Ekologiczne aspekty motoryzacji i bezpieczeństwo ruchu ...simr.pw.edu.pl/var/ · wytwarzanych...

Zdzisław Chłopek

Ekologiczne aspekty motoryzacji i bezpieczeństwo

ruchu drogowego

Warszawa 2012

Politechnika Warszawska Wydział Samochodów i Maszyn Roboczych Kierunek studiów "Edukacja techniczno informatyczna" 02-524 Warszawa, ul. Narbutta 84, tel 22 849 43 07, 22 234 83 48 ipbmvr.simr.pw.edu.pl/spin/, e-mail: [email protected] Opiniodawca: prof. dr hab. inż. Jerzy WICHER Projekt okładki: Norbert SKUMIAŁ, Stefan TOMASZEK Projekt układu graficznego tekstu: Grzegorz LINKIEWICZ Skład tekstu: Janusz BONAROWSKI Publikacja bezpłatna, przeznaczona dla studentów kierunku studiów "Edukacja techniczno informatyczna" Copyright © 2012 Politechnika Warszawska Utwór w całości ani we fragmentach nie może być powielany ani rozpowszechniany za pomocą urządzeń elektronicznych, mechanicznych, kopiujących, nagrywających i innych bez pisemnej zgody posiadacza praw autorskich. ISBN 83-89703-79-3 Druk i oprawa: STUDIO MULTIGRAF sp. z o.o., ul. Ołowiana 10, 85-461 Bydgoszcz

Spis treści

Wstęp ................................................................... 15

1. Wprowadzenie do tematyki bezpieczeństwa ruchu drogowego i ochrony środowiska przed skutkami motoryzacji...................................................... 19

2. Podstawy budowy pojazdów samochodowych i silników spalinowych..................................... 41

3. Wpływ materiałów eksploatacyjnych motoryzacji na środowisko.............................. 51

4. Emisja zanieczyszczeń z pojazdów samochodowych........................... 67

4.1. Systematyka wielkości opisujących emisję zanieczyszczeń z silników spalinowych i pojazdów samochodowych......68

4.2. ...Oddziaływania substancji emitowanych z samochodów na środowisko .................................................................70

4.3. Badania emisji zanieczyszczeń z pojazdów i silników ..81 4.4. Sposoby zmniejszania szkodliwości emisji substancji

wytwarzanych przez silniki spalinowe ........................101

5. Wibroakustyczne zagrożenia środowiska przez motoryzację ......................................... 113

5.1. Wielkości charakteryzujące zagrożenia wibroakustyczne......................................................................................114

5.2. .................................Źródła hałasu i drgań w motoryzacji......................................................................................119

5.3. Metody badań zjawisk wibroakustycznych wytwarzanych przez pojazdy .......................................123

5.4. Sposoby zmniejszania szkodliwości hałasu i drgań wytwarzanych przez pojazdy .......................................130

Strona 4444

6. Zagospodarowanie produktów odpadowych związanych z motoryzacją............................. 133

7. Problemy bezpieczeństwa ruchu drogowego 147

8. Stateczność samochodu. Przyczepność kół jezdnych............................ 153

8.1. Informacje wprowadzające ..........................................154 8.2. .......................Przyczepność kół jezdnych do nawierzchni

......................................................................................154 8.3. Stateczność samochodu................................................158

9. Oddziaływania elementów systemu użytkownik–pojazd–otoczenie...................... 163

9.1. Informacje wprowadzające...........................................164 9.2. Kierowca .......................................................................165 9.3. Pojazd...........................................................................168 9.4. Otoczenie......................................................................173

10. Urządzenia techniczne pojazdu zmniejszające zagrożenia bezpieczeństwa .185

10.1. Urządzenia bezpieczeństwa biernego i czynnego......186 10.2. Elektroniczne wspomaganie bezpieczeństwa czynnego195

11. Problemy przewozu materiałów niebezpiecznych ....................... 201

12. Tendencje w działaniach na rzecz zmniejszenia zagrożeń środowiska i bezpieczeństwa w ruchu drogowym ......... 211

12.1. ...Racjonalizacja procesów projektowania, wytwarzania i eksploatacji pojazdów oraz zagospodarowania zużytych pojazdów.....................................................................212

12.2. Rozwój konstrukcji pojazdów.....................................213 12.3. Rozwój materiałów eksploatacyjnych........................218

Strona 5555

12.4. Racjonalizacja zadań transportu materii i informacji220

13. Piśmiennictwo .............................................. 223

Wykaz ważniejszych oznaczeń

Wielkości fizyczne

b – emisja drogowa zanieczyszczenia

bPN – liczba drogowa cząstek stałych

c – prędkość rozprzestrzeniania się fali

e – emisja jednostkowa zanieczyszczeń

E – natężenie emisji zanieczyszczeń

ePN – liczba jednostkowa cząstek stałych

EPN – natężenie liczby cząstek stałych

f – częstotliwość

F – siła wypadkowa sił przyczepności: bocznej i wzdłużnej

fd – częstotliwość dolnej granicy słyszalności człowieka

fg – częstotliwość górnej granicy słyszalności człowieka

Fn – normalna reakcja nawierzchni

Fx – siła przyczepności

Fx – siła wzdłużna przyczepności

Fy – siła boczna przyczepności

I – natężenie dźwięku

I0 – natężenie odniesienia, odpowiadające granicy słyszalności narządu słuchu człowieka

k – współczynnik ekstynkcji promieniowania świetlnego przez spaliny

L – praca wykonana przez silnik spalinowy

LI – poziom natężenia dźwięku

LN – poziom mocy akustycznej

Lp – poziom ciśnienia akustycznego

Strona 7777

m – emisja zanieczyszczenia

Me –moment obrotowy

Me(n) – moment obrotowy dla prędkości obrotowej n

Mew – względny moment obrotowy

Mez(n) – moment obrotowy na charakterystyce zewnętrznej dla prędko ści obrotowej n

mf – masa zużytego paliwa

N – moc źródła dźwięku

n – prędkość obrotowa,

N0 – moc odniesienia

nbj – najmniejsza prędkość obrotowa biegu jałowego,

Ne –moment obrotowy

Ne(n) – moc użyteczna dla prędkości obrotowej n

New – względny moment obrotowy

Nez(n) – moc użyteczna na charakterystyce zewnętrznej dla prędkości obrotowej n

nN – znamionowa prędkość obrotowa

nw – względna prędkość obrotowa

p – ciśnienie gazu

p0 – wartość skuteczna ciśnienia odniesienia, odpowiadającego granicy słyszalności narządu słuchu człowieka

PN – liczba cząstek stałych

pp – ciśnienie a oponach

psk – wartość skuteczna ciśnienia gazu

q – drogowe zużycie paliwa

r – promień dynamiczny koła

Strona 8888

s – droga przebywana przez pojazd

S – poślizg

Sh – poślizg koła hamowanego

Sn – poślizg koła napędzającego

Sxlin – poślizg granicy liniowości charakterystyki współczynnika przy czepności

Sxm – poślizg, przy którym występuje największa wartość współczynnika przyczepności

t – czas

T – okres drgań

v – prędkość pojazdu

vaq – prędkość graniczna pojawiania się niebezpieczeństwa akwapla ningu

µx – współczynnik przyczepności w kierunku wzdłużnym

µxm – największa wartość współczynnika przyczepności

µy – współczynnik przyczepności w kierunku bocznym

κ – wykładnik adiabaty

λ – długość fali

µ – współczynnik przyczepności

ρ – gęstość gazu

ω – częstość drgań

ω – prędkość kątowa koła

Skrótowce

4WD (ang. Four Wheel Drive) – napęd na 4 koła

4WS ang. Four Wheel Steering) – sterowanie na 4 koła

ABD (niem. Automatisches Brems–Differential) – automatyczne zróżni-cowanie hamowania kół

Strona 9999

ABC (ang. Active Body Control) – system czynnego sterowania nadwo-zia

ABS (niem. Antiblockiersystem, ang. Anti–Lock Braking System) – system przeciwblokujący

ACC (ang. Adaptive Cruise Control) – adaptacyjne sterowanie ruchu

ADR (franc. L’Accord Europen Relativ au Transport International des Marchandises Dangereuses par Route, ang. European Agreement Con-cerning the International Carriage of Dangers Goods by Road) – Umowa Europejska Dotycząca Międzynarodowego Przewozu Towarów Niebez-piecznych

ADS (Adaptive Damping System) – system adaptacyjnego tłumienia

AFU (fr. Assistance au Freinage d’Urgence) – asystent hamowania

AICC (ang. Autonomous Inteligent Cruise Control) – niezależne “inteli-gentne” sterowanie ruchu

ANC (ang. Active Noise Control) – czynne sterowanie dźwięku

ASR (ang. Automatic Stability Requirement) – system zapobiegający poślizgowi kół podczas ruszania i przyspieszania

ASR (niem. Antriebs–Schlupf–Regelung) – system zapobiegający poślizgowi kół podczas ruszania i przyspieszania

ASV (ang. Advanced Safety Vehicles) – samochody o zaawansowanym bezpieczeństwie

ATC (ang. Automatic Traction Control) – system przeciwdziałających poślizgowi przy przyspieszaniu

BAS (ang. Brake Assistant System, Brake Assist System) – system asystenta hamowania przy gwałtownym hamowaniu

CCS (ang. Cruising Control System) – system sterowania jazdy

CFC (ang. chlorofluorocarbons) – fluorochlorowęglany, chlorofluoroal-kany (freony)

CNG (ang. Compressed Natural Gas) – sprężony gaz ziemny

CRT (ang. Continuos Regeneration Trap) – system ciągłej regeneracji filtra cząstek stałych

Strona 10101010

CSOLID – część węglowa cząstki stałej

D–CAT (ang. Diesel–Clean Advanced Technology) – zaawansowana technika ograniczania emisji zanieczyszczeń z silników o zapłonie samoczynnym

DDT – dichlorodifenylotrichloroetan – środek owadobójczy

DeNOx (ang. Decrese NOx) – reaktor katalityczny zmniejszający emisję tlenków azotu

DME (ang. Dimethyl Ether) – eter dimetylowy

DPF (ang. Diesel Particulate Filter) – filtr cząstek stałych

DPNR (ang. Diesel Particulate–NOx Reduction) – system do zmniejsza-nia emisji cząstek stałych i tlenków azotu oraz utleniającego reaktora katalitycznego

DRIVER (ang. Dedicated Road Infrastructure for Vehicle Safety in Eu-Rope) – infrastruktura ruchu drogowego przeznaczona dla bezpieczeń-stwa samochodów w Europie

DSC (niem. Dynamische Stabilitäs Control) – sterowanie dynamicznej stabilności

EBV (ang. Electronic Brake Valve) – elektroniczny zawór hamowania

EC (ang. European Community) – Wspólnota Europejska

ECE (ang. Economic Comission for Europe) – Europejska Komisja Gospodarcza (EKG – agenda ONZ)

ECS (ang. Electronically Controlled Suspension) – zawieszenie sterowa-ne elektronicznie

EDS (ang. Electronic Drive Systems) – elektroniczna blokada mecha-nizmu różnicowego podczas poślizgu kół z jednej strony pojazdu

EEC (ang. European Economic Community) – Europejska Wspólnota Gospodarcza

EEV (ang. Enhanced Environmental Friendly Vehicle) – pojazd przyjaz-ny środowisku

EGR (ang. Exhaust Gas Recirculation) – recyrkulacja spalin

EHB (ang. Electro–Hydraulic Brake) – hamulce elektro–hydrauliczne

Strona 11111111

EKG – Europejska Komisja Gospodarcza

ELR (ang. European Load Response) – europejski test „odpowiedzi na obciążenie”

ESC (ang. European Steady Cycle) – europejski test statyczny

ESP (ang. Electronic Stability Program) – elektroniczny system stabili-zacji w ruchu złożonym na torze krzywoliniowym

ETBE (ang. Ethyl–Tert–Butyl–Ether) – trzeciorzędowy eter etylobuty-lowy

ETC (ang. Electronic Traction Control) – elektroniczne sterowanie trakcji

ETC (ang. European Transient Cycle) – europejski test dynamiczny

EU (ang. European Union) – Unia Europejska

EUDC (ang. Extra Urban Drive Cycle) – pozamiejski test jezdny

EWG – Europejska Wspólnota Gospodarcza

FSN (ang. Filter Smoke Number) – jednostka zadymienia badanego metodą filtracyjną

G – kategoria pojazdów terenowych

GDI (ang. Gasoline Direct Injection) – bezpośredni wtrysk benzyny

HC (ang. Hydrocarbons) – węglowodory

HCp – część cząstek stałych pochodząca ze związków organicznych

HDC (ang. Hill Descent Control) – sterowanie umożliwiające utrzyma-nie stałej prędkości na długich zjazdach

ICC (ang. Inteligent Cruise Control) – “inteligentne” sterowanie ruchu

INSOL (ang. insolube) – frakcja cząstek stałych nierozpuszczalna w dwuchlorometanie

ISO (ang. International Standards Organization) – Międzynarodowa Or-ganizacja Standaryzowania

ITS (ang. Intelligent Transportation Systems) – „inteligentne” systemy transportowe

Strona 12121212

IVHS (ang. Intelligent Vehicle Highway System) – system „inteligent-nych” dróg samochodowych

LNG (ang. Liquefied Natural Gas) – skroplony gaz ziemny

LPG (ang. Liquefied Petroleum Gas) – skroplony gaz ropopochodny

M – kategoria pojazdów samochodowych, mających co najmniej cztery koła i zaprojektowanych i wykonanych do przewozu osób

MIUT (ang. Mobile Information Unit and Terminal) – mobilny system informacji

MPI (ang. Multi Point Injection) – wtrysk wielopunktowy

MSR (ang. Multi Slip Regulator) – system antypoślizgowy w związku z przenoszeniem zbyt dużego momentu obrotowego

MTBE (ang. Methyl–Tetr–Buthyl–Ether) – trzeciorzędowy eter metylo-butylowy

N – kategoria pojazdów samochodowych, mających co najmniej cztery koła i zaprojektowanych i wykonanych do przewozu ładunków

NEDC (ang. New European Drive Cycle) – nowy europejski test jezdny

NG (ang. Natural Gas) – gaz ziemny

NMHC (ang. Non–Methane Hydrocarbons) – niemetanowe węglowo-dory

NSR (ang. NOx – Storage Reduction Catalyst) – reaktor katalityczny magazynująco–redukujące

O – kategoria przyczep

OBD (ang. On–Board Diagnostic) – pokładowy system diagnozowania

ONZ – Organizacja Narodów Zjednoczonych

Oxicat (ang. Oxidation Catalyst) – utleniający reaktor katalityczny

PAH (ang. Polycyclic Armatics Hydrocarbons) – wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne

PATH (ang. początkowo Program on Advanced Technology for the Hi-ghway) – Program Zaawansowanej Techniki dla Dróg, (ang. później

Strona 13131313

Partners for Advanced Technology for the Highway) – Partnerzy Za-awansowanej Techniki dla Dróg

PCM (ang. Porsche Communication Management) – zarządzanie wy-mianą informacji firmy Porsche

PM (ang. Particulate Matter) – cząstki stałe

PM1 – cząstki stałe umownym wymiarze mniejszym od 1 µm

PM10 – cząstki stałe umownym wymiarze mniejszym od 10 µm

PM2.5 – cząstki stałe umownym wymiarze mniejszym od 2,5 µm

PME (ang. Palm Oil Methyl Ester) – ester metylowy oleju palmowego

PMFUEL – część cząstek stałych pochodząca z paliwa

PMLUBE – część cząstek stałych pochodząca z oleju silnikowego

PN – Polska Norma

PÖME (niem. Palmölmethylester) – ester metylowy oleju palmowego

ppb (ang. parts per billion) – jedna miliardowa część

ppm (ang. parts per million) – jedna milionowa część

PRO–ART – oprogramowanie samochodowych komputerów pokłado-wych o cechach sztucznej inteligencji

PRO–CAR – system komputerowe wspomagające pracę kierowców

PRO–CHIP – koordynacja konstrukcji samochodowych zespołów elek-tronicznych

PRO–COM – ujednolicone sposoby wymiany informacji między użyt-kownikami dróg

PRO–GEN – prognoza transportu samochodowego

PROMETHEUS (ang. Program For European Traffic With Highest Effi-ciency And Unprecedented Safety) – Program dla Europejskiego Ruchu Drogowego o Największej Sprawności i Niespotykanym Bezpieczeń-stwie

PRO–NET – system wymiany informacji w systemach PRO–CAR

Strona 14141414

PRO–ROAD – systemy łączności między samochodem i radiowymi sieciami informacyjnymi

PTS (ang. ParkTronic System) – system elektronicznego wspomagania parkowania

PVS (ang. Personal Vehicle System) – system samochodów osobowych

RDS (ang. Radio Data System) – radiowy system danych

RME (ang. Rapeseed Oil Methyl Ester) – ester metylowy oleju rzepako-wego

RÖME (niem. Rapsölmethylester) – ester metylowy oleju rzepakowego

SCR (ang. Selective Catalytic Reduction) – selektywna redukcja katalityczna

SCRT – połączony system reaktorów CRT i SCR

SHED (ang. Sealed Housing for Evaporative Emission Determination) – komora do badania parowania węglowodorów

SI (franc. Sistemé Internationale) – międzynarodowy system jednostek miar

SME (ang. Soya Oil Methyl Ester) – ester metylowy oleju sojowego

SME (niem. Sonnenblumenmethylester) – ester metylowy oleju słonecz-nikowego

SNG (ang. Synthetic Natural Gas) – syntetyczny gaz ziemny

SOL (ang. soluble) – część cząstek stałych rozpuszczalna w dwuchloro-metanie

SSVS (ang. Super–Smart Vehicle System) – super skuteczny system sa-mochodowy

STC (Stability and Traction System) – system stabilizacji i trakcji

TC (ang. Traction Control) – system regulacji siły hamowania

TCS (ang. Traction Control System) – system sterowania przeniesienia siły napędowej na koła samochodu

THC (ang. Total Hydrocarbons) – węglowodory (w odniesieniu do cał-kowitej emisji)

Strona 15151515

TP/TA (ang. Traffic Programme) – informacje drogowe

TPM (ang. Total Particulate Matter) – cząstki stałe (w odniesieniu do całkowitej emisji)

TSOP (ang. Toyota Super Olefin Polimer) – superolefinowy polimer Toyoty

TSP (ang. Total Suspended Particles) – całkowity pył zawieszony

TWC (ang. Three Way Catalysator) – trójfunkcyjny (wielofunkcyjny) reaktor katalityczny

UDC (ang. Urban Drive Cycle) – miejski test jezdny

UE – Unia Europejska

UMTS (ang. Universal Mobilne Transcommunication System) – powszechny mobilny system wymiany informacji

VOC (ang. Volatile Organic Compounds) – lotne związki organiczne

WE – Wspólnota Europejska

WHSC (ang. World Harmonized Steady State Cycle) – światowy zhar-monizowany test statyczny

WHTC (ang. World Harmonized Transient Cycle) – światowy zharmo-nizowany test dynamiczny

Wstęp Niniejsze materiały zostały opracowane w ramach realizacji Programu Rozwojowego Politechniki Warszawskiej współfinansowanego przez Unię Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego - PROGRAM OPERACYJNY KAPITAŁ LUDZKI. Przeznaczone są dla studentów kierunku EDUKACJA TECHNICZNO INFORMACYJNA” na Wydziale Samochodów i Maszyn Roboczych Politechniki Warszaw-skiej.

Od chwili pojawienia się na rynku samochodów trwa powszechna fascy-nacja motoryzacją, co wynika z faktu urzeczywistniania przez szerokie rzesze członków społeczeństw marzeń o wolności przemieszczania się. Wraz z tą fascynacją motoryzacji towarzyszy jej dynamiczny rozwój, i to nie tylko ilościowy, ale – przede wszystkim – jakościowy: opracowywa-nie i wprowadzanie nowych rozwiązań konstrukcyjnych, materiałów I technologii oraz metod eksploatacji, a także rozwiązań organizacji ruchu pojazdów1. W pierwszej fazie rozwoju motoryzacji wyróżnikiem jakości samochodów była skuteczność wykonywania przez nie przewidzianych funkcji, a więc przewożenia ludzi i towarów. Dla użyt-kowników wymierną wielkością, utożsamianą z jakością pojazdów, była przede wszystkim prędkość maksymalna, zdeterminowana mocą uży-teczną. Zatem w tym okresie postęp w motoryzacji był dokonywany przede wszystkim ze względu na wielkości, charakteryzujące właści-wości energetyczne pojazdów i napędzających je silników – przede wszystkim spalinowych. Następował również rozwój w zakresie paliw oraz trwałości samochodów, co było uzależnione m.in. od materiałów konstrukcyjnych i eksploatacyjnych, a także od technologii wykonywa-nia pojazdów i metod ich obsługiwania.

Pierwsze wyraźne zmiany w sposobach traktowania kryteriów jakości samochodów zaczęły się pojawiać mniej więcej w połowie XX w. Kryte-ria te dotyczyły właściwości samochodów przede wszystkim ze względu na zużycie paliwa, ochronę środowiska, bezpieczeństwo uczestników ru-chu drogowego, a także trwałość i podatność obsługową.

Szczególnie dużą wagę do zużycia paliwa przez samochody zaczęto przywiązywać po kryzysach paliwowych w połowie lat siedemdziesią-

1 W pracy, ze względów stylistycznych, wymiennie w stosunku do terminu „samochód” są używane terminy „pojazd samochodowy” oraz – w skrócie – „pojazd”, mino że formalnie pojęcie pojazdu jest szersze, mianowicie pojazd to środek transportu drogowego.

Strona 17171717

tych ubiegłego stulecia [8]. Choć podejmowane działania były uzasad-niane względami ekonomicznymi, przysłużyły się również pozytywnym skutkom ekologicznym: zmniejszeniu emisji spalin oraz ochronie zaso-bów naturalnych.

Ochrona naturalnego i cywilizacyjnego środowiska ludzi przed skutkami eksploatacji pojazdów samochodowych rozpoczęła się od ochrony przed emisją zanieczyszczeń z samochodów [8, 17, 32]. Działania te zostały rozpoczęte w Kalifornii, najbardziej uprzemysłowionym i ludnym oraz najbogatszym stanie Stanów Zjednoczonych Ameryki [8]. Z czasem przepisy ochrony środowiska przed skutkami eksploatacji samochodów rozprzestrzeniły się w całych Stanach Zjednoczonych Ameryki (w po-staci przepisów federalnych) oraz w innych państwach rozwiniętych go-spodarczo, a później w prawie wszystkich państwach świata. Zakres ochrony środowiska przed skutkami motoryzacji również rozszerzał się, obejmując nie tylko emisję hałasu i promieniowania elektromagnetycz-nego, ale i np. powstawanie odpadów, związanych z eksploatacją samo-chodów.

Problemy bezpieczeństwa, związanego z użytkowaniem samochodów, przez wiele lat pozostawały na marginesie tendencji rozwojowych moto-ryzacji. Dopiero na początku lat pięćdziesiątych XX w., gdy opubliko-wano w Stanach Zjednoczonych Ameryki wyniki badań związanych z bezpieczeństwem motoryzacyjnym, rozpoczęły się systematyczne prace nad zmniejszeniem zagrożeń bezpieczeństwa uczestników ruchu drogowego [49]. Wyniki badań były dla społeczeństw konsumpcyjnych szokujące – skala nieszczęść wywołanych skutkami wypadków drogo-wych była porównywalna ze skalą skutków konfliktów zbrojnych. Podjęte działania na rzecz zmniejszenia zagrożeń bezpieczeństwa motoryzacyjnego były prowadzone kompleksowo: zarówno w odniesie-niu do rozwiązań konstrukcyjnych, materiałów i technologii pojazdów, jak i w odniesieniu do rozwiązań organizacji ruchu.

Ostatnie dwadzieścia – trzydzieści lat to przede wszystkim nacisk kła-dziony w motoryzacji na sprawy bezpieczeństwa i ochrony środowiska. Jest znamienne, że zagrożenia środowiska oraz bezpieczeństwa uczestni-ków ruchu drogowego są już nie tylko lokalne, ale i globalne. W związku z tym sprawy bezpieczeństwa i ochrony środowiska, zwią-zane z motoryzacją, muszą być traktowane w sposób kompleksowy, a podejmowane działania mieć charakter zintegrowany. Praktyka ostat-nich kilkudziesięciu lat potwierdza słuszność przyjętych metod działania: postęp w dziedzinach bezpieczeństwa uczestników ruchu drogowego oraz w ochronie środowiska przed skutkami motoryzacji jest wyraźny. Ten optymistyczny wniosek w najmniejszym stopniu nie może

Strona 18181818

usypiać czujności: jest jeszcze wiele do zrobienia, a zagrożenia środo-wiska i bezpieczeństwa w związku z motoryzacją stanowią w dalszym ciągu jeden z najtrudniejszych problemów cywilizacyjnych.

Niniejsza książka zawiera zwięzły zbiór wiedzy na temat podstawowych problemów związanych z bezpieczeństwem uczestników ruchu drogo-wego oraz z ochroną środowiska przed skutkami eksploatacji samocho-dów. Praca składa się z dwunastu rozdziałów. W pierwszym rozdziale zawarto wiadomości wprowadzające do tematyki bezpieczeństwa ruchu drogowego i ochrony środowiska przed skutkami motoryzacji. W drugim rozdziale przedstawiono elementarne wiadomości na temat budowy po-jazdów samochodowych i silników spalinowych, niezbędne do zrozu-mienia treści zawartych w książce. Trzeci rozdział dotyczy wpływu ma-teriałów eksploatacyjnych motoryzacji na środowisko. Czwarty rozdział jest poświęcony emisji zanieczyszczeń z pojazdów samochodowych. W piątym rozdziale przedstawiono wibroakustyczne zagrożenia środo-wiska przez motoryzację. Szósty rozdział dotyczy zagospodarowania produktów odpadowych związanych z motoryzacją. W siódmym roz-dziale scharakteryzowano najważniejsze sposoby opisu bezpieczeństwa ruchu drogowego. Stateczność samochodu i przyczepność kół jezdnych to tematyka ósmego rozdziału. W dziewiątym rozdziale przedstawiono oddziaływania elementów systemu użytkownik–pojazd–otoczenie. W dziesiątym rozdziale opisano urządzenia techniczne pojazdu zmniej-szające zagrożenia bezpieczeństwa. Jedenasty rozdział jest poświęcony problemom przewozu materiałów niebezpiecznych. W dwunastym roz-dziale są przedstawione tendencje w działaniach na rzecz zmniejszenia zagrożeń środowiska i bezpieczeństwa w ruchu drogowym. Pracę zakończono spisem piśmiennictwa, dotyczącego tematyki książki, w tym pozycji cytowanych.

Książka „Ekologiczne aspekty motoryzacji i bezpieczeństwo ruchu dro-gowego” jest przeznaczona przede wszystkim dla studentów uczelni technicznych i specjalistów, zajmujących się sprawami transportu, w tym szczególnie motoryzacji, oraz ochroną środowiska. Starano się przedstawić materiał w taki sposób, aby był możliwy do zrozumienia również dla studentów szkół nietechnicznych: ekonomicznych, humani-stycznych i rolniczych. Materiał zawarty w książce może być również pomocny dla słuchaczy studiów i kursów podyplomowych o kierunkach motoryzacyjnych i ochrony środowiska, a także uczniów i nauczycieli szkół średnich.

Strona 19191919

1

Wprowadzenie do tematyki bezpieczeństwa ruchu drogowego i ochrony środowiska przed skutkami motoryzacji

WPROWADZENIE DO TEMATYKI BEZPIECZEŃSTWA RUCHU DROGOWEGO I OCHRONY ŚRODOWISKA PRZED SKUTKAMI MOTORYZACJI

Strona 21212121

Tematyka bezpieczeństwa i ochrony środowiska jest najbardziej priory-tetową dziedziną rozwoju motoryzacji od co najmniej kilkudziesięciu lat. W celu wprowadzenia w tę tematykę jest konieczne sformalizowanie stosowanych pojęć.

Przyroda jest to przedmiot poznania zmysłowego: wszystkie elementy wszechświata i oddziaływania między nimi. W przyrodzie można wy-różnić naturę i cywilizację. Natura to przedmiot poznania zmysłowego, niebędący wytworem ludzi, tzw. przyroda nieantropogeniczna, natomiast cywilizacja to wytwór ludzi, a więc wynik opanowania przyrody przez ludzi, czyli przyroda antropogeniczna.

Często ochrona środowiska jest mylona z ekologią, szczególnie w ko-mercyjnym wydaniu publicystyki. Przed wprowadzeniem pojęcia ekolo-gii jest konieczne zdefiniowanie środowiska.

Środowisko obiektu to jego otoczenie, w którym zachodzą wzajemne oddziaływania bytu i otoczenia. Istnieje wiele możliwych klasyfikacji środowiska. Wśród tych klasyfikacji istotna rolę odgrywa podział na środowisko naturalne i cywilizacyjne. Środowisko naturalne to środowi-sko niebędące wytworem ludzi, natomiast środowisko cywilizacyjne jest wytworem ludzi.

Ekologia jest to nauka o oddziaływaniach między organizmami żywymi i ich środowiskiem, zarówno ożywionym, jak i nieożywionym. Z kolei inżynieria ekologiczna to nauka o technicznych metodach ochrony i na-prawy środowiska naturalnego [48].

Zanim stała się modna ochrona środowiska z powodzeniem osiągano znaczące wyniki w ochronie przyrody. Pod pojęciem ochrony przyrody rozumiemy zarówno naukę o zasadach i metodach zachowania stanu przyrody; jak i działania na rzecz zachowania stanu przyrody. Obecnie – w rozpatrywanym obszarze aktywności ludzi – jest rozwijana przede wszystkim ochrona środowiska. Ochrona środowiska to nauka o zasa-dach i metodach zachowania stanu środowiska; a także działania na rzecz zachowania stanu środowiska.

W naruszeniu stanu środowiska istotną rolę odgrywa pojęcie zanieczysz-czenia, rozumiane szerzej niż w potocznym użyciu [8, 12, 16, 18, 20, 22, 23, 36]. Zanieczyszczenie to występowanie wszelkich substancji i od-działywań niepożądanych, obcych w dowolnym elemencie środowiska, w intensywności umożliwiającej zmianę właściwości środowiska. Warto zwrócić uwagę na często występujące w naukach o znacznej przewadze wartości empirycznych względne sformułowania używane w definicjach.

ROZDZIAŁ 1

Strona 22222222

Dowodzi to powszechnie znanego faktu, iż uprawianie tych nauk wy-maga doświadczenia.

Zanieczyszczenia mogą mieć w szczególności szkodliwy wpływ na zdrowie ludzi i innych organizmów żywych. Dzielimy je na [8]:

• pierwotne – wprowadzane do środowiska bezpośrednio przez źródła zanieczyszczeń,

• wtórne – powstające w środowisku na skutek oddziaływań między zanieczyszczeniami pierwotnymi i środowiskiem.

Inna klasyfikacja to zanieczyszczenia [8]:

• naturalne (nieantropogeniczne), tzn. zanieczyszczenia, bę-dące skutkiem naturalnych procesów zachodzących w przy-rodzie: biologicznych, fizyko–chemicznych (geologicznych, meteorologicznych itp.),

• antropogeniczne (nienaturalne), czyli zanieczyszczenia, bę-dące skutkiem działalności ludzi.

Wśród zanieczyszczeń wyróżnia się ksenobiotyki, czyli zanieczyszcze-nia, będące wytworem ludzi, niemające swych odpowiedników w natu-rze (np. DDT – dichlorodifenylotrichloroetan, środek owadobójczy).

Toksyczność jest to zdolność do wywoływania uszkodzeń organizmów żywych [8, 12, 16, 18, 20, 22, 23, 36].

Pod pojęciem skażenia rozumie się zanieczyszczenie środowiska, pro-wadzące do całkowitego zniszczenia normalnej struktury ekosystemu, którego nie można usunąć metodami konwencjonalnymi.

W ekologii i ochronie środowiska ważnym pojęciem jest emisja [8]. Po-jęcie emisji występuje w tych naukach w dwóch znaczeniach, co jest wynikiem tradycji. Jest to niekorzystne, bo ze względu na ścisłość wyra-żania myśli powinna być w nauce zachowana zasada, aby jednemu ter-minowi odpowiadało jedno pojęcie oraz aby jedno pojęcie było nazy-wane jednym terminem [28].

Emisja rozumiana jako zjawisko jest wprowadzaniem do środowiska substancji lub oddziaływań. Emisja jako wielkość fizyczna jest masą substancji wprowadzanej do środowiska.

W oddziaływaniu substancji emitowanych do środowiska istotną rolę odgrywa rozprzestrzenianie zanieczyszczeń [8, 12, 16, 18, 20, 22, 23,


Strona 23232323

36]. Rozprzestrzenianiem zanieczyszczeń są procesy dyspersji zanie-czyszczeń w powietrzu atmosferycznym oraz przemian zanieczyszczeń I usuwania ich z powietrza atmosferycznego. Dyspersja to procesy trans-portu i dyfuzji zanieczyszczeń w powietrzu atmosferycznym.

Stężenie substancji w mieszaninie substancji to udział objętościowy lub masowy substancji w mieszaninie substancji. Stężenie zanieczyszczenia rozproszonego w powietrzu atmosferycznym (często dodatkowo szcze-gółowo określane jako stężenie na wysokości 1,5 m nad powierzchnią Ziemi) jest nazywane imisją [22]. Stężenie oraz emisja mogą być – w związku z tym – wielkością bezwymiarową lub są wyrażane w jed-nostkach ilorazu masy i objętości.

Podmioty oddziaływania motoryzacji na środowisko są przedstawione schematycznie na rysunku 1.1 [4, 6–8].

Pojazdy

samochodowe

Materiały

eksploatacyjne

Wytwórnie

pojazdów

samochodowych

Wytwórnie

materiałów

eksploatacyjnych

Infrastruktura

transportu samochodowego

Rysunek 1.1. Podmioty oddziaływania motoryzacji na środowisko

Warto zwrócić uwagę na to, że – wbrew potocznemu pojmowaniu tego problemu – podmioty oddziaływania motoryzacji na środowisko nie ograniczają się tylko do pojazdów. Również inne podmioty mogą się przyczyniać do znacznych uciążliwości ekologicznych. Podstawowy element stanowią oczywiście pojazdy samochodowe, jednak ze względu na masową skalę motoryzacji konieczne jest również uwzględnianie: wytwórni samochodów, materiałów eksploatacyjnych – przede wszyst-kim paliw – i ich wytwórni, a także infrastruktury transportu drogowego, mogącej przyczyniać się w znaczący sposób do nieodwracalnych zmian ekosystemu, jak ma to miejsce w przypadku np. Amazonii.

Przedmiotami oddziaływania motoryzacji na środowisko są praktycznie wszystkie elementy środowiska – rysunek 1.2 [4, 6–8].

ROZDZIAŁ 1

Strona 24242424

Teren

Rośliny

Woda Gleba Powietrze

Krajobraz

Zwierzęta Ludzie

Zasoby

naturalne

Rysunek 1.2. Przedmioty oddziaływania motoryzacji na środowisko

Działania związane z transportem samochodowym wpływające na śro-dowisko (rysunek 1.3) obejmują nie tylko eksploatację samochodów, ale i pozostałe etapy istnienia pojazdów, począwszy od projektowania, po-przez wykonywanie aż do zagospodarowania pojazdów wycofanych z eksploatacji [4, 6–8]. Podobne zakresy działań odnoszą się do infra-struktury transportu drogowego oraz do materiałów eksploatacyjnych, stosowanych w motoryzacji.

Projektowanie samochodów,

materiałów eksploatacyjnych i infrastruktury transportu

samochodowego

Zagospodarowanie wycofanych z eksploatacji

samochodów, materiałów

eksploatacyjnych i infrastruktury

transportu samochodowego

Eksploatacja samochodów,


samochodowego

Wytwarzanie samochodów,


samochodowego

Rysunek 1.3. Działania związane z transportem samochodowym wpływające na środowisko

Złożona jest struktura skutków oddziaływania transportu samochodo-wego na środowisko (rysunek 1.4) [4, 6–8]. Do najbardziej dostrzega-nych bezpośrednich szkodliwych skutków zalicza się: wypadki drogowe, emisję zanieczyszczeń oraz hałasu. Istotną rolę odgrywają oddziaływania na środowisko spowodowane czynnikami socjologicznymi i cywiliza-cyjnymi – globalna wręcz skala motoryzacji może powodować znaczące zmiany obyczajowości, skutkujące zagrożeniami dla środowiska za-równo naturalnego, jak i cywilizacyjnego.


Strona 25252525

Skutki transportu samochodowego dla środowiska

Szkodliwe Korzystne

Bezpośrednie Pośrednie

Wypadki

Zanieczyszczanie

powietrza spalinami Powodowanie hałasu

i drgań Wytwarzanie i wzniecanie

pyłów

Oddziaływanie infrastruktury transportu

samochodowego Oddziaływanie procesów

projektowania, wytwarzania, zużycia

i zniszczenia pojazdów

oraz ich infrastruktury

obsługowej

Oddziaływanie spowodowane czynnikami socjologicznymi

i cywilizacyjnymi

Wycieki i parowanie

płynów eksploatacyjnych Promieniowanie

elektromagnetyczne Oddziaływania złożone

Techniczne środki realizacji

działań na rzecz poprawy

stanu środowiska

Zjawisko cieplarniane Kwaśne opady

Smog kwaśny (londyński) Smog fotochemiczny

(kalifornijski) Zmniejszanie się warstwy

ozonu w stratosferze

Rysunek 1.4. Skutki motoryzacji dla środowiska

Należy zwrócić uwagę na fakt, że wbrew obiegowym opiniom skutki motoryzacji dla środowiska naturalnego i cywilizacyjnego mogą być nie tylko szkodliwe, ale i korzystne. Korzystne skutki transportu samocho-dowego dla środowiska są związane m.in. z oddziaływaniami spowodo-wanymi czynnikami socjologicznymi i cywilizacyjnymi w związku ze zwiększaniem się skuteczności komunikowania się ludzi, co może sprzyjać wszechstronnemu rozwojowi ludzi. Również wpływ transportu na rozwój techniki oraz możliwość wykorzystania techniki do celów ochrony środowiska mogą być oceniane jako ekologicznie korzystne skutki transportu.

Na rysunku 1.5 przedstawiono przykładowo schemat oddziaływania czynników konstrukcyjnych i eksploatacyjnych na właściwości użyt-kowe samochodu, w tym również właściwości charakteryzujących od-działywanie motoryzacji na środowisko i na bezpieczeństwo [7].

ROZD

ZIAŁ 1

Stron

a 26

2626

26

Rysunek 1.5. Schemat oddziaływania czynników konstrukcyjnych i eksploatacyjnych na właściwości użytkowe samochodu


Strona 27272727

Jest wyraźnie widoczne, jak duży i zróżnicowany wpływ na właściwości użytkowe samochodów mają czynniki konstrukcyjne i eksploatacyjne. Dodatkowo znaczny wpływ na warunki ruchu pojazdów mają czynniki zewnętrzne, co jest szczególnie ważne w przypadku problemów bezpie-czeństwa użytkowników ruchu drogowego. Wynika z tego, że wiedza o oddziaływaniu motoryzacji na środowisko oraz o bezpieczeństwie użyt-kowników ruchu drogowego musi wynikać z kompleksowego traktowa-nia spraw ruchu pojazdów samochodowych z uwzględnieniem determi-nantów, do których należy zaliczyć zachowanie uczestników ruchu dro-gowego ze szczególnym uwzględnieniem kierujących oraz uwarunko-wania wynikające z właściwości środowiska.

Formalne potraktowanie spraw bezpieczeństwa, związanego z motoryza-cją, wymaga ustosunkowania się do potocznie obowiązujących zwycza-jów. Podstawowym problemem jest samo pojęcie bezpieczeństwa [33]. Obiegowo używa się sformułowań typu: „poprawa bezpieczeństwa” lub „zwiększenie bezpieczeństwa”. Z formalnego punktu widzenia należy zwrócić uwagę, iż określenie „zwiększenie” lub „zmniejszenie” może być używane w nauce wyłącznie w odniesieniu do wielkości fizycznych, które mogą być oceniane na podstawie wartości [8]. Wyjątkowo w od-niesieniu do wielkości, które mogą być skojarzone z wysokością (choćby ze względu na stosowane metody pomiaru), takich jak: temperatura czy ciśnienie, można używać określeń: „podwyższenie” lub „obniżenie”. Po-dobnie określeń takich używa się często w odniesieniu do nazw wielko-ści, zawierających określenie „poziom”, zazwyczaj stosowanych do skali logarytmicznej wielkości fizycznych (lub intuicyjnie do jakościowej oceny wartości wielkości fizycznej). W odniesieniu do kategorii, które nie są wielkościami fizycznymi, w zasadzie używanie wartościujących określeń jest nieuprawnione. Często – w przypadku, gdy można oceniać jakość procesów w związku z używanymi kategoriami, nawet, gdy są one wielkościami fizycznymi – jest usprawiedliwione wartościowanie tych kategorii z użyciem określeń typu „poprawianie” lub „polepszanie” oraz „pogarszanie”, np. „poprawianie sprawności”, choć – w istocie – jest to „zwiększanie sprawności”.

Wracając do problemu bezpieczeństwa, należy zwrócić uwagę, że bez-pieczeństwo jest stanem niezagrożenia lub braku zagrożenia i poczucia zagrożenia [33]. Zatem „poprawianie bezpieczeństwa” jest w istocie określeniem nieuzasadnionym, bo ów stan bezpieczeństwa jest pewnego rodzaju ideałem, praktycznie nieosiągalnym. W rzeczywistości jest możliwe „zmniejszanie zagrożeń” z zastrzeżeniem niedoskonałości w postaci wartościowania w odniesieniu do kategorii, która nie jest wielko-ścią fizyczną, jak to ma miejsce w przypadku zagrożenia. Z drugiej

ROZDZIAŁ 1

Strona 28282828

strony – ze względów praktycznych – jest celowe używanie określenia kategorii, która charakteryzuje stan niezagrożenia. Jest zatem uzasad-nione formalne wprowadzenie pojęcia np. poziomu bezpieczeństwa2, nie definiując tego pojęcia jako wielkości fizycznej, ale traktując je intuicyj-nie. I w tym przypadku występuje pewna niezręczność formalna, poziom bowiem bywa zazwyczaj używany do określania wartości wielkości fi-zycznej w skali logarytmicznej, wydaje się jednak, że przy zastrzeże-niach przedstawionych wcześniej przyjęcie konwencji o poziomie bez-pieczeństwa jest uzasadnione. W związku z tym, w niniejszej pracy w miejsce obiegowych określeń np. „poprawy lub zwiększania bezpie-czeństwa” będzie używany zwrot „zwiększenia poziomu bezpieczeń-stwa” z przyjętym apriorycznie pojęciem „poziomu bezpieczeństwa”.

Ze względu na wszechstronne oddziaływanie, związane z cywilizacją, w odniesieniu do bezpieczeństwa działalności człowieka rozpatruje się system „człowiek – wytwory cywilizacyjne – środowisko” [47]. W ba-daniach bezpieczeństwa, związanego z motoryzacją jest to system, okre-ślony bardziej szczegółowo, mianowicie: „uczestnik ruchu drogowego – pojazd – otoczenie” [49]. Pod pojęciem „uczestnika ruchu drogowego” rozumie się pieszego, kierującego pojazdem oraz każdą inną osobę prze-bywającą w pojeździe lub na pojeździe na drodze [76].

Pieszy to osoba znajdująca się poza pojazdem na drodze i niewykonu-jąca na niej robót lub czynności przewidzianych odrębnymi przepisami. Za pieszego uważa się również osobę prowadzącą, ciągnącą lub pchającą rower, motorower, motocykl, wózek dziecięcy, podręczny lub inwa-lidzki, osobę poruszającą się w wózku inwalidzkim, a także osobę w wieku do 10 lat kierującą rowerem pod opieką osoby dorosłej [76].

Pojazdy wyposażone w silniki można sklasyfikować na kategorie [76]:

• motorowery,

• pojazdy szynowe,

• pojazdy silnikowe – wszystkie inne pojazdy wyposażone w silniki z wyjątkiem motorowerów i pojazdów szynowych.

2 W literaturze spotyka się również określenie „stopień bezpieczeństwa”, rozumiane – podobnie jak w przypadku „poziomu bezpieczeństwa” – w sposób intuicyjny.


Strona 29292929

Pojazdy silnikowe zawierają [76]:

• pojazdy samochodowe – pojazdy silnikowe, których kon-strukcja umożliwia jazdę z prędkością przekraczającą 25 km/h, z wyłączeniem ciągników rolniczych,

• ciągniki rolnicze,

• pojazdy wolnobieżne – pojazdy silnikowe, których konstruk-cja ogranicza prędkość jazdy do 25 km/h, z wyłączeniem ciągników rolniczych.

Wśród pojazdów samochodowych można wyróżnić [76]:

• samochody osobowe służące konstrukcyjnie do przewozu co najwyżej 9 osób,

• autobusy służące konstrukcyjnie do przewozu co najmniej 10 osób.

• pojazdy ciężarowe służące konstrukcyjnie do przewozu ładunków,

• ciągniki samochodowe służące wyłącznie do ciągnięcia przyczep,

• motocykle.

Bezpieczeństwo użytkowników ruchu drogowego jest związane z możli-wością wystąpienia kolizji lub wypadku między [49]:

• pojazdami,

• pojazdem i człowiekiem,

• pojazdem a nieruchomą przeszkodą.

Pod pojęciem kolizji rozumie się zdarzenie drogowe, w którego wyniku osoby w nim uczestniczące nie ponoszą śmierci ani nie doznają urazów, a szkodzie ulega jedynie mienie [76]. Wypadek drogowy jest to zdarze-nie w ruchu drogowym, gdzie jeden lub więcej uczestników ruchu dro-gowego bierze udział w zdarzeniu, w wyniku którego uczestnik ruchu drogowego został ranny lub doszło do jego śmierci [76]. Kolizje i wy-padki drogowe zaliczają się do niepożądanych zdarzeń drogowych, w których wyniku następuje gwałtowne zakłócenie ruchu drogowego [49].

ROZDZIAŁ 1

Strona 30303030

Przyczynami kolizji lub wypadku drogowego są wszystkie zdarzenia, które miały miejsce przed wystąpieniem kolizji lub wypadku drogo-wego, np. stan techniczny pojazdu, jego prędkość, rodzaj i stan na-wierzchni, warunki atmosferyczne, możliwości działań kierowcy itp. Do skutków kolizji lub wypadku drogowego zalicza się wszystkie zdarzenia, które wystąpiły po kolizji lub wypadku drogowym, np. rodzaj obrażeń osób uczestniczących w wypadku, rodzaj uszkodzeń pojazdów itp.

W odniesieniu do samochodów wyróżnia się [49]:

• bezpieczeństwo czynne,

• bezpieczeństwo bierne.

Bezpieczeństwo czynne określa zbiór właściwości samochodu, dzięki którym jest możliwe zmniejszenie prawdopodobieństwa wystąpienia ko-lizji lub wypadku drogowego (potocznie: zmniejszenie lub uniknięcie ryzyka kolizji lub wypadku drogowego) [33, 49]. Istotą bezpieczeństwa czynnego jest fakt, że dotyczy ono działań przed zaistnieniem niepożą-danego zdarzenia drogowego.

Bezpieczeństwo bierne samochodu ma na celu zmniejszenie skutków zaistniałych już kolizji lub wypadku drogowego [33, 49]. Dotyczy to okresu, w którym kierowca, niezależnie od zastosowanych środków bez-pieczeństwa, nie jest już w stanie wpłynąć na charakter ruchu samo-chodu i zapobiec powstaniu kolizji lub wypadkowi drogowego.

Rozpatruje się również bezpieczeństwo powypadkowe, dotyczące zmniejszania skutków kolizji po zatrzymaniu się samochodu, a także bezpieczeństwo ekologiczne [49].

Zapewnienie wymagań bezpieczeństwa może być zrealizowane dla sa-mochodu przez jego bezpieczeństwo konstrukcyjne [49].

Zarówno bezpieczeństwo uczestników ruchu drogowego, jak i ochrona środowiska przed skutkami motoryzacji, wymaga szeroko zakrojonych kompleksowych działań, popartych realizacją dużych programów ba-dawczych.

W dziedzinie bezpieczeństwa pierwszym dużym programem międzyna-rodowym był PROMETHEUS, którego nazwa jest akronimem nazwy w języku angielskim: PROgraM for European Traffic with Highest Effi-ciency and Unprecedented Safety (Program dla Europejskiego Ruchu Drogowego o Największej Sprawności i Niespotykanym Bezpieczeń-stwie). Program PROMETHEUS został zainicjowany w 1986 r. przez


Strona 31313131

13 producentów samochodów. W ramach programu prowadzono prace w siedmiu grupach problemowych: PRO–CAR (systemy komputerowe wspomagające pracę kierowców), PRO–NET (systemy wymiany infor-macji w systemach PRO–CAR), PRO–ROAD (systemy łączności mię-dzy samochodem i radiowymi sieciami informacyjnymi), PRO–ART (oprogramowanie samochodowych komputerów pokładowych o cechach sztucznej inteligencji), PRO–CHIP (koordynacja konstrukcji samocho-dowych zespołów elektronicznych), PRO–COM (ujednolicone sposoby wymiany informacji między użytkownikami dróg) i PRO–GEN (pro-gnoza transportu samochodowego).

W Kaliforni został uruchomiony w 1988 r. program PATH (początkowo ang. Program on Advanced Technology for the Highway – Program Zaawansowanej Techniki dla Dróg, później ang. Partners for Advanced Technology for the Highway – Partnerzy Zaawansowanej Techniki dla Dróg). W Japonii rozpoczęto prace nad programami: w 1987 r. PVS – ang. Personal Vehicle System (System Samochodów Osobowych) oraz w 1995 r. ASV – ang. Advanced Safety Vehicles (Samochody o Za-awansowanym Bezpieczeństwie).

