《汽车概论》第六章.pptx

,第,#,页,目 录,/,contents,6.1,汽车公害,汽车对交通的影响,6.2,本 章 导 读,当人类享受汽车带来的便利时，却不得不面对另外一些问题，例如雾霾天气、全球变暖、油价飞涨、城市噪声等。并且随着汽车运输业的快速发展，交通道路网几乎穿透了世界大部分城市和城镇，我们还会面临交通事故、交通堵塞等问题。,据统计，全世界每天都有,3 000,多人死于道路交通事故，而受伤的人数更多，以至于世界各国都把交通事故视为“永无休止的交通战争”。,学 习 目 标,1,掌握汽车对环境的危害。,2,了解如何控制汽车公害。,3,了解引起交通事故的主要原因，且如何减少交通事故的发生。,4,了解引起交通堵塞的原因和缓解交通堵塞的措施。,第,1,章 汽车的发明史,汽车公害,6.1,随着汽车保有量的增加，在汽车的生产、销售、使用和报废的过程中存在着大量的环境污染问题。其中以汽车废气和噪声的危害最为严重。因此，对汽车公害的监控和防治，已到了刻不容缓的地步。,6.1.1,汽车尾气,汽车排放的尾气为城市大气污染的主要污染源，这些有害物质不但会破坏环境，还会影响人体健康。其成分主要包括一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化合物、颗粒物和二氧化碳等。,排气污染物的主要成分与危害,1,CO,是燃料在发动机内不完全燃烧所产生的一种无色、无味的气体。它被吸入人体后，会与人体血红蛋白结合，并削弱血红蛋白向人体组织输送氧的能力，从而影响神经中枢系统，严重时还会造成人的中毒死亡。,1,）,一氧化碳（,CO,）,HC,是由燃料在发动机中燃烧产生的废气、油箱泄漏和燃料挥发形成的气体共同组成的。它包括多种烃类化合物，如甲烷、乙烯、丙烯、苯等。其中的部分烃类化合物具有致癌性，进入人体后会产生慢性中毒现象。,2,）,碳氢化合物（,HC,）,NO,x,是燃料在发动机内燃烧产生的气体之一，其排放量取决于燃烧温度、时间和空燃比等因素。氮氧化合物生成的主要原因是高温富氧环境。汽车排放的氮氧化合物,95%,以上可能是一氧化氮，其余的是二氧化氮。其中，一氧化氮的毒害事例尚未发现，但二氧化氮是一种红棕色、刺激呼吸道的气体，它的气味阈值约为空气的,1.5,倍，会引发支气管炎、肺水肿等疾病，对人体影响极大。此外，它和空气中的水等物质反应会生成酸，腐蚀建筑物等。,3,）,氮氧化合物（,NO,x,）,氮氧化合物和碳氢化合物在强烈的阳光照射下会在近地面发生复杂的化学反应，产生二次污染物,光化学烟雾。当光化学烟雾达到一定浓度时，就会具有明显的刺激性。它能刺激眼结膜，引起流泪并导致红眼症，同时对鼻、咽、喉等器官均有刺激作用，能引起急性喘息症，严重时还会导致人体死亡。,由燃烧室排放出的颗粒物的来源（,Particulate Matter,）有三个，其一是不可燃物质，其二是可燃的但未进行燃烧的物质，其三是燃烧生成的产物。燃烧过程排出的颗粒物质的组成成分大部分是固态炭，称为炭黑，另外还有碳氢化合物、硫化物和含金属成分的灰分等。柴油发动机燃料燃烧不完全时，会形成影响道路能见度的炭烟，同时还伴有少量的带有特殊臭味的乙醛，引发人们产生恶心和头晕等不适现象。另外，炭烟粒的孔隙中还往往吸附着二氧化硫和有致癌作用的多环芳香烃等物质。,4,）,颗粒物（,PM,）,CO2,为无色无毒气体，对人体无直接危害，但大气中的,CO2,大幅度增加，会导致温室效应，使全球气温上升，南北极冰层融化，海平面上升，大陆腹地沙漠化趋势加剧，人类和动植物赖以生存的生态环境遭到破坏。