автореферат диссертации по транспорту, 05.22.10, диссертация на тему:Принципы упорядочения обращения с отходами на этапе эксплуатации автотранспортных средств

Введение

Глава 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА, ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Актуальность вопроса утилизации автотранспортных отходов

1.2. Номенклатура и характеристика технологий утилизации автотранспортных отходов

1.2.1. Автомобильный скрап.

1.2.2. Изношенные шины и отходы РТИ.

1.2.3. Отработанные аккумуляторы.

1.2.4. Отходы пластмасс.

1.2.5. Отработанные масла и жидкости.

1.3 Анализ проблем обращения с автотранспортными отходами

1.4 Оценка экологической безопасности автомобиля по полному жизненному циклу.

1.5 Цель и задачи диссертационного исследования.

Глава 2. НОРМАТИВНО-СТАТИСТИЧЕСКАЯ МЕТОДИКА ОЦЕНКИ МАТЕРИАЛЬНЫХ ПОТОКОВ НА ЭТАПАХ ЖИЗНЕННОГО ЦИКЛА АВТОТРАНСПОРТНОЙ ТЕХНИКИ.

2.1 Общие положения и допущения.

2.2 Алгоритм расчета материальных потоков в жизненном цикле автомобиля.

2.2.1 Этап изготовления.

2.2.2 Этап производства.

2.2.3 Этап утилизации.

2.3 Методика оценки объемов образования и накопления отработанных аккумуляторов, электролита, изношенных шин и отработанных масел

2.4 Выводы.

Глава 3. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ МОДЕЛИ СБОРА И ТРАНСПОРТИРОВКИ АВТОТРАНСПОРТНЫХ ОТХОДОВ.

3.1 Общие положения.

3.2 Динамика накопления объемов автотранспортных отходов на урбанизированной территории. Имитация образования автотранспортных отходов на площадках накопления отходов.

3.3 Математическая модель планирования грузовых перевозок автотранспортом при транспортировке отходов.

3.4 Оценка эффективности использования автотранспорта при транспортировке отходов.

3.5 Выводы.

Глава 4. ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ.

4.1. Общие положения.

4.2. Контроль накопления АТО.

4.2.1. Удельные показатели накопления АТО.

4.2.2. Анализ динамики накопления АТО в г. Москве.

4.2.3. Анализ движения материальных потоков в жизненном цикле автомобиля

4.3 Эффективность использования грузовых автомобилей при транспортировке автотранспортных отходов к местам переработки

4.3.1 Модель планирования грузовых перевозок автотранспортом при транспортировке отходов.

4.3.2 Проработка модели планирования грузовых перевозок автотранспортом при транспортировке отходов.

Актуальность работы. Автомобильный транспорт является значительным потребителем энергии и природных ресурсов, существенным источником загрязнения окружающей среды.

В связи с ростом численности парка автотранспортных средств (АТС), особенно в крупных городах и на урбанизированных территориях, экологические аспекты его функционирования приобретают особую актуальность. Практическое отсутствие системы сбора и переработки автотранспортных отходов -обостряет экологические проблемы, связанные с функционированием автотранспорта.

В соответствии с экологической доктриной Российской Федерации государственная политика в области экологии направлена на развитие систем использования вторичных ресурсов, в том числе переработки отходов и снижение потерь энергии и сырья при транспортировке, поэтому актуальным является теоретическое исследование движения материальных потоков на этапах жизненного цикла АТС и разработка основ управления автотранспортными отходами в регионе на этапе эксплуатации автомобильного транспорта.

Целью работы является оценка объемов накопления отдельных видов отходов на этапе эксплуатации автомобильного транспорта и создание модели сбора и транспортировки автотранспортных отходов к местам переработки.

Научная новизна и достоверность полученных результатов. Новизна работы состоит в разработке:

• нормативно-статистической методики оценки материальных потоков (на примере черных и цветных металлов, пластмасс, резин и масел) на этапах жизненного цикла автотранспортной техники;

• методики оценки объемов образования и накопления отработанных аккумуляторов, электролита, изношенных шин и отработанных масел на примере типичных марок легковых, грузовых автомобилей и автобусов;

• модели сбора и транспортировки автотранспортных отходов на урбанизированной территории с высоким уровнем автомобилизации.

Достоверность результатов оценки объемов образования и накопления автотранспортных отходов подтверждается сопоставлением с аналогичными данными, полученными другими авторами.

