Конструкции и методики, исключающие формирование пробок и заторов в условиях города

Юрий Михайлович Низовцев, 2017

Существующий в настоящее время подход к регулированию транспортных потоков при движении с повышенной плотностью не может решить проблему образования заторов и пробок в крупных городах всего мира. Выявление недостатков этого подхода дало возможность на основе известного способа регулирования транспортных потоков ramp metering разработать новые дорожные конструкции, а также новую методику, позволяющую практически исключить образование на магистралях заторов и пробок и повысить пропускную способность магистралей в 1,5 и более раз.

Организация движения, исключающая формирование пробок

(Технические решения обеспечивают безостановочное движение практически любого числа автомобилей на магистралях. Они характеризуются повышенной пропускной способностью и сравнительно низкими затратами)

Введение.

В целом, всю стратегию местных властей крупных городов различных стран по борьбе с чрезмерной загруженностью дорог можно разделить на три взаимосвязанных блока. Во-первых, это меры, которые призваны стимулировать отказ от пользования личными автомобилями в пользу общественного транспорта. Во-вторых, создание эффективной инфраструктуры дорог для быстрого передвижения тех, кто пренебрег советами и сел за руль личного авто. В-третьих, разработка системы доступной каждому автомобилисту информации о ситуации на дорогах, которая позволяет объехать"пробки".

В различных городах используют разные методы для организации более-менее нормального движения. Их перечень, в основном, сводится к следующему: платный въезд, платные парковки, платные дороги, развитие сети общественного транспорта, автоматизированная система управления дорожным движением, которая регулирует работу светофоров, многоэтажные развязки, эстакады, выделение особых полос движения, различные ограничения и запреты, адаптивное сетевое управление транспортными и пешеходными потоками, спутниковая навигация, сотовые телефоны, компьютеры, датчики, прогнозирование пробок, круиз-контроль (нечто вроде несложного автопилота, поддерживающего заданную скорость машины), строительство сети внеуличных скоростных магистралей, строительство объездов городов.

Понятно, что указанные выше меры упорядочения движения молчаливо признают неизбежность пробок и заторов во всех крупных городах мира и борются с пробками различными способами, значительная, и наиболее эффективная, часть которых сводится к запретам и ограничениям.

Бесперспективность в целом этой борьбы, на которую тратятся колоссальные средства, ясна из того, что парк автомобилей растет более высокими темпами, чем протяженность дорог. Иначе говоря, отказываться от личных автомобилей никто не желает, скорее, наоборот.

Кроме того, дороги и транспортные потоки подвержены воздействию климатических факторов. Поэтому дорожное полотно приходится систематически ремонтировать, а снежные заносы или ливни сами по себе сразу же приводят к возникновению пробок.

При этом громадное количество машин в пробках и заторах, выбрасывающих повышенный объем вредного выхлопа, наносит непоправимый ущерб здоровью людей и загрязняет атмосферу, не говоря о шуме.

Экономический ущерб от пробок и заторов, различных ограничений трафика, ненужных затрат с трудом поддается исчислению и составляет астрономические цифры.

Если не рассматривать различные экзотические и дорогостоящие способы решения автотранспортных проблем, то они сводятся, во-первых, к увеличению плотности дорожной сети по горизонтали путем строительства новых и расширения имеющихся дорог; во-вторых, строятся подземные трассы, туннели, то есть идет развитие по вертикали вниз; в-третьих, проводится строительство различных, в том числе и многоэтажных эстакад, то есть развитие по вертикали вверх.

Первый путь не может решить проблемы, так как прирост сети наземных дорог дорогостоящ, медленен и существенно отстает от прироста автомобилей. Хотя надо отметить, что сложившаяся в Нью-Йорке параллельно-квадратная система дорог позволяет объезжать образующиеся по каким-то причинам скопления автомобилей.

Второй путь — еще более трудоемок, дорогостоящ и может быть только вспомогательным.

Третий путь, как, например, в Токио или Нью-Йорке, во многом разгружает наземные трассы и сравнительно недорог, но проблему пробок не решает, так как в часы пик на тех же эстакадах, как и на наземных дорогах, образуются те же пробки по тем же причинам.

То же относится и к последней новинке немецкой фирмы StrassenHaus Ltd., которая предлагает проводить трассы для легковых автомобилей по крышам домов.

При этом отметим, что все три упомянутых способа весьма слабо влияют на пропускную способность автомагистралей.

Казалось бы, что если, опираясь на весь мировой опыт, невозможно найти техническое решение проблемы, то так ей и быть на уровне в основном административных решений.

На самом деле, решение проблемы можно найти только с помощью многократного увеличения пропускной способности магистралей, а также найдя способ не борьбы с пробками, а организации движения без возникновения пробок. Только как?

