Разработка методов оценки электромагнитных полей на объектах транспорта тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.22.01, кандидат технических наук Лелюхин, Антон Михайлович

• Лелюхин, Антон Михайлович
• кандидат технических наук
• 2010

Оглавление диссертации кандидат технических наук Лелюхин, Антон Михайлович

Условные обозначения и сокращения.

1. Литературный обзор.

1.1 Электромагнитное загрязнение. Общие определения.

1.2 Естественное МП. Основные параметры.

1.2.1 Вариации естественного МП.

1.3 Техногенное МП. Основные источники.

1.3.1 Частотные диапазоны ЭМП.

1.3.2 Воздействие ЭМП на организм человека.

1.3.3 Нормирование ЭМП.

1.4 Магнитное поле, создаваемое транспортными средствами. Основные характеристики.

1.4.1 Измерения МП на транспорте.;

1.5 Задачи диссертационного исследования.

2. Теоретические основы для разработки методики оценки электромагнитных полей в городских транспортных средствах.

2.1 Основные физические величины.

2.2 Расчет индукции магнитного поля.

2.2 Методы измерений.

2.3 Приборное обеспечение.

2.4 Выводы по главе 2.

3. Экспериментальная оценка ЭМП в транспортной системе города.

3.1 Измерения на УДС.

3.2 Измерения в автобусах, оборудованных средствами телематики.

3.3 Измерения в электромобилях.

3.4 Измерения в троллейбусах.

3.5 Методика оценки электромагнитных полей, как фактора потенциального негативного воздействия на окружающую среду на объектах транспорта.

3.6 Выводы по главе 3.

4 Снижение возможного негативного воздействия МП на здоровье человека.

4.1 Способы снижения воздействия МП.

4.1.1 Конструктивные.

4.1.2 Компенсация.

4.1.3 Экранирование.

4.2 Лабораторный эксперимент по снижению транспортного МП с помощью магнитного экрана из аморфных магнитомягких сплавов на основе железа и кобальта.

4.3 Выводы по главе 4.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «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 шумо- и виброзащиты, системы навигации, оперативного доступа к информации и развлечения (интернет, мобильная связь, аудио- и 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 исследований -Характеристики 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.

Заключение диссертации по теме «Транспортные и транспортно-технологические системы страны, ее регионов и городов, организация производства на транспорте», Лелюхин, Антон Михайлович

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 низко- так 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 №12251 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.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Лелюхин, Антон Михайлович, 2010 год

1. Avenarius, I.A. Campo Eletromagrtetico em Transporte Etetrico e Saude de Homem /I.A. Avenarius, G.I. Tichonova, A.M. Leliukhin //CBPAS -Santos, Brasil, 2003.

2. Baris, D. A mortality study of electrical utility workers in Quebec / D. Baris, B. Armstrong, J. Deadman //Occup. Environ. Med. 53, 25 (1996).

3. Electromagnetic fields and public health. Exposure to extremely low frequency fields: Fact sheet no. 322: June 2007/WHC). Geneva: Programmes and projects, 2007.

4. Muc, A.M. Electromagnetic Fields Associated with Transportation Systems / A.M. Muc, Ph.D. //Radiation Health and Safety Consulting Toronto, 2001.

5. Ptitsyna, N.G. Possible effect of geomagnetic disturbances on the incidence of traffic accidents (St. Petersburg 1987-1989) /N.G. Ptitsyna G. and other //Physica Medica. Vol. XI, N.3, July-September 1995.

6. Ptitsyna, N.G. Waveform Magnetic Field Survey in Russian DC and Swiss AC Powered Trains: A Basis for Biologically Relevant Exposure Assessment /N.G. Ptitsyna and other //Bioelectromagnetics. 2003. - 24: 546-556.

7. Schwendimann, M. H-field Measurements in the 1С / M. Schwendimann // EMF Report: Edition 1. 2000.

8. Villoresy, G. Health effect among engine drivers: possible association with occupational exposure to magnetic field from DC electrified transport /G.

9. Villoresy and other // Kluwer Academic /Plenum Publishers, 1999. — P. 777780.

10. Анализ заболеваемости работников ж/д транспорта в связи с уровнем магнитных полей от тяговых двигателей / В.А. Кудрин и др. //Гигиена и санитария. 1995. - №3. - С. 13-16.

11. Веклич В.Ф. Диагностирование технического состояния троллейбусов /В.Ф. Веклич. М.: Транспорт, 1990 г.

12. Гинкин, Г.Г. Справочник по радиотехнике /Г.Г. Гинкин. М.: Государственное энергетическое издательство, 1948 г.

13. Горский, А.Н. Электромагнитные излучения и защита от них: учебное пособие /А.Н. Горский, Л.К. Васильева; Петербургский государственный университет путей сообщения. СПб., 2000. - 101 с.

