьшена до 12 часов.

На междугородных перевозках при суммированном учете рабочего времени продолжительность ежедневного (междусменного) отдыха водителя автомобиля на конечном или промежуточном пункте маршрута не может быть менее продолжительности времени работы в предшествующей отдыху смене, а если экипаж автомобиля состоит из двух водителей автомобиля - не менее половины времени работы в предшествующей отдыху смене с соответствующим увеличением продолжительности ежедневного (междусменного) отдыха непосредственно после возвращения к месту постоянной работы.

Водителям автомобилей при сменной работе и водителям автомобилей, которым установлен суммированный учет рабочего времени, выходные дни могут устанавливаться в различные дни недели согласно графикам работ (сменности). При этом число дней еженедельного отдыха в текущем месяце должно быть не менее числа полных рабочих недель этого месяца. Эти дни выделяются в графике работ (сменности) из общего числа свободных от работы дней.

Привлечение водителя автомобиля к работе в его выходной день, установленный правилами внутреннего распорядка или графиком работ (сменности), допускается только с его согласия, за исключением случаев, предусмотренных законодательством о труде Республики Беларусь.

Допускается использовать для работы не более 12 выходных дней в год каждого водителя автомобиля.

В предельное количество выходных дней не включаются выходные дни, в которые водитель автомобиля привлекался к работе без его согласия в исключительных случаях, предусмотренных законодательством о труде Республики Беларусь.

На междугородных перевозках при суммированном учете рабочего времени продолжительность еженедельного отдыха может быть более 42 часов, а также может быть сокращена, но не менее чем до 24 часов. В среднем за учетный период продолжительность еженедельного непрерывного отдыха должна быть не менее 42 часов.

Работа в выходной день может компенсироваться по соглашению сторон предоставлением другого дня отдыха или повышенной оплатой в размерах, установленных законодательством о труде Республики Беларусь.

В случае, когда водители автомобилей, занятые на междугородных перевозках, не имеют возможности использовать дни еженедельного отдыха в период поездки, им должны предоставляться другие дни отдыха после возвращения к месту постоянной работы.

В государственные праздники и праздничные дни допускается работа водителей автомобилей, связанная с необходимостью постоянного непрерывного обслуживания населения, организаций, если эти дни предусмотрены графиками работ (сменности) как рабочие, а также в случаях, когда приостановка работы невозможна по производственно-технологическим условиям и при неотложных ремонтных и погрузочно-разгрузочных работах.

При суммированном учете рабочего времени работа в государственные праздники и праздничные дни по графику работ (сменности) включается в норму рабочего времени учетного периода.

Трудящийся человек большую часть жизни проводит на работе, и, вполне естественно, в рабочее время ему необходимо поесть, и даже не один раз. Для того, чтобы свести к минимуму время, затраченное на поиски пропитания, избежать стояния в очереди в близлежащей от офиса столовой или кафе, исключить больничные листы в связи с отравлениями и гастритами, полученными в результате приема некачественной или неполезной пищи, в организации необходимо выделить небольшую комнату для приема пищи, где стоят чайник, СВЧ-печь, холодильник и кулер с питьевой водой.

Питание - один из факторов среды обитания, оказывающий непосредственное влияние на здоровье, способствующий улучшению физического и нервно - психического состояния. Благодаря такой комнате приема пищи водители спокойно смогут отдохнуть и покушать в свой обеденный перерыв, не нарушая норм охраны труда.



5. Разработка мероприятий по обеспечению экологической безопасности водителя пассажирского транспортного средства

5.1 Экологическая безопасность системы «водитель - автомобиль - дорога - окружающая среда»

Экологическая безопасность системы «водитель - автомобиль - дорога - окружающая среда» обусловлена в первую очередь характеристиками и потенциальными возможностями ее основных подсистем («водитель», «автомобиль», «дорога», «окружающая среда»).

Водитель в транспортном потоке является активным, управляющим звеном, который характеризуется возрастом, психофизиологическими характеристиками (темперамент, скорость реакции и др.), профессиональным мастерством, физическими данными, продолжительностью его работы за рулем и др. На водителя и его поведение за рулем оказывают влияние остальные подсистемы рассматриваемой нами системы - «автомобиль, дорога, окружающая среда». С точки зрения влияния водителя на экологическую безопасность отдельного автомобиля и транспортного потока в целом, важнейшим фактором является профессиональное мастерство, обученность водителя экономичным приемам вождения. Применение рациональных приемов вождения позволяет снизить расход топлива до 20 %, а выбросы вредных веществ - до 25 %. В обучении и переподготовке водительского состава скрыты значительные резервы в области повышения экологической безопасности автомобильного транспорта.

