Сокращение холостого хода описывает технологии и методы, которые минимизируют время работы двигателей водителей вхолостую. Избежание холостого хода имеет множество преимуществ, включая: экономию топлива и расходов на техническое обслуживание, продление срока службы автомобиля и сокращение вредных выбросов. Двигатель в режиме холостого хода потребляет только столько энергии, сколько необходимо для поддержания работы самого себя и своих вспомогательных агрегатов, поэтому не производит полезной мощности для трансмиссии .
Для грузовых судов необходимость использования двигателей судна для обеспечения электроэнергией в порту устраняется с помощью методов, которые в совокупности называются холодной глажкой .
Оборудование для снижения холостого хода направлено на сокращение количества энергии, теряемой при работе грузовиков, железнодорожных локомотивов или автомобилей на холостом ходу. Когда двигатель транспортного средства не используется для движения транспортного средства, его можно полностью отключить — тем самым экономя топливо и сокращая выбросы — в то время как другие функции, такие как аксессуары и освещение, питаются от электрического источника, отличного от генератора переменного тока транспортного средства . Каждый год при длительном холостом ходу двигателей грузовиков и локомотивов в воздух выбрасывается 11 миллионов тонн углекислого газа , 200 000 тонн оксидов азота и 5000 тонн твердых частиц. [1]
Существуют и другие технологии [2] , которые могут сократить использование топлива для обогрева или охлаждения кабины, когда автомобиль традиционно простаивает ночью. Они могут работать на аккумуляторах или топливе, но в любом случае потребляют меньше топлива, не наносят вреда двигателю автомобиля и сокращают или устраняют выбросы. [3] Другие транспортные средства, включая полицейские, военные, служебные грузовики, новостные фургоны, пожарные машины, машины скорой помощи и гидравлические автовышки, могут быть оснащены мобильными системами снижения холостого хода, похожими на перезаряжаемую батарею. Системы обычно устанавливаются в багажнике и могут обеспечивать до 10 часов дополнительной мощности для работы оборудования без включения двигателя. При использовании правоохранительными органами и военными технология снижения холостого хода повышает возможности выполнения миссии за счет увеличения времени работы и обеспечения повышенной ситуационной осведомленности и безопасности.
Сокращение холостого хода — быстрорастущая тенденция в федеральной, государственной, местной и автопарковой политике США. [ требуется ссылка ] Холостой ход вносит значительный вклад в долю транспортного сектора в ежегодных выбросах парниковых газов. Министерство энергетики США прилагает огромные усилия в рамках Программы по энергоэффективности и возобновляемым источникам энергии для повышения осведомленности общественности о снижении потребления нефти; сокращение холостого хода является одним из методов. Центр данных по альтернативным видам топлива и передовым транспортным средствам — надежный источник информации о методах сокращения холостого хода, таких как работающие на топливе обогреватели, вспомогательные силовые установки и электрификация стоянок для грузовиков. [4]
В государственном секторе холостой ход — обычное дело. Полицейские, работники общественных работ, пожарные и сотрудники скорой помощи, которые управляют транспортными средствами городского автопарка, используют их на холостом ходу для выполнения своих обязанностей, требующих от них управления оборудованием. Выбросы, производимые в результате этих задач городами по всем США, способствуют тому, что каждый год легковые автомобили, легкие грузовики, грузовики средней грузоподъемности и большегрузные автомобили США потребляют более 6 миллиардов галлонов дизельного топлива и бензина — даже не двигаясь с места. Поскольку цены на топливо продолжают расти, основной проблемой в управлении автопарком является то, как поддерживать служебные автомобили на дороге для обслуживания населения, оставаясь в рамках бюджета. Сокращение времени простоя также снижает выбросы углекислого газа, одного из главных факторов, вызывающих глобальное потепление. [5] По некоторым оценкам, автомобиль с 3-литровым двигателем сжигает 0,4 галлона газа в час холостого хода и генерирует чуть более фунта CO² каждые 10 минут. [6]
Сокращение холостого хода особенно важно для транспортных средств в плотном потоке и грузовиков на предполагаемых 5000 стоянках для грузовиков в США. [7] Многие гибридные электромобили используют сокращение холостого хода для достижения лучшей экономии топлива в пробках. Американский автопарк из примерно 500 000 дальнемагистральных грузовиков [8] потребляет более миллиарда галлонов (3,8×10 9 л; 830 миллионов имп галлонов) дизельного топлива в год. [9] Грузоперевозочная отрасль проанализировала влияние холостого хода на двигатели, как с точки зрения расходов на техническое обслуживание, так и на износ двигателя. Длительный холостой ход приводит к большему износу масла и масляного фильтра и увеличивает необходимость в более частой замене масла и фильтров. Аналогично, чем дольше время холостого хода, тем скорее сам двигатель придется перебирать. Грузоперевозочная отрасль подсчитала, что длительный холостой ход обходится владельцу грузовика в 1,13 доллара в день, исходя из необходимости более частой замены масла и более быстрых затрат на капитальный ремонт. Такие сервисы, как AireDock, IdleAire и Shorepower [10], обеспечивают электроэнергией на стоянках для отдыхающих водителей грузовиков, которым в противном случае пришлось бы продолжать работать вхолостую во время обязательных перерывов. Поскольку Министерство транспорта США предписывает водителям грузовиков отдыхать в течение 10 часов после вождения в течение 11 часов, водители грузовиков могут парковаться на стоянках для грузовиков в течение нескольких часов. Часто они работают на холостом ходу во время этого времени отдыха, чтобы обеспечить свои спальные отсеки кондиционером или отоплением или для работы электроприборов, таких как холодильники или телевизоры.