,5,）,二氧化碳（,CO,2,）,减少汽车排放的措施,2,改进汽车技术主要从两方面着手：一是源头控制法，二是后治理法。,源头控制法是把燃烧污染物消灭在气缸中的燃料由化学能转化为机械能的过程之中。源头控制法主要包括四个方面的内容。,对现有的车用发动机进行改造，如丰田公司的缸内直喷发动机采用的“分层燃烧、弱分层燃烧、均质燃烧”技术，三菱汽车公司采用的“两段燃烧法”技术，五十铃公司的“一个循环五次喷射”技术等，这些都使污染物的排放得到了大幅度降低。如今，各厂家和研究人员正致力于研发更先进的“,HCCI,（均质冲量压燃）”技术。,设法使发动机在工作时始终处于低排放工况，如开发混合动力车，其可以减少,CO,的排放。,推广电动汽车技术，包括燃料电池和各种电动汽车的开发研制。,在汽车上使用控制污染排出的方法，主要是使汽车保持良好的技术状况并采用合理的驾驶方法，如采用“怠速启停”技术。,1,）,加强汽车技术的改进,因为源头控制的效果是有限的，并不是所有的问题都可以在源头解决。后治理法能降低发动机有害物的排出，主要是应用各种催化净化器和过滤器。汽油车使用最多的是三效催化净化器（见图,6-1,）和,NO,x,吸附还原净化器。柴油车使用的是颗粒捕捉器,DPF,（,Diesel Particulate Filter,），将排出的颗粒物过滤、捕捉并使其燃烧变成,CO2,排出。此外，还可以利用氧化净化器使,CO,，,HC,变为,H,2,O,和,CO,2,排出。,图,6-1,三效催化净化器,在实际的汽车排放控制措施中，都是源头控制和后治理并用的。,目前，国外执行的汽车排放标准主要有欧、美、日三大标准体系，其中欧洲汽车排放标准是发展中国家大都沿用的汽车排放标准体系。由于我国的轿车车型大多从欧洲引进生产技术，所以中国大体上采用欧洲标准体系。,根据我国国情，环保总局在,2007,年,4,月,27,日公布了,轻型汽车污染物排放限值及测量方法（中国,、,阶段）,（相当于欧,和欧,），并于,2007,年在,7,月,1,日起开始在全国实施。轻型汽车污染物排放限值及测量方法（中国,阶段）将于,2018,年实施。,2,）,提高汽车尾气排放标准,在许多城市中，汽车的实际保有量已经“超载”，因此，政府应提倡使用公共汽车、地铁、城铁等公共交通工具，以减少汽车的使用量。,目前，在我国上海、广州、杭州、成都等许多城市都推行了免费自行车租赁系统（见图,6-2,）。自行车作为一种不消耗能源、无污染的绿色交通工具，对限制城市汽车流量、减少汽车污染物排放具有重要作用。,3,）,减少汽车使用量,图,6-2,免费自行车租赁系统,读一读,1943,年发生在美国洛杉矶的光化学烟雾事件是世界著名的公害事件之一。,洛杉矶在,20,世纪,40,年代就已拥有,250,万辆汽车，每天大约消耗,1 100 t,汽油，排出,1 000,多吨碳氢化合物、,300,多吨氮氧化合物和,700,多吨一氧化碳。这些汽车尾气中的碳氢化合物和二氧化氮（,NO2,）被排放到大气中后，在强烈的阳光紫外线照射下，会吸收太阳光所具有的能量而变得不稳定，其原有的化学链遭到破坏，并形成新的物质。这种化学反应被称为光化学反应，其产物为含有剧毒的光化学烟雾。,在,1952,年,12,月的一次光化学烟雾事件中，洛杉矶市,65,岁以上的老人死亡,400,多人；,1955,年,9,月，由于大气污染和高温，短短两天之内，,65,岁以上的老人又死亡,400,余人，许多人出现眼睛痛、头痛、呼吸困难等症状；,1970,年，约有,75%,以上的市民患上了红眼病。,饱受光化学烟雾折磨的洛杉矶市民划定了一个空气污染控制区，专门研究污染物的性质和它们的来源，探讨如何才能改变现状。