1462

При обработке результатов выполнялся расчет: энергии прорастания, эффекта фитотоксичности и класса токсичности почвы. Для интерпретации полученных результатов использована «Оценочная шкала токсичности почв» [8].

Анализ параметров корневой системы показал, что практически для всех проб почвы, загрязненной анилином, характерны корни средней густоты, одинаковой длины, а в присутствии нитробензола, с увеличением его концентрации в почве, корневая система становится менее густой.

Установлено, что, в отличие от анилина, присутствие нитробензола в техногенных почвах оказывает на растительные тест-объекты угнетающее действие. С увеличением концентрации нитробензола всхожесть проростков уменьшается, энергия прорастания падает, незначительно уменьшается высота побегов; корневая система становится менее густой.

Экспериментальные исследования показали, что для почвы, загрязненной анилином, характерны IV–VI классы токсичности (от «низкой токсичности» до «выраженной стимуляции»), а для почвы, загрязненной нитробензолом, – II–VI классы токсичности (от «высокой токсичности» до «средней стимуляции») (см. таблицу). При повышении концентрации нитробензола фитотоксичность почвы значительно возрастает.

Таким образом, согласно полученным данным, присутствие нитробензола в техногенных почвах, даже в самой незначительной концентрации, снижает качество почвенной среды и ведет к угнетению растительности. Почвы, загрязненные анилином, преимущественно обладают нормативным уровнем фитотоксичности.

Список литературы

1.Орлов Д.С., Садовникова Л.К., Лозановская И.Н. Экология и охрана биосферы при химическом загрязнении: учеб. пособие. – М.: Выс-

шая школа, 2002. – 334 с.

2.Kosson D.S., Byrne S.V. Interactions of Aniline with Soil and Groundwater at an Industrial Spill Site // Environmental Health Perspectives. – 1995. – Vol. 103, suppl. 5. – Р. 71–73.

3.Швецова И.Н., Бояршинов М.Г., Батракова Г.М. Обоснование метода биологической рекультивации территории, загрязненной ами-

181

ноароматическими соединениями // Экология урбанизированных тер-

риторий. – 2013. – № 1. – С. 87–92.

4.Исследование процесса биоразложения нитробензола в почвенных условиях / Г.М. Батракова, М.Г. Бояршинов, И.Н. Ташкинова, Я.Н. Чудинова // Вестник Казанского технологического университета. – 2014. – Т. 17, № 23. – С. 199–202.

5.Методические рекомендации по геохимической оценке загрязнения территорий городов химическими элементами / Б.А. Ревич, Ю.Е. Сает, P.C. Смирнова, Е.П. Сорокина; отв. ред. C.B. Григорян. –

М.: ИМГРЭ, 1982. – 112 с.

6.Булохов А.Д. Фитоиндикация и ее практическое применение. – Брянск: Изд-во БГУ, 2004. – 254 с.

7.Экологическое почвоведение: Лабораторные занятия для сту- дентов-экологов (бакалавров): метод. указания / сост. И.Н. Волкова, Г.В. Кондакова; Яросл. гос. ун-т. – Ярославль, 2002. – 35 с.

8.МР 2.1.7.2297–07. Экспериментальный метод определения класса опасности отходов производства и потребления по фитотоксичности.

Об авторах

Азматова Елена Сергеевна (Пермь, Россия) – магистрант кафедры «Охрана окружающей среды», Пермский национальный исследовательский политехнический университет (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., 29).

Ташкинова Ирина Николаевна (Пермь, Россия) – кандидат тех-

нических наук, доцент кафедры «Охрана окружающей среды», Пермский национальный исследовательский политехнический университет

(614990, г. Пермь, Комсомольский пр., 29; e-mail: i.tashkinova@pstu.ru).

182

УДК 656.05, 656.11, 656.09

О ПРОБЛЕМАХ ПРИМЕНЕНИЯ МЕТОДИКИ Ф. ВЕБСТЕРА ПРИ РАСЧЕТЕ ЦИКЛА РАБОТЫ СВЕТОФОРНОГО ОБЪЕКТА НА ПЕРЕКРЕСТКАХ

И.Д. Алферова, В.А. Городокин

Южно-Уральский государственный университет, Челябинск, Россия

Проанализированы проблемы, возникающие при расчете длительности цикла светофорного объекта с использованием методики, предложенной Ф. Вебстером для современных условий движения. Доказана неактуальность эмпирических формул Ф. Вебстера для пересечений с высокой интенсивностью и относительно низкой пропускной способностью.

Ключевые слова: регулируемый перекресток, дорожное движение, расчет цикла светофорного объекта.

Основными задачами светофорного регулирования являются минимизация и, по возможности, исключение встречи конфликтующих потоков транспортных средств, а также устранение заторной ситуации и обеспечение безопасности всех участников движения.

