Помоги проекту - поделись книгой:
С учетом массы сталефибробетона масса магистрали-эстакады составит 11210 т и суммарная стоимость — $4,962 млн., а масса нагрузки на вертикальные опоры составит 11059 т.
Покрытие открытых стальных поверхностей площадью около 56800 м. кв. антикоррозионным составом со средней стоимостью порядка $10 на квадратный метр можно оценить в сумму $0,568 млн. А монтаж гидроизоляции на той же площади с той же стоимостью можно оценить в сумму $0,568 млн.
Сверху и по бокам магистраль-эстакада закрыта пластиковой прозрачной негорючей оболочкой общей площадью 33000 м. кв… Ее стоимость при средней цене пластика $10 за м. кв. составляет $0,33 млн.
42 фундамента (1х1х2) метра для опор-колонн потребуют 84 м. куб. бетона стоимостью $25 тыс.
Стоимость указанных конструкций и материалов составит в сумме $6,450 млн.
Остальные расходные статьи на установку эстакады включают в себя доставку готовых блоков; сборку; аренду кранов, других механизмов и оборудования; проведение предварительных геодезических и других вспомогательных работ.
Известно, что цена доставки кубического метра бетона на расстояние 51–55 км автотранспортном составляет 1000 руб. ($33). Таким образом, доставка 2920 м. куб. бетона от завода до места монтажа и установки магистрали-эстакады обойдется в $0,096 млн. Доставка около 4110 тонн металлических конструкций при цене доставки тонны автотранспортом на расстояние порядка 650 км $50 стоит около $0,205 млн. В сумме доставка конструкций и материала обойдется в $0,300 млн.
Сборку 1 км эстакады вместе с въездами, съездами, переездами можно при наличии необходимого оборудования и механизмов осуществить за один месяц 20-ю специалистами при выплате им $100 тыс.
Аренда механизмов, включая кран, и остального оборудования на один месяц обойдется в сумму порядка $100 тыс.
Внутренний объем эстакады, а также въезды и съезды контролируются телекоммуникационным оборудованием, в которое входят телекамеры или видеорегистраторы, коммутаторы, сервер. В частности, для данного типа эстакады достаточно 50 телекамер. Общая стоимость этого оборудования составляет $40–50 тыс.
Освещение полос движения эстакады осуществляется светодиодными источниками, например, мощностью 35 ватт со светоотдачей порядка 40 лм/Вт. Ресурс этих источников 11 лет. Источники света не нагреваются. Стоимость одного источника света около $10. Для освещения объемов эстакады и переходов достаточно 200 светильников. Таким образом, стоимость светильников составляет $2000. Стоимость остального электрооборудования, включая святящиеся табло-указатели составляет примерно такую же сумму.
Следует также учесть противопожарное оборудование, эвакуационные сходы, оборудование для мониторинга эстакады и т. п. Общая стоимость этого оборудования для эстакады может составить порядка $100000.
Оснащение эстакады необходимыми приборами и оборудованием займет не менее месяца и потребует участие около 20 специалистов при выплате им не менее $100 тыс.
Стоимость геодезических и других вспомогательных работ можно оценить в сумму около $100 тыс.
В городских условиях каждый этаж необходимо оснащать вытяжками с разрядниками для нейтрализации токсичных компонентов выхлопного газа. Определим эту составляющую.
Основная проблема вентиляционных выбросов из гаражей, паркингов и стоянок в том, что их вентиляция аккумулирует токсичные вещества, образующиеся при работе автомобилей в месте выброса воздуха из вентиляции. Следствием этого является концентрирование выхлопных газов автомобилей внутри тоннеля и вокруг вентиляционных шахт, через которые осуществляется выброс загрязненного воздуха. Наиболее загрязненный выхлоп автомобилей происходит во время запуска двигателя и при его прогреве, т. е. как раз в помещениях гаражей, стоянок и паркингов.
В настоящее время основным и самым распространенным методом нейтрализации вышеуказанного эффекта является метод рассеивания вентиляционных выбросов из тоннелей. Это ведет к образованию значительных загрязненных территорий вокруг вентиляционных шахт.
В отношении суммарного объема выходящих из глушителя легкового автомобиля выхлопных газов в среднем можно ориентироваться на следующую цифру — один литр сжигаемого бензина приводит к образованию примерно 16 кубометров смеси различных газов. При скорости 60–70 км/час на прохождение 1 км трассы автомобилем в среднем расходуется около 0,04 литра бензина и выделяется 0,6 м. куб. выхлопных газов. По одной полосе движения в магистрали-эстакаде в среднем за один час проходит 2000 легковых автомобилей, которые могут выделить в объем магистрали-эстакады до 1200 м. куб. выхлопных газов. На одном этаже магистрали-эстакады двустороннего движения протяженностью 1 км, содержащем 4-е полосы движения и 2-е резервно-технические (буферные) полосы, выделяется в четыре раза больше выхлопных газов — 4800 м. куб..