W 1988 r. powstały: europejski program DRIVER – ang. Dedicated Road Infrastructure for Vehicle Safety in EuRope (infrastruktura ruchu drogowego przeznaczona dla bezpieczeństwa samochodów w Europie) oraz japoński SSVS – ang. Super–Smart Vehicle System (super sku-teczny system samochodowy). W 1990 r. uruchomiono w Japonii pro-gram IVHS – ang. Intelligent Vehicle Highway System (system „inteli-gentnych” dróg samochodowych).

Ogólnie do określenia programów badawczych, dotyczących komplek-sowego sterowania pracę samochodów i ich ruch, używa się określenia ITS – ang. Intelligent Transportation Systems („inteligentne” systemy transportowe).

W Polsce w 1993 r. powołano Krajową Radę Bezpieczeństwa Ruchu Drogowego. Od roku 1994 r. był realizowany na zamówienie ministra transportu i gospodarki morskiej projekt badawczy „Poprawa bezpie-czeństwa ruchu drogowego w Polsce” o nazwie GAMBIT 1996. W 2000r. został zainicjowany program GAMBIT 2000, realizowany przez zespoły wielu ośrodków naukowych pod koordynacją Katedry Inżynierii Drogowej Politechniki Gdańskiej. W 2001 r. Rada Ministrów zaakceptowała koncepcję programu GAMBIT 2000 jako programu bez-pieczeństwa ruchu drogowego dla Polski na lata 2001 – 2010 [55].

ROZDZIAŁ 1

Strona 32323232

Zapewnienie spełnienia przez samochody wymagań ze względu na po-trzeby bezpieczeństwa uczestników ruchu drogowego oraz ochronę śro-dowiska jest realizowane przez system kontroli właściwości samocho-dów wprowadzanych do sprzedaży. Służą temu procedury homologa-cyjne.

Homologacja jest to postępowanie urzędowe stwierdzające, że dany typ wyrobu spełnia wszystkie stawiane mu wymagania formalne. Homolo-gacji udziela organ uprawniony do tego przez władze państwowe na podstawie przeprowadzenia badań, przewidzianych odpowiednimi prze-pisami, i uzyskania wyników, spełniających warunki przewidziane w przepisach. Pojęcie typu wyrobu w postępowaniu homologacyjnym jest zdefiniowane jako zespół cech konstrukcyjnych i, wynikających z nich, właściwości użytkowych, które charakteryzują jednoznacznie wszystkie egzemplarze wyrobu zaliczane do tego typu. Przepisy proce-dur homologacyjnych są określone w aktach prawnych: ustawach oraz – w postaci wykonawczej – w rozporządzeniach. W Polsce w przypadku pojazdów samochodowych obowiązujące są rozporządzenia ministra właściwego do spraw transportu, a w przypadku silników spalinowych o zastosowaniach innych niż do samochodów – ministra właściwego do spraw gospodarki. Procedury homologacyjne w Polsce odwołują się do międzynarodowych przepisów w zakresie obowiązujących porozumień i umów międzynarodowych: przepisów Unii Europejskiej [57–74] oraz regulaminów Europejskiej Komisji Gospodarczej Organizacji Narodów Zjednoczonych.

Europejska Komisja Gospodarcza – EKG (ang. United Nations Econo-mic Commission for Europe, skrót: UNECE lub ECE) jest jedną z komi-sji regionalnych Organizacji Narodów Zjednoczonych. EKG powstała w 1947 roku w celu odbudowy powojennej Europy. Siedzibą EKG jest Genewa. W 1958 r. zostało zawarte pod auspicjami EKG porozumienie w sprawie przyjęcia jednolitych warunków wzajemnego uznawania ho-mologacji pojazdów silnikowych, ich wyposażenia i części. Porozumie-nie Genewskie weszło w życie w 1959 r., a Polska stała się jego człon-kiem w 1979 r.

Zgodnie z Porozumieniem Genewskim organ administracji państwowej odpowiedzialny za udzielanie homologacji ma obowiązek zawiadomie-nia wszystkich sygnatariuszy Porozumienia o każdej wydanej homolo-gacji. Ratyfikowanie regulaminu oznacza konieczność dostosowanie przepisów państwowych do wymagań homologacyjnych oraz dopusz-czenie do handlu na swoim terenie wyrobów mających homologacje wy-dane przez inne państwa. Po wstąpieniu Polski do Unii Europejskiej pro-ducenci i importerzy pojazdów silnikowych są zwolnieni z homologacji


Strona 33333333

wyrobów w przypadku, jeśli wyroby te mają świadectwo homologacji wydane przez właściwy organ państwa członkowskiego Unii Europej-skiej.

W tabeli 1.1 przedstawiono wykaz regulaminów EKG ONZ, stosowa-nych do samochodów, motocykli i ciągników rolniczych.

Tabela 1.1. Wykaz regulaminów EKG ONZ, stosowanych do samochodów, motocykli i ciągników rolniczych

Nr re-gulaminu

Tytuł

1 Jednolite przepisy dotyczące homologacji reflektorów pojazdów samochodowych z asymetrycznymi światłami mijania i/lub drogo-wymi z żarówkami kategorii R2 i/lub HS1.

3 Jednolite przepisy dotyczące homologacji urządzeń odblaskowych pojazdów samochodowych i przyczep.

4 Jednolite przepisy dotyczące homologacji urządzeń do oświetlania tylnej tablicy rejestracyjnej pojazdów samochodowych (z wyjąt-kiem motocykli) i przyczep.

5 Jednolite przepisy dotyczące homologacji reflektorów typu "sealed beam" (SB) z europejskimi asymetrycznymi światłami mijania i/lub drogowymi.

6 Jednolite przepisy dotyczące homologacji kierunkowskazów pojaz-dów samochodowych i przyczep.

7 Jednolite przepisy dotyczące homologacji przednich i tylnych świateł pozycyjnych, hamowania oraz obrysowych pojazdów sa-mochodowych (z wyjątkiem motocykli) i przyczep.

8

Jednolite przepisy dotyczące homologacji reflektorów z asyme-trycznymi światłami mijania i/lub drogowymi z żarówkami haloge-nowymi (H1, H2, H3, HB3, HB4, H7, H8, H9, HIR1, HIR2 i/lub H11)

9 Jednolite przepisy dotyczące homologacji pojazdów kategorii L2, L4 oraz L5 w zakresie hałasu.

10 Jednolite przepisy dotyczące homologacji pojazdów w zakresie zgodności elektromagnetycznej.

11 Jednolite przepisy dotyczące homologacji pojazdów samochodo-wych w zakresie zamków i elementów mocowania drzwi.

12 Jednolite przepisy dotyczące homologacji pojazdów w zakresie zabezpieczenia kierowcy przed uderzeniem w elementy układu kierowniczego w przypadku zderzenia.

13 Jednolite przepisy dotyczące homologacji pojazdów kategorii M, N oraz O w zakresie hamowania.

13H Jednolite przepisy dotyczące homologacji samochodów osobowych w zakresie hamowania.

ROZDZIAŁ 1

Strona 34343434

14 Jednolite przepisy dotyczące homologacji pojazdów w zakresie punktów kotwiczenia pasów bezpieczeństwa.

16

Jednolite przepisy dotyczące homologacji: I. pasów bezpieczeństwa i układów zabezpieczających osoby

przebywające w pojeździe, II. pojazdów wyposażonych w pasy bezpieczeństwa.

17 Jednolite przepisy dotyczące homologacji pojazdów w zakresie siedzeń, ich punktów kotwiczenia oraz zagłówków.

18 Jednolite przepisy dotyczące homologacji pojazdów samochodo-wych w zakresie ich zabezpieczenia przed nieuprawnionym uży-ciem.

19 Jednolite przepisy dotyczące homologacji świateł przeciwmgło-wych pojazdów samochodowych.

20 Jednolite przepisy dotyczące homologacji reflektorów pojazdów samochodowych z asymetrycznymi światłami mijania i/lub drogo-wymi z żarówkami halogenowymi (żarówkami H4).

21 Jednolite przepisy dotyczące homologacji pojazdów w zakresie wyposażenia wnętrza.

22 Jednolite przepisy dotyczące homologacji hełmów ochronnych i osłon tych hełmów dla kierowców i pasażerów motocykli i moto-rowerów.

23 Jednolite przepisy dotyczące homologacji świateł cofania pojazdów samochodowych i przyczep.

24

Jednolite przepisy dotyczące: I. homologacji silników o zapłonie samoczynnym (ZS) w

zakresie emisji zanieczyszczeń widzialnych przez pojazdy z silnikiem o zapłonie samoczynnym,

II. homologacji pojazdów w zakresie instalacji homologowa-nych silników o ZS,

III. homologacji pojazdów wyposażonych w silniki o ZS w za-kresie emisji z silnika zanieczyszczeń widzialnych,

IV. pomiaru mocy silnika o ZS.

25 Jednolite przepisy dotyczące homologacji zagłówków zamocowanych lub niezamocowanych do siedzeń pojazdów.

26 Jednolite przepisy dotyczące homologacji pojazdów w zakresie wystających części zewnętrznych.

27 Jednolite przepisy dotyczące homologacji trójkątów ostrzegawczych.

28 Jednolite przepisy dotyczące homologacji ostrzegawczych sygna-łów dźwiękowych oraz pojazdów samochodowych w zakresie ostrzegawczych sygnałów dźwiękowych.

29 Jednolite przepisy dotyczące homologacji pojazdów w zakresie ochrony osób przebywających w kabinie samochodu ciężarowego.

30 Jednolite przepisy dotyczące homologacji opon pneumatycznych pojazdów samochodowych i przyczep.


Strona 35353535

31 Jednolite przepisy dotyczące homologacji reflektorów typu "sealed beam" (reflektor HSB) z asymetrycznymi światłami mijania i/lub drogowymi.

32 Jednolite przepisy dotyczące homologacji pojazdów w zakresie zachowania się konstrukcji pojazdu podczas uderzenia w tył.

33 Jednolite przepisy dotyczące homologacji pojazdów w zakresie zachowania się konstrukcji pojazdu podczas zderzenia czołowego.

34 Jednolite przepisy dotyczące homologacji pojazdów w zakresie zabezpieczenia przeciwpożarowego.

36 Jednolite przepisy dotyczące homologacji dużych pojazdów pasa-żerskich w zakresie ich budowy.

37 Jednolite przepisy dotyczące homologacji żarówek do stosowania w homologowanych reflektorach pojazdów samochodowych i przyczep.

38 Jednolite przepisy dotyczące homologacji tylnych świateł prze-ciwmgłowych pojazdów samochodowych i przyczep.

39 Jednolite przepisy dotyczące homologacji zespołu prędkościomie-rza oraz jego montażu.

40 Jednolite przepisy dotyczące homologacji motocykli wyposażo-nych w silniki o zapłonie iskrowym w zakresie emisji z silnika zanieczyszczeń gazowych.

41 Jednolite przepisy dotyczące homologacji motocykli w zakresie hałasu.

42 Jednolite przepisy dotyczące homologacji pojazdów w zakresie przednich i tylnych urządzeń ochronnych (zderzaków itp.) .

43 Jednolite przepisy dotyczące homologacji materiałów bezpiecznego oszklenia.

44 Jednolite przepisy dotyczące homologacji urządzeń przytrzymują-cych dzieci w pojazdach samochodowych ("układów przytrzymu-jących dzieci")

45 Jednolite przepisy dotyczące homologacji urządzeń oczyszczają-cych reflektory oraz pojazdów samochodowych w zakresie urzą-dzeń oczyszczających reflektory.

46 Jednolite przepisy dotyczące homologacji lusterek wstecznych oraz homologacji pojazdów samochodowych w zakresie rozmieszczenia lusterek wstecznych.

47 Jednolite przepisy dotyczące homologacji motorowerów wyposa-żonych w silniki o zapłonie iskrowym w zakresie emisji z silnika zanieczyszczeń gazowych.

48 Jednolite przepisy dotyczące homologacji pojazdów w zakresie rozmieszczenia urządzeń oświetlenia i sygnalizacji świetlnej pojaz-dów.

ROZDZIAŁ 1

Strona 36363636

49

Jednolite przepisy dotyczące homologacji silników o zapłonie samoczynnym (ZS) i silników zasilanych sprężonym gazem ziem-nym (CNG) oraz silników o zapłonie iskrowym (ZI) zasilanych skroplonym gazem ropopochodnym (LPG), a także homologacji pojazdów wyposażonych w silniki o ZS i zasilanych CNG oraz silniki o ZI zasilanych LPG, w zakresie emisji zanieczyszczeń z silnika.

50

Jednolite przepisy dotyczące homologacji przednich i tylnych świateł pozycyjnych, świateł hamowania, świateł kierunku jazdy oraz oświetlenia tylnej tablicy rejestracyjnej dla motorowerów, motocykli i pojazdów traktowanych jako takie.

51 Jednolite przepisy dotyczące homologacji pojazdów samochodo-wych mających co najmniej cztery koła w zakresie hałasu.

52 Jednolite przepisy dotyczące homologacji pojazdów pasażerskich kategorii M2 i M3 o małej pojemności w zakresie ich budowy.

53 Jednolite przepisy dotyczące homologacji pojazdów kategorii L3 w zakresie rozmieszczenia urządzeń oświetlenia i sygnalizacji świetlnej.

54 Jednolite przepisy dotyczące homologacji opon pneumatycznych do pojazdów ciężarowych i przyczep.

55 Jednolite przepisy dotyczące homologacji mechanicznych części sprzęgających pojazdy.

56 Jednolite przepisy dotyczące homologacji reflektorów motorowerów i pojazdów traktowanych jako takie.

57 Jednolite przepisy dotyczące homologacji reflektorów motocykli i pojazdów traktowanych jako takie.

58

Jednolite przepisy dotyczące homologacji: I. tylnych urządzeń zabezpieczających (TUZ),

II. pojazdów, w zakresie położenia homologowanego TUZ, III. pojazdów, w zakresie tylnego zabezpieczenia (TZ).

59 Jednolite przepisy dotyczące homologacji zamiennych układów tłumienia.

60

Jednolite przepisy dotyczące homologacji motocykli dwukołowych i motorowerów w zakresie urządzeń sterujących używanych przez kierowcę, z uwzględnieniem identyfikacji urządzeń sterujących, lampek kontrolnych i wskaźników.

61 Jednolite przepisy dotyczące homologacji pojazdów ciężarowych w zakresie wystających części zewnętrznych znajdujących się przed tylną ścianą kabiny.

62 Jednolite przepisy dotyczące homologacji pojazdów z kierowni-cami typu rowerowego, w zakresie zabezpieczenia przed nie-uprawnionym użyciem.

63 Jednolite przepisy dotyczące homologacji motorowerów dwukoło-wych w zakresie hałasu.

64 Jednolite przepisy dotyczące homologacji pojazdów wyposażonych w zapasowe koła/opony do użytku tymczasowego.


Strona 37373737

65 Jednolite przepisy dotyczące homologacji specjalnych świateł ostrzegawczych do pojazdów samochodowych

66 Jednolite przepisy dotyczące homologacji dużych pojazdów pasa-żerskich w zakresie wytrzymałości ich konstrukcji.

67

Jednolite przepisy dotyczące: I. homologacji specjalnego wyposażenia pojazdów samocho-

dowych wykorzystujących w układzie napędowym skroplony gaz ropopochodny (LPG),

II. homologacji pojazdu wyposażonego w specjalny układ wy-korzystujący w układach napędowych skroplony gaz ropo-pochodny w zakresie montażu tego wyposażenia.

68 Jednolite przepisy dotyczące homologacji pojazdów samochodo-wych z uwzględnieniem pojazdów o napędzie wyłącznie elektrycz-nym w zakresie pomiaru prędkości maksymalnej.

69 Jednolite przepisy dotyczące homologacji tylnych tablic wyróżnia-jących pojazdów i przyczep o (konstrukcyjnie) ograniczonej pręd-kości maksymalnej.

70 Jednolite przepisy dotyczące homologacji tylnych tablic wyróżnia-jących pojazdy długie i ciężkie.

71 Jednolite przepisy dotyczące homologacji ciągników rolniczych w zakresie pola widzenia kierowcy.

72 Jednolite przepisy dotyczące homologacji reflektorów motocykli z asymetrycznymi światłami mijania i drogowym z żarówkami halogenowymi (HS1).

73 Jednolite przepisy dotyczące homologacji samochodów ciężaro-wych, przyczep i naczep w zakresie ich bocznego zabezpieczenia.

74 Jednolite przepisy dotyczące homologacji pojazdów kategorii L1 w zakresie rozmieszczenia urządzeń oświetlenia i sygnalizacji świetlnej.

75 Jednolite przepisy dotyczące homologacji opon pneumatycznych do motocykli i motorowerów.

77 Jednolite przepisy dotyczące homologacji świateł postojowych po-jazdów samochodowych.

78 Jednolite przepisy dotyczące homologacji pojazdów kategorii L w zakresie hamowania.

79 Jednolite przepisy dotyczące homologacji pojazdów w zakresie układów kierowniczych.

80 Jednolite przepisy dotyczące homologacji siedzeń dużych pojaz-dów pasażerskich oraz tych pojazdów w zakresie wytrzymałości siedzeń i ich mocowania.

81

Jednolite przepisy dotyczące homologacji lusterek wstecznych dwukołowych pojazdów samochodowych z wózkiem bocznym lub bez w zakresie mocowania lusterek wstecznych na kierownicach typu rowerowego.

ROZDZIAŁ 1

Strona 38383838

82 Jednolite przepisy dotyczące homologacji reflektorów motorowe-rów z żarówkami halogenowymi (HS2).

83 Jednolite przepisy dotyczące homologacji pojazdów w zakresie emisji zanieczyszczeń w zależności od wymagań paliwowych sil-nika.

84 Jednolite przepisy dotyczące homologacji pojazdów samochodo-wych wyposażonych w silniki wewnętrznego spalania w zakresie pomiaru zużycia paliwa.

85

Jednolite przepisy dotyczące homologacji silników wewnętrznego spalania lub elektrycznych układów napędowych do pojazdów ka-tegorii M i N w zakresie pomiaru mocy netto oraz maksymalnej mocy 30–minutowej elektrycznych układów napędowych.

86 Jednolite przepisy dotyczące homologacji ciągników rolniczych lub leśnych w zakresie rozmieszczenia urządzeń oświetlenia i sygnali-zacji świetlnej.

87 Jednolite przepisy dotyczące homologacji świateł do jazdy dziennej pojazdów samochodowych.

89

Jednolite przepisy dotyczące homologacji: I. pojazdów, w zakresie ograniczania prędkości maksymalnej

lub ich regulowanej funkcji ograniczania prędkości, II. pojazdów, w zakresie montażu homologowanego ograniczni-

ka prędkości (OP) lub homologowanego urządzenia regulo-wanej funkcji ograniczania prędkości (ROP),

III. ograniczników prędkości (OP) lub urządzeń regulowanej funkcji ograniczania prędkości (ROP).

90 Jednolite warunki homologacji zamiennych zespołów okładzin ciernych do hamulców oraz okładzin ciernych do hamulców bębno-wych do pojazdów o napędzie silnikowym i przyczep.

91 Jednolite przepisy dotyczące homologacji bocznych świateł pozy-cyjnych pojazdów samochodowych i przyczep.

93

Jednolite przepisy dotyczące homologacji: I. przednich urządzeń zabezpieczających (PUZ),

II. pojazdów, w zakresie montażu homologowanego przedniego urządzenia zabezpieczającego (PUZ),

III. pojazdów, w zakresie zabezpieczenia przedniego (ZP).

94 Jednolite przepisy dotyczące homologacji zabezpieczenia ochrony osób przebywających w pojeździe w przypadku zderzenia czołowe-go.

95 Jednolite przepisy dotyczące homologacji zabezpieczenia ochrony osób przebywających w pojeździe w przypadku zderzenia boczne-go.

96

Jednolite przepisy dotyczące homologacji silników o zapłonie sa-moczynnym (ZS) do stosowania w ciągnikach rolniczych i leśnych oraz w maszynach przeznaczonych do poruszania się poza drogami publicznymi, w zakresie emisji zanieczyszczeń z silnika.


Strona 39393939

97 Jednolite przepisy dotyczące homologacji systemów alarmowych pojazdów oraz pojazdów w zakresie ich systemów alarmowych.

98 Jednolite przepisy dotyczące homologacji reflektorów pojazdów samochodowych z gazowo–wyładowczymi źródłami światła.

99 Jednolite przepisy dotyczące homologacji wyładowczych źródeł światła do stosowania w homologowanych reflektorach pojazdów samochodowych.

100

Jednolite przepisy dotyczące homologacji pojazdów z napędem elektrycznym o zasilaniu akumulatorowym w zakresie szczegól-nych wymagań konstrukcyjnych, bezpieczeństwa użytkowania i emisji wodoru.

101

Jednolite przepisy dotyczące homologacji samochodów osobowych wyposażonych w silnik spalania wewnętrznego w zakresie emisji dwutlenku węgla i zużycia paliwa oraz pojazdów kategorii M1 i N1 wyposażonych w elektryczny układ napędowy, w zakresie pomiaru zużycia energii elektrycznej i zasięgu.

102

Jednolite przepisy dotyczące homologacji: I. sprzęgów o zmiennej długości (SZD),

II. pojazdów, w zakresie wyposażenia w SZD homologowanego typu.

103 Jednolite przepisy dotyczące homologacji zamiennych reaktorów katalitycznych do pojazdów samochodowych.

104 Jednolite przepisy dotyczące homologacji oznakowania odblasko-wego pojazdów długich i ciężkich oraz przyczep.

105 Jednolite przepisy dotyczące homologacji pojazdów przeznaczo-nych do przewozu ładunków niebezpiecznych w zakresie ich szczególnych cech konstrukcyjnych.

106 Jednolite przepisy dotyczące homologacji opon pneumatycznych do pojazdów i przyczep rolniczych.

107 Jednolite przepisy dotyczące homologacji dużych pasażerskich pojazdów dwupokładowych w zakresie ich budowy.

108 Jednolite przepisy dotyczące homologacji wytwarzania bieżniko-wanych opon pneumatycznych do pojazdów samochodowych i przyczep.

109 Jednolite przepisy dotyczące homologacji wytwarzania bieżniko-wanych opon pneumatycznych do pojazdów ciężarowych i przy-czep.

110

Jednolite przepisy dotyczące homologacji: I. specjalnych elementów składowych pojazdów samo-

chodowych wykorzystujących gaz sprężony ziemny (CNG) w swoim układzie napędowym,

II. pojazdów, w zakresie instalacji specjalnych elementów skła-dowych typu homologowanego do wykorzystania gazu ziem-nego (CNG) w swoim układzie napędowym.

ROZDZIAŁ 1

Strona 40404040

111 Jednolite przepisy dotyczące homologacji pojazdów–cystern kate-gorii N i O, w zakresie ich stateczności.

112 Jednolite przepisy dotyczące homologacji reflektorów pojazdów samochodowych z asymetrycznymi światłami mijania i/lub drogo-wymi i wyposażonych w żarówki.

113 Jednolite przepisy dotyczące homologacji reflektorów pojazdów samochodowych z symetrycznymi światłami mijania i/lub drogo-wymi i wyposażonych w żarówki.

113 Jednolite przepisy dotyczące homologacji reflektorów pojazdów samochodowych z symetrycznymi światłami mijania i/lub drogo-wymi i wyposażonych w żarówki.

114

Jednolite przepisy dotyczące homologacji: I. zespołu poduszki bezpieczeństwa jako części zamiennej,

II. zamiennego koła kierownicy wyposażonego w zespół po-duszki bezpieczeństwa homologowanego typu,

III. zespołu poduszki bezpieczeństwa jako części zamiennej in-nego niż zamontowany w kole kierownicy.

115

Jednolite przepisy dotyczące homologacji: I. specjalnych systemów LPG instalowanych w pojazdach

samochodowych, wykorzystujących w swoim układzie napę-dowym skroplony gaz ropopochodny (LPG),

II. specjalnych systemów CNG instalowanych w pojazdach samochodowych, wykorzystujących w swoim układzie napę-dowym sprężony gaz ziemny (CNG)

116 Jednolite przepisy techniczne dotyczące ochrony pojazdów samo-chodowych przed nieuprawnionym użyciem.

117 Jednolite przepisy dotyczące homologacji opon w zakresie hałasu toczenia.

118 Jednolite przepisy techniczne dotyczące palności materiałów sto-sowanych we wnętrzu pojazdów samochodowych niektórych kate-gorii.

119 Jednolite przepisy dotyczące homologacji świateł narożnych pojaz-dów samochodowych.

121 Jednolite przepisy dotyczące homologacji pojazdów w zakresie umieszczenia i identyfikacji ręcznych organów sterujących, kon-trolek i wskaźników.

122 Jednolite przepisy dotyczące homologacji układu ogrzewania i po-jazdu w zakresie układu ogrzewania.

123 Jednolite przepisy dotyczące homologacji układów przedniego oświetlenia adaptacyjnego (AFS) pojazdów samochodowych.

124 Jednolite przepisy dotyczące homologacji kół do samochodów oso-bowych i przyczep.


Strona 41414141

125 Jednolite przepisy dotyczące homologacji pojazdów w zakresie po-la widoczności kierowcy w przód.

126 Jednolite przepisy dotyczące homologacji przegród zabezpieczają-cych pasażerów przed przemieszczającym się bagażem, dostarcza-nych jako nieoryginalne wyposażenie pojazdu.

2 Podstawy budowy pojazdów samochodowych i silników spalinowych

PODSTAWY BUDOWY POJAZDÓW SAMOCHODOWYCH I SILNIKÓW SPALINOWYCH

Strona 43434343

Samochód jest pojazdem mechanicznym z własnymi napędem (silnik) i nośnikami energii, przeznaczony do poruszania się po drogach [15, 34, 42, 45, 76]. Słowo samochód powstało wskutek wygrania rozpisanego przed II wojną światową konkursu na typowo polskie słowo określające automobil. Przyjęta nazwa pochodzi od słów sam i chodzić, czyli określa pojazd z własnym napędem. Nazwa samojedź, mimo że bardziej odpowiada działaniu samochodu, nie została wybrana, bo w dawnej polszczyźnie oznaczała ludożercę.

Zgodnie z rozporządzeniem Ministra Infrastruktury z dnia 30 grudnia 2003 r. w sprawie homologacji pojazdów samochodowych i przyczep (Dz. U. z dnia 15 stycznia 2004 r.) kategorie pojazdów samochodowych to:

• kategoria M: pojazdy samochodowe mające co najmniej cztery koła i zaprojektowane i wykonane do przewozu osób, w tym:

- kategoria M1: samochody osobowe – pojazdy zaprojektowane i wykonane do przewozu osób, ma-jące nie więcej niż osiem miejsc oprócz siedzenia kie-rowcy,

- kategoria M2: autobusy – pojazdy zaprojektowane i wykonane do przewozu osób, mające więcej niż osiem miejsc oprócz siedzenia kierowcy i mające ma-sę maksymalną nieprzekraczającą 5 Mg,

- kategoria M3: autobusy – pojazdy zaprojektowane i wykonane do przewozu osób, mające więcej niż osiem miejsc oprócz siedzenia kierowcy i mające masę maksymalną przekraczającą 5 Mg,

• kategoria N: pojazdy samochodowe mające co najmniej cztery koła i zaprojektowane i wykonane do przewozu ła-dunków, w tym:

- kategoria N1: samochody ciężarowe – pojazdy zapro-jektowane i wykonane do przewozu ładunków i ma-jące masę maksymalną nieprzekraczającą 3,5 Mg,

- kategoria N2: samochody ciężarowe – pojazdy zapro-jektowane i wykonane do przewozu ładunków i ma-jące masę maksymalną przekraczającą 3,5 Mg, ale nieprzekraczającą 12 Mg,

ROZDZIAŁ 2

Strona 44444444

- kategoria N3: samochody ciężarowe – pojazdy zapro-jektowane i wykonane do przewozu ładunków i ma-jące masę maksymalną przekraczającą 12 Mg,

• kategoria O: przyczepy (z włączeniem naczep), w tym:

- kategoria O1: przyczepy o masie maksymalnej nie-przekraczającej 0,75 Mg;

- kategoria O2: przyczepy o masie maksymalnej prze-kraczającej 0,75 Mg, ale nieprzekraczającej 3,5 Mg,

- kategoria O3: przyczepy o masie maksymalnej prze-kraczającej 3,5 Mg, ale nieprzekraczającej 10 Mg,

- kategoria O4: przyczepy o masie maksymalnej prze-kraczającej 10 Mg,

• kategoria G: pojazdy terenowe.

Główne układy strukturalne samochodu to [15, 34, 45]:

• nadwozie – rysunek 2.1,

• podwozie – rysunek 2.2,

• silnik – rysunek 2.3.

Rysunek 2.1. Schemat nadwozia (wg http://www.automobilesreview.com/uploads/2008/12/

euro–car–body–award–for–the–audi–q5.jpg)


Strona 45454545

Rysunek 2.2. Schemat podwozia (http://www.proline.pl/imgart/efirestorm_podwozie_4.jpg)

Rysunek 2.3. Zdjęcie silnika Scania DC9 E02 270

Nadwozie to część składowa pojazdu, ustawiona na podwoziu lub słu-żąca do montażu jego elementów. Nadwozie składa się ze struktury no-śnej i karoserii (poszycia). Pod względem struktury nośnej pojazdy dzie-limy na [15, 34, 45]:

• ramowe (nadwozie nieniosące),

• samonośne (samoniosące, bezramowe),

• konstrukcje pośrednie – nadwozie półniosące oraz samonoś-ne z ramami częściowymi.

Ze względu na kształt bryły wyróżnia się w samochodach osobowych nadwozia [15, 34, 45]:

• trójbryłowe,

ROZDZIAŁ 2

Strona 46464646

• dwubryłowe,

• jednobryłowe.

Ze względu na kształt i właściwości użytkowe wyróżnia się wśród nad-wozi samochodowych [15, 34, 45]:

• nadwozia zamknięte:

- sedan,

- kombi,

- hatchback,

- liftback,

- coupe,

- limuzyna,

- minivan,

- SUV (ang. Sport Utility Vehicle – samochód sporto-wo–użytkowy),

• otwarte:

- kabriolet,

- roadster.

W skład podwozia zalicza się [15, 34, 42, 45]:

• układ hamulcowy,

• układ kierowniczy,

• układ napędowy,

• zawieszenie pojazdu.

Układ hamulcowy pojazdu to wszystkie elementy mające na celu za-trzymanie pojazdu będącego w ruchu, a także utrzymanie go w miejscu, np. na pochyłości . Samochód zgodnie z przepisami musi być wyposa-żony w dwa układy hamulcowe [15, 34, 42, 45, 46, 49]:


Strona 47474747

• podstawowy (roboczy) – uruchamiany nogą poprzez naciś-nięcie pedału hamulca; hamowanie odbywa się tylko w cza-sie gdy hamulec jest naciskany,

• dodatkowy (awaryjny; potocznie – ręczny) – hamulec ten służy głównie jako hamulec postojowy w celu zabezpiecze-nia pojazdu przed zjechaniem z miejsca postoju; hamulec awaryjny jest aktywowany, w zależności od rozwiązania, ręką lub nogą; działa on od chwili włączenia aż do chwili jego wyłączenia.

Układ kierowniczy jest to zbiór mechanizmów umożliwiających kiero-wanie pojazdem, a więc utrzymywanie stałego kierunku jazdy lub jego zmianę zgodnie z wolą kierowcy.

Układ napędowy to układ podzespołów, służący do napędzania pojazdu, poprzez przenoszenie energii mechanicznej z silnika do kół jezdnych pojazdu. W skład układu napędowego wchodzą [15, 34, 45]:

• koło zamachowe,

• sprzęgło,

• skrzynia biegów,

• skrzynia rozdzielcza,

• wzmacniacz momentu,

• wał napędowy,

• zwalniacz,

• przekładnia główna z mechanizmem różnicowym,

• półosie napędowe,

• zwolnice,

• koła napędowe.

Układ napędowy nie musi zawierać wszystkich wymienionych elemen-tów z wyjątkiem: sprzęgła, skrzyni biegów, przekładni głównej z me-chanizmem różnicowym, półosi napędowych i kół napędowych.

ROZDZIAŁ 2

Strona 48484848

W samochodach o dwóch osiach stosuje się układy napędowe [15, 34, 45]:

• napęd przedni – silnik jest z przodu, napęd jest realizowany na koła przednie (układ zblokowany)

• napęd tylny:

- klasyczny (konwencjonalny) – silnik jest z przodu, napęd jest na koła tylne,

- silnik jest z tyłu, a napęd jest realizowany na koła tylne (układ zblokowany),

- silnik jest przed tylną osią (centralnie), a napęd na koła tylne,

• napęd na cztery koła – silnik jest z przodu, centralnie lub z tyłu.

W przypadku samochodów o trzech osiach są stosowane następujące układy napędowe [15, 34, 45]:

• napęd tylny:

- w układzie 6 × 2 – jest to napęd na jedną oś tylną,

- w układzie 6 × 4 – jest to napęd na obie tylne osie lub jedną tylną i przednią,

• napęd na wszystkie koła w układzie 6 × 6 – napęd jest realizowany na wszystkie osie.

Zawieszenie pojazdu to zespół elementów łączących koła z resztą pojazdu. Zawieszenie przenosi siły powstające na styku koła z jezdnią na nadwozie. W skład zawieszenia wchodzą [15, 34, 41, 45]:

• elementy prowadzące koło – odpowiadają za prowadzenie i parametry geometryczne zawieszenia – np.: wahacz, drążek poprzeczny lub wzdłużny,

• elementy podatne (np.: resor piórowy lub sprężyna śrubo-wa),

• elementy tłumiące (amortyzator).

Ze względu na budowę zawieszenie dzieli się na [15, 34, 41, 45]:


Strona 49494949

• zależne – ruch jednego koła danej osi wpływa na drugie koło (np.: sztywny most na resorach piórowych),

• niezależne – ruch jednego koła danej osi nie wpływa na dru-gie koło (np.: kolumna MacPhersona),

• półzależne – ruch jednego koła danej osi w niewielkim stop-niu wpływa na drugie koło (np.: zawieszenia z belką skrętną lub resor piórowy poprzeczny.

W celu formalnego wprowadzenia terminu „silnik spalinowy” należy określić przetwornik energii. Jest to urządzenie przetwarzające energię z jednego rodzaju na inny rodzaj, np. energię kinetyczną powietrza (wia-tru) na energię mechaniczną, albo energię wiązań chemicznych na elek-tryczną (ogniwo elektrochemiczne). Silniki są to przetworniki energii przetwarzające dowolny rodzaj energii na energię mechaniczną, a silniki cieplne to silniki przetwarzające ciepło na energię mechaniczną.

Silniki cieplne dzielą się na silniki spalania zewnętrznego i silniki spala-nia wewnętrznego, czyli spalinowe. Wśród silników spalinowych po-wszechne zastosowanie w napędach samochodów znalazły tłokowe sil-niki spalinowe, głównie z tłokami przesuwnymi.

Ze względu na system spalania, czyli inicjację spalania, silniki spalinowe dzieli się na silniki [25, 43, 53]:

• o zapłonie iskrowym,

• o zapłonie samoczynnym.

Zgodnie z kryterium zastosowanego obiegu silniki spalinowe dzieli się na [25, 43, 53]:

• dwusuwowe,

• czterosuwowe.

Istnieją ponadto inne liczne kryteria klasyfikacji silników spalinowych, m.in. ze względu na układ chłodzenia (z chłodzeniem pośrednim i z chłodzeniem bezpośrednim) oraz liczby i układu cylindrów.

Podstawowymi układami silników spalinowych są [25, 53]:

• układ tłokowo–korbowy,

• zespół kadłuba,

ROZDZIAŁ 2

Strona 50505050

• zespół głowicy,

• układ rozrządu,

• układ olejenia (smarowania),

• układ chłodzenia,

• układ zasilania,

• układ dolotowy,

• układ wylotowy,

• układy pomiaru, sterowania i diagnostyki,

• układy elektryczne: rozruchu, elektrycznego zasilania silnika i ew. układ zapłonu w przypadku silników o zapłonie iskro-wym.


Strona 51515151

3 Wpływ materiałów eksploatacyjnych motoryzacji na środowisko

WPŁYW MATERIAŁÓW EKSPLOATACYJNYCH MOTORYZACJI NA ŚRODOWISKO

Strona 53535353

Najważniejszymi materiałami eksploatacyjnymi stosowanymi w motory-zacji są [1, 2, 4, 6–9, 17, 30, 32, 44, 56]:

• paliwa silnikowe,

• oleje silnikowe,

• oleje przekładniowe,

• płyny chłodzące,

• płyny hamulcowe,

• płyny chłodnicze,

• smary stałe i plastyczne,

• płyny do spryskiwaczy, płyny do mycia pojazdów oraz inne materiały do utrzymania czystości i konserwacji pojazdów,

• zmywacze do substancji organicznych.

W eksploatacji silników stosowanymi materiałami są przede wszystkim: paliwa, oleje silnikowe oraz płyny chłodzące.

Paliwa silnikowe dzięki spalaniu w cylindrach silnika umożliwiają do-starczenie ciepła w obiegu termodynamicznym silnika, co – w konse-kwencji – umożliwia wykonanie przez tłoki pracy indykowanej.

Spalanie jest to egzoenergetyczna reakcja utleniania, w wyniku której szybkość wywiązywania ciepła w ustalonych warunkach otoczenia po-woduje promieniowanie elektromagnetyczne o częstotliwości w zakresie promieniowania widzialnego o natężeniu uznanym za umowną granicę świecenia.

Paliwa silnikowe można ze względu na rozpowszechnienie dotychcza-sowego użycia podzielić na [1, 2, 4, 6–11, 17, 27, 29, 30, 32, 44]:

• konwencjonalne,

• niekonwencjonalne (alternatywne wobec konwencjonal-nych).

Za paliwa silnikowe konwencjonalne przyjmujemy paliwa węglowodo-rowe pochodzące z przeróbki ropy naftowej – są to benzyny silnikowe i oleje napędowe. Paliwami silnikowymi niekonwencjonalnymi są pali-wa węglowodorowe i inne, pochodzące z przeróbki ropy naftowej

ROZDZIAŁ 3

Strona 54545454

i innych zasobów mineralnych, z surowców biologicznych oraz tzw. paliwa syntetyczne i inne. Paliwami silnikowymi zastępczymi (w stosun-ku do paliw konwencjonalnych) są paliwa niekonwencjonalne, stanowią-ce paliwa zastępcze benzyny silnikowej do silników o zapłonie iskro-wym lub oleju napędowego do silników o zapłonie samoczynnym. Pali-wa zastępcze są możliwe do zastosowania zamiennie z benzyną silniko-wą lub olejem napędowym w tych samych silnikach spalinowych.

Na rysunku 3.1 przedstawiono schemat klasyfikacji paliw niekonwen-cjonalnych.

Paliwa niekonwencjonalne

Paliwa stałe Paliwa ciekłe Paliwa gazowe

Paliwa

węglowodorowe

Paliwa

niewęglowodorowe

Pył węglowy

Gaz ziemny:

CNG

LNG

Biogaz

Gaz

ropopochodny LPG

LNG

Wodór

Gaz generatorowy

Gaz świetlny

Gaz wodny

Alkohole

Etery

Oleje roślinne

Estry olejów roślinnych

Paliwa syntetyczne: Amoniak

Eter dimetylowy DME

Benzyna syntetyczna

Rysunek 3.1. Schemat klasyfikacji paliw niekonwencjonalnych

Ze względu na ochronę środowiska paliwom są stawiane najważniejsze wymagania [8]:

• zapewnienie silnikom jak największej sprawności ogólnej w celu ochrony zasobów naturalnych i ograniczenia global-nych emisji spowodowanych spalaniem paliw – stosowania paliw o jak największej wartości opałowej,

• stosowanie paliw umożliwiających zmniejszenie emisji sub-stancji szczególnie szkodliwych dla środowiska,

• zmniejszenie udziału w paliwach zanieczyszczeń i dodat-ków, sprzyjających emisji substancji szkodliwych dla śro-dowiska,

• odnawialność paliw umożliwiająca cyrkulację węgla w nie-wielkiej skali czasu,


Strona 55555555

• wymagania bezpieczeństwa użytkowania środków trans-portu i silników,

• biodegradowalność paliw,

• zapewnienie silnikom dostatecznej trwałości – ograniczenie powstawania produktów zużycia oraz produktów odpado-wych obsługi środków transportu,

• wytwarzanie i dystrybucja paliw powinny zapewnić jak naj-mniejszą degradację środowiska.

Podstawowymi problemami stosowania paliw silnikowych są [8, 32]:

• ograniczenie emisji substancji szczególnie szkodliwych dla środowiska, m.in. przez:

- ograniczenie zawartości węglowodorów pierścienio-wych, w szczególności aromatycznych,

- odpowiednie komponowanie paliw,

- ograniczenie zanieczyszczeń i dodatków sprzyjających emisji substancji szkodliwych dla środowiska, m.in.: związków ołowiu (benzyny) i siarki (oleje napędowe i benzyny),

• spełnieniem przez paliwa innych funkcji niezbędnych w eks-ploatacji silników przez zapewnienie odpowiednich właściwości fizyko–chemicznych, m.in. przeciwkorozyj-nych, myjących, oddziałujących na przebieg procesów spa-lania itp.

Benzyna silnikowa jest mieszaniną węglowodorów i innych związków organicznych o temperaturze wrzenia (40 ÷ 200) ºC.

Najważniejszymi tendencjami w komponowaniu benzyn ze względów ekologicznych są:

• ograniczanie zawartości ołowiu do:

- 0,013 g/dm3 w dystrybucji,

- 0,005 g/dm3 u producenta,

ROZDZIAŁ 3

Strona 56565656

• ograniczenie zawartości siarki – ze względu na trwałość i skuteczność reaktorów katalitycznych,

• ograniczanie zawartości węglowodorów aromatycznych do 30%, w tym benzenu do 1%,

• zwiększanie zawartości izoalkanów (benzyny reformowane),

• stosowanie dodatków zawierających tlen, przede wszystkim:

- alkoholi,

- eterów, głównie eteru metylo–tert–butylowego – MTBE oraz etylo–tert–butylowego – ETBE.

Olej napędowy jest mieszaniną węglowodorów (od C11H24 do C18H28) i innych związków organicznych o temperaturze wrzenia (150 ÷ 350) ºC.

Ze względów ekologicznych dąży się w przypadku olejów napędowych do [8, 32]:

• ograniczenia zawartości siarki do wartości mniejszej niż 50 ppm (w oleju City Diesel zawartość ta jest mniejsza niż 10 ppm),

• zmniejszenia gęstości i lepkości,

• zwiększenia liczby cetanowej,

• zmniejszenia zawartości węglowodorów aromatycznych,

• obniżenia temperatury końca destylacji,

• stosowania dodatków zawierających tlen, przede wszystkim:

- alkoholi,

- eterów, głównie eteru metylo–tert–butylowego – MTBE oraz etylo–tert–butylowego – ETBE,

- estrów wyższych kwasów karboksylowych (tłuszczo-wych).

Najczęściej stosowanymi gazowymi paliwami węglowodorowymi są [1, 4, 6–10, 17, 30, 32]:


Strona 57575757

• skroplony gaz ziemny LNG (ang. Liquefied Natural Gas) – przechowywany w temperaturze – 162ºC i pod ciśnieniem atmosferycznym,

• sprężony gaz ziemny CNG (ang. Compressed Natural Gas) – przechowywany w temperaturze otoczenia i pod ciśnieniem (16 ÷ 25) MPa,

• skroplony gaz ropopochodny – mieszanina skroplonych gazów, przede wszystkim: propanu i butanu LPG (ang. Liquefied Petroleum Gas) – przechowywany w temperaturze otoczenia i pod ciśnieniem (0,3 ÷ 0,5) MPa.

Najpopularniejszymi paliwami niekonwencjonalnymi są [1, 2, 4, 6–11, 17, 30, 32, 44, 56]:

• wodór,

• alkohole (metanol, etanol i wyższe alkohole) oraz ich po-chodne – przede wszytkim etery,

• oleje roślinne i ich pochodne, przede wszystkim estry mety-lowe i etylowe.

• inne paliwa tzw. syntetyczne, takie jak: amoniak, eter dime-tylowy (DME) i furany.

Wodór jest uznawany za paliwo przyszłości. Zasoby wodoru we wszech-świecie stanowią prawie 90% masy wszechświata! Również na Ziemi zasoby wodoru, choć w postaci związanej chemicznie, są ogromne. Za-stosowanie wodoru jako paliwa silników spalinowych jest jednak ogra-niczone wieloma poważnymi problemami, m.in.:

• metodami otrzymywania wodoru na skalę przemysłową – z gazu ziemnego, z elektrochemicznego rozkładu wody (w zależności od rodzaju nośnika energii do wytwarzania energii elektrycznej otrzymywany wodór może być paliwem zarówno odnawialnym, jak i nieodnawialnym) oraz jako paliwa odnawialnego z biomasy i z promieniowania słonecz-nego przy użyciu ogniw fotoelektrycznych o dostatecznie dużych sprawności i wydajności,

• sposobami przechowywania wodoru w pojeździe, m.in.:

ROZDZIAŁ 3

Strona 58585858

- w stanie gazowym – sprężony wodór pod ciśnieniem 55 MPa i w temperaturze otoczenia,

- w stanie skroplonym pod ciśnieniem zbliżonym do at-mosferycznego w temperaturze – 253 °C,

- w postaci związków chemicznych z metalami (wodor-ków),

- w postaci zaabsorbowanej na polimerach.

Wodór jako paliwo do silników o zapłonie iskrowym umożliwia wyko-rzystanie swych właściwości do uzyskania wyraźnych korzyści ekolo-gicznych, przede wszystkim radykalnego zmniejszenia emisji tlenku wę-gla i związków organicznych. Zastosowanie wodoru umożliwia sterowa-nie obciążenia silnika głównie składem mieszanki palnej dzięki bardzo dobrym właściwościom dyfuzyjnym wodoru. Jednocześnie jednak zasto-sowanie wodoru jako paliwa jest kłopotliwe ze względu na jego bardzo małą jego odporność na spalanie stukowe, co wymaga stosowania środ-ków przeciwstukowych, takich jak mniejszy stopień sprężanie czy do-datek wody do obiegu silnika. Szczególnie duże nadzieje wiąże się z wodorem zastosowanym w ogniwach paliwowych. W tym przypadku, dzięki niskotemperaturowym reakcjom utleniania, jest możliwe uzyska-nie radykalne zmniejszenie emisji zanieczyszczeń.

Ze względu na zjawisko cieplarniane w atmosferze istotną rolę odgrywa postulat odnawialności paliw, tzn. skrócenia o wiele rzędów wielkości czasu cyrkulacji nośników energii (z poziomu milionów lat do kilku lat). W tym celu jest konieczne stosowanie paliw odnawialnych. Są to przede wszystkim paliwa pochodzenia biologicznego, tzw. biopaliwa.

Często biopaliwa klasyfikuje się ze względu na poszczególne generacje [11, 27].

Biopaliwa pierwszej generacji są otrzymywane z surowców jadalnych. Zalicza się do nich przede wszystkim:

• bioetanol i jego pochodne, przede wszystkim etery,

• oleje roślinne i ich pochodne – estry,

• biogaz.

Biopaliwa drugiej generacji pochodzą z produktów ubocznych i surow-ców odpadowych, np. lignocelulozy. Są to m.in.:


Strona 59595959

• bioetanol i jego pochodne – etery,

• eter dimetylowy,

• ciekłe biopaliwa syntetyczne,

• biogaz,

• syntetyczny gaz ziemny (SNG – ang. Synthetic Natural Gas) – biometan.

Przewiduje się, że biopaliwa trzeciej generacji będą wytwarzane głównie z glonów morskich. Do tych bioapliw zalicza się m.in.:

• biowodór,

• biometanol.

Rozpatruje się również biopaliwa czwartej generacji. Będą to paliwa z biologicznych procesów przetwarzania przez mikroorganizmy węgla zawartego w dwutlenku węgla, znajdującego się w powietrzu oraz z su-rowców o zdolności do intensywnej asymilacji węgla z atmosferycznego dwutlenku węgla.

Podstawowe biopaliwa używane obecnie to [8, 11, 27, 32]:

• wyższe kwasy karboksylowe (oleje roślinne) i ich pochodne, przede wszystkim estry olejów: rzepakowego (RME – ang. Rapeseed Oil Methyl Ester, RÖME – niem. Rapsöl-methylester), palmowego (ang. PME – Palm Oil Methyl Es-ter, PÖME – niem. Palmölmethylester), kokosowego, sło-necznikowego (SME – niem. Sonnenblumenmethylester) czy sojowego (SME – ang. Soya Oil Methyl Esters),

• bioetanol i jego pochodne, przede wszystkim etery,

• biogaz – gaz pochodzący z procesów beztlenowego rozkładu związków organicznych zawartych w biomasie.

Ekologiczne skutki zastosowania estrów olejów roślinnych, jako paliw samoistnych oraz dodatków do paliw konwencjonalnych, są następujące [8, 27, 32]:

• nieznaczne zmniejszenie emisji tlenku węgla i węglowodo-rów,

ROZDZIAŁ 3

Strona 60606060

• zwiększenie emisji tlenków azotu,

• zmniejszenie emisji cząstek stałych,

• zwiększenie emisji aldehydów,

• zmniejszenie emisji związków siarki,

• ograniczenie emisji dwutlenku węgla kopalnego w zamknię-tym cyklu powstawania i eksploatacji paliw,

• dobra biodegradowalność paliwa.

