ŽELJEZNICA I OKOLIŠ - e-Studente-student.fpz.hr/Predmeti/E/Ekologija_u_prometu/Materijali/... · umjetnim objektima (tuneli, mostovi) te je potrebno razmotriti poloţaj trase u

11.1.2012 Promet i ekologija 1

ŽELJEZNICA I OKOLIŠ

Cilj predavanja:

EKOLOŠKE PREDNOSTI ŽELJEZNIČKOG PROMETA

- Željeznica i prostor

- Željeznica i emisije štetnih i neštetnih tvari

- Željeznica i utrošak energije

- Eksterni troškovi


Strategijom EU do 2020. god. predviđen je

jedinstven europski željeznički sustav:

• povedati tržišni udjel u prijevozu putnika sa 6% na 10% i

u teretnom prijevozu s 8% na 15%

• utrostručiti produktivnost radne snage na željeznici

• za 50% povedati djelotvornost energije

• u zemljama srednje i istočne Europe zadržati udio

željeznice u ukopnom prijevozu tereta na razini 40%

• -zbog propteredenosti europskih autocesta i zračnog prometa, u središtu razmatranja svakako željeznice sa svojim prednostima (osobito ekološkim)


Slika 1. Potražnja za prometnom površinom u četvornim metrima po osobi

Specifičnapotrebapovršinetla (m

2)

po osobi

8,9

84,5

Slika 2: Potreba za površinom tla po prevezenoj osobi u željezničkom i tramvajskom prometu u odnosu na automobilski promet

1. Zauzimanje prostora


55 širok 16 – tračna cesta

Prometna površina brze gradske željeznicekapaciteta 32400 putnika / sat

Prometna površina za prijevoz 32400 putnika / sat

5 m

Slika 3: Usporedba širine dvokolosiječne željezničke pruge, autoceste i prometnog puta za brodove

Slika 4: Prometna površina gradske željeznice i 16-tračne ceste, jednake prijevozne moći


Slika 5: Njemački Intercity Express (ICE)

Slika 6. Transrapid - elektromagnetski lebdeći vlak

Slika 7: Transrapid i njegova infrastruktura


Željeznički promet prema tri glavna

čimbenika degradiranja okoliša

• -onečišdenju zraka, zauzimanju površine i utrošku energije predstavlja najpovoljniji oblik prometa

• željeznički promet zauzima triput manje zemljišnog prostora uz približno jednako prometno opteredenje

• potreba za prostorom dvokolosječne proge je 3,2 Ha/km, a autoceste s 4 prometne trake 9,1 Ha/km

• potreba za površinom tla po prevezenoj osobi u automobilskom prometu 9,5 puta veda nego u željezničkom i tramvajskom

• -nekonvencionalne željeznice (Transrapid) štedi prostor(usjeci, nasipi, tuneli itd.) nisu potrebni


Tablica 1. Udio željezničkog prometa u potrošnji energije i veličini ostvarenog transporta

2. Utrošak energije


Tablica 3. Emisija HC, CO i NOX ovisno o prijevoznom sredstvu

Tablica 2. Udio prometnih sredstava u potrošnji goriva i emisiji štetnih sastojaka ispušnih plinova


Tablica 4. Usporedba specifične potrošnje energije

8,7 3,5

2 1

Željeznica Automobil Kamion Brod


Tablica 5. Potrošnja energije po prometnim granama

Slika 8. Rast putničkog prometa prema načinu prijevoza u 15 zemalja EU


ŽELJEZNICA I ENERGIJA

• u europskom željezničkom prometu sa 3% utrošene energije obavlja se teretni i putnički promet, a u cestovnom sa 85% energije

• utrošak energije po jedinici obavljenog rada na željeznici 3,5 puta manja nego u cestovnom putničkom prometu, a gotovo 9 puta manji nego u cestovnom teretnom prometu

• mjere za povedanje energetske djelotvornosti:

• smanjenjem mase željezničkih vozila

• povedati aerodinamiku i smanjiti trenje

• koristiti što više regenerativne kočnice i akumulirati energiju

• raditi na inovativnim vučnim konceptima i izvorima energije

• povedati koristan prostor u željezničkim vozilima itd.


