Негосударственное образовательное учреждение «Школа-интернат №30 среднего (полного) общего образования открытого акционерного общества «Российские железные дороги»

г. Комсомольска – на – Амуре

Научно-исследовательская работа.

Воздействие высокоскоростных магистралей на окружающую среду.

                       Автор:

                                                               Мищенко Юлия,

ученица 11 класса

                                      Руководитель:

                                      Казурова О.В.,

                                                                    учитель  географии  

школы-интернат №30

                               г. Комсомольск – на – Амуре

                                                  2011

         Содержание.

Введение   …………………………………………………….       3

История развития высокоскоростного железнодорожного

транспорта               ………........……………………………..        4

Российские скоростные поезда ……………………………..        5     

Самые известные скоростные поезда в мире  ……………..        7

Влияние на экологию и методы защиты  …………………..       9    

Шум и вибрация при движении поездов  ………………….        10

Методами борьбы с шумом и вибрацией  …………………        15  

Электромагнитное излучение  ……………………………...        16

Охрана атмосферного воздуха ……………………………...       17  

Заключение   ………………………………………………….       18

Приложения   …………………………………………………       19

Список литературы   …………………………………………       20

                            Введение.

Транспорт - важнейшая составная часть экономики страны. Транспорт страны часто сравнивают с кровеносными сосудами в живом организме. Это сравнение обусловлено тем, что так же, как кровь питает живые клетки организма всем необходимым, так и транспорт обеспечивает общество всеми видами перевозок.

         Россия занимает первое место в мире по территории, характеризующейся значительным широтным и меридиональным простиранием, неравномерностью размещения населения, ресурсов, отраслей экономики. Поэтому для России хорошо развитая транспортная система особенно важна. На долю транспорта России приходится 13% основных фондов страны. Транспорт потребляет до 7% добываемого топлива, до 6% электроэнергии и до 4,5% леса. На транспорте тру дится каждый 12-ый человек страны. Железнодорожный транспорт по объему грузовых перевозок занимает первое место среди других видов транспорта, а по объему перевозок пассажиров второе место после автомобильного.

              История развития высокоскоростного

                  железнодорожного транспорта.

Вся история развития железнодорожного транспорта связана со стремлением к повышению рабочих скоростей движения поездов, обеспечению минимального времени нахождения в пути, увеличению использования провозной способности магистралей и повышению комфортабельности пассажиров.

Еще в 1847 г. в Англии на одном из участков Большой Западной железной дороги протяженностью 92 км пассажирские поезда достигали скорости 93 км/ч. Во Франции в 1890 г. паровоз «Crampton» с поездом массой 157 т развил скорость 144 км/ч. В Германии в 1903 г. первый электрический моторный вагон при испытаниях на участке железной дороги Цоссен—Мариенфельд развил скорость 210км/ч. В 50—60 гг. XX столетия в ряде стран осуществлялись научные исследования и инженерные разработки по созданию высокоскоростных железных дорог, рассчитанных на движение со скоростями свыше 200 км/ч. В настоящее время высокоскоростные железные дороги обеспечивают не только высокую скорость передвижения, но и более высокий уровень надежности и безопасности, комфорта, экономичности. Супер поезда, построенные на основе новейших технологий, способные развивать скорость в 300—350 км/ч, успешно конкурируют с автомобильным транспортом и авиацией.

Высокоскоростной наземный транспорт (ВСНТ) в современном понятии — это железнодорожный транспорт, обеспечивающий движение поездов со скоростью более 200 км/ч. ВСНТ осуществляется либо колесным подвижным составом по рельсовому пути, либо бесконтактным способом, когда для тяги и торможения применяется линейный электрический привод, а для создания условий движения — магнитный подвес, так называемый левитирующий транспорт.

                   Российские скоростные поезда.

Как известно, в нашей стране в середине 70-х гг. прошлого столетия был создан скоростной поезд ЭР200 (рис. 5.33), развивающий на отдельных участках скорость движения 200 км/ч, который с 1984 г. находится в коммерческой эксплуатации на линии Санкт-Петербург—Москва. Позже был изготовлен еще один состав поезда ЭР200. Для того времени эти поезда вполне отвечали передовым техническим требованиям.