Ekologiczne skutki zastosowania bioetanolu (jako paliw samoistnych oraz dodatków do paliw konwencjonalnych) to [11, 27]:

• znaczne zmniejszenie emisji tlenku węgla i węglowodorów,

• zmniejszenie emisji tlenków azotu,

• znaczne zmniejszenie emisji cząstek stałych,

• zwiększenie emisji aldehydów,

• zmniejszenie emisji związków siarki,

• zmniejszenie emisji dwutlenku węgla kopalnego w zamknię-tym cyklu powstawania i eksploatacji paliw,

• dobra biodegradowalność paliwa.

Ogólnie należy stwierdzić, że ze względu na ochronę środowiska rozwój silników spalinowych zasilanych ciężkimi paliwami jest bardzo ograni-czony, wymaga bowiem stosowania bardzo skomplikowanych systemów zmniejszania emisji zanieczyszczeń, co w eksploatacji bywa niekiedy bardzo kłopotliwe. W związku z tym należy oczekiwać intensywnego rozwoju silników na paliwa lekkie, i to silników zarówno o zapłonie iskrowym, jak i o zapłonie samoczynnym.

Zastosowanie olejenia silników spalinowych ma na celu [8]:

• smarowanie powierzchni części współpracujących – zmniej-szenie strat tarcia,

• odprowadzanie ciepła,

• usuwanie zanieczyszczeń,


Strona 61616161

• uszczelnianie par szczelnych,

• ochrona części silnika przed korozją,

• chłodzenie części silnika przez natrysk oleju (np. tłok),

• tłumienie drgań.

Olejom silnikowym, w związku z tym, stawia się bardzo duże następują-ce wymagania [8, 32, 56]:

• nietoksyczność produktów spalonego oleju,

• stabilność lepkości w temperaturze do 300°C,

• mała lepkość,

• mała lotność,

• płynność w niskiej temperaturze,

• neutralność w stosunku do uszczelnień.

Ze względów ekologicznych olejom silnikowym stawia się następujące wymagania [8, 32]:

• zapewnienie silnikom spalinowym dużej sprawności (m.in. zmniejszenie strat tarcia – przede wszystkim przy rozruchu w niskiej temperaturze),

• zapewnienie silnikom spalinowym dużej trwałości,

• trwałość olejów silnikowych – długi czas ich dopuszczalne-go użytkowania,

• procesy produkcji, eksploatacji i utylizacji olejów silniko-wych nie mogą stanowić zagrożenia dla środowiska,

• zmniejszania emisji zanieczyszczeń z silników.

Skład olejów silnikowych to: olej bazowy oraz wielofunkcyjne dodatki uszlachetniające.

ROZDZIAŁ 3

Strona 62626262

Oleje bazowe klasyfikuje się jako:

• mineralne – pochodzące z przeróbki ropy naftowej, zawie-rające przede wszystkim węglowodory aromatyczne i nie-nasycone,

• syntetyczne – wytwarzane z zastosowaniem m.in. technolo-gii: syntezy, polimeryzacji i kondensacji,

• półsyntetyczne – składające się z około 60% oleju mineral-nego i 40% syntetycznego.

Wielofunkcyjne pakiety uszlachetniające to m.in.: dyspergatory, dodatki przeciwzużyciowe, inhibitory utleniania itd.

Zastosowanie olejów syntetycznych, w porównaniu z mineralnymi, umożliwia uzyskanie cennych korzyści eksploatacyjnych, m.in.:

• można stosować je w szerszym zakresie temperatur ujem-nych i dodatnich,

• wykazują bardziej płaskie charakterystyki lepkościowo–tem-peraturowe (mają większy wskaźnik lepkości),

• są mniej lotne przy zmniejszonej lepkości,

• mała lepkość oleju ułatwia rozruch silnika, a mała lotność pozwala spełnić normy ekologiczne (mała emisja węglowo-dorów do otoczenia),

• łatwiej ulegają degradacji biologicznej, gdy przypadkowo przedostaną się do gleby lub wody (szczególnie te, które zawierają w swym składzie estry kwasów organicznych),

• odpowiednio opracowane oleje syntetyczne ulegają degrada-cji biologicznej w dużo większym stopniu – do (75 ÷ 90)% niż oleje mineralne – do (25 ÷ 40)%,

• zmniejszają się opory tarcia,

• mniejsze jest zużycie części silnika, m.in. mniejsza jest in-tensywność tworzenia się nagarów i osadów,

• mniejsze jest zużycie paliwa przez silnik,

• łatwiejszy jest rozruch w niskiej temperaturze,


Strona 63636363

• zwiększony jest okres między wymianami oleju.

Szkodliwość dla środowiska olejów silnikowych jest związana m.in. z zawartością w wielofunkcyjnych dodatkach uszlachetniających pier-wiastków szkodliwych dla organizmów żywych, takich jak: chlor, siarka, fosfor, bar i ołów.

W czasie użytkowania oleje wchłaniają produkty spalania paliwa i oleju, m.in. [8, 32]:

• sadzę i ciężkie związki organiczne,

• produkty zużycia silnika, takie jak: chrom, cynk, nikiel i miedź.

W niektórych dodatkach uszlachetniających jest stosowany policztero-fluoroeten (nazwy handlowe: teflon, tarflen). Związek ten tworzy w ko-morze spalania w wysokiej temperaturze substancje silnie trujące, m.in. tlenochlorek węgla (fosgen).

W czasie użytkowania oleju mogą powstawać związki bifenylu z chlo-rem – polichloropodobne bifenylu, substancje szkodliwe dla zdrowia or-ganizmów żywych.

Zwiększona emisja węglowodorów i frakcji węglowodorowej cząstek stałych zazwyczaj pochodzi z olejów silnikowych (przeciętne zużycie oleju silnikowego stanowi do 0,5% zużycia paliwa). W wysokiej tempe-raturze następuje piroliza (rozpad) i pirosynteza (przebudowa struktury cząsteczkowej) par oleju silnikowego, w wyniku czego powstają ciężkie związki organiczne, m.in. wielopierścieniowe węglowodory aroma-tyczne. Obecność w olejach popiołów siarczanowych zwiększa emisję cząstek stałych.

Tendencje w opracowywaniu olejów silnikowych to m.in. [8, 32, 56]:

• ograniczenie zawartości chloru – ze względu m.in. na rege-nerację oleju,

• ograniczenie zawartości siarki – głównie ze względu na emisję cząstek stałych,

• ograniczenie zawartości fosforu, wapnia, cynku, baru,

• ograniczenie zawartości pozostałości stałych po spalaniu.

ROZDZIAŁ 3

Strona 64646464

Jako ciecze chłodzące silniki spalinowe stosuje się mieszaniny wodne, zawierające glikole lub poliglikole etylenowe ipropylenowe, alkohole: etylowy i metylowy oraz glicerynę (1, 2, 3–propanotriol).

Wymagane właściwości płynów chłodzących to przede wszystkim [8]:

• duże ciepło właściwe,

• wysoka temperatura wrzenia,

• niska temperatura krzepnięcia,

• stabilność chemiczna,

• brak oddziaływania niszczącego na materiały układu chło-dzenia: metale (korozja), uszczelnienia,

• wysoka temperatura zapłonu,

• mała toksyczność.

Dodatkami uszlachetniającymi płynów chłodzących są przede wszyst-kim substancje [8, 32]:

• przeciwdziałające pienieniu się,

• przeciwkorozyjne,

• przeciwutleniające.

Dawniej jako podstawowy składnik płynów chłodzących był stosowany glikol etylenowy (etanodiol) OH–CH2–CH2–OH. Jest to najprostszy al-kohol dwuwodorotlenowy. Charakteryzuje się wysoką temperaturą wrzenia oraz małą rozszerzalnością cieplną. Niestety jest bardzo agre-sywny chemicznie. Ma ponadto niską temperaturę zapłonu. Jest substan-cją silnie trującą, groźną dla życia ludzi i zwierząt. Jest dobrze rozpusz-czalny w wodzie, a więc rozprzestrzenia się intensywnie w środowisku. Dodatkowo etanodiol cechuje się małą podatnością na rozkład biolo-giczny. Obecnie – ze względu na dużą szkodliwość dla środowiska – etanodiol nie jest praktycznie stosowany w składzie płynów chłodzą-cych.

Obecnie używa się do chłodzenia silników spalinowych mieszanin, za-wierających glikol propylenowy (propanodiol) OH–CH2–CH2– CH2–OH. W odróżnieniu od etanodiolu jest to alkohol nietrujący i o dużej po-datności na rozkład biologiczny.


Strona 65656565

Stosowane w płynach chłodzących dodatki uszlachetniające nowej gene-racji charakteryzują się nieszkodliwością dla środowiska i zdrowia orga-nizmów żywych.

Pożądanymi właściwościami płynów hamulcowych są [8]:

• jak najwyższa temperaturę wrzenia,

• zdolność do mieszania się z wodą dostającą się do układu hamulcowego,

• jak najmniejsze spadki temperatury wrzenia pod wpływem chłoniętej wody (pozwoli to na wydłużenie czasu eksploata-cji płynu, który jest ograniczony spadkiem temperatury wrzenia),

• nieagresywność w stosunku do materiałów układu hamulco-wego: metali i uszczelnień,

• właściwa lepkość (mała – ze względu na opory przepływu, duża – ze względu na szczelność),

• odporność na pienienie się.

Bazą płynów hamulcowych są w zasadzie te same związki chemiczne, co w przypadku płynów chłodzących. Płyny hamulcowe zawierają po-nadto [8, 32]:

• rozpuszczalniki, np. alkilowe etery glikoli,

• środki smarne, np. poliglikole,

• estry eterów alkilowych,

• dodatki uszlachetniające (przeciwutleniające, przeciwkoro-zyjne i inne).

Płyny hamulcowe po rozcieńczeniu wodą są łatwo przyswajalne. W związku z tym bezpośrednio działają szkodliwie na skórę, sprzyjając powstawaniu wyprysków i innych chorób.

Czynniki chłodnicze występują w pojazdach samochodowych w ukła-dach chłodniczych klimatyzacji oraz chłodni.

Czynnikiem chłodniczym jest czynnik termodynamiczny, który uczest-niczy w wymianie ciepła w urządzeniu chłodniczym lub pompie ciepła:

ROZDZIAŁ 3

Strona 66666666

wrząc pod małym ciśnieniem i w niskiej temperaturze pobiera ciepło, które następnie oddaje w trakcie skraplania pod wyższym ciśnieniem i w wyższej temperaturze.

W układach chłodniczych są stosowane masowo freony (nazwa „freon” jest zarejestrowanym znakiem handlowym należącym do koncernu DuPont) – chlorofluorowe pochodne alkanów o cząsteczkach zawierają-cych jeden lub dwa atomy węgla [8, 32]. Freony nie są trujące dla orga-nizmów żywych, nie powodują korozji i nie stanowią poważnego zagro-żenia wybuchowego i pożarowego, zapalność bowiem freonów jest za-leżna od udziału w ich cząsteczkach wodoru: im udział wodoru jest większy, tym zapalność freonu większa. Freony mogą być jednak bardzo szkodliwe dla środowiska. Dotyczy to freonów mało reaktywnych (nie-zawierających wodoru) i zawierających chlor. Szkodliwość tej grupy freonów polega na niszczeniu warstwy ozonowej w stratosferze. Freony mało reaktywne są trwałe w troposferze, a rozpadowi ulegają dopiero w stratosferze pod wpływem intensywnego promieniowania, emitowa-nego przez Słońce. Uwalniany chlor silnie reaguje z ozonem. Ocenia się, że jeden atom chloru może spowodować rozpad 10000 cząsteczek ozonu.

W układach chłodniczych klimatyzacji stosuje się następujące freony [8, 32]:

• CCl2F2 – oznaczane CFCl12 lub R12.

• CH2FCF3 – oznaczane HFC134a lub R134a.

Freon R12 zalicza się do substancji groźnych ze względu na niszczenie warstwy ozonu w stratosferze. W związku z tym nie jest on już używany w układach klimatyzacji. Obecnie używane czynniki (m.in. freon R134a) praktycznie nie stanowią zagrożenia ekologicznego. Warto jeszcze do-dać, że zagrożenie środowiska ze strony czynników chłodniczych w samochodach może występować tylko w wypadach: awarii układów klimatyzacji oraz niewłaściwego ich obsługiwania.

Smary plastyczne to złożone układy koloidalne, składające się z fazy rozpraszającej, rozpraszanej oraz dodatków uszlachetniających [56]. Na-zwa smaru plastycznego pochodzi zazwyczaj od fazy rozpraszanej. Smary plastyczne są stosowane do smarowania okresowego węzłów tar-cia, występujących w samochodach. Smary stałe to substancje stałe o budowie krystaliczno–warstwowej, podatne na działanie sił stycznych, nawet przy znacznym obciążeniu. Są one odporne na duże naciski jed-nostkowe, wysoką i niską temperaturę. Smary stałe są wprowadzane do


Strona 67676767

węzłów tarcia w postaci proszków zdyspergowanych w substancjach wiążących: żywicach, lakierach. W związku z lokalnym zastosowaniem smarów stałych i plastycznych w poszczególnych węzłach tarcia oraz słabym ich rozprzestrzenianiem w środowisku smary te nie stanowią du-żego zagrożenia ekologicznego.

Zmywacze organiczne, stosowane w czynnościach obsługowych samo-chodów, są skomponowane na bazie pochodnych alkanów i pochodnych alkoholi. Substancje te mogą stanowić zagrożenie dla środowiska tylko na etapie niewłaściwie wykonywanych czynności obsługiwania samo-chodów.

Również nie stanowią zagrożenia ekologicznego ciecze stosowane np. w układach spryskiwaczy szyb i reflektorów.

4 Emisja zanieczyszczeń z pojazdów samochodowych

EMISJA ZANIECZYSZCZEŃ Z POJAZDÓW SAMOCHODOWYCH

Strona 69696969

4.1. Systematyka wielkości opisujących emisję zanieczyszczeń z silników spalinowych i pojazdów samochodowych

Pierwotnym pojęciem w opisie zanieczyszczania środowiska przez sil-niki spalinowe i pojazdy samochodowe jest emisja. Jest to masa zanie-czyszczeń wprowadzanych do środowiska.

Do opisu oddziaływania ze strony samochodów wprowadza się pojęcie emisji drogowej zanieczyszczenia. Jest to pochodna emisji zanieczysz-czenia względem drogi przebywanej przez pojazd [8].

ds

dmb = (4.1.1)

gdzie: m – emisja zanieczyszczenia,

s – droga przebywana przez pojazd.

Pochodna masy paliwa zużywanego przez pojazd względem drogi przebywanej przezeń jest nazywana przez analogię drogowym zużyciem paliwa [8].

ds

dmq f= (4.1.2)

gdzie: mf – masa zużytego paliwa.

Tradycyjnie jednostką miar emisji drogowej i drogowego zużycia paliwa jest gram na kilometr [g/km].

W stosunku do cząstek stałych wprowadza się pojęcia, odnoszące się do ich liczby. Przez analogię do emisji drogowej zanieczyszczeń liczba drogowa cząstek stałych to ich pochodna względem drogi przebywanej przez pojazd.

ROZDZIAŁ 4

Strona 70707070

ds

dPNbPN = (4.1.3)

gdzie: PN – liczba cząstek stałych.

Jednostką miar liczby drogowa cząstek stałych jest kilometr do potęgi minus pierwszej [km–1].

Pochodna emisji zanieczyszczenia względem pracy wykonanej przez silnik spalinowy jest zwana emisją jednostkową zanieczyszczenia [8].

dL

dme = (4.1.4)

gdzie: L – praca wykonana przez silnik spalinowy.

Pochodna zużycia paliwa względem pracy wykonanej przez silnik spali-nowy to jednostkowe zużycie paliwa [8].

dL

dmg f= (4.1.5)

Tradycyjną jednostką miar emisji jednostkowej i jednostkowego zużycia paliwa jest gram na kilowatogodzinę [g/(kW·h)].

Liczba jednostkowa cząstek stałych to pochodna liczby cząstek stałych względem pracy wykonanej przez silnik spalinowy.

dL

dPNePN = (4.1.6)

Jednostką miar liczby jednostkowej cząstek stałych jest kilowatogodzina do potęgi minus pierwszej [(kW·h)–1].

W badaniach wykraczających poza procedury homologacyjne celowe jest wprowadzenie pojęcia natężenia emisji zanieczyszczenia. Jest to po-chodna emisji zanieczyszczenia względem czasu t [8].

dt

dmE = (4.1.7)

Jednostką miar natężenia emisji jest gram na sekundę [g/s].

Natężenie liczby cząstek stałych to pochodna liczby cząstek stałych względem czasu.


Strona 71717171

dt

dPNEPN = (4.1.8)

Jednostką miar natężenia liczby cząstek stałych jest sekunda do minus pierwszej [s–1].

Do wyrażania stężenia objętościowego zanieczyszczeń używa się pro-centów, a do małych wartości; jednej milionowej – ppm (part per milion [ppm]) i jednej miliardowej (part per bilion [ppb]). Jednostką miar stęże-nia masowego jest gram na metr sześcienny [g/m3] (z odpowiednim przedrostkiem).

Do wyrażania współczynnika ekstynkcji promieniowania świetlnego przez spaliny stosuje się jako jednostkę miar metr do potęgi minus pierwszej [m–1]. Do wyrażania współczynnika zadymienia spalin (lub bardziej prawidłowo: zaciemnienia spalin) stosuje się w zależności od metody pomiaru m.in.: procenty [%], stopnie Hartridge’a, stopnie Bo-scha oraz FSN (ang. Filter Smoke Number – jednostka zadymienia ba-danego metodą filtracyjną) [8, 32, 50–52].

4.2. Oddziaływania substancji emitowanych z samocho-dów na środowisko

Zanieczyszczenia, emitowane z pojazdów samochodowych to przede wszystkim [4–10, 17, 32]:

• spaliny,

• pary paliwa z układu paliwowego samochodu,

• wyciekające substancje eksploatacyjne, m.in. paliwo, olej silnikowy, płyn hamulcowy, płyn chłodzący, płyn chłodni-czy, a także smary stałe i plastyczne,

• cząstki stałe pochodzące z różnych układów samochodu, powstające w wyniku procesów trybologicznych, m.in. z układu hamulcowego, ze sprzęgła, z ogumienia współpra-

ROZDZIAŁ 4

Strona 72727272

cującego z nawierzchnią jezdną oraz z innych węzłów trybo-logicznych,

• cząstki stałe, wzniecane z nawierzchni jezdnej w wyniku ruchu pojazdu.

Przyczynami powstawania poszczególnych składników spalin są [5, 8]:

• spalanie zupełne i całkowite paliwa i oleju,

• spalanie niezupełne paliwa i oleju,

• spalanie niecałkowite paliwa i oleju,

• dysocjacja termiczna składników spalin,

• dysocjacja termiczna par paliwa i oleju,

• procesy towarzyszące spalaniu paliwa, m.in. utlenianie azotu zawartego w powietrzu,

• procesy absorpcji i desorpcji par oleju i paliwa w cylindrach silnika w czasie suwów dolotu i sprężania,

• emitowanie produktów powstających z zanieczyszczeń i do-datków do paliwa i oleju,

• procesy zachodzące z udziałem składników spalin w atmo-sferze.

Substancje szkodliwymi dla zdrowia organizmów żywych, zawartymi w spalinach są przede wszystkim [5, 8, 32]:

• tlenek węgla CO,

• związki organiczne: węglowodory HC (ang. Hydrocarbons) lub THC (ang. Total Hydrocarbons) i ich pochodne – zamiennie zwane – lotnymi związkami organicznymi VOC (ang. Volatile Organic Compounds),

• tlenki azotu (tlenek i dwutlenek) sprowadzone do dwutlenku azotu NOx,

• tlenki siarki (tlenek, dwutlenek i trójtlenek) sprowadzone do dwutlenku siarki SOx,

• ołów i jego związki sprowadzone do ołowiu Pb,


Strona 73737373

• sadza, dymy, popioły, metale, inne substancje stałe, ciężkie związki organiczne w fazie ciekłej – zamiennie – cząstki stałe PM (ang. Particulate Matter) lub TPM (ang. Total Par-ticulate Matter).

Inne substancje szkodliwe dla zdrowia, takie jak aldehydy, amoniak, podtlenek azotu, cyjanowodór związki fosforu i ozon, występują w spali-nach w niewielkich stężeniach.

Substancjami sprzyjającymi bezpośrednio powstawaniu zjawiska cie-plarnianego w atmosferze, zawartymi w spalinach silników, są:

• dwutlenek węgla – CO2,

• metan – CH4,

• amoniak – NH3,

• podtlenek azotu – N2O.

Substancjami nieszkodliwymi dla zdrowia organizmów żywych i dla środowiska, występującymi w spalinach są przede wszystkim: tlen, azot i – niewielkim stężeniu – wodór.

Substancjami powstającymi w atmosferze poza układem wylotowym z udziałem substancji emitowanych z pojazdu są m.in.: dwutlenek azotu, trójtlenek siarki, aldehydy, cząstki stałe i ozon.

Substancjami, których emisja jest limitowana w przepisach Unii Euro-pejskiej (dyrektywach oraz regulaminach Europejskiej Komisji Gospo-darczej ONZ) są [5, 8, 31, 50–52]:

• tlenek węgla CO,

• węglowodory i ich pochodne HC,

• tlenki azotu NOx,

• cząstki stałe PM.

Dodatkowo jest limitowany współczynnik ekstynkcji promieniowania świetlnego przez spaliny.

Na etapie przepisów Unii Europejskiej Euro 5 (dla samochodów osobo-wych i lekkich samochodów ciężarowych z silnikami o zapłonie samo-

ROZDZIAŁ 4

Strona 74747474

czynnym), Euro 6 i Euro VI3 jest przewidziane limitowanie – oprócz masy – również liczby cząstek stałych.

Stężenia podstawowych składników spalin są zależne od składu mie-szanki palnej. Na rysunku 4.2.1 przedstawiono charakterystykę regula-cyjną składu mieszanki palnej dla mieszanek jednorodnych – stężenie: tlenku węgla, węglowodorów i tlenków azotu w zależności od współ-czynnika nadmiaru powietrza.

0

2

4

6

8

10

0,7 0,8 0,9 1 1,1 1,2 1,3 1,4

λλλλ

c CO

[%

]

0

1000

2000

3000

4000

5000

c HC, c N

Ox [

pp

m]

cCO

cHC

cNOx

Rysunek 4.2.1. Charakterystyka regulacyjna składu mieszanki palnej dla mieszanek jednorodnych – stężenie: tlenku węgla cCO, węglowodorów

cHC i tlenków azotu cNOx w zależności od współczynnika nadmiaru powietrza λ

Jest wyraźnie widoczne, że nie ma możliwości zapewnienia małego stę-żenia tlenku węgla, związków organicznych i tlenków azotu poprzez do-bór składu mieszanki. Stosowanie bogatych mieszanek, o współczynniku nadmiaru powietrza większym od 1, sprzyja dużej emisji tlenku węgla i związków organicznych, natomiast mieszanki stechiometryczna i lekko ubogie powodują dużą emisję tlenków azotu.

3 Zgodnie z prawodawstwem Unii Europejskiej badania emisji zanieczyszczeń na ha-mowni podwoziowej przeprowadza się dla pojazdów samochodowych kategorii M1 (sa-mochody osobowe) i N1 (lekkie samochody ciężarowe o dopuszczalnej masie całkowitej mniejszej niż 3,5 Mg) – limity emisji drogowej zanieczyszczeń są tradycyjnie oznaczane EURO (lub Euro) oraz kolejnymi liczbami pisanymi cyframi arabskimi [50–52]. Na ha-mowni silnikowej bada się emisję zanieczyszczeń z silników pojazdów samochodowych kategorii M2, M3, N2 i N3, czyli z silników do pojazdów o dopuszczalnej masie całko-witej większej niż 3,5 Mg: o zapłonie samoczynnym i o zapłonie iskrowym na paliwa gazowe: gaz ziemny NG i skroplony gaz ropopochodny limity emisji jednostkowej za-nieczyszczeń są tradycyjnie oznaczane EURO (lub Euro) oraz kolejnymi liczbami pisa-nymi cyframi rzymskimi [50–52].


Strona 75757575

Poszczególne składniki spalin różnią się właściwościami i skutkami od-działywania na organizmy żywe.

Przyczynami emisji tlenku węgla są: niskotemperaturowe utlenianie wę-glowodorów w zimnym i niebieskim płomieniu, rozpad aldehydów oraz dysocjacja dwutlenku węgla w wysokiej temperaturze. Tlenek węgla jest szczególnie szkodliwy dla zdrowia ludzi i zwierząt dlatego, że łączy się z hemoglobiną ponad 200 razy szybciej niż tlen, tworząc karboksyhemo-globinę [8, 26, 32]. Może to spowodować nawet uduszenie organizmu. Objawami zatrucia tlenkiem węgla są: ból czoła, skroni, głowy, zawroty głowy, apatia, drgawki, wreszcie utrata przytomności, a nawet śmierć.

Przyczynami emisji związków organicznych są: niecałkowite i niezu-pełne spalanie i par oleju. Szkodliwość związków organicznych zależy nie tylko od ich aktywności chemicznej, ale i od przystępności do orga-nizmu ludzkiego. Ze względu na aktywność chemiczną bardziej szko-dliwe są bardziej reaktywne węglowodory, mniej trwałe: z wielokrot-nymi wiązaniami (nienasycone), zatem alkiny i alkeny [8, 26, 32]. Ze względu na przystępności do organizmu ludzkiego najbardziej szkodliwe są związki rozpuszczalne w wodzie a szczególnie we krwi. Przykładowo alkiny, które są nietrwałe, są mniej szkodliwe niż alkeny, ponieważ wy-kazują znikomą rozpuszczalność we krwi.

Szczególnie ważna jest klasyfikacja związków organicznych ze względu na powinowactwo do procesów metabolicznych w organizmie. Szcze-gólnie szkodliwe są węglowodory cykliczne, przede wszystkim aroma-tyczne (areny), mimo małej aktywności chemicznej. Benzen ma silny wpływ na układ nerwowy, krwiotwórczy i krążenia. Również dużą szko-dliwością dla zdrowia charakteryzują się jednopierścieniowe pochodne benzenu: toluen i ksyleny. Szczególnie szkodliwe są wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne – WWA, PAH (ang. Polycyclic Armatics Hydrocarbons). Największą aktywność sprzyjania chorobom nowotwo-rowym wykazują pięciopierścieniowe węglowodory aromatyczne. Stwierdza się powszechnie, że najgroźniejszy jest jest benzo(a)piren ina-czej benzo–3,4–piren – C20H12 [8, 26, 32].

Aldehydy są związkami, zawierającymi grupę funkcyjną – CHO. W spa-linach występują najczęściej [8, 32]:

• metanal (aldehyd mrówkowy, formaldehyd) – HCHO.

• etanal (aldehyd octowy) – CH3CHO.

• propenal (akroleina) – C2H3CHO.

ROZDZIAŁ 4

Strona 76767676

• aldehydy aromatyczne.

Aldehydy pochodzą głównie z przerwanych reakcji łańcuchowych utle-niania węglowodorów. Aldehydy są silnie reaktywne: mają silne wła-ściwości redukujące. Mają działanie silnie drażniące błony śluzowe, układ oddechowy i spojówki. Przyczyniają się do chorób skórnych. Przy dużych stężeniach i czasach ekspozycji są groźne dla życia ludzkiego.

Alkohole występujące w spalinach to przede wszystkim [8, 32]:

• metanol – CH3OH,

• etanol – C2H5OH,

• propanole – C3H6OH.

Metanol jest bardzo silną trucizną. Etanol i propanole to też silne truci-zny, szczególnie w większym stężeniu we krwi. Działanie etanolu w mniejszym stężeniu na organizm ludzki jest powszechnie znane.

Ze względu na sprzyjanie występowaniu chorób nowotworowych wy-różnia się szczegółowo ich wpływ. Jest to oddziaływanie [8]:

• bezpośrednie – przez sprzyjanie mutacjom komórek,

• pośrednie – przez sprzyjanie powstawaniu substancji, mają-cym wpływ na mutacje komórek,

• genetyczne – przez uszkadzanie materiału genetycznego, co może sprzyjać skłonności do rozwijania się nowotworów.

Spośród tlenków azotu, występujących w spalinach wyróżnia się [5, 8, 32, 43]: tlenek azotu (I)4 (tlenek diazotu) N2O, tlenek azotu (II) NO, tle-nek azotu (III) (tritlenek di azotu) N2O3, tlenek azotu (IV) (ditlenek azotu) NO2, dimer5 tlenku azotu (IV) (tetratlenek diazotu) N2O4 oraz tlenek azotu (V) (pentatlenek azotu) N2O5.

W silniku powstaje głównie tlenek i – w znacznie mniejszym stopniu dwutlenek azotu, głównie w silnikach o zapłonie samoczynnym. Dopiero w układzie wylotowym tlenek azotu utlenia się do dwutlenku azotu, szczególnie zaś w atmosferze –pod działaniem promieniowania elektro-

4 Liczba rzymska w nawiasie oznacza stopień utleniania. 5 Dimer – układ dwóch merów, czyli jednakowych fragmentów cząsteczek polimerów.


Strona 77777777

magnetycznego o dużej energii: ultrafioletowego, Röntgena, gamma i o jeszcze większej częstotliwości.

Model powstawania tlenku węgla w cylindrach silnika spalinowego opi-sują reakcje Zeldowicza i Lavoie’a [8, 32, 43]:

• 1. reakcja Zeldowicza: O’ + N2 ⇔ NO + N’ (4.2.1)

• 2. reakcja Zeldowicza: N’ + O2 ⇔ NO + O’ (4.2.2)

• reakcja Lavoie’a: N’ + OH’ ⇔ NO + H’ (4.2.3)

gdzie: indeks w postaci apostrofu oznacza pozbawienie cząstki elektronu na powłoce walencyjnej, tzn. że cząstka ta jest rodnikiem.

Na szybkość powstawania tlenku azotu główny wpływ ma temperatura. Tlenek azotu jest bardzo toksyczny. Reaguje z hemoglobiną, tworząc NO–hemoglobinę NO–Hb. Powinowactwo tlenku azotu do hemoglobiny jest 1500 razy większe niż tlenu [8, 26, 32]. Tlenek azotu powoduje za-wroty głowy, zdrętwienie kończyn, sinicę ust, uszkodzenie układu krą-żenia. Sprzyja również rozszerzeniu tętnic, co w konsekwencji może prowadzić do obniżenia ciśnienia tętniczego i zapaści.

Dwutlenek azotu jest mniej toksyczny niż tlenek azotu, ale w związku z tym, że jest bezwodnikiem silnego kwasu, ma właściwości drażniące. Podrażnia głównie drogi oddechowe, śluzówki i oczy. Sprzyja zwyrod-nieniu mięśnia sercowego. Sprzyja kwaśnym opadom, w związku z czym powoduje zanieczyszczenie gleby, wód powierzchniowych i pod-skórnych. Dwutlenek azotu niszczy rośliny.

Podtlenek azotu to tzw. gaz rozweselający. Sprzyja powstawaniu zjawi-ska cieplarnianego w atmosferze. Może być niebezpieczny dla użytkow-ników ruchu drogowego, powodując ograniczenie uwagi kierujących pojazdami. Znane są przypadki zagrożenia ze strony podtlenku azotu, emitowanego w związku z niezupełną redukcją tlenków azotu przez re-aktory katalityczne.

Cząstki stałe to materia, gromadzona na filtrze absolutnym po przejściu przezeń rozcieńczonych powietrzem spalin o temperaturze 52 ± 3°C. Filtr absolutny charakteryzuje się skutecznością 99% w stosunku do czą-stek o wymiarach mniejszych od 0,3 µm [8, 32]. Masa cząstek stałych zwiększa się w miarę obniżania temperatury spalin w związku z ich roz-cieńczaniem. Wynika to przede wszystkim z faktu, że podstawową czę-ścią cząstek stałych jest sadza, mająca silne właściwości absorpcyjne. Na rysunku 4.2.2. przedstawiono schemat budowy cząstki stałej [8].

ROZDZIAŁ 4

Strona 78787878

Wod

a

Sia

rcza

ny

Azo

tan

y

PMLUBE PMFUEL HC w stanie lotnym

CSOLID HCp

HC

Pozo

stałe

PM

SOFINSOL

PMC

Rysunek 4.2.2. Schemat budowy cząstki stałej. Oznaczenia: INSOL – część nierozpuszczalna w dwuchlorometanie, SOL –m część

rozpuszczalna w dwuchlorometanie, CSOLID – część węglowa, PMLUBE –m część pochodząca z oleju silnikowego, PMFUEL – część pochodząca

z paliwa, HCp – część pochodząca ze związków organicznych

Model tworzenia się sadzy w cylindrach silników Chakraborty’ego i Longa [8, 32]: obejmuje odwodornienie węglowodorów, rozpad odwo-dornionych węglowodorów do etynu, a następnie polimeryzację, cykli-zację polimerów i ich koagulację, w wyniku czego powstaje struktura porowatej cząstki sadzy.

W cząstkach stałych szkodliwe są przede wszystkim substancje zaabsor-bowane w sadzy, m.in. ciężkie substancje organiczne, w tym wielopier-ścieniowe, oraz metale ciężkie. Szkodliwość cząstek stałych jest zależna również od ich wymiarów. Cząstki stałe, emitowane z silników spalino-wych, są klasyfikowane w zależności od umownej średnicy aerodyna-micznej jako [4, 7, 9]:

• całkowity pył zawieszony TSP (ang. Total Suspended Particles) – o umownym wymiarze (średnicy aerodynamicz-nej) mniejszym niż 300 µm,

• pył drobny PM10 – o umownym wymiarze mniejszym od 10 µm,

• pył drobny PM2,5 – o umownym wymiarze mniejszym od 2,5 µm,

• pył PM1 – o umownym wymiarze mniejszym od 1 µm.

Cząstki stałe o umownych średnicach większych niż 10 µm są zatrzy-mywane głównie w górnych drogach oddechowych, skąd są w znacznej części wydalane, cząstki PM10 (z wykluczeniem cząstek PM2.5) przeni-kają nawet do płuc i choć w płucach się nie kumulują, to gromadzą się


Strona 79797979

w górnych drogach oddechowych [26]. Cząstki stałe PM2.5 przenikają do najgłębszych partii płuc, gdzie są kumulowane [26]. Cząstki stałe PM1 przenikają nawet do układu krwionośnego [26].

Szkodliwości cząstek stałych dla zdrowia organizmów żywych sprzyja fakt długotrwałość ich pozostawania w środowisku (do 30 dni) i mała szybkość ich rozprzestrzeniania się.

W silniku powstaje dwutlenek siarki SO2 i później w atmosferze pod wpływem promieniowania elektromagnetycznego o dużej energii (prze-de wszystkim ultrafiotetowego) trójtlenek siarki SO3.

Dwutlenek siarki oddziaływuje głównie na drogi oddechowe, błonę ślu-zową, oczy [26]. Wraz z tlenkiem węgla, pyłami i parą wodną współtwo-rzy smog kwaśny (londyński) [8, 18, 32].

Trójtlenek siarki jest bezwodnikiem kwasu siarkowego. Powoduje kwa-śne deszcze. Zanieczyszcza glebę, wody powierzchniowe i podskórne. Niszczy rośliny [8, 18, 32].

Ozon jest bardzo silnym utleniaczem. Przyspiesza reakcje przemiany materii, powoduje przyspieszenie starzenia się komórek (i organizmu) [8, 18, 12, 14, 16, 23]. Sprzyja powstawaniu mutacji (działanie również kancerogenne).

Ołów pochodzi głównie z paliwa. Do benzyny dodawane były związki metaloorganiczne zmniejszające skłonność do spalania stukowego: czte-roetylek ołowiu Pb(C2H5)4 [1, 8, 32]. Obecnie w państwach rozwiniętych gospodarczo zabronione jest dodawanie związków ołowiu do benzyny, jednak w instalacjach paliwowych rafinerii znajdują się jeszcze duże ilości związków ołowiu. Ołów odkłada się w tłuszczu i w wątrobie. Uszkadza układ kostny, krwiotwórczy, nerwowy, oddechowy. Może sprzyjać depresji, a także stanom agresji [26].

Złożone oddziaływanie zanieczyszczeń na środowisko obejmują przede wszystkim [4, 6–9, 14, 16–18, 20, 32]:

• smog londyński (zimny, czarny),

• smog fotochemiczny (kalifornijski),

• kwaśne opady,

• zjawisko cieplarniane w atmosferze,

• zmniejszanie się warstwy ozonowej w stratosferze.

ROZDZIAŁ 4

Strona 80808080

Smog jest słowem pochodzącym z połączenia dwóch słów w języku an-gielskim: smoke (dym) i fog (mgła). W zależności od warunków po-wstawania rozróżnia się dwa rodzaje smogów: londyński i kalifornijski, różniące się właściwościami [8, 18, 32].

Smog londyński powstaje na skutek wiązania się dymów z mgłą. Za-wiera cząstki stałe, tlenki siarki, tlenek węgla. Powstaje w niskiej tempe-raturze, przy dużej wilgotności powietrza, dużym zachmurzeniu i małym stężeniu ozonu.

Smog londyński powoduje choroby oczu, dróg oddechowych, śluzówki itp. oraz układu krążenia.

Smog kalifornijski jest wywoływany procesami fotochemicznymi [8, 18, 32]. Aby zaistniał, musi występować duże stężenie tlenków azotu i lot-nych związków organicznych. W wyniku reakcji chemicznych, zacho-dzących w wysokiej temperaturze, przy małej wilgotności powietrza, przy dużym nasłonecznieniu, powstają silnie reaktywne związki, m.in. ozon, nadtlenki i aldehydy.

3

h22 ONOONO +→+ ν⋅ (4.2.4)

aldehydynadtlenkiONOHC h3x +→++ ν⋅ (4.2.5)

Smog fotochemiczny powoduje podrażnienie oczu, dróg oddechowych, sprzyja chorobom skórnym i alergiom. Powoduje obumieranie roślin.

Kwaśne opady obejmują przede wszystkim kwaśne deszcze oraz mgły zawierające cząsteczki silnych kwasów: siarkowego i azotowego [8, 18, 32].

Kwas siarkowy powstaje z trójtlenku siarki, do którego utlenia się dwu-tlenek siarki pod wpływem promieniowania słonecznego.

3h

22 SO2OSO2 →+ν⋅ (4.2.6)

4223 SOHOHSO →+ (4.2.7)

Udział motoryzacji w powstawaniu kwasu siarkowego w atmosferze jest obecnie pomijalny w porównaniu z udziałem przemysłu, jako że współ-czesne paliwa samochodowe zawierają tylko śladowe ilości siarki.

Kwas azotowy powstaje w reakcjach


Strona 81818181

2h

2 ON2ONO2 →+ ν⋅ (4.2.8)

52h

22 ONONO4 →+ ν⋅ (4.2.9)

3252 NOH2OHON →+ (4.2.10)

Kwaśne opady są szkodliwe dla organizmów żywych. Szczególnie kwa-śna mgła powoduje szkodliwe oddziaływanie na zdrowie, głównie ze względu na drogi oddechowe i skórne. Kwaśne opady niszczą roślin-ność, zakwaszają glebę oraz wody podskórne i powierzchniowe.

Zjawisko cieplarniane w atmosferze to podnoszenie się temperatury na powierzchni Ziemi i w troposferze na skutek znacznej wrażliwości po-chłaniania promieniowania na jego częstotliwość przez tzw. gazy cie-plarniane (o wieloatomowych cząsteczkach) emitowane do atmosfery [4, 6–9, 14, 16–18, 21, 32]. Gazy te znacznie intensywniej niż gazy o czą-steczkach jedno– i dwuatomowych pochłaniają promieniowanie o mniej-szych częstotliwościach w stosunku do promieniowania o większych częstotliwościach. Spośród gazów sprzyjających bezpośrednio powsta-waniu zjawiska cieplarnianego w atmosferze, pochodzących z motoryza-cji, wymienia się przede wszystkim: dwutlenek węgla, metan, amoniak i podtlenek azotu. Dominującym gazem cieplarnianym, pochodzącym z motoryzacji, jest – ze względu na skalę emisji – dwutlenek węgla.

Ocena wpływu cywilizacji na intensyfikację, szczególnie w ostatnich 150 latach, zjawiska cieplarnianego w atmosferze jest przedmiotem spo-rów, nie tylko populistycznych, ale i naukowych. Również przedmiotem dyskusji są skutki przypisywane zjawisku cieplarnianemu. Nie wdając się w rozważania przekraczające zakres niniejszej pracy, należy jednak stwierdzić, że odnotowuje się silną korelację między średnią temperaturą powietrza atmosferycznego na powierzchni Ziemi i średnim stężeniem dwutlenku węgla w atmosferze. Podobnie stwierdza się ścisłą zależność dwóch wymienionych wielkości fizycznych od wielkości, charakteryzu-jących aktywność cywilizacyjną, np. od średniego globalnego zużycia energii.

Zmniejszanie się warstwy ozonowej w stratosferze jest zjawiskiem od-notowywanym szczególnie wyraźnie w ostatnich kilkudziesięciu latach [4, 6–9, 14, 16, 8, 20, 32]. Ozon stratosferyczny powstaje w wyniku od-działywania promieniowania ultrafioletowego Słońca na cząsteczki at-mosferycznego tlenu. Dzięki bardzo dużej reaktywności ozon stratosfe-ryczny stanowi ochronę przed przenikaniem do powierzchni Ziemi za-bójczego dla organizmów żywych promieniowania o dużej częstotliwo-

ROZDZIAŁ 4

Strona 82828282

ści. Ozon stratosferyczny zanika przede wszystkim w reakcji katalitycz-nego rozpadu z atomami chloru, uwolnionymi np. po rozpadzie freonów. W związku z wyraźnym zmniejszaniem się stężenia ozonu stratosferycz-nego w 1985 r. powstała Konwencja Wiedeńska w sprawie Ochrony Warstwy Ozonowej.

4.3. Badania emisji zanieczyszczeń z pojazdów i silników

Badania emisji zanieczyszczeń z pojazdów i silników (a także zużycia paliwa i – w konsekwencji – sprawności ogólnej) można podzielić na [8]:

• poznawcze,

• kwalifikacyjne – standardowe, stanowiące realizację znor-malizowanych procedur do oceny emisji zanieczyszczeń z pojazdów i silników.

Badania kwalifikacyjne to [31]:

• homologacja typu,

• kontrola zgodności produkcji z typem homologowanym,

• kontrola zgodności w eksploatacji z typem homologowa-nym,

• kontrola w eksploatacji: okresowe badania techniczne i kon-trola drogowa.

Ze względu na obiekt badań wyróżnia się [8]:

• badania silnika – na hamowni silnikowej,

• badania pojazdu:

- na hamowni podwoziowej.


Strona 83838383

- w warunkach drogowych – trakcyjne: eksploatacyjne, np. trwałościowe, oraz testy drogowe.

Ze względu na zależność warunków badań pojazdów i silników od czasu wyróżnia się [8]:

• badania statyczne – niezależne od czasu (warunki stałe),

• badania dynamiczne – zależne od czasu (warunki zmienne w czasie).

Stany pracy silników spalinowych w testach badawczych są podawane w wartościach względnych. Stosuje się względną prędkość obrotową, względny moment obrotowy i względną moc użyteczną.

Względna prędkość obrotowa wynosi

bjN

bjw

nn

nnn

−

−= (4.3.1)

gdzie:

n – prędkość obrotowa,

nbj – najmniejsza prędkość obrotowa biegu jałowego,

nN – znamionowa prędkość obrotowa.

Względny moment obrotowy dla prędkości obrotowej n jest odnoszony do momentu obrotowego na charakterystyce zewnętrznej dla tej samej prędkości

( ))n(M

nMM

ez

eew = (4.3.2)

gdzie:

Me(n) – moment obrotowy dla prędkości obrotowej n,

Mez(n) – moment obrotowy na charakterystyce zewnętrznej dla prędko-ści obrotowej n.

Względna moc użyteczna dla prędkości obrotowej n jest określona jako stosunek

ROZDZIAŁ 4

Strona 84848484

( ))n(N

nNN

ez

eew = (4.3.3)

gdzie:

Ne(n) – moc użyteczna dla prędkości obrotowej n,

Nez(n) – moc użyteczna na charakterystyce zewnętrznej dla prędkości obrotowej n.

Przykładem testu statycznego jest test trzynastofazowy według regula-minu nr 49.02 EKG [8, 31, 32, 50–52] – rysunek 4.3.1. Test jest wyko-nywany w jedenastu fazach, jednak faza biegu jałowego jest dodatkowo powtarzana dwukrotnie. Pola powierzchni kół odpowiadają udziałowi fazy w całym teście.

-0,2

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

-0,2 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2

nw

Mew

Rysunek 4.3.1. Schemat testu trzynastofazowego według regulaminu nr 49.02 EKG (pola powierzchni kół odpowiadają udziałowi fazy

w całym teście)

W testach statycznych badania są wykonywane w ustabilizowanych wa-runkach w poszczególnych punktach testu: dla stałych wartości prędko-ści obrotowej i momentu obrotowego (z tolerancją określoną w warun-kach pomiarów).

Przykładem testu dynamicznego jest niehomologacyjny (specjalny) test jezdny Autobahn [8] do badania samochodów w warunkach ruchu na autostradach i trasach szybkiego ruchu – rysunek 4.3.2.


Strona 85858585

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

0 200 400 600 800 1000

t [s]

v [

km

/h]

vmax ≤ ≤ ≤ ≤ 130 km/h

130 km/h < vmax ≤≤≤≤ 150 km/h

vmax > 150 km/h

Rysunek 4.3.2. Przebieg prędkości w teście autostradowym

W Europie badania pojazdów samochodowych zgodnie z procedurami homologacyjnymi są ustanowione w dyrektywach Unii Europejskiej i regulaminach EKG ONZ (Europejskiej Komisji Gospodarczej Organiza-cji Narodów Zjednoczonych). Najważniejsze dyrektywy, dotyczące ho-mologacji pojazdów samochodowych, to: 70/220/EWG, 72/306/EWG, 77/537/EWG, 80/1268/EWG, 88/77/EWG, 97/24/WE, 97/68/WE, 99/96/WE 2000/25/WE i 2005/55/WE [8, 31, 32, 50–52]. Obowiązujące regulaminy EKG to regulaminy nr: 11, 24, 40, 47, 49, 83, 84, 96, 101, 110 i 115 [8, 31, 32, 50–52].

Kategoriami pojazdów samochodowych, podlegającymi kontroli, są [8, 31, 32, 50–52]:

• kategoria M: pojazdy samochodowe mające co najmniej cztery koła i zaprojektowane i wykonane do przewozu osób,

• kategoria N: pojazdy samochodowe mające co najmniej cztery koła i zaprojektowane i wykonane do przewozu ła-dunków,

• kategoria O: przyczepy (z włączeniem naczep),

• kategoria G: pojazdy terenowe.

Na hamowni podwoziowej bada się lekkie pojazdy samochodowe z sil-nikami o zapłonie zarówno iskrowym, jak i o zapłonie samoczynnym. Są to: samochody osobowe (M1), mikrobusy (M2) o masie maksymalnej mniejszej od 3,5 Mg i lekkie samochody ciężarowe, tzw. dostawcze (N1). Badania obejmują emisję zanieczyszczeń i zużycie paliwa.

ROZDZIAŁ 4

Strona 86868686

Badania obejmują następujące części [8, 31, 32, 50–52]:

1. Emisja drogowa w teście jezdnym NEDC (ang. New European Drive Cycle – nowy europejski test jezdny) na hamowni pod-woziowej po rozruchu nienagrzanego silnika w temperaturze (20 ÷ 30)°C – test typu I.

2. Stężenie tlenku węgla w spalinach na biegu jałowym oraz współczynnik nadmiaru powietrza – test typu II.

3. Emisja węglowodorów ze skrzyni korbowej – test typu III.

4. Emisja par węglowodorów z pojazdu – test typu IV.

5. Trwałość urządzeń ograniczających emisję zanieczyszczeń – test typu V.

6. Emisja drogowa tlenku węgla i węglowodorów w teście jezdnym UDC na hamowni podwoziowej po rozruchu nienagrzanego sil-nika w temperaturze otoczenia -7°C – test typu VI.

7. Test pokładowego systemu diagnozowania OBD (ang. On–Bo-ard Diagnostic – pokładowy system diagnozowania).

8. Współczynnik ekstynkcji promieniowania świetlnego przez spa-liny.

9. Pomiar eksploatacyjnego zużycia paliwa i emisji dwutlenku wę-gla w teście jezdnym NEDC na hamowni podwoziowej po roz-ruchu nienagrzanego silnika w temperaturze (20 ÷ 30)°C.

Test jezdny NEDC (rysunek 4.3.3), realizowany na hamowni podwozio-wej, obejmuje test miejski UDC (ang. Urban Drive Cycle – miejski test jezdny), składający się z czterech identycznych odcinków, i test poza-miejski EUDC (ang. Extra Urban Drive Cycle – pozamiejski test jezdny) [8, 31, 32, 50–52].


Strona 87878787

0

20

40

60

80

100

120

140

0 200 400 600 800 1000 1200

t [s]

v [

km

/h]

Rysunek 4.3.3. Przebieg prędkości pojazdu w teście NEDC

Kryterialnymi wielkościami w teście typu I jest średnia emisja drogowa w teście NEDC zanieczyszczeń (w zależności od kategorii pojazdów, systemu spalania i etapu przepisów): tlenku węgla, węglowodorów, nie-metanowych węglowodorów, tlenków azotu, łącznie węglowodorów i tlenków azotu oraz cząstek stałych, a także średnia liczba drogowa czą-stek stałych w teście NEDC.

Przykładową ewolucję limitów emisji zanieczyszczeń dla samochodów osobowych z silnikami o zapłonie iskrowym w badaniu typu I (wraz z datami początku obowiązywania) przedstawiono na rysunkach 4.3.4÷4.3.10.