30 8,3

3,3

1

Željeznica Automobil Kamion Brod

Tablica 7. Usporedba specifičnih emisija štetnih tvari

3. Emisije štetnih i neštetnih tvari


Tablica 9. Usporedba utjecaja prometnih grana kopnenog transporta na zagađenje

Tablica 8. Emisija onečišdivača prema vrstama prometa


Tablica 10. Vrijednosti dopuštenih emisija štetnih komponenata

ŽELJEZNICA I EMISIJE ISPUŠNIH PLINOVA

• ako željeznicu usporedimo s automobilom, onda ona emitira 8,3 puta manje štetnih tvari u okoliš, a 30 puta manje nego teretno vozilo za isti obujam prometa

•

• željeznički promet emitira npr.:

• 1% CO u odnosu na ukupnu količinu koju emitira promet;

• 4% Nox u odnosu na ukupnu količinu koju emitira promet;

• 10% SO2 u odnosu na ukupnu količinu koju emitira promet; ....itd.


• Oko 80 % željezničkog prometa u Europi odvija se električnom vučom;

• Preostalih 20 % dizelske vuče stvara oko 1-2% emisija čestica i 1-3% dušičnih oksida od ukupne emisije transporta

• Mjere u cilju smanjenja emisije štetnih sastojaka dijele se na mjere unutar motora i mjere naknadne obrade ispušnih plinova

• Poduzimanjem navedenih mjera ne bi se trebali narušiti zahtjevi koji se postavljaju za dizelove motore željezničkih vozila, a to su:

- minimalne dimenzije i težina po jednici snage te prikladnost za odgovarajudu ugradnju

- Udovoljavanje propisima o emisiji štetnih tvari

- Niska cijena

- Niska potrošnja goriva

- Niska razina buke

- Dugi intervali održavanja (najmanje 18 000 radnih sati motora između remonta)

- Dugi radni vijek (najmanje 30 000 radnih sati)

- Dobra dijagnostika motora i komunikacija s kontrolnim sustavom


MJERE UNUTAR MOTORA

• Optimiranje procesa izgaranja, ubrizgavanja, prednabijanja i vradanja ispušnih plinova uz prethodno hlađenje

• Za optimiranje ubrizgavanja goriva neophodna je primjena COMMON RAIL uređaja koji omoguduje ubrizgavanje elektronskom kontrolom po zadanom programu i uz vrlo visoki tlak

• Budude emisije de biti vrlo niske, tako da se uglavnom kombiniraju mjere unutar motora s naknadnom obradom ispušnih plinova


MJERE IZVAN MOTORA

• Primjena oksidacijskog katalizatora za oksidaciju CO, HC

• Pročistač čestica za izdvajanje čestica iz ispušnih plinova (za smanjenje od gotovo 90%, tj. s 0,2 g/kWh na 0,025 g/kWh)

• SCR katalizator za smanjenje NOx (bududi da on poskupljuje sustav, može se koristiti i denox katalizator)

• U odnosu na sada važede standarde, standardi od 2012 godine predviđaju drastično smanjenje čestica (PM), emisija NOx za motore motornih vlakova ne smije prekoračiti 2 g/kWh, što znači da su potrebni veliki napori i najnovija dostignuda u tom području

• Poznati svjetski proizvođači željezničkih vučnih vozila razvijaju motore koji ved udovoljavaju bududim propisima koji stupaju na snagu u siječnju 2012. godine


EKSTERNI TROŠKOVI

• Za razmatranje strukture eksternih troškova uzeti su parametri:

- nesrede

- zagađenje zraka

- klimatske promjene

- buka

• Eksterni troškovi de 2010.godine u odnosu na 2005. porasti za 58% (zbog povedanog inteziteta prometa, velikih brzina kod željezničkog prometa, razine buke)


• Argument za preusmjerenje prijevoza tereta sa cestovnog na željeznički se eksterni troškovi koji su niži i do 5 puta.

• Cestovni promet generira 87% ukupnih eksternih troškova prometa (zračni promet 14%, željeznički 1,9%, vodni promet 0,4%).