Однако в последующем практическое развитие ВСНТ было заторможено, хотя теоретические исследования проблемы высокоскоростного движения продолжались. Лишь в 1988 г. принята государственная научно-техническая программа, которая включала проблему создания системы и технических средств наземного рельсового транспорта для пассажирских перевозок со скоростью до 350 км/ч. В 1989—1991 гг. были проведены технико-экономические исследования по созданию высокоскоростной магистрали (ВСМ) Центр—Юг (Санкт-Петербург—Москва—Крым и Кавказ), а в качестве первоочередного шага — сооружение ВСМ Санкт-Петербург—Москва.

 С 1992 г. проводится работа по составлению технического задания на проектирование российского высокоскоростного поезда. Сокол сапсан, является самой быстрой птицей и животным в мире, способная развивать скорость до 350 километров в час, именное такое название дали в России первому высокоскоростному поезду - «Сокол».  Этот поезд будет эксплуатироваться на скоростных линиях железных дорог России со скоростями до 160— 200 км/ч, хотя он рассчитан на 250—350 км/ч, до сооружения ВСМ Санкт-Петербург—Москва.

Моторвагонный состав поезда «Сокол» (рис. 5.34) формируется из трехвагонных секций: базовый 12-вагонный вариант составлен из четырех секций.

Высокоскоростной поезд "Сапсан" серии Velaro RUS - первый поезд такого класса в России, разработка крупнейшего немецкого машиностроительного и электротехнического концерна “Siemens”. Поезд “Сапсан”, построенный для Российской корпорации ОАО “РЖД”, способен развивать скорость до 350 км./ч., однако на российских железных дорогах его скорость ограничена до 250 км./ч. Несмотря на это скоростное ограничение, поезд преодолевает расстояние между Москвой и Санкт-Петербургом за рекордное время - 3 часа 45 минут!

            Невский экспресс  — скоростной пассажирский поезд, курсирующий между Москвой и Санкт-Петербургом. Поезд введён в эксплуатацию в 2001г.

Поезд состоит из 9 вагонов, вагона-ресторана и локомотива. В состав поезда входят вагоны с сидячими местами I и II класса. Количество посадочных мест в вагоне с сидячими местами — 54 мест. В отличие от электропоезда ЭР200, у которого все вагоны (кроме головных) являются моторными, «Невский экспресс» состоит из электровоза и пассажирских вагонов производства Тверского вагоностроительного завода. Скорость движения поезда — до 200 км/час (конструкционная — 220 км/час). Поезд следует с остановками в Твери и Бологое.

        Аллéгро — пассажирский двухсистемный электропоезд (из семейства электропоездов Pendolino производства компании Alstom), курсирующий по маршруту Хельсинки — Санкт-Петербург. Скорость передвижения — до 220 км/ч на переменном токе по территории Финляндии и до 200 км/ч на постоянном токе по территории России.

         Самые известные скоростные поезда в мире.

          "Интерсити" (InterСity) - сеть скоростных поездов Великобритании, охватывающая все крупные города Англии, Шотландии и Уэльса. Сеть разделена на семь направлений, каждое из которых обслуживает определенный район туманного Альбиона. Брэнд "Интерсити" был представлен в 1950 году в качестве названия поезда назначением Лондон Вулверхемптон. Подвижной состав в разное время включал в себя 7 классов поездов, из которых на сегодняшний день наибольшее распространение получили: "Интерсити 125" (максимальная рабочая скорость 200 км/ч) и "Интерсити 225" (максимальная рабочая скорость - 225 км/ч). Поезда спроектированы и построены дочерними компаниями British Rail.