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

b [g/km]

Euro 1a Euro 1b Euro 2 Euro 3 Euro 4 Euro 5 Euro 6

07.1992 07.1992 01.1996 01.2000 01.2005 09.2009 09.2014

CO

HC

NMHC

HC & NOx

NOx

PM

Rysunek 4.3.4. Limity emisji drogowej zanieczyszczeń dla samochodów osobowych z silnikami o zapłonie iskrowym w badaniu typu I

ROZDZIAŁ 4

Strona 88888888

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

bC

O [

g/k

m]


Rysunek 4.3.5. Limity emisji drogowej tlenku węgla dla samochodów osobowych z silnikami o zapłonie iskrowym w badaniu typu I

0

0,05

0,1

0,15

0,2b

HC [

g/k

m]


Rysunek 4.3.6. Limity emisji drogowej węglowodorów dla samochodów osobowych z silnikami o zapłonie iskrowym w badaniu typu I

0

0,01

0,02

0,03

0,04

0,05

0,06

0,07

bN

MH

C [

g/k

m]


Rysunek 4.3.7. Limity emisji drogowej niemetalowych węglowodorów dla samochodów osobowych z silnikami o zapłonie iskrowym

w badaniu typu I


Strona 89898989

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

bH

C&

NO

x [

g/k

m]


Rysunek 4.3.8. Limity emisji drogowej węglowodorów i tlenków azotu dla samochodów osobowych z silnikami o zapłonie iskrowym

w badaniu typu I

0

0,02

0,04

0,06

0,08

0,1

0,12

0,14

0,16

bN

Ox [

g/k

m]


Rysunek 4.3.9. Limity emisji drogowej tlenków azotu dla samochodów osobowych z silnikami o zapłonie iskrowym w badaniu typu I

0

0,001

0,002

0,003

0,004

0,005

bP

M [

g/k

m]


Rysunek 4.3.10. Limity emisji drogowej cząstek stałych dla samochodów osobowych z silnikami o zapłonie iskrowym w badaniu typu I

ROZDZIAŁ 4

Strona 90909090

Test typu II jest stosowany dla samochodów z silnikami o zapłonie iskrowym. W teście wykonuje się badania stężenia tlenku węgla na biegu jałowym oraz stężenia tlenku węgla i współczynnika nadmiaru powietrza na biegu jałowym z prędkością obrotową zwiększoną do war-tości większej od 2000 min–1. Limity stężeń tlenku węgla są podane przez producenta.

Test typu III jest stosowany również tylko dla samochodów z silnikami o zapłonie iskrowym. Wymagany jest brak emisji gazów spalinowych ze skrzyni korbowej w warunkach ustalonych w przepisach.

Test typu IV dotyczy emisji węglowodorów z pojazdu. Badanie to obo-wiązuje również tylko pojazdów z silnikami o zapłonie iskrowym. Emi-sja węglowodorów z pojazdu dotyczy emisji:

• w wyniku dobowych zmian temperatury (emisja ze zbior-nika paliwa),

• po zatrzymaniu silnika,

• w czasie jazdy samochodu.

Procedura obejmuje złożone etapy, m.in.: kondycjonowanie pojazdu, opróżnianie i napełnianie zbiornika paliwa, test jezdny NEDC i badania w szczelnej komorze SHED (ang. Sealed Housing for Evaporative Emis-sion Determination – komora do badania parowania węglowodorów). Łączna emisja węglowodorów w teście nie może przekroczyć wartości 2 g.

Test typu V polega na ocenie trwałości układów ograniczania emisji za-nieczyszczeń. W tym celu dokonuje się przejazdu samochodu drogi o długości 80000 km w specjalnym teście jezdnym, realizowanym na drodze lub na hamowni podwoziowej. Następnie jest wykonywany na hamowni podwoziowej test NEDC. Przepisy określają dopuszczalne po-gorszenie wyników badań emisji zanieczyszczeń.

Test typu VI polega na wykonaniu na hamowni podwoziowej testu UDC w temperaturze –7ºC z rozruchem silnika w samochodzie kondycjono-wanym w tej temperaturze.

Początkowo (od 2000 r.) test pokładowego systemu diagnozowania OBD dotyczył jedynie samochodów z silnikami o zapłonie iskrowym. Dla sa-mochodów z silnikami o zapłonie samoczynnym badanie typu VI obo-wiązuje od 2006 r. Badania polegają na sprawdzeniu funkcjonowania


Strona 91919191

procedur systemu OBD zgodnie z testami przewidzianymi przez produ-centów.

Badania zadymienia (zaciemnienia) spalin są wykonywane zgodnie z dy-rektywą 72/306/EWG Rady i regulaminem nr 24 EKG. Bada się silniki o zapłonie samoczynnym. Badania polegają na wyznaczeniu współczyn-nika ekstynkcji promieniowania świetlnego przez spaliny w warunkach statycznych i dynamicznych. Badania statyczne są wykonywane w wa-runkach zewnętrznej charakterystyki prędkościowej. Limity współczyn-nika ekstynkcji promieniowania świetlnego przez spaliny są określone w przepisach w zależności od umownego natężenia przepływu powietrza przez silnik – rysunek 4.3.11.

0

0,5

1

1,5

2

2,5

0 50 100 150 200 250 300

Qs [dm3/s]

k [

m-1

]Qs < 42 dm

3/s k = 2,26 m

-1

Qs > 200 dm3/s k = 1,065 m

-1

Rysunek 4.3.11. Limit współczynnika ekstynkcji promieniowania świetlnego na zewnętrznej charakterystyce szybkościowej w zależności

od umownego natężenia przepływu powietrza przez silnik

Badania zadymienia spalin w warunkach dynamicznych są wykonywane w teście tzw. swobodnego przyspieszenia, polegającego na wymuszeniu stanu pracy silnika szybkim przemieszczeniem organu sterującego silnik od pozycji sterowania najmniejszego do największego. Wynikiem badań jest największa w czasie przyspieszania silnika wartość współczynnika ekstynkcji promieniowania świetlnego przez spaliny z uwzględnieniem przetwarzania przebiegu współczynnika ekstynkcji częstotliwościowym filtrem dolnoprzepustowym zgodnym z przepisami. Wartości współ-czynnika ekstynkcji promieniowania świetlnego przez spaliny koryguje się zgodnie z przepisami. Skorygowane te są wykorzystywane do kon-troli silników w eksploatacji, a dla silników turbodoładowanych również w postępowaniu homologacyjnym. Od 2008 r. badania zadymienia spa-lin są znacznie ograniczone jedynie na potrzeby badań samochodów w czasie eksploatacji.

ROZDZIAŁ 4

Strona 92929292

Badania eksploatacyjnego zużycia paliwa i emisji dwutlenku węgla są wykonywane w teście jezdnym NEDC na hamowni podwoziowej po rozruchu nienagrzanego silnika w temperaturze (20 ÷ 30)°C. Zużycie paliwa jest obliczane z bilansu masy węgla na podstawie pomiarów emi-sji składników spalin.

Badania silników spalinowych na hamowni silnikowej dotyczą autobu-sów kategorii M2 o masie maksymalnej większej od 3,5 Mg, autobusów kategorii M3 oraz samochodów ciężarowych (kategorie N2 N3) [8, 31, 32, 50–52].

Badania silników pojazdów samochodowych na hamowni silnikowej są wykonywane na silnikach o zapłonie samoczynnym i o zapłonie iskro-wym na gazowe paliwa węglowodorowe. Badania wykonuje się w wa-runkach statycznych i dynamicznych.

Badania statyczne emisji zanieczyszczeń odbywają zgodnie z dyrektywą 1999/96/WE Parlamentu Europejskiego i Rady w teście ESC (ang. Eu-ropean Steady Cycle – europejski test statyczny) [31, 32, 50–52]. Sche-mat testu ESC przedstawiono na rysunkach 4.3.12 i 4.3.13. Rysu-nek 4.3.13 stanowi ilustrację algorytmu doboru prędkości obrotowych badań.

0,15

0,08

0,05

0,05

0,05

0,09

0,10

0,10

0,10

0,08

0,05

0,05

0,05

-0,2

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

-0,2 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1

Mew

nwnw id A B C

Rysunek 4.3.12. Schemat testu ESC (pola powierzchni kół odpowiadają udziałowi fazy w całym teście)


Strona 93939393

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4

New

nw nhinlo A B C

0,7

0,5

0,25(nhi - nlo)

0,5(nhi - nlo)

0,75(nhi - nlo)

Rysunek 4.3.13. Schemat doboru prędkości obrotowych do testu ESC

Badania w warunkach dynamicznych są wykonywane w teście ETC (ang. European Transient Cycle – europejski test dynamiczny) [31, 32, 50–52]– rysunek 4.3.14.

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000

nw

t [s]

-0,6

-0,4

-0,2

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000

Mew

t [s]

Rysunek 4.3.14. Schemat testu dynamicznego ETC

Wielkościami kryterialnymi w testach do badań silników spalinowych są emisje jednostkowe zanieczyszczeń. Na rysunkach 4.3.15–4.3.18 przed-stawiono ewolucję limitów emisji jednostkowej zanieczyszczeń w te-

ROZDZIAŁ 4

Strona 94949494

stach statycznych: do 2000 r. testu trzynastofazowego (rysunek (4.3.1), a po 2005 r. testu ESC, natomiast na rysunkach 4.3.19–4.3.23 w teście ETC. Dodatkowo na wykresach przedstawiono limity kategorii EEV (ang. Enhanced Environmental Friendly Vehicles – pojazdy przyjazne dla środowiska naturalnego), wprowadzonej jednocześnie z Euro III.

0

1

2

3

4

5

e CO

[g/(

kW

·h)]

Euro I

< 85 kW

Euro I

> 85 kW

Euro II Euro II EEV Euro III Euro IV Euro V Euro VI

01.1992 01.1992 10.1996 10.1998 10.1999 10.2000 10.2005 10.2008 04.2013

Test 13-fazowy ESC

Rysunek 4.3.15. Limity emisji jednostkowej tlenku węgla w testach statycznych

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1,4

e HC [

g/(

kW

·h)]

Euro I

< 85 kW

Euro I

> 85 kW


01.1992 01.1992 10.1996 10.1998 10.1999 10.2000 10.2005 10.2008 04.2013

Test 13-fazowy ESC

Rysunek 4.3.16. Limity emisji jednostkowej węglowodorów w testach statycznych


Strona 95959595

0

2

4

6

8

10

e NO

x [

g/(

kW

·h)]

Euro I

< 85 kW

Euro I

> 85 kW


01.1992 01.1992 10.1996 10.1998 10.1999 10.2000 10.2005 10.2008 04.2013

Test 13-fazowy ESC

Rysunek 4.3.17. Limity emisji jednostkowej tlenków azotu w testach statycznych

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

e PM

[g

/(k

W·h

)]

Euro I

< 85 kW

Euro I

> 85 kW


01.1992 01.1992 10.1996 10.1998 10.1999 10.2000 10.2005 10.2008 04.2013

Test 13-fazowy ESC

Rysunek 4.3.18. Limity emisji jednostkowej cząstek stałych w testach statycznych

ROZDZIAŁ 4

Strona 96969696

0

1

2

3

4

5

6

e CO

[g/(

kW

·h)]

EEV Euro III Euro IV Euro V Euro VI

10.1999 10.2000 10.2005 10.2008 04.2013

Rysunek 4.3.19. Limity emisji jednostkowej tlenku węgla w teście ETC

0

0,2

0,4

0,6

0,8

e NM

HC [

g/(

kW

·h)]


10.1999 10.2000 10.2005 10.2008 04.2013

HDD - HC

Rysunek 4.3.20. Limity emisji jednostkowej niemetanowych węglowodorów w teście ETC (w przypadku Euro VI dla silników o zapłonie samoczynnym emisja jednostkowa węglowodorów)


Strona 97979797

0

0,5

1

1,5

2

e CH

4 [

g/(

kW

·h)]


10.1999 10.2000 10.2005 10.2008 04.2013

Rysunek 4.3.21. Limity emisji jednostkowej metanu w teście ETC

0

1

2

3

4

5

6

e NO

x [

g/(

kW

·h)]


10.1999 10.2000 10.2005 10.2008 04.2013

Rysunek 4.3.22. Limity emisji jednostkowej tlenków azotu w teście ETC

Na etapie Euro VI są przewidywane do wprowadzenia nowe rodzaje te-stów [31, 32, 50–52]. Nowy test statyczny WHSC (ang. World Harmo-nized Steady State Cycle – światowy zharmonizowany test statyczny) składa się z trzynastu faz statycznych, jednak średnia emisja jednost-kowa zanieczyszczeń obejmuje również stany dynamiczne, związane z przechodzeniem między stanami statycznymi. Nowy test dynamiczny to WHTC (ang. World Harmonized Transient Cycle – światowy zharmo-

ROZDZIAŁ 4

Strona 98989898

nizowany test dynamiczny). Schematy nowych testów przedstawiono na rysunkach 4.3.24 i 4.2.25.

0

0,02

0,04

0,06

0,08

0,1

0,12

0,14

0,16

e PM

[g

/(k

W·h

)]


10.1999 10.2000 10.2005 10.2008 04.2013

Rysunek 4.3.23. Limity emisji jednostkowej cząstek stałych w teście ETC

0,08

0,03

0,08 0,1 0,060,17

0,02 0,02 0,02

0,03

0,05

0,1

-0,2

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

-0,2 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1

nw

Mew

Rysunek 4.3.24. Schemat testu WHSC (pola powierzchni kół odpowiadają udziałowi fazy w całym teście)


Strona 99999999

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

0 500 1000 1500 2000

t [s]

nw

-0,6

-0,4

-0,2

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

0 500 1000 1500 2000

t [s]

Mew

Rysunek 4.3.25. Schemat testu dynamicznego WHTC

Na etapie Euro VI przewiduje się limitowanie liczby jednostkowej czą-stek stałych w testach WHSC i WHTC – rysunek 4.3.26.

0

1E+11

2E+11

3E+11

4E+11

5E+11

6E+11

7E+11

8E+11

e PN [

1/(

kW

·h)]

WHSC WHTC

Rysunek 4.3.26. Limity liczby jednostkowej cząstek stałych w testach WHSC i WHTC

Zadymienie spalin bada się w teście dynamicznym ELR (ang. European Load Response – europejski test „odpowiedzi na obciążenie”) – rysu-nek 4.3.27.

ROZDZIAŁ 4

Strona 100100100100

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

0 100 200 300 400 500

nw

t [s]

A

B

C

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

0 100 200 300 400 500

Mew

t [s]

Rysunek 4.3.27. Schemat testu ELR do pomiaru współczynnika ekstynkcji promieniowania świetlnego przez spaliny

Wielkością kryterialną testu ELR jest średnia ważona współczynnika ekstynkcji promieniowania świetlnego przez spaliny dla prędkości ob-rotowych A, B i C.

Badania homologacyjne pojazdów ciężkich obejmują również kontrolę działania systemów diagnostyki pokładowej zgodnie z procedurami do-starczonymi przez producentów. Obowiązuje również próba trwałości urządzeń ograniczających emisję zanieczyszczeń, przeprowadzana na pojeździe (na hamowni podwoziowej lub na drodze) lub na hamowni silnikowej. W wyniku próby, odpowiadającej przebiegowi pojazdu – w zależności od jego kategorii – od 100 000 km do 167 000 km, są prze-prowadzane badania w testach ESC i ETC.

Badaniom homologacyjnym podlegają również inne pojazdy drogowe: motocykle i motorowery oraz ciągniki rolnicze i pojazdy terenowe.

Perspektywy rozwoju metod badań kontrolnych emisji zanieczyszczeń to przede wszystkim:

• uwzględnianie w badaniach najbardziej niekorzystnej dla środowiska fazy rozruchu silnika nienagrzanego,


Strona 101101101101

• badania emisji w rozruchach silnika w niskiej temperaturze,

• zaostrzenie testów na emisję węglowodorów z pojazdu w czasie postoju,

• sprawdzanie spełnienia wymagań norm po zwiększonym przebiegu pojazdu (dla samochodów osobowych i dostaw-czych – 160 000 km, dla silników samochodów ciężarowych i autobusów – 1 000 000 km),

• wprowadzania coraz ostrzejszych limitów emisji,

• wprowadzanie kontroli spełniania wymagań ochrony śro-dowiska przez pojazdy będące w eksploatacji – opracowanie metod badań mniej skomplikowanych niż homologacyjne, ale symulujące warunki użytkowania (w odróżnieniu od do-tychczas stosowanych badań kontrolnych, np. pomiaru stę-żenia tlenku węgla na biegu jałowym dla silników o zapłonie iskrowym),

• wprowadzanie nowych generacji pokładowych systemów diagnozowania OBD, umożliwiających ciągłe monitorowa-nie stanu technicznego samochodu, w szczególności jego właściwości ekologicznych oraz bezpieczeństwa,

• opracowanie i realizacja programu wycofywania z eksplo-atacji starych pojazdów o znacznej szkodliwości dla środo-wiska,

• rozszerzenia listy substancji podlegających kontroli: węglo-wodory aromatyczne i pierścieniowe, aldehydy i inne związ-ki szczególnie szkodliwe.

ROZDZIAŁ 4

Strona 102102102102

4.4. Sposoby zmniejszania szkodliwości emisji substancji wytwarzanych przez silniki spalinowe

Ogólne przedsięwzięcia zmniejszające szkodliwość emisji zanieczysz-czeń z silników pojazdów samochodowych polegają na [8]:

• ograniczaniu powstawania substancji szkodliwych,

• zwiększaniu sprawności ogólnej silnika,

• oczyszczaniu spalin.

Realizacja zmniejszania emisji zanieczyszczeń z silników jest dokony-wana przez [8]:

• zmiany regulacyjne,

• zmiany konstrukcyjne,

• zmiany w rodzaju i właściwościach paliw, dodatków do pa-liw i innych materiałów eksploatacyjnych.

Najważniejszymi rozwiązaniami stosowanymi w silnikach o zapłonie iskrowym w celu zmniejszenia emisji zanieczyszczeń są [8, 32]:

• zwiększanie stopnia sprężania,

• wtryskowe systemy zasilania: wtrysk wielopunktowy (MPI – ang. Multi Point Injection) oraz wysokociśnieniowy wtrysk benzyny do cylindra (GDI – ang. Gasoline Direct Injection),

• komory spalania do mieszanek: jednorodnych i niejednorod-nych,

• układy dolotowe ze zmiennymi właściwościami geometrycz-nymi,

• wielostopniowe doładowanie z chłodzeniem powietrza,


Strona 103103103103

• rozrząd wielozaworowy ze zmiennymi parametrami (fazami rozrządu i wzniosami zaworów),

• układy zapłonu: plazmowego, fotochemicznego i laserowe-go,

• recyrkulacja spalin,

• postęp w opracowywaniu paliw: zmniejszanie zawartości m.in. węglowodorów pierścieniowych, związków ołowiu i siarki, zwiększenie zawartość izoalkanów,

• postęp w opracowywaniu olejów silnikowych,

• zintegrowane elektroniczne systemy pomiarów, sterowania i diagnozowania,

• katalityczne oczyszczanie spalin – reaktory katalityczne,

• wyłączanie zasilania cylindrów i zapłonu mieszanki,

• zmniejszanie objętości skokowej silnika.

Podstawowymi rozwiązaniami stosowanymi w silnikach o zapłonie sa-moczynnym są [8, 32]:

• stosowanie wtrysku bezpośredniego (zamiast systemów z komorą dzieloną),

• bardzo duże ciśnienia wtrysku: układy wtryskowe z pompo-wtryskiwaczami, zasobnikowe układy wtryskowe (common rail),

• elektronicznie sterowanie układów wtryskowych,

• układy dolotowe ze zmiennymi właściwościami geometrycz-nymi,

• wielostopniowe doładowanie z chłodzeniem powietrza,

• rozrząd wielozaworowy ze zmiennymi parametrami (fazami rozrządu i wzniosami zaworów),

• recyrkulacja spalin,

ROZDZIAŁ 4

Strona 104104104104

• postęp w opracowywaniu olejów napędowych: zwiększanie liczby cetanowej, zmniejszanie zawartości siarki i węglowo-dorów pierścieniowych,

• postęp w opracowywaniu olejów silnikowych,

• zintegrowane elektroniczne systemy pomiarów, sterowania i diagnozowania,

• katalityczne oczyszczanie spalin – reaktory katalityczne,

• wyłączanie zasilania cylindrów,

• zmniejszanie objętości skokowej silnika.

Najskuteczniejsze zmniejszenie emisji zanieczyszczeń jest możliwe dzięki katalitycznemu oczyszczaniu spalin. Celem stosowania reaktorów katalitycznych w układzie wylotowym silników jest [8, 32]:

• utlenienie: tlenku węgla do dwutlenku węgla, związków organicznych do dwutlenku węgla i wody, sadzy do dwu-tlenku węgla,

• zredukowanie tlenków azotu do azotu.

Na rysunku 4.4.1 przedstawiono schemat budowy reaktora katalitycz-nego [8].

Rysunek 4.4.1. Schemat budowy reaktora katalitycznego: 1 – obudowa, 2 – element izolacji osiowej, 3 – element izolacji promieniowej, 4 – wkład

Obudowa reaktora katalitycznego jest wykonana ze stali nierdzewnej. W izolacji (cieplnej i mechanicznej) jest umieszczony wkład ceramiczny lub metalowy. Na wkładzie znajduje się warstwa pośrednia tzw. washcoat, wykonana z tlenku glinu γ–Al2O3 z dodatkami innych tlen-ków, m.in. ceru, tytanu, cyrkonu i krzemu. Warstwa ta powoduje wielo-krotne powiększenie pola powierzchni, na którą jest naniesiona czynna


Strona 105105105105

substancja katalityczna. Ma to istotne znaczenie, gdyż reakcje katali-tyczne w reaktorze są reakcjami heterogenicznymi, a więc ich szybkość jest proporcjonalna do pola powierzchni rozdziału reagentów.

Podstawowymi substancjami, stosowanymi jako katalizatory są [8, 32]:

• metale szlachetne,

• tlenki metali alkalicznych i ziem alkalicznych,

• pierwiastki przejściowe,

• sole i bardziej złożone minerały (glinian srebra, glinokrze-miany).

Spośród metali szlachetnych platyna jest dobrym katalizatorem reakcji utleniania, a rod – reakcji redukcji.

Jako pokrycia katalityczne warstwy pośredniej najczęściej stosuje się mieszaniny poszczególnych substancji w określonych stosunkach maso-wych.

Skuteczność pracy reaktorów katalitycznych silnie zależy od tempera-tury reagentów. Temperatura prawidłowej pracy rektorów katalitycznych wynosi (300 ÷ 800) °C. Niższa temperatura nie zapewnia dostatecznie dużej szybkości reakcji. W temperaturze wyższej niż (1100 ÷ 1200) °C następuje termiczne starzenie warstwy czynnej na skutek spiekania kry-stalitów i – w konsekwencji – zmniejszenie pola powierzchni czynnej reakcji katalitycznych.

Jednym z powodów zmniejszenia skuteczności reaktorów katalitycznych jest niszczenie warstwy czynnej m.in. związkami siarki i ołowiu.

Reaktory katalityczne można sklasyfikować ze względu na zachodzące w nich reakcje chemiczne jako [8, 32]:

• utleniające,

• redukujące,

• redukująco–utleniające (wielofunkcyjne).

W silnikach o zapłonie iskrowym szczególnie dużą skuteczność wyka-zują redukująco–utleniające reaktory katalityczne, inaczej nazywane wielofunkcyjnymi (TWC – ang. Three Way Catalyst – trójfunkcyjny re-

ROZDZIAŁ 4

Strona 106106106106

aktor katalityczny). Sumaryczna reakcja zachodząca w reaktorze może być zapisana w sposób następujący:

( )

22

2xmn

N2

1OH

mn4

)1x(m

COmn4

xn2mn2NOHC

mn4

1x2CO

++

−+

++

++→+

+

−+

(4.4.1)

Reaktor jest skuteczny przy spalaniu mieszanki stechiometrycznej dzięki zastosowaniu w warstwie pośredniej substancji charakteryzujących się zdolnością do magazynowania tlenu pochodzącego z rozkładu tlenków azotu – przede wszystkim tlenku ceru CeO2. Do sterowania dawki pa-liwa w celu zapewnienia mieszanki stechiometrycznej wykorzystuje się dwustanowe czujniki stężenia tlenu, tzw. sondy lambda.

Ilustracją skuteczności zastosowania wielofunkcyjnych reaktorów kata-litycznych w silnikach o zapłonie iskrowym są wykresy na rysun-ku 4.4.2.

0

2

4

6

8

10

12

14

bC

O [

g/km

]

Konw EURO 4

6,7%

0

0,5

1

1,5

2

2,5

bH

C [

g/k

m]

Konw EURO 4

2,7%

0

0,5

1

1,5

bN

Ox [g

/km

]

Konw EURO 4

4%

Rysunek 4.4.2. Emisja drogowa zanieczyszczeń w warunkach typowej jazdy w miastach dla samochodów osobowych z silnikami o zapłonie

iskrowym: bez reaktorów katalitycznych oraz spełniających wymagania na poziomie EURO 4 (z wielofunkcyjnymi reaktorami katalitycznymi)


Strona 107107107107

W silnikach o zapłonie samoczynnym stosuje się reaktory katalityczne [8, 32]:

• utleniające tlenek węgla oraz związki organiczne, w tym również organiczną frakcję cząstek stałych – Oxicat (ang. Oxidation Catalyst – utleniający reaktor katalityczny),

• redukujące tlenki azotu – DeNOx (ang. Decrese NOx – reak-tor zmniejszający emisję tlenków azotu),

• katalityczne filtry cząstek stałych – DPF (ang. Diesel Par-ticulate Filter – filtr cząstek stałych).

Reaktory utleniające charakteryzują się dużą skutecznością, przede wszystkim dzięki dużemu stężeniu tlenu w spalinach silników o zapłonie samoczynnym. Katalizatorami są głównie metale szlachetne, przede wszystkim platyna i pallad.

W silnikach o zapłonie samoczynnym dużym problemem jest redukcja tlenków azotu. W związku z dużym stężeniem tlenu w spalinach ko-nieczna jest selektywna redukcja katalityczna tlenków azotu – SCR (ang. Selective Catalytic Reduction).

Jako reduktory w selektywnej redukcji katalitycznej tlenków azotu sto-suje się m.in. [8]:

• węglowodory łańcuchowe o liczbie atomów od 2 do 16,

• związki nieorganiczne, np. amoniak,

• inne związki organiczne, np. alkohole czy mocznik (dający amoniak w wyniku hydrolizy).

Katalizatorami w selektywnej redukcji tlenków azotu są [8]:

• pierwiastki przejściowe umieszczone na silnie kwasowych zeolitach (glinokrzemianach),

• metale szlachetne,

- pierwiastki przejściowe: miedź, nikiel, mangan, kobalt i żelazo, umieszczone na nośnikach tlenkowych:

- prostych tlenków (przede wszystkim γ–Al2O3),

ROZDZIAŁ 4

Strona 108108108108

- układów podwójnych i potrójnych tlenków pierwiast-ków przejściowych.

Syntetyczne równanie reakcji zachodzących w selektywnej redukcji ka-talitycznej tlenków azotu węglowodorami jest następujące [8]:

OH2

mCOnNOx

4

mnHCNO2 2222mnx ++→

−+++ (4.4.2)

Zadowalająca skuteczność reaktorów zachodzi w temperaturze [8]:

• dla reaktorów zeolitowych – od (350 ÷ 600)°C,

• dla reaktorów tlenkowych – od (200 ÷ 350)°C.

Syntetyczne równania reakcji zachodzących w selektywnej redukcji ka-talitycznej tlenków azotu amoniakiem (stosuje się wodny roztwór mocz-nika, tzw. ciecz Ad Blue) można zapisać w dwóch etapach [4, 6, 7, 9, 10]:

• hydroliza mocznika

( ) 23222 CONHOHNHCO +→+ (4.4.3)

• redukcja tlenków azotu amoniakiem

OH6N4ONHNO4 2223 +→++ (4.4.4)

Stosuje się również reaktory katalityczne magazynująco–redukujące – NSR (NOx – ang. Storage Reduction Catalysts) – zarówno do silników o zapłonie iskrowym, jak i do silników o zapłonie samoczynnym [4, 7, 9, 10]. Katalizatorami są metale szlachetne, osadzone na tlenkach metali alkalicznych i ziem alkalicznych. Tlenki są w stanie magazynować związki azotu, powstające z tlenków azotu.

Schematyczne reakcje w reaktorach katalitycznych magazynująco–redu-kujących NSR są nastepujące:

• tlenek azotu utlenia się do dwutlenku, który z alkalicznymi tlenkami tworzy azotany,

• azotany są gromadzone w warstwie tlenków,

• w celu usunięcia azotanów z warstwy tlenków okresowo jest wzbogacana mieszanka palna – następuje rozkład azotanów,


Strona 109109109109

• powstałe w wyniku rozkładu tlenki azotu są w atmosferze ubogiej w tlen nieselektywnie redukowane reduktorami zawartymi w spalinach.

Do zmniejszania emisji cząstek stałych są stosowane katalityczne filtry cząstek stałych [4, 6–10, 32]. Wkłady filtrów są wykonywane z poro-watej pianki ceramicznej lub jako wkłady metalowe z perforowanych ru-rek stalowych pokrytych warstwą włókna ceramicznego. Skuteczność filtrów jest bardzo duża – do 95%, jednak problemem jest ich oczysz-czanie. Obecnie powszechnie stosuje się katalityczną regenerację filtrów cząstek stałych. Katalityczne pokrycia powierzchni czynnej filtrów sta-nowią pierwiastki przejściowe (lantanowce i aktynowce) z domieszką metali szlachetnych. Wykorzystuje się również katalizę homogeniczną przez doprowadzanie katalizatorów bezpośrednio do reagentów, np. do paliwa.

Na rysunku 4.4.3. przedstawiono schemat układu ciągłej regeneracji filtra cząstek stałych DPF w czasie użytkowania – CRT (ang. Continuos Regeneration Trap) [9, 10].

Układ składa się z utleniającego reaktora katalitycznego oraz filtra czą-stek stałych. W temperaturze niższej od 550ºC zachodzi reakcja utlenia-nia sadzy dwutlenkiem azotu, powstającym w reaktorze utleniającym. Dopiero w temperaturze wyższej niż 550ºC dostatecznie skuteczna jest reakcja utleniania sadzy tlenem. Reaktory CRT maja zdolność do rege-neracji pod warunkiem utrzymania dostatecznie wysokiej temperatury spalin i stosowania paliw o małej pozostałości popiołów po spaleniu.

Połączenie reaktora CRT z selektywnym reaktorem redukującym SCR nosi nazwę SCRT [9, 10]. Układ taki zapewnia jednoczesne zmniejsze-nie emisji cząstek stałych i tlenków azotu.

ROZDZIAŁ 4

Strona 110110110110

CRT

OXICAT

OH2

mCOn

O)4

mn(HC

22

2mn

+→

→++

22 CO2OCO2 →+

22 NO2ONO2 →+

DPF

C)550200(atemperatur o÷

NO2CONO2C 22 +→+

C550atemperatur o>

22 COOC →+

OXICAT DPF

OXICAT DPFOXICAT DPF

Rysunek 4.4.3. Schemat układu SCRT do jednoczesnego zmniejszenie emisji cząstek stałych i tlenków azotu

(wg http://www.eminox.com/CRT –System/)

Istnieją ponadto inne oryginalne rozwiązania, stosowane przez czołowe firmy motoryzacyjne [9, 10]. Przykładowo Toyota stosuje układ do oczyszczania spalin D–CAT (ang. Diesel–Clean Advanced Technology – zaawansowana technika ograniczania emisji zanieczyszczeń z silników o zapłonie samoczynnym), składający się z układu DPNR (ang. Diesel Particulate–NOx Reduction – układ do zmniejszania emisji cząstek sta-łych i tlenków azotu) oraz utleniającego reaktora katalitycznego Oxicat – rysunek 4.4.4.


Strona 111111111111

PM

NOx

HC

DPNR OXICAT

λλλλ

N2, CO2, H2O

Rysunek 4.4.4. Schemat układu D–CAT do redukcji tlenków azotu i utleniania cząstek stałych

Jako reduktor stosuje się paliwo – w postaci okresowego wtrysku oleju napędowego do układu wylotowego i – w konsekwencji – chwilowego wzbogacenia mieszanki (do detekcji składu mieszanki służy sonda lambda).

W poszukiwaniu rezerw zmniejszania emisji zanieczyszczeń poszukuje się warunków szczególnie niekorzystnych warunków pracy silników spalinowych. Do takich warunków zalicza się fazę nagrzewania się sil-ników po rozruchu. Przyczyny zwiększonej emisji zanieczyszczeń są na-stępujące [8, 32]:

• mała skuteczność reaktorów katalitycznych na skutek niskiej temperatury układów silnika,

• występują zaburzenia procesu spalania, spowodowane niską temperaturą silnika,

• cylindry są zasilane mieszanką bogatą.

Zmniejszenie emisji zanieczyszczeń w fazie nagrzewania się silników spalinowych jest możliwe dzięki zastosowaniu następujących rozwiązań [8, 32]:

• umieszczeniu reaktorów rozruchowych współpracujących z właściwym reaktorem (podgrzewanych elektrycznie lub palnikiem) bardzo blisko kanałów wylotowych,

• zastosowaniu zeolitowych pochłaniaczy, gromadzących wę-glowodory w czasie pierwszych kilkudziesięciu sekund po uruchomieniu nienagrzanego silnika; po nagrzaniu się wła-ściwego reaktora katalitycznego zgromadzone w pochłania-czu węglowodory są w nim desorbowane przez przepływają-ce spaliny i utleniane w reaktorze,

ROZDZIAŁ 4

Strona 112112112112

• zastosowaniu zasobników ciepła, wykorzystywanych do u-trzymania silnika spalinowego w stanie nagrzanym,

• programowanemu podgrzewaniu silnika przed rozruchem ze źródeł energii: autonomicznych (akumulator, paliwo) lub obcych (zewnętrzne zasilanie elektryczne).


Strona 113113113113

5 Wibroakustyczne zagrożenia środowiska przez motoryzację

WIBROAKUSTYCZNE ZAGROŻENIA ŚRODOWISKA PRZEZ MOTORYZACJĘ

Strona 115115115115

5.1. Wielkości charakteryzujące zagrożenia wibroakustyczne

Motoryzacja stanowi poważne zagrożenie zdrowia ludzi i ich środowiska ze względu na emisję hałasu i generowanie drgań. Hałas i drgania są zjawiskami wibroakustycznymi, zdeterminowanymi właściwościami sprężystymi i inercyjnymi ośrodków, w których te zjawiska zachodzą.

Zjawiska wibroakustyczne są opisywane procesami, czyli funkcjami, których zmienną niezależną jest czas lub monotoniczna funkcja czasu (np. kąt obrotu) [8]. Są to procesy dynamiczne, czyli zmienne w czasie. W związku z tym dla rozpatrywanych czasów obserwacji procesu wpro-wadza się różne rodzaje charakterystyk punktowych (zerowymiarowych) [42], dzięki którym jest możliwa ocena procesu, np. wartości ekstre-malne, skuteczne czy amplituda. Drganiami są zjawiska opisywane przez procesy, które są funkcjami niemonotonicznymi w określonym prze-dziale. Drgania akustyczne to drgania cząstek ciągłego środowiska sprę-żystego, a fale akustyczne to rozchodzenie się drgań akustycznych w przestrzeni przez przekazywanie energii ruchu sąsiednim cząstkom materii. Polem akustycznym nazywa się obszar objęty drganiami aku-stycznymi.

Zjawiska wibroakustyczne w pojazdach i ich otoczeniu to:

• hałas,

• drgania elementów środka transportu i podłoża,

• propagowane drgania elementów otoczenia.

Hałasem nazywa się drgania akustyczne, których skutkiem jest odczucie człowieka nieprzyjemne dla niego [8, 32].

Podstawowymi wielkościami charakteryzującymi drgania akustyczne są: częstotliwość drgań – f [Hz] (częstość – ω [rad/s]) i ich okres – T [s], związane zależnościami

ROZDZIAŁ 5

Strona 116116116116

T

1f = (5.1)

f2π=ω (5.2)

zaś fal akustycznych: długość fali – λ [m], prędkość rozprzestrzeniania się fali – c [m/s] i liczba falowa – k [m–1]. Długość fali to najmniejsza odległość między cząstkami, drgającymi z tą samą fazą. Elementarne związki między wielkościami charakteryzujący fale akustyczne są nastę-pujące:

k

fcω

=λ= (5.3)

Prędkość rozchodzenia się fal akustycznych zależy od sztywności śro-dowiska drgań. W przypadku środowiska gazu doskonałego prędkość rozchodzenia się fal akustycznych wynosi [54]:

2

1p

c

ρ

κ= (5.4)

gdzie:

κ – wykładnik adiabaty,

p [Pa] – ciśnienie gazu,

ρ [kg/m3] – gęstość gazu.

Ciśnieniem akustycznym jest różnica między ciśnieniem wywołanym drganiami a ciśnieniem statycznym. Poziom ciśnienia akustycznego – Lp [dB] jest stosowany do oceny wartości skutecznej względem ciśnie-nia odniesienia

0

skp

p

plog20L = (5.5)

gdzie:

psk [Pa] – wartość skuteczna ciśnienia akustycznego,


Strona 117117117117

50 102p −⋅= Pa – wartość skuteczna ciśnienia odniesienia, odpowiadają-

cego granicy słyszalności narządu słuchu człowieka.

Poziom natężenia dźwięku – LI [dB] to względne natężenie w stosunku do natężenia odniesienia

0

II

Ilog10L = (5.6)

gdzie:

I [W/m2] – natężenie dźwięku,

120 101I −⋅= W/m2 – natężenie odniesienia, odpowiadające granicy

słyszalności narządu słuchu człowieka.

Przykładowe poziomy natężenia dźwięku to:

10 dB – szmer liści przy łagodnym wietrze,

30 dB – dźwięk bardzo spokojnej ulicy bez ruchu kołowego,

80 dB – głośna muzyka w pomieszczeniach, klakson,

100 dB – hałas motocykla bez tłumika,

160 dB – huk wybuchu petardy,

190 dB – hałas startu rakiety kosmicznej słyszany z miejsca obserwato-rów.

Poziom mocy akustycznej – LN [dB] to

0

NN

Nlog10L = (5.7)

gdzie:

N [W] – moc źródła dźwięku,

120 101N −⋅= W – moc odniesienia.

ROZDZIAŁ 5

Strona 118118118118

Przykładowe poziomy mocy akustycznej to: 60 dB dla mowy ludzkiej, 125 dB dla klaksonu samochodu i 155 dB dla syreny alarmowej.

Częstotliwości drgań akustycznych słyszalnych dla zdrowego człowieka

mieszczą się w przedziale przedział [ ]gd f;f :

( )2016fd ÷= Hz ( )2016fg ÷= kHz (5.8)

Drgania o częstotliwości mniejszej od 16 Hz noszą nazwę drgań infraakustycznych, a większej od 20 kHz – ultra akustycznych.

Zakres amplitudy ciśnienia akustycznego dźwięków, do których od-bioru jest przystosowany narząd słuchu człowieka, to przedział (1⋅10–5

÷ 1⋅102) Pa.

Reakcja organów zmysłów ludzi (i innych organizmów żywych) jest proporcjonalna do względnej zmiany bodźca. Właściwość tę opisuje fe-nomenologiczne prawo Webera–Fechnera. W związku z tym, wrażenie narządów zmysłów jest proporcjonalne logarytmicznie do przyczyny wystąpienia wrażenia. Jest to ważna cecha organizmów żywych, chro-niąca organy zmysłów przed bodźcami o dużej dynamice.

Subiektywną miarą odczucia dźwięków w zależności od ich częstotliwo-ści jest głośność. Jednostka miary głośności jest son. Głośność 1 sona to dotyczy takiego dźwięku, który jest odczuwany przez człowieka tak samo głośno jak dźwięk harmoniczny o częstotliwości 1 kHz o poziomie akustycznym 40 dB. Wrażliwość zmysłu słuchu człowieka jest najbar-dziej wrażliwa na głośność dla częstotliwości dźwięku rzędu (1 ÷ 5) kHz.

Jednostką poziomu głośności jest fon. Poziom głośności w fonach jest równy poziomowi ciśnienia akustycznego w decybelach, jeśli dźwięk jest oceniany jako tak samo głośny, jak dźwięk harmoniczny o czę-stotliwości 1 kHz i o takim samym poziomie ciśnienia akustycznego.

Ponieważ wrażliwość zmysłu słuchu ludzi jest zależna od częstotliwości dźwięków do oceny poziomów głośności, stosuje się filtry w dziedzinie częstotliwości. Są to filtry o charakterystykach amplitudowo–częstotli-wościowych, zależnych od poziomów głośności (rysunek 5.1):

• mniejszych niż 55 fon – charakterystyka A,

• średnich, zawartych w granicach (55 ÷ 85) fon – charaktery-styka B,


Strona 119119119119

• większych niż 85 fon – charakterystyka C.

Wyniki pomiarów poziomów natężenia dźwięku z zastosowaniem fil-trów korekcyjnych są oznaczane symbolem przy jednostce, tzn.: dBA, dBB i dBC lub dB(A), dB(B) i dB(C).

-70

-60

-50

-40

-30

-20

-10

0

10

1E+01 1E+02 1E+03 1E+04 1E+05

f [Hz]

L [

dB

A]

A

B

C

B, C

Rysunek 5.1.1. Charakterystyki filtrów korekcyjnych do pomiarów wielkości akustycznych dla poziomów dźwięku: A – małych,

B – średnich, C – dużych

Wyniki pomiarów poziomów natężenia dźwięku z zastosowaniem fil-trów korekcyjnych są oznaczane odpowiednim symbolem przy jedno-stce, tzn.: dBA, dBB, dBC lub dB(A), dB(B), dB(C).

Wielkościami charakteryzujące drgania mechaniczne są przede wszyst-kim: przemieszczenie, prędkość i przyspieszenie drgających obiektów. Spotyka się również badania wielkości zależnych liniowo od przyspie-szeń: sił, naprężeń i odkształceń (zależnych liniowo od przyspieszeń w przypadku liniowej teorii sprężystości).

ROZDZIAŁ 5

Strona 120120120120

5.2. Źródła hałasu i drgań w motoryzacji

Źródłami procesów wibroakustycznych generowanych przez pojazd są wymuszenia [8, 32]:

• kinematyczne (np. oddziaływanie podłoża) i siłowe (siły bezwładności ruchomych elementów),

• powierzchniowe – drgania elementów cienkościennych,

• przepływowe – wynik burzliwego ruchu płynu,

• wybuchowe – wytwarzanie nowej substancji.

• termiczne – zmiany parametrów stanu ośrodka (ciśnienia, gęstości) na skutek zmian temperatury.

Źródłami usytuowania źródeł zjawisk wibroakustycznych w pojeździe są [8, 32]:

• silnik napędowy,

• układ napędowy,

• koła współpracujące z podłożem,

• opływ pojazdu przez powietrze,

• przepływ cieczy i gazów w układach i instalacjach pojazdu,

• uderzające elementy współpracujące z luzami,

• drgania elementów pojazdu,

• dodatkowe napędy pojazdów.

Podstawowymi procesami wymuszającymi zjawiska wibroakustyczne w pojeździe są [8, 32]:

• spalanie w cylindrach silnika,


Strona 121121121121

• przepływ gazów dolotowych i wylotowych,

• opływ powietrza,

• oddziaływania ze strony podłoża,

• siły bezwładności działające na elementy pojazdu.

Spalanie i przebieg niewyrównoważonych sił bezwładności są procesami wymuszającymi drgania z podstawową częstotliwością rzędu (20 ÷ 180) Hz . Źródłem drgań o wysokich częstotliwościach są zespół tłokowo–cylindrowy i układ tłokowo–korbowy w związku z występowa-niem luzów między współpracującymi częściami. Głowice mają częstości drgań własnych rzędu (1 ÷ 5) kHz. Źródłem szerokopasmo-wych hałasów są przepływy gazów w układach dolotowym i wylotowym oraz praca dmuchawy lub wentylatora chłodnicy. Źródłem drgań są uderzenia w układzie rozrządu i w aparaturze paliwowej, szczególnie w silnikach o zapłonie samoczynnym.

Szerokopasmowe drgania w układach napędowych pojazdu i dodatko-wych układach są wywołane przede wszystkim pracą przekładni (głów-nie zębatych) oraz niewyrównoważeniem elementów wykonujących ruch obrotowy (wały, sprzęgła).

Źródłem szczególnie intensywnych drgań jest współpraca kół z na-wierzchnią. Wymuszenia ze strony podłoża mają charakter impulsów o częstotliwości rzędu (10 ÷ 200) Hz , które pobudzają do drgań inne elementy pojazdu, szczególnie nadwozie, powodując hałas o najwięk-szym poziomie głośności w zakresie częstotliwości (0,5 ÷ 5) kHz [32].

Również źródłem intensywnych drgań są zjawiska aerodynamiczne związane z opływem pojazdu przez powietrze. Generowany hałas ma charakter procesu szerokopasmowego w zakresie częstotliwości (2 ÷ 5) kHz. Poziom natężenia hałasu pochodzącego od opływu pojazdu przez powietrze jest bardzo silnie rosnący wraz ze wzrostem prędkości pojazdu (proporcjonalny do prędkości w potędze szóstej lub nawet ósmej).

Widmo częstotliwościowe procesów wibroakustycznych związanych z użytkowaniem pojazdu ma charakter ciągło–dyskretny z dominującymi harmonicznymi częstotliwości: zapłonów, zamykania zaworów, zazębie-nia przekładni oraz niewyrównoważonych sił bezwładności.

ROZDZIAŁ 5

Strona 122122122122

Najbardziej intensywnym źródłem hałasu i drgań jest współpraca kół z nawierzchnią i – w drugiej kolejności – opływ pojazdu przez powie-trze.

Poziom natężenia hałasu jest bardzo zróżnicowany dla różnych środków transportu ze względu na uciążliwość zarówno w miejscu kierujących lub pasażerów, jak i w otoczeniu środków transportu. Przykładowo poziom natężenia hałasu w miejscach pasażera wynosi: 102 dBA dla motocykli, 74,5 dBA dla autobusów miejskich, a 73,5 dBA dla samocho-dów osobowych [32].

Ze względu na oddziaływanie na człowieka w pojazdach drgania klasyfi-kuje się na oddziałujące: miejscowo (głównie kończyny górne) i ogólnie (przenoszone do organizmu przez nogi, miednicę, kręgosłup, plecy, boki). Wartości skuteczne przyspieszeń uznane jako uciążliwe dla zdro-wia człowieka wynoszą [8]:

• dla drgań poziomych: 0,4 m/s2,

• dla drgań pionowych: 0,55 m/s2.

Zdrowotnymi skutkami oddziaływania hałasu i drgań na człowieka są:

• uszkodzenie narządu słuchu,

• nadciśnienie tętnicze i choroby układu krążenia,

• choroby neurologiczne,

• choroby przemiany materii,

• szkodliwe oddziaływanie na układ naczyniowy i kostny,

• · utrudnienie snu i wypoczynku.

Przy drganiach o częstotliwościach mniejszych od 2 Hz ciało człowieka zachowuje się jak jednolity obiekt. Najmniejsze częstotliwości rezonan-sowe wynoszą w przybliżeniu: 4 Hz lub 6 Hz w pozycji siedzącej oraz 5 Hz lub 12 Hz w pozycji stojącej – zależnie od budowy człowieka. Na-rządy jamy brzusznej mają częstotliwości drgań własnych rzędu (3 ÷ 4) Hz oraz (5 ÷ 8) Hz, klatki piersiowej (7 ÷ 8) Hz, narządów głowy (20 ÷ 30) Hz.


Strona 123123123123

Społeczne skutki oddziaływania hałasu i drgań na człowieka to:

• zmniejszenie sprawności i wydajności pracy i działalności intelektualnej,

• pogorszenie jakości porozumiewania się,

• wzrost agresywności,

• sprzyjanie występowaniu nieszczęśliwych wypadków.

Oddziaływanie zjawisk wibroakustycznych na materię ożywioną powo-duje:

• mechaniczne uszkodzenia organizmów,

• zaburzenia czynności fizjologicznych organizmów.

Szkodliwość oddziaływania drgań i hałasu na materię nieożywioną po-lega m.in. na powodowaniu zjawiska zmęczenia materiałów i konstruk-cji, zarówno sztucznych, jak i naturalnych.

Negatywnymi skutkami hałasu i drgań dla środowiska przyrodniczego są:

• utrata naturalnej wartości środowiska – ciszy, co wywiera niekorzystny wpływ na florę i faunę,

• zmniejszenie rekreacyjnych i leczniczych wartości terenów,

a dla środowiska cywilizacyjnego:

• niszczenie zabudowań (m.in. zabytków),

• zmniejszenie produkcji i pogorszenie jej jakości,

• ograniczenie sprawności procesów wymagających spokoju, związanych m.in. z nauczaniem, lecznictwem i sztuką.

ROZDZIAŁ 5

Strona 124124124124

5.3. Metody badań zjawisk wibroakustycznych wytwarzanych przez pojazdy

Metody badań hałasu i drgań wytwarzanych przez pojazdy można skla-syfikować następująco [8, 32]:

• badania atestowe w celu sprawdzenia zgodności z aktami prawnymi,

• badania minimalizacyjne drgań i hałasu: poznawcze, rozwo-jowe i wdrożeniowe,

• badania diagnostyczne.

Druga kategoria badań wibroakustycznych dotyczy środowiska. Są to [8]:

• badania hałasu i drgań, oddziałujących na użytkowników środków transportu: kierujących i pasażerów,

• badania zagrożenia wibroakustycznego obiektów i stref chronionych ze względu na dbałość o jakość środowiska,

• badania zagrożenia wibroakustycznego urządzeń i obiektów ze względu na jakość ich pracy,

• badania nad metodami ochrony środowiska przed procesami wibroakustycznymi generowanymi przez środki transportu.