Полный объем 1 км этажа магистрали-эстакады с учетом резервно-технических полос составляет 45000 м. куб. и в нем выхлопной газ рассеивается. Для ликвидации токсичных компонентов выхлопных газов требуется установить на каждом этаже столько очистных установок, сколько требуется для очистки указанного объема загрязняемого выхлопным газом воздуха.
Известны газоконвертеры «Ятаган» — газоразрядно-каталические установки для очистки 12000 м. куб./час воздуха с содержанием в нем не более 1000 мг/м3 органических загрязнений — стоимостью за установку «Ятаган 12,0-1000» $50 тыс. То есть на этаж потребуется 4 подобные установки, на два этажа — 8 установок (стоимость $400 тыс.), а на три этажа — 12 установок (стоимость $600 тыс.)
Установки эффективно работают при содержании вредных примесей в 1 м. куб. воздуха не более 1000 мг. При указанной интенсивности движения на каждом километре одного этажа магистрали-эстакады по максимуму может находиться до 200 автомобилей (до 50 автомобилей на каждой из 4-х полос движения), которые выбрасывают в 1 м. куб. воздуха объема эстакады выхлопного газа не более 400 мг токсичных веществ. А это количество вредных веществ в 2,5 раза меньше предельного значения содержания вредных веществ (1000 мг/м. куб.), которые способны удалить из воздуха.
Таким образом, оснащение двухэтажной магистрали-эстакады с парковочным этажом (три уровня) очистными установками обойдется в сумму порядка $600 тыс.
В результате, затраты на установку и оснащение магистрали-эстакады по удельному показателю составят $7,850 млн.
Стоимость квадратного метра пролетов трех этажей (54000 м. кв.) составит $145, а в пересчете только на восемь полос движения шириной 3 метра каждая (24000 м. кв.) — $330.
В частности, при установке подобной полностью оснащенной трехуровневой магистрали-эстакады на основе стального каркаса на 25 км ее себестоимость составит порядка $196 млн.
Для крупных городов целесообразно по каждому направлению движения ввести дополнительную полосу для надземных автопоездов или электропоездов (аналога метро), а также соответственно буферную полосу, что в значительной степени разгрузит транспортную систему города и составит конкуренцию подземному метро. При этом удельная себестоимость сооружения с учетом наличия на ней дополнительных полос для надземных поездов с учетом себестоимости каждой полосы ($0,650 млн.) возрастет до $10,5 млн.
Масса двухуровневой магистрали-эстакады с восемью полосами движения на основе металлопроката, являющаяся нагрузкой 42 стальных полых колонн диаметром 30 см, сечением по стенкам 17600мм. кв., составляет 11059 тонн. То есть на общую площадь колонн-опор по сечению 739200мм. кв. действует 110590000 ньютонов, или один квадратный миллиметр подвергается давлению 150н/мм. кв… При пределе прочности стали 600н/мм. кв. конструкция имеет примерно 4-кратный запас прочности. На полосах движения обоих уровней магистрали-эстакады указанной конструкции может одновременно находиться в движении до 400 легковых автомобилей массой в среднем по 2 тонны каждая. На парковочном этаже может находиться 660 автомобилей. Если учесть их общую массу, которая составит 2120 тонн, то конструкция с дополнительной нагрузкой в виде автомобилей и общей массой около 13179 т, подвергаясь максимально возможной нагрузке, сохраняет запас прочности близкий к 3,5.
Следует отметить, что, не противореча имеющимся стандартам и нормам, можно существенно (до 60 %) уменьшить массу конструкции и ее себестоимость за счет исключения сталефибробетонного дорожного покрытия, заменив его на новые композитные покрытия из угле- или стеклопластика.
Оценим среднегодовые затраты на эксплуатацию 1 км указанной эстакады.
Основные статьи затрат: дооборудование и переоборудование; уборка; техобслуживание, подача электроэнергии; оплата необходимого персонала.
1. Ежегодно могут быть обновлены табло-указатели, часть светильников, часть телекоммуникационной аппаратуры. Если принять это ежегодное обновление за 10 % от стоимости имеющегося оборудования данного типа ($50000), то ежегодные расходы составят $5000.
2. Уборка эстакады может проводиться один раз в две недели или месяц в зависимости от времени года с помощью механизмов с разбрызгивателями воды и щетками изнутри и снаружи подобно мойке электропоездов. Расходы на эти операции пренебрежимо малы.
3. Оценка расхода электроэнергии.