14. Григорьев, Ю.Г. К совершенствованию методологии нормирования ЭМП радиочастот /Ю.Г. Григорьев, А.В. Шафиркин, А.Л. Васин //Ежегодник РНКЗНИ М., 2004. - С. 108-150.

15. Исследования в области магнитных измерений /В.В. Григорьев-Голубев и др. //Расчет магнитного поля системы дипольных катушек. Ленинград, 1974 г. - выпуск 152(212).

16. Ицков, В.Я. О практике государственного санитарно-эпидемиологического надзора за базовыми станциями и абонентскими терминалами сотовой связи /В.Я. Ицков //Сотовая связь и здоровье: медико-биологические и социальные аспекты. М., 2004. - С. 180-183.

17. Климченко, Л.Н. Безопасность труда при эксплуатации и ремонте подвижного состава в условиях магнитных полей: дис. . канд. техн. наук /Лев Николаевич Климченко; МИИТ. М., 1984.

18. Копытенко, Ю.А. Магнитные поля, генерериванные электротранспортом: измерения, оценка параметров воздействия и риска для здоровья /Ю.А. Копытенко и др. //Сборник докладов шестой российской научно-технической конференции. СПб.: ЭМС, 2000.-С. 481-484.

19. Лебедева, Н.Н. О чувствительности человека к электромагнитным полям /Н.Н. Лебедева, А.Б. Вехов, С.И. Баженова //Проблемы электромагнитной нейробиологии. М.: Наука, 1988. - С. 85.

20. Лелюхин, A.M. Исследование низкочастотного магнитного поля в кабине и пассажирском салоне троллейбуса /И.А. Авенариус и др. //Вестник МАДИ (ГТУ). 2007. - вып. 3(10). - С. 107-114.

21. Лелюхин, A.M. Магнитные поля в электротранспорте /И.А. Авенариус и др. // Электромагнитные поля и население. Современное состояние проблемы. М.: Издательство РУДН, 2003. - С. 94 - 100.

22. Москалев, Б.А. Как воздействуют электрические и магнитные поля на человека /Б.А. Москалев, В.Б. Попов //Электрическая и тепловозная тяга. 1998. - №8. - С. 32-33.

23. Никитина, В.Н. Исследование антропогенных электромагнитных полей в электропоездах и технологических зонах метрополитена /В.Н. Никитина, Г.Г. Ляшко, Ю.А. Копытенко //Медицина труда и промышленная экология. 2001. - №10. - С. 25-27.

24. Никитина, В.Н. Разработка и внедрение комплексной системы и лечебно-профилактических мер защиты персонала метрополитена от воздествия магнитных полей и др. неблагоприятных факторов / В.Н. Никитина, В.М. Гагарина. СПб., 1999.

25. Реутов, Ю.Я. Магнитные поля, действующие на человека, и другие биологические объекты в условиях современного города /Ю.Я. Реутов, А.А. Литвиненко //Экология. 1987. - №1. - С. 66-73.

26. Савельев, И.В. Курс общей физики /И.В. Савельев. М.: Наука, 1979. -т. 3.

27. Савельев, И.В. Курс общей физики /И.В. Савельев. М.: Наука, 1988. -т. 2.

28. СанПиН 2.1.2.1002-00. Утвержден 2000-12-15. - М.: ФЦГСЭН Минздрава России, 2001. - 23 с.

29. СанПиН 2.2.4.1191-03. Электромагнитные поля в производственных условиях. Введен 2003-05-01. - М.: ФЦГСЭН Минздрава России, 2003.

30. Свидовый, В.И. Электромагнитные поля человек - окружающая среда / В.И. Свидовый, В.Н. Никитина. - СПб.: Изд-во ООО АБЕВЕГА, 2001.-45 с.

31. Смертность от инфарктов среди работников швейцарской федеральной железной дороги: возможный вклад КНЧ магнитных полей /Д. Пфлюгер и др. //V съезд по радиационным исследованиям: тезисы докладов т. 3 -М., 2006.- С. 101.

32. Тимохова, Г.Н. Характеристика электромагнитной обстановки в подпалубных пространствах судов /Т.Н. Тимохова и др.//Сборник докладов 6 научно-технической конференции «ЭМ совместимость технических средств и биологических объектов». СПб., 2000.

33. Тройкин, М.Ф Электрокары и погрузчики /М.Ф. Тройкин, Н.С. Ушаков. Ленинград: Машиностроение, 1967.

34. Характеристики низкочастотного магнитного поля в кабине водителя и пассажирском салоне троллейбуса /Н.Г. Птицына и др. //V съезд по радиационным исследованиям: тезисы докладов М., 2006. - С. 122.

35. Электромагнитные поля и здоровье человека /под редакцией Ю.Г. Григорьева. М.: изд-во РУДН, 2002. - 177 с.

36. Электромагнитные поля промышленной частоты и обеспечение безопасности их воздействия на население /Н.Б. Рубцова и др. //Ежегодник РНКЗНИ. М., 2004. - С. 73-81.