Головні напрями інноваційного розвитку автомобільного транспорту України

За прогнозами провідних спеціалістів в різних галузях економіки у найближчі 10 – 20 роки слід очікувати інтеграційний розвиток економіки в країнах Євросоюзу. Це безумовно буде пов’язане з якісними і кількісними змінами в різних галузях автомобільного транспорту. У відповідності з розрахунками спеціалістів об’єми перевезень пасажирів за вказаний період збільшаться на 24%. Ще більше зростання - на 38% необхідно очікувати в галузі перевезень вантажів. Якщо в найближчому майбутньому нічого не зміниться у транспортній політиці, все це призведе до збільшення транспортних потоків на 50%, що у свою чергу, викличе подальше навантаження основних шляхів сполучення і, в першу чергу, автомобільних магістралей.

У відповідності з висновками більшості експертів для організації керування на сучасному рівні транспортними потоками виникає необхідність створення єдиної системи управління транспортною мережею України з урахуванням перспективного розвитку існуючих ринкових стосунків, включаючи систему експлуатації транспортних засобів. Для цього доцільно впровадити розробки глобальних інформаційно-навігаційних систем, в тому числі на міжнародних транспортних коридорах. Для забезпечення нормальної роботи таких систем необхідне впровадження нових технологій інтермодальних та інтероперабельних перевезень. Крім того потрібно створити гармонізовану з європейськими зразками системи управління безпекою дорожнього руху.

Сучасні автомобілі з двигунами внутрішнього згоряння є сьогодні основними споживачами нафти і газу. Глобальні прогнози вчених, що займаються проблемами розвитку наземного транспорту, і зокрема, автомобільного транспорту, аж ніяк не відрізняються оптимізмом. Тому пошуки можливої альтернативи цим видам палива стають усе більш актуальними.

Для фахівців в галузі автомобілебудування можливість заміни бензину і дизельного палива олією або спиртом рослинного походження стає все більш реальною. Ідею використання цих альтернативних видів палива у двигунах внутрішнього згоряння не можна вважати принципово новою. Ще Рудольф Дизель в своєму патенті на двигун вказував, що рослинна олія може розглядатися як паливо. В 1900 році на всесвітній промисловій виставці в Парижі був продемонстрований двигун, що працював на арахісовій олії.

Наукові дослідження альтернативних видів палива для автомобільних двигунів ведуться і сьогодні як в Україні, так і за рубежем. З найбільш відомих можна назвати роботи, виконані в Національному Транспортному Університеті під керівництвом професора Ю.Гутаревича. Подібні дослідження провадяться в ДержавтотрансНДІпроекті, у Національному Технічному Університеті КПИ. Головні висновки, зроблені вченими, що працюють у цьому напрямку, зводяться до наступного.

Альтернативним замінником бензину можна вважати етиловий спирт, що одержують з рослин. Дизельне паливо можливо замінити рослинними оліями, причому така заміна, на думку більшості дослідників, найбільш перспективна.

Рослини, що дають придатну для заміни дизельного палива олію - це добре відомі в Україні соняшник, льон, соя і, нарешті, рапс. Причому останній - найбільш прийнятна культура для виробництва рапсової олії, що містить значну кількість жирів, які при згорянні виділяють найбільшу, у порівнянні з іншими видами альтернативного палива, кількість теплоти. Правда теплотворна здатність неопрацьованої, а тому і більш важкої рапсової олії в порівнянні з дизельним паливом нижча на 16%. Однак, якщо шляхом спеціальної обробки цю в'язкість знизити до в'язкості дизельного палива, то різниця в тепловиділенні зменшиться до 5, 8%. Отже, рапсова олія, як альтернативне паливо, стає цілком конкурентноздатною у порівнянні з дизельним паливом.

Однак пряме використання рапсової олії в існуючих конструкціях дизельних двигунів досить важке. Крім того пальна суміш на основі олії рослинного походження має більш високу температуру запалення. В результаті згоряння олії утворюються більш значні, у порівнянні з дизельним паливом, смолисті і жирові відкладення на деталях двигуна і у каналах паливної апаратури, що призводить до порушення його робочого режиму і зв'язано з великими витратами на технічне обслуговування.

Найбільш реальний, на думку фахівців, шлях – це використання добавок до неопрацьованої рапсової олії. При вірно вибраних пропорціях фізичні властивості такої суміші наближаються до дизельного палива. Крім того, для успішної роботи дизеля на альтернативному паливі необхідні відповідні зміни конструкції паливної апаратури.

Експерти позитивно висловлюються за доцільність вирощування сільськогосподарських культур для виробництва “паливної олії” на території України. Необхідно враховувати, що врожайність рапсу в Україні складає від 15 до 25 ц/га, що забезпечує одержання 600...1000 кг неопрацьованої олії. А дуже сприятливі для рапсу погодно-кліматичні умови України дозволяють збільшити цю цифру принаймні в 1, 5 рази (для порівняння, у Швеції ця культура дає до 36ц/га).

Вченими України вже накопичений значний досвід практичного використання альтернативного «рапсового» палива на автомобільному транспорті. Національним Транспортним Університетом разом з ДержавтотрансНДІпроектом і НТУ КПИ проведені експериментальні дослідження роботи дизеля Д-243 на сумішах дизельного палива з 10, 20 і 30- процентними добавками рапсової олії. В результаті цих досліджень доведено, що потужність двигуна, який працює на альтернативній суміші, у широкому діапазоні навантажень близька до потужності, що одержують при роботі на чистому дизельному паливі.

Питома витрата палива в експериментальних двигунах при середньому і великому навантаженнях на 2...5% вища, концентрація шкідливих складових у відпрацьованих газах експериментального двигуна навіть нижча, ніж у серійного дизеля. Внутрішнє забруднення деталей експериментального двигуна, як і очікувалося, більш значна, а його пускові властивості дещо гірші, ніж у серійного двигуна. Суб'єктивно робота двигуна на альтернативній суміші відчувалася, як більш «м'яка». Результати, аналогічні наведеним, отримані у Франції. Тут проведені широкомасштабні дослідження роботи дизельних двигунів на «метилетанолі» - суміші дизельного палива з 5% добавкою рапсової олії. У м. Нанс десять автобусів моделі Renault PR-100 тривалий час працювали на так називаному «біопаливі» - дизельному паливі з 30% добавкою рапсової олії. В результаті цих досліджень спостерігалося невелике, у межах 3..5%, збільшення витрати палива і деяке погіршення запуску двигунів, особливо в холодну погоду. В іншому ж тягово-швидкісні і паливноекономічні показники роботи експериментальних автобусів мало відрізнялися від звичайних, а їхні екологічні характеристики виявилися навіть кращими.

Дослідження, подібні описаним, були проведені в Росії. Тут випробували двигуни СМД-62 і Д-240 при роботі на суміші дизельного палива з 75% рапсової олії. Експериментально одержані результати довели, що потужність двигунів була на 4, 5% нижчою ніж у серійних. Подібні результати досліджень одержані у Німеччині та Австрії.

Загальні висновки, до яких приходять більшість експертів, зводяться до наступного. Про безпосереднє масове використання альтернативного палива на автомобільному транспорті говорити, мабуть, рано. Це перспектива майбутніх 10…15 років. Вирощування, переробка і використання альтернативного палива рослинного походження, як добавки до традиційних видів дизельного палива може бути доцільним як в екологічному так і в економічному відношенні.

Відомо, що практично всі види транспорту, а в першу чергу, автомобільний транспорт є джерелом 28% шкідливих викидів, що створюють «парниковий ефект” на планеті. При нинішніх темпах зростання об’ємів перевезень до 2010 року викиди основного “парникового” газу - СО2 всіма видами транспорту збільшаться на 50% у порівнянні з 1990. При цьому 84% загального об’єму цих викидів буде приходитись на автомобільний транспорт.

Основним шляхом вирішення цієї екологічної проблеми є підвищення ефективності перевезень і зменшення кількості автомобілів на дорогах. Для вантажних автомобілів це означає підвищення загальної довжини і повної маси транспортних засобів. На думку багатьох експертів оптимальнім шляхом вирішення цієї проблеми є застосування на автомобільному транспорті багатоланкових автопоїздів.

В галузі пасажирських перевезень доцільно в законодавчому порядку збільшити допустиму довжини автобусів. Подовжені автобуси, з одного боку, перевозячи більше пасажирів, зменшують загальну завантаженість доріг при збереженні кількісних показників пасажиропотоків. З іншого боку – застосування таких автобусів буде більш привабливим для частині пасажирів, що користуються власними легковими автомобілями. В результаті можна досягти зменшення загальної кількості легкових автомобілів на дорогах.

Виходячи з подібних міркувань у Швеції та Фінляндії у 1997 році було дозволено використання автопоїздів загальною довжиною 25, 25м.

Аналогічна проблема вирішується і в галузі перевезень вантажів. У травні 2002 року Інститутом Транспортних Досліджень у Стокгольмі були проведені дослідження ефективності застосування довгомірних триланкових автопоїздів. Дослідження проводилось на базі даних, наданих найбільшими транспортними компаніями країн Європи, які використовують усі типи автопоїздів. Завдяки використанню довгомірних триланкових автопоїздів кількість рейсів і загальний пробіг зменшилися у середньому на 32%.

З точки зору економічної доцільності використання триланкових автопоїздів було зроблено порівняння транспортних витрат, що розраховувалися за системою NEA. Зменшення транспортних витрат у середньому склало близько 23%.

Запровадження триланкових автопоїздів (25, 25м) дозволить підвищити вантажопідйомність і корисний об’єм автопоїзда на 40-60% у порівнянні з дозволеними на сьогодні дволанковими автопоїздами. При цьому зменшується кількість поїздок, а скорочення пробігу складає близько 32%. Можливість перевезення більшої кількості вантажу спричинить деяке підвищення витрати палива на один кілометр пробігу. Але загальна витрата палива зменшиться приблизно на 15%.

При застосуванні багатоланкових автопоїздів значно зменшується рівень викидів вуглекислого газу і окисів азоту. Таким чином можна стверджувати, що використання багатоланкових автопоїздів сприяє зменшенню шкідливого впливу автомобільного транспорту на навколишнє середовище.

Іншим фактором, що сприяє позитивній економічній оцінці триланкових автопоїздів є транспортні витрати. Чим більше прибутку отримуватиме перевізник завдяки використанню такої концепції тим більш поширеною вона буде. Розрахунки показують, що у порівнянні з існуючими автопоїздами транспортні витрати знизяться у середньому на 23%.

Значна кількість експертів вважають, що в галузі автомобілебудування найбільш перспективним є застосування нових, в тому числі композитних матеріалів. Це дозволить значно підвищити міцність і зносостійкість основних деталей транспортних засобів і в той же час зменшити їх загальну масу.

Загальні висновки, які можна зробити на основі аналізу відповідей експертів, переконливо підтверджують, що проблеми розвитку транспортної системи України носять комплексний характер. Для вирішення цих проблем необхідні подальші багатопланові дослідження.