Экологические проблемы транспорта

Снижение вредности транспорта делается одной из важнейших задач отрасли. Основные пути этого:
— разработка наиболее безопасного топлива или другого энергоисточника;
— дожигание и очистка выхлопа;
— поиск новых двигателей (их усовершенствование) для имеющихся транспортных средств;
— создание новых транспортных средств;
— замена одних транспортных средств другими того же типа или других типов (обычного локомотива — скоростным, автобуса — троллейбусом и т. п.);
— пассивная и активная защита от шума.
Литература по этим вопросам необозрима, реальные же успехи довольно скромны, хотя иногда достаточно заметны.
В первом из упомянутых направлений мысль работает над заменой бензина сначала дизельным топливом, затем газом, спиртом, растительными маслами или водородом, наконец, электрическими и солнечными
батареями. Выхлоп дизельного мотора долго считали более безопасным, чем бензинового, но затем было обнаружено, что на частицах неизбежного дыма имеется канцерогенная пленка. Газ довольно широко используется, но он неудобен в эксплуатации, часты его утечки. Спиртовые двигатели менее опасны, чем бензиновые, но спирт относительно дорог. Дорого и растительное масло. Водород взрывоопасен. Идет поиск губчатых его носителей, предотвращающих детонацию. Электроаккумуляторы тяжелы и малоэнергоемки, при облегчении и увеличении их емкости пока очень дороги. Солнечные батареи не выходят за рамки испытаний и создания легких транспортных средств рекламного типа.
Поиск продолжается очень интенсивно не только из экологических соображений, но, прежде всего, в надежде на перспективы развития. Когда-то лошадей «съел» овес: система «овес — лошадь» стала малоэффективной энергетически, по трудоемкости и цене корма, по скорости передвижения. Автомобили могут быть «съедены» нефтепродуктами. Последние временами очень дорожают и возникает угроза их дефицита. Неравномерность распределения в мире запасов нефти ведет к политической напряженности. Трансформация более обильного и дешевого угля в электроэнергию перспективна, но велики потери при передаче электротока, а очистка газов тепловых электростанций затруднена. Запасы гидроэнергии близки к исчерпанию прежде всего из-за разрыва плотинами экологической цепи река — море. ГЭС потенциально становятся одними из самых экологически опасных энергоисточников. Будущее атомных станций современного типа беспросветно — нет безопасных мест захоронения радиоактивных отходов.
Вообще все энергоисточники, добавляющие тепло в атмосферу Земли едва ли просуществуют долго: приближается глобальный тепловой, или термодинамический, кризис. В этих условиях транспорт, потребляющий львиную долю энергии (вместе с сельхозмашинами 25 — 30%) должен быть энергоэкономным. Полагают, что нефти миру хватит на 33, газа на 61 и угля на 218 лет. Однако более жесткие ограничения налагаются не этим. Предполагают, что экстенсивный рост энергопотребления мог бы привести к производству к 2020 г. 40 ТВт энергии. Это означало бы гибель планеты. Реальное увеличение будет весьма незначительным: с 10 в 1980-е гг. до 11 ТВт в перспективе. Существующие транспортные средства должны снизить потребление топлива в 1,5 — 2 раза и использовать энергоносители, добавляющие относительно мало тепла в тропосферу Земли, и прежде всего солнечную энергию (прямо — через солнечные батареи и косвенно — от солнечных электростанций).
В дожигании и очистке выхлопа идет соревнование. Северная Америка пытается догнать Японию, Южная Америка и Западная Европа — Северную Америку, Восточная Европа — Западную, остальные регионы никого не догоняют... Однако смог еще достаточно обычен и в Японии, хотя он менее густ тут, чем, скажем, местами в Австрии, не говоря уж об Испании. В странах, где применяется этилированный бензин (в том числе на территории бывшего СССР) дожигание и очистка выхлопа неэффективны. Нормативы очистки транспортных выбросов все время ужесточаются. В США имеющиеся технологии сокращают объем выбросов автомобилей на 96%. В Калифорнии норматив очистки поднят до 98,4%, а по некоторым перспективным федеральным законопроектам уровень очистки выхлопа должен возрасти до 98,7%. Дальше очистка делается экономически абсолютно нерентабельной — требует неоправданных затрат в рамках имеющихся и перспективных технологий.
Для улучшения ситуации с ходом технического прогресса убыстряется смена марок автомобилей. В Японии, например, выгоднее продать старый автомобиль с более высоким выбросом за рубеж, где ниже экологические требования, чем продолжать его эксплуатацию после истечения гарантийного срока (техобслуживание очень дорого). Смена марок происходит с пятилетним интервалом. То же характерно для Финляндии. Автомобили старых марок (с немодифицированными моторами) там редкость.
Принципиально новые двигатели в транспортных средствах не вышли за рамки испытаний, если не считать внедрения реактивных и турбовинтовых систем в авиации. Преимущество остается за модернизацией, увеличением кпд, снижением шумности (особенно для самолетов и вертолетов).
Замена одних транспортных средств другими обычна в городском хозяйстве и на железнодорожном транспорте. В основном все же доминируют автомобиль и метро. Первый очень мобилен и доставляет людей и грузы к месту назначения, второе спрятано под землю, в полутрубу или поднято на эстакады, т. е. так или иначе изолировано от мира и потому относительно автономно, менее подвержено превратностям уличных пробок, погоды и пр. Это направление, видимо, сохранится, хотя местами троллейбус и трамвай могут облегчить положение*. Есть попытки создать автобусную систему с маршрутом по вызову. Это снизит число индивидуальных автомобилей и облегчит передвижение пенсионеров.