На экологическую безопасность как отдельных автомобилей, так и их совокупности, составляющих транспортный поток, оказывают влияние целый ряд различных факторов, среди которых важнейшими являются следующие:

- совершенство конструкции автомобилей, в первую очередь двигателей и систем управления рабочими процессами;

- техническое состояние автомобилей в целом, и двигателя и его систем в частности (например, неисправность двигателя может привести к увеличению выбросов вредных веществ до 5 раз от номинала, при этом расход топлива возрастает на 30-35 %);

- вид применяемых топлив и их качество. В настоящее время важнейшими мероприятиями в этом направлении является перевод автомобилей на газ и более широкое применение дизельных автомобилей. Важным резервом является отказ от применения тетраэтилсвинца в качестве антидетапазионной присадки, применение антидымных присадок, очистка топлива от примесей и воды, и др.

Существенное влияние на выбросы вредных веществ от транспортных потоков оказывают характеристики дороги и организации дорожного движения. К показателям, характеризующим дорогу, относятся категория дороги, количество полос, состояния покрытия, обустройство, количество светофоров, поворотов, микро- и макрорельеф, пропускная способность дороги, ее загруженность, разрешенная и средняя скорости движения.

От характеристик окружающей среды в значительной степени зависти ее способность к ассимиляции объемов вредных веществ, поступающих в нее от техногенных источников, в том числе от автотранспортных потоков. В числе таких характеристик: атмосферное давление, влажность, температурный режим, скорость и направление ветра, рельеф местности, геологическое строение и гидрогеология района, и т.п.

Следует отметить, что при разработке конструкций автомобилей важное значение придается уровню транспортного комфорта, что вызывает удорожание кабин и объектов в целом. Показательным в этом плане является то, что стоимость комфортабельных кабин тяжелых транспортных средств (тракторов, дорожно-строительных машин и т. п.) составляет до 40 - 50 % от стоимости машины в целом. Поэтому при конструировании новых кабин необходимо базироваться на существующих, отработанных элементах, материалах и агрегатах, т. е. использовать унификацию как средство снижения стоимости изделий, так и повышения их экологичности.

Для сохранения жизни и здоровья водителя в автомобилях предусмотрены: активная, пассивная и послеаварийная безопасность транспортного средства.

Активная безопасность - свойство транспортного средства, снижающее вероятность ДТП. Она включает в себя следующие основные группы:

· свойства, в значительной степени зависящие от действий водителя по управлению транспортным средством (тягово-скоростные, тормозные, устойчивость, управляемость, информативность);

· свойства, не зависящие или зависящие в незначительной степени от действий водителя по управлению транспортным средством (надежность элементов конструкции, массовые и габаритные параметры);

· свойства, определяющие возможность эффективной деятельности водителя по управлению транспортным средством (рабочее место водителя и его обитаемость).

Пассивная безопасность - свойство транспортного средства, снижающее тяжесть последствий ДТП. Она проявляется в период, когда водитель, несмотря на принятые меры безопасности, не может изменить характер движения машины и предотвратить ДТП. Основные требования к пассивной безопасности машины формулируются следующим образом:

· деформация передней и задней частей кузова (кабины) и рамы машины при столкновении должна обеспечить допустимый уровень замедления и максимальное поглощение кинетической энергии;

· жесткость каркаса кузова (кабины) должна быть такой, чтобы сохранить зону жизнеобеспечения в виде минимально необходимого пространства, в пределах которого исключено сдавливание тела человека, находящегося внутри машины;

· должны быть предусмотрены меры, снижающие тяжесть последствий при ДТП.

Различают внутреннюю пассивную безопасность, снижающую травматизм водителя, пассажиров и обеспечивающую сохранность перевозимых грузов, а также внешнюю пассивную безопасность, которая уменьшает возможность нанесения повреждений другим участникам движения. Большое число наездов на пешеходов и тяжесть последствий этого вида ДТП требуют повышенного внимания к внешнему оформлению транспортных средств. В связи с этим наружная поверхность машины не должна иметь выступающих остроконечных или режущих частей, которые не только своей формой, размерами, направлением, но и жесткостью могут усилить тяжесть ранения пешеходов, велосипедистов или мотоциклистов в случае их столкновения с неподвижной или движущейся машиной. Для обеспечения внутренней безопасности при проектировании машины должны быть осуществлены следующие конструктивные мероприятия:

· обеспечение жизненного пространства внутри кузова (кабины);

· снижение инерционных нагрузок в процессе удара;

· ограничение перемещений людей, грузов и других предметов, находящихся в машине.

