5. Wpływ infrastruktury drogowej na emisję spalin z pojazdów
5.1. Badania emisji związków szkodliwych podczas przejazdu przez miasto
5.1.2. Analiza uzyskanych wyników
Wyznaczone wartości przebiegów przedstawionych wielkości (przy znajomości pod-stawowych parametrów – drogi, czasu oraz prędkości średniej), pozwoliły na obliczenie wartości drogowej emisji zanieczyszczeń w poszczególnych przejazdach. Uzyskane wyniki można scharakteryzować w następujący sposób:
emisja drogowa tlenku węgla (rys. 5.24) – wartości uzyskiwane podczas przejazdu trasą miejską są zdecydowanie większe (z przedziału 45,0–61,0 mg/km) niż pod-czas przejazdu obwodnicą (zakres 18,6–58,3 mg/km),
emisja drogowa węglowodorów (rys. 5.25) – wartości uzyskiwane podczas przejaz-du przez miasto są większe (11,8–15,7 mg/km) niż podczas przejazprzejaz-du obwodnicą (9,7–14,6 mg/km),
emisja drogowa tlenków azotu (rys. 5.26) – wartości uzyskiwane podczas przejazdu przez miasto są mniejsze (13,9–17,8 mg/km) niż podczas przejazdu obwodnicą (11,9–34,0 mg/km),
emisja drogowa dwutlenku węgla (rys. 5.27) – wartości uzyskiwane podczas jazdu przez miasto są porównywalne z wartościami uzyskiwanymi podczas prze-jazdu obwodnicą (ok. 120 g/km).
Stwierdzono mniejsze rozrzuty wartości dla przejazdów miejskich w stosunku do rozrzutów wyników dla przejazdów obwodnicą. Było to spowodowane głównie rów-nomiernym (dużym) natężeniem ruchu miejskiego podczas wszystkich pomiarów, na-tomiast poruszanie się obwodnicą miejską wynikało z dostosowania jazdy za pojazdem poprzedzającym (jazda za liderem).
a) b)
Rys. 5.24. Emisja drogowa tlenku węgla w czasie pomiaru na trasie przejazdu: a) przez miasto, b) obwodnicą
a) b)
Rys. 5.25. Emisja drogowa węglowodorów w czasie pomiaru na trasie przejazdu: a) przez mia-sto, b) obwodnicą
49,4 52,9
Kierunek i nr przejazdu
26,0
Kierunek i nr przejazdu
14,8 14,5
11,8 12,0 12,5 15,7
13,8 15,0 15,1 14,3
0
Kierunek i nr przejazdu
14,6 13,7
Kierunek i nr przejazdu
5. Wpływ infrastruktury drogowej na emisję spalin z pojazdów 59
a) b)
Rys. 5.26. Emisja drogowa tlenków azotu w czasie pomiaru na trasie przejazdu: a) przez mia-sto, b) obwodnicą
a) b)
Rys. 5.27. Emisja drogowa dwutlenku węgla w czasie pomiaru na trasie przejazdu: a) przez miasto, b) obwodnicą
Podsumowaniem analizy wpływu budowy i użytkowania obwodnicy miejskiej na ekologiczność i ekonomiczność przejazdu pojazdem w aspekcie przejazdu przez miej-scowość jest porównanie najważniejszych czynników, które w decydujący sposób mogą to warunkować:
średni czas przejazdu przez miasto wynosił 1313 s, natomiast dla przejazdu ob-wodnicą czas ten wynosił 660 s; odchylenie standardowe dla tych wartości to od-powiednio 183 s i 51 s – w wartościach względnych to 14% i 8% (rys. 5.28),
średni dystans przejazdu przez miasto wynosił 13,76 km, natomiast dla przejazdu obwodnicą dystans ten wynosił 13,75 km; odchylenie standardowe dla tych war-tości to odpowiednio 0,12 km i 0,13 km, a w warwar-tościach względnych to 0,9% i 1,0% (rys. 5.29),
prędkość średnia przejazdu przez miasto wynosiła 38,5 km/h, natomiast dla prze-jazdu obwodnicą prędkość średnia wynosiła 75,4 km/h; odchylenie standardowe dla tych wartości to odpowiednio 5,2 km/h i 5,5 km/h, a w wartościach względ-nych to 13,5% i 7,3% (rys. 5.30),
emisja drogowa tlenku węgla wyznaczona podczas przejazdu przez miasto wyno-siła 55,7 mg/km, natomiast dla przejazdu obwodnicą wartość ta wynowyno-siła 38,8 mg/km; odchylenie standardowe dla tych wartości to odpowiednio 4,9 mg/km i 13,5 mg/km, a w wartościach względnych to 8,8% i 35% (rys. 5.31),
emisja drogowa węglowodorów wyznaczona podczas przejazdu przez miasto wy-nosiła 13,9 mg/km, natomiast dla przejazdu obwodnicą wartość ta wywy-nosiła 11,8 mg/km; odchylenie standardowe dla tych wartości to odpowiednio 1,3 mg/km i 1,7 mg/km, a w wartościach względnych to 9,4% i 15% (rys. 5.32),
13,9 14,9 16,0
13,5 15,6 16,3 17,8
15,5 16,5 15,8
Kierunek i nr przejazdu
19,2
Kierunek i nr przejazdu
128,1 125,8 129,5
117,7 116,9125,0 127,9137,4
125,0 121,4
Kierunek i nr przejazdu
131,1 128,5
Kierunek i nr przejazdu
5. Wpływ infrastruktury drogowej na emisję spalin z pojazdów 60
a) b)