Проблема антихолостого хода чаще всего связана с дизельными двигателями большой грузоподъемности, поскольку они вносят наибольший вклад при работе на холостом ходу. В качестве примера необходимости работы двигателя на холостом ходу, водители школьных автобусов холодным утром могут выйти к своему автобусу и включить его, чтобы прогреть двигатель, чтобы обеспечить прямое тепло в салоне, когда они вернутся к своему автобусу, чтобы начать свои утренние маршруты, что поднимает две основные причины работы на холостом ходу: менталитет водителя и потребность в комфорте пассажиров. Этот период работы на холостом ходу можно считать чрезмерным, хотя чрезмерный холостой ход определяется и регулируется по-разному в разных частях страны.
Политика на федеральном уровне больше ориентирована на исследования и разработки технологий, экономические стимулы и образование . Министерство энергетики (DOE) спонсирует несколько корпоративных компаний в НИОКР новых технологий против холостого хода в надежде, что эта технология будет установлена и внедрена на сборочной линии или, возможно, у дилера в качестве опции. [11] Агентство по охране окружающей среды (EPA) также имеет много способов содействовать сокращению холостого хода. EPA создало партнерство SmartWay Transport , которое предоставляет информацию о доступных технологиях против холостого хода, возможных стратегиях сокращения холостого хода и ресурсах для получения финансирования на проекты против холостого хода. Программа также служит программой, подобной EnergyStar , с маркировкой, доступной для компаний, которые обязуются «улучшить экологические показатели своих операций по доставке грузов». [12] EPA проводит национальную кампанию под названием «Кампания за чистый школьный автобус», которая направлена на сокращение потребления дизельного топлива в школьных автобусах по всей стране. Несколько регионов получили миллионы долларов в виде грантов, включая пилотные проекты по сокращению холостого хода.
Различные штаты и местности приняли законы, касающиеся холостого хода. Некоторые из законов более строгие и жесткие, чем другие. В настоящее время в тридцати одном штате действуют определенные правила, касающиеся борьбы с холостым ходом. Из этих штатов в Калифорнии больше всего кодексов и правил. Калифорнийский совет по воздушным ресурсам принял многочисленные законы, регулирующие холостой ход в штате. Например, в Вирджинии порог чрезмерного холостого хода составляет десять минут, хотя во многих штатах западного побережья, таких как Гавайи и Калифорния , где наблюдается большее присутствие более экологичной политики в отношении расхода топлива , пороги значительно ниже и могут даже вообще не иметь допуска холостого хода. Согласно Административным правилам Гавайев §11-60.1-34, холостой ход не допускается, «когда транспортное средство неподвижно в зоне погрузки, на парковке или в зоне обслуживания, на маршрутном терминале или в других местах вне улицы» [13], за несколькими исключениями. «Ежегодно при длительном простое двигателей грузовиков и локомотивов потребляется более 1 миллиарда галлонов США (3 800 000 м 3 ) дизельного топлива и выбрасывается в воздух 11 миллионов тонн углекислого газа , 200 000 тонн оксидов азота и 5000 тонн твердых частиц ». [14]
На местном уровне многие муниципалитеты приняли правила, запрещающие холостой ход. Нью-Йорк является примером того, как штаты ужесточают политику в отношении холостого хода. В начале 2009 года мэр Нью-Йорка Майкл Блумберг подписал закон, который сократил время простоя неэкстренных транспортных средств, находящихся вблизи школ. Новое законодательство сократило допустимое время простоя с трех минут до одной минуты. Кроме того, новый закон уполномочил Департамент парков и отдыха и Департамент санитарии обеспечивать соблюдение новых законов о холостом ходу. Ранее такие полномочия были только у полиции и Департамента охраны окружающей среды. Гражданам также разрешено сообщать о нарушениях в соответствии с новым законом. [15] Программа жалоб граждан на качество воздуха в Нью-Йорке позволяет гражданам сообщать о холостых ходах транспортных средств — граждане получают долю собранного штрафа. В 2022 году газета The New York Times сообщила, что программа привела к значительному увеличению жалоб на холостые ходы транспортных средств. [16]
