Библиографическое описание:

Ломаков Ю. А. Кибернетический подход к формированию транспортной городской системы и принципы её формирования для автоматизированной системы проектирования // Молодой ученый. — 2014. — №3. — С. 320-323.

В настоящее время города всё больше ощущают на себе влияние большого числа личного автотранспорта. Общемировая проблема нарисовалась ещё в середине прошлого века, однако в России и некоторых других странах она появилась сравнительно недавно. Пробки на дорогах напрямую связаны с увеличением количества частного автотранспорта. К этому привели рост доходов части населения, мода на автомобиль, развал в системе общественного транспорта, перегруженность метрополитена и т. п. В данной статье рассматривать все вопросы будем на примере Санкт-Петербурга и приведём возможные решения с учётом принципов кибернетики.

Кибернетический подход к формированию транспортной городской системы. Одним из ключевых понятий кибернетики является понятие обратной связи: обратное воздействие результатов процесса на его протекание или управляемого процесса на управляющий [2]. Можно рассмотреть транспорт в городе как кибернетическую систему. В реальности наличие обратной связи часто не учитывают. Например, рассмотрим следующую цепочку. Неблагоприятное положение дел в общественном транспорте (ОТ) порождает отток пассажиров с ОТ, например с трамвая, на личные автомобили. В итоге со временем образуются дорожные пробки, из-за чего скорость передвижения ОТ тоже падает, в результате происходит очередной отток пассажиров с ОТ на автомобили, что снова увеличивает пробки. То есть обратная связь хорошо себя показывает. Город старается угодить автомобилям, тем самым ещё больше заставляя проявиться обратную связь.

Ещё более показательный и реальный пример. В 90-ые годы прошлого века в России обострилась финансовая проблема, в результате чего на содержание ОТ выделялось всё меньше средств. Трамвайная система, например, становилась непривлекательной. Происходил отток пассажиров с трамваев на личные автомобили. Это стало порождать пробки на дорогах. Власти стали решать проблему радикально: путём демонтажа рельсов в определённых местах в пользу дополнительных полос для автомобилистов. Из-за этого оставшимся трамвайным маршрутам приходилось ездить неоптимальным путём, что привело к очередному оттоку пассажиров трамвая. Раз трамваями стали пользоваться меньше, было уменьшено число нарядов на некоторых маршрутах, чтобы трамваи не ходили пустыми. Но итог оказался обратным: увеличение интервалов привело к очередной волне оттока пассажиров. Как видим, город совершал ошибки одну за другой, так как не учитывал наличие обратной связи в сложной системе: снижение финансирования ОТ, снижение скорости, снятие рельсов, уменьшение нарядов — не независимые процессы, а звенья одной цепи. Самих по себе снятия рельсов и уменьшения нарядов не произошло бы, но каждое действие властей являлось не только следствием оттока пассажиров, но и его причиной.

Поэтому решать транспортные проблемы нужно, обязательно учитывая существование обратной связи.

Методы борьбы с пробками. Что же делать в этой ситуации? Борьбу с пробками можно разделить на несколько направлений, проследим влияние обратной связи.

1. Дорожные реорганизации.

Можно, конечно, расширять дороги. Но уже известно, что локальное расширение дорог ни к чему хорошему не приведёт, ибо будут образовываться заторы в местах сужения дорог (эффект бутылочного горлышка). Двухполосная дорога будет работать эффективнее, чем трёхполосная с дальнейшим сужением. Поэтому расширение дорог как метод борьбы с пробками приведёт лишь к росту этих пробок. Обратная связь в действии: мало места для машин, пробки (причина 1) — расширяем дороги (следствие 1, причина 2), но расширить повсеместно нельзя, поэтому заторы обеспечены (следствие 2). Причина 1 и Следствие 2 совпадают, что говорит о наличии обратной связи.

Строительство новых дорог. Не самый лучший вариант, будет проявляться парадокс Браеса, по которому введение новых мощностей в самоорганизующуюся систему может привести к снижению эффективности. Обратная связь ухудшит ситуацию.