3.1. При размещении 160 светодиодных светильников мощностью 35Вт через каждые 50 метров на трех уровнях эстакады и включении их в среднем на 10 часов каждый день для освещения годовые затраты электроэнергии составляют около 20000 кВт^час. При цене электроэнергии $0,1 за один кВт^час оплата этого расхода электроэнергии составит $2000.
3.2. При размещении 160 светодиодных табло-указателей мощностью 35Вт через каждые 50 метров на полосах движения в режиме постоянного включения годовые затраты электроэнергии составляют около 50000 кВт^час. При цене электроэнергии $0,1 за один кВт^час оплата этого расхода электроэнергии составит $5000.
3.3. При постоянной работе очистителей воздуха общей производительностью 135000 м. куб./час с энергозатратами около 0,12Вт/м. куб. годовой расход электроэнергии составляет порядка 142000 кВт^час. При цене электроэнергии $0,1 за один кВт^час оплата этого расхода электроэнергии составит $14200.
4. Кроме вышеуказанного, необходимо учесть оплату персонала, обслуживающего эстакаду. Поскольку практически все работы будут автоматизированы, постольку этот персонал будет состоять из нескольких человек, большинство которых представляет аварийную бригаду. Этот персонал может обслуживать 15–20 километров эстакады. Поэтому годовое содержание этих специалистов, размером около $100 тысяч, в пересчете на удельный показатель в 1 км сводится к $10 тысячам.
5. Необходимо учесть также те или иные непредвиденные расходы. Их размер оценим в $4 тысяч.
Таким образом, общие удельные эксплуатационные расходы за один год в среднем составляют около $40000.
Для сравнения приведем официальные данные удельной стоимости годовых эксплуатационных расходов для наземной восьмиполосной магистрали в России.
По данным журнала-каталога «Транспортная безопасность и технологии 2005 № 2» («Проблемы безопасности российских автодорог») ежегодно на ремонтновосстановительные работы 1 километра автодорог, производящиеся раз в пять лет (ремонтируется порядка 10 тысяч километров дорог), расходуется 5 миллионов рублей, или около $170 тысяч, то есть $34 тысячи в год. Кроме этого ежегодно на поддержание дорог в надлежащем состоянии в среднем расходуется 13,7 млрд. рублей, или около $1000 на один километр. За 7 лет эта сумма возросла по меньшей мере на треть.
В среднем же в России в настоящее время на ремонт и содержание дорог при протяженности дорожной сети общего пользования 747 тыс. км ежегодно выделяется порядка $6 тыс. на 1 километр, что меньше величины аналогичных затрат в Европе в 2,5 раза.
Из этого следует, что ежегодные удельные эксплуатационные расходы на магистраль-эстакаду вполне сопоставимы с расходами на ремонтновосстановительные работы для аналогичных наземных магистралей.
Если в городе нагрузка (пропускная способность на магистраль) на магистраль в ближайшие годы по расчетам не превысит 10 тысяч автомобилей, то достаточно будет установить над наземной магистралью один уровень эстакады с четырьмя полосами движения и двумя буферными полосами с организацией указанным образом безостановочного движения с пропускной способностью для одной полосы движения 2000 автомобилей в час. Тогда въезды на надземный уровень и съезды с него на наземную магистраль становятся переездами с наземного уровня на надземный и интегральная пропускная способность магистрали будет более 10000 автомобилей в час.
При этом затраты на монтаж и установку одноуровневой эстакады на стальном каркасе по сравнению с двухуровневой уменьшатся примерно вдвое и составят около $2,5 млн. на один километр. Удельная себестоимость одной полосы движения на эстакаде останется примерно той же, что и для двухуровневой эстакады — $0,6 млн. Средняя скорость движения по надземной магистрали составит порядка 75 м/час.
Известна практика установки одноуровневых эстакад вдоль магистралей и над ними во Вьетнаме. Однако там режим движения на наземной и надземном уровнях остается традиционным, за единственным исключением: направление движения на обоих уровнях устанавливается противоположным. Иначе говоря, к примеру, если по наземному уровню автомобили движутся на юг, то по надземному уровню автомобили движутся на север.
Если же расчеты по величине пропускной способности не оправдаются, то несложно над имеющимся уровнем эстакады смонтировать еще один уровень, увеличив суммарную пропускную способность эстакады до 16 тысяч автомобилей в час.
Глава 3
Надземные городские сети дорожных магистралей с безостановочным движением и практически неограниченной пропускной способностью.
Настоящее техническое решение относится к области организации автодорожного движения в городе посредством размещения и установки надземных магистралей для движения транспортных средств на разных, но связанных уровнях, в частности, эстакад, или надземных магистралей для движения легковых автомобилей в виде сети магистралей, охватывающей территорию города и его ближайших пригородов.
Известна транспортно-коммунальная система города (полезная модель РФ № 36018). Она включает не менее трех кольцевых, охватывающих городскую застройку, автомобильных дорог и радиальные магистрали, пересекающие их.