В 2017 году город Пало-Альто начал рассматривать предложение запретить водителям запускать двигатели во время стоянки. [17]
Водители грузовиков утверждают, что холостой ход необходим для поддержания комфорта в их каютах на ночь на стоянках грузовиков. Дополнительные жалобы поступили из-за отсутствия согласованности между государственными и местными законами о холостом ходу. Это несоответствие в законах требует от водителей грузовиков, путешествующих по всей стране, знать местные законы о холостом ходу в каждом месте, которое они посещают. Даже согласованность между государственными и местными законами вызывает беспокойство. Некоторые водители грузовиков выразили обеспокоенность тем, что некоторые законы о холостом ходу могут помешать им соблюдать другие законы. Например, законы, требующие от водителей грузовиков определенного количества непрерывного отдыха, могут быть нарушены законами о запрете холостого хода. [15] Транспортный блог uShip.com, Ship Happens утверждает, что «законы [против холостого хода] не учитывают благополучие водителей грузовиков и подвергают водителей риску изнурительных штрафов за несоблюдение правил». Эти штрафы могут достигать 25 000 долларов в Коннектикуте за холостой ход более трех минут. [18]
Ненужный простой автомобиля является нарушением Правил дорожного движения (выбросы транспортных средств) (фиксированное наказание) (Англия) ( Законодательный акт 2002 г. № 1808) и может повлечь за собой штрафы [19]
Правила применяются в зонах, обозначенных местными органами власти как зоны управления качеством воздуха . Департамент окружающей среды, продовольствия и сельских дел опубликовал список местных органов власти с зонами управления качеством воздуха. [20]
Аналогичное законодательство существует в Шотландии [21] и Уэльсе [22] , но неясно, есть ли аналогичные правила в Северной Ирландии. Штрафы установлены в размере 20 фунтов стерлингов, но местные власти могут принять решение установить их выше. Однако обеспечение соблюдения минимально. [23]
В Европе автомобили все чаще оснащаются системой «Старт-стоп», которая предотвращает работу двигателя на холостом ходу. [ необходима цитата ]
В 2010 году Гонконг ввел законопроект, запрещающий простои. [24]
Топливные подогреватели охлаждающей жидкости снижают необходимость работы двигателей на холостом ходу для прогрева таких транспортных средств, как автобусы. Прямой нагрев охлаждающей жидкости более экономичен, чем использование отработанного тепла двигателя, что снижает расход топлива и выбросы. [25] В целом, подогреватели охлаждающей жидкости сжигают 1/8 топлива, чем работающий на холостом ходу двигатель, одновременно выделяя 1/20 выбросов и значительно быстрее направляя тепло в салон. [26]
Вспомогательные силовые установки (APU) обычно используются на полуприцепах для подачи электроэнергии в кабину в те моменты, когда кабину или груз необходимо нагреть или охладить, пока транспортное средство не находится в движении в течение длительного периода времени. Этот период времени обычно длится ночью, когда водитель грузовика припарковался на стоянке для грузовиков, чтобы немного отдохнуть. Вместо того, чтобы держать двигатель на холостом ходу всю ночь только для поддержания температуры в кабине, APU может включиться и обеспечить питание. Чаще всего APU будет иметь собственную систему охлаждения, систему отопления, генератор и компрессор кондиционера . Иногда APU будет интегрирован в эти компоненты самого полуприцепа. APU также часто используются в полицейских патрульных машинах в качестве альтернативы холостому ходу. Поскольку значительное количество времени проводится в патрульной машине, когда она неподвижна, холостой ход становится основным источником расходов для полицейских автопарков, однако большинство полицейских автопарков имеют политику холостого хода. Недостатком APU на полицейских патрульных машинах является то, что они обычно хранятся в багажнике, где занимают ценное пространство.
