AN ASSESSMENT OF THE POSSIBILITY OF REDUCING THE LEVEL OF POLLUTANTS EMITTED BY VEHICLES THROUGH CHANGING TRAFFIC PATTERNS

ОЦЕНКА ВОЗМОЖОСТИ СНИЖЕНИЯ УРОВНЯ ВЫБРАСЫВАЕМЫХ АВТОТРАНСПОРТОМ ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ ПРИ ПОМОЩИ ИЗМЕНЕНИЯ СХЕМ ДВИЖЕНИЯ

Научная статья

Можаров А.В.^1, *, Завершинский А.Н.², Рязанов А.В.³

¹ ORCID: 0000-0003-2504-6956;

² ORCID: 0000-0003-1926-1529;

³ ORCID: 0000-0002-1720-7900;

^{1, 2, 3} Тамбовский государственный университет имени Г.Р. Державина, Тамбов, Россия

* Корреспондирующий автор (vstk98[at]mail.ru)

Аннотация

В данной работе оценивается возможность решения одной из острейшей проблемы современности, загрязнение атмосферного воздуха отработанными выхлопными газами. Предполагается возможность снижения выбросов за счет изменения схем движения транспорта, путем организации одностороннего движения по параллельным улицам в центральной части города, наиболее загруженной транспортными потоками. Потенциально, реализация данного может способствовать не только улучшению экологической обстановки, но и увеличить пропускную способность двух центральных улиц города. Показано реальное снижение времени задержки автотранспорта при светофорном регулировании и, как следствие, снижение количества выбрасываемых загрязняющих веществ.

Ключевые слова: автотранспорт, выбросы загрязняющих веществ, загрязнение городской среды, схема движения автотранспорта.

AN ASSESSMENT OF THE POSSIBILITY OF REDUCING THE LEVEL OF POLLUTANTS EMITTED BY VEHICLES THROUGH CHANGING TRAFFIC PATTERNS

Research article

Mozharov A.V.^1, *, Zavershinsky A.N.², Ryazanov A.V.³

¹ ORCID: 0000-0003-2504-6956;

² ORCID: 0000-0003-1926-1529;

³ ORCID: 0000-0002-1720-7900;

^{1, 2, 3} G.R. Derzhavin Tambov State University, Tambov, Russia

* Corresponding author (vstk98[at]mail.ru)

Abstract

The current article assesses the possibility of solving one of today's most acute problems, atmospheric air pollution by exhaust gases. It is assumed that it is possible to reduce emissions by changing traffic patterns, by organizing one-way traffic along parallel streets in the central part of the city, which is the part with the most traffic flow. Potentially, the implementation of this project can contribute not only to improving the environmental situation but also increase the capacity of the two central streets of the city. The research shows a real decrease in the delay time of vehicles during traffic light regulation and, as a result, a decrease in the amount of pollutants emitted.

Keywords: motor transport, emissions of pollutants, pollution of the urban environment, traffic patterns.

Введение

В настоящее время острейшей проблемой урбанизированных территорий является проблема автотранспорта. Наиболее выраженным его негативным воздействием является изменение состава атмосферного воздуха на территории города, где чаще всего концентрируются транспортные потоки. Среди выбрасываемых веществ выделяют как относительно малоопасные, так и крайне токсичные [1], [2]. В настоящее время предлагается много способов решения этой проблемы, вплоть до перевода всего транспорта на электрическую тягу [3], что в обозримом будущем маловероятно [4].

Существует и другая проблема, которая стоит не менее остро. Это напряженность транспортного потока, особенно в часы пик. Если для относительно недавно формирующихся городов с отвечающей современным требованиям инфраструктурой, это становится следствием простого возрастания количества автотранспортных единиц, то для городов, имеющих долгую историю, и как следствие давно сложившуюся и, естественно, не отвечающую современным реалиям транспортную схему, такая проблема, по сути, обостряется еще и за счет недостаточной пропускной способностей существующих улиц [5]. К таковым, несомненно, можно отнести город Тамбов, на примере которого и проводились данные расчеты.

Данная работа является частью общих исследований, посвященных оценке региональной экологической ситуации, по сути, является их продолжением [6], [7], [8].

Основная часть

Частью общей проблемы выбросов автотранспорта является его простой при светофорном регулировании. Это естественная необходимость, так как осуществляется движение по поперечным улицам и перемещение пешеходов. И первое, и второе убрать не представляется возможным, так как строительство подземных переходов практически невозможно вследствие архитектурно-строительной планировки. Однако схема расположения центральных улиц делает возможным осуществлять на каждой из них одностороннее движение в противоположных направлениях, так как они расположены параллельно и находятся недалеко друг от друга, и разделены одним кварталом. Таковыми в городе Тамбове являются два центральные улицы, а именно Советская и Карла Маркса.

Теоретически такая схема позволит, во-первых, снизить время задержки транспорта на светофорах, реализовав полноценную «зеленую волну», соответственно увеличивая пропускную способность, а во-вторых, естественным образом уменьшится количество выбрасываемых вредных веществ, за счет уменьшения простоя автотранспорта.

По сравнению с некоторыми городами Российской Федерации, город Тамбов имеет довольно-таки небольшую площадь (96,6 км²) и население около 300 тысяч человек. Многие улицы города узкие, что в определенные часы создается затор. Небольшое количество парковочных мест уменьшает интенсивность движения. Долгая ликвидация ДТП зачастую приводит к практически полной остановке движения на основных улицах. Эти обстоятельства вынуждают искать пути решения.

Исследования проводились при поддержке Муниципального бюджетного учреждения «Спецдорсервис» в рамках реализации постановления «О внесении изменений в государственную программу «Развитие транспортной системы и дорожного хозяйства Тамбовской области» от 20.06.2013 № 640 [9]. В соответствии с ним, предполагается, в том числе сократить количество заторов на дорогах города, улучшить дорожное покрытие и инфраструктуры дорожной сети, уменьшить экологическую нагрузку на состояние атмосферы приземного слоя города.

Первоначальным объектом исследования стала улица Карла Маркса. Улица Карла Маркса в городе Тамбове является самой длинной по своей протяженности. Ее длина составляет 10435 метров. Она имеет наклон в 2% от севера к югу. Предполагаемый участок, на котором предполагается введение одностороннего движения, заключен в пределах улиц Интернациональная и Пролетарская.

Расчет задержки проводился по данным и методике, предоставленным МУП «Спецдорсервис». Для вычислений использовались следующие переменные: время основного сигнала светофора, время цикла светофора, общее количество автотранспорта, а также соотношение легкового и грузового транспорта и максимальная плотность потока.

Расчет количества выбрасываемых загрязняющих веществ в соответствии с ГОСТ Р 56162-2014 [10].

Оценивалось время задержки на каждом светофоре по ходу движения, таковых на предполагаемом участке введения одностороннего движения оказалось девять. В результате обработки данных получено общее время задержки при существующей схеме движения, которое с учетом всего количества транспортного потока составило 643,63 часов, соответственно с учетом всех полос движения.

После была составлена альтернативная схема, предполагающая полное одностороннее движение по всем полосам на предполагаемом участке. Введение дополнительных светофоров на протяжении всего движения не предполагается. Основную сложность представлял учет необходимости организации движения по перпендикулярным улицам, при учете их интенсивности транспортного потока. Естественно, отказаться от светофорного регулирования в этих точках пересечении не представляется возможным. Однако это нивелируется организацией синхронной работы по принципу «зеленой волны». Таким образом, схема была создана и на основе подсчета движущегося транспорта по двум улицам в одном направлении, был произведен расчет времени задержки в этих условиях, результаты отражены на рисунке 1.

Рис. 1 – Изменение времени задержи при двух схемах движения

 

Как видно время задержки сократилось практически в 2,3 раза. Таким образом, можно считать, что на эту величину увеличится и пропускная способность данной транспортной магистрали, что очень актуально для города Тамбова с учетом того что транспортный поток сосредоточен именно здесь.

Далее, на основе уже полученных данных была дана оценка и изменению количества выбрасываемых веществ. Расчет проводился в отношении нескольких веществ. Рассмотрим на примере нескольких (оксид углерода (II) и оксиды азота), так как изменения, по сути, будут для других выбрасываемых загрязнителей атмосферы пропорциональны. Результаты расчетов приведены на рисунке 2.

Рис 2 – Соотношение количества образующихся загрязняющих веществ при двух альтернативных схемах движения

 

Снижение количества загрязняющих веществ весьма ощутимо, что является важным фактором в снижении антропогенной нагрузки, вызванной выбросами автотранспорта.

Заключение

Таким образом, ведение одностороннего движения на улице Карла Маркса города Тамбова на участке от улицы Интернациональной до улицы Пролетарской приведет к уменьшению времени простоя автотранспорта на светофорах и, соответственно, некоторому улучшению экологической ситуации. Время работы двигателя внутреннего сгорания на холостом ходу уменьшится, благодаря пропускной способности дороги введенной при одностороннем движении. Тем самым экологическая нагрузка на окружающую среду значительно снизится, что благоприятно скажется на здоровье граждан. В основу необходимо положить светофорное регулирование по принципу «зеленой волны» - это обеспечит безостановочный проезд последовательно расположенных на автомагистрали перекрестков, также повышение ровности покрытия и его цепных качеств.

В целом, нами показана возможность снижения, как транспортной нагрузки, так и уровня загрязнения автотранспортом с помощью изменения схемы движения. Естественно, что необходим более полный учет и других факторов. И, конечно же, данный способ нужно рассматривать в каждом отдельном случае, с учетом конкретный улицы и населенного пункта. Применение данного способа имеет избирательный характер, однако возможно его использование в рамках комплекса мер по улучшению качества урбанизированных территорий.

Конфликт интересов Не указан.

Conflict of Interest None declared.