洛杉矶光化学污染事件是美国环境管理的转折点，其不仅催生了著名的,清洁空气法,，还让美国起到了环境管理的先头示范作用。,1995,年，我国的成都、上海产生了光化学烟雾，北京和南宁也分别于,1998,年和,2001,年发生光化学烟雾事件。,6.1.2,汽车噪声,噪声的来源,1,汽车的噪声源有很多，例如发动机、变速器、驱动桥、传动轴、车厢、轮胎等，这些噪声有些是被动产生的，有些是主动产生的。其中，最主要来源有两个，一是发动机，二是轮胎，它们都是被动产生噪声的，只要汽车行驶就会产生噪声。,在发动机的各种噪声中，最主要的是其表面辐射噪声。发动机表面辐射噪声由燃烧噪声和机械噪声构成。燃烧噪声是指气缸的燃烧压力通过活塞、连杆、曲轴、缸体等向外辐射产生的噪声；机械噪声是指活塞、齿轮、配气机构等运动件之间发生机械撞击时产生的振动噪声。一般情况下，低转速时燃烧噪声占主导地位，高转速时机械噪声占主导地位。但两者是密切相关，相互影响的。实践表明，减少振动是降低噪声的根本措施。因而增大发动机结构的刚度和阻尼，是减少其表面振动从而降低噪声的主要方法。,轮胎在路面滚动产生的噪声也是很大的。其噪声主要来自胎面花纹沟的泵气效应和轮胎振动。泵气效应是指轮胎在与地面接触时，胎面花纹沟与路面之间的空气被挤压流出，随着轮胎滚动，空气又在胎面离开地面时流入沟内，这种空气的不连续流造成了压力波动，进而产生噪声。而且车速越快噪声越大，车辆越重噪声越大。轮胎振动与轮胎的刚度和阻尼有关，要降低轮胎的噪声，胎面可采用多种花纹节距，采用高阻尼的橡胶材料，调整好轮胎的负载平衡以减少自激振动。,噪声的危害,2,汽车噪声作为汽车的第二公害，是随着发动机功率、汽车速度及汽车流量的增加而增大的，约占城市噪声的,75%,。噪声污染与大气污染、水源污染不同，噪声污染是局部的、多发性的。从汽车噪声污染来看，以城市街道和公路干线两侧最为严重。经过长期的研究表明噪声确实会影响人的健康，噪声级越高，危害性越大。即便噪声级较低，如小于,80 dB,的噪声，虽然不会直接危害人的健康，但仍会影响和干扰人们的正常活动。,夜间，噪声会干扰人们的休息和睡眠，从而影响人们日间的正常活动。工作中，当噪声超过,85 dB,，人就会觉得吵闹，无法专心工作，导致工作效率降低。,噪声会损伤听觉、视觉器官。人们长时间接触噪声会引起耳部不适，如耳鸣、耳痛、听力下降甚至耳聋。研究表明，,80 dB,以下的环境噪声不至于对人造成明显的永久性听力损伤，仅使人的听力产生暂时性下降。在,85 dB,的环境中，会有,10%,的人可能产生耳聋。在,90 dB,的条件下，则只能保证,80%,的人不会耳聋。噪声也会影响人的视力，当噪声达到,90 dB,时，人的视觉细胞敏感性下降，识别弱光反应时间延长。同时噪声还会使色觉、视野发生异常。,噪声是一种恶性刺激物，会对人体产生生理影响。它会使人血液中的肾上腺素增加，从而引起心率改变和血压升高，同时还会刺激下垂体，产生内分泌失调。长时间处于噪声环境中，还会导致人的胃病和神经官能症。另外，汽车噪声还会使驾驶员工作效率下降，反应时间加长，从而导致交通事故的发生。,课堂讨论,减少汽车噪声对环境危害的方法有哪些？,汽车对交通的影响,6.2,6.2.1,交通事故,交通事故基本上可以分为碾压、碰撞、刮擦、翻车、失火、爆炸、坠车和撞固定物等。其中，碰撞是指交通强者的正面部分与他方接触；碾压是指作为交通强者的机动车对交通弱者（如自行车和行人）的推碾或压过；刮擦是指交通强者的车辆侧面与他方接触；翻车是指两个以上的侧面车轮离开地面，车身着地；坠车通常是指车辆驶出路外，整体与路面脱离，落到与路面有一定高度差的地方；爆炸是指由于把爆炸物品带入车内，在行驶过程中因为振动等原因引起爆炸而造成事故；失火是指车辆在行驶过程中由于人为的、车辆的原因而引起的火灾；撞固定物是指车辆与道路上的作业结构物、路灯、建筑物、树木等相撞。