В связи с этим для снижения тяжести последствий при ДТП должно быть предусмотрено следующее:

· рулевое колесо и его колонка должны перемещаться и поглощать энергию удара, а также распределять удар в грудь водителя без нанесения ему травм;

· применены индивидуальные защитные и удерживающие средства для всех пассажиров и водителя (ремни безопасности, подголовники, пневмоподушки);

· перед пассажирами и водителем не должно быть травмоопасных элементов;

· ветровые и боковые стекла должны быть травмобезопасными;

· исключена возможность выброса или выпадения пассажиров или водителя из машины (надежность дверных замков).

Подробно вопросы пассивной безопасности машин освещены в специализированной литературе и здесь углубленно не рассматриваются.

Послеаварийная безопасность представляет собой совокупность конструктивных решений и дополнительных устройств, снижающих тяжесть последствий ДТП, в первую очередь при возгорании машины, когда при ДТП топливо выливается из бака через отверстия, появившиеся в результате его повреждения, или через заливную горловину, вследствие чего образуется топливно-воздушная смесь, которая может воспламениться. Как отмечалось, к элементам послеаварийной безопасности относятся средства противопожарной безопасности и средства эвакуации людей из салона машины, для чего при конструировании необходимо предусмотреть следующее:

· топливный бак располагать на удалении от двигателя;

· предпочтительно бак устанавливать сзади машины, так как встречные столкновения имеют более тяжкие последствия;

· устанавливать систему автоматического отключения источника электроэнергии при ДТП;

· обеспечивать пожаробезопасность топливных баков, заливных горловин и топливопроводов;

· предусматривать огнетушители и устройства автоматического впрыска в бензобак веществ, снижающих возгораемость бензина;

· снабжать дверные замки системой блокировки в момент ДТП с возможностью их беспрепятственного открывания после ДТП для осуществления быстрой эвакуации людей;

· предусматривать устройства аварийной эвакуации людей (люки в крышах и на задней стенке, скатывающиеся крыши);

· предусматривать внутри салона машины инструменты для разбивания или выдавливания стекол [15].



5.1.1 Создание экологичных конструкций автомобилей

Экологичность автомобилей обеспечивает их топливная экономичность, т.е. чем меньше топлива расходует автомобиль, тем меньше экологический ущерб.

Экономия топлива достигается за счет комплекса конструктивных и эксплуатационных мероприятий для принципиально сохраняемых конструкций автомобилей. Применительно к легковым автомобилям наибольшее влияние на уменьшение расхода топлива оказывают: уменьшение массы и размеров автомобиля, улучшение аэродинамических характеристик, снижение сопротивления качению, применение компьютеризированных систем контроля и управления двигателем и сокращение всех видов механических потерь.

Уменьшение массы и размеров автомобиля достигается за счет применения высокопрочных сталей и алюминиевых сплавов, пластмасс, стекло- и углепластиков.

В конструкции грузовых автомобилей основные источники экономии топлива: дизелизация (54%), регулирование скорости вентилятора (28%), применение радиальных шин (13%), улучшение аэродинамических форм и обтекателей (5%).

Важным является достижение абсолютных значений экономии топлива при постепенной реализации мероприятий научно-технического прогресса. Так, опыт США показал, что эффект от внедрения регулирования скорости вентилятора в 1974 г. составлял всего 68 млн. л., а в 1982 г. было сэкономлено 2500 млн. л., т.е. в 35 раз больше.

Перспективными направлениями по совершенствованию современного автомобиля с двигателем внутреннего сгорания являются: повышение коэффициента полезного действия двигателя за счет совершенствования процессов сгорания (турбонаддув, работа двигателя на переобедненных смесях, электронное зажигание); сокращение потерь на трение (уменьшение поверхности поршней, сокращение опорных поверхностей вкладышей, использование керамических покрытий); оптимизация режимов работы двигателя за счет электронных систем управления рабочими процессами двигателя; применение двухтопливных автомобилей (бензин - газ; дизельное топливо - газ).

