Парадокс Браеса

Как ни удивительно, но чем больше дорог прокладывается в городе, и чем больше они расширяются, тем больше становится пробок. Почему так происходит? Все просто: строительство дорог провоцирует людей покупать машины или пересаживаться из общественного транспорта на личный.

Например, в Москве зарегистрировано более 4,5 млн автомобилей, и если всего лишь 600 000 из них поедут по дорогам столицы, то 9-балльная пробка обеспечена. Если мы построим дополнительную дорогу, то количество тех, кто решит воспользоваться автомобилем, возрастет, и, как результат, весь город опять будет стоять.

Этот феномен можно объяснить парадоксом немецкого математика Дитриха Браеса, который он сформулировал в конце прошлого века. Парадокс Браеса гласит, что добавление дополнительных мощностей в единую сеть способно уменьшить ее производительность в том случае, если маршрут будут выбирать сами участники движения. Например, если ввести в эксплуатацию дополнительные дороги или полосы, то водители будут выбирать те пути, которые в моменте выглядят менее загруженными. Однако это может привести к противоположному результату: трафик станет еще более плотным.

Какие решения сегодня существуют

Как показывает практика, расширение городской дорожной сети если и приводит к улучшению ситуации, то ненадолго. Растущее количество транспорта требует новых дорог, развязок, большего числа парковок. Город становится неудобным для жизни.

Одно из очевидных решений — модернизация транспортной системы, которая представлена личными автомобилями и общественным транспортом, со смещением акцента в сторону последнего. Для этого общественный транспорт должен стать комфортным, экономически выгодным и обеспечивать необходимую скорость, которая превосходит скорость передвижения на личном автомобиле. Здесь ситуация прямо противоположная: чем больше людей будут пользоваться автобусами и трамваями, тем чаще они будут ходить и тем больше людей смогут попасть в нужное время в нужное место.

Кроме того, главная тенденция последнего десятилетия, которая призвана в числе прочего помочь справиться с пробками, — это диджитализация дорожно-строительной отрасли. Именно цифровые технологии призваны вывести решение главной проблемы мегаполисов на новый уровень. В России сделать дороги интеллектуальными, а значит и менее загруженными, призван федеральный проект «Безопасные и качественные дороги».

Интеллектуальная транспортная система (ИТС) в Москве: от теории к практике

В Москве с 2011 началось построение умной транспортной системы. Это стало логичным ответом на существующие транспортные проблемы, в числе которых — загруженность дорог и пробки, ДТП, работа общественного транспорта, недостаточная информированность участников дорожного движения о ситуации на дорогах.

Сегодня работа интеллектуальной транспортной системы регулируется Постановлением Правительства Москвы от 30.08.2017 № 597-ПП. Умная технология связывает воедино все элементы, из которых складывается дорожное движение: светофоры, информационные табло, датчики, которые собирают информацию об автомобилях и загруженности дорог, системы фотовидеофиксации на участках с высоким процентом ДТП.

Управляет интеллектуальной транспортной системой Москвы ситуационный центр, который считается одним из самых современных в Европе.

Как работает умный перекресток и для чего он нужен

Важное средство борьбы с пробками — умные перекрестки. В Москве за 2023 год появилось около 500 умных перекрестков. Для этого 230 светофоров было обновлено и более 2000 светофоров перенастроено.

Умный перекресток способен пропускать транспорт в среднем оперативнее на 26%. Как ему это удается? Все составляющие умного перекрестка объединены в интеллектуальную транспортную систему. Прежде всего, это слаженная работа детекторов, светофоров и систем фотовидеофиксации.

Что такое умные светофоры и как они подстраиваются под движение? Умные светофоры связаны с компьютером, благодаря чему они могут принимать решения и синхронизироваться с другими светофорами.

Светофоры могут работать в разных режимах. В час пик они действуют согласно тому, как запрограммированы. Чтобы контролировать трафик, светофоры могут работать в связке. Также светофоры могут принимать решение на основании данных, которые к ним поступают. Перекресток обнаруживает приближение транспортного средства благодаря специальным детекторам, которые находятся под дорожным полотном. Они передают сигнал светофорам, таким образом трамваи и автобусы получают приоритет. Светофоры могут передавать информацию в центр управления, а специалисты центра уже помогут им сориентироваться в ситуации и принять верное решение.

На участках с высоким процентом аварий устанавливаются комплексы фотовидеофиксации. Сейчас их в Москве примерно 2000. Видеофиксация нужна для отслеживания в режиме реального времени обстановки на дороге. Причем комплексы могут устанавливаться и в транспортных средствах. Интересно, что единого решения, что эффективнее, пока нет.

Таким образом общественный транспорт быстрее проезжает перекресток, а владельцы личных автомобилей не стоят просто так. Время ожидания на переходе для пешеходов также сокращается. В итоге все участники дорожного движения выигрывают. Например, в 2018 году умный перекресток на пересечении Симферопольского и Чонгарского бульваров в Москве уменьшил время прохождения трамвая на 24%, троллейбуса — на 45%, а пешеходы стали ждать перехода дороги на 16% меньше.

Как создаются умные дороги

А что стоит за умными перекрестками? Дорожное строительство уже невозможно без диджитал-технологий. Перед тем как строить дорогу, разрабатывается ее цифровой двойник. Модель дороги используется не только во время строительства, но и на протяжении всего ее жизненного цикла. Умная дорога учитывает трафик, окружающую среду, изменения состояния дорожного полотна по мере воздействия на него различных факторов.

Цифровые двойники создаются при помощи новейших BIM-технологий. Building Information Modeling — это информационное моделирование, которое позволяет улучшить любой проект как с точки зрения рентабельности, так и с точки зрения эффективного использования ресурсов и временных затрат на принятие решений и контроль. Согласно Постановлению Правительства ФР от 05.03.2023 № 331, в нашей стране в скором времени будет осуществлен повсеместный переход к BIM-технологиям.

Наиболее полно интеллектуальные транспортные системы представлены в Москве, ведь пробки и прочие транспортные проблемы — во многом столичная «привилегия». Однако ситуация меняется, и в будущем без умных технологий невозможно будет представить современный город, а столица лишится статуса самого загруженного мегаполиса.

Материал подготовлен совместно с «Автобан Дижитал»