OKOLIŠ I ŠTETNI UTJECAJI SAOBRAĆAJA Predmet: Ekologija u saobraćaju

1. OKOLIŠ I ŠTETNI UTJECAJI SAOBRAĆAJAPredmet: Ekologija u saobraćaju Internacionalni Univerzitet u Travniku Saobraćajni fakultet Prof.dr Krsto Mijanović Mr.sc Haračić Nedžad Travnik, 2011.

2. Saobraćaj i okoliš Saobraćaj i okoliš -Znanstvena disciplina koja izučava utjecaj saobraćaja na okoliš. • Najzastupljenija vozila u saobraćaju su osobna vozila 85%. • Negativni utjecaji saobraćaja na okoliš su: - zauzimanja zemljišta za izgradnju cestovne infrastrukture, - pojava buke, - zagađivanje tla, - zagađivanje vode, - zagađivanje zraka, - pojavljuju se vibracije. • Saobraćaj: cestovni, zračni, željeznički, pomorski.

3. Vozila kao izvori onečišćenja zraka Cestovna motorna vozila kao izvori onečišćenja zraka • Na temelju kemijske analize goriva ustanovljena je potrebna količina zraka od 14.7 kg za potpuno izgaranje 1kg goriva. • Odnos stvarne količine zraka potrebna za proces potpunog izgaranja naziva se faktor zraka λ. • λ>1 - postoji višak zraka u smjesi – SIROMAŠNA SMJESA • λ<1 – postoji manjak zraka u smjesi – BOGATA SMJESA

4. Sastav ispušnih plinova Sastav ispušnih plinova kod Otto motora: • Neškodljivi: dušik(N2), vodena para(H2O), kisik(O2), ugljikov dioksid(CO2). • Škodljivi: ugljikov-monoksid(CO), ugljkovodici(CH), dušikovi oksidi(NOx), olovo(Pb) i spojevi olova, sumpor dioksid(SO2). • 50% CO2 sudjeluje u formiranju efekta staklenika. • CO2 u saobraćaju: 82.9 % cestovni, 11.7 % zračni, 2.9 % željeznički, 2.5 % pomorski saobraćaj. • Ostatak CO2 pri izgaranju – 165 g/kg, do 2008.g. – 140 g/kg, do 2012.g. 120g/kg. • EKO TEST – periodično ispitivanje ispušnih plinova OTTO motora.

5. Onečišćenje zraka • Do 50% onečišćenja zraka dolazi od cestovnog prometa. • Maksimalna dozvoljena koncentracija CO je 50 ppm, dok je pri mirovanju 200 ppm. • Kod benzinskog motora je: 0.25  10% CO, a kod dizelskog 0.005  0.5% CO. • Kad auto stoji, a radi ugljični-monoksid se povećava do 50%. • Policiklički aromatski ugljikovodici (PAU). • CH – karcerogeni ugljikovodici. • Povećana upotreba SO2 zagađuje atmosferu (bijele kiše). Učinci na čovjeka: • bolesti (plučne, rak, itd.).

6. Redukcija ne ekoloških vozila Dva osnovna načina redukcije ne ekoloških vozila: • PODEŠAVANJA rada postojećih motora i njihovo dovođenje u ispravno stanje. • ZAMJENA postojećeg voznog parka u kojem prevladavaju BEZ-KAT motori s novijim i ekološki prihvatljivim voznim parkom s REG-KAT. • Max. dozvoljena koncentracija CO=50 ppm (ako vozimo mirnije, motor radi MOK=200 ppm). • U ispušnim plinovima Otto motora imamo 0.25%  10% CO, a kod dizela 0.005  0.5% CO. • Kod dizel motora su visokomolekularni CH-PAU - policiklički aromatski ugljikovodici, a kod otto-motora niskomolekularni. • Trendovi smanjenja emisija bez preventivne mjere: smanjenjem potrošnje fosilnih goriva, poboljšanjem kvalitete goriva, alternativnim gorivima, tehnološkim usavršavanjem motora kao i ekonomskim poticajima.

7. Homologacija Homologacija – postupak utvrđivanja sigurnosnih i ekoloških sposobnosti vozila. • Homologacija vozila – postupak provjere vozila s obzirom na bitne sklopove vozila koji direktno ili indirektno utječu na okoliš i sigurnost putnika (npr. motor, kočnice, buka, sigurnosni pojasevi, itd.). • Ukupno dosad donijeto 109 ECE pravilnika koji se odnose na područja: • aktivne sigurnosti, • pasivne sigurnosti, • zaštite okoliša (emisije ispušnih plinova, buka, radijske smetnje i dr.), • općih uvjeta sigurnosti ( mjerenje snage motora i potrošnje goriva i dr.).