Например, в 1985 г. компания "Исудзу" (Япония) представила модель с мотором из керамики, которая на 14% легче и на 30% экономичнее, чем существующая ныне. Этот двигатель не имеет системы охлаждения и может работать на любом виде топлива. Компания "Тойота" продемонстрировала сверхэкономичный автомобиль, который при скорости 60 км/ч на 1 л. бензина проезжает 54 км., т.е. на 100 км. тратит 1,85 л.

Фирма "Рено" в 1987 г. продемонстрировала экспериментальный автомобиль "Веста-2", который проделал путь от Парижа до Бордо (501 км.), затратив в условиях средней интенсивности движения 9,75 л. бензина, т.е. 1,94 л. на 100 км. Но экономичность - не главное достоинство современного автомобиля. Самые строгие требования в этом отношении действуют в США, Японии, Швейцарии и Австрии (таблица 5.1). В США почти все эксплуатируемые автомобили имеют специальные устройства для снижения токсичности выхлопа, а 85 % оснащено каталитическими конвертерами. В ФРГ к категории чистых относится 94 % вновь покупаемых машин.

Мировое автомобилестроение сегодня является главным потребителем роботизированной техники, пионером в освоении систем автоматизированного проектирования. Их внедрение позволило японским фирмам в 2 - 8 раз сократить время конструирования новых моделей, британским - снизить массу отдельных узлов автомобиля на 15 - 45%.

При применении каталитических преобразователей - нейтрализаторов весь объем отработавшего газа проходит через нейтрализатор, который выполняет следующие функции: дожигание, вследствие чего сокращается количество СН и СО; каталитическое окисление (платина, палладий) при температуре 480°С, в результате чего вредные примеси превращаются в Н₂О (пар) и СО₂. В ряде схем каталитические преобразователи объединяются с системой подачи воздуха в выхлопной коллектор, что улучшает качество очистки. При преобразовании СН и СО нейтрализатор называется двухступенчатым. При дополнительном воздействии на NO_X (с использованием катализатора на основе соединений родия) это соединение разлагается на кислород и азот. Такие нейтрализаторы называются трехступенчатыми и практически обеспечивают безвредный состав отработавших газов. Преобразование NO_X возможно только в том случае, если состав рабочей смеси регулируется. При использовании этилированного бензина нейтрализаторы быстро выходят из строя.

Предусматривается также разработка специальных автоматических устройств, которые позволят без участия водителя отключать мотор во время стоянки перед светофором или в заторах.

В зависимости от внешней обстановки современная электроника автомобиля помогает поддерживать почти безопасные для окружающей среды режимы работы двигателя и экономить топливо [1].

Таблица 5.1 - Нормы токсичности выхлопа автомобилей для европейских стран

Правила ЕЭС	Год введения	Содержание в выхлопе, г/кВт·ч
		NOx	CO	CH	Твердые частицы
ECR R 49.00	1982	18	14	3,5	Не регламентировано
Euro 0	1988	14,4	11,2	2,5	Тоже
Euro 1	1993	8,0	4,5	1,1	0,36
Euro 2	1996	7,0	4,0	1,1	0,15
Euro 3	2000	5,0	2,0	0,6	0,10
Euro 4	2005	3,5	1,5	-	0,02
Euro 5	2008	2,0	1,5	-	0,02
Euro 6	2013	0,5	1,5	0,46	0,003

5.1.2 Применение улучшенных и альтернативных видов топлива

Улучшению экологической обстановки на автомобильном транспорте способствует запрещение использования этилированного бензина. Кроме токсичности тетраэтилсвинца использование этилированного бензина быстро выводит из строя каталитические нейтрализаторы отработавших газов из-за обволакивания свинцом поверхности катализатора.

Альтернативные заменители бензина могут быть естественного и искусственного происхождения. При нормальных условиях они могут находиться в жидком (этанол, метанол) или газообразном (пропан, бутан, коксовый и генераторный газы, водород) состоянии. Преимущественное применение в качестве моторного топлива на автомобильном транспорте сжиженного нефтяного газа (ГСН) и сжатого природного газа (ГСП) обусловлено тем, что они имеют физико-химические свойства, близкие к бензину. Это требует лишь незначительного изменения конструкции двигателя и позволяет равнозначно работать на двух видах топлива.

В ряде стран в качестве топлива используются синтетические спирты: метанол, или метиловый спирт, и этанол - этиловый спирт.