Практическая значимость результатов диссертационного исследования. Полученные результаты являются исходной базой для определения потребных мощностей и мест размещения предприятий по переработке отдельных видов отходов по территории. Созданная модель транспортировки автотранспортных отходов на урбанизированной территории и алгоритм решения могут быть использованы при разработке рекомендаций по совершенствованию технологического процесса перевозки отходов автомобильным транспортом и снижения загрязнения окружающей среды.

Результаты исследований были использованы ФГУП НИИШП при уточнении объемов автотранспортных отходов, образующихся в городе Москве, используются они и в учебном процессе МАДИ (ГТУ).

Наиболее существенные результаты, полученные лично соискателем ученой степени:

• предложена нормативно-статистическая методика оценки материальных потоков (на примере черных и цветных металлов, пластмасс, резин и масел) на этапах жизненного цикла автотранспортной техники;

• предложена методика оценки объемов образования и накопления отработанных аккумуляторов, электролита, изношенных шин и отработанных масел на примере типичных марок легковых, грузовых автомобилей и автобусов;

• получены закономерности накопления отработанных аккумуляторов, электролита, изношенных шин и отработанных масел в г. Москве за 1997 - 2000 гг.;

• разработана модель сбора и транспортировки автотранспортных отходов на урбанизированной территории с высоким уровнем автомобилизации;

• разработаны предложения по транспортировке отходов с пунктов сбора к местам переработки.

Апробация работы. Основные результаты исследований доложены, обсуждены и одобрены на Всероссийской научно-практической конференции «Оптимизация обращения с отходами производства и потребления» (Ярославль, 2000 г.), на 5-ой международной научно-технической конференции МАДИ (ГТУ) в 2001 году «Решение экологических проблем в автотранспортном комплексе», на 5-ой международной экологической конференции студентов и молодых ученых МГТУ в 2001 году, заседании кафедры промышленно-транспортной экологии МАДИ (ГТУ) (2000, 2001, 2002 г.). Работа получила грант Минобразования РФ 1998 г. по фундаментальным исследованиям в области транспортных наук (тема Г550200 «Разработка принципов управления материальными потоками в процессах утилизации автотранспортной техники с использованием логистических технологий»).

Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 5 печатных работ.

На защиту выносятся:

• нормативно-статистическая методика оценки материальных потоков (на примере черных и цветных металлов, пластмасс, резин и масел) на этапах жизненного цикла автотранспортной техники;

• методика оценки объемов образования и накопления отработанных аккумуляторов, электролита, изношенных шин и отработанных масел на примере типичных марок легковых, грузовых автомобилей и автобусов;

• модель сбора и транспортировки автотранспортных отходов на урбанизированной территории с высоким уровнем автомобилизации (г. Москва).

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Разработана нормативно-статистическая методика оценки материальных потоков (на примере черных и цветных металлов, пластмасс, резин и масел) на этапах жизненного цикла автотранспортной техники.

Установлено, что доля потребления цветных металлов, пластмасс и резин в виде аккумуляторных батарей и покрышек на этапе эксплуатации автомобиля составляет соответственно 84, 74, 125 % от содержащихся в конструкциях АТС. Потери таких материалов, как пластмассы, резина и масла максимальные, что объясняется несовершенством системы их сбора и переработки. Для подсистемы сбора и накопления отходов эти данные должны служить базой при определении численности и размеров площадок и интенсивности использования грузового автотранспорта, осуществляющего транспортировку отходов к местам переработки.

2. Разработана методика оценки объемов образования и накопления отработанных аккумуляторов, электролита, изношенных шин и отработанных масел на примере типичных марок легковых, грузовых автомобилей и автобусов. Анализ динамики ежегодного образования и накопления автотранспортных отходов в регионе подтвердил наличие взаимосвязи объемов накопления отходов с изменениями структуры и численности разных типов автомобилей в парке региона. Прирост объемов автотранспортных отходов (аккумуляторные батареи, отработанные масла и изношенные шины) парка легковых автомобилей составляет 5 — 6 % в год. Полученные результаты являются исходной базой для определения потребных мощностей по переработке соответствующих видов отходов.

3. Построена модель сбора и транспортировки автотранспортных отходов на урбанизированной территории с высоким уровнем автомобилизации (г. Москва), которая включает имитационную модель накопления отходов на площадках демонтажа автомобилей и модель программы планирования и управления автотранспортом, осуществляющим транспортировку отходов с площадок накопления к местам переработки.

Имитационная модель накопления случайного объема отходов (отработанных аккумуляторов, электролита, изношенных шин, отработанных масел и автомобильного скрапа), подлежащих вывозу в рабочий день (смену), служит основой для оценки эффективности использования грузового автотранспорта и зависит от уровня централизации системы обращения отходов.