Systemy pomiaru wielkości charakteryzujących procesy wibroaku-styczne opierają się na zasadzie przekształcania wielkości mechanicz-nych i akustycznych na elektryczne, które są następnie wzmacniane i rejestrowane. Omawianie tej tematyki przekracza możliwości niniejszej pracy.


Strona 125125125125

Ze względu na to, że drgania mechaniczne i akustyczne są ze swej natury zjawiskami dynamicznymi, do ich badań i oceny stosuje się ogólne me-tody badań procesów dynamicznych.

Najważniejszymi międzynarodowymi i krajowymi dokumentami, doty-czącymi badań pojazdów ze względu na wibroakustyczne zagrożenia środowiska, są:

• Dyrektywa 70/157/EWG Rady z dnia 6 lutego 1970r. w sprawie zbliżenia ustawodawstw Państw Członkowskich odnoszących się do dopuszczalnego poziomu hałasu z ukła-du wydechowego pojazdów silnikowych;

• Dyrektywa 92/97/EWG Rady z dnia 10 listopada 1992 r. zmieniającą dyrektywę 70/157/EWG w sprawie zbliżenia ustawodawstw Państw Członkowskich odnoszących się do dopuszczalnego poziomu hałasu i układu wydechowego po-jazdów silnikowych;

• Dyrektywa 2007/34/WE Parlamentu Europejskiego i Rady z dnia 14 czerwca 2007 r. z dnia 14 czerwca 2007 r. zmie-niająca dyrektywę Rady 70/157/EWG odnoszącą się do do-puszczalnego poziomu hałasu i układu wydechowego pojaz-dów silnikowych w celu jej dostosowania do postępu tech-nicznego;

• Dyrektywa 2006/72/WE Komisji z dnia 18 sierpnia 2006 r. Rozdział 9 – Dopuszczalny poziom dźwięków i układ wylo-towy dwukołowych lub trójkołowych pojazdów silniko-wych, zmieniająca dyrektywę 97/24/WE Parlamentu Euro-pejskiego i Rady z dnia 17 czerwca 1997 r. w sprawie nie-których części i właściwości dwu– lub trzykołowych pojaz-dów silnikowych;

• Dyrektywa 1999/101/WE Komisji z dnia 15 grudnia 1999 r. dostosowująca do postępu technicznego dyrektywę Rady 70/157/EWG odnoszącą się do dopuszczalnego poziomu ha-łasu i układu wylotowego pojazdów silnikowych;

• Regulamin nr 9 EKG – Jednolite przepisy dotyczące homo-logacji pojazdów kategorii L2, L4 i L5 w zakresie hałasu;

• Regulamin nr 41 EKG – Jednolite przepisy dotyczące homo-logacji motocykli w zakresie hałasu;

ROZDZIAŁ 5

Strona 126126126126

• Regulamin nr 51 EKG – Jednolite przepisy dotyczące homo-logacji pojazdów silnikowych mających co najmniej cztery koła w odniesieniu do ich emisji hałasu.

• Regulamin nr 63 EKG – Jednolite przepisy dotyczące homo-logacji motorowerów w zakresie hałasu;

• ISO 5130:2007 – Akustyka. Pomiar natężenia hałasu emitowanego przez nieporuszające się pojazdy. Metoda kontroli;

• ISO 7188:1994 – Akustyka. Pomiar natężenia hałasu emito-wanego przez samochody osobowe w warunkach jazdy w miastach;

• PN–81/N–01306 – Hałas. Metody pomiaru. Wymagania ogólne;

• PN–84/N–01330 – Hałas. Techniczna metoda określania po-ziomu mocy akustycznej hałasu maszyn w swobodnym polu akustycznym nad powierzchnią odbijającą dźwięk;

• PN–84/N–01331 – Hałas. Techniczna metoda określania po-ziomu mocy akustycznej hałasu w pomieszczeniu pogłoso-wym;

• PN–ISO 362:2003 – Akustyka. Pomiar hałasu wytwarzane-go przez przyspieszające pojazdy drogowe. Metoda tech-niczna;

• PN–S–04051:1992 – Pojazdy samochodowe i motorowery. Dopuszczalny poziom hałasu zewnętrznego. Wymagania i badania;

• PN–S–04052:1990 – Samochody. Dopuszczalny poziom ha-łasu wewnątrz pojazdu. Wymagania i badania;

• PN–76/R–36125 – Ciągniki i maszyny rolnicze. Poziom ha-łasu na stanowisku pracy operatora. Metody pomiaru;

• PN–90/N–01357 – Drgania. Metody pomiarów i oceny drgań maszyn pod względem bezpieczeństwa i higieny pracy;


Strona 127127127127

• PN–90/N–01358 – Drgania. Metody pomiarów i oceny drgań maszyn;

• PN–91/N–01352 – Drgania. Zasady wykonywania pomia-rów na stanowiskach pracy;

• PN–91/N–01353 – Drgania. Dopuszczalne wartości przy-spieszenia drgań oddziałujących na organizm człowieka przez kończyny górne i metody oceny narażenia;

• PN–91/N–01354 – Drgania. Dopuszczalne wartości przy-spieszenia drgań o ogólnym oddziaływaniu na organizm człowieka i metody oceny narażenia;

• PN–91/S–04100 – Drgania. Metody badań i oceny drgań mechanicznych na stanowiskach pracy w pojazdach;

• PN–EN 1032 – Drgania mechaniczne. Badania maszyn sa-mojezdnych w celu wyznaczenia wartości emisji drgań;

• PN–EN 1032:2004 – Drgania mechaniczne. Badania maszyn samojezdnych w celu określenia wartości emisji drgań;

• PN–S–04100:1991 – Drgania. Metody badań i oceny drgań mechanicznych na stanowiskach pracy w pojazdach.

Badania natężenia hałasu zewnętrznego i wewnętrznego pojazdu samo-chodowego przeprowadza się zgodnie z dyrektywą Komisji 1999/101/WE z dnia 15 grudnia 1999 r. oraz regulaminem nr 51.02 EKG.

Pomiar natężenia hałasu zewnętrznego pojazdu przeprowadza się w swobodnym polu akustycznym. W promieniu 50 m od miejsca pomia-rów nie powinno być wyraźnych przeszkód akustycznych, np. las, wzniesienia, zabudowania itp. Środkowa część tego terenu o promieniu 10 m powinna być pozioma, wykonana z betonu, asfaltu lub innego po-dobnego materiału oraz niepokryta śniegiem, wysoką trawą, żużlem, miękką ziemią, piaskiem itp. Nawierzchnia odcinka pomiarowego drogi powinna być sucha, w dobrym stanie technicznym i o pochyłości nie-przekraczającej 1%. Długość odcinka pomiarowego drogi powinna wy-nosić 20 m. Mikrofony powinny być umieszczone w środku odcinka pomiarowego w odległości 7,5 ± 0,2 m od osi jezdni (osi ruchu pojazdu) po obu jej stronach. Powinny one znajdować się na wysokości 1,2 ± 0,1 m nad poziomem nawierzchni i być skierowane prostopadle do osi, wzdłuż której będzie przejeżdżał samochód – rysunek 5.3.2.

ROZDZIAŁ 5

Strona 128128128128

7,5 m

7,5 m

kierunek jazdy

mikrofon

mikrofon

10 m 10 m

odcinek pomiarowy

Rysunek 5.3.1. Sposób rozmieszczenia mikrofonów przy pomiarach natężenia hałasu zewnętrznego podczas jazdy pojazdu (wg [32])

W czasie próby pojazd powinien zbliżać się do odcinka pomiarowego ze stałą prędkością, najmniejszą z podanych niżej:

• odpowiadającą 0,75 prędkości obrotowej silnika, przy której silnik ma maksymalną moc dla silników o zapłonie iskro-wym,

• odpowiadającą największej prędkości obrotowej ustalonej przez ogranicznik regulatora prędkości obrotowej silnika o zapłonie samoczynnym,

• 50 km/h.

Pojazd powinien poruszać się na drugim biegu, jeżeli ma skrzynię bie-gów z czterema przełożeniami do przodu, lub trzecim, jeżeli liczba prze-łożeń skrzyni biegów jest większa od czterech. W chwili, gdy przednia krawędź przekroczy początek odcinka pomiarowego należy ustawić urządzenie zasilające silnik w skrajne, maksymalne położenie i utrzymać w tym położeniu do chwili, aż tylna krawędź pojazdu minie koniec od-cinka pomiarowego.

Jako wynik pomiaru przyjmuje się największy zmierzony poziom natę-żenia dźwięku według filtru A. Dla każdej strony pomiaru należy wyko-nać minimum po dwa pomiary. Pomiary należy uznać za ważne, jeżeli różnica między dwoma następującymi po sobie pomiarami z tej samej strony pojazdu nie przekracza 2 dBA. Następnie oblicza się średnią arytmetyczną dla pomiarów po każdej ze stron. Większa wartość zaokrą-glona do liczby całkowitej stanowi wynik końcowy.


Strona 129129129129

Badania hałasu nieporuszającego się pojazdu prowadzi się na obszarze, którego powierzchnia powinna być płaska i pozioma, o kształcie prosto-kąta i o bokach odległych minimum 3 m od obrysu pojazdu. Wysokość ustawienia mikrofonu nad powierzchnią obszaru pomiarowego powinna być równa wysokości końcówki wylotu rury wylotowej pojazdu, ale nie mniejsza niż 0,2 m. Mikrofon powinien być skierowany w stronę koń-cówki wydechu i odległy od niej o 0,5 ± 0,01 m.

W czasie pomiarów silnik powinien pracować z prędkością równą 0,75 prędkości obrotowej, przy której osiąga moc znamionową – dla silników o zapłonie iskrowym, lub z największą dopuszczalną przez regulator prędkością dla silników o zapłonie samoczynnym.

Tabela 5.3.1. Limity poziomu natężenia zewnętrznego hałasu zgodnie z dyrektywą 92/97/EWG Rady z dnia 10 listopada 1992 r.

Pojazdy

Limit poziomu natężenia

hałasu [dBA] Samochody osobowe 74 Autobusy o dopuszczalnej masie całkowitej mniejszej niż 3,5 Mg o mocy znamionowej silnika mniejszej niż 150 kW o mocy znamionowej silnika większej niż 150 kW

78 80

Autobusy i samochody ciężarowe o masie maksymalnej mniejszej niż 2 Mg o masie maksymalnej (2 ÷ 3,5) Mg

76 77

Samochody ciężarowe o dopuszczalnej masie całkowitej większej niż 3,5 Mg o mocy znamionowej silnika mniejszej niż 75 kW o mocy znamionowej silnika (75 ÷ 150) kW o mocy znamionowej silnika większej niż 150 kW

77 78 80

Motocykle o objętości skokowej mniejszej niż 80 cm3 o objętości skokowej (80 ÷ 175) cm3 o objętości skokowej większej niż 175 cm3

75 77 80

Motorowery o prędkości maksymalnej mniejszej niż 30 km/h o prędkości maksymalnej większej niż 30 km/h

70 75

Należy przeprowadzić minimum 3 pomiary, doprowadzając każdora-zowo silnik do wymaganej prędkości obrotowej, tak by największa róż-

ROZDZIAŁ 5

Strona 130130130130

nica trzech kolejnych pomiarów nie przekraczała 2 dBA. Za wynik koń-cowy przyjmuje się największą wartość z trzech pomiarów.

Badania poziomu natężenia hałasu wewnętrznego są wykonywane w czasie jazdy pojazdu po prostej i płaskiej drodze (pochyłość mniejsza niż 1%). Badania przeprowadza się w czasie jazdy z pięcioma stałymi prędkościami jazdy na biegach: najwyższym i poprzedzającym go. Pręd-kości przyjmują wartości równomiernie obejmujące zakresy określone w przepisach. Punkty pomiarów natężenia hałasu są następujące:

• dla pojazdów z jednym rzędem siedzeń – jeden punkt po-miaru w linii rzędu siedzeń,

• dla pojazdów o większej liczbie rzędów siedzeń niż 1, ale nie większej niż 9 – dwa punkty pomiaru w liniach: pierw-szego i ostatniego rzędu siedzeń,

• dla pojazdów o liczbie rzędów siedzeń większej niż 9 – trzy punkty pomiaru w liniach rzędu siedzeń: pierwszego, ostat-niego i najbliżej położonego środka przestrzeni wewnętrznej pojazdu.

Sposób umieszczenia mikrofonu pomiarowego względem fotela użytko-wnika pojazdu jest przedstawiony na rysunku 5.3.2.

650 ± 50

200 ± 20

Rysunek 5.3.2. Sposób rozmieszczenia mikrofonów nad siedzeniem podczas badań hałasu wewnątrz pojazdu (wg [32])

W każdym punkcie pomiaru i dla każdej prędkości jazdy przeprowadza się badania tak długo, jak długo różnice między trzema kolejnymi wyni-kami pomiarów są mniejsze niż 2 dBA. Jako wynik badania przyjmuje się największą wartość z trzech prawidłowych pomiarów. Dla punktu i warunków pomiaru, dla których wartość poziomu natężenia hałasu jest największa, przeprowadza się dodatkowo analizę widmową z uśrednia-niem w oktawowych pasmach częstotliwości.


Strona 131131131131

5.4. Sposoby zmniejszania szkodliwości hałasu i drgań wytwarzanych przez pojazdy

Szkodliwość oddziaływania procesów wibroakustycznych, generowa-nych przez pojazdy, na środowisko może być realizowana przez [8, 32]:

• ograniczenie generowania procesów wibroakustycznych,

• ograniczenie propagacji procesów wibroakustycznych,

• ochronę osobistą człowieka.

Ograniczenie generowania procesów wibroakustycznych polega na tłu-mieniu drgań w ciałach, będących źródłami tych procesów, a propagacji procesów – na tłumieniu drgań cząstek ośrodka. Drgania tłumi się przez: oddziaływanie na wymuszenia części maszyn i urządzeń oraz zastoso-wanie dodatkowych układów dynamicznych, oddziaływanie na parame-try układów drgających. Intensywność generowania drgać można ogra-niczać przez [8]:

• zmniejszenie niewyrównoważenia ruchomych części pojaz-dów,

• zmniejszenie obciążeń udarowych przez ograniczanie ko-nieczności stosowania dużych luzów dzięki m.in. odpowied-nio dostosowanym sztywnościom współpracujących ele-mentów, poprawie jakości wykonania elementów, stosowa-niu materiałów i technologii, umożliwiających zmniejszenie zużycia i poprawę trwałości,

• zmniejszanie obciążeń udarowych, generowanych w cylin-drze silnika, przez ograniczanie szybkości wzrostu ciśnienia czynnika roboczego,

• zmniejszenie obciążeń udarowych związanych ze współpra-cą kół z nawierzchnią,

ROZDZIAŁ 5

Strona 132132132132

• zmniejszenie drgań powierzchni, dzięki odpowiednio dosto-sowanym ich sztywnościom (lokalne usztywnienia) i wyko-rzystaniu materiałów o dużym tłumieniu wewnętrznym,

• zmniejszenie intensywności procesów wibroakustycznych, związanych z przepływem płynów.

Ograniczenie propagacji procesów wibroakustycznych, a więc intensyw-ności przenikania fal akustycznych, polega na stosowaniu rozwiązań, zwiększających intensywność odbicia i pochłaniania fal. Osiąga się ten efekt przez umieszczanie na drodze fal akustycznych przedmiotów o du-żym współczynniku pochłaniania fal akustycznych. Są to m.in. tłumiące wykładziny i osłony silnika i innych elementów, niekiedy pełniące rów-nież funkcje korygowania właściwości dynamicznych elementów drga-jących, przede wszystkim części cienkościennych (pokrywy, płyty).

Do ograniczenia propagacji procesów wibroakustycznych wykorzystuje się także zjawiska rozpraszania energii. Ten sposób stosuje się m.in. do zmniejszania hałasu wylotu spalin. Odpowiedni dobór tłumika hałasu wylotu spalin umożliwia zmniejszenie poziomu natężenia dźwięku o (12 ÷ 16) dBA.

W celu ochrony środowiska przed propagacją procesów wibroakustycz-nych wokół dróg stosuje się ekrany. Za ekran akustyczny uważa się każdy pionowy element o dostatecznej szerokości, wysokości i długości w stosunku do chronionego obiektu. Funkcje ekranów akustycznych mogą też pełnić rowy i tunele.

Ochroną osobistą człowieka przebywającego w polu akustycznym są ochraniacze słuchu. Jako ochraniacze słuchu mogą być wykorzystywane: wkładki do małżowin usznych oraz słuchawki ochronne.

W ośrodkach badawczych prowadzi się badania nad czynnymi metodami ograniczania szkodliwego oddziaływania na środowisko procesów wi-broakustycznych. Stosuje się w tym celu generowanie procesów o takiej samej amplitudzie i o odwrotnej fazie w stosunku do eliminowanych procesów wibroakustycznych. W przypadku hałasu stosuje się układy mikrofonów identyfikujących pole akustyczne w obszarze chronionym oraz układy głośników generujących w sposób nadążny dźwięk w po-staci fal o odwrotnej fazie w stosunku do hałasu. Takie rozwiązanie za-stosowano w systemie badawczym Opel ANC (ang. Active Noise Con-trol – aktywne sterowanie dźwięku) [32].


Strona 133133133133

6 Zagospodarowanie produktów odpadowych związanych z motoryzacją

ZAGOSPODAROWANIE PRODUKTÓW ODPADOWYCH ZWIĄZANYCH Z MOTORYZACJĄ

Strona 135135135135

Produkcja przemysłowa, szczególnie w przypadkach produkcji masowej, przyczynia się walnie do powstawania dużych ilości odpadów w wyniku eksploatacji i likwidacji produktów. Ten problem stanowi obecnie po-ważne zagrożenie środowiska naturalnego, zarówno w skali lokalnej, jak i globalnej (a nawet problemem staje się „zaśmiecanie” wszechświata). Zmniejszeniu tego zagrożenia ma sprzyjać racjonalizacja zagospodaro-wania produktów odpadowych, powstających w wyniku eksploatacji i li-kwidacji produktów przemysłowych.

Motoryzacja, ze względu na wyjątkową masowość produkcji i intensyw-ność eksploatacji oraz duże zaangażowanie materiałów i energii w pro-cesie produkcji, stanowi szczególny przykład zagrożenia środowiska produktami odpadowymi. Jest to również problem natury ekonomicznej, nie tylko ze względu na koszty niewykorzystanych produktów odpado-wych, ale i koszty składowania, wzrastające w przyspieszonym tempie.

W bogatej literaturze na temat zagospodarowania produktów odpado-wych motoryzacji (m.in. [32, 35, 60, 77, 78]) brak jest dotychczas do-statecznie sformalizowanej systematyki pojęć związanych z tymi zagad-nieniami. W niniejszej pracy, ze względu na ograniczenia objętości, przedstawiono jedynie podstawowe informacje na ten temat.

Podmioty oddziaływania motoryzacji na środowisko stanowią bardzo liczne kategorie. W niniejszym rozdziale autor ogranicza się jedynie do pojazdów samochodowych. W związku z tym rozważania są prowa-dzone na temat zagospodarowania pojazdów wycofanych z eksploatacji oraz produktów odpadowych obsługiwania pojazdów. Najważniejszymi aktami prawnymi, obowiązującymi w Polsce w związku z tematem roz-ważań, są: ustawa z dnia 27 kwietnia 2001 r. o odpadach, dyrektywa 2000/53/WE Parlamentu Europejskiego i Rady z dnia 18 września 2000r. w sprawie pojazdów wycofanych z eksploatacji, ustawa z dnia 20 stycznia 2005 r. o recyklingu pojazdów wycofanych z eksploatacji, dyrektywa 2008/98/WE Parlamentu Europejskiego i Rady z dnia 19 li-stopada 2008 r. w sprawie odpadów oraz uchylająca niektóre dyrektywy.

Pod pojęciem eksploatacji obiektu technicznego rozumie się zespół ce-lowych organizacyjno–technicznych i ekonomicznych działań ludzi z obiektem technicznym oraz wzajemne relacje występujące między nimi od chwili przyjęcia obiektu do wykorzystania aż do jego likwidacji. Wycofany z eksploatacji pojazd samochodowy jest traktowany jako odpad. Odpadami są również podzespoły, części i materiały eksploata-cyjne, usuwane z pojazdu w wyniku jego obsługiwania.

ROZDZIAŁ 6

Strona 136136136136

Odpady oznaczają każdą nieprzydatną substancję lub przedmiot, której posiadacz pozbywa się, zamierza się pozbyć, lub do których pozbycia został zobowiązany. Wśród odpadów wyróżnia się kategorię odpadów niebezpiecznych. Ich kategorie i rodzaje są zamieszczone w załączni-kach do ustawy o odpadach. W pojazdach samochodowych, wycofanych z eksploatacji, jest wiele odpadów niebezpiecznych, np. oleje czy aku-mulatory.

Gospodarowanie odpadami oznacza zbieranie, transport, odzysk i unie-szkodliwianie odpadów, w tym również nadzór nad takimi działaniami oraz nad miejscami unieszkodliwiania odpadów. Utylizacja to wyko-rzystywanie produktów odpadowych. W aktach prawnych używa się pojęcia odzysku odpadów. Pod pojęciem odzysku rozumie się wszelkie działania, niestwarzające zagrożenia dla życia, zdrowia ludzi lub dla śro-dowiska, polegające na wykorzystaniu odpadów w całości lub w części, lub prowadzące do odzyskania z odpadów substancji, materiałów lub energii i ich wykorzystania. Odzysk energii to termiczne przekształcanie odpadów w celu odzyskania energii. Przez unieszkodliwianie odpadów rozumie się poddanie odpadów procesom przekształceń biologicznych, fizycznych lub chemicznych, określonym w załączniku do ustawy o od-padach, w celu doprowadzenia ich do stanu, który nie stwarza zagrożenia dla życia, zdrowia ludzi lub dla środowiska.

Pod pojęciem recyklingu6 rozumie się taki odzysk, który polega na po-wtórnym przetwarzaniu substancji lub materiałów zawartych w odpa-dach w procesie produkcyjnym w celu uzyskania substancji lub mate-riału o przeznaczeniu pierwotnym lub o innym przeznaczeniu, w tym też recykling organiczny, z wyjątkiem odzysku energii. Recykling orga-niczny to tlenowa (w tym kompostowanie) lub beztlenowa obróbka od-padów, które ulegają rozkładowi biologicznemu w kontrolowanych wa-runkach przy wykorzystaniu mikroorganizmów, w wyniku której po-wstaje materia organiczna lub metan. Składowanie na składowisku od-padów nie jest traktowane jako recykling organiczny.

6 Nazwa „recykling” jest spolszczoną formą nazwy angielskiej „recycling”. Forma tej na-zwy jest całkowicie obca językowi polskiemu, podobnie jak rozpowszechniona nazwa „monitoring:. Słownik języka polskiego dopuszcza także nazwę „recyklizację” zgodną z naturą języka polskiego. Niestety, tak jak i w wielu innych przypadkach presji czynio-nej przez środowiska opiniotwórcze, choć dalekie od wiedzy o języku polskim, terminy obce językowi polskiemu i szkodliwe dla niego rozpowszechniają się w sposób lawi-nowy. Zatem w niniejszej pracy autor, aby być w zgodzie z kryterium komunikatywno-ści, jest zmuszony używać terminu „recykling”, choć z ciężkim sercem. Oczywiście naj-bardziej wrogim aktem dla kultury polskiej w opisywanej sytuacji jest używanie przez polskich uczonych w polskim środowisku terminu „recycling”.


Strona 137137137137

Zasady gospodarowania odpadami obejmują [8, 32, 35, 60, 77, 78]:

• zapobieganie powstawaniu odpadów lub ograniczanie ilości odpadów i ich negatywnego oddziaływania na środowisko przy wytwarzaniu produktów, podczas i po zakończeniu ich użytkowania,

• zapewnienie odzysku odpadów zgodnego z zasadami ochro-ny środowiska w przypadkach, gdy nie udało się zapobiec powstawaniu odpadów,

• zapewnianie, zgodne z zasadami ochrony środowiska, unie-szkodliwianie odpadów, których powstaniu nie udało się zapobiec lub których nie udało się poddać odzyskowi.

W racjonalizacji gospodarowania odpadami istotną rolę odgrywa zapo-bieganie powstawania odpadów, np. dzięki przedłużeniu trwałości obiektów technicznych.

W zależności od rodzajów produktów odpadowych rozróżnia się nastę-pujące rodzaje recyklingu [60, 77, 78]:

• produktowy,

• materiałowy.

Recykling produktowy polega na odzyskiwaniu do ponownego użycia – po ewentualnej regeneracji – zespołów, podzespołów i części pojazdów. Jest to najbardziej opłacalny rodzaj recyklingu.

Recykling materiałowy jest dokonywany przez rozdrobnienie pojazdów po uprzednim odzyskaniu zespołów, podzespołów, części i materiałów eksploatacyjnych, a następnie przez segregację materiałów do ponow-nego zastosowania. Zagospodarowanie odzyskanych materiałów może być różne, a rodzaje gałęzi przemysłu mogą znacznie odbiegać od prze-mysłu motoryzacyjnego. Przykładem jest wykorzystanie materiału odzy-skanego z opon do produkcji m.in. materiałów izolacyjnych, wykładzin podłogowych czy dodatków do asfaltu.

Niekiedy wyróżnia się z recyklingu materiałowego recykling chemiczny. Istotna różnica polega na tym, że odzyskiwany surowiec jest poddawany przetwarzaniu , w wyniku którego jest uzyskiwany materiał o innych właściwościach chemicznych i fizycznych niż odzyskiwany pierwotnie.

ROZDZIAŁ 6

Strona 138138138138

Racjonalizacja zagospodarowania produktów odpadowych motoryzacji wymaga skoordynowanych działań na etapie projektowania, wytwarza-nia, eksploatacji i likwidacji pojazdów.

Niebezpiecznymi odpadami pochodzącymi z pojazdów są, zgodnie z obowiązującymi przepisami, m.in. [8, 32]:

• płyny hamulcowe,

• oleje smarne,

• lekkie frakcje ze strzępienia samochodów (rozdrabniania w procesie recyklingu materiałowego),

• akumulatory ołowiowe.

Ustawa z dnia 1 kwietnia 2011 r. o zmianie ustawy „Prawo o ruchu dro-gowym” oraz ustawy o kierujących pojazdami stanowi, że pojazd może zostać wyrejestrowany na wniosek jego właściciela w przypadku znisz-czenia (kasacji pojazdu), jeżeli właściciel przedstawi zaświadczenia o przekazaniu pojazdu do stacji demontażu lub punktu zbierania pojaz-dów.

Proces technologiczny recyklingu pojazdów obejmuje [8, 32, 35]:

• złomowanie pojazdów,

• demontaż pojazdów,

• przerób złomu pozostałego po zdemontowaniu z pojazdów produktów odzyskowych (zespołów, podzespołów części oraz materiałów eksploatacyjnych i konstrukcyjnych),

• przetwarzanie odzyskanych produktów odpadowych w wyspecjalizowanych zakładach recyklingu,

• składowanie, przechowywanie i transport elementów pro-cesu technologicznego recyklingu pojazdów.

Ze względu na ekonomiczny aspekt recyklingu pojazdów jest konieczna racjonalizacja procesu technologicznego recyklingu przede wszystkim w zakresie [8, 32, 35]:

• odpowiedniego usytuowania zakładów recyklingu pojazdów z uwzględnieniem specyfiki regionów oraz wymaganej gęstości rozmieszczenia tego typu zakładów,


Strona 139139139139

• minimalizacji kosztów składowania, przechowywania i transportu elementów procesu technologicznego recyklingu pojazdów.

Skutki te są osiągane przez kompleksowe planowanie recyklingu pojaz-dów w skali co najmniej makroregionów. Recyklingiem pojazdów – ze względu na skalę tego przedsięwzięcia i znaczące skutki ekonomiczne, ekologiczne i społeczne – mogą zajmować się tylko wyspecjalizowane, licencjonowane zakłady, spełniające wymagania ochrony środowiska, a nad przebiegiem recyklingu musi być sprawowana kompleksowa kon-trola państwa.

Proces złomowania pojazdów jest prowadzony przez wyspecjalizowane zakłady. We wstępnej fazie recyklingu pojazdów następuje ich segrega-cja oraz magazynowanie. Ze względu na oszczędność miejsca oraz moż-liwość zapewnienia sprawnej organizacji dalszych etapów recyklingu zezłomowane pojazdy są przechowywane zazwyczaj na specjalnych re-gałach. Zakłady złomowania pojazdów muszą spełniać warunki ochrony środowiska przed skażeniem. Szczególnie niebezpieczne jest zanie-czyszczenie podłoża (gleby, wód powierzchniowych i głębinowych) przez wyciekające płyny eksploatacyjne, wypłukiwane przez wodę pro-dukty reakcji materiałów pojazdu ze składnikami otoczenia oraz zanie-czyszczenie atmosfery przez pary, pochodzące z materiałów konstruk-cyjnych i eksploatacyjnych.

Kolejnym etapem recyklingu pojazdów jest ich demontaż. Obejmuje on [8, 32, 35]:

• przyjmowanie i magazynowanie zezłomowanych pojazdów,

• kwalifikację pojazdów do demontażu (oględziny, diagnozo-wanie, testowanie),

• opróżnianie pojazdów z materiałów eksploatacyjnych,

• usuwanie akumulatorów, kół, szyb, zderzaków, lusterek i in-nych zewnętrznych części łatwych do rozbiórki,

• demontaż zespołów i podzespołów pojazdu (m.in. silnika, układu napędowego),

• rozbiórkę pozostałych części (m.in. foteli, wykładzin, tapi-cerki, kół, elementów z tworzyw sztucznych, przewodów elektrycznych),

ROZDZIAŁ 6

Strona 140140140140

• rozbiórkę elementów nadwozia, przeznaczonych do ponow-nego wykorzystania (dach, maska pokrywy silnika, klapa bagażnika, drzwi),

• segregację produktów demontażu według kryterium dal-szych etapów recyklingu.

W wyniku segregacji produkty demontażu są kwalifikowane do [8, 32, 35]:

• sprzedaży,

• regeneracji,

• dalszego przetwarzania,

• rozdrabniania (strzępienia) razem z nadwoziem.

W zależności od skali i organizacji przetwarzania zezłomowanych po-jazdów demontaż może być realizowany jako: stanowiskowy, potokowy i gniazdowy. W celu zapewnienia dostatecznej sprawności procesu de-montażu zakłady są wyposażone w specjalistyczną aparaturę, umożli-wiającą mechanizację pracy oraz urządzenia do oceny i diagnostyki pro-duktów demontażu.

Pojazd przyjęty do demontażu jest myty, osuszany sprężonym powie-trzem i poddany ocenie na stanowiskach diagnostycznych. Podstawowe badania diagnostyczne obejmują [8]:

• pomiar ciśnienia sprężania w cylindrach,

• pomiar ciśnienia oleju smarnego w silniku,

• badania elementów układów elektrycznych, m.in. prądnicy, rozrusznika i inne,

• sprawdzanie działania układu przeniesienia napędu.

Opróżnianie pojazdu z materiałów eksploatacyjnych polega na usunię- ciu [8]:

• paliwa,

• olejów smarnych i smarów,

• płynu chłodzącego,


Strona 141141141141

• płynu hamulcowego,

• czynnika chłodniczego z układu chłodniczego klimatyzacji,

• oleju z amortyzatorów,

• płynu ze zbiornika spryskiwacza szyb,

• innych płynów.

Osuszanie układów pojazdu odbywa się grawitacyjnie lub z zastosowa-niem pomp odciągających ciecze. Odzyskane materiały eksploatacyjne są segregowane, oceniane do dalszego zagospodarowania, pakowane i magazynowane.

Następnie jest usuwane wyposażenie zewnętrzne i wewnętrzne oraz de-montowane są zespoły i podzespoły i części pojazdu. Z nadwozia odcina się elementy możliwe do ponownego wykorzystania, takie jak: dach, słupki, maska pokrywy silnika, klapa bagażnika, drzwi.

Pozostała część nadwozia, której stan uniemożliwia bezpośrednie wyko-rzystanie, jest przeznaczona do rozdrobnienia. W celu zmniejszenia kosztów magazynowania i transportu stosuje się zgniatanie złomowanej części nadwozia. Wykorzystuje się do tego celu walce i prasy.

Rozdrabnianie zezłomowanych nadwozi jest wykonywane w młynach przemysłowych, tzw. strzępiarkach. Do segregacji rozdrobnionego mate-riału wykorzystuje się różnice właściwości fizycznych (gęstość, właści-wości magnetyczne itp.) odzyskiwanych materiałów. W związku z tym rozdrobniony materiał jest poddawany segregacjom pneumatycznej i magnetycznej. Ocenia się, że z recyklingu stopów metali, stanowiących masowo prawie 75% samochodu osobowego, istnieje możliwość odzy-skania prawie 100% stopów żelaza i do 90% stopów nieżelaznych.

Odzyskane w wyniku demontażu zespoły, podzespoły o części oraz ma-teriały eksploatacyjne są poddawane regeneracji i służą do ponownego wykorzystania w motoryzacji. Niewykorzystane palne części zezłomo-wanych pojazdów są poddawane odzyskowi energii w piecach przemy-słowych, w cementowniach i w hutnictwie jako dodatek do paliw.

Najczęściej używanymi powtórnie zespołami, demontowanymi z zezło-mowanych pojazdów, są [8]:

• silniki,

ROZDZIAŁ 6

Strona 142142142142

• zespoły układu przeniesienia napędu: skrzynie przekładnio-we, wały napędowe, mosty i osie napędowe,

• układy paliwowe,

• alternatory, rozruszniki i pozostałe elementy układów elek-trycznych,

• elementy nadwozia,

• elementy układu zawieszenia.

Części pojazdów, które są najczęściej poddawane recyklingowi produk-towemu to: koła, opony, reflektory, żarówki, zderzaki, szyby, fotele, ele-menty układów: zasilania, hamulcowego i inne.

Warunkiem dużej skuteczności recyklingu produktowego jest odpowied-nia kultura techniczna i jakość demontażu zezłomowanych pojazdów. Odzyskane zespoły, podzespoły i części po doprowadzeniu ich do stanu sprawności technicznej mogą być wprowadzone do sprzedaży i wyko-rzystywane jako części i urządzenia zamienne.

Ze względu na bardzo dużą rozmaitość asortymentową części i urządzeń zamiennych na rynku motoryzacyjnym skuteczność gospodarowania zespołami, podzespołami i częściami odzyskanymi metodami recyklingu produktowego jest zależna w znacznej mierze od organizacji obrotu tymi towarami. Decydującą rolę odgrywają w tym przypadku: jakość informa-cji o jakościowych i ilościowych stosunkach podaży i popytu oraz kom-pleksowe traktowanie obrotu w skali dostatecznie dużych struktur admi-nistracyjnych. W związku z tymi wymaganiami w Europie Zachodniej są obecnie wprowadzane koncepcje tzw. sklepów wirtualnych, realizujące obrót częściami i urządzeniami zamiennymi z recyklingu.

Podstawowymi materiałami eksploatacyjnymi, które powinny być pod-dawane recyklingowi, są: oleje smarne, płyny chłodzące i hamulcowe oraz czynniki chłodnicze w urządzeniach klimatyzacji.

Oleje smarne są stosowane w pojazdach przede wszystkim w silnikach, przekładniach i w układach hydraulicznych. Spośród tych olejów naj-większe jest zużycie olejów silnikowych i one stanowią dominującą uciążliwość dla środowiska w tej grupie zagrożeń. W czasie eksploatacji pogarszają się właściwości użytkowe olejów (tzw. starzenie przepraco-wanego oleju) z powodu m.in. ich zanieczyszczenia produktami zużycia części silnika (m.in. metale ciężkie), produktami utleniania i rozkładu termicznego oleju i paliwa oraz zanieczyszczeniami zewnętrznymi (pyły,


Strona 143143143143

paliwo, płyn chłodzący), a także z powodu zużywania się dodatków uszlachetniających. Na skutek pogorszenia się właściwości użytkowych olejów konieczna jest ich wymiana. Istnieje wiele metod technologicz-nych regeneracji przepracowanych olejów. Metody przetwarzania sto-sowane w instalacjach przemysłowych umożliwiają otrzymanie zregene-rowanych olejów o parametrach porównywalnych z parametrami olejów nowych.

Ciecze stosowane do chłodzenia silników spalinowych są najczęściej skomponowane na bazie glikoli lub poliglikoli etylenowych oraz propy-lenowych w stężeniu objętościowym (30 ÷ 50)% z użyciem dodatko-wych substancji poprawiających właściwości użytkowe, np. przeciw pienieniu się, przeciwkorozyjne, przeciwutleniające i inne. Trwałość płynów chłodzących jest oceniana na (3 ¸ 4) lat. Wymagania techniczne przy regeneracji płynów chłodzących nie są duże. Przede wszystkim nie ma konieczności segregacji różnych rodzajów płynów. Odzyskany glikol jest wykorzystywany do produkcji płynu chłodzącego. Pozostałość z de-stylacji znajduje zastosowanie w produkcji płynów przeciwzamarzają-cych, używanych do transportu kruszywa. Podobnie istnieje możliwość skutecznego recyklingu materiałowego w przypadku płynów hamulco-wych.

Częściami, których podstawowym składnikiem jest guma, są w pojaz-dach: opony, dętki, uszczelnienia, paski przekładniowe i połączenia gu-mowe. Dominujący udział gumy, zużywanej w motoryzacji, pochodzi z opon.

Opona składa się z konstrukcji nośnej i otaczającej ją powłoki gumowej – bieżnika. W skład części nośnej wchodzą: guma, gumowe nici kor-dowe i drut stalowy. Bieżnik stanowi warstwa gumy o zmiennych grubo-ści i kształcie. Jako tkaninę kordową wykorzystuje się wiskozę, polia-midy, poliestry, włókna szklane i splot z drutu stalowego.

Możliwości zagospodarowania zużytych opon są następujące [8]:

• bieżnikowanie i wulkanizacja,

• recykling materiałowy i chemiczny,

• odzysk energii.

Od kilkudziesięciu lat istnieje wyraźna tendencja zwiększania zastoso-wania tworzyw sztucznych w pojazdach. Uzyskuje się dzięki temu znaczne zmniejszenie masy pojazdu, a tworzywa sztuczne są materia-łami, umożliwiającymi szczególnie skuteczny recykling. Tworzywa

ROZDZIAŁ 6

Strona 144144144144

sztuczne charakteryzują się bardzo długim okresem biodegradacji, co powoduje, że duże ich zgromadzenie na wysypiskach odpadów stanowi zagrożenie dla środowiska. Pewne ograniczenia w recyklingu tworzyw sztucznych wynikają z ich dużej różnorodności.

W celu uzyskania dostatecznej skuteczności recyklingu tworzyw sztucz-nych z pojazdów jest konieczne [8, 32]:

• stosowanie tworzyw przystosowanych do recyklingu,

• ograniczenie różnorodności stosowanych tworzyw sztucz-nych w pojazdach,

• oznakowanie wyrobów z tworzyw sztucznych, umożliwia-jące łatwą identyfikację materiału,

• stosowanie rozwiązań konstrukcyjnych części z tworzyw, ułatwiających ich demontaż.

W wielkich koncernach motoryzacyjnych istnieje obecnie wyraźna ten-dencja ograniczania różnorodności stosowanych tworzyw sztucznych. Dąży się, aby uzyskiwać tworzywa o wymaganych właściwościach przez modyfikację jednego uniwersalnego tworzywa bazowego. Przykładowo w koncernie TOYOTA opracowano polimer TSOP (ang. Toyota Super Olefin Polimer – superolefinowy polimer Toyoty), którego użycie w sa-mochodzie jest znacznie bardziej powszechne niż dawniej: w niektórych modelach samochodów znaczna część elementów części z tworzyw sztucznych (nawet 25% masowo) jest wykonanych z TSOP [32].

Do odzyskiwania tworzyw sztucznych stosuje się przede wszystkim re-cykling materiałowy i recykling chemiczny.

Zużyte akumulatory są zaliczane do odpadów szczególnie szkodliwych dla środowiska i, w szczególności, dla organizmów żywych. Substan-cjami szkodliwymi dla środowiska, pochodzącymi ze zużytych akumu-latorów są [8]:

• ołów i jego związki,

• kwas siarkowy,

• uszczelniające pasty, zawierające m.in. związki metali ciężkich,

• tworzywa sztuczne, przede wszystkim polipropylen i ebonit.


Strona 145145145145

W związku z tak znacznym nagromadzeniem w zużytych akumulatorach substancji szkodliwych dla środowiska konieczne jest przywiązywanie znacznej wago do recyklingu akumulatorów. Podstawowym problemem jest gromadzenie i przechowywanie zużytych akumulatorów, a także ich transport do zakładów przetwarzania. Największym niebezpieczeństwem w tym etapie recyklingu jest zagrożenie zanieczyszczenia środowiska (powietrze, gleba, wody powierzchniowe) wyciekającym lub parującym elektrolitem. Zanieczyszczaniu środowiska elektrolitem towarzyszy ska-żenie związkami ołowiu i metali ciężkich, zawartych w szlamie ołowio-wym, znajdującym się w elektrolicie.

Istnieje wiele metod technologicznych zagospodarowania zużytych akumulatorów. Najprostsza stara metoda polegała na przetopie komplet-nych akumulatorów jedynie po opróżnieniu ich z elektrolitu. Skutecz-ność tej metody zarówno ekonomiczna, jak i ekologiczna była niewielka. Obecnie stosuje się metody przetwarzania akumulatorów z zastosowa-niem segregacji materiałów.

W motoryzacji w kilku układach silnika obecnie kluczowych ze względu na ochronę środowiska znajdują zastosowanie metale szlachetne. Naj-większa ich ilość jest w reaktorach katalitycznych, w których stosuje się przede wszystkim platynę, rod i pallad. Również w świecach zapłono-wych spotyka się elektrody ze stopów platyny. Metale szlachetne: złoto, srebro, platyna i pallad są stosowane w układach elektronicznych. Elek-tryczne przewody grzejne w ogrzewanych szybach wykonuje się z prosz-ku srebra. Obecnie, ze względu na największą gęstość zastosowania metali szlachetnych, recyklingowi poddaje się jedynie reaktory kata-lityczne.

Do odzyskiwania metali szlachetnych z ceramicznych lub metalicznych układów nośnych reaktora są stosowane dwa rodzaje technologii. Pierw-szy rodzaj technologii polega na stopieniu w piecu nośnika z dodatkiem innego metalu nieszlachetnego, który tworzy stop wraz z metalami szla-chetnymi. Po wygrzewaniu odseparowanego stopu w atmosferze tlenu metal nieszlachetny utlenia się i pozostają metale szlachetne. Drugi ro-dzaj technologii polega na wytrawianiu metali z nośników, a następnie separacji metali dzięki wykorzystaniu różnicy ich właściwości fizycz-nych i chemicznych. Skuteczność obydwu metod jest duża, na poziomie 90% w przypadku platyny i palladu oraz 70% – rodu [8, 32].

Spośród pozostałych części pojazdów poddawanych recyklingowi można jeszcze wymienić szkło, tapicerkę i fotele.

ROZDZIAŁ 6

Strona 146146146146

Szkło jest materiałem łatwym do recyklingu, jednak jakość odzyskanego materiału nie zapewnia wymagań optycznych stawianych szybom sto-sowanym w pojazdach. Podstawową przeszkodą w otrzymywaniu odzy-skiwanego szkła o dobrej jakości jest złożona konstrukcja szyb samo-chodowych. Są one warstwowe, klejone, hartowane i nierównomiernie barwione, a niektóre zawierają powłoki ceramiczne i galwaniczne oraz przewody elektryczne. Utrudnia to odseparowanie czystego szkła, co jest podstawowym warunkiem wyprodukowania szyb o dużej przezroczysto-ści. W związku z tym ze szkła, odzyskanego z części samochodowych, wykonuje się mniej odpowiedzialne wyroby.

Elementy tapicerki, wykładzin i foteli są wykonywane z surowców natu-ralnych i z tworzyw sztucznych. Po zmieleniu wyselekcjonowanych materiałów i dodaniu substancji wiążących otrzymuje się produkty, które mogą być wykorzystywane jako materiały izolujące i wyściółki (np. tzw. skóra ekologiczna).

Zagospodarowanie pojazdów samochodowych wycofanych z eksploata-cji oraz produktów odpadowych eksploatacji pojazdów jest obecnie dzie-dziną, do której przywiązuje się coraz większą uwagę ze względów nie tylko ekologicznych, ale i gospodarczo–społecznych. Świadomość po-trzeb sprawnego wykorzystania odpadów motoryzacyjnych jest po-wszechna, często jednak brak jest jeszcze dostatecznie skutecznych środków realizacji zamierzeń. Szczególnie trudny jest problem ograni-czenia intensywności powstawania odpadów, związanych z obsługiwa-niem samochodów, istnieje bowiem tendencja koncernów motoryzacyj-nych do usuwania usterek metodą wymiany jak największych ilości jak najbardziej złożonych podzespołów, co jest uzasadnione kryterium mak-symalizacji zysków. Natomiast w przypadku recyklingu pojazdów wycofanych z eksploatacji sytuacja jest dużo lepsza: zarówno współcze-sne konstrukcje samochodów, jak i procedury, związane z wyrejestro-waniem pojazdu, sprzyjają skutecznemu odzyskowi podzespołów, części i materiałów.


Strona 147147147147

7 Problemy bezpieczeństwa ruchu drogowego

PROBLEMY BEZPIECZEŃSTWA RUCHU DROGOWEGO

Strona 149149149149

Bezpieczeństwo ruchu drogowego obejmuje system: użytkownik ruchu drogowego – pojazd – otoczenie [33, 47, 49]. Uczestnikami ruchu dro-gowego mogą być: pieszy, kierujący pojazdem oraz każda inna osoba przebywająca w pojeździe lub na pojeździe na drodze. Pojazdem jest środek transportu przeznaczony do poruszania się po drodze oraz ma-szyna lub urządzenie do tego przystosowane. Natomiast pod pojęciem drogi rozumie się wydzielony pas terenu składający się z jezdni, pobo-cza, chodnika, drogi dla pieszych lub drogi dla rowerów, łącznie z toro-wiskiem pojazdów szynowych znajdującym się w obrębie tego pasa, przeznaczony do ruchu lub postoju pojazdów, ruchu pieszych, jazdy wierzchem lub pędzenia zwierząt.

Poziom bezpieczeństwa ruchu drogowego zależy od [49]:

• umiejętności kierowców,

• konstrukcji pojazdu,

• infrastruktury ruchu drogowego.

Zagrożenie wypadkowe to możliwość wystąpienia zdarzenia drogowego między [49]:

• pojazdami,

• pojazdem i człowiekiem,

• pojazdem i nieruchomą przeszkodą.

Zdarzeniem drogowym jest zdarzenie w ruchu drogowym, w którego wyniku co najmniej jeden z jego uczestników poniósł określone szkody [49, 76]. Spośród zdarzeń drogowych wyróżnia się kolizje drogowe i wypadki drogowe [49, 76]. Do kolizji drogowej dochodzi wtedy, gdy następuje gwałtowne zakłócenie ruchu drogowego. W wyniku kolizji po-wstają tylko straty materialne przynajmniej u jednego z jego uczestni-ków. Jeśli w wyniku kolizji są ofiary wśród użytkowników ruchu dro-gowego, wówczas mamy do czynienia z wypadkiem drogowym. Przez ofiarę rozumie się osobę, która utraciła życie lub doznała uszkodzenia ciała.

W analizie zdarzeń drogowych istotne znaczenie mają ich przyczyny i skutki. Przyczynami zdarzeń drogowych są wszystkie zdarzenie poprzedzające kolizję lub wypadek, np. stan techniczny pojazdu, jego prędkość, rodzaj i stan nawierzchni jezdnej, warunki atmosferyczne czy właściwości i stan kierowcy. Skutkami zdarzenia drogowego są wszyst-

ROZDZIAŁ 7

Strona 150150150150

kie zdarzenia, które wystąpiły po nim, np. obrażenia uczestników ruchu drogowego, biorących udział w zdarzeniu drogowym, oraz uszkodzenie pojazdów.

W zdarzeniu drogowym wyróżnia się trzy fazy: początkową, kulmina-cyjną i końcową [49].

W fazie początkowej powstaje sytuacja drogowa, uniemożliwiająca uniknięcie kolizji. W fazie kulminacyjnej powstają najpoważniejsze na-stępstwa zdarzenia drogowego (ofiary w uczestnikach zdarzenia, znisz-czenie pojazdów i infrastruktury ruchu). Faza końcowa jest konsekwen-cją i kontynuacją fazy kulminacyjnej. Trwa ona po zatrzymaniu się wszystkich uczestników zdarzenia drogowego (np. pożar).

Skutkami zdarzeń drogowych mogą być [49]:

• obrażenia lub śmierć uczestników ruchu drogowego,

• uszkodzenie lub zniszczenie pojazdów i ich ładunków,

• szkody materialne w infrastrukturze ruchu drogowego i oto-czeniu (środowisku – zarówno cywilizacyjnym, jak i natu-ralnym).

W odniesieniu do samochodów wyróżnia się [33, 41, 49]:

• bezpieczeństwo czynne,

• bezpieczeństwo bierne.

Bezpieczeństwo czynne określa zbiór właściwości samochodu, dzięki którym jest możliwe zmniejszenie prawdopodobieństwa wystąpienia zdarzenia drogowego. Bezpieczeństwo czynne dotyczy działań przed zaistnieniem niepożądanego zdarzenia drogowego.

Na bezpieczeństwo czynne mają wpływ takie właściwości dynamiczne samochodu, jak [49]:

• zdolność do ograniczania poślizgu i zarzucania,

• ograniczanie odrywania kół od nawierzchni w czasie hamowania,

• zdolność do przyspieszania pojazdu na śliskiej nawierzchni.