Метанол получается из угля, сланцев, древесины. Он несколько тяжелее бензина, а энергоемкость его в 2 раза меньше. Запуск двигателя на чистом метаноле, в первую очередь зимой, затруднен. По некоторым данным, метанол усиливает коррозию металла, особенно в присутствии воды. В настоящее время стоимость метанола выше стоимости бензина. Важное качество метанола состоит в том, что в отработавших газах в 2 - 3 раза меньше токсичных компонентов, чем при использовании бензина. Метанол используют в качестве добавки к бензину в количестве 5 - 30%. При этом концентрация окиси углерода в отработавших газах снижается на 14 - 72%. Смесь метанол - бензин несколько снижает мощностные характеристики двигателей. Но следует иметь в виду, что добавка метанола, например, в количестве 15 %, повышает октановое число смеси с 88 до 95,8. При соответствующей переделке двигателя с целью повышения на нем степени сжатия можно получить даже экономию на расходе топлива. В качестве недостатков смеси как топлива отмечают склонность ее к расслоению, в особенности при попадании в смесь воды и при понижении температуры. Метанол ядовит.

Этанол имеет энергоемкость на 25 - 30% выше и, следовательно, требует пропорционально менее вместительного топливного бака. Экологические характеристики этанола близки к метанолу. У двигателей, работающих на этаноле, в отработанных газах еще меньше выделяется углеводородов. Однако в продуктах сгорания спирта содержатся совершенно новые загрязнители атмосферы, в том числе формальдегид.

В Бразилии в 1985 г. уже все автомобили работали на смесях с содержанием метанола 2 - 10%. Предполагалось, что удельный вес метанола в автомобильном топливе Бразилии будет непрерывно возрастать и к 2000 г. автомобильное топливо на 75 % будет состоять из метанола. Совершенствование технологии и массовость производства должны существенно снизить стоимость метанола, и ожидают, что он станет дешевле бензина. В 1987 г. более 2 млн. легковых автомобилей, несколько десятков тысяч грузовых автомобилей, сотни тракторов Бразилии работали на топливном спирте, получаемом из сахарного тростника, маниоки (разновидности картофеля), бамбука, древесины. И в обычных автомобилях чистый бензин не применяется, в обязательном порядке он на 30 % разбавляется спиртом в целях экономии.

Использование газового топлива в виде смеси пропана и бутана позволяет снизить на холостом ходу количество окиси углерода в 4 раза, а в рабочем режиме в 10 раз. Сегодня в мире эксплуатируется уже несколько сотен тысяч таких автомобилей. Еще в 1970 г. Япония имела около 300 тыс. автомобилей на газовом топливе, в Италии - 500 тыс.

В нашей стране и в ряде других стран проводятся исследования по использованию природного газа в качестве автомобильного топлива. При этом токсичность отработанных газов уменьшается: по СО - в 2-4 раза; СП - в 1,1 -1,4; NO - в 1,2-2 раза. Мировые запасы природного газа примерно вдвое превышают мировые запасы нефти. Природный газ уже используется в качестве топлива примерно для четверти миллиона автомобилей в Италии, Канаде и Новой Зеландии. Главный недостаток, связанный с этим видом топлива, - громоздкость газового баллона. Он должен примерно в 5 раз превышать объем бензинового бака для эквивалентного пробега.

Идеальное топливо с точки зрения сохранения окружающей среды представляет водород, однако он значительно дороже бензина. Серьезную техническую и экономическую проблему представляет и размещение водорода в автомобиле и пока еще не найдено надежного и экономического пути использования водорода.

5.1.3 Альтернативные конструкции автомобилей

Энергетические и экологические кризисы больших городов стимулируют создание электромобилей. Так, в Калифорнии (Лос-Анджелес - родина фотохимического смога) был принят закон об охране воздушного бассейна. Согласно закону к 2003 г. в Калифорнии должно быть 10% автомобилей, не выбрасывающих в атмосферу отработавшие газы. Это позволило инициировать программу разработки электромобилей.

Электромобили должны быть конкурентоспособными современным автомобилям с двигателем внутреннего сгорания. Коммерческий успех электромобиля зависит от первоначальной стоимости, эксплуатационных затрат, запаса хода, времени службы и зарядки аккумуляторных батарей, надежности и безопасности. В настоящее время все эти показатели в основном зависят от качества аккумуляторных батарей.

Аккумуляторные батареи электромобилей должны обладать большой мощностью, высоким запасом энергии, иметь продолжительный срок службы, допускать быструю зарядку, надежно работать в широком диапазоне эксплуатационных температур. Требования по экологичности включают возможность регенерации и утилизации всех элементов батарей по окончании срока их службы.