Предлагается осуществлять транспортировку следующих видов отходов при использовании маятниковых маршрутов движения: отработанных аккумуляторов и отработанных шин ежедневно; вывоз автомобильного скрапа осуществлять раз в два дня; электролитов раз в три дня. Отработанные масла целесообразно вывозить с площадок накопления ежедневно при использовании сборных маршрутов движения.

1. Абабков С.Е. Проблема по утилизации списанного, разбитого автомобиля // Легковое и грузовое автохозяйство. 2000. - № 7. - с. 18-19

2. Баранов О.Е., Подколзин К.К. Организация системы сбора и переработки отработавших кислотных аккумуляторов // Чистый город. 2001. -№ 2. - с. 45 - 48

3. Бессер А.Д., Пащенко Г.Г., Калнин Е.И., Ермаков А.Б., Пахомов Л.Е. Разработка и внедрение электротермической плавки аккумуляторного лома без использования соды, обеспечивающей экологические требования // Цветные металлы. 1996. - № 4.- с. 53 - 55

4. Бобович Б.Б. Переработка металлолома и отходов металлургического производства: Учебное пособие. М.: МГИУ, 1999. - 75 с.

5. Бобович Б.Б. Переработка промышленных отходов: Учебн. для студентов технол. спец. вузов. М.: СП Интермет инжиниринг, 1999. - 446 с.

6. Бобович Б.Б. Утилизация отходов полимеров: Учебное пособие. М.: МГИУ, 1998. - 62 с.

7. Бобович Б.Б., Девяткин В.В. Переработка отходов производства и потребления: Справочное издание. М.: Интермет Инжиниринг. - 2000. - 496 с.

8. Васин С.Г. Эколого-ориентированный менеджмент утилизации свинецсодержащих отходов: Автореф. диссертации на соискание ученой степени кан. экон. наук: 08. 00. 05. М., 2000. - 25 с.

9. Волынкина Е.П., Кудашкина С.А., Охотников В.Ф., Пряничников Е.В. Утилизация отработанных автомобильных покрышек // Экология и промышленность России. 1999. - № 3. - с. 16 - 19

10. Восстановление шин «Нарезка» и не только // Коммерческий транпорт. - 1999. - № 10. - с. 21 -23

11. Гадиев З.Х., Ишмаков P.M., Губайдуллин Н.М. Утилизация производственных отходов автотранспорта. Уфим. Гос. Нефт. Техн. ун-т, 1998

12. Гольцов О.Н. Об организации сбора, эвакуации и утилизации изношенных автотранспортных средств в г. Москве и Московском регионе. -М.: Изд-во МПУ «СигналЪ». 2000. - 44 с.

13. Дроздовский В.Ф. Использование изношенных шин в качестве энергоносителей // Каучук и резина. 1997. - № 1. - с. 43 - 46

14. Дроздовский В.Ф., Разгон Д.Р. Переработка и использование изношенных шин (направления, экономика, экология) // Каучук и резина. -1995.-№ 2. с. 2 - 8

15. Евтушенко Е.И. Комплексная переработка металлосодержащих отходов. Белгород, 1996. - 62 с.

16. Ефремов А.В. Методические указания по применению ЭВМ и ЭММ в грузовых автомобильных перевозках. Выпуск 2. Базовая математическая модель планирования перевозок с использованием модельно-динамического метода. Ротапринт МАДИ. 1987. - 50 с.

17. Ефремов А.В. Методические указания по применению ЭВМ и ЭММ в грузовых автомобильных перевозках. Выпуск 3. Оптимизация сменно-суточного плана перевозок. Метод конфигураций. Ротапринт МАДИ. - 1988. -55 с.

18. Ефремов А.В. Методические указания по применению ЭВМ и ЭММ в грузовых автомобильных перевозках. Выпуск 4. Статистическое моделирование хода выполнения сменно-суточного плана перевозок. -Ротапринт МАДИ.-1989. 44 с.

19. Ефремов А.В. Методы синтеза систем управления грузовыми автомобильными перевозками. М.: МАДИ. - 1982. - 92 с.

20. Ефремов А.В. Теоретические основы экономико-математических методов синтеза систем управления автомобильным транспортом. М.: МАДИ.-1981.- 112 с.

21. Ефремов А.В., Зайцев СМ., Нефедова Н.Н. Обеспечение гарантированной доставки грузов автомобильным транспортом. Обзорная информация ЦБНТИ Минавторианса РСФСР, серия 2, выпуск 1, - М. - 1986. -51 с.