Над магистралями размещены, по крайней мере, в двух уровнях, имеющие въезды и съезды эстакады. Одна из указанных эстакад предназначена для автомобильного движения, предпочтительно легкового транспорта, а другая — для автомобильного движения. Эстакады имеют размещенные на ней или над ней паркинг, офисы, административные, хозяйственные, многофункциональные сооружения. Эстакады связаны с другими эстакадами, магистралями, кольцевой автомобильной дорогой.
Недостатком этого технического решения является то, что оно не обеспечивает достаточно высокой пропускной способности как для всей сети автодорог, так и для отдельных эстакад. В часы пик велика вероятность образования на различных участках сети пробок и заторов, так как различные уровни движения не связаны между собой и представляют всего лишь дополнительные магистрали с ограниченным числом полос движения. Таким образом, предложенная система магистралей не способна вобрать в себя и пропустить через себя в течение суток несколько миллионов автомобилей крупного города, его пригородов и транзитных автомобилей и может служить лишь вспомогательным инструментом для некоторого снижения напряженности автодвижения, но проблемы перегруженности дорожных сетей автомобилями не решает.
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является система автотранспортных магистралей Москвы (полезная модель РФ № 95338). Эта система содержит радиально расположенные надземные многоярусные магистрали и, по меньшей мере, одну надземную многоярусную кольцевую автомагистраль, причем въезд в мегаполис на надземные автомагистрали осуществляется перед границей мегаполиса с перестроением и движением по развязкам-пандусам, обеспечивающим изоляцию друг от друга потоков индивидуального, грузового и общественного транспорта на, по меньшей мере, двух ярусах надземной автомагистрали. Первый ярус, содержащий, по меньшей мере, четыре полосы движения, предназначен для проезда грузового и общественного транспорта с остановками в транспортно-пересадочных узлах, а второй ярус, содержащий, по меньшей мере, восемь полос движения, предназначен для легкового транспорта, кольцевая надземная автомагистраль пересекает все радиальные надземные автомагистрали, радиальные надземные автомагистрали пересекаются между собой. В единой сети надземных автомагистралей выполнены развязки в местах пересечений для общественного, грузового и легкового транспорта. В местах пересечений вблизи станций метро и в других местах радиальных и кольцевой автомагистралей размещены транспортно-пересадочные узлы. Несущие конструкции надземных автомагистралей выполнены с возможностью обеспечения эксплуатации наземного транспорта в процессе монтажа надземных автомагистралей.
Недостатком этого технического решения является то, что оно не обеспечивает достаточно высокой пропускной способности как для всей сети автодорог, так и для отдельных надземных магистралей. В связи с этим при пиковых нагрузках, то есть при превышении их максимальной пропускной способности числом стремящихся на них автомобилей, на них образуются, так же как и на наземных магистралях в подобных случаях, заторы и пробки. Таким образом, не обеспечивается непрерывное скоростное движение транспортных средств в сети магистралей.
Задачей предлагаемого технического решения является обеспечение непрерывного перемещения в пределах города и его пригородов практически неограниченного количества автомобилей с высокой скоростью в сложившихся для города направлениях, как правило, из одних секторов города и его пригородов в другие в течение десятков минут. Задачей является обеспечение перемещения автомобилей беспрепятственно из пригорода в город утром и вечером из города в пригород, а также создание условий во избежание пробок на всех участках сети надземных транспортных магистралей наиболее дешевыми и эффективными средствами; повышение пропускной способности сети до максимально возможного уровня, создание условий для безостановочного движения в сети надземных магистралей, а также использование в сети надземных магистралей города только экологически чистых участков магистралей.
Техническим результатом технического решения является: высокая пропускная способность всех участков сети надземных магистралей — 16 тысяч транспортных средств в час при двух этажах, восьми полосах движения, четырех буферных полосах, межэтажных переездах в надземной магистрали с двусторонним движением; возможность продолжать движение, обходя места ремонта или аварий на тех или иных участках надземных магистралей; возможность въезжать, например, с улицы на парковочную площадку или сразу на верхний этаж надземной магистрали, и съезжать соответственно на любой или с любого этажа надземной магистрали; возможность удержания непрерывного движения транспортных средств на скорости 30 — 90 км в час в сети надземных магистралей; обеспечение однотипности конструкций всех участков многоэтажных надземных магистралей для их быстрой сборки, установки или трансформирования; обеспечение проводки и разводки многоуровневых надземных магистралей практически над любым пространством, в особенности над дорожными и железнодорожными трассами; обеспечение установки надземных магистралей как для двустороннего движения, так и для одностороннего движения; обеспечение установки надземных магистралей двустороннего и одностороннего движения над перегруженными городскими и пригородными трассами любого типа или рядом с ними; существенное повышение степени безопасности дорожного движения, понижение шума и загрязнения воздуха, многократное повышения ресурса всех участков сети надземных магистралей, а также их существенное удешевление как по себестоимости, так и при эксплуатации.