Tablica 11. Prosječni eksterni troškovi pri prijevozu putnika za 2000. godinu u € na 1000 pkm


Tablica 12. Prosječni eksterni troškovi pri prijevozu tereta za 2000. godinu u € na 1000 pkm


EKOLOŠKI NEDOSTACI ŢELJEZNIČKOG PROMETA

buka kod vlakova

velikih brzina Prijevoz opasnih i

štetnih tvari Tretiranje

herbicidima ionizacija zraka

kod elektrovuče



BUKA U ŢELJEZNIČKOM PROMETU Preko 80% svih izvora buke otpada na prometna vozila, od toga 18% na

promet na tračnicama.

Buka od ţeljezničkog prometa je kratkotrajna, javlja se po voznom redu i iste je glasnoće i karaktera. Sustav za ocjenu buke ima 3 granične vrijednosti: imisijsku, plansku i alarmnu.

Glavni problem postaje buka kod vlakova velikih brzina koji se kreću na umjetnim objektima (tuneli, mostovi) te je potrebno razmotriti poloţaj trase u odnosu na teren.

Tri tehničke mjere zaštite: - smanjivanje buke na izvoru - sprečavanje prijenosa buke - smanjivanje buke na mjestu prijenosa

Buka od željezničkih vozila nastaje:

•Kotrljanjem kotača po tračnici

•Zbog vrste kolosijeka

•Zbog vrste pragova na kolosijeku

•Zbog stanja tračnica

•Zbog stanja kotača

Smanjenje buke može se postići:

•Odabirom odgovarajućeg tipa konstrukcije gornjeg

ustroja (drveni pragovi npr. za 2 dB tiši od betonskih)

•Održavanjem vozne površine tračnice i kotača

vozila (“glatki kotač na ravnoj tračnici”)

•Odabirom odgovarajućeg tipa vagona

•Smanjenjem brzine kretanja vlaka

MJERE ZA SMANJENJE BUKE U

ŽELJEZNIČKOM PROMETU Četiri su osnovne grupe mjera:

1. Smanjenje buke i vibracija na izvoru

-može se postići:odabirom odgovarajućeg tipa konstrukcije gornjeg ustroja,

redovitim održavanja tračnica itd.

2. Smanjenje rasprostiranja buke i vibracija

-može se postići:

Barijerama za zaštitu od buke koje moraju zadovoljiti akustične i neakustične

zahtjeve

Akustični zahtjevi su: materijal za izradu barijere, položaj u odnosu na

prometnicu, dimenzije (visina i duljina), te oblik barijere

Ne manje važni su i neakustični zahtjevi jer rješenje jednog problema,

povećanih razina buke, može uzrokovati druge kao što su smanjenje

sigurnosti prometa, vizualna ograničenja i probleme s održavanjima.

Barijere od prirodnog materijala (zemljani ili kameni materijali), koji su višak iz

iskopa pri gradnji donjeg ustroja) su optimalno rješenje zaštite od buke

naselja u blizini željeznice gdje nema najčešće prostornih ograničenja.

TakoĎer, zaštita od buke može se riješiti gradnjom barijera od prirodnog tla u

kombinaciji s vegetacijskim nasadima duž pruge i stvaranjem zaštitnog

pojasa (širine 200m)

3. Zaštita buke i vibracija na mjestu emisije

4. Ekonomske mjere i regulativa

Tablica smanjenje buke i vibracije u ovisnosti o izboru mjere zaštite

Iz tablice je vidljivo da bi se smještajem pruge u tunele dobio najveći učinak

smanjenja buke, a takoĎer učinkovita je izgradnja barijera, održavanje

vozne površine tračnica i kotača te elastično oblaganje tračnica

Slika infrastruktura Shinkansen vlakova

Slika Primjer nasipa u funkciji zaštite od buke

Shematski prikaz zida za zaštitu od buke

Buka vlakova velikih brzina Prolaskom vlakova velikih brzina kroz tunele sagraĎene na gornjem ustroju od

betonskih ploča, registriran je zvuk sličan eksploziji i snažno vibriranje prozora na

okolnim objektima.