Наиболее широко распространены в автомобильной промышленности свинцово-кислотные стартерные аккумуляторные батареи. Для электромобилей такие батареи слишком тяжелы, имеют недостаточный срок службы и малую удельную энергию - 25 - 30 (Вт·ч/кг). В настоящее время разработаны и подготовлены к производству новые типы батарей с повышенной удельной энергией: никель-кадмиевые (30 - 40 Вт·ч/кг), никель-гидридные (35 - 50 Вт·ч/кг), натрий-никельхлоридные (90-130 Вт·ч/кг), воздушно-алюминиевые (250 - 300 Вт·ч/кг) и др. Так, испытания натрий-никельхлоридных аккумуляторов показали удельную мощность до 170 Вт/кг, энергетический КПД - 91 %, срок службы - 5 лет или 1500 циклов зарядки - разрядки (соответствует пробегу электромобиля 150 тыс. км).

Для уменьшения энергопотребления автомобиля снижают его сопротивление качению и аэродинамическое сопротивление. Так, французская фирма "Мишелин" создала шины, у которых сопротивление качению уменьшено на 35 % по сравнению со стандартными. Это позволило увеличить запас хода электромобилей на 20 %. Применение высокопрочных сталей, алюминиевых сплавов, стекло- и углепластиков, пластмасс позволяет уменьшить массу легкового электромобиля на 150 - 200 кг и изменить его формы. Это позволяет уменьшить коэффициент аэродинамического сопротивления с обычных значений 0,35 - 0,50 до 0,20 - 0,25.

В настоящее время проводятся работы по созданию солнцемобилей - автомобиля с солнечными батареями и аккумуляторами, подзаряженными от солнечных батарей. В Австралии в 1988 г. демонстрировался автомобиль "санрейсор", победивший на гонках на расстоянии 3130 км. В начале января в 1990 г. в Базеле (Швейцария) открылось первое в Европе бюро проката солнечных электромобилей. В солнечную погоду пробег такого электромобиля 100 км, в пасмурную 50 км. В 1990 г. фирма "Хонда" (Япония) продемонстрировала солнцемобиль, развивающий скорость 120 км/ч.

Практически все крупные автомобильные компании мира готовятся к серийному выпуску электромобилей (таблица 5.2). Так, в Калифорнии для разработки электромобилей нового поколения организована фирма "Калстарт", объединившая предприятия авиакосмического комплекса.

Таблица 5.2 - Характеристика электромобилей

Тип и модель	Фирма, страна	Запас хода, км	Максимальная скорость, км/ч
Легковой «зум»	«Матра» (Франция)	250	120
Легковой «импакт»	«Дженерал моторс» (США)	190	160
Легковой «БМВ - Е1»	«БМВ» (Германия)	265	125
Легковой «мерседес 190Е»	«Мерседес - Бенц» (Германия)	175	115
Легковой «ФЭВ»	«Ниссан» (Япония)	240	130
Грузовой «пикап Е»	«Шкода» (Чехия)	60-80	80
ВАЗ - 21087	«АвтоВАЗ» (Россия)	200-280	120

Планируется создание двухместного электромобиля с максимальной скоростью 120 км/ч, пробегом не менее 225 км и временем разгона до 100 км/ч - 11 с. В конструкции ходовой части предусматривается применить алюминиевые сплавы, а в конструкции кузова - пластмассы, поддающиеся регенерации. Электромобиль комплектуется бесконтактным зарядным устройством. Система управления энергообеспечением будет контролировать рабочие характеристики электромобиля с помощью датчиков. Эти данные будут обрабатываться бортовым микрокомпьютером с целью прогнозирования пробега на разных режимах движения и снижения затрат электроэнергии. Шины электромобиля легче стандартных и их сопротивление качению уменьшено на 30%.

Таким образом, развитие электромобильного транспорта показывает, что автомобильная промышленность практически готова к созданию электромобиля, конкурентоспособного современному автомобилю с двигателем внутреннего сгорания.

Федеральные стандарты по экономии топлива и защите окружающей среды оказали в США большое стимулирующее влияние на использование компьютерной техники. Применение указанных стандартов, во-первых, требует соответствующего приборного обеспечения и методов, позволяющих контролировать расход топлива и содержание вредных примесей в отработавших газах.