Федеральные правила безопасности, разработанные Федеральным управлением по безопасности автотранспортных средств , требуют, чтобы водители грузовиков отдыхали десять часов за каждые одиннадцать часов непрерывного вождения. [27] В результате водители проводят длительные периоды времени, отдыхая и спив в кабинах своих грузовиков. Чтобы поддерживать комфорт и удобства, большинство водителей дальнемагистральных грузовиков работают на холостом ходу около десяти часов в день, чтобы питать свои системы отопления и кондиционеры, вырабатывать электроэнергию для бортовых приборов, заряжать аккумуляторы своих транспортных средств и прогревать двигатели в холодную погоду. [28] Учитывая, что грузовики обычно потребляют 0,8 галлона (3,03 л) дизельного топлива в час холостого хода, ежегодно на грузовик потребляется от 900 до 1400 галлонов (от 3406 до 5300 л) топлива, что приводит к значительным выбросам парниковых газов . [29] Технологии электрификации остановок грузовиков (TSE) и вспомогательных силовых установок предоставляют водителям дальних перевозок возможность обогревать, охлаждать и питать дополнительные вспомогательные устройства на остановках грузовиков, не требуя от них переводить двигатели в режим холостого хода.
По оценкам Министерства транспорта США, на автомобильных дорогах США имеется около 5000 стоянок для грузовиков, которые предоставляют ночную парковку, туалеты, душевые, магазины, рестораны и заправочные станции. [30] Министерство энергетики США ведет веб-сайт, на котором перечислены текущие станции TSE по всей территории США. По состоянию на октябрь 2013 года на веб-сайте зарегистрировано 115 станций TSE по всей стране. [31]
Электрификация остановок грузовиков позволяет дальнобойщику «подключаться» к электросети для питания своих бортовых и внешних электрических потребностей. Существует два типа электрификации остановок грузовиков: бортовые и внешние системы. Бортовые решения TSE позволяют дальнобойщикам заряжать свои аккумуляторы на стоянках грузовиков через стандартные электрические розетки на 120 В. Затем дальнобойщики могут использовать аккумуляторы грузовика для питания приборов и обеспечения отопления и охлаждения кабины грузовика. Как правило, бортовые решения TSE требуют некоторой модификации транспортного средства. Внешние решения TSE обычно не требуют никаких модификаций транспортного средства, поскольку они обеспечивают услуги отопления и кондиционирования воздуха через верхний блок и шланг, который подключается к окну грузовика. В дополнение к отоплению и охлаждению эти соединения также могут предлагать стандартные электрические розетки, доступ в Интернет, фильмы и спутниковое программирование. [32] Обычно частные компании предоставляют и регулируют любую из этих систем и могут взимать почасовую плату за услуги, как правило, около 1,00–2,00 долларов в час. [33] Оба эти варианта могут принести доход операторам стоянок для грузовиков и снизить эксплуатационные расходы для дальнобойщиков по сравнению со стоимостью дизельного топлива. Стоимость электроэнергии для обеспечения грузовиков питанием в ночное время может сэкономить до 3240 долларов топлива, которое обычно потребляется при простое на парковочное место. Электрификация стоянок для грузовиков может позволить водителям грузовиков соблюдать местные правила простоя и снизить уровень шума для соседних заведений. [4]
Стоимость внедрения одного участка TSE может значительно различаться в зависимости от типа используемой технологии. Стоимость установки технологии, которая обеспечивает внешнее питание для работы оборудования на борту грузовика, составляет от 4500 до 8500 долларов за место, тогда как стоимость установки оконного блока питания (т. е. внешнего устройства) составляет от 10 000 до 20 000 долларов за место. Стоимость установки бортовой системы, способной использовать береговое питание из пространства TSE, для отдельного оператора грузовика может составлять до 2000 долларов. [33]
Технологии управления холостым ходом были разработаны как решение для решения проблем холостого хода. Подобно системе «старт-стоп» , технологии управления холостым ходом могут управлять транспортным средством в положениях «парковка» и «нейтраль», что обеспечивает расширенный контроль, когда транспортное средство находится в своем основном состоянии — на холостом ходу. Некоторые технологии управления холостым ходом настолько всеобъемлющи, что способны управлять включением/выключением зажигания двигателя, сохраняя при этом контроль над вспомогательными функциями, такими как климат-контроль транспортного средства, противоугонная система, безопасность оператора и многое другое, даже когда двигатель выключен.
Сокращение простоя также может быть достигнуто за счет более эффективного управления стоп-сигналами [34] и уменьшения заторов на дорогах. Штаты и муниципалитеты, которые использовали аналитику данных для сокращения узких мест и улучшения транспортного потока, что снижает простои, включают Остин, Техас и штат Флорида. [35]
наблюдениям Лаборатории глобального мониторинга NOAA, в 2021 году на долю углекислого газа приходилось около двух третей общего отопительного воздействия всех парниковых газов, производимых человеком.
автомобиль с 3-литровым двигателем, работающий на холостом ходу в течение десяти минут, сжигает 300 миллилитров (более 1 стакана) топлива, и это производит 690 граммов CO².
Около года назад Inrix запустила продукт для синхронизации сигналов светофора, который в пилотных городах, таких как Остин, штат Техас, продемонстрировал снижение заторов на 7%