Kod željezničkih pruga za velike brzine treba se razmotriti položaj trase u odnosu na

teren tj. dali je pruga položena na umjetnim objektima (tuneli, vijadukti, mostovi) ili na

prirodnom tlu (usjek ili nasip).

Buku vlakova velikih brzina možemo klasificirati u četiri kategorije:

1. Buka pantografa (najizraženiji izvor buke)

2. Aerodinamična buka od “nosa” vlaka

3. Aerodinamična buka gornjih dijelova vlaka

4. Buka od donjih dijelova vlaka

5. Buka od betonskih nosećih konstrukcija

Opće stanje željeznica velikih brzina u Japanu što se tiče pitanja buke je vrlo strogo,

jer razina buke generirana od npr. Shinkansen vlakova pri brzinama od 220 – 300

km/h je obično ograničena na manje od 75dB na udaljenosti od 25m od pruge.

Mjere zaštite su: smanjenje buke na izvoru, smanjenje prijenosa buke (zidovi

oblagani apsorpcijskim materijalima) i smanjenje buke na mjestu prijema.


Tablica: način zaštite od buke vlakova velikih brzina u odnosu na položaj trase




TRETIRANJE PRUGE HERBICIDIMA

Herbicidi su kemijska sredstva koja suzbijaju rast neţeljenih biljaka (korova).

Mogu biti organskog ili neorganskog porijekla, u krutom ili tekućem stanju.

Prema opsegu djelovanja: a) totalni b) selektivni (uništavaju samo

određene biljke)

U Švicarskoj i u nekim zemljama EU potpuno je zabranjena primjena herbicida koji djeluju na korijen biljaka u odrţavanju ţeljezničke infrastrukture.

Usvojeni propisi traţe selektivnu primjenu herbicida u najniţoj mogućoj koncentraciji koja je učinkovita.


Pravila uvjetuju:

- uklanjanje raslinja samo u krajnjoj nuţdi (a ne redovito kao do sada) - primjenu samo određenog broja herbicida čije djelovanje nije previše štetno za okoliš (glifosat) - školovano osoblje za provedbu tretmana - ograničenje područja na najmanju moguću mjeru

Na mreţi HŢ koristi se samo 6 vrsta herbicida u različitim kombinacijama.


ALTERNATIVNA GORIVA U ŢELJEZNIČKOM PROMETU

1. REPIČIN METIL ESTER (RME) prednosti:

- zatvoren CO2 kruţni tlak

- manja emisija svih štetnih tvari osim NOX

- nema emisije sumpornih spojeva - biološki dobro razgradivo - obnovljiv izvor energije - industrijska proizvodnja

nedostaci: - manja ogrijevna moć veća potrošnja goriva

za oko 10% - smanjenje snage motora - porast emisije NOx za 12% - razgrađuje lakirane površine - jak miris ispušnih plinova (aldehidi)


2. ZEMNI PLIN

prednosti: - zalihe vrlo velike - emisije štetnih tvari značajno manje: - oko 80% manje emisije CO - oko 70% manje emisije Nox - oko 45% manje emisije HC - nema emisije SO2 - nema čađe - nema mirisa nedostak: - mala jedinična energija pri okolišnom stanju

DVIJE MOGUĆNOSTI: -komprimiranje zemnog plina na oko 200 bar (CNG) -ukapljivanje zemnog plina hlađenjem na -162 C (LNG)


„ Shvatite da je fizički svijet samo ogledalo dublje inteligencije. Inteligencija je nevidljivi organizator sveukupne materije i inteligencije, a kako dio te inteligencije obitava u vama, vi sudjelujete u organizirajućoj snazi svemira. Pošto ste neodvojivo povezani sa svim oko sebe, ne možete sebi dozvoliti da zagađujete zrak i vodu planeta. Na dubljoj razini, ne možete si dozvoliti da živite s otrovanim umom, jer svaka misao ostavlja utisak na cijelo polje inteligencije. Život u ravnoteži i čistoći najviši je cilj za vas i za Zemlju! “

Documents

ŽELJEZNICA I OKOLIŠ - e-Studente-student.fpz.hr/Predmeti/E/Ekologija_u_prometu/Materijali/... · umjetnim objektima (tuneli, mostovi) te je potrebno razmotriti poloţaj trase u