,在这其中交通事故中绝大部分都是碰撞事故。,交通事故的主要原因,1,据我国交通事故相关的调查资料显示，在导致交通事故的具体原因中，机动车驾驶员数量增长速度过快、群体文化素质不高、安全驾驶技术水平不高、交通违法行为严重等，是引起交通事故的重要原因。驾驶员在行车过程中注意力分散、疲劳过度、休息不充分、睡眠不足、酒后驾车、身体健康状况欠佳等，这些潜在的心理、生理性原因，会造成驾驶员反应迟缓，从而酿成交通事故。驾驶员引发交通事故的主要违规行为包括疏忽大意、超速行驶、措施不当、违规超车、不按规定让行。,1,）,驾驶员因素,行人不遵守交通法规也是引起交通事故的重要原因之一。例如，不走人行横道、地下通道、过街天桥；随意翻越护栏（见图,6-3,）、横穿和斜穿马路；任意横穿机动车道、穿越中间隔离带等。,2,）,行人因素,图,6-3,行人随意翻越护栏,在道路设计中存在的问题主要有以下几方面。,a,直线与曲线长度的设置比例不合理。这容易形成驾驶单调感，对驾驶员起到催眠作用，从而引发交通事故。此外，纵坡的坡度及长度的设置不合规范，坡度大、坡长小的坡段事故率相对较高。,b,弯道超高设置不合理。特别是在高速公路入口的匝道路段，弯道超高设置不够或弯道反超高，这些情况都容易引起车辆侧翻等事故。,3,）,道路环境因素,提示,弯道超高是指为了平衡汽车在弯道上行驶时所产生的离心力所设置的弯道横向坡度，进而形成的高度差。,c,道路交通构成不合理，交通流中车型复杂，人车混行、机动车和非机动车混行问题严重（见图,6-4,）。,d,道路等级搭配不科学，路网密度不足，交通流不均衡，个别道路交通负荷度过大，交通安全性差。,e,道路宽度与周围建筑不协调，会使驾驶员产生压迫感。,f,道路标志和标线设置不科学、数量不足、设置不连续。,图,6-4,交通混行问题,在道路质量方面存在的问题主要有路面强度、稳定性及平整度不够、路面抗滑性能低等。,道路绿化设计不合理容易使驾驶员视线涣散、思想不集中，从而导致事故的发生。,高温、低温、大雾（霾）、雨雪（见图,6-5,）等恶劣天气会导致路面摩擦系数下降、路面状况恶劣、驾驶员视线受阻、驾驶员心理变化较大等问题，从而容易导致交通事故发生。,图,6-5,大雪环境中行车,4,）,车辆因素,在长期使用过程中，车辆会出现性能不佳、机件失灵或零部件损坏等问题，如不及时发现处理，最终会导致道路交通事故发生。,减少交通事故发生的措施,2,在预防道路交通事故的诸多因素中，人是处在核心地位的。人的交通安全意识和法制观念比较淡薄，违章现象比较严重，是造成交通事故的最主要因素。国内外相关的交通事例证明，各类道路交通违法行为的存在是导致交通事故发生的根本原因。因此，预防和减少道路交通事故的发生，要从预防和减少交通违法行为做起。相关部门、机构应加强对机动车驾驶员的安全教育，利用一切媒介和宣传手段对全社会人员进行交通安全教育和交通法规的普及，提高人们的交通安全意识，增强人们的交通法制观念。,1,）,加强交通安全教育,人、车、路、环境四个要素是解决道路交通事故高发问题的关键环节。要从根本上减少和防止道路交通事故的发生，保证行车安全，减少伤亡和经济损失，必须从以下几方面做好预防工作。,首先，有关部门要建立完善的汽车安全检测、维修制度，驾驶员日常应勤于保养，认真做好车辆的日常修理工作，及时消除隐患，保证车况良好，杜绝带病车上路行驶。