Во-вторых, они вызвали необходимость установки на автомобилях различных систем, в том числе и компьютерных, регулирующих процессы подачи топлива, создания топливовоздушных смесей с учетом экономичности, экологичности и безопасности автомобиля. Стоимость дополнительно устанавливаемого оборудования в среднем на один легковой автомобиль составила около 16% цены на новый автомобиль среднего класса.

В-третьих, появилась необходимость в приборах и методах, позволяющих выяснить причины перерасхода топлива или повышенного содержания вредных примесей в отработавших газах и произвести соответствующее регулирование или ремонт [6].

5.2 Оценка влияния на здоровье человека отработавших газов автомобилей

По воздействию на организм человека компоненты отработавших газов (таблица 5.3) подразделяются на:

· токсичные - оксид углерода, оксиды азота, оксиды серы, углеводороды, альдегиды, свинцовые соединения;

· канцерогенные - бенз(а)пирен;

· раздражающего действия - оксиды серы, углеводороды.

Влияние перечисленных компонентов отработанных газов на организм человека зависит от их концентрации в атмосфере и продолжительности воздействия.

Оксид углерода - газ без цвета и запаха. При вдыхании проникает в кровь и образует комплексное соединение с гемоглобином - карбоксигемоглобин. Оксид углерода реагирует с гемоглобином в 210 раз быстрее, чем кислород, что приводит к развитию кислородной недостаточности. Признаками кислородной недостаточности являются нарушения в центральной нервной системе, поражение дыхательной системы, снижение остроты зрения. Увеличенные среднесуточные концентрации оксида углерода способствуют возрастанию смертности лиц с сердечно-сосудистыми заболеваниями.

Оксид углерода в воздухе в зависимости от степени концентрации вызывает:

· слабое отравление через 1 ч (С = 0,05 об. %);

· потерю сознания через несколько вдохов (С = 1 об. %).

Оксиды азота - смесь различных оксидов: NO₂, N₂O₃, N₂O₄. Наибольшую опасность представляет NO₂. Воздействие оксидов азота на человека приводит к нарушению функций легких и бронхов. Воздействию оксидов азота в большей степени подвержены дети и люди, страдающие сердечно-сосудистыми заболеваниями.

Оксиды азота в воздухе в зависимости от концентрации вызывают:

· раздражение слизистых оболочек носа и глаз (С = 0,001 об.%);

· начало кислородного голодания (С = 0,001 об. %);

· отек легких (С = 0,008 об. %).

Сернистый ангидрид - бесцветный газ с резким запахом, хорошо растворяется в воде, образуя сернистую кислоту. Длительное воздействие даже относительно низких концентраций сернистого ангидрида увеличивает смертность от сердечно-сосудистых заболеваний, способствует возникновению бронхитов, астмы и других респираторных заболеваний.

Сернистый ангидрид в воздухе в зависимости от степени концентрации вызывает:

· раздражение слизистой оболочки глаз, кашель (С = 0,001 % об.);

· раздражение слизистой оболочки горла (С = 0,002 об.%);

· отравление через 3 мин (С = 0,004 об. %);

· отравление через 1 мин (С = 0,01 об.%).

Углеводороды - группа соединений типа СХНУ. Обладают неприятным запахом. В результате фотохимических реакций углеводородов с оксидами азота образуется смог.

Бензапирен - полициклический и ароматический углеводород (ПАУ). При нормальных атмосферных условиях - кристаллический продукт, плохо растворимый в воде. Попадая в организм человека, ПАУ постепенно накапливается до критических концентраций и стимулирует образование злокачественных опухолей.

Сажа - твердый фильтрат отработавших газов, состоящий в основном из частиц углерода. Непосредственной опасности для человека не представляет. Влияние сажи проявляется в неприятном ощущении загрязненности воздуха. Сажа является адсорбентом канцерогенных веществ (ПАУ до 2%) и способствует усилению влияния других токсических компонентов, например, сернистого ангидрида.

Соединения свинца появляются в отработавших газах в случаях применения тетраэтилсвинца - антидетонационной присадки к бензинам. Свинец способен накапливаться в организме, попадая в него через дыхательные пути, с пищей и через кожу. Поражает центральную нервную систему и кроветворные органы.