8. Homologacijska podobnost vozila Provjera homologacijske podobnosti vozila – ima za cilj da spriječi uvoz sigurnosno i ekološki nepodobnih vozila. • ECE R-15 - odnosi se na kontrolu emisije ispuha iz Otto i dizel motora osobnih i lakih teretnih vozila. • ECE R-83 - zamijenio ECE R-15, uveo strožiju kontrolu. • ECE R-24 - dimnost ispušnih plinova dizel motora. • ECE R-49 - odnosi se na kontrolu emisije ispuha srednjih i velikih dizel motora za motornih vozila. • ECE R-84 - emisija ispušnih plinova motornih vozila s obzirom na mjerenje potrošnje goriva. • ECE R-101 - emisija CO2 i potrošnja goriva.

9. Smanjenje ispušnih plinova Mjere za smaljenje ispušnih plinova Otto motora: Zahvati unutar motora: • upotreba elektroničkog sustava za ubrizgavanje • sistemi elektroničkog paljenja. Zahvati izvan motora: • katalizatori • zagrijavanje katalizatora • upuhivanje sekundarnog zraka • toplinske izolacije ispušnog sustava.

10. Katalizator Katalizator • Vrste: redukcijski, oksidacijski, trostrukog i dvostrukog djelovanja • Proces u katalizatoru se odvija u 3 faze: • Adsorpcija • Kemijske reakcije • Desorpcija. • Trostruki katalizator je najskuplje i najbolje rješenje, a njegova efikasnost ovisi o: bogatstvu smjese, temperaturi ispušnih plinova (200-300 ºC), o brzini starenja i zaprljanja. Uz njegovu primjenu potrebne lambda sonda tj. sonda kisika s elektronskim upravljačem radi uspješnog čišćenja štetnih tvari. • Lambda sonda nam je potrebna za podešavanje faktora zraka na stehiometrijsku vrijednost (λ=1).

11. Zagrijavanje katalizatora • Zagrijavanje katalizatora može biti: • električnim grijačem • plamenikom • primjenom aktivnog ugljena. • Električno zagrijavanje: • izravno iz akumulatora, • izravno iz alternatora. • Prednosti: brzo zagrijavanje na radnu temperaturu, nizak protupritisak, jednostavna dijagnostika, ekološki povoljno rješenje. • Nedostaci: velika potrošnja energije, povećanje cijene i mase vozila, mala trajnost akumulatora.

12. Ispušnih plinova Dizel motora Mjere za smanjenje ispušnih plinova dizel motora • Dizel motori ne mogu koristiti trostruki katalizator. • Zahvati unutar motora: • početak dobave, • predubrizgavanje, • punjenje-turbo, • hlađenje usisnog zraka, • povratno vođenje ispušnih plinova u motor. • Zahvati izvan motora: • kemijske reakcije (termičke reakcije, katalitičke reakcije), • pročišćavanje plina od čestica (pročistač).

13. Katalitičke reakcije • Katalitičke reakcije: • selektivna nekatalitička redukcija, • selektivna katalitička redukcija, • neselektivna katalička redukcija, • oksidacijski katalizator, • DENOX – katalizator. • Oksidacijski katalizator – omogućuje oksidaciju CO i HC pri temperaturi katalizatora iznad 170°C. • DENOX - katalizator - predviđen za rad u području siromašne smjese (λ>1) i služi za smanjenje emisija NOx preko 30%. • Keramičko – monolitni pročistač, prednosti: • visok stupanj pročišćavanja • temperaturna postojanost keramike • relativno mali prostor zapremanja…

14. Cestovni saobraćaj i prostor Cestovni saobraćaj i prostor • U gradovima saobraćajna mreža zauzima 20  50% ukupne urbane površine. • Najveću potražnju za površinom tla po prevezenoj osobi ima automobil. • Saobraćajna površina za cestovna vozila je 9.5 puta veća od tramvajskog i željezničkog saobraćaja. • Putnik u osobnom vozilu zauzima 25 do 64 puta više saobraćajne površine (u ovisnosti od brzine kretanja) od putnika koji se prevozi javnim gradskim prijevozom.

15. Cestovna vozila kao izvor buke • Od svih izvora komunalne buke najveći dio (oko 50%) otpada na cestovni saobraćaj. • Dva osnovna nezavisna izvora buke potječu od pogonskog sistema i kontakta guma s kolnikom. • Izvori cestovne buke su: • buka motora, • buka usisnog sistema, • ispušnog sistema, • buka ventilatora i • buka pneumatika.

