Материал: Математическое и имитационное моделирование проблемно-ориентированных информационных технологий. Проскурин Д.К., Сысоев Д.В

Эволюция7 развития человечества и со-

роды, сернистый ангидрид, альдегиды и са-

здание индустриальных методов хозяйство-

жа. По характеру воздействия на человека их

вания привели к образованию глобальных

можно разделить на две группы. В первую

техносфер, одним из элементов которой яв-

группу входят нетоксичные вещества: азот,

ляется железнодорожный транспорт. К по-

кислород, пары воды, двуокись углеводорода

движному составу по обеспечению экологи-

и водород. Действия второй токсической

ческой безопасности в районах или на трас-

группы на человеческий организм разнооб-

сах их эксплуатации предъявляются требо-

разно от неприятных ощущений до раковых

вания, формируемые на основании природо-

заболеваний.

охранных норм и правил, обязательных к ре-

Попадая в организм человека, канцеро-

ализации при изготовлении и эксплуатации

генные углеводороды накапливаются до

подвижного состава. Поездная работа на

критических концентраций, при которых

станции осуществляется на электровозной и

стимулируется развитие злокачественных

тепловозной тяге. Однако самое негативное

опухолей. Кроме того группы углеводородов

воздействие на окружающую среду оказы-

(особенно олефины) играют наиболее актив-

вают выбросы тепловозных дизелей. В со-

ную роль в образовании смога. Они вступа-

став выхлопных газов тепловозных дизелей

ют в реакцию с окисями азота под воздей-

входят следующие основные компоненты:

ствием солнечного облучения и образуют

пары воды, кислород, двуокись углерода,

озон и другие, биологически активные веще-

окись и двуокись азота, водород, углеводо-

ства, которые вызывают заболевание глаз и

носогорловой полости человека, а также

вредно воздействуют на растительный и жи-

© Калачева О.А., Прицепова С.А., 2020

ВЫПУСК № 3 (21), 2020

ISSN 2618-7167

вотный мир.

рых условиях, связанных с процессом смесе-

Окись углерода образуется во всех дви-

образования и местным дефицитом кислоро-

гателях при всех режимах как промежуточ-

да, концентрация их резко увеличивается с

ный продукт, который подлежит дальней-

выбросом в выхлопных газах.

шему окислению с образованием двуокиси

По воздействию на организм человека

углерода, при полном сгорании за счет пло-

нет точных данных, но по аналогии с ради-

хого смесеобразования и наличия зон с ма-

калами они усиливают окислительные про-

лым содержанием кислорода.

цессы и таким образом способствуют разви-

Содержание окиси углерода в выхлоп-

тию патологических процессов и ускорению

ных газах дизелей относительно невелико по

старения организма.

сравнению с карбюраторными двигателями,

Сажа, которая в виде дыма выделяется

так как основные продукты неполного сго-

с выхлопными газами, характеризует полно-

рания в выхлопных газах выделяются в виде

ту сгорания. Как указывалось ранее, сажа

сажи. Поступая в организм человека окись

образуется во всех дизелях, но затем выгора-

углерода, соединяется с гемоглобином кро-

ет в зависимости от эффективности процесса

ви, дает устойчивое соединение – карбокси-

смесеобразования. При этом если сажи обра-

гемоглобин, который ухудшает процесс га-

зуется много, то она не успевает выгорать в

зообмена и приводит к кислородному голо-

двигателе даже при хорошем смесеобразова-

данию.По воздействию на человека и всю

нии.

природу окислы азота являются самыми

Сажевые частицы образуются при тем-

вредными выбросами дизеля. Азот, соединя-

пературе выше 1073 К и при дефиците кис-

ясь с кислородом, может образовывать 5 со-

лорода разогреваются во фронте пламени до

единений: NO, NO2, NO3, NO4, NO5.

2073 - 3073 К. При такой температуре они не

Непосредственно на человека NOx воз-

пускают мощные потоки электронов и све-

действует с инкубационным периодом. Если

товой энергии [2]. Образованный при этом

человек работает на воздухе с большим со-

углерод не сгорает из-за высокой энергии

держанием NOx, он вначале ничего не ощу-

активации и выбрасывается вместе с други-

щает, но затем тяжело заболевает. При этом

ми продуктами сгорания в выхлопных газах.

основное воздействие NOx происходит путем

Эти явления объясняют то, что в одинаковых

образования в дыхательных путях азотной и

условиях горения ароматические углеводо-

азотистой кислоты за счет реакции с водой.

роды выделяют сажи в 6.2 - 15.7 раз больше,

Степень воздействия NOx на человека почти

чем олеиновые, и в 16.2 - 31.8 раз больше,

в 10 раз сильнее окиси углерода.

чем парафиновые.