Технический результат достигается тем, что сеть транспортных магистралей для крупных городов и их пригородов, содержит надземные магистрали, распределенные по территории города и его пригородов с охватом всех секторов города и пригородов, насыщенных автомобилями, а также с выполнением развязок в единой сети надземных магистралей в местах их пересечения, при этом надземные магистрали установлены предпочтительно над наземными магистралями и выполнены из типовых секций с возможностью трансформации магистралей — с увеличением или уменьшением их этажности, надземные магистрали предназначены для однородных транспортных средств, например, легковых автомобилей, и содержат, по крайней мере, два этажа, надземные магистрали снабжены переездами между этажами, а также парковочными площадками, надземные магистрали связаны с примыкающей к ним дорожной сетью въездами с дорог или улиц на различные этажи надземной магистрали, а также съездами с нее на боковые дороги или улицы, причем средняя пропускная способность примыкающей к магистрали дорожной сети согласована с пропускной способностью надземной магистрали и не превышает ее среднее значение.
Таким образом, транспортные потоки разделяются — один в виде легковых автомобилей направляется в сеть надземных магистралей, другой — в виде грузового и общественного транспорта — остается на наземных магистралях, причем пропускная способность сети надземных магистралей может варьироваться в широких пределах за счет возможности переезда транспортных средств с одной полосы движения на другую и с одного этажа на другой по внешним или внутренним переездам и их перераспределением по всем этажам надземной магистрали. Кроме того, возможно при необходимости наращивание этажей эстакады по вертикали или уменьшение числа этажей с использованием типовых секций и блоков. Непрерывность движения в сети надземных магистралей, несмотря на возможные помехи движению на полосе в виде аварий, ремонтных работ и т. п., обеспечивается объездом этих мест с помощью буферных полос или с помощью переезда транспортных средств на свободные полосы движения на том или ином этаже[1,5].
Таким образом, удается обеспечить беспрепятственное перемещение практически неограниченного числа легковых автомобилей (90 % от всего количества автомобилей в среднем) без остановки и с высокой скоростью по всем основным направлениям в городе и его пригородах за счет использования в сети новых дорожных сооружений в виде надземных магистралей в несколько этажей с переездами между этажами и, тем самым, как бы развернуть дорожное полотно не вширь, что, как правило, не позволяет уже сложившаяся городская застройка, а по вертикали, связав все уровни на этой вертикали в единую дорожную систему и распространив ее по всем секторам города и его пригородов.
При этом согласование пропускной способности отдельных участков сети надземных магистралей с пропускной способностью прилегающих к ним дорог и улиц не является затруднительным, поскольку, зная число этих подъездов к тому или иному участку сети надземных магистралей и их пропускную способность, а также зная примерное число транзитных автомобилей, проходящих в часы пик по данному участку сети, и аналогичным образом, зная число съездов с участка магистрали на прилегающие дороги и улицы, нетрудно согласовать максимальное число автомобилей, пропускаемых надземной магистралью, с максимальным числом автомобилей, способных на нее въехать и съехать с нее.
С учетом этого на стадии проектирования выбирается этажность надземной магистрали и, вместе с тем, число полос движения на ней, которое может доходить до нескольких десятков даже при не слишком большой ее высоте, например, высота пятиэтажной магистрали двустороннего движения при ее ширине в 12-ть метров составляет 17 метров (высота пятиэтажного дома), а число полос движения равно 20-ти.
Для обеспечения непрерывности движения по надземной магистрали и плавного подъезда к ней автомобилей со стороны прилегающих дорог, а также плавного съезда с нее на прилегающие улицы предусматривается монтаж соответствующего этому максимальному значению подъезжающих автомобилей количества въездных и съездных участков, а также развязок, особенно в местах пересечения надземных магистралей, а также других узловых пунктах транспортной сети города.
Указанный подход применим к любому крупному городу, независимо от расположения магистралей, которое в основном сводится к радиально-кольцевой структуре, как в Москве или Париже, или системе параллельных магистралей, пересекающихся под тем или иным углом с другой системой параллельных магистралей, как, например в Нью-Йорке.
Максимальная пропускная способность полосы движения магистрали со светофорами (с перекрестками) составляет не более 800 автомобилей в час, а в среднем — около 500 автомобилей в час, что подтверждается опытноизмерительными данными. То есть за час одна шестиполосная магистраль со светофорами может пропустить максимально 4800 автомобилей, а в среднем пропускает около 3000 автомобилей; за сутки магистраль максимально может пропустить около 115 тысяч автомобилей, а в среднем — около 72 тысяч автомобилей.