Strona 151151151151

W celu podwyższenia poziomu bezpieczeństwa czynnego pojazdów sto-suje się wiele rozwiązań technicznych, które umożliwiają poprawę ste-rowania ruchu pojazdu w zmiennych warunkach. Do takich rozwiązań należą m.in. [15, 34, 41, 42, 45, 47, 49]:

• układy przeciwblokujące (ABS – ang. Anti–Lock Brakes System), układy przeciwpoślizgowe (ASR – ang. Automatic Stability Requirement), układy wspomagające działanie kie-rownicy podczas jazdy po łuku drogi (ESP – ang. Electronic Stability Program) oraz układy wspomagające proces hamo-wania (BAS – ang Brake Assist),

• sterowanie na 4 koła (4WS – ang. Four Wheel Steering), na-pęd na 4 koła (4WD – ang. Four Wheel Drive) oraz ogumie-nie dostosowane do warunków,

• poprawa właściwości dynamicznych silnika,

• wspomaganie układów kierowniczych oraz zmienne przeło-żenie przekładni kierowniczej,

• zawieszenie aktywne,

• diagnostyka pokładowa.

Na bezpieczeństwo czynne mają wpływ te rozwiązania, które mogą się przyczynić do przyspieszenia działania kierowcy w sytuacji niebez-piecznej. Są to m.in. [33, 49]:

• elementy związane z dobrą widocznością: światła asyme-tryczne, światła przeciwmgłowe, urządzenie widoczności pośredniej (lustra oraz czujniki parkowania z jednostką sy-gnałową i kamery z wyświetlaczem), odpowiednia konstruk-cja nadwozia ze względu na widoczność, wycieraczki szyb przednich i tylnych,

• elementy poprawiające komfort jazdy, np.: regulacja położe-nia kierownicy, ergonomiczne fotele, klimatyzacja,

• przekładnia różnicowa (z ograniczonym poślizgiem, z bloka-dą).

Bezpieczeństwo bierne samochodu ma zapewnić zmniejszenie skutków zaistniałych już po zdarzeniu drogowym [49].

ROZDZIAŁ 7

Strona 152152152152

Istnieją zasady wpływające korzystnie na bezpieczeństwo bierne w ogól-ności. Należy do nich zastosowanie do budowy pojazdów w miarę moż-liwości materiałów niepalnych oraz unikanie ostrych krawędzi i ele-mentów wystających.

Wyróżnia się bezpieczeństwo bierne [49]:

• wewnętrzne,

• zewnętrzne.

Bezpieczeństwo bierne wewnętrzne dotyczy zmniejszenia prawdopodo-bieństwa wystąpienia ofiar wśród kierowcy i pasażerów, a także zabez-pieczenia ładunków przed uszkodzeniem. Bezpieczeństwo bierne ze-wnętrzne dotyczy natomiast innych uczestników zdarzenia drogowego.

Najważniejszym elementem wewnętrznego bezpieczeństwa biernego jest budowa pojazdu o programowalnej strukturze ze względu na sztywność i zdolność pochłaniania energii. Rozwiązanie takie zawiera tzw. strefy zgniotu, umieszczone w przedniej i tylnej częściach pojazdu, oraz tzw. strefę przeżycia o dużej sztywności, zawierającą kabinę pasażerów.

Dodatkowo urządzeniami wewnętrznego bezpieczeństwa biernego są [49]:

• pasy bezpieczeństwa,

• specjalne krzesełka i pasy bezpieczeństwa dla dzieci,

• poduszki i kurtyny powietrzne,

• zagłówki.

Pojazd powinien być tak skonstruowany, aby w przypadku zaistnienia kolizji jego niebezpieczne elementy (np. zbiornik paliwa czy akumula-tor) nie stanowiły dodatkowego zagrożenia.

Elementami konstrukcyjnymi, poprawiającymi poziom wewnętrznego bezpieczeństwa biernego, są również [49]:

• klejone i hartowane szyby,

• drzwi zabezpieczone przed samoczynnym otwarciem,

• energochłonne, bezodblaskowe i miękkie materiały wnętrza kabiny,


Strona 153153153153

• zastosowane siatki zabezpieczające ładunek, czy rolety bagażnika.

Zewnętrzne bezpieczeństwo bierne jest ukierunkowane na innych użyt-kowników dróg. Do rozwiązań na rzecz zewnętrznego bezpieczeństwa biernego można zaliczyć przede wszystkim działania poprawiające wi-doczność pojazdu oraz zmniejszające szkodliwe skutki zderzenia.

Wyróżnia się również bezpieczeństwo powypadkowe. Jest to zdolność do zmniejszenia skutków zdarzenia drogowego po zatrzymaniu się po-jazdu. Bezpieczeństwu temu sprzyja m.in. możliwość szybkiej likwidacji następstw zdarzenia drogowego oraz zapobieganie możliwości powsta-nia nowego niebezpieczeństwa drogowego Można to osiągnąć m.in. dzięki możliwości szybkiego awaryjnego opuszczenia pojazdu i zmniej-szeniu niebezpieczeństwa pożaru.

Bezpieczeństwo ekologiczne samochodu polega na zmniejszeniu szko-dliwych oddziaływań eksploatowanego samochodu na uczestników ru-chu drogowego i na środowisko ludzi: naturalne i cywilizacyjne. Bezpie-czeństwo to może być rozpatrywana w sytuacjach, zarówno normalnej eksploatacji pojazdu, jak i w związku z zaistnieniem zdarzenia drogo-wego. W czasie normalnej eksploatacji pojazdów najpoważniejsze za-grożenia ekologiczne to: emisja zanieczyszczeń, emisja hałasu i powo-dowanie drgań, emisja elektromagnetyczna, wycieki materiałów eksplo-atacyjnych oraz wzniecanie pyłów. W sytuacji zdarzenia drogowego największymi zagrożeniami ekologicznymi są: niszczenie elementów środowiska, zarówno cywilizacyjnego (m.in. infrastruktury drogowej), jak i naturalnego, w tym wycieki materiałów eksploatacyjnych, przede wszystkim paliw i olejów smarnych.

Rozpatruje się również bezpieczeństwo konstrukcyjne pojazdu [49]. Bezpieczeństwo to odnosi się do prawidłowego działania urządzeń, słu-żących do zapewnienia bezpieczeństwa pojazdu i ruchu drogowego. Od początku lat dziewięćdziesiątych XX w. rolę zapewnienia bezpieczeń-stwa konstrukcyjnego pojazdu przejmują w coraz większym stopniu systemy diagnostyki pokładowej OBD. Początkowo diagnostyka pokła-dowa była przeznaczona głównie do nadzorowania jakości urządzeń ograniczających emisję zanieczyszczeń. Z czasem systemy diagnostyki pokładowej przejmowały coraz więcej funkcji związanych z bezpieczeń-stwem pojazdów. Dzięki procedurom diagnostycznym, realizowanym w czasie eksploatacji pojazdu, sukcesywnie jest nadzorowana jakość pra-cy urządzeń zapewniających bezpieczeństwo pojazdu i ruchu drogo-wego.

8 Stateczność samochodu. Przyczepność kół jezdnych

STATECZNOŚĆ SAMOCHODU. PRZYCZEPNOŚĆ KÓŁ JEZDNYCH

Strona 155155155155

8.1. Informacje wprowadzające

Stateczność ruchu samochodu i przyczepność kół jezdnych do na-wierzchni należą do najważniejszych problemów bezpieczeństwa samo-chodu. Z tymi zagadnieniami wiążą się również pojęcia kierowalności pojazdu i jego sterowności [15, 34, 37, 39, 41, 42, 45, 47, 49].

Problemy stateczności i sterowalności samochodu są szczególnie wyraź-nie widoczne w dynamicznych warunkach ruchu, rozpatrywanych względem prędkości pojazdu [49]. Dynamiczne warunki ruchu, rozpa-trywane względem prędkości pojazdu, występują wtedy, kiedy wektor prędkości nie jest stały. Warunki te występują zatem w ruchu prostoli-niowym przy przyspieszaniu i hamowaniu oraz w ruchu krzywolinio-wym, nawet wtedy, gdy skalar prędkości jest stały. Utrzymanie toru ru-chu pojazdu w tych warunkach, gdy pojawiają dodatkowe wymuszenia wynikające z właściwości dynamicznych pojazdu (bezwładności, podat-ności i właściwości tłumiących, przede wszystkim zawieszenia i układu jezdnego), jest kluczową sprawą bezpieczeństwa.

8.2. Przyczepność kół jezdnych do nawierzchni

Pod pojęciem przyczepności rozumie się zdolność powierzchni opony do przylegania do nawierzchni jezdnej [49]. W oponie na powierzchni jej styku z nawierzchnią zachodzą skomplikowane zjawiska. Są one zwią-zane m.in. z odkształceniami opony i nawierzchni oraz procesami try-bologicznym. Lokalne siły styczne działające na elementarnych po-wierzchniach styku opony z nawierzchnią dają wypadkową siłę styczną między oponą i nawierzchnią. Siła przyczepności jest największą siłą styczną oddziaływania między kołem i nawierzchnią w określonych wa-runkach ruchu. Kierunek siły przyczepności jest zależny od sił działają-cych na pojazd w ruchu. Siłę przyczepności można rozłożyć na dwie prostopadłe składowe: wzdłużną – w płaszczyźnie koła i poprzeczną – boczną [39, 49].

ROZDZIAŁ 8

Strona 156156156156

Siła przyczepności może być przekazywana przez połączenie kształtowe i połączenie siłowe. W przypadku połączenia kształtowego przekazywa-nie sił następuje przez odpowiednio ukształtowane powierzchnie opony (opony terenowe, opony w kolcami) współpracującej z podanym podło-żem. Połączenie siłowe jest realizowane we współpracy bieżnika opony z nawierzchnią.

W teorii ruchu pojazdów ważnym pojęciem jest poślizg [39, 49]. Poślizg jest to utrata przyczepności na skutek przekroczenia dopuszczalnej w określonych warunkach siły przyczepności. Również poślizgiem nazy-wa się wielkość fizyczną [39, 49]:

ω

ω−=

r

rvS (8.2.1)

gdzie:

v – prędkość pojazdu,

r – promień dynamiczny koła,

ω – prędkość kątowa koła.

Rozróżnia się poślizg koła napędzającego – Sn, gdy prędkość kątowa koła jest większa niż wynikająca z prędkości pojazdu, i poślizg koła hamowanego – Sh, o zależności odwrotnej [39, 49].

Współczynnik przyczepności jest to stosunek siły przyczepności i nor-malnej reakcji nawierzchni (pionowej siły nacisku koła na nawierzchnię) [39, 49]:

n

x

F

F=µ (8.2.2)

gdzie:

Fx – siła przyczepności,

Fn – normalna reakcja nawierzchni.

Współczynnik przyczepności jest zależny od poślizgu: jego wartości i kierunku [39, 49]. Dla ruchu w kierunku wzdłużnym (w płaszczyźnie koła) jest współczynnik przyczepności wzdłużnej. Typową zależność współczynnika przyczepności wzdłużnej od poślizgu przedstawiono na rysunku 8.2.1.


Strona 157157157157

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2

µµµµx

µµµµxm

µµµµxs

Sxlin

Sxm Sx

Obszar stateczności Obszar niestateczności

Rysunek 8.2.1. Zależność współczynnika przyczepności wzdłużnej od poślizgu

Największa wartość współczynnika przyczepności µxm nosi nazwę współczynnika przyczepności przylgowej [49]. Występuje ona dla pośli-zgu Sxm. Współczynnik przyczepności dla pełnego poślizgu nosi nazwę współczynnika przyczepności poślizgowej µxs. Obszar o poślizgu mniej-szym od Sxm jest obszarem stateczności [39, 49]. Dla poślizgu większego od Sxm jest obszar niestateczności [39, 49]. W granicach 0 ÷ Sxlin zacho-dzi w przybliżeniu liniowa zależność współczynnika przyczepności od poślizgu [49]. W obszarze niestateczności występuje zablokowanie koła. Przeciwdziałaniu takiej sytuacji służy system przeciwblokujący ABS. Skuteczne hamowanie występuje w obszarze stateczności.

Współczynnik przyczepności jest zależny od prędkości. Jest to zależność malejąca – rysunek 8.2.2.

ROZDZIAŁ 8

Strona 158158158158

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

0 20 40 60 80 100 120

v [km/h]

µµµµx

nawierzchnia sucha

nawierzchnia wilgotna

nawierzchnia mokra

Rysunek 8.2.2. Zależność współczynnika przyczepności od prędkości

Szczególnie znamienna jest zależność współczynnika przyczepności od prędkości dla mokrej jezdni. Zjawisko zmniejszania się współczynnika przyczepności na mokrej jezdni w miarę zwiększania się prędkości na skutek nienadążania z odprowadzaniem wody z obszaru między oponą i nawierzchnią nosi nazwę akwaplaningu [49]. Zmniejszenie się współ-czynnika przyczepności w przypadku akwaplaningu jest tłumaczone po-jawianiem się klina wodnego między oponą i nawierzchnią, czego kon-sekwencją jest zastąpienie tarcia suchego tarciem płynnym. Prędkość graniczną pojawiania się niebezpieczeństwa akwaplaningu opisuje empi-ryczny wzór Horne’a [49]:

paq p35,6v = (8.2.3)

gdzie:

vaq [km/h],

pp [kPa] – ciśnienie w oponach. Prędkość graniczną pojawiania się niebezpieczeństwa akwaplaningu.

W przypadku obciążenia koła jednocześnie siłą wzdłużną Fx i boczną Fy siła wypadkowa wynosi [49]:

2y

2x FFF += (8.2.4)


Strona 159159159159

Współczynnik przyczepności, odpowiadający złożonemu stanowi obcią-żenia koła, wynosi:

2y

2x µ+µ=µ (8.2.5)

gdzie:

µx i µy – współczynniki przyczepności w kierunku wzdłużnym x i bocznym y.

8.3. Stateczność samochodu

Dla bezpieczeństwa ruchu pojazdu ważne są pojęcia: kierowalności, stateczności i sterowalności [15, 34, 37, 39, 41, 42, 45, 47, 49].

Pod pojęciem kierowalności rozumie się łatwość manewrowania i utrzy-mywania pojazdu na zamierzonym torze.

Stateczność samochodu jest to jego zdolność do zachowania nadanego mu przez kierowcę toru ruchu. Pojazd może utracić stateczność na sku-tek [39, 49]:

• niewłaściwego zachowania kierowcy (zbyt gwałtowna zmia-na kierunku jazdy lub hamowanie, zbyt duża prędkość),

• wymuszenia zewnętrznego,

• niesprawności technicznej pojazdu.

Rozróżnia się stateczność podłużną (kierunkową) i poprzeczną (boczną) [39, 49]. Utrata stateczności podłużnej może nastąpić w ruchu prostoli-niowym na skutek poślizgu. Do utraty stateczności poprzecznej dochodzi na skutek wymuszeń bocznych: w związku z zewnętrznym oddziaływa-niem bocznym lub w związku z ruchem krzywoliniowym samochodu.

W ruchu prostoliniowym na samochód traktowany jako ciało sztywne działają [39, 49]:

• siły napędowe osi napędzanych,

• siła oporu powietrza,

ROZDZIAŁ 8

Strona 160160160160

• siła oporu bezwładności,

• siła oporu toczenia,

• siła oporu wzniesienia,

• reakcje nawierzchni na osie,

• ciężar samochodu.

Siła oporu powietrza jest proporcjonalna do kwadratu prędkości opływu powietrza względem pojazdu, pola powierzchni czołowej i współczyn-nika oporu powietrza. Przyjmuje się, że siła oporów toczenia jest liniowo zależna od ciężaru samochodu i prędkości jazdy, a dopiero dla prędkości większych od 100 km/h od kwadratu prędkości. Siła oporów bezwładno-ści jest proporcjonalna do masy samochodu o wartości przeciwnej do przyspieszenia, będącego pochodną prędkości względem czasu. Opór wzniesienia jest proporcjonalny do ciężaru pojazdu i tangensa kąta wzniesienia.

Warunek stateczności podłużnej oznacza, że siła napędowa nie może być większa od siły przyczepności [39, 49]. Z bilansu sił działających wzdłuż samochodu można wyznaczyć prędkość samochodu, przy której następuje poślizg. Prędkość ta nosi nazwę prędkości granicznej. Z ana-lizy wielkości, mających wpływ na siły działające na pojazd, wynika, że warunkami ruchu sprzyjającymi utracie stateczności podłużnej jest przy-spieszanie przy dużej prędkości jazdy.

W stateczności poprzecznej ważną rolę odgrywa zjawisko poprzecznego znoszenia opony [39, 49]. Do zjawiska tego dochodzi na skutek działa-nia siły poprzecznej na styku opony i nawierzchni. Na skutek podatności opony dochodzi do jej odkształcenia i – w związku z tym – do odchyle-nia kierunku ruchu od płaszczyzny koła o kąt zwany kątem po-przecznego znoszenia. Wartość kąta znoszenia jest zależna m.in. od konstrukcji opony, ciśnienia w ogumieniu oraz poprzecznej siły wymu-szającej [39, 49].

Do utraty stateczności poprzecznej dochodzi przede wszystkim w ruchu po torze krzywoliniowym. Czynnikami sprzyjającymi utracie stateczno-ści w takim przypadku są: duża prędkość, gwałtowna zmiana kierunku ruchu i manewr hamowania.

Podstawowymi zagadnieniami stateczności poprzecznej samochodu są: poślizg poprzeczny oraz zarzucanie i wywracanie się pojazdu.


Strona 161161161161

Prędkość graniczna samochodu w ruchu krzywoliniowym samochodu wynika z przekroczenia przez siły poprzeczne sił przyczepności po-przecznej. Siły poprzeczne, działające na pojazd, to przede wszystkim siła odśrodkowa i poprzeczna składowa siły naporu wiatru. Czynnikami zmniejszającymi prędkość graniczną w ruchu krzywoliniowym są: mała wartość promienia krzywizny toru oraz zwrot siły wiatru zgodny ze zwrotem siły odśrodkowej.

Z bilansu sił promieniowych jest również możliwe wyznaczenie – dla określonej prędkości jazdy i określonego samochodu – kąta pochylenia bocznego drogi na zakręcie, aby nie dochodziło do poślizgu poprzecz-nego [49].

Przy ruchu krzywoliniowym samochodu, ze względu na jego zarzucanie, istotne znaczenie ma, która oś ma mniejszą prędkość graniczną [39, 49]. Jeśli prędkość pojazdu przekroczy prędkość graniczną osi tylnej, to na skutek poślizgu chwilowy środek skrętu przemieści się w taki sposób, że zmniejszy się promień skrętu. W konsekwencji nastąpi tzw. zacieśnienie zakrętu. Cechę tę nazywa się nadsterownością [39, 49]. Dla nadsterow-ności jest znamienna łatwość wprowadzania samochodu w zakręt, lecz jednocześnie trudność przeciwdziałania samoczynnego zmniejszania promienia skrętu.

W przypadku, gdy mniejsza jest prędkość graniczna osi przedniej, wcze-śniej występuje poślizg poprzeczny kół osi przedniej, co powoduje, że ulega zwiększeniu promień toru ruchu. Tę cechę nazywa się podsterow-nością [39, 49].

Ze względu na bezpieczeństwo korzystniejsza jest podsterowność samo-chodu, bowiem łatwiejsze jest utrzymanie pojazdu na torze krzywoli-niowym i wyprowadzanie go z zakrętu.

Zagadnienie wywracania się samochodu jest bardzo złożone. Ogólnie można stwierdzić, że do wywrócenia pojazdu może dojść po osiągnieciu przez środek masy płaszczyzny pionowej, przechodzącej przez oś wy-wracania samochodu [49]. Czynnikami, sprzyjającemu takiej sytuacji może być: duża prędkość w ruchu krzywoliniowym, boczna pochyłość jezdni, silny wiatr boczny albo uderzenie kołami np. w krawężnik – ry-sunek 8.2.3.

Modelowanie wywracania się samochodu jest zadaniem bardzo złożonym, szczególnie w przypadku nietraktowania pojazdu jako ciała sztywnego [49]. Uwzględnianie właściwości dynamicznych układów

ROZDZIAŁ 8

Strona 162162162162

pojazdu, przede wszystkim zawieszenia, umożliwia opracowanie modeli znacznie bardziej zgodnych z badanym pojazdem.

Rysunek 8.2.3. Schemat sytuacji sprzyjających wywracaniu się samochodu: a – najechanie na krawężnik, b – pochyła jezdnie (wg [49])

W modelach tych rozpatruje się dwa podstawowe kryteria [49]:

• kryterium odrywania się wewnętrznych kół na łuku drogi,

• kryterium osiągnięcia stanu równowagi nietrwałej (osiągnie-cia przez środek masy położenia na płaszczyźnie pionowej, przechodzącej przez oś wywracania samochodu).

W modelowaniu wywracania się samochodu trudnym problemem jest identyfikacja opracowanych modeli. Badania modeli wskazują, że są one bardzo wrażliwe na parametry, których bezpośrednie wyznaczenie empi-ryczne jest niekiedy trudne. Przykładem takiego parametru jest położenie środka masy [49].


Strona 163163163163

9 Oddziaływania elementów systemu użytkownik–pojazd–otoczenie

ODDZIAŁYWANIA ELEMENTÓW SYSTEMU UŻYTKOWNIK–POJAZD–OTOCZENIE

Strona 165165165165

9.1. Informacje wprowadzające

System użytkownik ruchu drogowego – pojazd drogowy – otoczenie obejmuje wszystkie elementy, związane z bezpieczeństwem i oddziały-waniem na środowisko [33, 47, 49]. Usterki techniczne pojazdu samo-chodowego są przyczyną zaledwie (2 ÷ 2,5)% zdarzeń drogowych, udział czynnika ludzkiego przekracza 90%, a błędne zachowanie kierują-cego aż 70% [49].

Najbardziej skomplikowanym elementem tego systemu jest użytkownik ruchu drogowego. Zachowanie tego elementu jest zdeterminowane cha-rakterystyką fizjologiczną człowieka oraz swoistymi cechami, zależnymi od osobowości, ukształtowanej czynnikami odziedziczonymi i wrodzo-nymi, świadomym kształceniem, oddziaływaniem środowiska oraz pracą własną [3]. Zachowanie uczestnika ruchu drogowego w sytuacjach typo-wego użytkowania pojazdów oraz w sytuacjach zdarzeń drogowych jest zatem zdeterminowane możliwościami, ograniczonymi limitami fizjolo-gicznymi, oraz osobowością. Zachowanie to objawia się m.in. czasem reakcji na bodźce zmysłowe i zdolnością rozróżniania wrażeń.

Pojazd ma również znaczący wpływ na bezpieczeństwo uczestników ru-chu drogowego. Rozpatruje się wpływ budowy pojazdu na bezpieczeń-stwo bierne i czynne. Szczególne znaczenie ma bezpieczna struktura nadwozia oraz układy: hamulcowy, kierowniczy, zawieszenia i jezdny.

Otoczenie pojazdu dotyczy infrastruktury ruchu drogowego. Istotną rolę odgrywają w tym przypadku rodzaje dróg, szczególne znaczenie mają najbardziej niebezpieczne ich struktury, tzn. skrzyżowania. W analizie otoczenia pojazdu ze względu na bezpieczeństwo rozpatruje się wyposa-żenie dróg w postaci rozwiązań inżynierii ruchu drogowego. Istotne zna-czenie dla bezpieczeństwa mają warunki atmosferyczne, często determi-nujące właściwości otoczenia.

ROZDZIAŁ 9

Strona 166166166166

9.2. Kierowca

Jak wspomniano czynnik ludzki jest przyczyną całkowitą lub częściową ponad 90% liczby zdarzeń drogowych, przy czym dominującym czynni-kiem jest zachowanie się kierującego (około 79%).

Na zachowanie się kierowcy i – w konsekwencji – jego możliwości do kierowania pojazdem mają wpływ [3]:

• cechy fizjologiczne,

• cechy psychologiczne,

• oddziaływanie czynników wewnętrznych i zewnętrznych, mających wpływ ma sprawność psycho–fizyczną, takich jak: stan zdrowia, czynniki silnie stresujące, wpływ substancji ograniczających sprawność psycho–fizyczną, np. środków odurzających i niektórych leków.

Elementarne procesy poznawcze człowieka, wykorzystywane również przez kierującego pojazdem, są sekwencją przetwarzania informacji, związaną przede wszystkim z odbieraniem, interpretowaniem i przecho-wywaniem informacji. Najbardziej podstawowym elementem poznaw-czym człowieka jest wrażenie [3]. Powstaje ono na skutek doświadczeń zmysłowych. U kierującego pojazdem dominujący jest zmysł wzroku. Duże znaczenie ma również zmysł słuchu. Należy jednak zwrócić uwagę również na zmysły: węchu, odczucia temperatury oraz równowagi i pro-priocepcji, czyli ułożenia części ciała względem siebie i napięcia mię-śniowego. Na podstawie wrażeń powstają w mózgu spostrzeżenia, które są wynikiem przetwarzaniu wrażeń wraz z ich zrozumieniem [3]. W tworzeniu spostrzeżeń biorą zatem udział również pojęcia, będące wynikiem poznania umysłowego. W wyobraźni powstają z kolei obrazy, będące odzwierciedleniem w świadomości spostrzeganych poprzednio przedmiotów i zjawisk, które w danej chwili nie działają na narządy zmysłowe. Są to wyobrażenia.

Wszystkie te elementy poznania występują w procesie dostarczania in-formacji kierującemu pojazdem. W kierowaniu pojazdem duże znaczenie mają przede wszystkim te właściwości, które są związane z przetwarza-niem i wykorzystywaniem informacji.


Strona 167167167167

Pamięć jest to zdolność do rejestrowania i ponownego przywoływania wyników procesu poznawczego. Myślenie wykorzystuje właśnie nie tylko ciągły proces poznawczy, ale i pamięć. Myślenie jest w kierowaniu pojazdem wykorzystywane w sposób ciągły, z czego nie zawsze kieru-jący musi zdawać sobie sprawę.

Uwaga jest z kolei skutkiem złożonego procesu poznawczego, umożli-wiającego: utrzymanie organizmu w stanie gotowości do działania, per-cepcji lub innych zachowań, podtrzymywanie stanu oczekiwania na po-jawienie się pewnych bodźców, wyodrębnianie istotnych elementów z pola percepcyjnego i tłumienie elementów nieistotnych (koncentracja uwagi). Uwaga polega na odpowiednim zorganizowaniu przebiegu wy-branej czynności psychicznej i dbaniu o to, aby uboczne procesy go nie zakłócały, a także na zaangażowaniu się w analizę danego bodźca i umiejętności oderwania się od jednego bodźca i skupienie się na innym.

W kierowaniu pojazdem istotne są następujące cechy uwagi [3, 49]:

• selektywność uwagi, polegająca na wyborze jednego obiektu poznania z wielu dostępnych i skupieniu się na nim,

• przedłużona koncentracja – zdolność do utrzymywania uwa-gi selektywnej przez dłuższy czas na tym samym obiekcie poznania,

• podzielność uwagi, polegająca na możliwości jednoczesnego nakierowania uwagi selektywnej na różne obiekty procesu poznania,

• przerzutność uwagi – zdolność szybkiego przełączania uwa-gi selektywnej pomiędzy różnymi obiektami procesu pozna-nia,

• czujność, dotycząca oczekiwania pojawienia się określonej informacji i ignorowania pozostałych informacji,

• przeszukiwanie – czynne poszukiwanie określonej informa-cji spośród zbioru różnych informacji, zdolności do celowe-go i aktywnego wyselekcjonowania z otoczenia konkretnych danych,

• zakres uwagi, charakteryzowany liczbą bodźców w jednost-ce czasu, na który człowiek jest w stanie właściwie zareago-wać.

ROZDZIAŁ 9

Strona 168168168168

Przedstawione pojęcia umożliwiają opisanie osobowości kierowcy i – w konsekwencji – jego zachowania.

Najważniejszy wpływ cech fizjologicznych na zachowanie się kierujące-go pojazdem ma wzrok i czas reakcji.

Wzrok jest zmysłem umożliwiającym realizacje wrażeń na bodźce świetlne. Dzięki temu jest możliwa identyfikacja przedmiotów poznania w trójwymiarowej przestrzeni i – konsekwencji procesu widzenia w cza-sie – również identyfikacji ruchu przedmiotów. Ważna cechą widzenia – przynajmniej w typowych warunkach oświetlenia – jest rozróżnianie barw, co ma duże znaczenie dla zwiększania ilości informacji dostarcza-nych do mózgu. Istotne jest również pole widzenia. Ocenia się, że do prawidłowego oceniania drogi jest potrzebny kąt widzenia 60º poziomie. Zmysł wzroku człowieka dla obuocznego widzenia znacznie przekracza to wymaganie. Kolejną ważną cecha ze względu na kierowanie jest od-porność na olśnienie, które jest chwilową utratą możliwości widzenia na skutek zbyt dużych kontrastów jasności. Zdolność adaptacji oznacza zdolność dostosowania organu wzroku do natężenia światła. Akomoda-cja z kolei to zdolność przystosowania zmysłu wzroku do odległości po-strzeganego przedmiotu. Ważny jest czas potrzebny do adaptacji i ako-modacji wzroku.

Czas reakcji jest ważną cechą charakteryzującą właściwości dynamiczne kierującego pojazdem [49]. W manewrach drogowych istotną odgrywa rolę czas postrzegania sytuacji drogowej. Czas ten jest od chwili spo-strzeżenia przedmiotów sytuacji drogowej do chwili zidentyfikowania tej sytuacji. Czas ten zależy m.in. od koncentracji, stanu zdrowia, zmęczenia i senności, a także położenia przedmiotów sytuacji drogowej w polu wi-dzenia. Po zidentyfikowaniu sytuacji drogowej następuje decyzja o pod-jęciu działania i rozpoczęcie działania. Czas poświęcony na te czynności składa się na czas reakcji w ruchu drogowym. Na czas postrzegania zna-czący wpływ mają: sprawność zmysłów oraz układu nerwowego. Czas podjęcia decyzji jest zależny od bardzo wielu czynników, m.in. od wie-dzy i umiejętności oraz – ogólnie – od osobowości. Czas rozpoczęcia działania jest związany z funkcjonowaniem układu nerwowego oraz ze sprawnością fizyczną.

Badania wykazują, że przeciętne czasy reakcji mieszczą się w sytuacjach drogowych w granicach: (0,35 ÷ 1,2) s w dzień i (0,4 ÷ 1,8) s w porze nocnej [49]. Dolne granice tych czasów należy traktować jako możliwo-ści ludzi, górne bowiem granice dotyczą prawie 99% kierowców.


Strona 169169169169

Kierowcy mogą się znacznie różnić np. temperamentem. Znacznie trud-niejsze jest jednak opisanie w sposób abstrakcyjny tego, co potocznie nazywa się kulturą osobistą, a co w sprawach bezpieczeństwa ruchu dro-gowego ma zazwyczaj ze strony kierującego dominujące znaczenie. Po-dobnie trudny jest ilościowy opis wpływu inteligencji i wiedzy na zdol-ności człowieka do kierowania pojazdem. Innym czynnikiem mającym duży wpływ na zachowanie się kierowcy, a w szczególności na skutecz-ność podejmowanych przez niego działań, są jego umiejętności, zwią-zane również z doświadczeniem. Z kolei doświadczenie może również sprzyjać tzw. syndromowi rutyny, co niejednokrotnie staje się przyczyna tragicznych konsekwencji.

Niezależnie od osobowości kierowcy na jego zachowanie mają wpływ czynniki wewnętrzne i zewnętrzne, wpływające na sprawność psycho–fizyczną. Czynniki wewnętrzne są związane z aktualnym stanem zdro-wia, z występowaniem czynników silnie stresujących, z oddziaływaniem środków odurzających i niektórych leków. Czynniki zewnętrzne również mogą silnie ograniczać sprawność psycho–fizyczną kierującego. Do ta-kich czynników można zaliczyć, np.: intensywny hałas, ostre i zmienne oświetlenie (m.in. błyski), nieprzyjemny zapach, nieprzyjemny smak, ale także stresujące zachowanie pasażerów i innym uczestników ruchu dro-gowego.

9.3. Pojazd

Jak już wspomniano usterki techniczne samochodów są przyczyna jedy-nie (2 ÷ 2,5)% zdarzeń drogowych.

Pojazd ma również znaczący wpływ na bezpieczeństwo uczestników ruchu drogowego. Najważniejszymi układami pojazdu, mającymi wpływ na bezpieczeństwo uczestników ruchu drogowego, są [49]:

• struktura samochodu, w szczególności nadwozia,

• układ hamulcowy,

• układ kierowniczy,

• zawieszenie,

• systemy diagnostyki pokładowej.

ROZDZIAŁ 9

Strona 170170170170

Struktura samochodu odgrywa ważną rolę w bezpieczeństwie biernym. Funkcje te są spełniane dzięki modułowej budowie nadwozia, zapew-niającej istnienie stref zgniotu w przedniej i tylnej częściach pojazdu, oraz tzw. strefy przeżycia o dużej sztywności, zawierającej kabinę pasa-żerów (rysunek 9.3.1).

Rysunek 9.3.1. Schemat stref nadwozia i zastosowania elementów do budowy nadwozia

(wg http://www.e–autonaprawa.pl/artykuly/667/nadwozia–w–kolizjach–drogowych.html)

Budowa nadwozia ma istotny wpływ również na bezpieczeństwo czynne ze względu na widoczność z miejsca


Strona 171171171171

kierującego. Dotyczy to zarówno widoczności bezpośredniej, jak i pośredniej. Widoczność bezpośrednia jest możliwa przez okna bez użycia lusterek7, pośrednia – w przypadku wykorzystywania do tego celu lusterek – jest również zależna od usytuowania, wielkości i kształtu okien.

Niesprawność układu hamulcowego jest jedną z najczęściej występujących przyczyn zdarzeń drogowych, spośród zdarzeń powodowanych przez czynniki techniczne pojazdu [49].

Pojazd samochodowy powinien być, zgodnie z prawem, wyposażony w układy hamulcowe: zasadniczy (roboczy), awaryjny (pomocniczy) i postojowy [46]. Układy awaryjny i postojowy mogą być wspólnymi układami. Układ roboczy powinien mieć ze względów bezpieczeństwa dwa niezależnie działające obwody hamowania.

Hamulec zasadniczy powinien umożliwić kierowcy sterowanie prędko-ści pojazdu i zatrzymanie pojazdu. Hamulec awaryjny, który powinien być uruchamiany niezależnie, ma za zadanie zatrzymać samochód w przypadku nieskuteczności hamulca zasadniczego, np. w przypadku awarii jednego z obwodów układu hamulcowego. Hamulec postojowy powinien umożliwić utrzymanie pojazdu w bezruchu na pochyłości na-wierzchni.

W ciężkich pojazdach są stosowane hamulce dodatkowe, tzw. zwalnia-cze [34, 41, 42, 46, 49]. Umożliwiają one długotrwałe hamowanie, szczególnie na długich spadkach.

Układy hamulcowe składają się z mechanizmów uruchamiających ha-mulce i z właściwych hamulców. Mechanizmy uruchamiające dzieli się na mechaniczne, hydrauliczne i pneumatyczne oraz układy mieszane, np. hydrauliczno–pneumatyczne [41, 42, 49]. Istnieją również nowe rozwią-zania elektrycznych urządzeń uruchamiających hamulce EMB (Electo Mechanical Brake) [41, 42, 49]. Dominującym rozwiązaniem są hamulce cierne: bębnowe i tarczowe. Istnieją również rozwiązania z hamulcami elektromagnetycznymi.

Tendencje rozwojowe hamulców są związane z zastosowaniem tarcz hamulcowych z materiałów ceramicznych, wykonywanych z kompozy-

7 Niekiedy specjaliści z zakresu bezpieczeństwa pojazdów [33] opowiadają się za używaniem terminu „lustro” zamiast formy zdrobniałej „lusterko”, jednak lustro kojarzy się z dużym obiektem ściennym. W ścisłym znaczeniu w samochodach są stosowane zwierciadła, ponieważ lustrami w zasadzie określa się zwierciadła płaskie.

ROZDZIAŁ 9

Strona 172172172172

tów węglowych [49]. Tarcze te współpracują z klockami hamulcowymi ze spieków metalicznych. Takie rozwiązanie zapewnia utrzymanie bar-dzo dużego współczynnika tarcia przy wysokiej temperaturze oraz za-pewnia małe zużycie i – w konsekwencji – dużą trwałość.

Zasadniczemu układowi hamulcowemu są stawiane wymagania skutecz-ności i stateczności hamowania.

Miara skuteczności hamowania są: średnie opóźnienie oraz droga ha-mowania od określonej prędkości do zatrzymania w określonych warun-kach. Szczegółowe badania w procedurze homologacyjnej są zgodne z dyrektywą 98/12/WE Komisji i regulaminem 13 EKG. Przeprowadza-ne są testy [46]:

• typu 0 – badanie skuteczności układu hamulcowego w stanie zimnym ze sprzęgłem wyłączonym i włączonym,

• typu I – badanie skuteczności układu hamulcowego przy cy-klicznym rozpędzaniu samochodu do prędkości 80% pręd-kości maksymalnej i hamowaniu ze stałym opóźnieniem,

• typu II – badanie skuteczności układu hamulcowego autobu-sów i samochodów ciężarowych z włączonym silnikiem i zwalniaczem podczas hamowania na długich spadkach drogi.

Pod pojęciem skuteczności hamowania rozumie się zdolność samochodu do zachowania w czasie hamowania toru jazdy założonego przez kie-rowcę, również w przypadku zablokowania kół którejkolwiek z osi [46, 49]. Zablokowanie kół następuje na skutek przekroczenia dopuszczalnej – w związku z przyczepnością – wartości siły hamowania. W warunkach awaryjnych w celu zapewnienia dużego opóźnienia hamowania jest ko-nieczne używania dużych sił hamowania. Istnieje – w związku z tym – niebezpieczeństwo zablokowania kół. Ze względów bezpieczeństwa mniej groźne jest zablokowanie kół osi przedniej. Pojazd, przy zabloko-wanych kołach przednich, utrzymuje dotychczasowy kierunek ruchu, nie można natomiast tego kierunku zmienić. Ruch samochodu jest zatem stateczny. Przy zablokowanych kołach tylnych ruch staje się niesta-teczny, ponieważ zakłócająca siła boczna może spowodować niekontro-lowaną zmianę kierunku ruchu pojazdu.

W czasie awaryjnego hamowania występują dynamiczne zmiany obcią-żenia poszczególnych kół oraz współczynnika przyczepności kół do na-wierzchni jezdnej. Ze względu na te warunki, w celu spełnienia zadań


Strona 173173173173

układu hamulcowego, stosuje się dodatkowe układy, m.in. korektory hamowania i urządzenia przeciwpoślizgowe [41, 42, 49].

Znaczącą poprawę skuteczności i stateczności hamowania osiągnięto dzięki zastosowaniu systemów przeciwblokujących ABS (niem. An-tiblockiersystem, ang. Anti–Lock Braking System) [49]. Zadaniem sys-temu ABS jest niedopuszczenie do tego, aby siła hamowania, niezależnie od siły nacisku na pedał hamulca, przekroczyła siłę przyczepności mię-dzy kołem i nawierzchnią.

Układy kierownicze mają za zadanie utrzymanie ruchu pojazdu po żąda-nym torze [41, 42, 49]. Ze względu bezpieczeństwa układ kierowniczy powinien być sztywny. Jest również wymagane, aby układ kierowniczy umożliwiał kierowcy odczucie identyfikujące ruch krzywoliniowy. Do identyfikacji tego ruchu kierujący wykorzystuje wrażenia związane m.in. z siłą odśrodkową, kątem bocznego przechyłu nadwozia, a także z ką-tami znoszenia. Dodatkowo jest istotne, aby zwiększonemu obrotowi koła kierownicy towarzyszył także zwiększający się moment oporu skrę-cania kierownicy. Układom kierowniczym stawia się również wymaga-nia możliwości manewrowania przy małych prędkościach jazdy oraz samopowracalności do ruchu na wprost. Wymagania te są osiągane dzięki odpowiedniej konstrukcji układu kierowniczego, także w przy-padku stosowania układów wspomagania.

Obecnie stosuje się głównie urządzenia wspomagające: hydrauliczne, pneumatyczne, elektrohydrauliczne i elektryczne [15, 41, 42, 49].

Rozwiązaniem na rzecz bezpieczeństwa jest sterowanie skrętu kół dwóch osi, nie tylko przedniej, ale i tylnej [15, 41, 42, 49]. Umożliwia to ła-twiejsze manewrowanie przy małej prędkości, szczególnie ważne jednak jest to, że istnieje również możliwość do poprawienia stabilności ruchu pojazdu po torze krzywoliniowym przy dużej prędkości.

Duży wpływ na bezpieczeństwo ma zawieszenie pojazdu. Zawieszenie jest układem podatnym z tłumieniem. Ma zadanie zmniejszenia sił prze-noszonych na nadwozie i rozpraszania energii. Jest wymagane, aby za-wieszenie zapewniało dobry kontakt kół z nawierzchnią jazdy we wszystkich warunkach ruchu. Charakterystyki zawieszenia muszą za-pewnić zatem kompromisowe rozwiązanie często sprzecznych wyma-gań. Z tego powodu najlepiej spełniają wymagania tzw. zawieszenia czynne, które umożliwiają dostosowanie charakterystyk podatności i tłumienia do wymuszeń siłowych i kinematycznych, działających na koła jezdne i na nadwozie.

ROZDZIAŁ 9

Strona 174174174174

Elementami podatnymi są [15, 41, 42, 49]: resory, sprężyny, miechy (pneumatyczne elementy podatne), drążki skrętne. Jako elementy tłu-miące są wykorzystywane amortyzatory.

Zadaniem prowadzącego układu zawieszenia jest zapewnienie kołom ru-chu poprzecznego. Wykorzystuje się do tego celu m.in. wahacze, drążki reakcyjne, stabilizatory oraz metalowo–gumowe elementy mocujące.

Zawieszenia pojazdów mogą być konstruowane jako zależne i nieza-leżne. W zawieszeniach zależnych ruch jednego koła osi wpływa na ruch drugiego koła (np. sztywny most na resorach piórowych), w zawiesze-niach niezależnych ruch jednego koła osi nie wpływa na ruch drugiego koła (np. kolumna MacPhersona).

Nowoczesne układy zawieszenia mają bardzo duży wpływ na poprawę poziomu bezpieczeństwa [15, 41, 42, 49]. Do takich rozwiązań można zaliczyć m.in. systemy ADS, ABC i ECS.

System ADS (ang. Adaptive Damping System – system adaptacyjnego tłumienia) umożliwia dopasowanie charakterystyk pneumatycznego za-wieszenia do aktualnego stanu nawierzchni niezależnie dla każdego koła. System ABC (ang. Active Body Control – system czynnego sterowania nadwozia) jest rozwinięciem systemu ADS. Obok elementów pneuma-tycznych występują elementy stalowe i hydrauliczne. System ten zmniej-sza również odchylenia nadwozia przy przyspieszeniach: wzdłużnych i bocznych, związanych z ruchem krzywoliniowym. Rozwinięciem wcześniejszych rozwiązań jest system ECS (ang. Electronically Control-led Suspension – zawieszenie sterowane elektronicznie), w którym zastosowano ciągłe nadzorowanie pracy zawieszenia, m.in. przyspieszeń nadwozia, prędkości jazdy i pracy układu hamulcowego oraz elektro-niczne sterowanie charakterystyk układu zawieszenia.

Ważną rolę w bezpieczeństwie zależnym od pojazdu odgrywają systemy diagnostyki pokładowej. Początkowo systemy te dotyczyły głównie nad-zorowania parametrów pracy silnika, głównie ze względu na emisję za-nieczyszczeń. Współczesne systemy diagnostyki pokładowej umożli-wiają kompleksową diagnostykę pracy układów pojazdu, w tym również układów odpowiedzialnych za bezpieczeństwo.


Strona 175175175175

9.4. Otoczenie

Pod pojęciem otoczenia w systemie „użytkownik ruchu drogowego – pojazd – otoczenie” rozumie się [49]:

• drogi i ich wyposażenie wraz z elementami infrastruktury ruchu drogowego,

• innych uczestników ruchu drogowego,

• warunki atmosferyczne.

Celowe jest przywołanie określeń kilku pojęć, związanych z drogami, zgodnie z prawem obowiązującym w Polsce [76]. Droga jest to wydzie-lony pas terenu składający się z jezdni, pobocza, chodnika, drogi dla pie-szych lub drogi dla rowerów, łącznie z torowiskiem pojazdów szyno-wych znajdującym się w obrębie tego pasa, przeznaczony do ruchu lub postoju pojazdów, ruchu pieszych, jazdy wierzchem lub pędzenia zwie-rząt. Droga twarda to droga z jezdnią o nawierzchni bitumicznej, beto-nowej, kostkowej, klinkierowej lub brukowcowej oraz z płyt betono-wych lub kamienno–betonowych, jeżeli długość nawierzchni przekracza 20 m. Inne drogi są drogami gruntowymi. Autostrada to droga dwujez-dniowa, oznaczona odpowiednimi znakami drogowymi, na której nie dopuszcza się ruchu poprzecznego, przeznaczona tylko do ruchu pojaz-dów samochodowych, które na równej, poziomej jezdni mogą rozwinąć prędkość co najmniej 40 km/h, w tym również w razie ciągnięcia przy-czep. Drogą ekspresową nazywa się drogę dwu– lub jednojezdniową, oznaczoną odpowiednimi znakami drogowymi, na której skrzyżowania występują wyjątkowo, przeznaczoną tylko do ruchu pojazdów samocho-dowych. Jezdnia to część drogi przeznaczoną do ruchu pojazdów, przy czym określenie to nie dotyczy torowisk wydzielonych z jezdni. Pasem ruchu nazywa się każdy z podłużnych pasów jezdni wystarczający do ru-chu jednego rzędu pojazdów wielośladowych, oznaczony lub nieozna-czony znakami drogowymi. W bezpieczeństwie ruchu drogowego waż-nym pojęciem jest skrzyżowanie. Jest to przecięcie się w jednym pozio-mie dróg mających jezdnię, ich połączenie lub rozwidlenie, łącznie z powierzchniami utworzonymi przez takie przecięcia, połączenia lub rozwidlenia; określenie to nie dotyczy przecięcia, połączenia lub rozwi-dlenia drogi twardej z drogą gruntową, z drogą stanowiącą dojazd do obiektu znajdującego się przy drodze lub z drogą wewnętrzną. Przejście dla pieszych to powierzchnia jezdni, drogi dla rowerów lub torowiska

ROZDZIAŁ 9

Strona 176176176176

przeznaczona do przechodzenia przez pieszych, oznaczona odpowied-nimi znakami drogowymi, a przejazd dla rowerzystów – powierzchnia jezdni lub torowiska przeznaczona do przejeżdżania przez rowerzystów, oznaczona odpowiednimi znakami drogowymi.

Na drogach stosuje się następujące znaki i sygnały drogowe [76]:

• znaki pionowe w postaci tarcz, tablic z napisami lub symbo-lami, które występują również w postaci znaków świetlnych,

• znaki poziome w postaci linii, napisów i symboli umieszczo-nych na nawierzchni drogi,

• sygnały świetlne nadawane przez sygnalizatory,

• sygnały dawane przez osoby do tego uprawnione,

• sygnały dźwiękowe lub wibracyjne wysyłane przez urządze-nia umieszczone na drodze.

Oprócz tego stosuje się znaki związane z oznaczeniem pasa drogowego i obiektów drogowych oraz oznaczenia w postaci urządzeń bezpieczeń-stwa ruchu drogowego, w szczególności w związku z zamknięciem drogi lub jej części dla ruchu, z prowadzeniem na odcinku drogi publicznej badań oraz znaki z napisami wskazującymi sposób korzystania z drogi.

Wpływ dróg na bezpieczeństwo bierne polega na zmniejszaniu prawdo-podobieństwa zaistnienia zdarzenia drogowego np. sygnalizatory świetl-ne, osłony przeciwolśnieniowe) lub zmniejszenia skutków takiego zda-rzenia (np. energochłonne słupy znaków drogowych lub latarń, energo-chłonne bariery i szpalery krzewów wzdłuż dróg).

Elementami bezpieczeństwa czynnego są urządzenia poprawiające płyn-ność ruchu, m.in. znaki i sygnały drogowe oraz bariery drogowe [49].

Podstawowym parametrem bezpieczeństwa ruchu drogowego jest pręd-kość pojazdu [49, 55]. Jak wiadomo energia kinetyczna pojazdu jest pro-porcjonalna do kwadratu prędkości. Wprowadza się pojęcie prędkości projektowej drogi. Poruszanie się pojazdów z prędkością projektową jest bezpieczne dla 85% kierowców. Większą od prędkości projektowej jest prędkość miarodajna. Przyjmuje się, że jest to dopuszczalna prędkość dla samochodu osobowego w ruchu swobodnym bez przeszkód ze strony


Strona 177177177177

innych użytkowników ruchu. Wprowadza się jeszcze pojęcie prędkości operacyjnej i prędkości środowiskowej. Prędkość operacyjna stanowi największą prędkość, z jaką może się pojazd poruszać bezpiecznie w przeciętnych warunkach ruchu i w korzystnych warunkach atmosfe-rycznych. Prędkość środowiskowa uwzględnia konieczność ograniczenia emisji hałasu i bezpieczeństwo pieszych i rowerzystów.

Pojęcia te są wykorzystywane przy projektowaniu dróg i ustalaniu limi-tów prędkości dozwolonej. Limitowanie prędkości jazdy odbywa się przez [21, 49, 55]:

• przepisy prawa,

• znaki ograniczające dopuszczalną prędkość,

• ukształtowanie drogi, np. kręte odcinki, zwężenia drogi, wy-sepki na jezdniach,

• skrzyżowania (m.in. skrzyżowania o ruchu okrężnym),

• progi spowalniające.