Сернистые соединения, выделяющиеся

Сажа в выхлопных газах состоит не

при работе тепловозных дизелей, разруши-

только из углерода, но и включает кислород,

тельно воздействуют не только на человека,

водород и ряд сложных циклических арома-

но и на двигатель в виде коррозийного воз-

тических углеводородов, включая такие ток-

действия. При высоких температурах возни-

сические вещества, как бензопирен. Поэтому

кает газовая коррозия. При понижении тем-

дым дизельных двигателей, бесспорно, вред-

пературы ниже точки росы происходит кис-

но действует на организм человека, но меди-

лотная коррозия.

циной не установлены точные вредные кон-

При цепной реакции самовоспламене-

центрации.

ния альдегиды являются промежуточным

Закон РФ «Об охране окружающей

продуктом процесса горения. Они фиксиру-

среды» от 12.01.2002 г. обязывает при вы-

ются в голубом пламени, которое является

полнении проектов

делать экологическое

промежуточным между холодным и горячим

обоснование. В данном проекте выполняется

пламенем [1]. Затем они окисляются до ко-

часть экологического

обоснования работы

нечных продуктов сгорания, но при некото-

переустроенной сортировочной станции Ли-

хая: рассчитываются вредные выбросы в ат-

- закоксование сопел распылителей;

мосферу от маневровых тепловозов.

- износ плунжерных пар топливных

Маневровые тепловозы работают в пе-

насосов;

ременных режимах с частыми троганиями,

- засорение воздухоочистителя;

ускорениями и торможениями. В этом слу-

- изменение угла впрыска;

чае выброс отработанных газов значительно

- понижение температуры охлаждаю-

возрастает. Уровень загрязнения воздушной

щей жидкости;

среды станции и прилегающих к ним райо-

- износ деталей топливного насоса;

нам зависит от числа одновременно занятых

- износ деталей газораспределения и

локомотивов.

шатунно – кривошипного механизма.

Для предупреждения выхода экологи-

Для нормирования выбросов вредных

ческих характеристик за пределы установ-

веществ (ВВ) в ОГ тепловозов определяют

ленных норм, необходимо проводить техни-

следующие параметры:

ческую диагностику подвижного состава,

- содержание окислов азота CNOx (объ-

которая является либо частью технического

емная доля, %);

обслуживания и ремонта, либо самостоя-

- содержание окиси углерода СC0 (объ-

тельной операцией по определению его эко-

емная доля, %);

логической безопасности [3]. При написании

- содержание углеводородов СCnHm

работы были рассмотрены материалы иссле-

(объемная доля, %).

дований [4-20].

Значения предельно допустимых со-

За негативное воздействие на окружа-

держаний выбросов вредных веществ в ОГ

ющую среду взимается плата со всех пред-

новых (после постройки) тепловозов, а также

приятий (организаций), юридических и фи-

модернизированных (с заменой двигателя)

зических лиц, осуществляющих хозяйствен-

на режимах испытаний. Предельно допусти-

ную деятельность, наносящую ущерб при-

мые значения коэффициента ослабления све-

родной среде и здоровью людей.

тового потока (дымности) ОГ новых (после

Большое влияние на массовый состав

постройки) тепловозов, а также модернизи-

выбросов оказывают режим эксплуатации

рованных (с заменой дизеля) на режимах ис-

тепловозов, исправность систем дизельных

пытаний.

двигателей, своевременность проведения ре-

Измерения выбросов вредных веществ

гулировки.

и дымности ОГ новых (после постройки)

Высокое содержание вредных приме-

тепловозов следует проводить при их квали-

сей в отработавших газах дизелей при работе

фикационных, приемо-сдаточных, типовых и

в режиме холостого хода обусловлено не

периодических испытаниях. Измерения вы-

только плохим смешиванием топлива с воз-

бросов вредных веществ и дымности ОГ при

духом, но и сгорания топлива при более низ-

типовых испытаниях проводят при измене-

ких температурах.

нии конструкции агрегатов, узлов и систем

Одним из мероприятий по снижению

тепловозов и технологического процесса их

выбросов в окружающую среду является

изготовления, влияющих на количество вы-

уменьшение работы тепловоза в режиме хо-

бросов вредных веществ и дымность ОГ.

лостого хода, повышения стабильного ре-

Определение выбросов вредных веществ и

жима работы.

дымности ОГ должно проводиться не реже

В дизельных двигателях тепловозов на

одного раза в год. Периодичность проведе-

увеличение расходов топлива и состава вы-

ния контроля устанавливают в технических

хлопных газов влияют неисправности:

условиях (ТУ) на тепловозы конкретных се-

- уменьшение давления впрыска;

рий.

- покрытие иглы форсунки смолистыми

Определение выбросов вредных ве-

отложениями;

ществ и дымности ОГ эксплуатируемых теп-

ВЫПУСК № 3 (21), 2020

ISSN 2618-7167

ловозов следует также проводить после ре-

стия Самарского научного

центра Российской

монта агрегатов, узлов и систем тепловозов

академии наук. 2012. Т. 14. № 1-3. С. 923-930.

(топливная

аппаратура,

турбокомпрессор,

8.

Авдюшина А.Е., Звягинцева А.В. Лока-

цилиндропоршневая группа и др.), влияю-

лизация объектов в автоматизированной системе

видеонаблюдения // Информация и безопасность.