16 магистралей могут максимально пропустить за час не более 77 тыс. автомобилей, а в среднем за час — около 48 тыс. автомобилей. То есть за сутки, например, 16 радиальных магистралей со светофорами могут максимально пропустить не более 1,85 млн. автомобилей, а в среднем пропускают около 1,15 млн. автомобилей.
По известной статистике в среднем за сутки в любой мегаполис въезжает от нескольких сотен тысяч до более миллиона иногородних автомобилей. Увеличение числа автомобилей до больших величин приводит в часы пик к часовым заторам и пробкам на радиальных магистралях, поскольку их пропускная способность в часы пик становится ниже числа стремящихся на них автомобилей.
Таким образом, верхним порогом для каждой шестиполосной радиальной магистрали со светофорами является пропуск 4800 автомобилей в час, и когда число автомобилей на этой магистрали приближается к этому значению — становятся неизбежными заторы и пробки, которые регулярно проявляются в часы пик. Верхним порогом для всех 16-ти радиальных магистралей со светофорами в сумме, или интегрально, является 1,85 млн. автомобилей в сутки, и когда число автомобилей на этих магистралях приближается к этому значению — становятся неизбежными заторы и пробки на всех радиальных магистралях, которые регулярно проявляются в часы пик.
Известны попытки нормализации дорожного движения. Однако все эти традиционные способы страдают теми или иными недостатками и не могут быть признаны эффективными. Рассмотрим эти способы и выясним, почему они не приводят к нормализации движения, то есть к отсутствию в мегаполисах заторов и пробок.
Во-первых, это может быть административное ограничение въезда автомобилей. По этому пути пошла городская администрация некоторых городов мира, например, Сингапура, Стокгольма. Однако другие города не считают этот путь приемлемым, так как купленные городскими жителями автомобили большей частью как бы изымаются из обращения и это не вызывает в жителях энтузиазма. Тем не менее, частично, эти меры используются в каждом мегаполисе.
Во-вторых, возможно расширение магистралей до 10 и более полос движения. Однако с учетом стоимости земли в мегаполисах, необходимости сноса домов и т. п. этот путь чрезвычайно затратен. Вместе с тем, несколько увеличивая пропускную способность магистралей за счет увеличения числа полос движения, он не спасает от заторов и пробок, которые все равно возникают на магистралях при превышении, как было указано выше, определенного для магистралей со светофорами с соответствующем числом полос движения порога пропускания автомобилей, который не очень высок. Например, для десятиполосной магистрали со светофорами этот порог составляет всего лишь 8000 автомобилей в час. Причем прирост пропускной способности по сравнению с шестиполосной магистралью, несмотря на колоссальные затраты, составляет всего 40 %. Тогда как в часы пик в каждом мегаполисе число автомобилей, стремящихся на данную магистраль, может быть намного больше.
В-третьих, возможно строительство на всех радиальных магистралях подземных и надземных переходов для пешеходов и поперечных эстакад для пропускания через магистрали поперечных транспортных потоков. В этом случае старт-стоповый (светофорный) режим ликвидируется и предельная пропускная способность в 800 автомобилей в час для одной полосы движения теоретически может быть увеличена до возможного максимума — 3000 автомобилей в час (реальная пропускная способность составляет порядка 2000 автомобилей в час). Эта пропускная способность характерна для безостановочного движения со скоростью 30-100 км/час. Таким образом, средняя пропускная способность шестиполосной магистрали возрастает с 3000 автомобилей в час до 12000 автомобилей в час. Однако это мероприятие опять же не спасает от пробок. Как показало установление подобного (без светофоров) режима на Третьем транспортном кольце (ТТК) в Москве, он отнюдь не явился препятствием для каждодневного возникновения на ТТК пробок и заторов.
В-четвертых, возможно внедрение на дорогах адаптивного регулирования (умные светофоры), что используется во многих мегаполисах мира. Однако затраты на внедрение адаптивного регулирования велики, а дает оно прирост пропускной способности дорог только в среднем около 20 %.
Возможны также и иные варианты нормализации дорожного движения в виде сквозных эстакад, в том числе и по крышам домов (технология Р. Липпа), дешевого метрополитена, скоростных трамваев, как это сделано в ряде городов США и Южной Кореи, и т д. Однако везде в часы пик все равно образуются пробки и заторы, так как жители мегаполисов не хотят отказываться от использования купленных ими комфортабельных автомобилей. А, как это было показано выше, при достижении определенного для каждой магистрали порога пропускания автомобилей на ней неизбежно возникают пробки и заторы.