Jednym z najważniejszych parametrów, opisującym bezpieczeństwo drogowe, jest widoczność. Widocznością nazywa się możliwość zauwa-żenia przeszkody. Zagrożenia bezpieczeństwa związane z widocznością, zależne od otoczenia pojazdu, to przede wszystkim [33, 49]:

• ograniczone możliwości obserwacji: na skrzyżowaniach sko-śnych, wlotach z lewej strony, prostopadłych skrzyżowa-niach z zasłonięciami,

• ograniczona widoczność na wzniesieniach i łukach drogi,

• zmiana pasów w ruchu,

• sygnalizatory na skrzyżowaniach niewidoczne w słoneczne dni lub zbyt jaskrawe w nocy.

• zbyt małe promienie skrzyżowań dróg powodujące koniecz-ność najeżdżania na krawężniki i niszczenia ich.

Szczególnie niebezpieczne ze względu na widoczność są skośne skrzy-żowania dróg [33].

Znaczny wpływ na zmniejszenie zagrożeń bezpieczeństwa ma zarządza-nie ruchem. Zarządzanie ruchem obejmuje [13, 55]:

ROZDZIAŁ 9

Strona 178178178178

• organizację ruchu,

• nadzorowanie ruchu.

Organizacja ruchu jest zdeterminowana systemem sterowania ruchu oraz systemem konfiguracji dróg, parkingów i innych elementów infrastruk-tury ruchu drogowego, w tym oznakowania dróg i sygnalizacji [13, 55].

Nadzorowanie ruchu jest realizowane przede wszystkim przez służby po-rządkowe: policję drogową i straż miejską. Polega ono m.in. na sterowa-niu ruchem w miejscach o szczególnym znaczeniu ze względu na sytu-ację w ruchu drogowym, np. [13, 55]:

• zakłócenia ruchu spowodowane znacznym obciążeniem (w wyniku natężenia ruchu pojazdów lub zmian organizacji ruchu czy zdarzeń drogowych),

• sytuacje odbiegające od typowych warunków na skutek np. manifestacji i innych imprez oraz przejazdów dozorowa-nych kolumn.

Nadzorowanie ruchu obejmuje również kontrolę przestrzegania prawa w zakresie parkowania pojazdów.

Zarządzanie ruchem polega – w związku z powyższymi uwagami – na nadzorowaniu i interweniowaniu w następujących sytuacjach [13, 25]:

• wypadki drogowe i inne zdarzenia wymagające interwencji,

• występowanie zakłóceń płynności ruchu na skutek zatłocze-nia dróg,

• występowanie zakłóceń racjonalnego wykorzystania miejsc parkingowych,

• nietypowe wydarzenia wymagające zmian w organizacji ruchu,

• czasowe zmiany organizacji ruchu,

• warunki pogodowe i kęski żywiołowe utrudniające ruch.

Podstawowymi celami zarządzania ruchu są [13, 25]:

• zmniejszenie zagrożenia bezpieczeństwa uczestników ruchu drogowego,


Strona 179179179179

• uporządkowanie i ułatwienie ruchu uczestników ruchu drogowego,

• zwiększenie przepustowości dróg,

• zapewnienie korzystnych warunków ruchu drogowego wy-branym użytkownikom (komunikacja zbiorowa, rowerzyści, pieszy) przez ich preferencyjne traktowanie,

• utrudnienie ruchu drogowego wybranym użytkownikom, np. samochodom ciężarowym,

• zmniejszenie kosztów ruchu drogowego,

• zmniejszenie zużycia energii (m.in. zużycia paliw),

• zmniejszenie szkodliwego oddziaływania ruchu drogowego na środowisko, m.in. ze względu na emisję zanieczyszczeń i hałasu.

Cele zarządzania ruchem są osiągane m.in. przez następujące środki [13, 25]:

• przepisy prawa,

• oznakowanie dróg i sygnalizację,

• opłaty za korzystanie z infrastruktury ruchu drogowego,

• nadzór ruchu.

Podstawowymi wielkościami determinującymi ruch pojazdów są [13, 25]:

• struktura użytkowników dróg (samochody osobowe, dostaw-cze i ciężarowe, motocykle i motorowery, pojazdy komuni-kacji zbiorowej, rowerzyści i piesi użytkownicy dróg),

• natężenie ruchu pojazdów,

• organizacja ruchu, zależna m.in. od konfiguracji i oznako-wania dróg oraz od sterowania ruchu pojazdów.

Ponieważ wpływ na strukturę użytkowników dróg jest niewielki, a na natężenie ruchu pojazdów – szczególnie potencjalne – ograniczony, pod-stawowym środkiem poprawy warunków ruchu drogowego ze względu

ROZDZIAŁ 9

Strona 180180180180

na jego bezpieczeństwo i oddziaływanie na środowisko jest poprawa or-ganizacji ruchu, w szczególności zastosowanie zintegrowanego systemu zarządzania, umożliwiającego jak największą płynność ruchu pojazdów.

Uczestnikami ruchu drogowego są: pieszy, kierujący pojazdem oraz każda inna osoba przebywająca w pojeździe lub na pojeździe na drodze [76].

Najbardziej narażonymi uczestnikami ruchu drogowego są piesi. Konse-kwencje zdarzenia drogowego z udziałem pieszego i pojazdu są nie-współmiernie poważniejsze dla pieszego. Dodatkowo często piesi są mniej świadomymi uczestnikami ruchu drogowego, mogą też mieć ogra-niczoną percepcje na skutek środków odurzających, nie narażając się przy tym na restrykcje prawne, jak ma to miejsce w przypadku kierują-cych pojazdami.

Problem bezpieczeństwa pieszych jest bardzo złożony. Czynnikami, przyczyniającymi się do zmniejszenia zagrożenia pieszych, są liczne rozwiązania organizacji i nadzorowania ruchu, m.in. przejścia dla pie-szych, sygnalizacja świetlna, wysepki dla pieszych itp. Dominujące jed-nak znaczenie ma zachowanie się kierowców, czyli tzw. kultura kierow-ców. Poważnym wsparciem jest oczywiście restrykcyjne nadzorowanie praw pieszych.

Innymi użytkownikami dróg, narażonymi na duże niebezpieczeństwa, są rowerzyści. Zagrożenie na drogach pozamiejskich jest związane m.in. z nierespektowaniem przez kierowców praw rowerzystów oraz z niezau-ważaniem ich. Często rowerzyści stwarzają zagrożenie przez niezacho-wanie stabilności ruchu, m.in. w związku z pozostawaniem pod działa-niem środków odurzających. W miastach zagrożenia wynikają głównie z dużego natężenia ruchu pojazdów samochodowych. Elementami wpły-wającymi na zmniejszenie zagrożenia rowerzystów są wyodrębnione systemy dróg rowerowych. Systemy te jednak często stanowią również poważne zagrożenia bezpieczeństwa. Szczególnie groźne są skrzyżowa-nia skośne z drogami dla pojazdów samochodowych, np. na skrzyżowa-niach o ruchu okrężnym. W takim przypadku dojeżdżający do skrzyżo-wania rowerzysta jest praktycznie prawie do końca niewidoczny dla do-jeżdżającego samochodu. Również niebezpieczne są ciągi pieszo–rowe-rowe, gdzie może dochodzić do znacznego zagrożenia bezpieczeństwa pieszych.

Szczególnie dużo problemów bezpieczeństwa jest, związanych z moto-cyklistami. Istnieją dwa podstawowe problemy. Pierwszy to często wy-stępująca u motocyklistów, szczególnie młodego pokolenia, brawura,


Strona 181181181181

objawiająca się m.in. niewiarygodnie dużą prędkością jazdy, nonszalan-cją, brakiem wyobraźni i pogardą dla norm współżycia. Duży udział w tym zagrożeniu ma skrajna niekiedy nieudolność służb porządkowych, co jest powszechnie zauważalne. Drugie zagrożenie jest związane z nie-zauważaniem motocykli przez kierowców samochodów. Wynika to nie tylko z braku przyzwyczajenia kierowców samochodów do motocykli, ale również z nagle pojawiających się jednośladów.

Inni użytkownicy ruchu drogowego, z którymi są związane specyficzne zagrożenia, to: pojazdy przewożące towary niebezpieczne, pojazdy po-nadgabarytowe, pojazdy specjalne (np. pogotowie ratunkowe, policja, straż pożarna, pomoc drogowa, polewaczki). Pojazdy takie są specjalnie oznakowane, często są wyposażone w żółte lub niebieskie migające światła.

Specyficzne są zagrożenia dla pojazdów z napędem silnikowym, wyko-rzystywanych przez osoby niepełnosprawne.

Odrębne problemy bezpieczeństwa ruchu drogowego są związane z po-jawianiem się na drogach zaprzęgów konnych i osób jadących wierz-chem, co jednak na drogach publicznych staje się zjawiskiem występują-cym coraz rzadziej.

Warunki atmosferyczne mogą mieć znaczny wpływ na bezpieczeństwo uczestników ruchu drogowego. Najważniejszymi zjawiskami atmosfe-rycznymi są:

• opady deszczu,

• opady śniegu,

• mgła,

• wiatr,

• temperatura,

• wilgotność,

• zanieczyszczenie powietrza atmosferycznego,

• oświetlenie naturalne.

Gwałtowne opady deszczu przyczyniają się do zmniejszenia przyczep-ności kół jezdnych z nawierzchnią. Może pojawić się zjawisko akwapla-ningu (utraty przyczepności opony podczas jazdy po nawierzchni po-

ROZDZIAŁ 9

Strona 182182182182

krytej wodą, spowodowana tworzeniem się warstwy wody między oponą a jezdnią) [49]. Opady deszczu przyczyniają się również do opadania li-ści, które mogą na jezdni również przyczyniać się do utraty przyczepno-ści. Gwałtowny deszcz powoduje znaczne ograniczenie widoczności.

Opady śniegu są znacznym utrudnieniem dla uczestników ruchu drogo-wego. Śnieg na jezdni powoduje znaczne pogorszenie przyczepności kół, a padający śnieg ogranicza widoczność. Szczególnie śnieg padający w ciemności powoduje duże rozproszenie świateł reflektorów, co stano-wi poważne ograniczenie widoczności.

Mgła bardzo poważnie ogranicza widzialność, zarówno otoczenia, jak i własnego pojazdu. Stanowi to bardzo duże zagrożenie bezpieczeństwa. Próbuje się temu zapobiec przez stosowanie specjalnego oświetlenia pojazdu, jednak trzeba stwierdzić, że w bardzo gęstej mgle skutek spe-cjalnego oświetlenia nie stanowi dostatecznie bezpiecznego rozwiązania.

Silny i porywisty wiatr może przyczyniać się do utraty stabilności ruchu pojazdu, szczególnie przy pojawiających się porywach i przy wyjazdach spoza zasłon.

Temperatura powietrza może mieć duży wpływ na bezpieczeństwo uczestników ruchu drogowego. Wysoka temperatura, szczególnie przy dużej wilgotności, może być czynnikiem wpływającym na zmęczenie użytkowników dróg. Może to się przyczyniać do zwiększenia zagrożenia bezpieczeństwa uczestników ruchu drogowego. Rozwiązaniem ograni-czającym częściowo to zagrożenie jest klimatyzacja. Daje ona jednak skutek tylko dla kierującego i pasażerów pojazdu klimatyzowanego. Poza tym opinie na temat klimatyzacji w samochodzie są różne. Nie-który użytkownicy klimatyzacji uskarżają się na zbyt duże różnice tem-peratury wnętrza i zewnętrza pojazdu, co może przyczyniać się do po-gorszenia stanu zdrowia. Problemem jest również znaczne wysuszanie powietrza w kabinie przez układy klimatyzacji (znane są przypadki od-klejania się siatkówki w oku na skutek przesuszenia). Przeważa jednak opinia, że układy klimatyzacji mają korzystny wpływ na bezpieczeń-stwo.

Niska temperatura otoczenia przyczynia się do zmiany stanu skupienia wody. Oblodzenie jezdni jest jednym z najpoważniejszych zagrożeń bezpieczeństwa uczestników ruchu drogowego. Szczególnie groźne jest zamarzanie mżawki opadającej na zamarzniętą nawierzchnię drogi. W ekstremalnych warunkach nawet systemy przeciwblokujące ABS nie są dostatecznym zabezpieczeniem.


Strona 183183183183

Niezbyt często są opisywane zjawiska zagrożenia bezpieczeństwa, zwią-zane z zanieczyszczeniem powietrza atmosferycznego. Zanieczyszczenie powietrza może pochodzić ze źródeł zarówno motoryzacyjnych (np. smog fotochemiczny), jak i innych, np. przemysłowych (np. smog lon-dyński) czy rolniczych (m.in. dymy z wypalania traw), a także natural-nych (np. wyziewy wulkaniczne). Zanieczyszczenie powietrza atmosfe-rycznego może prowadzić z jednej strony do ograniczenia sprawności uczestników ruchu drogowego, z drugiej – ograniczenia widoczności. Znane są również specyficzne przypadki wpływu zanieczyszczenia po-wietrza atmosferycznego na bezpieczeństwo, np. nadmierna emisja pod-tlenku azotu, który jest tzw. gazem rozśmieszającym, może przyczynić się do utraty racjonalnej oceny sytuacji przez kierującego w pojeździe poruszającym się za emitorem tego zanieczyszczenia.

Naturalne oświetlenie jest jednym z najważniejszych zjawisk determi-nujących widoczność. Zbyt słabe oświetlenie (ciemność) powoduje znaczne ograniczenie widoczności, czemu przeciwdziała się oświetle-niem dróg oraz używaniem świateł pojazdu. Zbyt duże natężenie światła powoduje również ograniczenie widoczności. Bardzo niebezpieczna jest jazda pod Słońce, szczególnie znajdujące się nisko nad horyzontem, mimo że wówczas natężenie światła jest mniejsze niż w przypadku większej wysokości Słońca.

Z oświetleniem naturalnym i sztucznym otoczenia jezdni jest związany problem jeżdżenia samochodów z włączonymi światłami mijania lub światłami do jazdy dziennej. Używanie tych świateł powoduje poprawę widoczności oświetlonego pojazdu. W związku z tym używanie świateł w ciągu dnia sprzyja zmniejszeniu zagrożenia bezpieczeństwa. Oce-niono, że w Unii Europejskiej stosowanie świateł w dzień przyczyniło się do zmniejszenia liczby zdarzeń drogowych o ponad 12%, w tym ciężkich wypadków o prawie 25% i ofiar śmiertelnych o około 20%.

Nie sposób jest również nie zauważyć poważnego problemu, związanego z otoczeniem jezdni. Bardzo dużym zagrożeniem bezpieczeństwa uczestników ruchu drogowego są: brak utwardzonych poboczy, głębokie rowy wzdłuż dróg i – w najwyższym stopniu – drzewa sadzone wzdłuż dróg. Drzewa znajdujące się przy drogach w przypadku wypadnięcia samochodu z jezdni stanowią śmiertelne zagrożenie dla osób znajdują-cych się w pojeździe. Drzewa mogą przyczyniać się również do gwał-townych zmian sił naporu wiatru na pojazdy, a także natężenia oświetle-nia drogi. Poza tym drzewa ustawione w szpalerach nie stanowią prze-szkody dla zawiei i zamieci. Dodatkowe zagrożenie jest związane z upadkami drzew w czasie nawałnic oraz z opadaniem konarów złama-nych pod obciążeniem śniegu. Racjonalnym rozwiązaniem jest sadzenie

ROZDZIAŁ 9

Strona 184184184184

wzdłuż dróg gęstych krzaków, które skutecznie chronią przed zawiejami i zamieciami. Ponadto szpalery krzaków stanowią ochronę w przypadku wypadnięcia samochodu z jezdni, jest bowiem możliwe w miarę bez-pieczne rozproszenie energii kinetycznej pojazdu. Istnieje również moż-liwość takiego doboru gatunków krzaków, aby spełniały one rolę aku-mulacyjną w stosunku do niektórych zanieczyszczeń emitowanych z pojazdów. Szpalery krzaków stanowią także rodzaj ekranu akustycz-nego. Niestety wielu przedstawicieli organizacji ekologicznych, którzy są zazwyczaj zupełnie nieprzygotowani merytorycznie, a w swej działal-ności znajdują wygodny sposób na życie, w bezmyślny sposób rozpo-wszechnia idee sadzenia drzew wzdłuż dróg. Nie pierwszy raz w historii ludzkości bezmyślna aktywność potrafi być przyczyną nieszczęść.


Strona 185185185185

10Urządzenia techniczne pojazdu zmniejszające zagrożenia bezpieczeństwa

URZĄDZENIA TECHNICZNE POJAZDU ZMNIEJSZAJĄCE ZAGROŻENIA BEZPIECZEŃSTWA

Strona 187187187187

10.1. Urządzenia bezpieczeństwa biernego i czynnego

Do najważniejszych urządzeń przyczyniających się do bezpieczeństwa biernego należą pasy bezpieczeństwa, poduszki i kurtyny powietrzne, fotele z zagłówkami, specjalne krzesełka i pasy bezpieczeństwa dla dzieci, a także siatki zabezpieczające ładunek i rolety bagażnika [49].

Pasy bezpieczeństwa w samochodzie są wykonane z tkaniny lub two-rzywa sztucznego. Po zapięciu pasów, częściowo chronią one ludzi przed uszkodzeniami ciała, w razie zderzenia lub gwałtownego hamo-wania samochodu. Pierwsze pasy bezpieczeństwa zostały zastosowane seryjnie w 1958 r. w samochodzie produkcji koncernu Volvo [49].

Wyniki badań statystycznych wykazują bardzo dużą skuteczność pasów bezpieczeństwa. Stwierdzono, że wprowadzenie pasów bezpieczeństwa spowodowało zmniejszenie śmiertelnych skutków wypadków drogo-wych o około 65% [49]. Pasy chronią kierowców i pasażerów przed wy-padnięciem przez wybitą przednią szybę w czasie czołowego zderzenia. Jeśli pasażerowie mają niezapięte pasy, takie wypadki kończą się w 73% śmiercią, dla zapiętych pasów tylko w 1% [49]. Pasy bezpieczeństwa również skutecznie chronią osoby przewożone w samochodzie w sytu-acji zderzeń ukośnych, w przedziale do 20º w stosunku do osi podłużnej samochodu [49].

Wymagania w stosunku do pasów bezpieczeństwa są opisane w regula-minie nr 16 EKG. Wymagania są postawione m.in.:

• sposobowi zamontowania pasów;

• sztywnym częściom pasa: zamkowi, mechanizmowi regula-cji i częściom mocującym, które nie powinny mieć ostrych krawędzi; zamkom stawia się wymagania granicznych sił ich otwarcia;

• taśmie o właściwościach pochłaniania i rozpraszania energii, odpornej na skręcanie i strzępienie;

ROZDZIAŁ 10

Strona 188188188188

• · mechanizmowi regulacji długości pasa.

Pasy można sklasyfikować według różnych kryteriów.

Pasy ze względu na to, czy ich długość wymaga indywidualnego dopaso-wania, klasyfikuje się na [49]:

• statyczne, wymagające każdorazowego dopasowania długoś-ci,

• bezwładnościowe, wyposażone w mechanizm sprężynowego zwijania pasa; pasy te umożliwiają pochylenie ciała bez konieczności odpinania pasa, a blokowanie pasów następuje na skutek działania siły bezwładności.

Istnieje również podział pasów na [49]:

• czynne, wymagające ich zapięcia przez użytkownika,

• bierne, niewyposażone w klamrę zapinającą, których zapię-cie następuje automatycznie po zajęciu miejsca przez użyt-kownika samochodu.

Ze względu na liczbę punktów mocowania pasy bezpieczeństwa dzieli się na [49]:

• dwupunktowe, czyli biodrowe (rysunek 11.1),

• trzypunktowe, czyli ramieniowo–biodrowe (rysunek 11.2).

Rysunek 11.1. Trzypunktowy pas bezpieczeństwa (wg http://pl.wikipedia.org/wiki/Pas_bezpieczeństwa)


Strona 189189189189

Rysunek 11.2. Dwupunktowy pas bezpieczeństwa (wg http://pl.wikipedia.org/wiki/Pas_bezpieczeństwa)

W samochodach rajdowych i wyścigowych stosuje się pasy szelkowe, składające się z odcinka biodrowego i dwóch odcinków ramieniowych.

Urządzeniem poprawiającym właściwości pasów bezpieczeństwa jest mechanizm regulacji położenia górnego punktu mocowania pasa.

W przypadku zderzenia działanie pasów bezwładnościowych jest opóź-nione w stosunku do przyczyny ich zadziałania. W czasie opóźnienia działania pasa ciało porusza się do przodu pod wpływem siły bezwład-ności i dopiero po zablokowaniu pasa jest gwałtownie hamowane. Aby temu zjawisku zapobiec, stosuje się napinacze pasów bezpieczeństwa: mechaniczne lub pirotechniczne. W napinaczach mechanicznych wyko-rzystuje się siłę sprężyn, w pirotechnicznych – energię wybuchu ła-dunku. Napinacze są specjalnie zabezpieczone przed przypadkowym uruchomieniem w czasie typowego użytkowania samochodu.

Znane są również rozwiązania specjalne, np. adaptery do pasów bezpie-czeństwa dla kobiet w ciąży. Stosuje się także specjalne szelki bezpie-czeństwa dla psów.

Na skutek zderzenia samochodu na pojazd działają duże przyspieszenia ujemne i – w konsekwencji tego – na kierowcę i pasażerów działają duże przyspieszenia dodatnie. W celu przeciwdziałania niebezpieczeństwom, związanym z tym zjawiskiem, stosuje się systemy szybkiego wypełnia-nia przestrzeni miedzy ludźmi i wewnętrznymi powierzchniami kabiny poduszkami wypełnianymi gazem. Na systemy te składają się: poduszki przednie, poduszki boczne, kurtyny, poduszki kolanowe, poduszki chro-niące stopy oraz poduszki środkowego pasażera tylnej kanapy.

Sama nazwa „poduszka powietrzna” jest myląca, ale na tyle zakorze-niona w tradycji, że jej używanie jest już uzasadnione. W rzeczywistości

ROZDZIAŁ 10

Strona 190190190190

jest to poduszka gazowa, wypełniana najczęściej azotem lub – rzadziej – dwutlenkiem węgla. Zazwyczaj głównym składnikiem chemicznym ła-dunku w poduszce jest azydek sodu – NaN3 oraz azotan potasu KNO3 i dwutlenek krzemu SiO2. W generatorze gazu mieszanka tych składni-ków jest inicjowana elektrycznie impulsem rozgrzewającym włókno za-palnika. Powoduje to deflagrację ładunku. Wyzwala się azot, który wy-pełnia poduszkę. Reakcje chemiczne trwają około 25 ms, a poduszka rozwija się z prędkością ponad 200 km/h. Sama poduszka to elastyczny pojemnik z tkaniny nylonowo–bawełnianej lub poliamidowej impre-gnowanej kauczukiem neopreonowym.

Poduszki powietrzne są uruchamiane bezwładnościowymi czujnikami przyspieszeń. System poduszek powietrznych jest wyposażony w system kontrolno–sterujący m.in.: zderzeń czołowych i bocznych, zajęcia foteli przez pasażerów, zapięcia pasów bezpieczeństwa, a także czujniki iden-tyfikujące pasażerów o niestandardowej budowie ciała (dzieci, osoby wątłe) lub zajmujące niestandardową pozycję w fotelu.

Przednia poduszka powietrzna jest workiem umieszczonych w kole kie-rownicy oraz pod powierzchnią deski rozdzielczej po stronie pasażera (rysunek 11.3). Pojemność poduszki powietrznej w Europie wynosi dla kierowcy (35 ÷ 45) dm³, a dla pasażera (60 ÷ 75) dm³.

Rysunek 11.3. Przednie poduszki powietrzne (wg http://www.autotechnika.waw.pl/samochody/AIRBAG.pdf

Boczna poduszka powietrzna to poduszka powietrzna umieszczona najczęściej w bocznej zewnętrznej krawędzi fotela lub w okładzinie drzwi (rysunek 11.4). Pojemność poduszki bocznej wynosi około (12 ÷ 15) dm³.


Strona 191191191191

Rysunek 11.4. Boczna poduszka powietrzna (wg http://pl.wikipedia.org/wiki/Poduszka_powietrzna)

Kurtyna powietrzna to dodatkowa poduszka powietrzna wystrzeliwana z krawędzi dachu samochodu rysunek 11.5). Osłania ona głowę i twarz pasażera podczas zderzenia bocznego oraz dachowania. Kurtyny po-wietrzne są uruchamiane jednocześnie z poduszkami bocznymi.

Rysunek 11.5. Kurtyna powietrzna (wg http://pl.wikipedia.org/wiki/Poduszka_powietrzna)

Istnieją również dodatkowe urządzenia, takie jak poduszki chroniące kolana i stopy oraz poduszki środkowego pasażera tylnej kanapy. Po-duszkę kolanową montuje się pod kolumną kierowniczą lub również na-przeciw pasażera. Poduszki te chronią kolana oraz całe tułowie dzięki ustaleniu odpowiedniej pozycji bioder kierowcy lub pasażera w czasie zderzenia. Poduszki chroniące stopy kierowcy oraz poduszki środko-wego pasażera tylnej kanapy są rzadko stosowanym rozwiązaniem. Po-duszka o pojemności około 10 dm³ jest umieszczona jest w pojemniku

ROZDZIAŁ 10

Strona 192192192192

pod podłogą. Poduszka powietrzna środkowego pasażera tylnej kanapy jest umieszczona w kapsule na biodrowym pasie bezpieczeństwa środ-kowego pasażera.

Skuteczność stosowania poduszek powietrznych jest bardzo duża. Jed-nocześnie należy jednak pamiętać o pewnych niebezpieczeństwach, np. uszkodzenia twarzy osoby mającej okulary w sytuacji wybuchu poduszki powietrznej.

Fotele samochodowe są ważnymi elementami bezpieczeństwa zarówno czynnego, jak i biernego, powininny bowiem zapewnić użytkownikom pojazdu komfort i bezpieczeństwo. Specyfiką warunków użytkowania fotelu samochodowego jest fakt, że osoba siedząca w nim– w odróżnie-niu od foteli–mebli – podlega licznym wymuszeniom. Pochodzą one, za pośrednictwem zawieszenia, nie tylko od reakcji podłoża, ale i od sił bezwładności, wynikających ze złożonego ruchu pojazdu: niejednostaj-nego i krzywoliniowego. Fotele samochodowe w pewnym sensie pełnią w stosunku do ich użytkowników również funkcje elementów zawiesze-nia o określonych charakterystykach podatności i tłumienia. W związku z tym istnieje obecnie wyraźna tendencja stosowania foteli o sztywnej wierzchniej warstwie.

Fotel samochodowy powinien zapewnić osobie siedzącej stabilność zaj-mowanej pozycji. W związku z tym stosuje się fotele o konstrukcji ku-bełkowej (rysunek 11.6) lub częściowo kubełkowej, obejmujące czę-ściowo biodra i korpus. Ze względu na komfort jazdy, a także ze wzglę-dów ergonomicznych konieczna jest możliwość dopasowania parame-trów geometrycznych fotela do właściwości i wymagań osoby siedzącej. W związku z tym fotele mają możliwość dopasowania: wysokości, po-chylenia i położenia w osi podłużnej pojazdu siedziska, pochylenia opar-cia oraz położenia podparcia lędźwiowej części pleców. Często bardziej złożony system dopasowania parametrów geometrycznych foteli jest sto-sowany tylko dla kierowcy. Zazwyczaj dopasowanie parametrów geo-metrycznych jest stosowane jedynie w fotelach przednich. Ważne są również wymiary siedziska i oparcia, szczególnie istotna jest długość siedziska, bowiem zbyt krótkie siedzisko sprzyja drętwieniu nóg w cza-sie dłuższej jazdy. Pokrycia foteli są wykonywane z tkanin, przepusz-czających powietrze, a także z imitacji skóry lub ze skóry. Stosuje się również rozwiązania z plecionkami ze skóry i tkaniny, umożliwiającymi skuteczną wentylację ciała użytkownika fotela. Coraz częściej spotyka-nym rozwiązaniem jest podgrzewanie siedziska i oparcia, a niektórych samochodach luksusowych stosuje się również chłodzenie siedzeń.


Strona 193193193193

Rysunek 11.6. Fotel kubełkowy (wg ttp://pl.wikipedia.org/wiki/Fotel_samochodowy)

Zapewnienie kierowcy – dzięki odpowiedniemu fotelowi – ergonomicz-nych warunków prowadzenia samochodu oraz komfortu jest elementem bezpieczeństwa czynnego, przyczynia się bowiem do możliwości do-brego wykonywania zadań kierowcy i zmniejszenia – w konsekwencji – ryzyka zaistnienia zdarzeń drogowych: kolizji i wypadków.

Fotel samochodowy powinien mieć sztywną i wytrzymałą konstrukcję i powinien być zamocowany do podłogi w sposób pewny i wytrzymały. Jest to szczególnie ważne w przypadku foteli przednich, które są umo-cowane na prowadnicach. Fotele są wyposażone w zagłówki i pasy bez-pieczeństwa.

Ważnym elementem bezpieczeństwa są foteliki dla dzieci (rysu-nek 11.7). Dzieci są szczególnie narażone na zagrożenia, związane z jazdą, a szczególnie z sytuacjami krytycznymi: kolizjami i wypadkami. Wynika to z ich delikatnej budowy ciała oraz z właściwości fizjologicz-nych. Stosowanie do przewożenia dzieci specjalnych fotelików jest zgodnie z prawem obowiązkowe.

ROZDZIAŁ 10

Strona 194194194194

Rysunek 11.7. Fotelik dla dziecka (wg http://pl.wikipedia.org/wiki/Fotelik_samochodowy)

Ważna jest nie tylko konstrukcja i jakość wykonania fotelików, ale i sposób ich zamocowania. Fotelik powinien być przymocowany dwu– lub trzypunktowymi pasami bezpieczeństwa. Nie wolno mocować fote-lika dziecka na fotelu wyposażonym w poduszkę powietrzną. Istotnym problemem jest zapinanie dzieci w fotelikach: często klamry do zapina-nia w przypadku narażenia na duże przeciążenia mogą powodować obra-żenia części brzusznych dziecka.

Dla niemowląt są foteliki o konstrukcji w kształcie czaszy, mocowane przy pomocy pasów bezpieczeństwa albo specjalnego zestawu mocują-cego (rysunek 11.8).

Rysunek 11.8. Fotelik dla niemowlęcia (wg http://fotelik.info/pl/galeria/foteliki_samochodowe_dla_dzieci_0_13kg

_szkolenie,143,1739.html)


Strona 195195195195

Uderzenie w tył samochodu, nawet przy niewielkiej prędkości względnej stanowi groźne niebezpieczeństwo dla osób znajdujących się wewnątrz pojazdu. W takiej sytuacji szczególnie jest narażony szyjny odcinek krę-gosłupa. W celu ograniczenia tego zagrożenia stosuje się zagłówki. Naj-bardziej skutecznym rozwiązaniem są zagłówki czynne, opracowane w koncernie Saab (rysunek 11.9).

Rysunek 11.9. Zagłówek czynny (wg http://www.motofakty.pl/artykul/aktywny_zaglowek.html)

Dzięki mechanizmowi, umieszczonemu w oparciu fotelu, w chwili ude-rzenia – na skutek nacisku pleców na oparcie – następuje przesunięcie zagłówka do przodu. Dzięki temu zmniejsza się siła uderzenia głowy o zagłówek.

Do urządzeń bezpieczeństwa czynnego zalicza się urządzenia widoczno-ści pośredniej. Urządzeniami tymi są: lusterka zewnętrzne i wewnętrzne oraz kamery i czujniki wraz z urządzeniami sygnalizacyjnymi w postaci sygnalizatorów dźwiękowych i wizyjnych [33].

ROZDZIAŁ 10

Strona 196196196196

10.2. Elektroniczne wspomaganie bezpieczeństwa czynnego

Istnieje bardzo dużo elektronicznych układów wspomagających pracę kierowcy [15, 34, 41, 42, 45, 49]. Ich klasyfikacja jest trudna, gdyż większość firm ze względów komercyjnych różnie nazywa układy sto-sowane w produkowanych przez siebie samochodach, chociaż funkcje tych układów niewiele się zazwyczaj różnią. Często występują bardzo nieznaczne różnice w sposobach funkcjonowania układów opracowa-nych w różnych firmach, tylko po to, aby możliwe było przypisanie so-bie autorstwa takich rozwiązań. Wynika to ze względów komercyjnych, gdyż sprawy bezpieczeństwa są traktowane jako karta przetargowa w umownym wyścigu o jakość samochodów ze względu na bezpieczeń-stwo, choć powszechnie wiadomo, iż kryje się za tym wyścig o pienią-dze. Inny problem to tłumaczenie nazw spotykanych układów. Jak wia-domo w cywilizacji zachodniej nawet nauka, a cóż tu mówić o technice, czy wręcz o handlu, jest obciążona komercyjną nomenklaturą. Z tego powodu oryginalne nazwy są tak komercyjne, a niekiedy wręcz infan-tylne, że nie przystoi w literaturze polskiej oddawać ich znaczenia w sposób dosłowny.

Podstawowym elektronicznym elementem wspomagania bezpieczeństwa czynnego jest układ przeciwblokujący ABS (niem. Antiblockiersystem; ang. Anti–Lock Braking System), zapobiegający blokowaniu kół w cza-sie intensywnego hamowania. W krytycznych sytuacjach występuje nie-bezpieczeństwo sterowania układu hamulcowego w taki sposób, że siła hamowania przekracza siłę przyczepności i – w konsekwencji – koła wpadają w poślizg, przez co następuje utrata kierowalności pojazdu i jego zarzucanie. Może temu zapobiec tzw. hamowanie pulsacyjne, jed-nak w wielu krytycznych sytuacjach trudno jest od kierowców wymagać aż tak znacznego opanowania. Układ ABS umożliwia właśnie w sposób automatyczny hamowanie pulsacyjne.

Jednym z najpoważniejszych problemów realizacji zadania układu ABS jest identyfikacja wystąpienia poślizgu. Identyfikacja zablokowania koła jest prosta: wystarczający jest sygnał zawierający informację o tym, że prędkość kątowa koła jest równa 0 rad/s. Bardzo trudnym zadaniem jest


Strona 197197197197

identyfikacja poślizgu częściowego. W tym celu należy porównać pręd-kość liniową, wynikającą z prędkości kątowej koła, z prędkością po-jazdu. Prędkość kątową koła jest stosunkowo łatwo wyznaczyć dzięki umieszczeniu na kole czujników obrotu. Problemem jest wyznaczenie prędkości pojazdu. Prędkość tę szacuje się pośrednio przez pomiar przy-spieszenia ujemnego koła w czasie hamowania oraz ciśnienia w hydrau-licznym układzie hamowania. Na podstawie tych sygnałów oraz innych informacji o stanie pracy pojazdu jednostka sterująca wyznacza prędkość pojazdu i – dzięki porównanie z prędkością kątową koła – generuje sy-gnał o okresowym (kilka do kilkunastu razy na sekundę) zmniejszaniu ciśnienia w hydraulicznym układzie hamowania aż do chwili ustania niebezpieczeństwa poślizgu.

Trzeba wyraźnie stwierdzić, że układ ABS nie umożliwia skrócenia drogi hamowania, wprost przeciwnie, ale umożliwia uniknięcie zaistnie-nia poślizgu.

Istnieje wiele rodzajów układów ABS. Najbardziej zaawansowane umożliwiają indywidualne sterowanie hamowania każdego z kół osobno.

Układy ASR (ang. Automatic Stability Requirement, niem. Antriebs–Schlupf–Regelung – system zapobiegający poślizgowi kół podczas ru-szania i przyspieszania) i ABD (niem. Automatisches Brems–Differen-tial – automatyczne zróżnicowanie hamowania kół) zapobiega wystąpie-niu poślizgu przy ruszaniu z miejsca. Zazwyczaj w rozszerzonym zakre-sie zastosowania w odniesieniu do przyspieszania samochodu również już w czasie jazdy stosuje się nazwy układów przeciwdziałających pośli-zgowi: ATC (ang. Automatic Traction Control) lub TCS (ang. Traction Control System) i TC (ang. Traction Control), co odpowiada w języku polskim układom regulacji siły hamowania.

Istotna różnica w funkcji zapobiegania poślizgowi jest realizowana przez układy EDS (ang. Electronic Drive Systems – elektroniczna blokada me-chanizmu różnicowego) i MSR (ang. Multi Slip Regulator – system an-typoślizgowy). Układ EDS zwiększa moment tarcia w mechanizmie róż-nicowym podczas poślizgu kół z jednej strony pojazdu. Układ MSR umożliwia uniknięcie poślizgu w związku z przenoszeniem zbyt dużego momentu obrotowego. Pewnym rodzajem układów przeciwpoślizgo-wych jest układ HDC (ang. Hill Descent Control – sterowanie przy zjeź-dzie), umożliwiający utrzymanie stałej prędkości na długich zjazdach.

Szczególnie ważne jest wspomaganie kierowcy przy gwałtownym ha-mowaniu. Funkcję tę spełnia układ BAS (ang. Brake Assistant System, Brake Assist System – system asystenta hamowania). Układy o podob-

ROZDZIAŁ 10

Strona 198198198198

nym działaniu to: EBV (ang. Electronic Brake Valve – elektroniczny zawór hamowania), AFU (fr. Assistance au Freinage d’Urgence – asys-tent hamowania). Układy te umożliwiają automatyczne zwiększenie ci-śnienia płynu hamulcowego w przypadku gwałtownego hamowania. Dzięki temu jest możliwe skrócenie drogi hamowania.

Ważnym krokiem w kierunku jakościowego postępu w układach hamul-cowych jest układ EHB (ang. Electro–Hydraulic Brake – hamulce elek-tro–hydrauliczne). Jest to układ opracowany przez koncerny Bosch i Daimler–Chrysler. W układzie tym połączenie między pedałem hamul-ca a elementami hamującymi jest elektroniczne w miejsce klasycznie stosowanych połączeń hydraulicznych. Dzięki temu jest możliwe znacz-ne skrócenie czasu przekazywania sygnału sterującego do elementów wykonawczych układu hamulcowego.

W trosce o bezpieczeństwo w ruchu złożonym, szczególnie na torze krzywoliniowym, opracowano układ ESP (ang. Electronic Stability Pro-gram – elektroniczny system stabilizacji) lub DSC (niem. Dynamische Stabilitäs Control – sterowanie dynamicznej stabilności). Inne nazwy spotykane dla układów tego typu to: ETC (ang. Electronic Traction Control – elektroniczne sterowanie trakcji), STC (ang. Stability and Traction System – system stabilizacji i trakcji) i TCS (ang. Traction Control System – system sterowania trakcji). Mają za zadanie sterowanie działania samochodu w celu ograniczenia poślizgu poprzecznego i stabi-lizacji ruchu samochodu po torze krzywoliniowym. Wielu wytwórców tego rodzaju układom nadaje indywidualne nazwy.

Utrzymanie stałej prędkości, co jest bardzo wygodne przy jeździe po autostradzie, umożliwia układ CCS (ang. Cruising Control System – system sterowania jazdy) lub tempomat.

Ważną funkcję na rzecz bezpieczeństwa czynnego powinny spełniać zintegrowane systemy sterowania ruchu samochodów z zastosowaniem identyfikacji położenia pojazdów i przeszkód. Pierwszym krokiem w kierunku takich rozwiązań są radarowe układy zachowania odległości. Układy takie, np. ICC (ang. Inteligent Cruise Control – “inteligentne” sterowanie ruchu), ACC (ang. Adaptive Cruise Control – adaptacyjne sterowanie ruchu) czy AICC (ang. Autonomous Inteligent Cruise Con-trol – niezależne “inteligentne” sterowanie ruchu) umożliwiają ocenę odległości od poprzedzającego samochód pojazdu i jego prędkości oraz dostosowanie własnej prędkości do tej sytuacji. W warunkach ruchu na autostradach przy dużej prędkości jazdy jest stosowany układ Distronic albo Speedtronic.


Strona 199199199199

Ograniczenie zagrożeń kolizji w warunkach parkowania są realizowane dzięki licznym rozwiązaniom. Do najprostszych należą urządzenia wi-doczności pośredniej: lusterka oraz czujniki parkowania z jednostką sy-gnałową i kamery z wyświetlaczem. Zintegrowany ultradźwiękowy sys-tem wspomagania parkowania nosi nazwę Parktronic System (PTS – ang. ParkTronic System – system elektronicznego wspomagania parko-wania). Istnieją również automatyczne systemy parkowania, które umożliwiają zastąpienie kierowcy w zakresie parkowania. Układy takie zostały zastosowane m.in. w samochodach koncernów Volkswagen i Ford.

System Stop & Go zapewnia bezpieczny, automatyczny ruch w zatorach ulicznych, zastępując kierowcę w sterowaniu przyspieszania i hamowa-nia.

Istnieje jeszcze wiele systemów wspomagających pracę kierowcy, np. rozpoznawanie obiektów znajdujących się w otoczeniu czy współpraca ze zintegrowanymi systemami sterowania ruchu. Stosunkowo najprost-szym z takich rozwiązań jest podawanie przez radio informacji o utrud-nieniach ruchu na poszczególnych odcinkach dróg. Możliwość tę dają systemy RDS (ang. Radio Data System – radiowy system danych). Dzięki funkcji TP/TA (ang. Traffic Programme – informacje drogowe) jest możliwe ustawienia komunikatów o stanie dróg niezależnie od usta-wienia radioodbiornika.

Innym ważnym rozwiązaniem są układy zabezpieczające kierowcę przed zaśnięciem. Istnieje wiele systemów identyfikujących niebezpieczeństwo zaśnięcia kierowcy, np. nadzorowanie tętna lub śledzenia średnicy źrenic oraz ruchu powiek czy ruchów kierownicy. Elementami wykonawczymi są np. sygnalizator dźwiękowy lub rozpylacz aerozolu odświeżającego, a także lampka ostrzegawcza emitująca pulsujące światło. Ostateczną re-akcją układu jest zatrzymanie samochodu.

Przyszłość w postępie wspomagania pracy kierowców jest związania ze zintegrowanymi systemami zarządzania ruchem, wykorzystującymi licz-ne sposoby nadzorowania ruchu pojazdów i obecności obiektów w oto-czeniu dróg oraz identyfikacji warunków zewnętrznych, m.in. warunków atmosferycznych. Informacje do takich systemów są dostarczane z wy-korzystaniem m.in. nawigacji satelitarnej, systemów kamer, radarów czy pętli indukcyjnych umieszczonych pod nawierzchnią jezdną. Na razie rozwiązania takie są opracowane w zasadzie jedynie do celów zastoso-wania w sytuacjach awaryjnych, np. systemy: Mayday, Tele Aid (Mercedes Benz), MIUT (ang. Mobile Information Unit and Terminal – mobilny system informacji) czy PCM (ang. Porsche Communication

ROZDZIAŁ 10

Strona 200200200200

Management – zarządzanie wymianą informacji firmy Porsche). Obecne prace maja na celu opracowanie jednolitego systemu UMTS (ang. Universal Mobilne Transcommunication System – powszechny mobilny system wymiany informacji).


Strona 201201201201

11Problemy przewozu materiałów niebezpiecznych

PROBLEMY PRZEWOZU MATERIAŁÓW NIEBEZPIECZNYCH

Strona 203203203203

Przewozy drogowe materiałów niebezpiecznych mogą mieć istotny wpływ zarówno na stan środowiska, jak i na bezpieczeństwo użytkowni-ków ruchu drogowego i osób przebywających w otoczeniu dróg [8].

Intensywność przewozu materiałów niebezpiecznych z wykorzystaniem transportu drogowego wzrasta w miarę rozwoju gospodarczego. Wynika to zarówno z rozwoju przemysłów chemicznego i pokrewnych, jak i z dążenia do optymalizacji zadań transportowych, co jest związane z szerokim zastosowaniem elastycznych form przewozu, których jednym z podstawowych przedstawicieli jest transport drogowy. Ocenia się, że obecnie w państwach Unii Europejskiej około 20% samochodów cięża-rowych jest wykorzystywanych do przewozu materiałów niebezpiecz-nych [8].

Świadomość zagrożeń bezpieczeństwa i stanu środowiska przez prze-wozy materiałów niebezpiecznych doprowadziła do podjęcia skoordy-nowanych działań międzynarodowych. W wyniku tych działań w 1957 r. została zawarta przez państwa europejskie umowa, dotycząca międzyna-rodowego przewozu drogowego towarów niebezpiecznych, zwana w skrócie ADR (franc. L’Accord Europen Relativ au Transport Interna-tional des Marchandises Dangereuses par Route, ang. European Agree-ment Concerning the International Carriage of Dangers Goods by Road) [8, 38, 40, 75]. Umowa ta została ratyfikowana przez Polskę w 1975 r.

Obecnie w Polsce obowiązują w zakresie przewozów towarów niebez-piecznych przede wszystkim następujące akty:

• ustawa z dnia 28 października 2002 r. o przewozie drogo-wym towarów niebezpiecznych,

• ustawa z dnia 6 września 2001 r. o transporcie drogowym,

• ustawa z dnia 1 kwietnia 2011 r. o zmianie ustawy „Prawo o ruchu drogowym” oraz ustawy o kierujących pojazdami,

• umowa europejska dotycząca międzynarodowego przewozu drogowego towarów niebezpiecznych (ADR); zrestruktury-zowana umowa ADR obowiązująca od dnia 1 stycznia 2009 r.,

• rozporządzenia ministra właściwego ds. transportu w spra-wie kursów dokształcających kierowców pojazdów przewo-żących materiały niebezpieczne, w sprawie zakresu i spo-sobu przeprowadzania badań technicznych pojazdów oraz

ROZDZIAŁ 11

Strona 204204204204

wzorów dokumentów przy tym stosowanych i w sprawie warunków technicznych i badań pojazdów.

Ustawa o przewozie drogowym towarów niebezpiecznych określa za-sady przewozu drogowego towarów niebezpiecznych, wymagania w sto-sunku do kierowców i innych osób wykonujących czynności związane z tym przewozem, zasady dokonywania oceny zgodności ciśnieniowych urządzeń transportowych oraz organy właściwe do sprawowania nadzoru i kontroli w tych sprawach.

Pod pojęciem towaru niebezpiecznego rozumie się materiał lub przed-miot (rzecz), który zgodnie z umową ADR jest niedopuszczony do mię-dzynarodowego przewozu drogowego lub jest dopuszczony do takiego przewozu na warunkach określonych w tej umowie.

Ustawa o przewozie drogowym towarów niebezpiecznych oraz rozpo-rządzenia wraz z załącznikami do nich określają m.in. warunki tech-niczne pojazdów używanych do przewozu materiałów niebezpiecznych. Materiały niebezpieczne są podzielone ze względu na zagrożenie w cza-sie załadunku, przewozu i wyładunku na klasy, a ze względu na właści-wości chemiczne i fizyczne, skład i budowę na podklasy i grupy zgodno-ści.

W przepisach są określone warunki załadunku, przewozu i wyładunku materiałów niebezpiecznych oraz wymagania dotyczące osób uczestni-czących w przewozie i dokumentów, niezbędnych w realizacji zadań przewozowych. W przepisach są zawarte wymagania techniczne w sto-sunku do pojazdów używanych do przewozu materiałów niebezpiecz-nych oraz ich oznakowania i wyposażenia.

Ze względu na zagrożenie w czasie załadunku, przewozu i wyładunku materiały niebezpieczne są podzielone na trzynaście klas:

• 1 – Materiały i przedmioty wybuchowe.

• 2 – Gazy.

• 3 – Materiały ciekłe zapalne.

• 4.1 – Materiały stałe zapalne.

• 4.2 – Materiały samozapalne.

• 4.3 – Materiały wytwarzające w zetknięciu z wodą gazy zapalne.


Strona 205205205205

• 5.1 – Materiały utleniające.

• 5.2 – Nadtlenki organiczne.

• 6.1 – Materiały trujące.

• 6.2 – Materiały zakaźne.

• 7 – Materiały promieniotwórcze.

• 8 – Materiały żrące.

• 9 – Różne materiały i przedmioty niebezpieczne.

Klasy 1 i 7 są klasami ograniczonymi, tzn. do przewozu drogowego są dopuszczone tylko te materiały zaliczane do rozważanych klas, które są imiennie wymienione w przepisach. Pozostałe materiały zaliczane do rozważanych klas, niewymienione imiennie w przepisach, są niedopusz-czone do przewozu drogowego. Pozostałe klasy są klasami nieograni-czonymi, tzn. materiały niewymienione imiennie w przepisach nie są uważane za materiały niebezpieczne.

Inne materiały (tzw. materiały inaczej nieokreślone) niewymienione imiennie w przepisach ADR mogą być dopuszczone do przewozu dro-gowego przez:

• Państwową Agencję Atomistyki (klasa 7),

• Instytut Przemysłu Organicznego (pozostałe materiały).

Znamienną cechą materiałów i przedmiotów wybuchowych jest to, że w wyniku dostarczenia do nich energii inicjującej (uderzenie, ciepło) za-chodzą intensywne reakcje egzoenergetyczne, prowadzące do wybuchu cieplnego, któremu towarzyszy powstawanie dużych ilości gazów i – w konsekwencji – dochodzi do eksplozji. Do tej klasy zalicza się mater-iały i przedmioty stwarzające zagrożenie tzw. wybuchem masowym (ogarniającym cały ładunek), rozrzutem i (lub) pożarem.

Gazy klasyfikowane w klasie 2 mają w temperaturze 50ºC prężność większą niż 300 kPa lub w temperaturze 20ºC są w stanie gazowym pod ciśnieniem normalnym (101,3 kPa). Zagrożenie ze strony przewożonych gazów może wynikać zarówno z faktu przewożenia ich pod ciśnieniem, jak i z ich właściwości. Ze względu na właściwości gazów wyróżnia się gazy: duszące, utleniające, palne, trujące i żrące.