           "Интерсити экспресс" занимается пассажирскими перевозками во все крупные немецкие города, а также связывает Германию с соседними государствами посредством рейсов в Амстердам, Льеж и Брюссель, Париж, Цюрих и Базель, Вена, Орхус и Копенгаген. В отличие от французского ТЖВ или японского "Синкансэна", "Интерсити экспресс" не разрабатывался как единая система и поэтому далеко не на всех участках поезда последнего поколения могут развить свою максимальную скорость 330 км/ч.  Участком, по которому проходит больше всего маршрутов, является скоростной участок Мюнхен - Аугсбург, по которому в день проходит более 300 поездов.

         "Синкансэн" (яп. "новая магистраль") - высокоскоростная сеть железных дорог в Японии, предназначенная для перевозки пассажиров между крупными городами страны. Принадлежит компании Japan Railways. Первая линия была открыта между Токио и Осакой в 1964 году. В сети "Синкансэн" используется европейская колея шириной 1435 мм, что отличает её от более старых линий японской железной дороги, имеющих колею 1067 мм. Линии синкансэна электрифицированы по системе однофазного переменного тока 25 кВ 60 Гц, на линиях мини-синкансэна напряжение составляет 20 кВ. Самая старая линия "Синкансэн" (Токио-Осака) является в данный момент и самой загруженной: на ней перевозится порядка 375 тысяч пассажиров ежедневно. Всего же данная система скоростных поездов перевозит 150 миллионов человек в год.

         "Асела экспресс" (комбинация англ. слов acceleration и excellence - "ускорение" и "превосходство") - скоростной поезд, соединяющий американские города Вашингтон, Балтимор, Филадельфию, Нью Йорк и Бостон. "Асела экспресс" курсирует по "Северо-восточному коридору" железнодорожной магистрали, проходящей параллельно побережью Атлантического океана через густонаселенные районы северо востока США. Суммарная протяженность скоростной линии составляет 735 км.

               Влияние на экологию и методы защиты.

Для колесного подвижного состава используется традиционный рельсовый путь, в который укладывается, как правило, усиленная путевая решетка, а для левитирующего ВСНТ создается специальная путевая структура. При контактном ВСНТ прокладка пути, как правило, осуществляется на поверхности земли, а иногда возводятся путепроводы. Для левитирующего транспорта обычно строят искусственные сооружения (эстакады), на которых создают путевую структуру со станциями и ограждениями. Стоимость такой путевой структуры значительно выше, чем в случае рельсового транспорта. ВСНТ с магнитным подвесом является наиболее перспективным и экологически чистым, а также самым бесшумным. При его проектировании и определении стоимости строительства и эксплуатации исходят из позитивных влияний на уровень затрат следующих факторов: высокий темп и экономичность сооружения; большая степень стандартизации и взаимозаменяемости элементов и узлов пути, его надежность, стабильность, долговечность; предельная индустриализация изготовления путевых конструкций; возможность механизации и автоматизации процессов сборки, отладки и пуска в эксплуатацию всей системы. Большим преимуществом левитирующего транспорта по сравнению с контактным является более высокая степень безопасности и возможность максимальной автоматизации движения.

Шум и вибрация при движении поездов.

          Такие проблемы современных мегаполисов, как шум и вибрации, увеличиваются по своей интенсивности с каждым годом. Почему современная наука так активно в последние годы стала исследовать проблему влияния шума и вибрации на организм человека? Почему измерение вибрации стало обязательным исследованием на многих предприятиях и в организациях? Да потому, что современная медицина начала бить тревогу: растет количество профессиональных заболеваний – вибрационной болезни и тугоухости, возникающей из-за длительного воздействия шума и вибрации на работника такого предприятия. И в группах риска оказалось много профессий, связанных как раз с работой в этих условиях.

          Шум — это неприятный или нежелательный звук либо совокупность звуков, мешающих восприятию полезных сигналов, нарушающих тишину, оказывающих вредное или раздражающее действие на организм человека, снижающих его работоспособность.   Шум является общебиологическим раздражителем и в определенных условиях может влиять на все органы и системы целостного организма, вызывая разнообразные физиологические изменения.  Шум действует на организм как стресс-фактор, вызывает изменение звукового анализатора, а также, благодаря тесной связи слуховой системы с многочисленными нервными центрами на самом различном уровне, происходят глубокие изменения в центральной нервной системе.