В среднем ежегодно в мегаполисах строительство дорог и развязок увеличивает их протяженность или число полос движения примерно на 2–3% в год и в среднем на столько же растет их пропускная способность, адаптивное регулирование может увеличить пропускную способность дорожной сети на 10 — 20 % на неопределенное время, а число автомобилей ежегодно возрастает на 7–8%.
Это означает, что вышеуказанные меры по увеличению пропускной способности дорожной сети существенно отстают от ежегодного прироста парка автомобилей, который все более и более не умещается в отведенных ему рамках. Выправить положение в крупных городах может только быстрое увеличение пропускной способности магистралей в разы, а не на единицы процентов.
Однако одного роста пропускной способности дорожной сети недостаточно для полной нормализации движения на магистралях, поскольку и при высокой потенциальной пропускной способности магистралей заторы и пробки могут возникнуть, если по целому ряду причин, например, дорожный ремонт, аварии, недостаточное число съездов с магистрали и т. п., падает скорость движения автомобилей до 5-15 км в час. А уменьшение скорости транспортного потока при постоянном притоке автомобилей на трассу автоматически ведет к падению реальной пропускной способности на данном участке и образованию сначала затора, а затем пробки.
Поэтому следует создать условия, при которых движение транспортного потока не замедлялось до низких величин, при которых начинают возникать заторы, то есть, чтобы скорость транспортного потока не падала бы ниже 30 км в час.
Из всего этого следует, что, во-первых, необходимо увеличить пропускную способность основных магистралей, по крайней мере, до значения, большего чем в часы пик, во-вторых, постоянно удерживать режим безостановочного движения автомобилей без резкого падения скорости транспортного потока, по крайней мере, не ниже 30 км в час, и в-третьих, обеспечить согласование пропускной способности всех участков магистральной сети с пропускной способностью прилегающих к этим участкам въездов, так же как и съездов с этих участков.
Именно этими свойствами для нормализации дорожного движения в крупных городах и их пригородах при большом скоплении автомобилей должна обладать новая магистральная сеть. Без них решение проблемы заторов и пробок возможно только административными методами.
Выше мы показали, что предлагаемое техническое решение соответствует этим требованиям. С его использованием ситуация с возникновением пробок в часы пик в крупных городах мира может коренным образом и быстро измениться в лучшую сторону.
Сеть надземных магистралей с полосами движения, развернутыми по вертикали в несколько этажей, или уровней с переездами между ними, позволяет автомобилям без остановки переезжать с этажа на этаж, полностью загружая имеющиеся полосы движения, которые могут быть многочисленными, позволяет автомобилям объезжать не только по соседней полосе движения, но и по другим этажам место аварии или ремонта, чем возможность затором и пробок сводится, фактически, к нулю.
Предлагаемая магистральная сеть позволяет пропускать по одной полосе движения в среднем 2000 автомобилей в час со скоростью 30–90 км в час. Даже при минимальном количестве уровней движения при наличии только двух этажей, надземная магистраль двустороннего движения с четырьмя полосами движения в одну сторону и четырьмя полосами движения в другую может пропустить за час около 16 тысяч автомобилей, а не 3000 автомобилей в час, как обычная шестиполосная магистраль со светофорами, что равноценно увеличению числа обычных полос движения на магистралях со светофорами почти в четыре раза, или расширению дорожного полотна в четыре раза.
Режим безостановочного движения легковых автомобилей по надземным магистралям сети в пределах 30–90 км в час поддерживается автоматически без допущения внезапного падения скорости не только за счет предварительного согласования пропускной способности соответствующего участка сети надземных магистралей и пропускной способности прилегающих к этому участку подъездов, но и, в экстраординарных случаях, за счет ограничения въезда автомобилей на надземную магистраль на тех участках, на которых скорость движения падает ниже 30 км в час, с помощью объединенной системы датчиков скорости транспортного потока и въездных светофоров.
Следует отметить, что при необходимости несложно нарастить надземную магистраль, увеличив число этажей до 3-х или 4-х или расширить ее, введя несколько дополнительных полос движения на этаже. Несложно также разобрать надземную магистраль, смонтированную из типовых блоков с применением в основном операции свинчивания, и перенести ее на другое место. Шум из закрытых надземных магистралей не выходит наружу, выхлопные газы внутри нейтрализуются очистными установками и не попадают в атмосферу города, то есть новая сеть надземных магистралей является экологически чистой.
Кроме того, закрытые от внешней среды полосы движения не подвержены воздействию дождя и снега, находятся примерно в одном температурном режиме и поэтому практически не разрушаются от воздействия внешней среды, в отличие от обычного дорожного покрытия наземных магистралей, то есть ресурс надземных магистралей по сравнению с наземными увеличивается многократно. В дополнение к этому надземная магистраль как бы накрывает сверху наземную магистраль сверху, защищая ее дорожное покрытие в значительной степени от снега и дождя.