ROZDZIAŁ 11

Strona 206206206206

Materiałami ciekłymi zapalnymi klasy 3 są ciecze, których umowna temperatura zapłonu nie jest wyższa od 61 ºC, a prężność par w tempe-raturze 50 ºC nie jest większa niż 300 kPa. Im temperatura zapłonu cie-czy jest niższa, tym ciecz jest bardziej niebezpieczna. Do klasy 3 zalicza się również ciecze lub substancje stałe w temperaturze niewyższej niż 61ºC, które są nadawane do przewozu w fazie ciekłej w temperaturze równej lub wyższej niż ich temperatura zapłonu. Czynnikiem zapłonu materiałów klasy 3 mogą być: płomień, żar i iskra (wywołana np. ładun-kami elektrycznymi). Mieszanina par cieczy zapalnych z powietrzem jest materiałem wybuchowym.

Materiały stałe zapalne mają w temperaturze niższej niż 20ºC postać stałą lub pasty. Charakteryzują się one: łatwą zapalnością, rozkładem w temperaturze otoczenia lub przy dostatecznym wzroście temperatury albo wybuchowością pod wpływem kontaktu z wodą, alkoholami lub plastyfikatorami.

Do klasy materiałów samozapalnych zalicza się oprócz materiałów sa-mozapalnych również samonagrzewające się. Warunkiem samozapalno-ści jest krótszy od 5 min czas oddziaływania z powietrzem materiałów w postaci stałej, ciekłej, mieszanin lub roztworów, po którym następuje ich zapłon. Materiały samonagrzewające mogą ulec zapaleniu tylko w dużej ilości (wielu kilogramów) oraz po długim czasie kontaktu z po-wietrzem (dłuższym niż kilka godzin).

Materiałami wytwarzającymi w kontakcie z wodą gazy zapalne mogą być związki organiczne i metaloorganiczne oraz ich roztwory w ciekłych związkach organicznych, a także związki nieorganiczne. Do klasy tej zalicza się również przedmioty zawierające substancje wytwarzające w kontakcie z wodą gazy zapalne (np. ogniwa zawierające sód).

Materiały utleniające to ciekłe i stałe substancje oraz ich wodne roz-twory, charakteryzujące się właściwościami utleniającymi, w związku z czym materiały te intensyfikują palenie się innych materiałów.

Nadtlenki organiczne są substancjami niestabilnymi. Ich rozpadowi to-warzyszą reakcje egzoenergetyczne oraz – niekiedy – wydzielanie się szkodliwych i palnych gazów. Rozpadowi nadtlenków organicznych sprzyja dostarczenie energii w postaci np. ciepła (podwyższona tempe-ratura) lub uderzenia, a także kontakt z niektórymi substancjami, np. kwasami.

Do klasy materiałów trujących zalicza się substancje, uznane za szko-dliwe dla zdrowia człowieka na skutek ich wchłaniania przez przewód


Strona 207207207207

pokarmowy, drogi oddechowe lub skórę. Materiałami trującymi mogą być gazy, ciecze (i ich pary) oraz ciała stałe, szczególnie w postaci py-łów, a także roztwory tych substancji w rozpuszczalnikach organicznych i nieorganicznych.

Materiały zakaźne zawierają mikroorganizmy (m.in. bakterie, wirusy, grzyby), które mogą wywoływać choroby zakaźne u ludzi i zwierząt.

Za materiały promieniotwórcze uważa się te materiały, które mają ak-tywność właściwą większą niż 70 kBq/kg.

Do klasy materiałów żrących zalicza się substancje ciekłe i stałe, stano-wiące niebezpieczeństwa poparzenia organizmów żywych. Za materiały żrące są uznawane te substancje, które przez bezpośrednie oddziaływa-nie lub pod wpływem wody lub wilgoci uszkadzają tkankę nabłonkową skóry, błonę śluzową i oczy oraz powodują zniszczenie otaczających przedmiotów i elementów środowiska naturalnego. Do klasy tej zalicza się również przedmioty zawierające substancje żrące (np. niektóre aku-mulatory i gaśnice).

Do klasy 9 zalicza się inne, niezawarte w klasach 1 ÷ 8, materiały i przedmioty niebezpieczne oraz puste opakowania po nich.

Do odpowiednich klas materiałów niebezpiecznych zaliczane są również puste opakowania po tych materiałach.

Przedmiotami zagrożeń z powodu wypadków drogowych i przewozu materiałów niebezpiecznych są elementy środowiska naturalnego i wy-tworów cywilizacji [8]:

• organizmy żywe: ludzie, zwierzęta i rośliny,

• powietrze atmosferyczne,

• powierzchnia Ziemi: gleba, wody powierzchniowe śródlądo-we i przybrzeżne,

• wody głębinowe,

• wytwory cywilizacji,

• krajobraz.

Materiały wybuchowe, sprężone gazy, niektóre ciekłe i stałe materiały zapalne oraz nadtlenki organiczne stwarzają zagrożenie eksplozji, nisz-czącej otoczenie. Na to zagrożenie są narażone praktycznie wszystkie

ROZDZIAŁ 11

Strona 208208208208

elementy środowiska z wyjątkiem – bezpośrednio – wód głębinowych. Istnieją również zagrożenia ze względu na właściwości chemiczne i fi-zyczne tych materiałów oraz produktów, powstających w wyniku eks-plozji (przede wszystkim spalania i rozkładu materiałów wybuchowych i pozostałych rozpatrywanych), nawet dla wód głębinowych.

Zagrożenie pożarowe istnieje ze strony [8]:

• materiałów wybuchowych,

• gazów,

• ciekłych i stałych materiałów zapalnych,

• materiałów samozapalnych,

• materiałów wytwarzających w zetknięciu z wodą materiały palne,

• materiałów utleniających,

• nadtlenków organicznych.

Na zagrożenie pożarowe są narażone bezpośrednio i pośrednio wszystkie elementy środowiska.

Zagrożenia trujące i żrące może stanowić przewóz wszystkich materia-łów niebezpiecznych. Zagrożenia to pochodzą nie tylko ze strony prze-wożonych materiałów, ale i produktów ich rozpadu i reakcji z substan-cjami znajdującymi się w otoczeniu.

Na zagrożenia zakaźne są narażone bezpośrednio tylko organizmy żywe, ale pośrednio również pozostałe elementy środowiska (np. skażenie śro-dowiska padliną).

Szczególne groźne ze względu na trudności identyfikacji bez specjali-stycznej aparatury są zagrożenia przez materiały promieniotwórcze. Promieniowanie jonizujące może oddziaływać szkodliwie przede wszystkim na organizmy żywe, może się również przyczyniać do zmian właściwości chemicznych i fizycznych substancji występujących w po-zostałych elementach środowiska.

Zagrożenia dla środowiska stanowią również wypadki drogowe, w któ-rych uczestniczą pojazdy nieprzewożące materiałów niebezpiecznych. Charakterystyka tych zagrożeń może być częściowo podobna, jak


Strona 209209209209

w przypadku przewozu materiałów niebezpiecznych, ale na mniejszą skalę.

W wyniku wypadków drogowych istnieją zagrożenia [8]:

• eksplozji, w wyniku wybuchu mieszaniny par paliwa i powietrza,

• pożarowe,

• trujące i żrące przede wszystkim ze strony materiałów eks-ploatacyjnych (paliwo, oleje smarne, elektrolit akumulatora) i konstrukcyjnych oraz produktów ich reakcji z substancjami występującymi w otoczeniu,

• mechanicznych uszkodzeń elementów środowiska i wytwo-rów cywilizacji w otoczeniu tras komunikacyjnych.

Na zagrożenia w wyniku wypadków drogowych są narażone bezpośred-nio i pośrednio wszystkie elementy środowiska.

W przypadku kierowców, nieprzewożących materiałów niebezpiecz-nych, ogólne wymagania są zawarte w przepisach ustawy „Prawo o ru-chu drogowym” oraz dodatkowych rozporządzeniach właściwych mini-strów. Od kierujących pojazdami przewożącymi materiały niebezpieczne wymaga się posiadania właściwego prawa jazdy (kategorii B, C lub D), co najmniej trzyletniej praktyki w kierowaniu pojazdami oraz zaświad-czeń o ukończeniu właściwych kursów dokształcających. Każdy kie-rowca podlega kontrolnym badaniom lekarskim według następujących zasad w zależności od kategorii prawa jazdy oraz wieku kierowcy.

Ze względu na bezpieczeństwo ruchu drogowego i ochronę środowiska ogólne wymagania dotyczące pojazdów są zawarte w przepisach ustawy „Prawo o ruchu drogowym” oraz dodatkowych rozporządzeń właści-wych ministrów. Wszystkie pojazdy podlegają zatwierdzeniu typu. Jed-nostką wykonującą badania zatwierdzenia typu jest w Polsce Instytut Transportu Samochodowego. Pojazdom stawiane są dodatkowe szcze-gółowe wymagania, m.in. pojazdy podlegają corocznie obowiązkowemu badaniu technicznemu w zakresie wymagań technicznych dopuszczenia pojazdu do ruchu drogowego oraz dodatkowym wymaganym przy prze-wozie materiałów niebezpiecznych.

Pojazdy przeznaczone do przewozu materiałów niebezpiecznych muszą mieć oprócz wyposażenia wymaganego do dopuszczenia do ruchu zgod-nie z przepisami „Prawa o ruchu drogowym” dodatkowe wyposażenie,

ROZDZIAŁ 11

Strona 210210210210

wymagane w przepisach dotyczących przewozu materiałów niebez-piecznych.

Dodatkowym zabezpieczeniem pojazdów do przewozu materiałów nie-bezpiecznych są oznaczenia pojazdów i przesyłek w postaci prostokąt-nych tablic koloru pomarańczowego z obwodem czarnym, umieszczo-nych poziomo na przedniej ścianie kabiny kierowcy i na tylnej ścianie pojazdu, oraz nalepek ostrzegawczych kształtu kwadratu, umieszczonego z przekątną równoległą do pionu, z symbolami i niekiedy z opisem wg klasyfikacji materiałów niebezpiecznych lub z numerami rozpoznaw-czymi materiału i zagrożenia. Na tablicy ostrzegawczej znajduje się nu-mer rozpoznawczy materiału – cztery cyfry arabskie umieszczone w dolnej części tablicy oraz numer zagrożenia – dwie lub trzy cyfry arab-skie umieszczone w górnej części tablicy. Zarówno tablice, jak i nalepki ostrzegawcze, powinny być widoczne na pojeździe tylko w czasie prze-wożenia materiałów niebezpiecznych.

W celu zapewnienia sprawnej organizacji przewozu materiałów niebez-piecznych kierowca powinien być wyposażony w dodatkowe doku-menty, m.in. zaświadczenia ukończenia kursów doszkalających, o prze-prowadzonym badaniu technicznym pojazdu oraz instrukcje pisemne dla kierowcy, zwierające m.in. o sposobie postępowania w przypadku za-grożenia. Istnieją ścisłe przepisy środków ostrożności związanych z przygotowaniem pojazdu: czyszczenia pojazdu po wyładunku poprzed-niego ładunku, przed załadunkiem przedmiotów przeznaczonych do przewozu oraz zakazu ładowania różnych materiałów razem w jednym pojeździe. W pojeździe mogą się znajdować jedynie osoby upoważnione do uczestnictwa w przewozie, w tym kierowcy (jeden lub dwóch, gdy jest to wymagane w specjalnych przepisach). Ograniczona jest również dopuszczalna prędkość pojazdów przewożących materiały niebez-pieczne. Trasa przejazdów powinna być ustalona przed rozpoczęciem przewozu. W przypadku przewozu niektórych materiałów ruch może odbywać się tylko w czasie i po drogach wyznaczonych przez władze lokalne. Postój pojazdu z materiałami niebezpiecznymi powinien się od-bywać w warunkach umożliwiających pełny nadzór, najlepiej na parkin-gach strzeżonych.

W przypadku powstania zagrożenia w związku z przewozem materiałów niebezpiecznych kierowca jest zobowiązany postępować zgodnie z in-strukcją pisemną.


Strona 222211111111

12Tendencje w działaniach na rzecz zmniejszenia zagrożeń środowiska i bezpieczeństwa w ruchu drogowym

TENDENCJE W DZIAŁANIACH NA RZECZ ZMNIEJSZENIA ZAGROŻEŃ ŚRODOWISKA

I BEZPIECZEŃSTWA W RUCHU DROGOWYM

Strona 213213213213

12.1. Racjonalizacja procesów projektowania, wytwarzania i eksploatacji pojazdów oraz zagospodarowania zużytych pojazdów

Ochrona środowiska i bezpieczeństwo są podstawowymi priorytetami rozwoju motoryzacji. Wszelkie działania na rzecz ochrony środowiska i bezpieczeństwa w obszarze motoryzacji są nierozerwalnie związane z ogólną działalnością cywilizacyjną. Podstawowym środkiem podnie-sienia skuteczności tych działań jest ich racjonalizacja. W dziedzinie ochrony środowiska i bezpieczeństwa szczegółowe działania są związa-ne z racjonalizacją procesów projektowania, wytwarzania i eksploatacji pojazdów oraz zagospodarowywania zużytych pojazdów. Kryteriami racjonalizacji tych procesów są wszystkie wyznaczniki jakości, takie jak w odniesienie do wszystkich przedmiotów związanych z motoryzacją [4, 6–9]:

• zadowolenie użytkowników,

• bezpieczeństwo,

• koszty wytwarzania i eksploatacji,

• niezawodność i trwałość,

• ochrona środowiska,

• podatność obsługi,

• przystosowanie do zintegrowanego sterowania systemami transportowymi,

• ograniczenie zużycia materiałów konstrukcyjnych i eksploa-tacyjnych,

ROZDZIAŁ 12

Strona 214214214214

• ograniczenie pracochłonności, energochłonności i szkodli-wości dla środowiska produkcji i eksploatacji.

Działania związane z rozwojem motoryzacji, dotyczące m.in. prioryte-tów ochrony środowiska i bezpieczeństwa, obejmują przede wszystkim [8]:

• rozwój metod naukowych w motoryzacji,

• rozwój konstrukcji, technologii i materiałów pojazdów i obiektów infrastruktury transportu (m.in. drogi, stacje ob-sługi pojazdów itp.),

• rozwój materiałów eksploatacyjnych w motoryzacji,

• rozwój metod eksploatacji pojazdów i obiektów infrastruk-tury transportu,

• racjonalizację zadań transportu materii i informacji, w tym zintegrowane systemy transportowe.

Tendencje wybranych działań z przedstawionego zakresu są pokrótce opisane w następnych podrozdziałach.

12.2. Rozwój konstrukcji pojazdów

Spośród problemów rozwoju pojazdów ważne miejsce ze względu ochronę środowiska i bezpieczeństwo zajmuje konstrukcja samochodów.

Ekologiczne priorytety konstrukcji pojazdu są związane z poszukiwa-niem rozwiązań zapewniających dużą sprawność ogólną pojazdu w wa-runkach rzeczywistego użytkowania. Jest to warunek zmniejszenia zuży-cia paliwa i – w konsekwencji – działanie na rzecz ochrony zasobów naturalnych. Zmniejszenie zużycia paliwa jest też ekstensywnym czyn-nikiem zmniejszenia emisji zanieczyszczeń. Poprawa sprawności ogólnej pojazdu może być osiągnięta metodami konstrukcyjnymi przede wszyst-kim przez:

• zmniejszenie oporów ruchu toczenia i powietrza,



Strona 215215215215

• zmniejszenie masy pojazdu,

• zwiększenie sprawności ogólnej silnika,

• zapewnienie silnikowi spalinowemu warunków pracy opty-malnych ze względu na sprawność ogólną i emisję jednost-kową zanieczyszczeń,

• odzyskiwanie energii przy hamowaniu pojazdu.

Możliwości zmniejszenia oporów ruchu są niewielkie. Już obecnie opory toczenia nie są znaczące w bilansie energetycznym ruchu pojazdu. W celu zmniejszenia oporów powietrza konieczne wydaje się zastoso-wanie zupełnie nowej generacji materiałów nadwozia, umożliwiających ograniczenie burzliwości opływu powietrza. Istnieją dwa sposoby zmniejszenia masy pojazdu: zmniejszenie wielkości pojazdu oraz zasto-sowanie materiałów o małej gęstości. Z takimi materiałami wiąże się duże nadzieje, szczególnie w przypadku rozpatrywania tworzyw sztucz-nych, metali lekkich i kompozytów. Należy jednak pamiętać, że te me-tody mogą być w znacznej sprzeczności z wymogami bezpieczeństwa biernego.

Możliwość zwiększenia sprawności ogólnej napędów jest ograniczona z powodu praw natury, np. sprawności cieplnej silników cieplnych. Jako rozwojowe, oprócz tłokowych silników spalinowych, traktuje się [8]:

• silniki cieplne o spalaniu zewnętrznym, przede wszystkim: parowe i Stirlinga,

• turbinowe silniki spalinowe,

• napędy elektryczne z ogniwami elektrochemicznymi,

• napędy elektryczne z ogniwami paliwowymi,

• napędy elektryczne z ogniwami słonecznymi,

Z perspektywicznym zastosowaniem silników spalinowych do napędów pojazdów jest związany rozwój dotychczasowych prac nad oczyszcza-niem spalin oraz nad poprawą użytkowych (głównie ekologicznych) właściwości silników w warunkach dynamicznych [5] oraz – przede wszystkim – w warunkach nagrzewania się silników [5, 32].

Główną zaletą silników o zapłonie zewnętrznym są lepsze możliwości sterowania procesu spalania, jednak ze względu na małą moc jednost-

ROZDZIAŁ 12

Strona 216216216216

kową w stosunku do masy z silnikami tymi nie wiąże się na razie nadziei jako z napędami perspektywicznymi.

Turbinowe silniki spalinowe mają liczne zalety, m.in. [32]: dużą moc jednostkową, dużą sprawność ogólną, małą wrażliwość na jakość paliw, małą emisję substancji szkodliwych dla środowiska. Wadą turbinowych silników spalinowych są ich gorsze właściwości użytkowe w warunkach dynamicznych, przede wszystkim przy przyspieszaniu.

Duże nadzieje wiąże się z napędami elektrycznymi pojazdów. Do wy-twarzania energii elektrycznej do napędu silnika elektrycznego w pojeź-dzie mogą być wykorzystywane się przede wszystkim:

• ogniwa elektrochemiczne,

• ogniwa paliwowe8,

• ogniwa słoneczne.

Najważniejszym dotychczasowym ograniczeniem zastosowania napę-dów elektrycznych jest mała masowa i objętościowa gęstość wytwarza-nia energii elektrycznej, ograniczająca zasięg pojazdu, a także duża masa, duże wymiary, wysokie koszty i mała trwałość akumulatorów. Perspektywicznie zastosowanie silników elektrycznych jest przewidy-wane w obszarach chronionych ekologicznie (rozwiązanie stosowane obecnie już powszechnie) oraz w układach hybrydowych [8–10, 29, 30, 32]. Problemem ekologicznym jest również sposób produkcji energii elektrycznej – nie zawsze bilans ekologiczny z uwzględnianiem produk-cji energii elektrycznej w klasycznych elektrowniach jest dla napędów elektrycznych korzystny.

Duże nadzieje są wiązane z ogniwami paliwowymi. W ogniwach pali-wowych reakcje utleniania–redukcji zachodzą w niskiej (w stosunku do temperatury spalania) temperaturze z wykorzystaniem procesów elektro-chemicznych. Ogniwa paliwowe, mimo około stuletniej znajomości za-sady ich działania, są dopiero w fazie wstępnego rozwoju w zastosowa-niu do napędu pojazdów. Rolę nośnika energii w ogniwie spełnia re-duktor zaś utleniacza tlen zawarty w powietrzu. Najprostsza jest realiza-cja idei ogniwa paliwowego z wykorzystaniem jako nośnika energii wo-doru. Istnieje możliwość wykorzystywania również innych substancji,

8 Nazwa „ogniwo paliwowe” nie jest ścisła, ponieważ w ogniwie nie zachodzi zjawisko spalania. W ogniwie paliwowym wykorzystuje się substancje, które w ogniwach odgrywają rolę nośników energii, a nie paliw, mimo że w innych silnikach cieplnych mogą służyć jako paliwa.



Strona 217217217217

m.in. metanu i metanolu. Szczególnie możliwość wykorzystanie meta-nolu jest atrakcyjna do zastosowania w napędach pojazdów ze względu na łatwość jego przechowywania, dystrybucji i tankowania [8, 32].

Ogniwa słoneczne do zasilania silników elektrycznych pojazdów mają dotychczas znaczenie jedynie badawcze. Gęstość wytwarzania energii elektrycznej przez ogniwa słoneczne nie umożliwia na razie ich prak-tycznego zastosowania w warunkach trakcyjnych.

Najbardziej perspektywiczne napędy pojazdów stanowią układy hybry-dowe [8, 29, 30, 32]. Napędy hybrydowe są kombinacjami przetworni-ków (z co najmniej jednym silnikiem), zasobników energii i układów przeniesienia energii. Kombinacje te mogą być realizowane w układach: szeregowym, równoległym i mieszanym. Jako przetworniki energii wy-korzystuje się przede wszystkim [8]:

• tłokowe silniki spalinowe: o zapłonie iskrowym i o zapłonie samoczynnym,

• silniki elektryczne,

• ogniwa paliwowe.

Do akumulacji energii kinetycznej mogą być zastosowane koła zama-chowe, zaś do potencjalnej ― akumulatory: elektryczne, pneumatyczne i hydrauliczne.

Najważniejsze zalety napędów hybrydowych są następujące [8]:

• istnieje możliwość pracy silnika w warunkach optymalnych ze względu na przewidywane cele, przede wszystkim ze względu na właściwości energetyczne (sprawność ogólną) i ekologiczne, m.in. jest możliwe ograniczenie udziału stanów dynamicznych w pracy silnika spalinowego oraz zastosowa-nie silnika o mniejszej mocy znamionowej,

• możliwe jest odzyskiwanie części energii hamowania, kla-sycznie bezpowrotnie traconej w postaci rozpraszanego cie-pła,

• indywidualny napęd i hamowanie kół jezdnych umożliwiają uzyskanie wysokiej jakości sterowania właściwości jezd-nych pojazdu,

ROZDZIAŁ 12

Strona 218218218218

• istnieje możliwość ograniczenia zespołów mechanicznych w układach przeniesienia energii,

• możliwe jest zastosowanie różnych sposobów sterowania układu hybrydowego ze względu na różne cele, m.in. wyko-rzystanie tylko napędu elektrycznego w obszarach chronio-nych ekologicznie lub jednoczesne wykorzystywanie mocy silnika elektrycznego i np. spalinowego w warunkach du-żego zapotrzebowania na moc (przyspieszanie pojazdu, jazda pod górę) itp.

Ochrona przed hałasem i drganiami wewnątrz przedziału pasażerskiego osiągnęła obecnie wysoki poziom, szczególnie w przypadku, gdy jeździ się cały czas z zamkniętymi oknami i z włączonym układem klimatyza-cji. Istnieje natomiast problem hałasu zewnętrznego. Zmniejszeniu natę-żenia hałasu zewnętrznego sprzyja zastosowanie napędów elektrycznych i hybrydowych (z silnikami elektrycznymi). Zmniejszenie zagrożenia drganiami osób znajdujących się w samochodzie może być osiągnięte m.in. dzięki rozwojowi układów napędowych, układów zawieszenia oraz zintegrowanych systemów sterowania układów pojazdu.

Konstrukcyjne metody zmniejszenia zagrożeń bezpieczeństwa są zwią-zane przede wszystkim z nadwoziem, układami hamulcowym i kierow-niczym oraz z zawieszeniem, a także z urządzeniami dodatkowymi.

Duże możliwości działań na rzecz bezpieczeństwa biernego są związane z budową nadwozia, zapewniającą odpowiednie strefy zgniotu i strefę przeżycia. Stosuje się w tym celu nie tylko odpowiednie rozwiązania konstrukcyjne, ale i zróżnicowane materiały. Właśnie z rozwojem spe-cjalnych niekonwencjonalnych materiałów są wiązane duże nadzieje.

Już obecnie układy hamulcowe są wyposażone w liczne urządzenia wspomagające pracę kierowcy. Dynamika rozwijających się rozwiązań jest tak duża, że trudno jest wręcz usystematyzować te działania. Ocze-kuje się rozwoju systemów elektrycznych w układach hamulcowych, nie tylko w zakresie sterowania, ale i elementów wykonawczych. Również duże nadzieje wiąże się z rozwojem materiałów stosowanych w parach trybologicznych układów hamulcowych, przede wszystkim z materiałów kompozytowych.

Również w układach kierowniczych odnotowuje się coraz wyraźniejsze tendencje stosowania systemów elektrycznych.



Strona 219219219219

Rozwój zawieszeń jest ukierunkowany coraz wyraźniej na zawieszenia czynne z zastosowaniem sterujących i wykonawczych układów elek-trycznych.

Poprawie właściwości trakcyjnych, w szczególności kierowalności i sta-teczności pojazdu, może sprzyjać zastosowanie indywidualnego napędu wszystkich kół jezdnych samochodu. Jest to możliwe dzięki napędom hybrydowym z silnikami elektrycznymi umieszczonymi w poszczegól-nych kołach jezdnych.

Duże możliwości w poprawie właściwości dynamicznych układów na-pędowych, hamulcowych i zawieszenia są dzięki zastosowaniu materia-łów reologicznych, których właściwości mogą się znacznie zmieniać pod wpływem zmian natężenia pola magnetycznego. Ciecze magnetoreolo-giczne zawierają mikroskopijne drobiny materiału o właściwościach fer-romagnetycznych. Drobiny te powodują znaczne zmiany lepkości pod wpływem silnych pól magnetycznych. Dzięki temu jest możliwe wyko-rzystanie tych cieczy do sterowania właściwości tłumiących urządzeń stosowanych w układach samochodu.

Oświetlenie samochodów coraz częściej automatycznie dostosowuje się do warunków otoczenia i do właściwości innych użytkowników drogi, dzięki czemu znacznie poprawia się widoczność. Również rozwój urzą-dzeń widoczności pośredniej ma duży wpływ na zmniejszenie zagrożeń związanych z bezpieczeństwem czynnym. Duży wpływ na poprawę wła-ściwości pojazdów ze względu na bezpieczeństwo mają systemy diagno-styki pokładowej. Coraz częściej automatyczne sterowane reflektorów, urządzenia widoczności pośredniej oraz systemy diagnostyki pokładowej znajdują zastosowanie w zintegrowanych systemach sterowania pracy układów pojazdu.

12.3. Rozwój materiałów eksploatacyjnych

Rozwój materiałów eksploatacyjnych dokonuje się głównie ze względu na kryteria ekologiczne. Rozwój ten jest zgodny z kryteriami poprawy trwałości i niezawodności zespołów i części pojazdów, zmniejszenia emisji zanieczyszczeń oraz zmniejszenia zagrożenia skażenia środowiska w związku z niekontrolowanym przedostawaniem się materiałów eks-

ROZDZIAŁ 12

Strona 220220220220

ploatacyjnych poza pojazd (m.in. wycieki). Z tego powodu coraz czę-ściej stosuje się substancje nietoksyczne lub łatwo rozkładające się w środowisku.

Szczególnie duży postęp jest widoczny w opracowywaniu olejów silni-kowych [8, 32, 54]. Obecne syntetyczne oleje silnikowe zachowują swe właściwości użytkowe w szerokim zakresie temperatury i w długim cza-sie użytkowania. Przebiegi między wymianą olejów osiągają w niektó-rych samochodach ciężarowych ponad 100000 km. Dzięki swym wła-ściwościom użytkowych współczesne oleje silnikowe przyczyniają się do mniejszego zużycia części silników i – w konsekwencji – zmniejszają obciążenie środowiska odpadami. Dłuższe przebiegi między wymianami oleju też przyczyniają się do zmniejszenia obciążenia środowiska zuży-tymi olejami.

Problemy ochrony środowiska i światowa sytuacja energetyczna sprzy-jają rozwojowi niekonwencjonalnych nośników energii [1, 2, 11, 27, 30, 32].

Spośród paliw kopalnych duże nadzieje wiąże się z gazem ziemnym zgromadzonym w pokładach, występujących samodzielnie lub towarzy-szących złożom ropy naftowej albo węgla kamiennego oraz z gazem ziemnym zgromadzonym w pokładach łupków osadowych, zwanym potocznie gazem łupkowym. Szczególni duże jest zainteresowanie ga-zem łupkowym ze względu na oceniane duże jego ilości.

Ze względu na intensyfikację zjawiska cieplarnianego w atmosferze, identyfikowaną z działalnością cywilizacyjną, preferowany jest rozwój paliw odnawialnych. Paliwa takie są pochodzenia biologicznego. Obec-nie wiąże się duże nadzieje z ich coraz powszechniejszym zastosowa-niem, szczególnie biopaliw drugiej generacji, pochodzących z przetwa-rzania produktów ubocznych i surowców odpadowych. Spośród biopa-liw drugiej generacji już obecnie coraz większe zastosowanie znajdują: bioetanol i biogaz. W przyszłości duże nadzieje wiąże się również z in-nymi substancjami, pochodzącymi z przeróbki biomasy, m.in. eterem di metylowym DME i furanami.

Szczególną rolę wśród nośników energii zajmuje wodór, nie tylko z po-wodu jego ogromnych zasobów na Ziemi i we wszechświecie, ale rów-nież z powodu wielu możliwości jego zastosowania: do silników spali-nowych i jako nośnik energii do ogniw paliwowych. Problemem jest po-zyskiwanie wodoru. Wodór może być traktowany jako odnawialny no-śnik energii, jeśli pochodzi z przetwarzania biomasy (tzw. biowodór) lub jeśli wykorzystuje się do jego wytwarzania energię z nośników nieko-



Strona 221221221221

palnych. W innych przypadkach wodór nie jest odnawialnym nośnikiem energii (np. pozyskiwany z wykorzystaniem energii elektrycznej pocho-dzącej z elektrowni węglowych).

12.4. Racjonalizacja zadań transportu materii i informacji

Racjonalizacja zadań transportu materii i informacji może przynieść ko-rzyści w dziedzinach ochrony środowiska i bezpieczeństwa o jakościowo znacznie większym poziomie niż w przypadku innych przedsięwzięć. Ze względu na obciążenie środowiska oraz bezpieczeństwo jest celowe ograniczenie zadań transportowych, jest to jednak w znacznej sprzeczno-ści z wymaganiami rozwoju cywilizacyjnego: koniecznością przekształ-cania świata przez dostosowywanie go do potrzeb ludzi. Również ze względów społecznych ograniczanie motoryzacji jest trudne, samochód stał się bowiem symbolem wolności przemieszczania się ludzi: sku-teczny i ― w wielu państwach ― ogólnie dostępny. Mimo to jest ko-nieczne przełamywanie niechęci ludzi i struktur społecznych do ograni-czania intensywności zadań transportowych. Najważniejsze zadania ra-cjonalizacji zadań transportu są następujące [8]:

• zastępowanie transportu indywidualnego transportem zbio-rowym, szczególnie w wielkich aglomeracjach miejskich,

• stosowaniu pojazdów publicznych (taksówek oraz pojazdów przeznaczonych do wynajmowania) o szczególnie korzyst-nych właściwościach ekologicznych, m.in. samochodów z napędami elektrycznymi i hybrydowymi lub ― zasilanych wodorem lub innymi paliwami gazowymi,

• powszechne wykorzystywanie zintegrowanych systemów transportowych z nadzorowaniem stanu systemów transpor-towych, infrastruktury transportu i otoczenia,

• reglamentacja prawa do korzystania z transportu jako forma reglamentacji prawa do korzystania ze środowiska, mimo że jest to rozwiązanie przyjmowane przez społeczeństwo bar-dzo niechętnie,

ROZDZIAŁ 12

Strona 222222222222

• częściowe zaniechanie lub ograniczenie potrzeby przemiesz-czania się m.in. dzięki innej organizacji struktur społeczno-ści (lokalna samowystarczalność) oraz dzięki zmianom oby-czajowym, a zastępowanie transportu materii transportem informacji (telefon, faks, radio i telewizja, poczta elektro-niczna),

• wykorzystywanie w większym stopniu rowerów, traktowane jako działanie na rzecz ochrony środowiska i poprawy stanu zdrowia ludzi,

• edukacja, propaganda i inne formy działalności intelektual-nej, ideologicznej i estetycznej.

Mimo że współczesne wspomaganie techniczne odgrywa coraz większą rolę w sprawach bezpieczeństwa i ochrony środowiska w eksploatacji pojazdów samochodowych, człowiek bywa często najsłabszym ogniwem w ciągu przyczynowo –skutkowym zdarzeń motoryzacyjnych. Dlatego wielką wagę przywiązuje się do szkolenia kierowców i innych użytkow-ników ruchu drogowego i do świadomego kształtowania ich osobowości w kierunku odpowiedzialności za bezpieczeństwo i stan środowiska. Co-raz większą rolę w szkoleniach odgrywają symulatory jazdy, umożli-wiające znaczną poprawę skuteczności nauczania kierowców właści-wych sposobów ekologicznego i bezpiecznego zachowania się na drogach [24].

Znaczący postęp w zmniejszeniu zagrożeń środowiska i bezpieczeństwa w związku z motoryzacją jest możliwy tylko dzięki wszechstronnej współpracy społeczeństw, począwszy od struktur lokalnych, a kończąc na państwach i ich systemach. Dodatkowo w ochronie środowiska dzia-łania muszą dotyczyć kompleksowo wszystkich dziedzin cywilizacyj-nych, aktywność bowiem w stosunku tylko do wybranych dziedzin nie może przynieść korzyści ekologicznych nie tylko w skali globalnej, ale i nawet w skali lokalnej.



Strona 223223223223

13 Piśmiennictwo

PIŚMIENNICTWO

Strona 225225225225

Monografie, podręczniki, artykuły

1. Baczewski K., Kałdoński T.: Paliwa do silników o zapłonie

iskrowym, WKŁ. Warszawa 2008.

2. Baczewski K., Kałdoński T.: Paliwa do silników o zapłonie

samoczynnym, WKŁ. Warszawa 2005.

3. Bąk J., Bąk–Gajda D.: Psychologia transportu i bezpieczeństwa

ruchu drogowego, Difin. Warszawa 2010.

4. Chłopek Z.: Ekologiczne problemy eksploatacji transportu po-

wierzchniowego. Rozdział monografii „Wybrane zagadnienia transportu samochodowego”, Polskie Naukowo–Techniczne Towarzystwo Eksploatacyjne. Warszawa 2005.

5. Chłopek Z.: Modelowanie procesów emisji spalin w warunkach

eksploatacji trakcyjnej silników spalinowych, Prace Naukowe. Seria „Mechanika” z. 173. Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej. Warszawa 1999.

6. Chłopek Z.: Ochrona środowiska w eksploatacji samochodów, Rozdział monografii „Edukacja ekologiczna. Podstawy działań naprawczych w środowisku”. Polskie Towarzystwo Inżynierii Ekologicznej. Nałęczów 2004.

7. Chłopek Z.: Podstawowe problemy ochrony środowiska przed

skutkami transportu, Zeszyty Naukowe Wyższej Szkoły Ekono-mii i Innowacji. Nr 1. Lublin 2005.

8. Chłopek Z.: Pojazdy samochodowe. Ochrona środowiska natu-

ralnego, Warszawa. WKŁ. Warszawa 2002.

9. Chłopek Z.: Problemy rozwoju silników autobusów miejskich, Zeszyty Naukowe Wyższej Szkoły Ekonomii i Innowacji. Nr 2. Lublin 2005.

10. Chłopek Z.: Rozwojowe rozwiązania silników autobusów miej-

skich, Transport Samochodowy 3/2005.

11. Chłopek Z.: Zastosowanie paliw bioetanolowych do zasilania

silników spalinowych. Rozdział w monografii „Uwarunkowania ekorozwoju rekreacji i turystyki”. Wydawnictwo Naukowe Gabriel Borowski. Lublin 2008. 245–257.

ROZDZIAŁ 13

Strona 226226226226

12. Ciechanowicz–McLean J.: Leksykon ochrony środowiska, Wy-dawnictwo C.H. Beck. 2009.

13. Datka S., Suchorzewski W., Tracz M.: Inżynieria ruchu, WKŁ. Warszawa 1999.

14. Wnuk Z (red.) praca zbiorowa,: Ekologia i ochrona środowiska, Wydawnictwo Uniwersytetu Rzeszowskiego. Rzeszów 2010.

15. Fundowicz P., Radzimierski M., Wieczorek M.: Konstrukcje

pojazdów samochodowych, WSiP. Warszawa 2011.

16. Górka K., Poskrobko B., Radecki W.: Ochrona środowiska, Polskie Wydawnictwo Ekonomiczne. Warszawa 2001.

17. Gronowicz J.: Ochrona środowiska w transporcie lądowym, ITE. Radom 2003.

18. Juda–Rezler K.: Oddziaływanie zanieczyszczeń powietrza na

środowisko, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej. Warszawa 2000.

19. Kowalewicz A.: Podstawy procesów spalania, WNT. Warszawa 2000.

20. Kompendium wiedzy o ekologii. Praca zbiorowa. Red. J. Strzałka i T. Mosor–Pietraszewska. PWN. Warszawa 2003.

21. Krystek R.: Węzły drogowe i autostradowe. Oficyna Wydawni-cza Politechniki Warszawskiej. Warszawa 2008.

22. Leksykon ekoinżynierii. Praca zbiorowa. Red. Gabriel Borowski. Polskie Towarzystwo Inżynierii Ekologicznej. Warszawa 2010.

23. Lonc E., Kantowicz E. Ekologia i ochrona środowiska, Wydaw-nictwo Państwowej Wyższej Szkoły Zawodowej im. Angelusa Silesiusa. Wałbrzych 2005.

24. Lozia Z.: Symulatory jazdy samochodem, WKŁ. Warszawa 2008.

25. Luft S.: Pojazdy samochodowe. Podstawy budowy silników, WKŁ. Warszawa 2003.

26. Manahan S. E.: Toksykologia środowiska. Aspekty chemiczne i

biochemiczne, PWN. Warszawa 2010.

PIŚMIENNICTWO

Strona 227227227227

27. Marecka–Chłopek E., Chłopek Z.: Eksploatacyjne aspekty zasto-

sowania paliw pochodzenia biologicznego do zasilania silników

spalinowych, Transport Samochodowy 4/2007. 59–76.

28. Mazur M.: Terminologia techniczna, WNT. Warszawa 1961.

29. Merkisz J., Pielecha I.: Alternatywne napędy pojazdów, Wydaw-nictwo Politechniki Poznańskiej. Poznań 2006.

30. Merkisz J., Pielecha I.: Alternatywne paliwa i układy napędowe

pojazdów, Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej. Poznań 2004.

31. Merkisz J., Pielecha J., Radzimirski S.: Pragmatyczne podstawy

ochrony powietrza atmosferycznego w transporcie drogowym, Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej. Poznań 2009.

32. Merkisz J.: Ekologiczne problemy silników spalinowych. Wy-dawnictwo Politechniki Poznańskiej. Tom I i II. Poznań 1999.

33. Olejnik K.: Bezpieczeństwo w transporcie samochodowym. Wy-

brane problemy, Wydawnictwo Instytutu Transportu Samocho-dowego. Warszawa 2009.

34. Orzełowski S.: Budowa podwozi i nadwozi samochodowych. WSiP. Warszawa 2007.

35. Osiński J., Żach P.: Wybrane zagadnienia recyklingu samocho-

dów, WKŁ. Warszawa 2009.

36. Poskrobko B., Poskrobko T., Skiba K.: Ochrona biosfery. Pol-skie Wydawnictwo Ekonomiczne. Warszawa 2007.

37. Prochowski L., Unarski J., Wach W., Wicher J.: Podstawy re-

konstrukcji wypadków drogowych. Pojazdy samochodowe, WKŁ. Warszawa 2008.

38. Prochowski L., Żuchowski A.: Technika transportu ładunków. WKŁ. Warszawa 2009.

39. Prochowski L.: Mechanika ruchu, WKŁ. Warszawa 2008.

40. Pusty T.: Przewóz towarów niebezpiecznych, WKŁ. Warszawa 2009.

ROZDZIAŁ 13

Strona 228228228228

41. Reński A.: Bezpieczeństwo czynne samochodu. Zawieszenia oraz

układy hamulcowe i kierownicze, Oficyna Wydawnicza Politech-niki Warszawskiej. Warszawa 2011.

42. Reński A.: Budowa samochodów. Układy hamulcowe i

kierownicze oraz zawieszenia, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej. Warszawa 2004.

43. Rychter T., Teodorczyk A.: Pojazdy samochodowe. Teoria silni-

ków tłokowych. WKŁ. Warszawa 2006.

44. Sitnik L.: Ekopaliwa silnikowe, Wydawnictwo Politechniki Wrocławskiej. Wrocław 2004.

45. Studziński K: Samochód. Teoria, konstrukcja i obliczanie, WKŁ. Warszawa 1980.

46. Syta S.: Badania homologacyjne, Poradnik Motoryzacyjny nr 1/2010.

47. Szczepaniak C.: Podstawy modelowania systemu „Człowiek –

Pojazd – Otoczenie”, PWN. Warszawa 1999.

48. Wiatr I., Marczak H., Sawa J.: Ekoinżynieria, Wydawnictwo Naukowe Gabriel Borowski. Lublin 2003.

49. Wicher J.: Bezpieczeństwo samochodów i ruchu drogowego, WKŁ. Warszawa 2004.

50. Worldwiede emission standards. Heavy duty & off–road vehicles. Delphi. Innovation for the real world. 2010/2011.

51. Worldwiede emission standards. Passenger cars and light duty

vehicles, Delphi. Innovation for the real world. 2011/2012.

52. www.dieselnet.com/standards.

53. Zając P., Kołodziejczyk L. M.: Silniki spalinowe, WSiP. War-szawa 2001.

54. Zarzycki R., Imbierowicz M., Stelmachowski M.: Wprowadze-

nie do inżynierii i ochrony środowiska, WNT. Warszawa 2007.

55. Zintegrowany system bezpieczeństwa transportu. Praca zbioro-wa. Tom I i II. Red. R. Krystek. WKŁ. Warszawa 2009.

PIŚMIENNICTWO

Strona 229229229229

56. Zwierzycki W.: Oleje, paliwa i smary dla motoryzacji i przemy-

słu, Wydawnictwo i Zakład Poligrafii Instytutu Technologii Eksploatacji. Radom 2001.

Przepisy prawa

57. Dyrektywa 1999/101/WE Komisji z dnia 15 grudnia 1999 r. dostosowująca do postępu technicznego dyrektywę Rady 70/157/EWG odnoszącą się do dopuszczalnego poziomu hałasu i układu wydechowego pojazdów silnikowych.

58. Dyrektywa 1999/96/WE Parlamentu Europejskiego i Rady z dnia 13 grudnia 1999 r. w sprawie zbliżenia ustawodawstw Państw Członkowskich odnoszących się do działań, jakie mają zostać podjęte przeciwko emisji zanieczyszczeń gazowych i py-łowych przez silniki wysokoprężne stosowane w pojazdach oraz emisji zanieczyszczeń gazowych z silników z wymuszonym za-płonem napędzanych gazem ziemnym lub gazem płynnym sto-sowanych w pojazdach oraz zmieniająca dyrektywę Rady 88/77/EWG.

59. Dyrektywa 2000/25/WE Parlamentu Europejskiego i Rady z dnia 22 maja 2000 r. w sprawie środków stosowanych prze-ciwko stałym i gazowym zanieczyszczeniom pochodzącym z silników napędzających ciągniki rolnicze lub leśne i zmieniają-ca dyrektywę Rady 74/150/EWG.

60. Dyrektywa 2000/53/WE Parlamentu Europejskiego i Rady z dnia 18 września 2000 r. w sprawie pojazdów wycofanych z eksploatacji.

61. Dyrektywa 2005/55/WE Parlamentu Europejskiego i Rady z dnia 28 września 2005 r. w sprawie zbliżenia ustawodawstw Państw Członkowskich odnoszących się do działań, które należy podjąć przeciwko emisji zanieczyszczeń gazowych i cząstek stałych przez silniki wysokoprężne stosowane w pojazdach oraz emisji zanieczyszczeń gazowych z silników o zapłonie iskro-wym zasilanych gazem ziemnym lub gazem płynnym stosowa-nych w pojazdach.

62. Dyrektywa 2006/72/WE Komisji z dnia 18 sierpnia 2006 r. Rozdział 9 – Dopuszczalny poziom dźwięków i układ wylotowy dwukołowych lub trójkołowych pojazdów silnikowych, zmieniająca dyrektywę 97/24/WE Parlamentu Europejskiego

ROZDZIAŁ 13

Strona 230230230230

i Rady z dnia 17 czerwca 1997 r. w sprawie niektórych części i właściwości dwu– lub trzykołowych pojazdów silnikowych.

63. Dyrektywa 2007/34/WE Komisji z dnia 14 czerwca 2007 r. zmieniająca dyrektywę Rady 70/157/EWG odnoszącą się do do-puszczalnego poziomu hałasu i układu wydechowego pojazdów silnikowych w celu jej dostosowania do postępu technicznego.

64. Dyrektywa 2008/98/WE Parlamentu Europejskiego i Rady z dnia 19 listopada 2008 r. w sprawie odpadów oraz uchylająca niektóre dyrektywy.

65. Dyrektywa 70/157/EWG Rady z dnia 6 lutego 1970 r. w sprawie zbliżenia ustawodawstw Państw Członkowskich odnoszących się do dopuszczalnego poziomu hałasu z układu wydechowego pojazdów silnikowych.

66. Dyrektywa 70/220/EWG Rady z dnia 20 marca 1970 r. w spra-wie zbliżenia ustawodawstw Państw Członkowskich odnoszą-cych się do działań, jakie mają być podjęte w celu ograniczenia zanieczyszczenia powietrza przez spaliny z silników o zapłonie iskrowym pojazdów silnikowych.

67. Dyrektywa 72/306/EWG Rady w sprawie zbliżenia ustawo-dawstw Państw Członkowskich odnoszących się do środków, jakie należy podjąć w celu zapobieżenia emisji zanieczyszczeń z silników Diesla stosowanych w pojazdach.

68. Dyrektywa 77/537/EWG Rady z dnia 28 czerwca 1977 r. w sprawie zbliżenia ustawodawstw Państw Członkowskich od-noszących się do działań, jakie mają być podjęte w celu zapobie-gania emisji zanieczyszczeń z silników Diesla stosowanych w kołowych ciągnikach rolniczych lub leśnych.

69. Dyrektywa 80/1268/EWG Rady z dnia 16 grudnia 1980 r. odno-szącą się do emisji dwutlenku węgla i zużycia paliwa w pojaz-dach silnikowych.

70. Dyrektywa 88/77/EWG Rady z dnia 3 grudnia 1987 r. w sprawie zbliżenia ustawodawstw Państw Członkowskich odnoszących się do działań, jakie mają być podjęte w celu zapobiegania emisji zanieczyszczeń gazowych z silników Diesla w pojazdach.

71. Dyrektywa 92/97/EWG Rady z dnia 10 listopada 1992 r. zmie-niającą dyrektywę 70/157/EWG w sprawie zbliżenia ustawo-

PIŚMIENNICTWO

Strona 231231231231

dawstw Państw Członkowskich odnoszących się do dopuszczal-nego poziomu hałasu i układu wydechowego pojazdów silniko-wych.

72. Dyrektywa 97/24/WE Parlamentu Europejskiego i Rady z dnia 17 czerwca 1997 r. w sprawie niektórych części i właściwości dwu– lub trzykołowych pojazdów silnikowych.

73. Dyrektywa 97/68/WE Parlamentu Europejskiego i Rady z dnia 16 grudnia 1997 r. sprawie zbliżenia ustawodawstw Państw Członkowskich odnoszących się do środków dotyczących ogra-niczenia emisji zanieczyszczeń gazowych i pyłowych z silników spalinowych montowanych w maszynach samojezdnych niepo-ruszających się po drogach.

74. Dyrektywa 98/12/WE Komisji z dnia 27 stycznia 1998 r. do-stosowująca do postępu technicznego dyrektywę Rady 71/320/EWG w sprawie zbliżenia ustawodawstw Państw Członkowskich odnoszących się do układów hamulcowych niektórych kategorii pojazdów silnikowych i ich przyczep.

75. Oświadczenie Rządowe z dnia 16 stycznia 2009 r. w sprawie wejścia w życie zmian do załączników A i B Umowy europej-skiej dotyczącej międzynarodowego przewozu drogowego towa-rów niebezpiecznych (ADR), sporządzonej w Genewie dnia 30 września 1957 r. Umowa europejska dotycząca międzynaro-dowego przewozu drogowego towarów niebezpiecznych (ADR). Zrestrukturyzowana umowa ADR obowiązująca od dnia 1 stycz-nia 2009 r.

76. Ustawa z dnia 1 kwietnia 2011 r. o zmianie ustawy Prawo o ru-chu drogowym oraz ustawy o kierujących pojazdami.

77. Ustawa z dnia 20 stycznia 2005 r. o recyklingu pojazdów wyco-fanych z eksploatacji.

78. Ustawa z dnia 27 kwietnia 2001 r. o odpadach.

79. Ustawa z dnia 28 października 2002 r. o przewozie drogowym towarów niebezpiecznych.

80. Ustawa z dnia 6 września 2001 r. o transporcie drogowym.

Ekologiczne aspekty motoryzacji i bezpieczeństwo ruchu ...simr.pw.edu.pl/var/ · wytwarzanych...

Documents

Transcript of Ekologiczne aspekty motoryzacji i bezpieczeństwo ruchu ...simr.pw.edu.pl/var/ · wytwarzanych...