22. Журавский Г.И., Аристархов Д.В., Самотохин В.Н., Егоров Н.Н. Новые технологии и оборудование для переработки промотходов резиновой промышленности // Изв. Акад. пром. экологии. 1997. - № 2. - с. 85 - 86

23. Звонов В.А., Козлов А.В., Кутенев В.Ф. Экологическая безопасность автомобиля в полном жизненном цикле. М.: НАМИ. - 2001. - 248 с.

24. Иванов В.В., Зрянин А.А. Развитие отрасли управления промышленными отходами в Москве // Чистый город. 2000. - № 2 (10). - с. 2 -7

25. Использование промышленных отходов за рубежом. Экспресс информация. — Кишенев, 1992

26. Каралюнец А.В., Маслова Т.Н., Медведев В.Т. Основы инженерной экологии. Термические методы обращения с отходами // Учебное пособие. М: Изд - во МЭИ - 2000. - 77 с.

27. Каралюнец А.В., Маслова Т.Н., Медведев В.Т. Основы инженерной экологии. Обращение с отходами производства и потребления // Учебное пособие. М: Изд-во МЭИ- 2000.- 102 с.

28. Касаткин М.М. Переработка автомобильных (авиационных) шин и отходов резины. М.: Изд-во «СигналЪ», 2000. - 56 с.

29. Козлов Ю.С., Меньшова В.П., Святкин И.А. Экологическая безопасность автомобильного транспорта. М.: Изд-во «Агар». - 2000

30. Комаров С.А., Кокин Н.С., Балан В.В. Непрерывная технология модифицирования измельченных вулканизатов // Экология и промышленность России. 1999.- № 11. с. 12 - 15

31. Копач В.Г., Пестов Ю.А., Рагулин Б.А. Современное состояние переработки вторичного свинцового сырья // Эффект, технологии добычи полимет. сырья и уменьшение потерь при его переработке. 1995. - с. 142 - 153

32. Косякова И.В. Вопросы экологизации машиностроительных предприятий / Экономика и экология вторичных ресурсов. Казань, 1999. - с. 69-70

33. Кошелев В.А., Дитятовский Л.И., Рыбачук Н.Т., Родин А.В. Технико-экономическое сравнение промышленных способов переработки аккумуляторов // Цветные металлы. 2000. - № 4. - с. 69 - 75

34. Кузнецов Е.С., Маршалкин Г.И. Проблемы и методы обеспечения экологической безопасности автотранспортного комплекса Московского региона: Учебное пособие. М.: МАДИ (ТУ), 1998.- 147 с.

35. Кузнецов Е.С., Болдин А.П., Власов В.М. и др. Техническая эксплуатация автомобилей: Учебник для вузов. 4-е изд., перераб. и дополн. -М.: Наука, 2001.-535 с.

36. Кутенев В.Ф., Звонов В.А., Корнилов Г.С. Проблемы экологии автотранспорта в России // Экология двигателя и автомобиля: Сб. научн. тр. НАМИ, 1998.-с. 3-11

37. Луканин В.Н., Трофименко Ю.В. Промышленно-транспортная экология: Учеб. для вузов / Под ред. В.Н. Луканина М.: Высш. шк., - 2001. -273 с.

38. Луканин В.Н., Трофименко Ю.В. Снижение экологических нагрузок на окружающую среду при работе автомобильного транспорта // Итоги науки и техники. ВИНИТИ, Автомобильный транспорт, 1996. 340 с.

39. Малицкова Е.А., Потапов И.И. Рециклинг пластмасс // Научные и технические аспекты охраны окружающей среды. 1997. - № 3. - с. 52 - 123

40. Миротин Л.Б., Николин В.И., Тышбаев Ы.Э. Транспортная логистика: Учебник. Омск, 1994. - 236 с.

41. Морачевский А.Г. Новые направления в технологии переработки лома свинцовых аккумуляторов // Прикладная химия. 1997. - 70, № 1. - с. 3 -15

42. Морачевский А.Г., Вайсгант З.И., Демидов А.И. Переработка вторичного свинцового сырья. СПб.: Химия, 1993. - 173 с.

43. Остриков В.В., Матыцин Г.Д., Вязинкин B.C. Использование отработанных моторных масел в трансмиссиях сельскохозяйственной техники // Достижения науки и техники. 1999. - № 12. - с. 30 - 31

44. Пашков Е.В., Фомин Г.С., Красный Д.В. Международные стандарты ИСО 14000. Основы экологического управления. М.: ИПК Изд-во стандартов, 1997. - 464 с.

45. Попов Г.Ф., Волобуев В.Ф. Ресурсы вторичных черных металлов. -М.: Металлургия, 1996.- 128 с.