При наличии над наземной магистралью надземной магистрали, практически все легковые автомобили из смежных с этим участком сети надземных магистралей секторов могут «уйти» в нее, а наземная магистраль может быть предоставлена для движения грузового и общественного транспорта. Таким образом, улицы и дороги, прилегающих к надземным магистралям секторов в значительной степени освобождаются от «ушедших» в надземную магистраль легковых автомобилей и движение по ним становится более свободным.
Сеть надземных магистралей с внешними и внутренними въездами-съездами обеспечивает возможность въезда автомобилей для парковки непосредственно снизу на верхнюю площадку надземной магистрали или на ее крылья. В этом случае на одном километре двухэтажной надземной магистрали может быть припарковано порядка 1000 автомобилей, причем себестоимость одного квадратного метра парковочного места составит около $100.
При продлении сети надземных магистралей за черту города на 20–50 км обеспечивается беспрепятственный и быстрый въезд в город или выезд из него практически любого количества легковых автомобилей.
Что касается возможности беспрепятственного въезда на надземную двухэтажную магистраль легковых автомобилей, то широко развитая сеть поперечных городских улиц и их избыточное, как правило, количество вполне обеспечивают въезд на надземную магистраль и съезд с нее 16 тысяч автомобилей в час. Для этого необходимо иметь число подъездных дорог и соответственно полос движения с пропускной способностью до 16 тысяч автомобилей в час. При средней пропускной способности одной полосы движения на дорогах со светофорами 500 автомобилей в час, например, на 10 км надземной магистрали требуется 32 примыкающих полос движения — по 16-ть полос с каждой стороны надземной магистрали, тогда как число полос движения прилегающих улиц и дорог к радиальной магистрали, как правило, в несколько раз больше. То же относится и к съездам. И даже в случае недостатка подъездных или съездных участков безостановочное движение по надземным магистралям все равно может поддерживаться без сбоев, например, путем временного ограничения въезда автомобилей на магистраль при их переизбытке.
Радиальные надземные магистрали целесообразно для обеспечения возможности быстрого переезда с одного конца города на другой, минуя его центральную часть, пересечь, в зависимости от размеров города, несколькими кольцевыми надземными магистралями.
Нами предложена и запатентована в нескольких вариантах простая и эффективная конструкция, которая вполне удовлетворяет вышеуказанным условиям [1, 2]. Один из вариантов, показанный ниже, представляет собой в отношении межэтажных переездов использование уплощенной волнообразной полосы в сочетании со смежными одноуровневыми полосами. Он обеспечивает переезды автомобилей внутри объемной эстакады. Другой вариант схематично представлен ниже. Он представляет собой в отношении межэтажных переездов использование внешних переездных участков. Этот вариант обеспечивает переезды автомобилей с боков объемной эстакады. При этом надо отметить, что по бокам и сверху магистраль-эстакада закрывается легкой и негорючей оболочкой, а внутри оснащается конвертерами-нейтрализаторами загрязнений, поступающих в воздух ее объема от автомобилей [1].
Таким образом, конструкция многоуровневой магистрали-эстакады, как минимум, в два этажа с подобной конфигурацией полос движения и/или с межэтажными переездами, позволяет автомобилям без остановки переезжать с этажа на этаж, полностью загружая имеющиеся полосы движения, и предоставляя возможность автомобилям объезжать по другому этажу или по резервнотехнической (буферной) полосе место аварии или ремонта, не прекращая движения с высокой скоростью (то есть устраняется возможность возникновения пробок). В этом случае, по одной полосе движения можно пропускать в час в среднем 2000 легковых автомобилей со скоростью 60-100 км/час. То есть при наличии у двухэтажной магистрали-эстакады двустороннего движения 4-х полос движения и двух резервно-технических полос на каждом этаже (всего восемь полос движения и четыре буферные полосы) ее средняя пропускная способность составит 16 тысяч легковых автомобилей в час, а не 3000 автомобилей в час, как это существует в настоящее время на каждой городской магистрали со светофорами (с перекрестками). Ширина такой магистрали-эстакады без учета возможных внешних межэтажных переездов — 18 метров.
Режим безостановочного движения автомобилей по магистрали-эстакаде в пределах 40 — 90 км/час при форс-мажорных ситуациях также может поддерживаться автоматически за счет ограничения въезда автомобилей на тех участках, где скорость движения начинает падать ниже предела 40 км/час с помощью объединенной системы соответствующих датчиков средней скорости транспортных потоков и въездных светофоров [1,5].
Введение одной радиальной двухэтажной восьмиполосной магистрали — эстакады над наземной магистралью увеличивает пропускную способность для автомобильных потоков данного городского сектора с учетом наземной магистрали в шесть раз, что эквивалентно строительству пяти аналогичных существующей наземных магистралей.
Поделиться книгой: