К.т.н. Завалко А.Г., инж. Логунов Д.И.

Восточно-Казахстанский государственный технический университет им. Д.Серикбаева

Анализ структуры и технического состояния автомобильного транспорта, как фактора загрязнения атмосферы города

Автомобильный транспорт (АТ), наряду с промышленными предприятиями, существенно загрязняет окружающую среду за счет выброса в атмосферу отработавших газов, содержащих целый ряд вредных компонентов: СО, СН, NO_x, сажа и др. Перечисленные компоненты ухудшают экологическую ситуацию как в глобальном масштабе (парниковый эффект), так и в локальном плане, воздействуя на население на городских улицах и в жилых зонах.

В г. Усть-Каменогорске по данным ВК территориального управления охраны окружающей среды, в результате выполнения экологической программы и жесткого контроля выбросов на стационарных источниках загрязнений, экологическая ситуация стала изменяться к лучшему. С 2002 года наблюдается тенденция снижения валовых выбросов вредных веществ в атмосферу. На фоне этих позитивных тенденций особое внимание заслуживает автомобильный транспорт (АТ). Это обусловлено увеличением численности автотранспортных средств, а также затруднениями в области контроля и управления выбросами вредных компонентов АТ.

Определенную роль в снижении вредного воздействия АТ играет введение в действие экологических стандартов Евро-2, касающихся совершенствования конструкции автомобилей, а также управление дорожной ситуацией, разгрузка центральной части города от плотных автомобильных потоков, оптимизация режимов движения транспортными потоками и т.д.

Однако, очевидно, что при разнородной возрастной структуре автомобильного парка, постоянном росте общего количества транспорта и затруднениях в реконструкции дорог застроенных частей города, требуются дополнительные эффективные меры по снижению вредных выбросов от АТ в крупных городах.

Данное исследование было направлено, прежде всего, на изучение структуры автомобильного парка и выявления групп автомобилей, имеющих повышенный уровень токсичности отработавших газов, кроме того, было сочтено целесообразным проанализировать тенденции обновления АТ в соответствии с экологическими стандартами и реальный уровень технического состояния систем, обеспечивающих безопасность и экологичность автомобиля. Основные данные для исследования были получены в автотехническом испытательном центре при Восточно-Казахстанском государственном техническом университете им. Д. Серикбаева, в котором ежегодно проходят сертификационные испытания и диагностику около 3 тыс. автомобилей.

Возрастная структура автомобильного парка приведена на рисунке 1. На 2007г. доля «молодых» автомобилей до 5 лет составляет немногим меньше 10%. Количество автомобилей с возрастом 6-10 лет составило 31,2 %, 11-20 лет – 50,8%, старше 20 лет – 8,2%. Заслуживает внимание группа очень старых автомобилей, возраст которых свыше 21 года. Эта группа составляет около 15%. Сопоставление этих данных, с данными для российских регионов (по материалам журнала «За рулем», 2006 г.) показывает, что структура автопарка г. Усть-Каменогорска несколько отличаются от средней структуры по России, но близка к данным по отдельным российским регионам. Так, например, на 2005 г. в возрасте старше 10 лет находилось в среднем для России 50,6% автомобилей, соответственно эта группа автомобилей составила для Смоленской области - 70,7%, а для г. Усть-Каменогорска – 69,6%.

Следует отметить, что в последние годы произошло заметное уменьшение доли «молодых» автомобилей. Так процент автомобилей в возрасте до 10 лет составил: 2006 г. – 35,4; 2007 г. – 41 %. Данная ситуация во многом объясняется активным ввозом из Японии и стран западной Европы подержанных автомобилей, устраивающих по цене и эксплуатационным качествам большинство покупателей. Возраст таких автомобилей составляет около 10 лет.