         Наиболее опасно длительное действие шума, при котором возможно развитие шумовой болезни — общего заболевания организма с преимущественным поражением органа слуха, центральной нервной и сердечно-сосудистой систем.

Шум от поездов вызывает негативные последствия, выражающиеся прежде всего в нарушении сна, ощущении болезненного состояния, в изменении поведения, увеличении употребления лекарственных препаратов и т. д. Нарушение сна может иметь различные формы: удлинение периода засыпания, пробуждения во время сна, ухудшение качества сна, т. е. переход от глубокого сна к более легкому, поверхностному. Мгновенные прерывания сна учащаются с увеличением частоты и силы звука. При равном акустическом показателе шум от поездов вызывает в 3 раза меньше нарушений сна, чем шум от автомобилей. На сон влияет не только уровень шума, но и число его источников.

Восприятие шума поездов зависит от общего шумового фона. Так, на заводских окраинах городов он воспринимается менее болезненно, чем в жилых кварталах. Шум от вокзалов и особенно сортировочных станций вызывает более негативные последствия, чем шум от обычного движения поездов.

Шум железной дороги заглушает человеческий голос, он мешает при просмотре и прослушивании теле- и радиопередач. Как показали результаты анкетирования, шум поездов в большей степени препятствует восприятию речи, чем шум от автомобильного движения. Это объясняется, прежде всего, продолжительностью шумового эффекта, вызываемого движением поезда. Шум может стать причиной стрессового состояния, характеризующегося повышением активности центральной и вегетативной нервной систем. О приближении пассажирского и тем более грузового поезда известно задолго до его появления - по шуму, знакомому всем перестуку колес, железному лязгу. Через города и поселки, по берегам тихих рек, заповедным местам днем и ночью идут составы. И это отнюдь не благотворно воздействует на людей, животный мир природы и даже на ее растительный наряд.

Исследователями получены характеристики шумов всех категорий поездов в зависимости от скорости и интенсивности их движения, данные по шуму грузовых дворов и станций, депо, тяговых подстанций и других объектов железнодорожного транспорта.

Шум поезда слагается из шума локомотива и вагонов. При работе тепловозов наибольший шум отмечается у выпускной трубы двигателя, где уровни звукового давления достигают 100–110 дБА. Даже на расстоянии 50 м от оси крайнего пути наружный шум тепловоза составляет 83– 89 дБА.

Основным источником шума вагонов являются удары колес на стыках и неровностях рельсов, а также трение поверхности катания и гребня колеса о головку рельса. Качение колес по сварному рельсу без выбоин и волнообразного износа приводит к образованию шума в широком диапазоне частот. При этом уровни и частотный спектр шума зависят от состояния рельсового пути и колес, а также от возбуждаемых в них колебаний. Дефекты поверхности рельсов вызывают вибрации и удары, снижают устойчивость рельсов и верхнего строения пути в целом, приводят к износу подвижного состава и повышению уровня шума на величину до 15 дБА. Стыки рельсов вызывают ударный шум с повышением его уровня до 10 дБА. К таким же результатам приводят различные неровности, выбоины и нарушения кривизны поверхности катания и гребня колес. При движении в кривых малого радиуса иногда возникают скрежущие шумы. Такие же шумы наблюдаются и при пользовании дисковыми тормозами.

При движении поезда со скоростью 70 –80 км/ч по рельсам, уложенным на деревянных шпалах, звуковое давление у колес составляет 125–130 дБ, а по рельсам, лежащим на железобетонных шпалах, - всего на 1– 2 дБ больше. В зависимости от скорости движения шум возрастает в среднем для пассажирских поездов на 0,37 дБ, для грузовых на 0,3 дБ и для локомотивов на 0,23 дБ при увеличении скорости на 1 км/ч. Уровни звука от пассажирских, грузовых и электропоездов при скорости движения 50–60 км/ч составляют 90– 92 дБА.