Таблица 5.3. - Состав отработавших газов (ОГ)

Двигатели	Состав отработавших газов, %
	N2	O2	H2O (пар)	CO2	CO	NxOy	CxHy	Сажа
Бензиновые	74-77	0,3-0,8	3-5,5	5-12	5-10	До 0,8	0,2-3	До 0,8
Дизельные	76-78	2-18	0,5-4	1-10	0,02-5	До 0,5	До 0,5	До 1,1
Состав выбросов	75	3	5	11	5	0,15	0,5	-
Масса выбросов при разбеге 15 тыс. км за год	15 т	0,6 т	1 т	2,275 т	1 т	30 кг	100 кг	-



В таблице 5.4 представлено содержание вредных веществ в отработавших газах дизелей и бензиновых двигателей. В первую очередь воздействию токсических составляющих отработавших газов подвергается водитель автомобиля. Анализ воздуха в кабинах транспортных средств показал, что концентрация оксида углерода (особенно в кабинах грузовых автомобилей) может превышать предельно допустимые нормы.

Для многих крупных городов характерно превышение предельно допустимой концентрации оксида углерода в 20 - 30 раз, с чем врачи связывают высокую смертность от инфаркта миокарда.

Концентрация оксидов азота в городах увеличивается в 10 - 100 раз. Поступающие в атмосферу оксиды азота сохраняются в ней в течение 3 - 4 дней. В результате фотохимических реакций на солнечном свету оксида азота образуется диоксид азота NO₂, который вместе с углеводородами является причиной образования токсических туманов, называемых смогами.

Продолжительность существования сернистого газа в атмосфере - в пределах 10 ч. Выбросы SO₂ являются причиной выпадения сернокислотных осадков, способствующих закислению почвы, воды и разрушению облицовки зданий.

Таблица 5.4 - Содержание вредных веществ в отработавших газах

Вредное вещество ОГ	Содержание ОГ ДВС
	Дизели	Бензиновые
Оксид углерода	0,005-0,5 об.%	0,25-10 об.%
Оксид азота в пересчете на азот	0,004-0,5 об.%	0,01-0,8 об.%
Сернистый ангидрид	0,003-0,05 об.%	-
Углеводороды в пересчете на углерод	0,01-0,5 об.%	0,27-0,3%
Бенз(а)пирен	До 10 мкг/м3	До 20 мкг/м3
Сажа	До 1,1 г/м3	До 0,4 г/м3
Соединения свинца	-	Выбрасывается до 85% соединения свинца (от количества введенного в бензин с ТЭС)



Содержание углекислого газа в воздухе не нормируется. Продолжительность существования CO₂ в атмосфере 4 года. Возрастание концентрации оксида углерода опасно возникновением парникового эффекта, который приводит к возрастанию температуры воздуха у поверхности Земли. Высокое содержание свинца в организме человека приводит к хроническому отравлению свинцом.

Основными источниками поступающей в атмосферу Земли пыли являются: тепловые станции (выбрасывают 25 % пыли от общего ее количества), промышленность (50%), сжигание мусора (8%), прочие источники, включая автомобильный транспорт (17%).

Пыль подразделяется по степени ее дисперсности на крупнодисперсную (размеры частиц выше 10 мкм), среднедисперсную (от 10 до 0,25 мкм) и мелкодисперсную (не менее 0,25 мкм.). Пыль является разновидностью аэрозолей. Аэрозоли с твердыми частицами, образовавшиеся в результате горения топлива, называют дымами, а с жидкими частицами - туманами. Пылевые частицы и аэрозоли постоянно находятся в движении в окружающей среде. Скорость осаждения взвешенных в воздухе частиц зависит от их размера.

Степень запыленности воздуха при движении автомобильного транспорта зависит от следующих факторов: времени года, типа покрытия дороги и вида почвы, направления ветра, интенсивности движения, грузоподъемности автомобиля, типа шин.

Основной частью пыли является кварц. На городских магистралях в уличной пыли обнаруживаются также примеси кальция, кадмия, свинца, хрома, цинка, меди, железа. Присутствие перечисленных примесей определяется функционированием автомобильного транспорта и обработкой магистралей антиобледенительными составами. Увеличивают выбросы пыли шины, оснащенные шипами. Износ дорожного полотна при их использовании составляет 2 - 4 мм. за зимний сезон. В целом ряде стран использование шипованных шин запрещено, за исключением ограниченного числа автомобилей специального назначения.

Воздействие пыли увеличивает скорость изнашивания машин и механизмов и оказывает вредное влияние на организм человека. Из анализа отказов двигателей внутреннего сгорания известно, что 50% происходит по причине загрязнения топлива взвешенными частицами неорганического происхождения. Содержание их находится в прямой зависимости от степени запыленности воздуха и сезона эксплуатации и колеблется от нескольких граммов до 300 г. на тонну топлива.