Важной частью работы по введению светофорного регулирования является расчет цикла работы светофорного объекта. Исходя из соображений безопасности движения, длительность цикла больше 120 с считается недопустимой, так как при более продолжительном ожидании разрешающего сигнала водители могут посчитать светофор неисправным и начать движение на запрещающий сигнал.

Учитывая неравномерность прибытия транспортных средств к перекрестку, английский исследователь Ф. Вебстером предложил эмпирическую формулу расчета цикла работы светофорного объекта при минимуме транспортной задержки, которая получила широкое распространение в мировой практике:

где

Тп = tп · Ф,

183

Ф – количество фаз работы светофорного объекта на данном перекрестке; tп – наибольшее из рассчитанных значений времени промежуточных тактов в каждой фазе;

n

Y = ∑ yij ,

1

yij – фазовые коэффициенты, определяются для каждого из направлений движения на перекрестке в данной фазе регулирования:

где Nij – интенсивность движения для рассматриваемого периода суток, ед./ч; MHij – поток насыщения в данном направлении данной фазы

регулирования, ед/ч.

Поток насыщения определяется по соответствующим формулам или по таблицам и зависит от многих факторов, в частности: ширины проезжей части (полосы движения); продольного уклона на подходах к перекрестку; состояния дорожного покрытия; видимости перекрестка водителем; наличия в зоне перекрестка пешеходов и стоящих автомобилей и т.п. Каждый из факторов, имея поправочный коэффициент, вносит свои коррективы в значение потока насыщения.

Предложенная Ф. Вебстером для расчетов цикла работы светофорного объекта эмпирическая формула обладает общеизвестным характерным недостатком – необъяснимостью выбираемых коэффициентов.

Другой отрицательной особенностью данного метода является то, что при высокой интенсивности движения и недостаточной пропускной способности перекрестка (низкие значения Мн) сумма расчетных фазовых коэффициентов Y стремится к единице, а длительность цикла (см. формулу (1)) – к бесконечности.

В доказательство в данной работе проведены расчеты длительности цикла светофорного объекта по методике, предложенной Ф. Вебстером, на среднестатистическом пересечении, характерном для крупного города. Был выбран перекресток улиц Блюхера и Доватора в г. Челябинске. Схема пересечения с обозначением направлений движения транспортных средств и пешеходов представлена на рис. 1.

По одной из улиц организовано трамвайное движение (ул. Блюхера), ул. Доватора имеет ширину проезжей части, достаточную для орга-

184

низации движения транспортных средств по 5 полосам, при этом на всем пересечении ширина полос не превышает 3,5 м.

Рис. 1. Схема пересечения с нумерацией направлений

На рис. 2 приведена картограмма интенсивности транспортного потока в приведенных единицах в час пик (относительно схемы перекрестка, представленной на рис. 1, картограмма повернута на 90°).

Как видно из формулы (1), при расчетах цикла работы светофорного объекта необходимо использовать tп – продолжительность времени промежуточных тактов. В целях обеспечения безопасности движения и с учетом конфигурации и значительной площади перекрестка данный показатель в расчетах принят равным 5 с.

При фазовых коэффициентах, вычисленных по формуле (2) и продолжительности промтакта, указанной выше, время цикла, определенное по формуле Ф. Вебстера, принимает отрицательное значение, что

185

Исходя из полученных значений, теоретический расчет по методике Ф. Вебстера на данном перекрестке имеет смысл при ширине полосы 3,5 м, 2-фазном регулировании светофорного объекта и при максимальной интенсивности транспортного потока, приходящейся на одну полосу движения в каждой фазе, не более 400 ед./ч. Отрицательное значение времени цикла работы светофорного объекта (–83 с) может быть обусловлено тем, что на перекрестке улиц Блюхера и Доватора при 3-фазном режиме работы светофорного объекта максимальная интенсивность транспортного потока на одну полосу движения, в каждой фазе, составляет свыше 600 ед./ч.

Из приведенных формул видно, что при 3-фазном цикле и стремлении фазовых коэффициентов к 0,3–0,35 продолжительность цикла стремится к абсурдным величинам.

Например, для светофорного объекта при y1, y2, y3, равных соответственно 0,3; 0,35; 0,25, продолжительность цикла составит 185 с:

При этом значение фазового коэффициента 0,35 будет получено при ширине проезжей части 3,5 м и интенсивности 650 авт./ч. Соответственно, y, равный 0,25, будет получен при ширине полосы 3,5 м и интенсивности 463 авт./ч.

При увеличении интенсивности движения транспортных средств и уменьшении ширины полосы движения сумма фазовых коэффициентов приобретет значение, близкое к единице или больше, при этом время цикла будет стремиться к бесконечности либо приобретет отрицательное значение.