Предельно допустимый уровень шума, создаваемого вагоном при движении, должен быть не более 80 дБ на расстоянии 50 м от железной дороги, а от проходящих скоростных поездов в населенных местах не должен превышать уровня, указанного в Строительных нормах, Правилах защиты от шума и ГОСТ ССБТ «Шум».

Высокий уровень и среднечастотный характер колесного шума поезда по санитарной оценке весьма неблагоприятны и требуют эффективных мер его снижения. Однако применяемые на практике методы и приемы пока не дают заметного эффекта. Так, общее снижение шума в результате укладки бесстыкового пути и установки резиновых прокладок между рельсами и шпалами составляет всего 6–12 дБА. В то же время волновой износ рельсов повышает шум на 20 дБА. Резиновые прокладки в колесах на железнодорожном транспорте не применяются.

                                                  Вибрация.

         Особую актуальность проблема вибрации в жилых зданиях приобрела вследствие строительства метрополитена в крупных городах нашей страны и за рубежом. Наиболее благоприятные условия для распространения вибрации создаются при использовании неглубоких туннелей углубления, строительство которых является экономически целесообразным. Трассы метрополитена прокладывают под жилыми районами, а опыт эксплуатации подземных поездов свидетельствует о том, что вибрация проникает в жилые здания в радиусе 40-70 м от туннеля метрополитена.

          Вибрацией называют механические ритмичные колебания упругих тел. Чаще всего под вибрацией понимают нежелательные колебания. Аритмичные колебания называют толчками. Распространяется вибрация вследствие передачи энергии колебаний от колеблющихся частиц к соседним частицам. Вибрация возникает в самых разнообразных технических устройствах вследствие несовершенства их конструкции, неправильной эксплуатации, внешних условий (например, рельеф дорожного полотна для автомобилей), а также специально генерируемая вибрация.

         В отличие от звука вибрация воспринимается разными органами и частицами тела. Так, при низкочастотных (до 15 Гц) колебаниях поступательная вибрация воспринимается отолитовым, а вращательная - вестибулярным аппаратом внутреннего уха. При контакте с твердым вибрирующим телом вибрация воспринимается нервными окончаниями кожи. Сила восприятия механических колебаний зависит от биомеханической реакции тела человека, представляющего собой в определенной мере механическую колебательную систему, обладающую собственным резонансом и резонансом отдельных органов, что и определяет строгую частотную зависимость многих биологических эффектов вибрации. Органы, непосредственно воспринимающие вибрации, делятся на две группы. К первой относятся органы равновесия (вестибулярный аппарат), находящиеся во внутреннем ухе. Взаимодействуя с соответствующими связями в мозгу, они работают как интегральный измеритель угловых и линейных ускорений. Информация, посылаемая в мозг органами равновесия, находящимися под влиянием вибраций, может оказаться искаженной, дезориентирующей, а в некоторых случаях раздражающей и вызывающей у человека состояние болезни. Ко второй группе относятся рецепторы, расположенные в коже и соединительных тканях. Они выполняют функции осязания, реагируя на более высокие частоты (около 30 Гц). Вибрации оказывают определенное влияние на организм также через органы зрения и слуха.  

           Степень неблагоприятного действия вибрации зависит от ее уровня (или расстояния до источника низкочастотных колебаний), времени суток, возраста, рода деятельности и состояния здоровья человека. Воздействие вибрации может ограничиться ощущением сотрясения (паллестезия) или привести к изменениям в нервной, сердечно-сосудистой, опорно-двигательной системах. Но вибрация небольшой степени и в небольших количествах оказывает положительное влияние на человека.

            Суть проблемы: постоянное повышенное значение вибрации приводит к быстрой утомляемости, нарушению нервной системы, плохому сну, головной боли. Работа в условиях постоянной вибрации может приводить к возникновению вибрационной болезни. Вибрационная патология стоит на втором месте среди профессиональных заболеваний.

         Источники вибрации : метрополитен, тяжелые грузовые автомобили, железнодорожные поезда, трамваи, лифты, насосы, станки, трансформаторы, центрифуги.

            Методами борьбы с шумом и вибрацией.