* Необходимо заметить, что использование электротранспорта резко повышает расход энергии и общую загрязненность среды. Это связано с удлинением цикла от получения энергоисточника до использования энергии с неизбежными потерями на каждом этапе такого цикла (например, потери при передаче электроэнергии по проводам, в контактах и т. п.). Местный относительный выигрыш в чистоте среды города может оборачиваться абсолютным проигрышем для окружающих город территорий.

В ряде случаев троллейбус не улучшает, а, наоборот, ухудшает экологическую ситуацию. Это происходит на узких улицах, где громоздкие машины снижают скорость движения автомобилей, вызывают перегазовки, частые остановки с работой двигателей на холостом ходу и т. п.
Очень напряжена конкуренция между авиацией и скоростным железнодорожным транспортом (рекорд скорости поезда во Франции — более 500 км/час). К 2000 г. предполагается соединить Париж, Берлин и Варшаву скоростными железными дорогами для пассажирских поездов. Существует проект такой же дороги между Москвой и Санкт-Петербургом, Варшавой и Москвой («Запад — Восток»), Москвой и южными курортами (в перспективе). В Японии скоростные железные дороги соединяют части агломерации Токио — Иокогама.
Особое место занимает борьба с шумом на всех видах транспорта. Авиатранспорт делается все менее шумным и, согласно нормативам, многие виды самолетов не допускаются в воздушное пространство принявших эти параметры стран. Успехи тут с учетом увеличения числа машин едва ли можно считать выдающимися. Авиатранспорт по-прежнему очень шумен и наносит заметный урон среде жизни: увеличивается число мертво-рождений, психопатологических заболеваний, случаев язвы желудка и других расстройств у людей, живущих вблизи аэродромов. Снижение шума на железнодорожном транспорте обеспечивается в основном созданием противошумовых экранов, местами тоннелей, улучшением аэродинамических свойств локомотивов и составов. Наибольших успехов достигли японцы, устранившие большинство явлений, вызывавших жалобы жителей. Аэродинамика современных автомобилей и шумоподавление в их двигателях настолько совершенны, что основным источником шума делается шум качения колес по дорожным одеждам. Для его уменьшения стараются заменить бетонное покрытие ровным асфальтовым. На десятках километров сооружают высокие противошумные экраны. Принудительно снижают скорость автомобилей в населенных местах. Делается это двумя основными методами — установкой знаков «стоп» на каждом перекрестке и сооружением поперечных валков, возвышающихся через строго рассчитанные промежутки. Однако эти меры могут увеличивать загрязнение воздуха выхлопами автомобилей. Шум все еще остается важной проблемой вдоль скоростных дорог и в населенных местах.
Из десятков типов противошумных экранов (насыпей, зеленых насаждений, бетонных, деревянных и прочих) преимущества имеют экраны из шумопоглощающих материалов и шумозащитные здания технического назначения, а в странах с вечнозеленой растительностью — ее полосы не уже 50 м. В населенных местах весьма перспективны методы управления потоками транспорта, скоростью его движения и планировка самих поселений.