Рисунок 1 – Возрастная характеристика автомобильного транспорта, эксплуатирующегося в г. Усть – Каменогорск на 2007 год

С точки зрения оценки влияния автотранспорта на окружающую среду важно знать не только возрастную структуру автомобильного парка, но и долю автомобилей соответствующих введенным в действие экологическим стандартам Евро-2. Анализ полученных данных показал, что в 2000г. насчитывалось менее 1% автомобилей, соответствующих нормам Евро-2 и около 4,5% автомобилей с электронным впрыском топлива. По нашим оценкам на конец 2007г. их количество составляет 23%. Значительное увеличение доли автомобилей, соответствующих Евро-2 объясняется введением в действие этих норм в России и Казахстане, как для производителей, так и для таможенных органов, контролирующих ввоз импортируемой продукции. Таким образом, пополнение парка автомобилей в 2006 и 2007 годах происходило только за счет автомобилей соответствующих нормам Евро-2.

Отметим, что анализ структуры автопарка с учетом общего количества автомобилей обладает недостатком, так как часть автомобилей, состоящих на учете, в зимний период находится на хранении, а в остальное время года эксплуатируется эпизодически. Такие автомобили оказывают незначительное влияние на загрязнение окружающей среды. На наш взгляд более точную оценку структуры эксплуатирующегося автотранспорта можно получить по паспортным данным автотранспортных средств, осуществляющих заправку топливом на городских АЗС. Автомобили, стоящие на хранении, автоматически выпадают из анализируемой выборки, и оценка структуры автотранспорта приблизится к его реальной структуре на дорогах города. На различных АЗС города была получена выборка из 500 автомобилей. В результате было установлено, что на ноябрь 2007г. для указанной выборки 31% автомобилей соответствует нормам Евро-2 и выше.

На основании рассмотренных данных можно отметить, что, несмотря на некоторое старение парка автомобилей, имеется тенденция к увеличению доли автомобилей, соответствующих нормам Евро-2. В месте с тем, значительная часть автомобилей (около 50%) имеет устаревшую конструкцию и не соответствует экологическим стандартам Евро-2. Отметим, что в настоящее время парк легковых автомобилей включает около 5% автомобилей с дизельными двигателями.

Техническое состояние систем, влияющих на безопасность и экологичность автомобилей, оценивалось в соответствии с действующим стандартом СТ РК ГОСТ Р 51709-2004. Для проверки использовались поверенные средства измерения необходимого класса точности. Общие результаты обследования по основным системам приведены в таблице 1.

Таблица 1 – Количество неисправных автомобилей по возрастным группам и системам (в % к общему количеству автомобилей на 2003г.)

Возраст авто-лей, год	Рабочая тормозная система	Ручной тормоз	Стекла	Система освещения	Концентрация СО	Система сигнали-зации
1-10	15	12,3	14,1	34,3	24,3	13,1
11-20	6,8	2,7	4,1	2,7	2,7	4,1

Как видно из таблицы, общее количество неисправностей весьма существенно. Анализ показал, что процент неисправностей по группам автомобилей слабо связано с их возрастом. Кроме того, было выявлено большое количество неисправностей у новых автомобилей Российского производства приобретаемых через посредников. В основном это мелкие неисправности: повышенная токсичность отработавших газов, неправильная регулировка оборотов холостого хода и света фар, отказ стеклоочистителей и стеклоомывателей и т.д. Главная причина таких неисправностей - неудовлетворительная предпродажная подготовка. Похожая картина характерна и для «свежепригнанных» подержанных автомобилей из Европейских стран и Японии.

Проанализируем более подробно результаты контроля токсичности. В общей выборке оказалось 18,7% автомобилей не соответствующих нормативам по концентрации СО и СН в отработавших газах.

В виду различия методик контроля и норм токсичности для различных типов двигателей дальнейший анализ выполнялся по следующим группам автомобилей:

- карбюраторные;

- инжекторные без нейтрализаторов;

- инжекторные с нейтрализаторами;

- дизельные;

На рисунках 2 и 3 представлены распределения автомобилей по величине концентрации СО в отработавших газах карбюраторных автомобилей. Анализ этих распределений показывает широкое поле рассевания параметра, до 10% при допустимом значении 3,5 %. Значительная доля автомобилей (28 %) имеет превышение нормы токсичности. Были установлены следующие основные причины повышенной токсичности для карбюраторных автомобилей: неправильная регулировка системы холостого хода, повышенный уровень топлива в поплавковой камере, негерметичность игольчатого клапана, отказ свеч зажигания, пробой изоляции высоковольтных проводов, крышки и бегунка прерывателя-распределителя зажигания. Вместе с тем, большинство из выявленных неисправностей устраняются в течение 5-10 минут при соответствующей технической и технологической оснащенности. Продолжительный ремонт требовался лишь для 7% автомобилей.

