Разработка методов оценки электромагнитных полей на объектах транспорта

Актуальность работы. Для снижения негативного воздействия транспортной системы крупных городов все больше используется электрический привод транспортных средств (ТС). Например, правительством г. Москвы ведется планомерная работа по широкому применению пассажирского и грузового электротранспорта на территориях повышенной экологической ответственности, а также транспортной техники, использующей альтернативные источники энергии, в том числе электрические.

Транспортные средства с электроприводом обладают следующими преимуществами:

• отсутствие выбросов загрязняющих веществ при эксплуатации.

ТС;

• меньший уровень шума;

• высокая плавность хода с широким интервалом изменения частоты вращения двигателя;

• возможность возврата энергии во время рекуперативного торможения.

На транспортных средствах и объектах транспортной инфраструктуры все большее применение находят средства телематики и специальное оборудование, предназначенные для повышения организации и безопасности дорожного движения, транспортного комфорта. В их числе: электронные устройства бортовой диагностики и управления, пассивные и активные средства шумои виброзащиты, системы навигации, оперативного доступа к информации и развлечения (интернет, мобильная связь, аудиои видеоаппаратура), устройства климаторегулирования, очистки воздуха, системы обеспечения безопасности (распознавание образов и использование лобового стекла в качестве дисплея для отображения информации, предотвращение столкновений и принудительное ограничение динамических качеств), средства защиты от несанкционированного доступа и др.

В этих условиях к обычным факторам негативного воздействия транспортной системы города на окружающую среду добавляется новый — электромагнитное загрязнение.

Целью работы является разработка методики экспериментальной оценки параметров электромагнитных полей (ЭМП) на объектах транспорта.

Задачи диссертационного исследования.

1. Выявить значимость ЭМП техногенного происхождения как фактора вредного воздействия на окружающую среду.

2. Выявить и описать основные источники ЭМП на городских транспортных средствах.

3. Разработать методику экспериментальной оценки ЭМП на городских транспортных средствах и выявить закономерности изменения ЭМП.

4. Предложить метод снижения негативного воздействия транспортного магнитного поля (МП) на здоровье человека.

Объект исследования — подвижной состав транспортной системы города, а так же улично-дорожная сеть.

Предмет исследованийХарактеристики ЭМП на транспорте, их источников и особенностей распространения в транспортных средствах и на УДС, как фактора потенциального вредного воздействия на окружающую среду.

Научная новизна:

• Выявлены и идентифицированы источники электромагнитных полей, фактора потенциально вредного воздействия на окружающую среду, в автобусах, троллейбусах и электромобилях.

• Определены величины электромагнитных полей внутри салона автобусов, троллейбусов и электромобилей и на УДС.

• Разработана методика измерения параметров ЭМП в троллейбусах, автобусах, электромобилях и на УДС.

• Предложен метод, и оценена эффективность снижения 6 транспортного магнитного поля.

Практическая ценность работы заключается в разработке методики оценки электромагнитной обстановки на транспортных средствах и возможности применения предложенных рекомендаций по снижению негативного воздействия МП на городском электротранспорте.

Апробация работы. Результаты исследования были изложены на Российской научно-технической конференции «Электромагнитная совместимость технических средств и электромагнитная безопасность», Ст. Петербург 2006 и 2008гг., на VII международном научно-практическом семинаре «Проблемы электромагнитной экологии в науке, технике и образовании», Ульяновск, 2008, на научно-технической конференции «4-ые Луканинские чтения. Решение энергоэкологических проблем, а автотранспортном комплексе», Москва, 2009, на международных научных конференциях по проблемам окружающей среды и здоровья в Бразилии (r.Santos, 2002, 2003гг.).

Реализация результатов работы. Полученные результаты и разработанные методики используются в учебном процессе МАДИ, предложены к использованию.

Публикации. По теме диссертации опубликованы 11 печатных работ, из которых 1 научная статья в рекомендованном ВАК РФ издании.

Основные выводы и рекомендации.

1. На основании выполненных исследований решена научно-практическая задача по разработке методики оценки ЭМП на городских ТС. Электромагнитные поля техногенного происхождения на урбанизированных территориях являются значимым фактором негативного воздействия на окружающую среду. Причем на состояние здоровья людей отрицательно могут влиять ЭМП как низкотак и высокочастотные, как малой, так и значительной интенсивности. Создаются такие поля и городским пассажирским транспортом, в том числе, электрическим и оснащенным средствами телематики. Однако исследования в этой области находятся в начальной стадии.

2. В настоящее время нормируется, в основном, уровень электромагнитного воздействия (электрической и магнитной составляющей) на население токонесущих объектов промышленной частоты, а также объектов сотовой связи и компьютеров. Методы оценки и нормативные значения ЭМП, создаваемые пассажирскими транспортными средствами (автобусами, троллейбусами, трамваями) в разных точках обитаемого помещения в процессе движения пока не разработаны и не установлены.

3. Определены основные источники ЭМП на транспорте. Описаны их характеристики: частотный диапазон, интенсивность. Например, для троллейбуса наиболее значимыми являются токоведущие кабели высокого напряжения и тяговый электродвигатель. Интенсивность излучения составляет до 200 мкТл в частотном диапазоне 0.10 Гц. В автобусах, оснащенных средствами телематики, основным источником излучений является антенна радиостанции, работающая на частоте 300. 350 МГц. Плотность потока энергии электромагнитного излучения в режиме передачи в разных машинах составили 1,31. 14,34 мкВт/см2.

4. Выявлена зависимость изменения параметров ЭМП при движении троллейбуса по городскому маршруту. Установлено, что при изменении режимов движения изменяется величина и направление вектора магнитной индукции.

5. Плотность потока энергии ЭМП в кабине автобусов, оборудованных средствами телематики, значительно изменяется от места установки антенны и конструктивных особенностей каждой модели, но не превышает ПДУ для работающих. Например, для автобуса ЛИАЗ-5256 № 12 251 на уровне головы и грудной клетки водителя составляет 14 мкВт/см при ПДУ 25мкВт/см .

6. Уровень электромагнитных полей промышленной частоты и радиочастотного диапазона на УДС очень мал и составляет величины на границе нижнего предела измерений используемых приборов. Например, индукция магнитного поля промышленной частоты на высоте 0,5 м составляет 0,005.0,57 мкТл.

7. Электромагнитная обстановка в кабине водителя троллейбуса является неблагоприятной и может оказывать негативное воздействие на здоровье человека. Отмечено ослабление геомагнитного поля внутри троллейбуса более чем в три раза. В кабине водителя индукция магнитного поля во время движения резко меняет значение в диапазоне 36.204 мкТл.

8. Проведенные исследования показали высокую эффективность экранов из аморфных магнитомягких сплавов на основе железа и кобальта для снижения амплитуды колебаний МП в троллейбусе. Для импульса магнитного поля продолжительностью 4 с и величиной 247 мкТл снижение составило 8,3 раза.