,另外，生产商在汽车的设计和生产过程中，要保证汽车有良好的视野、足够的强度、可靠的制动和转向系统等。随着科学技术的进步，许多先进技术被引入汽车的安全设计中。其中包括主动安全技术，如汽车规避系统、夜视系统（见图,6-6,）、紧急煞车辅助系统、盲点监测系统、车道偏离预警系统等；还有被动安全技术，如侧门防撞梁、钢化玻璃与夹层玻璃、安全带、安全气囊（见图,6-7,）等。这些安全系统和装置的应用使车辆进一步实现了智能化，并对驾驶员及乘客提供安全保障。,2,）,提高汽车的安全性能,图,6-6,夜视系统,图,6-7,安全气囊,政府有关部门提高交通管理水平，也是减少交通事故的重要手段之一。目前效果比较显著的措施有合理设置信号灯、完善交通标志与标线（见图,6-8,）、完善相关法规并加强执法力度。,3,）,强化道路交通工作的科学管理,（,a,）交通标志 （,b,）交通标线,图,6-8,完善交通标志与标志,读一读,在驾驶或乘坐汽车时，我们都知道应该系好安全带，保护自己，防止在出现碰撞等交通事故时造成不可挽回的损失。但汽车上的安全带不适用于婴儿或者年龄较小的孩子，他们应该使用儿童专用安全座椅。,汽车儿童安全座椅也称儿童约束系统,CRS,（,Child Restraint System,）（见图,6-9,），它是一种专为不同年龄（或体重）儿童设计，安装在汽车内并能有效提高儿童乘车安全性的座椅。欧洲法规,ECE R44/03,对儿童安全座椅的定义是能够固定到机动车辆上，由带有卡扣的安全带组件或柔韧性部件、调节机构、附件等组成的儿童安全防护系统。其可与附加装置如可携式童床、婴儿提篮、辅助性座椅或碰撞防护物等组合而成。在汽车发生碰撞或突然减速的条件下，它可以减缓外部情况对儿童的冲击力并限制儿童的身体移动来减少伤害，确保孩子的乘车安全。同时，安全座椅不能放在副驾驶的位置，这是为了防止安全气囊膨胀产生的巨大冲力对孩子造成伤害。,（,b,）,1,4,岁,图,6-9,不同年龄段的儿童安全座椅,（,a,）婴儿阶段,6.2.2,交通堵塞,交通堵塞的原因,1,随着现代社会的发展进步，汽车的数量不断增加，道路交通堵塞（见图,6-10,）现象也越来越严重，特别是在大城市中尤为严重。,图,6-10,交通堵塞,造成交通堵塞的原因有以下几种：城市车辆太多；道路设计不合理，如十字路口多，缺乏立体畅通的快道等；指挥系统不科学，如做不到智能化，车少与车多红绿灯都是一样时间；人们过马路以及驾驶时的不文明行为，如行人乱冲红灯，司机喜欢偏道、乱穿插等；出现交通事故，造成道路堵车。,解决交通堵塞的措施,2,做好城市总体布局的科学规划，合理分布交通流，由平面单体交通布局发展为空间立体化交通布局，如加大高架桥、立交桥的建设等。,1,）,进行道路的可持续性建设,对城市交通中机动车总量进行适时、适度地控制。同时，按比例、结构优先支持发展公共交通，以减少私人交通对非社会化客、货运输道路容量的占有。例如，鼓励地铁、公交出行，规划专门的公交车专用道，提高运行效率等。,2,）,控制交通总量，改善交通结构,加强城市道路交通管理立法的建设，提高现有交通法规的法律地位，实行具有较大力度和较强针对性的处罚原则。做好交通法制宣传工作，提倡文明行车。同时还应落实城市交通管理责任制，实行交通管理一级抓一级，形成各尽其职的交通安全管理格局。,3,）,建立健全道路交通社会化管理机制,鼓励实行错时上下班。有关部门根据机动车辆牌号采取单双日通行制度。分散部分城市功能、减少入境交通。加强停车场的建设管理，并提高其利用率，严禁违章停车。,4,）,科学调整交通需求,课后作业,观察自己所在学校周围的交通环境，发现问题后，试与其他同学讨论出可行的解决方案。,