Транспортные развязки дадут эффект, но временный: наличие нового места привлечёт на дороги новых автомобилистов, которые сведут все действия на нет.

Эффективное управление транспортными потоками с помощью дорожных знаков, светофоров. Направление потоков и их распределение. Такие действия должны дать эффект, так как предполагают именно управление, а не принуждение.

2. Эффективное планирование города: недопущение высокой концентрации значимых объектов в одном месте, недопущение плотного строительства высокоэтажных жилых помещений вообще или без организации соответствующей дорожно-транспортной системы, создание парковочных мест.

3. Законодательные меры и контроль их исполнения: борьба со стихийными парковками на обочинах дорог, борьба с нарушителями ПДД, особенно выезжающими на перекрёсток, даже если за ним наблюдается затор, из-за чего затрудняется движение и в перпендикулярном направлении, поощрение карпулинга, т. е. использования автомобиля для перевозки более одного лица (водителя).

4. Но самым эффективным, на мой взгляд, решением является пересаживание автовладельцев на общественный транспорт, так как именно увеличение автомобилей в городе привело к таким последствиям. Все действия по поощрению автомобилистов (расширение дорог, строительство новых развязок, приоритет автотранспорта и т. п.) приводят по обратной связи лишь к ухудшению ситуации (эффект бутылочного горлышка, парадокс Браеса, привлечение новых автомобилистов и т. п.). Как правило, один автомобиль везёт в себе всего одного человека — водителя, занимая при этом много места на дороге. А одна единица общественного транспорта может везти в себе в разы больше, занимая при этом места чуть больше.

При этом можно ввести ряд дополнительных мер, способствующих пересадке автовладельцев на общественный транспорт и уменьшению пробок: запрет личного транспорта в центре города, исторически не рассчитанного на большие потоки автотранспорта, или на определённых улицах; введение платного проезда по определённым дорогам города; запрет парковки на обочинах улиц и во дворах; ограничение числа автомобилей на семью или другую единицу общества; организация выделенных полос для движения общественного транспорта или карпулинга.

Таким образом, лишь осложнение «жизни» автомобилистам поможет решить проблему пробок, а никак не поощрение.

Но в данный момент пересаживание автовладельцев на общественный транспорт неосуществимо, потому что метрополитен предельно загружен, а наземный общественный транспорт далёк от совершенства.

Зачем нужно трамвайное движение. Почему именно трамвай. Вкачестве основы наземных перевозок мы рассматриваем трамвай. И вот почему.

Преимущества трамвая над остальными видами наземного общественного транспорта.

1.      Большая вместимость. Трамваем можно перевезти больше пассажиров, чем автобусом или троллейбусом. В часы пик можно организовывать трамвайные поезда, прицепляя нужное число вагонов.

2.      Трамвайная обособленная полоса займёт меньше ширины дороги, нежели обособленная линия для автобусов или троллейбусов. Трамвай жёстко закреплён на дорожном полотне, у него меньше степеней свободы, чем у безрельсового транспорта. Поэтому ширина обособленной трамвайной линии будет меньше. Для безрельсового транспорта ширину обособленной линии нужно делать больше.

3.      Можно рассчитать траекторию движения. По этой причине трамвай удобен в использовании в узких переулках, особенно на поворотах.

4.      Больший срок эксплуатации. Трамваи могут работать несколько десятков лет, в 3–4 раза дольше автобусов.

5.      Трамваи проще и дешевле в обслуживании.

6.      Строительство полосы для движения трамваев (рельсов) дешевле, чем строительство полосы для движения нерельсового транспорта (асфальта), а срок службы — больше.

7.      Надёжность. Водители автобусов могут уклониться от работы, заехав в укромное место и простояв там определённое время, сливая бензин.

8.      Экологичность. Этот пункт рассматриваем в последнюю очередь, так как в современном Петербурге экологическая обстановка серьёзно страдает от производственных выбросов и выхлопных газов, а экологичность электротранспорта оказывает воздействие на обстановку не положительное, а нейтральное. Положительная сторона может проявиться только тогда, когда большинство автолюбителей пересядут на этот электротранспорт.

