Стадо железных баранов

Автомобиль часто называют «железным конем». Однако, когда автомобилей много, они больше похожи на стадо железных баранов.

С середины прошлого века ученые разных стран создают разные красивые теории, объясняющие происхождение автомобильных пробок, разрабатывают рекомендации, но ситуация не улучшается.

Наткнулся в Интернете на один старый документ — «РУКОВОДСТВО ПО ОЦЕНКЕ ПРОПУСКНОЙ СПОСОБНОСТИ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ», 1982 г. Стоит отметить, что разработчики документа учитывали рост интенсивности движения. Однако Советская власть считала автомобилистов людьми достаточно разумными, поэтому в документе присутствует такая фраза: «При загрузке дороги движением свыше 0,5 от размера пропускной способности для прогнозов интенсивности следует применять закономерность с убывающими темпами роста». Т. е. не только дороги должны соответствовать растущей интенсивности движения (потребностям автомобилистов), но и рост интенсивности движения должен зависеть от возможностей дорог: не надо массово покупать автомобили, если дороги и так загружены.

Документ различает пять уровней удобства: А, Б, В, Га, Гб. Уровень А — свободная дорога, уровень Б — загрузка равна 50% от пропускной способности, Га — сплошной поток автомобилей, движущихся с малыми скоростями, уровень Гб — пробка. При уровнях Б, В число ДТП растет с ростом интенсивности движения, а при уровне Гб — снижается. Тяжесть последствий ДТП при уровне Гб ниже, чем при других уровнях. В этом заключается польза пробок. Следовательно, если кто-то сумеет полностью решить проблему пробок не путем ограничений и до решения проблем безопасности, то это будет сравнимо с изобретением супероружия.

Для дорог категорий II…IV документ рекомендует при проектировании обеспечивать загрузку, соответствующую уровню Га, для кольцевых дорог вокруг городов — уровню В. Таким образом, для большинства дорог при проектировании следовало закладывать минимальный запас пропускной способности, что не только повышало эффективность расходования денежных средств, но и обеспечивало минимальную тяжесть последствий ДТП.

В документе показан типичный график зависимости пропускной способности одной полосы от скорости движения. Зависимость имеет максимум при скорости около 50 км/ч. Максимальная пропускная способность одной полосы большинства дорог составляет около 2000 авт/ч, а оптимальная плотность движения — 40 авт/км.

С приходом капитализма рост интенсивности движения перестал соответствовать формулам, приведенным в документе. Минимальные запасы пропускной способности оказались быстро израсходованы, и многие дороги стали соответствовать уровню удобства Гб, т. е. возникли пробки. Разумеется, пошли разговоры о необходимости расширения дорог. Но какие дороги надо расширять в первую очередь? Те, на которых наблюдаются особенно большие пробки?

Давайте разбираться. Рассмотрим дорогу без перекрестков, у которой с одного конца ширина больше, чем с другого (см. рисунок). Очевидно, что пропускная способность всей дороги определяется пропускной способностью узкой части. Будем рассматривать только движение от широкой части к узкой. Пусть интенсивность движения медленно увеличивается. Сначала скорость на всей протяженности дороги равна максимально допустимой. С повышением интенсивности скорость в узкой части снижается до оптимальной (точка A на графике). При этом скорость в широкой части может оставаться более высокой, т. к. при большей ширине требуемая пропускная способность может быть обеспечена при скорости выше оптимальной (точка B). Если же интенсивность движения в начале дороги еще вырастет, то в месте сужения начнет образовываться пробка. Через некоторое время средняя скорость в широкой части будет равна минимальной скорости, при которой обеспечивается пропускная способность всей дороги, определяемая узкой частью (точка C). Теперь поведение потока автомобилей напоминает поведение жидкости в трубе с переменным диаметром: чем больше диаметр, тем меньше скорость. Очевидно, что если расширить дорогу там, где наблюдается пробка, это приведет к еще большему уменьшению скорости (смещение кривой для широкого участка вверх и точки C влево). Т. е. для уменьшения масштабов пробки надо расширять узкую часть или… сужать широкую. В последнем случае пропускная способность будет ниже требуемой, но хотя бы снизится риск застрять в середине пути. Разумеется, не надо ломать асфальт на всей длине широкой части дороги, достаточно сделать узкое место в начале. Можно выделить в широкой части полосы для «избранных»: общественного транспорта, экстренных служб и т. д. Это позволит «избранным» хотя бы часть пути преодолеть с максимальной скоростью, в то время как остальные всю дорогу будут двигаться со скоростью около 50 км/ч.