46. Пермяков Б.Н., Самотохин В.Н. Новая технология для переработки автомобильных покрышек // Изв. Акад. пром. экологии. 1998. - № 2. - с. 60 -61

47. Петров P.JI. Проблемы отслуживших автомобилей. Мировой опыт и возможные решения для России / V Международная научно практическая конференция. Проблемы развития автомобилестроения в России. - Тольятти. Машиностроение. - 2000. - с. 60 - 63

48. Петров Р.Л. Васильев М.В. Движущие силы и тенденции развития конструкции АТС // Автомобильная промышленность. 2000. - № 6. - с. 35 -37

49. Петров Р.Л. Всемирный конгресс SAE // Автомобильная промышленность. 2001. - № 10. - с. 37 - 40

50. Петров Р.Л. Полимерные материалы и перерабатываемость изношенных автомобилей // Автомобильная промышленность. 1998. - № 7. - с. 28-30

51. Плечев А.Л. Вопросы экологической безопасности // Легковое и грузовое автохозяйство. 2001. - № 5. - с. 40 - 44

52. Проект федеральной целевой программы «Снижение негативного воздействия автомобильного транспорта на окружающую среду». М.: НИИАТ, 2001.- 118 с.

53. Распоряжение Мэра Москвы от 18.03.98 № 241 РМ «О создании сети стационарных технических постов по замене и сбору отработанных автомобильных масел.

54. Сергеев В.И. Менеджмент в бизнесе и логистике. М.: Изд. дом "Филин". - 1997.- 768 с.

55. Смирнов М.П. Рафинирование свинца и переработка полупродуктов. -М.: Металлургия, 1977

56. Смирнов М.П., Сорокина B.C., Герасимов Р.А. Организация экологически чистого гидроэлектрохимического производства свинца из вторичного сырья в России // Цветные металлы. 1996. - № 9. - с. 13-17

57. Снакин В.В. Экология и охрана природы. Словарь-справочник. -М.: Academia, 2000. 384 с.

58. Трофименко Ю.В. Теория экологических характеристик автомобильных энергоустановок: Диссертация на соискание ученой степени докт. техн. наук: 05.22.10. Москва. - 1996. - 254 с.

59. Фасхиев Х.А. Стадия разработки автомобиля. Моделирование конкурентноспособности // Автомобильная промышленность. 2000. - № 2. - с. 1-6

60. Хорто В.П. Токсичность автомобильных двигателей в условиях городского движения // Легковое и грузовое автохозяйство.-2001.-№9.-с.27 31

61. Хохлов В.Б. Автомобиль и окружающая среда // Легковое и грузовое автохозяйство. 2001. -№ 1.-е. 6 - 12

62. Шустров А.Ю., Маценко Ю.А. Низкотемпературный процесс извлечения свинца при разделке лома аккумуляторных батарей // Цветные металлы. 1999. - № 8. - с. 22 - 25

63. Янчевский В.А. Шиньон для шины. Часть 1. Аспект технический // Коммерческий транспорт. 2001. - 3 (13). - с. 34 - 36

64. Янчевский В.А. Шиньон для шины. Часть 2. Аспект экономический // Коммерческий транспорт. 2001. - 4 (14). - с. 40 - 42

65. Bumpers absorb impact and recyelate // Mod. Plast. Int. 1995. - 25, № 5.-p. 45

66. Gupta A.K. Thermal destruction of solid waste // Trans. Asme. J. Energy Resour. Technol. 1996. - 118, № 3. - p. 187 - 192

67. Hahnsen H., Krauz G., Opelca G. e.a. Design for recycling automotive headlamps made from compatible plastics // Plast South. Afr. - 1997. - 26, № 11. - p. 14-18

68. Meatchem R. The future of vehicle recycling // Mhells'92: Conf. and Workshop, Sydney, 16-17 Nov, 1992: Proc./ Inst. Eng., Austral.-Barton. 1993,- p. 209,211-230

69. Optimising aluminum recycling economics in auto design // Alum.Today. 1996. - № 5. - p. 15.

70. Recycling automobile scrap // Amoms Jap. 1996. - 40, №7. - p. 25-26

71. Recycling of bumpers // Techno Jap. 1995. - № 8.- p. 84.

72. Weaver B. Scrap tires: where the rubber meets the road // Pit and Quarry. 1994.-86, № 11

73. Williams P. Т., Besler S., Taylor D.T., Bottril R.P The pyrolysis of futomorive tyre waste // J. Inst. Energy. 1995. - № 474. - p. 11-21