Для инжекторных автомобилей без каталитических нейтрализаторов результаты следующие. По концентрации СО 47% экземпляров попадают в интервале (0-0,5)%, 52,5% в интервал (0,5-1)%. По концентрации СН 75% попадают в интервал до 75 млн^-1. Инжекторные автомобили, оборудованные каталитическими нейтрализаторами практически все укладываются в интервалы (0-0,2)% СО, и (0-75) млн^-1СН. Для этой группы автомобилей встречалось только несколько экземпляров с повышенной концентрацией СО (2-3)%, при этом конечными причинами повышения токсичности являлись отказы датчика кислорода и каталитического нейтрализатора. Т.е две группы автомобилей (инжекторные без нейтрализаторов и инжекторные с нейтрализаторами) показывают в эксплуатации значительное снижение выбросов по сравнению с карбюраторными, по СО в 4-5 раза, по СН в 1,5 раза. В свою очередь инжекторные автомобили, оборудованные нейтрализаторами, имеют в 1,5-2 раза снижение концентрации СО и СН по сравнению с инжекторными автомобилями без нейтрализаторов.

Дизельные автомобили составляют небольшой процент в общем парке автомобилей. Однако их доля постоянно растет. За последние 5 лет число дизельных легковых автомобилей выросло в несколько раз. На конец 2007г. легковой дизельный парк составил около 5%, а в структуре городских автобусов доля дизелей составляет 62%. Причем почти все автобусы не соответствуют экологическим нормам Евро-2. Среднее значение дымности для них составило 37%. Около 14% экземпляров не укладывается в норму 40% на режиме разгона, значение дымности для этой группы автомобилей находится в интервале (40-75)%.

Из приведенного анализа видно, что наиболее существенными факторами загрязнения являются легковых автомобили устаревших конструкций с карбюраторными двигателями, доля которых еще велика (около 30%) и их неудовлетворительное техническое состояние, а также дизельные автобусы, не соответствующие нормам Евро-2.

Рисунок 2 – Распределение концентрации СО в отработавших газах карбюраторных автомобилей на холостых оборотах

Рисунок 3 – Распределение концентрации СО в отработавших газах карбюраторных автомобилей на повышенных оборотах

Следовательно, требуется срочное решение вопроса обновления парка автобусов на модели, соответствующие нормам Евро-2. Очевидно, что этот вопрос может решиться с помощью администрации города, которая определяет условия проведения тендеров на автобусные маршруты, а также с помощью таможенных органов, контролирующих соответствие ввозимой продукции экологическим нормам.

Следует отметить также, что наряду с решением проблем обновления подвижного состава на модели, соответствующие современным экологическим стандартам, важное место занимает проблема неудовлетворительного технического состояния значительной части автомобилей. Сложившаяся ситуация по техническому состоянию автомобилей с точки зрения их безопасности и экологичности (35% неисправных автомобилей) не может удовлетворять соответствующие государственные организации и общественность.

Учитывая постоянный рост легкового автотранспорта, следует констатировать низкий потенциал сети автосервиса по инструментальному контролю технического состояния автомобилей. Большинство средних и мелких автосервисных пунктов не имеют оборудования для диагностирования систем влияющих на безопасность и экологичность автомобиля. С другой стороны, владельцы автотранспорта не заинтересованы нести дополнительные расходы на поддержания указанных систем в исправном состоянии в течение всего года и, как правило, осуществляют соответствующее обслуживание автомобиля только раз в год, перед прохождением техосмотра. В этом вопросе ощущается недостаточный контроль и стимулирование со стороны администрации города и соответствующих контролирующих организаций.