Прекрасные дороги будущего: как ученые из Петербурга борются за мир без пробок, светофоров и ДТП

О потерянном времени и потерянных ресурсах

Сегодня в крупных мегаполисах – Москве, Петербурге, Нью-Йорке человек на поиски парковки тратит в 2,5 раза больше времени, чем если бы он просто доехал из точки А в точку Б. Из-за простаивания в пробках и на светофорах порой мы тратим в 20-30 раз больше времени, чем заняла бы дорога без каких-либо помех.

Простаивание в пробках – это миллионы автомобилей, литры топлива, огромное количество потраченных часов. Это большая нагрузка на экологию и экономику, выбросы в окружающую среду и вызванные ими заболевания. Энергетические, экономические и сырьевые ресурсы расходуются в никуда. Проблема организации движения – это один из глобальных вызовов, который всегда будет стоять перед учеными.

Конфликты и состояния

Кандидат технических наук Святослав Селиверстов рассказывает, что он с коллегами шел по классической для науки схеме: «сбор данных – классификация – выбор и поиск закономерностей». Ученые сделали фотографии множества перекрестков в таких местах, как, например, Васильевский остров в Петербурге несколько лет назад, когда там не было организовано светофорное регулирование. Также сотрудники лаборатории собрали фото проблемных транспортных ситуаций – пробок, ДТП и других ситуаций, которые влияли на транспортный поток, – из различных мегаполисов, таких как Нью-Йорк. Собрав информацию, ученые создали свою систему классификации транспортных конфликтов: они разделили их на три группы.

Конфликт I рода происходит между любыми транспортными средствами, будь то автомобиль, троллейбус или велосипед. II рода – между путями сообщения транспорта, или по-научному – транспортными коммуникациями, в рамках одной дорожной сети. Проще говоря, если трамвайные пути пересекают автомобильную дорогу. Конфликты III рода – смешанные, они включают в себя оба конфликта. Каждый род делится еще на два вида: однородные и неоднородные конфликты. Первые происходят, к примеру, между легковым авто и грузовиком, вторые – между автомобилем и пешеходом, автомобильными путями и трамвайными.

Теперь пару слов о функциональных состояниях транспортного средства: «Есть несколько состояний транспортного средства – состояние покоя, состояние движения и состояние смены движения. Под каждое состояние нужны подходящие коммуникации – условно говоря, при состоянии покоя это парковка. Все это необходимые составляющие транспортно-коммуникационной системы. Они изначально должны быть заложены в систему проектирования транспортных сетей, чтобы процесс движения транспорта был непрерывным. Ни в одном научном труде вы больше не найдете простого и доступного описания такой организации транспортной сети. Мы прописали требования к каждой полосе: полосе движения, покоя и смены состояния движения», – поясняет Святослав Селиверстов.

При действующей сегодня во всем мире системе светофорного регулирования одна полоса движения служит одновременно для трех состояний – покоя, движения и смены состояния движения.

Кандидат технических наук Святослав Селиверстов. Фото: Петр Сапожников / «Санкт-Петербург.ру»

Светлое дорожное будущее

Система, созданная ученым Института проблем транспорта, не только позволяет строить принципиально новые магистрали, но и способна влиять и на уже существующие. Она задумана так, чтобы максимально реализовать потенциал транспортного средства.

«Необходимо, чтобы появились такие дороги, на которых водитель автомобиля мог полностью реализовать его потребительскую полезность. Если твоя машина способна выжимать 260 км/ч, в городе должны быть транспортные коммуникации, которые позволяют такую скорость развивать», – считает автор разработки.

Читайте также из рубрики Наука: Российские ученые создали уникальное лекарство от псориаза

В рамках системы допустимо увеличение максимально разрешенной скорости дорожного движения в мегаполисе в разы – с 60 до 120 км/ч. Это возможно, в том числе потому, что все транспортные коммуникации будут изолированы.

«Если мы строим по этой системе новую транспортную сеть – пробок там быть не должно, – рассказывает Святослав Селиверстов, – и даже случаи выхода автомобиля из строя не должны помешать. Едет автомобиль, двигатель его глохнет – он сразу же перестраивается в коммуникацию смены состояния движения, а затем – в коммуникацию покоя. Больше того, эта сеть проектируется полностью наблюдаемой. То есть в случае ДТП не придется ждать, пока соответствующие органы оценят аварию. При развитых системах наблюдения этого не требуется – авария полностью записана на пленку, автомобили сразу можно перемещать в другую коммуникацию».