Оказывается, что решение может быть достаточно простым и недорогим, если удастся разработать конструкцию легких эстакад в несколько этажей с эффективной системой внутренних и/или внешних переездов с этажа на этаж с сохранением скоростного движения автомобилей в интервале 60 — 90 км/час. В этом случае автомобили даже при их большом числе легко перераспределяются по этажам с максимально возможной плотностью упаковки (пропускная способность четырехэтажной 14-полосной магистрали-эстакады составляет около 30000 автомобилей в час или 720000 автомобилей в сутки). Вероятность образования пробок так же сводится к минимуму, поскольку заблокированные полосы движения на том или ином этаже можно объехать по буферным полосам или по другим этажам.

Таким образом, этим решением являются надземные многоуровневые дорожные сооружения в виде магистралей-эстакад с переездами между этажами, то есть со связанными между собой уровнями, и с пропускной способностью в несколько раз выше, чем у действующих ныне магистралей. Кроме того, в этом новом дорожном сооружении на каждом этаже вводятся сквозные резервно-технические (буферные) полосы. Безостановочное движение установить затруднительно без этих буферных полос [1,2].

Оба этих нововведения (межэтажные переезды и буферные полосы) в совокупности, а также использование в случае неожиданной перегрузки магистрали известной методики контролируемого въезда «ramp metering» [3], обеспечивают непрерывное скоростное движение практически любого числа автомобилей в любое время суток, независимо от возникающих аварий или производящихся ремонтных работ.

Магистрали-эстакады могут быть установлены сначала на въездах-выездах крупных городов уже через год-два, если наладить производство типовых секций магистралей-эстакад из металлопроката.

Магистрали-эстакады также могут быть установлены, при радиально-кольцевой планировке города, по основным его радиусам и, далее, соединены в одном или нескольких местах кольцами, что создает единую магистральную сеть, подобную метрополитену, только для легковых автомобилей, делающую проезд по городу быстрым, без заторов и пробок, со свободным въездом в город и выездом из города [4].

Отдельные этажи или этаж сети магистралей-эстакад можно предоставить для движения малогабаритных автопоездов или электропоездов — надземного аналога метрополитена, тем самым, предоставив возможность людям без автомобилей быстро и недорого перемещаться, не спускаясь под землю, на значительные расстояния по городу, поскольку магистрали-эстакады могут быть установлены над всеми основными наземными и железнодорожными магистралями города [4].

Надо отметить также, что закрытая магистраль-эстакада не дает выхлопу выйти наружу, а воздух в эстакаде может очищаться мощными нейтрализаторами, уже давно выпускаемыми промышленностью. Так же за пределы эстакады не выходит и шум. К тому же закрытое сверху и по бокам дорожное полотно не подвержено влиянию внешней среды и почти не изнашивается. Таким образом, как и у мостов, ресурс эстакады составляет более 100 лет.

На эстакадах также можно предусмотреть значительное число недорогих парковочных мест, в результате чего многие автомобили могут вообще не покидать эти сооружения.

Что касается стоимости, то, например, квадратный метр трассы StrassenHaus Ltd. стоит 1600 евро, тогда как квадратный метр рассматриваемой магистрали-эстакады из металлопроката с защитным покрытием (полосы движения также можно покрывать сталефибробетоном) стоит около 150 долларов, что более чем в десять раз дешевле. В целом, дешевле и их эксплуатация.

Кроме того, любая страна мира при внедрении проекта уже через два-три года может обойти все страны мира по автоматизации движения на магистралях, так как практически без затрат в замкнутом пространстве эстакады легко организуется движение без участия водителей, тогда как предполагается, что персональный быстрый транспорт (PRT), дорогостоящий и не слишком эффективный, будет масштабно внедрен только через десятки лет.

Проблема стоит того, чтобы рассмотреть возможности скорейшей реализации этой простой, надежной и эффективной формы дорожных сооружений с учетом того, что в среднем по опубликованным в прессе источникам ущерб от автомобильных пробок (2010г.) только в Москве за год составляет $1,5 млрд. Подмосковье — $4 млрд. за год, а в США — порядка $80 млрд. за год.

Кроме того, система управления движением автомобилей по магистралям-эстакадам с использованием резервно-технических (буферных) полос и возможности контролировать (ограничивать) при необходимости въезд автомобилей на магистрали-эстакады для сохранения скоростного безостановочного движения может использоваться и на наземных автомагистралях в двух разных модификациях — на магистралях без светофоров (без перекрестков) [2,5] и на магистралях со светофорами (перекрестками) при организации движения автомобилей в последнем случае колоннами (пулами) [2,5]. Это повысит их пропускную способность в 1,5 — 2 раза.

Таким образом, проблема перемещения населения в мегаполисах может быть решена сравнительно быстро, просто и без колоссальных затрат, которые сейчас запланированы в дорожно-транспортной отрасли, но вряд ли будут продуктивными.