16. Izvori cestovne buke • Buka motora nastaje pri djelovanju plinova na klip u cilindru motora, a ovisi o radnom volumenu motora, opterećenju i broju okretaja. • Buka usisnog sustava nastaje pri otvaranju i zatvaranju usisnih ventila. Intenzitet buke ovisi o režimu rada motora, opterećenju i broju okretaja motora, vrsti zračnog filtra i prigušivača. • Buka ispušnog sistema nastaje otvaranjem ispušnog ventila i naglim otpuštanjem plina u ispušni sistem. Važni čimbenici koji određuju ovu buku su: pritisak u cilindru motora u trenutku otvaranja ventila, brzina podizanja ventila, promjer ventila i drugi. Razina buke visi o opterećenju i broju okretaja motora. • Ventilator - njegovim radom stvara se buka kod sistema za hlađenje. Koriste se dvije vrste ventilatora: aksijalni, kod motora hlađenih vodom i centrifugalni, kod motora hlađenih zrakom.

17. Buka pneumatika Buka pneumatika nastaje zbog dodira pneumatika s kolnikom i ovisi od: • zastoru kolnika, • konstrukciji pneumatika i • brzini vožnje (povećanjem brzine za ¼ buka pneumatika se udvostručuje). • Mjerenje buke: • Pojedinačnih vozila (vozila u mirovanju i vozila u kretanju) • Saobraćajnog toka. • Kod vozila u mirovanju, prema ISO preporuci, mjerenje se provodi u smjerovima koordinatnih osi na udaljenosti 7m od ruba vozila pri 75% opterećenosti motora (mikrofoni na visini 1.2m od površine tla). • Kod vozila u kretanju, mjerenje se izvodi na ravnoj tvrdoj podlozi na udaljenosti 20m između vozila ( brzina vozila < 50km/h, a stepen prijenosa ne smije se mijenjati).

18. Razina buke i utjecajni faktori • Razina buke ovisi o gustoći prometa i udjelu teretnih vozila. Prosječna razina buke za pojedina vozila je, osobna vozila 70 dB, kamioni 85  90 dB, tramvaji, motorkotači i vlakovi 90, zrakoplovi 110  140dB. • Buka ovisi i o načinu pogona (stepen prenosa mjenjača, broj okretaja motora, brzina, ubrzanje), o lokalnim i vremenskim uvjetima, o razmaku promatrača i saobraćajnice. • Faktori koji utječu na razinu buke u okolini saobraćajnice dijele se na: urbanističke, građevinske, tehničke, saobraćajne, psihološke. • Faktori saobraćajnog toka koji utječu na razinu buke su: • PROTOK– 2000 vozila/h proizvodi dvostruko veću razinu buke od 200 vozila/h. • BRZINA– tok koji se kreće prosječnom brzinom od 105 km/h proizvodi dvostruko veću razinu buke nego tok koji se kreće 50 km/h. • STRUKTURA– jedno teško teretno vozilo koje se kreće brzinom 90 km/h proizvodi razinu buke kao 28 osobnih vozila.

19. Utjecaj buke na zdravlje ljudi • Buka negativno utječe na zdravlje čovjeka i njeno djelovanje može se podijeliti na: • djelovanje buke saobraćajnog toka na okolinu i • djelovanje buke unutar vozila na vozača i putnike. • S medicinskog stajališta, štetno djelovanje buke na ljude može biti: • auralno (izravno na organ sluha) i • ekstraauralno (djelovanje buke na ostale organe i cijeli organizam). • Ekstraauralno djelovanje je djelovanje buke na sve organe i na cijeli organizam koje utječe na neurovegetativni sistem, izaziva poremećaje rada pojedinih organa i endokrilnog sistema, izaziva osjećaj straha, povećava napetost. Buka do 50 dB prekida san, do 60 dB izaziva slabije psihološke učinke, od 60 do 90 dB izaziva ozbiljnije psihološke i neurovegetativne smetnje, rast krvnog pritiska, ubrzano disanje, remeti regulaciju šećera u krvi, povećava broj crvenih krvnih zrnaca; buka iznad 90 dB izaziva oštećenje sluha a iznad 120 dB akutno oštećenje sluha i izaziva bol.

20. Mjere za smanjenje buke Mjere za smanjenje buke na vozilu provode se na: • izvoru buke, • na prijenosu buke (prigušnim aluminijskim poklopcem), • na prijamniku buke(upotrebom panelnih ploča). • Kod motora na izvor buke može se utjecati: upravljanjem procesom izgaranja, smanjenjem buke konstrukcije motora, smanjenjem buke pomoću oklopa oko motora. Mjere za smanjenje buke izvan vozila o kojima se mora voditi računa pri planiranju sastoje se od: • uzdužnog nagiba ne većeg od 3%, jer kod uzdužnog nagiba od 4-6% povećava se zvučna razina za 3dB, • odabira odgovarajuće brzine, odgovarajuće brzine jer pri brzini od 90 km/h povećava se buka za 3dB, • pažljivog lociranja križanja i prijelaza, • vođenjem saobraćajnice (u tunelu smanjuje se buka za 20dB), • gradnjom prirodnih zvučnih barijera u obliku zidova, zaštitnih nasipa i pošumljenim pojasevima.