Предыстория: транспорт для людей с ограниченными возможностями

«Пришли мы к этой проблеме следующим образом. Я закончил Политехнический университет, кафедру наземных транспортных систем. После этого какое-то время на инициативных началах принимал участие в работе кафедры электродвижения, помогал главному разработчику – Александру Дмитриевичу Элизову продвигать его проекты в области роботизированных транспортных средств. В то время в Политехе под его руководством был разработан ряд транспортных средств для людей с ограниченной подвижностью. Одно из них заняло 1-е место на I инновационном форуме в Петербурге. Коллективу разработчиков был вручен диплом, и никакой финансовой поддержки открытие не получило. У этого транспорта была изменяемая ходовая часть, он мог подниматься и опускаться по лестнице вместе с человеком, соблюдая все принципы безопасности. Разработка помогала выходить из квартиры, садиться и вставать. Лет десять назад мы были впереди планеты всей по подобным разработкам. Эти технологии могли дать старт новым видам перспективных транспортных средств. Но в нашей стране развитие технологий не поддержано достаточным финансированием, в этом и причина отставания.

Я окончательно осознал, что хочу заниматься развитием транспорта. Я разослал резюме в различные институты по данному профилю деятельности – брали практически везде.

Правда не хотелось работать с военными разработками из-за совсем низкой на тот момент заработной платы и ограничений на выезд за границу. Да и гражданское машиностроение было интереснее. В итоге пришел в Институт проблем транспорта, там и работаю уже на протяжении восьми лет», – рассказывает ученый.

Пробки как эмоциональная проблема

На вопрос о том, как он пришел именно к этой теме исследования, Святослав Селиверстов отвечает сразу: «Тема пришла сама собой – проблема организации движения всегда актуальна для большого города. К тому же, ты постоянно ощущаешь ее на себе. При использовании практически любого транспорта ты сталкиваешься с серьезными трудностями. Только метрополитен – во многом исключение, как раз потому что реализован изолированно».

По словам ученого, эмоциональная составляющая играет в транспортной проблеме большую роль. Поэтому над решением этой проблемы работают и психология, и социология. «Это вопрос режима ожидания: если вы позвонили в службу поддержки, и вам ответили, что время ожидания составляет два часа, вы, скорее всего, ждать не станете. В пробке у вас выбора нет. В случае затора человек готов ждать минут 10-20, затем он начинает нервничать. Необходимо реализовать транспортную систему так, чтобы дорога от дома до работы в городской среде занимала не больше часа», – поясняет создатель системы.

Качественные дороги – путь эволюции

«Мой научный коллектив стал для меня родным, там я провожу времени больше, чем дома. Мне очень нравится работать именно на отечественную науку, есть желание поднимать родную страну, жить в своих городах, потому что они построены на уникальном природном ландшафте, – признается Святослав Селиверстов. – Мы рассчитываем, что в дальнейшем появится возможность собирать за круглым столом транспортников, строителей жилой и производственной инфраструктуры. Тогда мы начнем строить города не в поисках экономической выгоды, а для удовлетворения потребностей жителя и для того, чтобы его потребности росли. Рост потребностей – это и есть эволюция человека. А потреблять мы можем все – красивый город, хорошую систему образования, развитую дорожную инфраструктуру».

Читайте также из рубрики Наука: Российские ученые приступили к разработке солнечных батарей нового поколения

Уже сейчас, при мгновенном введении, транспортная система поможет устранить неоднородные конфликты первого рода, то есть ДТП с участием пешеходов, путем строительства подземных и надземных переходов. Чтобы предотвратить неоднородные конфликты второго рода, ученые предлагают развивать новые виды городского транспорта. Для этого необходимо строительство изолированных транспортных коммуникаций, к примеру, выделенных трамвайных путей. Еще одно важное предложение – не допускать создания парковочного пространства в границах полос движения.

Если говорить о «дальних горизонтах», то система, разработанная Селиверстовым и его коллегами, позволяет создавать схемы новых кварталов и даже районов, в которых движение будет бесконфликтным и непрерывным. Для этого необходимо внести изменения в городские стратегии развития транспорта.