Основными методами борьбы с разного рода шумами и вибрацией являются:

1. Уменьшение шума и вибрации в источнике их возникновения: совершенствование конструкции (расчёт фундамента, системы амортизаторов или виброизоляторов).
2. Звукопоглощение и виброизоляция.
3. Установка глушителей шума и вибрации, экранов, виброизоляторов.
4. Рациональное размещение работающего оборудования и цехов.
5. Применение средств индивидуальной защиты (для защиты от шума: беруши, наушники; для защиты от вибрации — виброгасящие рукавицы).
6. Вынесение шумящих агрегатов и устройств от мест работы и проживания людей, зонирование.

                Электромагнитное излучение

           Электромагнитное излучение – это комплекс электрических и магнитных полей, оказывающих влияние на среду обитания человека и самого человека.

           Человек постоянно подвергается воздействию электромагнитного излучения (ЭМИ), которое может быть как полезным, так и вызывающим неблагоприятные изменения в организме. Биологическое действие ЭМИ зависит от многих причин, при этом наиболее чувствительным к воздействию ЭМИ являются система кроветворения, центральная нервная и нейроэндокринная системы. При действии ЭМИ на глаза возможно образование катаракты, имеются данные об образовании и злокачественных новообразований (в первую очередь опухолей кроветворной ткани и лейкозов).

Как известно, основной принцип работы нервной системы человека — передача электромагнитных импульсов от одной клетки к другой. Но ведь человек живет в мире, насыщенном электромагнитными полями, постоянно подвергаясь их вредному воздействию, их создают любые электрические приборы, теле- и радиоантенны, троллейбусы и трамваи, скоростные поезда. Но наибольшую часть вредного воздействия человек получает у себя дома или на своем рабочем месте.

                Охрана атмосферного воздуха.

           Перевод железнодорожного транспорта с паровой тяги на электрическую и тепловозную, которыми в настоящее время выполняется практически вся поездная работа, способствовал улучшению экологической обстановки: исключено влияние угольной пыли и вредных выбросов паровозов в атмосферу.  

         Дальнейшая электрификация железных дорог, т. е. Замена тепловозов электровозами и высокоскоростными поездами, позволяет исключить загрязнение воздуха отработавшими газами дизельных двигателей. Основной путь снижения выбросов токсичных веществ тепловозами заключается в уменьшении их образования в цилиндрах двигателей.

          Для защиты окружающей природной среды необходимо также бороться с искрами, источниками которых являются газоотводные устройства тепловозов, а также чугунные тормозные колодки локомотивов и вагонов. Искры могут быть причиной пожаров на территориях, примыкающих к железным дорогам. Эту проблему так же решает новое поколение скоростных поездов.

                                                  Заключение

Проблема развития высокоскоростного экологически чистого наземного транспорта носит общенациональный характер. Ее решение позволило бы существенно улучшить ситуацию с организацией перевозок пассажиров на основных на-правлениях сети железных дорог, обеспечить увеличение пассажирооборота, сократить потребность в подвижном составе и в результате поднять престиж отечественных железных дорог и государства в международном аспекте.

Наиболее эффективным методом решения этой проблемы является научно-техническое планирование и управление комплексом решаемых задач на базе Федеральной целевой программы.

Россия занимает четвертое место в мире по пассажирообороту железнодорожного транспорта и не имеет высокоскоростного сообщения. Лидирующее положение по пассажирообороту в высокоскоростном движении занимает Япония (около 75 млрд. пасс-км в год). В странах европейского сообщества (Франции, Германии, Великобритании, Италии, Испании, Швеции) общий пассажирооборот в высокоскоростном движении составляет около 45 млрд. пасс-км в год. Из года в год пассажирооборот в высокоскоростных перевозках увеличивается, т.е. его популярность растет. Всего в эксплуатации на зарубежных железных дорогах по состоянию на начало 2000 г. находилось 13375 вагонов высокоскоростного пассажирского состава, из них около 45% в моторвагонном исполнении.

Приложения

Список литературы

1. Ред. Боравская Е.Н., Шапилов Е.Д Скоростной и высокоскоростной железнодорожный транспорт.