Преимущества трамвая над метрополитеном.

1.      Пассажирам нет необходимости тратить время на спуск глубоко под землю.

2.      Трамвай более доступен в плане остановок в пределах одной линии, которые располагаются значительно чаще, чем станции метрополитена.

3.      Трамвайная система является более гибкой, чем система метрополитена. Возможность построить разветвлённую трамвайную систему с более частым пролеганием линий. Благодаря этому, трамвай позволяет эффективно разграничить потоки, в то время как метрополитен, наоборот, концентрирует их, что вызывает давку в вагонах, на станциях, в вестибюлях и у входов в метро. Люди со всего района едут на различных маршрутах наземного общественного транспорта к ближайшей станции метро, чтобы в плотном потоке пассажиров добраться до другого района, где, выйдя из метро, рассредоточиваются по разным направлениям, и опять же на наземном общественном транспорте. Хотя могли бы изначально ехать со своей улицы на наземном общественном транспорте в нужное место, не смешиваясь с другими потоками.

4.      Строительство, эксплуатация и ремонт трамвайной системы значительно дешевле, чем метрополитена.

5.      Относительная безопасность в террористическом плане. Метрополитен неоднократно был объектом нападения террористов.

Таким образом, используя кибернетический подход, учитывая влияние обратной связи, а также выбрав оптимальный вид транспорта, приходим к тому, что нам нужна автоматизированная система, которая бы спроектировала управление транспортными потоками в городе.

Основные принципы, положенные в основу автоматизированной системы проектирования маршрутов общественного транспорта.

Проект подразумевает использование трамвая несколько по иному назначению, чем принято в данное время в России и Санкт-Петербурге в частности. Поэтому следует пересмотреть взгляд на трамвай. Рассмотрим, какими признаками должна обладать новая трамвайная система. Опираясь на эти принципы, а также на данные о естественных пассажиропотоках, автоматизированная система сможет оптимально спроектировать маршруты.

1. Самостоятельность и полноценность сети. Сейчас, в основном, трамвай в Санкт-Петербурге используется в качестве подвозки к станциям метрополитена, тем самым практически уравнивается его статус с автобусами и троллейбусами. Но это нецелесообразно, так как трамвай по сравнению с названными видами транспорта обладает рядом рассмотренных выше преимуществ, которые необходимо использовать. Поэтому трамвай можно использовать для перевозки людей на значительные расстояния из района в район без использования услуг метрополитена. Таким образом, трамвайная система должна являться не только дополнением к метрополитену с максимальной интеграцией, но и полноценной его альтернативой, стать «малым метрополитеном». В этом случае трамвай разгружает и дополняет метрополитен, а также может «страховать» метрополитен в случае поломки его какой-либо части.

Для самостоятельности и полноценности трамвайной сети необходимо строить линии. Все эти строительства можно разделить на несколько групп.

-       Восстановление утраченных связей из-за «трамвайных погромов» 1997–2007 годов, после которых трамвайная сеть в центральных и южных районах стала представлять собой совокупность разобщённых фрагментов.

-       Новые связи, организация которых не приведёт к серьёзным изменениям в движении троллейбусов и автотранспорта.

-       Новые связи, сопряжённые с преодолением барьеров (реки и другие водные преграды; железные дороги и прочее).

-       Новые связи, сопряжённые с ликвидацией или переносом троллейбусных маршрутов.

-       Новые связи, сопряжённые с изменением в движении автотранспорта.

При строительстве линий необходимо применение следующих принципов.

A.    Сеть без разрывов между районами. Сперва необходимо ликвидировать разрывы сети, а потом заниматься дальнейшим развитием сети, основанным на анализе пассажиропотоков. Таким образом, устранится фрагментарность сети, появится связь между районами города, особенно широтная.

B.    Магистральность и прямолинейность маршрутов. Необходимо перенести линии с второстепенных направлений, т. е. выпрямить линии, и ликвидировать абсурдность маршрутов. Сейчас в Санкт-Петербурге есть места, где трамвай не является магистральным видом транспорта, а ездит по второстепенным улицам, совершая большое число поворотов, в результате чего трасса маршрута может доходить до абсурда, а скорость передвижения уменьшаться (например, Петроградская сторона или участок Нарвская — Автово). Для обеспечения максимально быстрого перемещения из района в район необходимо трамвайные линии прокладывать по основным магистралям города.

