Россия
сотрудник
Россия
УДК 629.3 Наземные средства транспорта (кроме рельсовых)
УДК 504.3 Атмосфера
Целью работы является повышение объективности и достоверности оригинального метода оценки негативного экологического воздействия дизельных пожарных автомобилей на воздушную среду путем автоматизации процедуры измерения дымности отработавших газов на режиме свободного ускорения. Разработан роботизированный манипулятор для замены водителя-оператора при выполнении стандартизированного цикла свободного ускорения в части контроля дымности как технического норматива экологической безопасности по действующему законодательству. Проведены сравнительные экспериментальные исследования на парке дизельных пожарных автомобилей с одновременным использованием ручного метода и автоматизированной системы. Для обработки результатов применялись методы математической статистики, включая расчет коэффициента вариации и линейной корреляции. Теоретической основой диагностирования выступили физико-химические модели процессов сажеобразования в топливном факеле и работы каталитических нейтрализаторов, описываемые системой кинетических уравнений и критерием диффузионных ограничений (модуль Тиле). Установлено, что применение роботизированного манипулятора позволяет существенно повысить воспроизводимость измерений дымности отработавших газов. Коэффициент вариации результатов снизился с 18,1 % (ручной метод) до 6,9 % (автоматизированный метод). Полученные стабильные данные позволили выявить сильную статистически значимую корреляцию между дымностью и пробегом пожарных автомобилей (коэффициент детерминации R² = 0,87). Показано, что дымность является интегральным параметром, пригодным для оценки снижения коэффициента эффективности каталитического нейтрализатора вследствие деградации его активного слоя. Научная новизна заключается в разработке комплексного метода, интегрирующего аппаратную платформу, измерительную процедуру и аналитический аппарат на основе физико-химических моделей для диагностирования дизельных пожарных автомобилей. Впервые для данного вида техники показана возможность использования стабильных данных о дымности в качестве надежного входного параметра для моделей, основанных на теории диффузионных ограничений. Практическая значимость результатов состоит в создании инструмента для формирования надежной доказательной базы экологического контроля, превентивного выявления технических неисправностей и пожарно-опасных режимов работы каталитического нейтрализатора, а также для разработки систем прогнозирования остаточного ресурса систем нейтрализации.
дизельные пожарные автомобили, дымность отработавших газов, свободное ускорение, роботизированный манипулятор, технический норматив экологической безопасности, каталитический нейтрализатор
1. Impact of Oxygenated Additives on Soot Properties during Diesel Combustion / N. Palazzo [et al.] // Energies. 2021. Vol. 14. № 1. P. 147–160. DOI:https://doi.org/10.3390/en14010147.
2. Zakharov D., Fadyushin A., Chainikov D. Changes in the environmental sustainability of the urban transport system when introducing paid parking for private vehicles // Resources. 2020. Vol. 9. № 9. P. 90–100. DOI:https://doi.org/10.3390/resources9090100.
3. Донченко В.В., Чижова В.С. Современные подходы к оценке выбросов загрязняющих веществ автомобильным транспортом: состояние, проблемы и пути решения // Научный вестник автомобильного транспорта. 2022. № 1. С. 5–12.
4. Kholod N., Evans M., Kuklinski T. Russia's black carbon emissions: focus on diesel sources // Atmospheric Chemistry and Physics. 2016. Vol. 16. P. 1–27. DOI:https://doi.org/10.5194/acp-2016-475.
5. Ложкина О.В., Мальчиков К.Б. Определение содержания поллютантов в отработавших газах судового двигателя ЯМЗ-238 ГМ2 // Проблемы управления рисками в техносфере. 2023. № 3 (67). С. 158–168. DOI:https://doi.org/10.61260/1998-8990-2023-3-158-168.
6. Ложкина О.В., Мальчиков К.Б. Cравнительный анализ пробеговых выбросов автомобилей на различных видах топлива при дорожных заторах // Вестник гражданских инженеров. 2024. № 2 (103). С. 133–143. DOI:https://doi.org/10.23968/1999-5571-2024-21-2-133-143.
7. Усовершенствованная методика расчетного мониторинга выбросов парниковых газов от деятельности автомобильного и внедорожного транспорта в Российской Федерации / Ю.В. Трофименко [и др.] // Научный вестник Московского государственного технического университета гражданской авиации. 2025. Т. 28. № 1. С. 78–96. DOI:https://doi.org/10.26467/2079-0619-2025-28-1-78-96.
8. Мальчиков К.Б., Ложкина О.В. Мониторинг и прогнозирование опасного загрязнения воздуха маломерными судами и автотранспортом // Вестник Московского автомобильно-дорожного государственного технического университета (МАДИ). 2025. № 1 (80). С. 55–62.