щих на содержание выбросов вредных ве-

2011. Т. 14. № 4. С. 583-586.

ществ и дымность ОГ. Тепловозы,

предна-

9.

Долженкова В.В., Звягинцева А.В. Пер-

значенные для контроля выбросов вредных

спективы

применение

ГИС

технологий

веществ и

дымности

ОГ,

должны

быть в

FLOODMAP для прогнозирования риска затоп-

полной технической исправности, которую

ления на водных объектах Воронежской области

определяют при их реостатных испытаниях.

//Известия Самарского научного центра Россий-

Испытания проводят

с соблюдением

ской академии наук. 2015. Т. 17. № 6. С. 70-81.

регулировок систем тепловозов и узлов ди-

10.

Авдюшина А.Е., Звягинцева А.В. Раз-

зелей,

указанных в ТУ на тепловозы кон-

работка автоматизированного рабочего места по

кретных серий и на дизели.

контролю

параметров безопасности

тепловых

энергоустановок //Вестник Воронежского госу-

Библиографический список

дарственного

технического

университета. 2009.

1.

Прицепова С.А., Калачева О.А. Систем-

Т. 5. № 12. С. 180-184.

11.

Болдырева О.Н., Звягинцева А.В. Ре-

ный подход к проблеме безопасности труда. –

гулирование технологического риска посред-

Естественные и технические науки.-

2012.- №

ством

оптимизации

программы

технического

6(62) – С.608-612.

обслуживания оборудования //Вестник Воронеж-

2.

Калачева О.А.,

Прицепова С.А. Про-

ского государственного технического универси-

блемы воздействия подвижного состава желез-

тета. 2009. Т. 5. № 12. С. 76-78.

нодорожного комплекса на окружающую среду -

12.

Аржаных Ю.П., Долженкова В.В., Звя-

Естественные и технические науки – 2012 - № 6

гинцева А.В. Прогнозирование гидрологической

(62) – С. 129-136

обстановки в период половодья на водных объ-

3. Прицепова С.А., Калачева О.А. Произ-

ектах Воронежской области с применением гео-

водственный

травматизм. Разновидность, рас-

графических информационных систем // Гелио-

следование учет – Естественные и технические

геофизические исследования. 2014. № 9. С.89-98.

науки -

2013 - № 1(63). – С. 393-398.

13.

Звягинцева,

А.В.

Информационно-

4.

Звягинцева А.В. Математическая мо-

аналитический расчет и построение карт рассеи-

дель поцесса управления водородной проницае-

вания загрязняющих веществ при стоянках же-

мостью металлов с внутренними нпряжениями с

лезнодорожных цистерн с нефтепродуктами /

учетом

образования и

распада неподвижных

А.В. Звягинцева, А.С. Самофалова., В.В. Кульне-

комплексов

/Известия

Российской

академии

ва // Моделирование систем и процессов. - 2020.

наук. Серия физическая. 2020. Т. 84. № 9. С. 1290

- Т. 13. - № 2. - С. 22-32.

- 1292.

14. Звягинцева А.В. Определение водо-

5.

Звягинцева А.В., Сазонова С.А., Куль-

родной емкости структурных дефектов / Между-

нева В.В. Расчет образования ртутьсодержащих

народный

научный

журнал

Альтернативная

отходов и разработка мероприятий по охране и

энергетика и экология. 2015. № 21 (185). С. 145-

рациональному использованию водных ресурсов

149.

//Моделирование систем и процессов.

2019. Т.

15.

Звягинцева, А.В. Моделирование тех-

12. № 4. С. 30-36.

нологических

процессов

слесарно-сварочного

6.

Звягинцева А.В., Тенькаева А.С., Моз-

функционирования / А.В. Звягинцева, С.А. Са-

говой Н.В. Воздействие состава природной воды

зонова, В.В. Кульнева // Моделирование систем

на коррозионную стойкость

стали Х40 маги-

и процессов. - 2020. - Т. 13. - № 2. - С. 12-21.

стральных трубопроводов //Известия Самарского

16.

Звягинцева А.В., Кульнев В.В., Куль-

научного центра Российской академии наук.

нева В.В.

Экологический мониторинг опасных

2015. Т. 17. № 5. С. 276-282.

гидрологических явлений /Экология и развитие

7. Яковлев Д.В., Звягинцева А.В. Постро-

общества. 2018. № 3 (26). С. 62-66.

ение межотраслевой комплексной геоинформа-

17.

Болдырева О.Н., Звягинцева А.В. Ре-

ционной системы Воронежской области // Изве-

гулирование

технологического

риска

посред-

Многие8 десятилетия фильмы, книги и

та, ведущего к почти полному истреблению

видеоигры готовили нас к восстанию машин

человеческого рода. К сожалению или к сча-

под управлением искусственного интеллек-

стью, пока что человечество далеко от пред-

ставленного в них понятия искусственного

© Коданева А.В., Зарипова Р.С., 2020