Полученное время цикла убедительно доказывает, что методика Ф. Вебстера в полной мере не может быть применима при расчете перекрестков с высокой интенсивностью и относительно невысокой пропускной способностью.

Список литературы

1.Коноплянко В.И. Организация и безопасность движения: учеб.

для вузов. – М.: Высш. шк., 2007. – 383 с.

2.Кременец Ю.А., Печерский М.П., Афанасьев М.Б. Технические средства организации дорожного движения: учеб. для вузов. – М: Ака-

демкнига, 2005. – 279 с.

187

УДК 628.316.12

СПОСОБЫ ПОЛУЧЕНИЯ МИКРОПОРИСТЫХ СОРБЕНТОВ ИЗ ОТХОДОВ ПОЛИЭТИЛЕНТЕРЕФТАЛАТА И МАТЕРИАЛОВ, СОДЕРЖАЩИХ ФЕНОЛФОРМАЛЬДЕГИДНЫЕ СМОЛЫ

А.С. Атанова, М.С. Муфтиева, И.С. Глушанкова

Пермский национальный исследовательский политехнический университет, Россия

Представлены результаты исследования термической деструкции отходов полимерных материалов на основе полиэтилентерефталата (ПЭТФ) и материалов, содержащих фенолформальдегидные смолы. Определены основные физико-химические и сорбционные характеристики полученных образцов при карбонизации и физической активации паром: насыпная плотность, суммарный объем пор, активность по йоду и парам бензола. Анализ полученных результатов позволил обосновать возможность переработки отходов ПЭТФ и материалов, содержащих фенолформальдегидные смолы, с получением эффективных углеродных сорбентов.

Ключевые слова: полимерные отходы, пиролиз, активация паром, карбонизат, активные угли, сорбционная активность, углеродные сорбенты.

Впоследние десятилетия производство полимерных материалов ежегодно возрастало в среднем на 5–6 % и к 2015 г. достигло более

250 млн т.

Впрактической деятельности человека используется более 100 видов полимеров, однако основными составляющими являются отходы полиэтилена (ПЭ), полиэтилтерефталата (ПЭТФ), поливинилхлорида (ПВХ), полипропилена и поликарбоната а также материалов, содержащих фенолформальдегидные смолы (ФФС).

Использование ПЭТФ и материалов, содержащих ФФС, в производстве товаров хозяйственного назначения неизбежно приведет к увеличению объемов накопления отходов.

Анализ научно-технической информации по способам утилизации полимерных отходов показал, что основными методами их утилизации являются складирование на полигонах совместно с твердыми бытовыми отходами, вторичная переработка (литье под давлением, экструзия,

189

каландрование и др.), термическая переработка (сжигание и пиролиз) [1–4].

Внастоящее время наряду со сжиганием полимерных отходов исследуются и внедряются в промышленную практику методы их низкотемпературного пиролиза (400–600 °С), основанные на процессах деструкции полимеров в инертной среде, сопровождающиеся карбонизацией и образованием пиролизных газов. В процессе пиролиза выделяется жидкая фракция, которая может быть использована в качестве котельного топлива или переработана с получением высококачественных моторных топлив.

Известно, что пиролиз и карбонизация углеродсодержащего сырья является одной из стадий получения углеродных сорбентов – активных углей (АУ).

При утилизации многотоннажных отходов ПЭТФ и ФФС целесообразна разработка различных способов их переработки с получением товарных продуктов.

Внастоящей работе представлены результаты исследования процессов термической деструкции отходов ПЭТФ и ФФС с получением сорбционных углеродных материалов.

Эксперименты проводили с использованием измельченных (частицы 3–5 мм) отходов ПЭТФ (использованные бутылки) и спрессованного материала на основе ФФС, предоставленного предприятием

ООО«Сорбент», г. Пермь. Карбонизацию проводили в статических условиях в муфельной печи, в герметично закрытых керамических тиглях без доступа кислорода при определенной температуре. Суммарный объем пор образцов определяли по влагоемкости (ГОСТ 17219–71), сорбционные свойства характеризовали сорбционной активностью по йоду (ГОСТ 6217–74) и парам бензола. Размер молекулы бензола составляет 0,6 нм, и сорбционная емкость по бензолу адекватна объему микропор сорбента.

На основании данных [5, 6] и предварительно проведенных экспериментов пиролиз отходов ПЭТФ и ФФС проводили при температуре 600 °С. Исследовались физико-химические и сорбционные свойства формирующихся образцов. При термической деструкции ПЭТФ формировался мелкодисперсный углеродный порошок черного цвета.

Результаты исследований представлены в табл. 1.

Анализ полученных результатов позволил определить суммарный объем пор по влагоемкости и емкость по парам бензола, где значения ПЭТФ почти в 2 раза больше, чем у образцов ФФС. Большая сорбци-

190