В действительности процессы немного отличаются от описанных. Приведенные выше рассуждения сделаны в предположении, что перед сужением дороги водители оптимальным образом изменяют скорость и перестраиваются. Если же скорость входа на узкий участок оказывается отличной от оптимальной (например, из-за того, что водители не вовремя разобрались, кто кого должен пропустить), то пропускная способность всей дороги снижается, скорость на широком участке становится еще ниже, но на узком участке возможно движение с более высокой скоростью. Получается, что из-за широкого участка пропускная способность всей дороги оказывается чуть ниже пропускной способности узкого участка. Еще о вреде расширения дорог см. http://urban-traffic.ru/?p=30.

При большой загрузке дороги пробки могут возникать и без сужения (http://amastercar.ru/b…probok-na-dorogax.html). Но, если я правильно понимаю механизм их возникновения, такие пробки должны быстро рассасываться.

При наличии перекрестков не так просто понять, где находится то самое узкое место, из-за которого возникают пробки. Практически любой перекресток является узким местом по сравнению с подходящими к нему дорогами, поскольку движение через перекресток осуществляется лишь часть времени. В случае слияния транспортных потоков с двух дорог узким местом может быть дорога, по которой движется объединенный поток. Процессы при слиянии аналогичны процессам в месте сужения, только роль полос широкого участка выполняют отдельные дороги. Поскольку узкое место увидеть не всегда просто, у некоторых атомобилистов и чиновников возникает желание расширить те дороги, на которых наблюдаются пробки. К чему это приведет, показано выше.

Интенсивность движения в городе, пока она не ограничена пропускной способностью дорог, растет примерно прямо пропорционально наибольшему размеру города и плотности населения. Это объясняется тем, что с ростом города растет и среднее расстояние до работы, при этом количество параллельно идущих дорог растет пропорционально размеру города, а количество жителей — пропорционально площади. Следовательно, в крупных городах ситуация с загруженностью дорог всегда сложнее, чем в мелких. Представьте, что будет, если 35 тысяч одинцовских автовладельцев вздумают выехать на дороги города. Москва — гораздо более крупный город. Отсюда следует, что в Москве автомобилей во много раз больше, чем нужно для того, чтобы многие улицы оказались загружены полностью. И если некоторые жители области, работающие в Москве, умудряются добираться до работы на автомобилях, то это только потому, что многие москвичи ездят на метро.

Здесь стоит упомянуть закон Даунса. Вот что об этом сказано в Интернете (http://www.vokrugsveta.ru/telegraph/technics/440/): «Даунс рассматривает автомобильные пробки как следствие одного из правил рыночной экономики. Увеличение пропускной способности дорог, по его мнению, приведет лишь к увеличению «спроса» на них у большего числа автомобилистов, поэтому любое самое широкое шоссе рано или поздно «встанет». Люди ежедневно принимают решения о том, каким образом им передвигаться по городу. Если удаётся разгрузить дороги, те, кто, имея машину, ездил на метро, получают новые стимулы ездить в центр на машине. А те, у кого её нет, задумаются о покупке. Именно поэтому попытки решить проблему путём увеличения количества дорог и их пропускной способности обречены на провал».

На пути от Одинцово до Москвы слияние транспортных потоков происходит несколько раз. Сначала автомобили из всех дворов объединяются в один поток на Можайском шоссе. Потом в районе Трехгорки этот поток объединяется с потоком, следующим по Минскому шоссе. А в Москве объединенный поток автомобилей с запада должен влиться в потоки загруженных московских улиц. Перед каждым из этих мест слияния возможны пробки. Расширение любого участка пути может устранить образование пробок перед ним, но при этом ситуация на подходе к следующему слиянию только ухудшится. Нужно расширять самый узкий участок, но может оказаться, что этот участок — Москва.

Как проверить, что Москва — самый узкий участок? Выше было показано, что на узком участке скорость составляет около 50 км/ч, а на широком, находящемся перед ним — значительно ниже 50 км/ч. Таким образом, если по утрам средняя скорость на въезде в Москву ниже 50 км/ч, то Москва — действительно самое узкое место. Интернет утверждает, что по утрам пробки на въезде в Москву — частое явление. Следовательно, расширение дорог, ведущих в Москву, — это расширение широкого места, поэтому подобные меры приведут лишь к увеличению пробок.

Теперь попробуем оценить влияние на ситуацию с пробками новой платной дороги в обход Одинцово. Эта дорога будет продолжением Молодогвардейской улицы. Если верить Интернету, эта улица уже сейчас достаточно загружена. Понятно, что принять поток, который способна пропустить новая дорога, эта улица не сможет. Следовательно, значительная часть потока с новой дороги будет пробиваться в сторону Можайского шоссе, где и соединится с потоком с Минки. Таким образом, строительство новой платной дороги эквиалентно расширению широкого места, но с выделением полос для особо богатых. Разумеется, никакой обещанной разгрузки Можайского и Минского шоссе не произойдет (вспоминаем закон Даунса). Наоборот, ситуация там в результате расширения широкого места только ухудшится. Не слишком ли большой ценой за такую пакость автомобилистам будет загубленный лес?