Rys. 5.28. Czas przejazdu wyznaczony dla poszczególnych kierunków jazdy wraz z wartością średnią podczas przejazdu: a) przez miasto, b) obwodnicą
a) b)
Rys. 5.29. Dystans przejazdu wyznaczony dla poszczególnych kierunków jazdy wraz z warto-ścią średnią podczas przejazdu: a) przez miasto, b) obwodnicą
a) b)
Rys. 5.30. Prędkość średnia przejazdu wyznaczona dla poszczególnych kierunków jazdy wraz z wartością średnią podczas przejazdu: a) przez miasto, b) obwodnicą
a) b)
Rys. 5.31. Emisja drogowa tlenku węgla wyznaczona dla poszczególnych kierunków jazdy wraz z wartością średnią podczas przejazdu: a) przez miasto, b) obwodnicą
1 137
5. Wpływ infrastruktury drogowej na emisję spalin z pojazdów 61
a) b)
Rys. 5.32. Emisja drogowa węglowodorów wyznaczona dla poszczególnych kierunków jazdy wraz z wartością średnią podczas przejazdu: a) przez miasto, b) obwodnicą
emisja drogowa tlenków azotu wyznaczona podczas przejazdu przez miasto wy-nosiła 15,6 mg/km, natomiast dla przejazdu obwodnicą wartość ta wywy-nosiła 22,6 mg/km; odchylenie standardowe dla tych wartości to odpowiednio 1,2 mg/km i 7,4 mg/km, a w wartościach względnych to 7,7% i 32% (rys. 5.33),
emisja drogowa dwutlenku węgla wyznaczona podczas przejazdu przez miasto wynosiła 125,5 g/km, natomiast dla przejazdu obwodnicą wartość ta wynosiła 117,7 g/km; odchylenie standardowe dla tych wartości to odpowiednio 5,7 g/km i 13,3 g/km, a w wartościach względnych to 4,5% i 11,3% (rys. 5.34),
przebiegowe zużycie paliwa wyznaczone podczas przejazdu przez miasto wynosi-ło 5,2 dm3/100 km, natomiast dla przejazdu obwodnicą wartość ta wynosiła 4,9 dm3/100 km; odchylenie standardowe dla tych wartości to odpowiednio 0,24 dm3/100 km i 0,56 dm3/100 km, a w wartościach względnych to 4,5%
i 11,4% (rys. 5.35).
Porównując otrzymane wartości rozpatrywanych tutaj wielkości należy stwierdzić, że większe odchylenie standardowe dla trasy przejazdu miejskiej otrzymano dla czasu przejazdu i prędkości średniej. Świadczy to o większym rozrzucie otrzymanych wyni-ków, a jednocześnie są to wielkości, których wartości są mniejsze w porównaniu do przejazdu obwodnicą miasta Żyrardowa. Należy w tym miejscu zaznaczyć, że otrzyma-ne rozrzuty wyników i odchylenia standardowe są wyznacznikiem niepowtarzalności badań drogowych i nie wpływają negatywnie na otrzymane wyniki badań – są cechą charakterystyczną takich badań i wskazują, że przyjmowanie wartości uśrednionych należy choć w minimalnym stopniu poprzedzić analizą ich dokładności.
a) b)
Rys. 5.33. Emisja drogowa tlenków azotu wyznaczona dla poszczególnych kierunków jazdy wraz z wartością średnią podczas przejazdu: a) przez miasto, b) obwodnicą
13,1
5. Wpływ infrastruktury drogowej na emisję spalin z pojazdów 62
a) b)
Rys. 5.34. Emisja drogowa dwutlenku węgla wyznaczona dla poszczególnych kierunków jazdy wraz z wartością średnią podczas przejazdu: a) przez miasto, b) obwodnicą
a) b)
Rys. 5.35. Przebiegowe zużycie paliwa wyznaczone dla poszczególnych kierunków jazdy wraz z wartością średnią podczas przejazdu: a) przez miasto, b) obwodnicą
Uzyskane wartości średniego parametru dla każdego typu przejazdu pozwoliły na porównanie analizowanej infrastruktury drogowej w aspekcie ekonomicznym i ekolo-gicznym. Wykorzystano do tego wartości uśrednione dla przejazdu przez miasto (struktura istniejąca), które przyjęto jako odniesienie do porównania z tworzoną infra-strukturą – obwodnicą miasta Żyrardowa. Wnioski z porównania są następujące:
skrócenie czasu przejazdu o połowę obwodnicą miasta Żyrardowa w stosunku do przejazdu przez miasto (rys. 5.36a); wynik taki uzyskano, gdyż długość obwodni-cy była równa długości trasy przejazdu przez miasto (rys. 5.36b); w przypadku innych relacji wynik może być również inny; jest to uwarunkowane relacją długo-ści obwodnicy do m.in. natężenia ruchu miejskiego, liczby skrzyżowań, częstodługo-ści zatrzymań itp.;
dwukrotne zwiększenie prędkości średniej podczas przejazdu obwodnicą miasta Żyrardowa w stosunku do przejazdu przez miejscowość (rys. 5.36c) – na trasie obwodnicy nie występowały żadne dodatkowe elementy infrastruktury drogowej (np. skrzyżowania, przejścia dla pieszych itp.).
Pod względem ekologicznym wnioski z porównania przejazdu trasą przez miejsco-wość i obwodnicą są następujące:
zmniejszenie emisji drogowej tlenku węgla o około 30%, skutkuje mniejszą masą tego związku podczas całego przejazdu obwodnicą miejską; przy znacznie więk-szym natężeniu jego emisji podczas przejazdu obwodnicą miejską – na co ma wpływ większa prędkość jazdy i większe obciążenie silnika, jednakże skrócenie czasu przejazdu powoduje, że całkowita masa jest mniejsza (rys. 5.36d); porów-
123,6 127,3 125,5
5. Wpływ infrastruktury drogowej na emisję spalin z pojazdów 63
a) b)
c) d)
e) f)
g) h)
Rys. 5.36. Porównanie parametrów ekonomicznych i ekologicznych podczas przejazdu przez miasto (wskaźnik względnej wartości równy jeden) i obwodnicą: a) czasu przejazdu, b) długości trasy, c) prędkości średniej, d) emisji drogowej tlenku węgla, e) emisji drogowej węglowodo-rów, f) emisji drogowej tlenków azotu, g) emisji drogowej dwutlenku węgla, h) przebiegowego
zużycia paliwa
Przejazd przez miasto Przejazd obwodnicą tobwodnica/tmiasto[%]
Przejazd przez miasto Przejazd obwodnicą Sobwodnica/Smiasto[%]
Przejazd przez miasto Przejazd obwodnicą Vśr obwodnica/Vśrmiasto[%] +100%
1,0
Przejazd przez miasto Przejazd obwodnicą COobwodnica/CO miasto[%]
Przejazd przez miasto Przejazd obwodnicą HCobwodnica/HCmiasto[%]
Przejazd przez miasto Przejazd obwodnicą NOx obwodnica/NOxmiasto[%]
Przejazd przez miasto Przejazd obwodnicą CO2 obwodnica/CO2miasto[%]
Przejazd przez miasto Przejazd obwodnicą Qobwodnica/Q miasto[%]
̶̶ 10%
5. Wpływ infrastruktury drogowej na emisję spalin z pojazdów 64 nanie uzyskanych wartości emisji drogowej tlenku węgla podczas przejazdu przez miejscowość i obwodnicą uwidacznia, że aby uzyskać tą samą wartość masy wy-emitowanego tlenku węgla długość obwodnicy mogłaby być o 30% dłuższa od długości trasy przejazdu przez miasto;
zmniejszeniu o około 20% uległa również emisja drogowa węglowodorów pod-czas przejazdu obwodnicą miejską (rys. 5.36e); dla badanego pojazdu wyposażo-nego w silnik ZI, spełniającego normę Euro 4 masa emitowanych węglowodorów była około 4-krotnie mniejsza od masy tlenku węgla – obydwa wymienione składniki są skutecznie utleniane przez zastosowany reaktor katalityczny;
zwiększona emisja drogowa tlenków azotu o około 40% wynikała głównie z większego obciążenia silnika spalinowego (i większej prędkości obrotowej) spo-wodowanego większą prędkością jazdy obwodnicą miejską w stosunku do jazdy miejskiej (rys. 5.36f);
zmniejszeniem emisji drogowej dwutlenku węgla o około 10% podczas przejazdu obwodnicą miejską – wynikało głównie z krótszego czasu jazdy, gdyż natężenie emisji tego związku również było większe – wynikało z większej prędkości jazdy (rys. 5.36g); konsekwencją tego były również wartości przebiegowego zużycia paliwa – było one mniejsze dla przejazdu obwodnicą – również o około 10% (rys.
5.36h).
Należy zaznaczyć, że nieporuszanym do tej pory zagadnieniem – zaletą stosowania obwodnic miejskich – jest wyprowadzenie całego ruchu tranzytowego poza obszar miejski i miejsce emisji zanieczyszczeń. Ochrona środowiska miejskiego i środowiska przebywania ludzi jest w tym aspekcie nie do pominięcia. Już samo zapobieganie emi-towaniu związków szkodliwych przez transport drogowy w obszarach miejskich i prze-niesienie go poza obszar zamieszkiwany przez ludność jest korzyścią stosowania ob-wodnic miejskich.