9. Ложкин В.Н., Сацук И.В. Роботизированная диагностика чрезвычайно-опасных режимов эксплуатации двигателей пожарных машин в парадигме интеллектуализации транспортных систем // Технико-технологические проблемы сервиса. 2024. № 4 (70). С. 23–26.
10. Гавкалюк Б.В., Ложкин В.Н. Повышение эффективности агрегатов мобильных средств доставки специализированного оборудования и личного состава для тушения пожаров // Проблемы управления рисками в техносфере. 2024. № 1 (69). С. 107–113. DOI:https://doi.org/10.61260/1998-8990-2024-1-107-113.
11. Ворохобин А.В., Дерканосова Н.М., Манойлина С.З. Повышение экологической безопасности поршневых двигателей внутреннего сгорания // Вестник Воронежского государственного аграрного университета. 2023. Т. 16. № 4 (79). С. 93–101. DOI:https://doi.org/10.53914/issn2071-2243_2023_4_93.
12. Wardoyo A.Y.P., Juswono U.P., Noor J.A.E. The association between the diesel exhaust particle exposure from bus emission and the tubular epithelial cell deformation of rats // Environmental Science and Pollution Research. 2020. Vol. 27. P. 23073–23080. DOI:https://doi.org/10.1007/s11356-020-08752-x.
13. Ложкин В.Н. Обеспечение пожарной безопасности сложных электронно-управляемых термокаталитических систем: теоретические основы, диагностирование. СПб. : С.-Петерб. ун-т ГПС МЧС России, 2023. 284 с.
14. A systematic literature review on indoor PM2.5 concentrations and personal exposure in urban residential buildings / Yu. Liu [et al.] // Heliyon. 2022. Vol. 8. № 8. Art. e10174. DOI:https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2022.e10174.
15. Донченко В.В., Чижова В.С. Современные тенденции повышения экологической безопасности автотранспортных средств – перспективы внедрения экологического стандарта Евро-7 (по материалам зарубежных источников) // Научный вестник автомобильного транспорта. 2023. № 3. С. 10–20.
16. An Overview of Physical and Chemical Features of Diesel Exhaust Particles / X. Wang [et al.] // Journal of the Energy Institute. 2018. Vol. 92. № 6. P. 1864–1888. DOI:https://doi.org/10.1016/j.joei.2018.11.006.
17. Певнев Н.Г., Залознов А.В. Описание математической модели расчета времени нестационарного процесса нагрева каталитического нейтрализатора отработавших газов // Вестник Сибирского государственного автомобильно-дорожного университета. 2017. № 4-5 (56-57). С. 25–36.
18. Thermal Sintering and Phosphorus Poisoning of a Layered Diesel Oxidation Catalyst / M. Agote [et al.] // Topics in Catalysis. 2022. Vol. 66. P. 777–786. DOI:https://doi.org/10.1007/s11244-022-01752-w.
19. Ложкин В.Н., Сацук И.В. Робототехнический метод контроля аварийных режимов эксплуатации двигателей пожарных машин // Мир транспорта и технологических машин. 2024. № 2-2 (85). С. 91–97. DOI:https://doi.org/10.33979/2073-7432-2024-2-2(85)-91-97.
20. Актуализация оценок выбросов парниковых газов от автомобильного транспорта в Национальном кадастре за 2010–2021 гг. / В.М. Лытов [и др.] // Проблемы экологического мониторинга и моделирования экосистем. 2024. Т. 35. № 1-2. С. 101–123. DOIhttps://doi.org/10.21513/0207-2564-2024-1-2-101-123.
21. Кулешов А.С., Фадеев Ю.М., Кулешов А.А. Развитие многозонных моделей для расчета сгорания в современных ДВС // Двигателестроение. 2017. № 2 (268). С. 7–10.
22. Vera-Tudela W. An Experimental Study of a Very High-Pressure Diesel Injector (Up to 5000 Bar) by Means of Optical Diagnostics / W. Vera-Tudela [et al.] // Fuel. 2020. Vol. 275. P. 117933. DOI:https://doi.org/10.1016/j.fuel.2020.117933.
23. Лиханов В.А., Лопатин О.П., Козлов А.Н. Моделирование сажеобразования в цилиндре дизеля // Научно-технические ведомости СПбПУ. Естественные и инженерные науки. 2019. Т. 25. № 1. С. 47–59. DOI:https://doi.org/10.18721/JEST.25105.
24. Lihanov V.A., Lopatin O.P., Kozlov A.N. Modelirovanie sazheobrazovaniya v cilindre dizelya // Nauchno-tekhnicheskie vedomosti SPbPU. Estestvennye i inzhenernye nauki. 2019. T. 25. № 1. S. 47–59. DOIhttps://doi.org/10.18721/JEST.25105.