Список литературы / References

1. Сотникова Е.В. Техносферная токсикология. / Е.В. Сотникова, В.П. Дмитриенко. – СПб.: Издательство «Лань», 2018. – 400 с.
2. Акселевич В.И Экология и безопасность. / В.И Акселевич, Е.В. Торгунакова. – СПб.: Издательство Санкт-Петербургского университета управления и экономики, 2011. – 336 с.
3. Зайцева М.М. Основные тенденции развития индустрии электротранспорта / М.М. Зайцева Г.И Мегера, И.М Хаперская и др. // Инженерный вестник Дона. – 2019. – №1.
4. Барышев Ю.А. Электромобиль – будущее или миф? / Ю.А. Барышев, М.Л. Палагин // Компетентность. – 2020. – № 9-10. – С. 1-45.
5. Тетиор А.Н. Городская экология / А.Н. Тетиор. – М.: Издательский центр «Академия», 2009. – 336 с.
6. Рязанов А.В. Некоторые экологические аспекты функционирования Тамбовского промышленного узла / А.В. Рязанов А.В. Можаров, А.Н. Завершинский // Вестник Биомедицина и социология. – 2019. – Т.4. - № 3. – С. 16-21.
7. Завершинский А.Н. Анализ экологического состояния территории малого города на примере г. Котовска Тамбовской области / А.Н Завершинский, А.В. Можаров, А.В. Рязанов и др. // Тенденции развития науки и образования. – 2019. –№ 56-13. – С. 56-59.
8. Завершинский А.Н. Анализ производственной деятельности АО «Тамбовмаш» как регионального объекта, влияющего на состояние атмосферного воздуха г. Тамбова / А.Н. Завершинский, А.В. Можаров, А.В. Рязанов и др. // Тенденции развития науки и образования. – 2020. – № 68-3. – С. 41-44.
9. Официальный сайт Администрации тамбовской области. – [Электронный ресурс] – URL: https://www.tambov.gov.ru/assets/projects/postanovlenie(6).pdf. (дата обращения: 12.11.2021)
10. Выбросы загрязняющих веществ в атмосферу. – ГОСТ Р 56162. – М.: Стандартинформ. – 2014.

Список литературы на английском языке / References in English

1. Sotnikova E.V. Tekhnosfernaja toksikologija [Technosphere toxicology] / E.V. Sotnikova, V.P. Dmitrienko. - St. Petersburg: Publishing house «Lan'», 2018. - 400 p. [in Russian]
2. Akselevich V. I. Ehkologija i bezopasnost' [Ecology and safety] / V. I. Akselevich, E.V. Torgunakova. - St. Petersburg: Publishing House of the St. Petersburg University of Management and Economics, 2011. - 336 p. [in Russian]
3. Zaitseva M.M. Osnovnye tendencii razvitija industrii ehlektrotransporta [The main trends in the development of the electric transport industry] / M.M. Zaitseva et al. // Inzhenernyjj vestnik Dona [Engineering Journal of Don]. – 2019. – №1 [in Russian]
4. Baryshev Yu.A. Ehlektromobil' – budushhee ili mif? [Electric car - the future or a myth?] / Yu.A. Baryshev, M.L. Palagin // Kompetentnost' [Competency]. - 2020. - No. 9-10. - pp. 1-45 [in Russian]
5. Tetior A.N. Gorodskaja ehkologija [Urban ecology] / A.N. Tetior. - M.: Akademija, 2009– 336 p. [in Russian]
6. Ryazanov A.V. Nekotorye ehkologicheskie aspekty funkcionirovanija Tambovskogo promyshlennogo uzla [Some ecological aspects of the functioning of the Tambov industrial hub] / A. V. Ryazanov, A. V. Mozharov, A. N. Zakonchinsky // Vestnik Biomedicina i sociologija [Bulletin of Biomedicine and sociology]. - 2019. - Vol.4. - No. 3. - pp. 16-21 [in Russian]
7. Konchalinsky A.N. Analiz ehkologicheskogo sostojanija territorii malogo goroda na primere g. Kotovska Tambovskojj oblasti[Analysis of the ecological state of the territory of a small town on the example of Kotovsk, Tambov region] / A.N. Konchalinsky et al. // Tendencii razvitija nauki i obrazovanija [Trends in the development of science and education]. - 2019. -No. 56-13. - pp. 56-59 [in Russian]
8. Konchalinsky A.N. Analiz proizvodstvennojj dejatel'nosti AO «Tambovmash» kak regional'nogo ob"ekta, vlijajushhego na sostojanie atmosfernogo vozdukha g. Tambova [Analysis of the production activity of JSC "Tambovmash" as a regional object affecting the state of the atmospheric air of Tambov] / A.N. Konchalinsky et al. // Tendencii razvitija nauki i obrazovanija [Trends in the development of science and education]. - 2020. - No. 68-3. - pp. 41-44 [in Russian]
9. Official website of the Administration of Tambov Oblast. – [Electronic resource]. URL: https://www.tambov.gov.ru/assets/projects/postanovlenie (6).pdf (accessed 12.11.20121) [in Russian]
10. Vybrosy zagrjaznjajushhikh veshhestv v atmosferu [Emissions of pollutants into the atmosphere]. - GOST R 56162. - Moscow: Standartinform. - 2014 [in Russian]