C.    Прохождение трамвайных линий в наиболее удобных местах для максимального числа пассажиров (не в ущерб магистральности и прямолинейности). Сейчас в Санкт-Петербурге есть места, где трамвай искусственно удалён от места средоточия пассажиров (например, улица Жукова — вместо участка Полюстровского проспекта).

2. Скорость и надёжность перевозок.

A.    Существование на обособленных полосах движения. Само по себе существование трамвая на совмещённом полотне вызывает как минимум недоумение по причине того, что трамвайная система, по сути, является городской железной дорогой. Поэтому необходимо все линии отделить от остальной проезжей части.

B.    Согласованность со светофорами. Оптимальным было бы решение о предоставлении трамваям «зелёной улицы» хотя бы с небольшой задержкой. Создание механизмов у контактной сети, с помощью которых трамвай может переключать сигнал светофора.

C.    Новый скоростной подвижной состав, пути и контактная сеть, организованные по скоростным технологиям, как залог быстрого и комфортного движения.

D.    Полное преимущество трамвая над другими участниками дорожного движения, закреплённое в ПДД. Борьба с нарушителями на путях.

E.     Усовершенствование графика движения. Сейчас расписание составлено таким образом, что часто трамваям приходится ехать медленно, чтобы не приехать на конечный пункт слишком рано. Необходимо либо изменить подход к составлению расписания, либо полностью отказаться от него и перейти на другую систему отправления. Заметим, что движение на выделенных полосах в будущем позволит более точно просчитывать интервалы движения.

3. Удобство.

A.    Удобно расположенные остановки и пересадочные узлы.

-       Остановочные пункты необходимо делать после развилки, а не перед нею, как сейчас: пассажирам удобнее ждать несколько маршрутов трамвая, идущих в нужную им сторону, на одной остановке.

-       Необходимо создать несколько новых остановок в необходимых местах (например, у ст. м. Чёрная речка в сторону Петроградской стороны и обратно).

-       Необходимо организовать несколько удобных пересадочных узлов (ими могут стать, к примеру, пл. Восстания, пл. Ленина и др.).

B.    Удобная система оплаты. Оптимальной была бы система оплаты единого билета на определённый временной промежуток. Пассажир платит не за проезд в одном транспортном средстве, а за право проезда в любом трамвае в течение определённого срока, например 3 часов, с неограниченным числом пересадок.

C.    Снабжение всех трамваев системами GPS или аналогичными им, возможность наблюдения за положением трамваев через специальный сайт. По возможности оборудование остановочных пунктов электронными табло и камерами.

D.    Новый подвижной состав, вместительный и удобный для пассажиров. Сейчас в городе частично используется подвижной состав ещё советского производства. Его вид и салон не являются привлекательными для пассажиров.

E.     Освещение работы трамвайной системы в СМИ (ТВ, радио, газеты), в Интернете, на остановочных пунктах, в салонах общественного транспорта, на станциях и в поездах метрополитена и пр.: общая информация, схема и подробный список всех маршрутов, своевременная информация об изменении маршрутов.

4. Прочее.

A.    Восстановление старых трамвайных парков, которые ещё можно восстановить. Ремонт существующих трамвайных парков. Строительство новых трамвайных парков.

B.    Отсутствие полного дублирования трамвайных маршрутов другими видами общественного транспорта и маршрутными такси. Допускается лишь разумное и частичное дублирование, без которого не обойтись.

C.    Предоставление сотрудникам нормальных условий для работы.

Литература:

Вукан Р. Вучик. Транспорт в городах, удобных для жизни / пер. с англ. А. Калинина под научн. ред. М. Блинкина. — М.: Территория будущего, 2011. — 413 с.

Эшби У. Р. Введение в кибернетику. — М.: Изд. иностр. лит., 1959. — 432 с.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle