Моделиране на трафика… има ли почва у нас?
Един цялостен поглед върху трафика сега, за устойчиво и интегрирано градско развитие в бъдеще от инж.Невена Христова („ТРАНСПРО“ ООД)
В 21в. технологиите са напреднали и ни помагат във всяко отношение в ежедневието ни. A когато става въпрос за цели градове, държави – доколко тези напреднали технологии биха ни помогнали за по-добро придвижване, за по-малко задръствания, за по-оптимален градски транспорт?! Има основни правила, които контролират трафика. А може ли транспортнто планиране да е толкова достъпно, че изграждането на цифров модел би ни помогнал за модерна стратегия и решения за устойчивото му развитие в бъдеще – отговорът е „да“.
Създаването на модел на трафика на градове или държави е с огромна значимост за анализи и прогнозиране на натоварването, както в настоящето така и близкото бъдеще. Прогнозирането на трафика е процес за оценка на броя превозни средства или хора, които ще използват определена транспортна система в бъдеще при определени условия и описани чрез математически модели на поведенческия анализ на пътуващите.
В съвременните условия една от основните цели на градското планиране е ограничаване на автомобилния трафик, за сметка на развитието на градския транспорт. Разработването на планове за интегриран градски транспорт е с цел увеличаване и стимулиране на пътникопотока в него, целящи намаляване на атомобилния поток с оглед намаляване на замърсяването на околната среда, намаляване на автомобилния трафик за сметка на велосипедно движение и обществен транспорт.
Необходимост от създаване на модели на трафика
Мобилността се увеличава експоненциално за последните десетина година, в последствие на увеличените скорости и удобства. Ето за това са ни необходими тези модели, които да ни помагат да се вземат решения, които биха спомогнали за по-правилно разпределение на пътните потоци. Чрез моделиране на трафика реално могат да бъдат изяснени важни въпроси свързани с наситеност на потока, необходимост от изграждане на нови улици, кръстовища или разширяването им, необходимост от нови маршрутни линии на градския транспорт или премахването на такива. Може да бъде направена оценка на най-натоварените спирки, екологични оценки или Cost-Benefit анализи. С помощта на специализиран софтуер, набор от база данни и набелязани проблеми, планирането на трафика се оказва „мисия възможна“. Моделите могат да бъдат разглеждани на макрониво или микрониво. При макромоделите получаваме цялостна оценка на трафика в града (както на лични автомобили, така и на пътуващите с градски транспорт), чрез които намираме най-подходящия начин за устойчиво развитие на транспорта и достъпа до него. Микромоделите, използвайки данни от макромодела или реални преброявания, визуализират чрез анимирана симулация какво е визуалното разпределението на потока.
Създаване на модел
Не е лека работата по създаване на един такъв модел – повече упоритост, събиране на множество данни и екипна работа с други специалисти и търпение. Колкото по-достоверна е тази информация, толкова по-точен е моделът.
Една малка част от тези данни включват:
- Зониране и пълна информация за демографските показатели на всяка зона;
- Анкети – за определяне на поведенческия анализ на пътуващите;
- Детайлно познаване на съществуващата и прогнозна главна улична мрежа (габарити, пропускателна способност, посочност и др.);
- Местоположение и капацитети на светофарно регулираните кръстовища;
- Данни за маршрути, график на движение и честота на превозните средства на МГТ (масов градски транспорт), достъп до спирки и др;
- Необходими са преброявания на съществуващото положение за калибриране на модела;
Необходимо е зониране на града, за да бъдат определени кореспонденциите между тях. Зоните се определят по различни признаци – население, обвързаност с определени квартали, транспортен достъп и други показатели, които после се „захранват“ с различни демографски показатели като население, работни места, места в детски градини, училища, търговски площи и др. Населението е разделено наразлични групи по даден признак. Групите трябва да бъдат хомогенни, свързващи хората в тях по определен признак.Примерно-хора с един автомобил, или такива без; студенти или ученици; работещи или безработни и т.н. Работи се с така наречения четири степенен модел,който се състои от следните стъпки:
- Генериране на входящите и изходящи потенциали по транспортни райони (Trip Generation)
- Разпределение на пътуванията по цели (Trip Distribution)
- Определяне на начинът на придвижване по видове транспорт (Mode Choice) – Модал сплит, „разбива” общата матрица на две матрици, в зависимост от начина на придвижване на всяка целева група. Разглеждани начини на придвижване в модела са:
– Автомобили – изразен чрез превозни средства;
– Масов градски транспорт – изразен чрез брой пътници, пътуващи по мрежата;
- Полагане на натоварването по мрежата (Assignment)
Анализ на автомобилния поток
Трафикът е съвкупност от използването на лични автомобили, транзитни преминавания, мрежата на обществения транспорт и пешеходците. Но действието на всеки един вид транспортна система се отразява върху останалите – те общо са вазимосвързана система. Важно е разграничаване на автомобилните потоци, в зависимост от целевата активност, което се търси – дали ще е работно пътуване, пътуване до опредлени точки, в които се събират активности за почивка или пазаруване, или предвижването от дома до детската градина или училището.
Получаваме детайлна информация за натоварването на уличната мрежа с леки или тежкотоварни автомобили, какви пътувания са осъществени между отделни райони, какво е въздействието на транзитния поток върху ЦГЧ или крайните квартали, дори и оценка на това кой е снопът от трафик, който натоварва дадено улично сечение.
- При наличие на данни за моментната натовареност на мрежата, удобно и лесно могат да бъдат изчислени прогнозните натоварвания при съществуващата мрежа или изградени нови трасета, или градски възли и променени габарити на ПУМ (Първостепенна улична мрежа);
- Оценка на необходимост от поставянето на нови светофарни уредби или премахването на такива, ако затрудняват трафика;
- Получаваме количествена оценка при различни сценарии и последващото развитие на потока;
- Определяне на снопът трафик, захранващ потока на определено място;
- Въздействие върху трафика при изграждане на обекти, събиращи множество хора на едно място;
- Предприемане на цялостен, надежден и устойчив поглед в бъдещето с визуализация чрез таблици, картни натоварвания и графики;
- Оценка на вредни емисии във въздуха;
- Анализ на приходите и наситеността на потока, ако бъде въведена тол система за определени улици, магистрали или ЦГЧ (централна градска част)
- Оценка на въздушните кореспонденции и пътуванията между отделни райони, както и видът на тези пътувания;
Анализ на МГТ
Освен автомобилния трафик, особено значение за свободното и удобно придвижване в града има и планирането на пътникопотока по мрежата на градския транспорт, а дори и пешеходното или велосипедно движение. При детайлно въведената информация за линиите на градския транспорт, софтуерът ни позволява да определим и анализираме много аспекти.
- Проверка на ефективността на съществуващата или бъдеща мрежа на МГТ;
- Детайлен анализ на резултатите за даден оператор или маршрут на МГТ;
- Доста обширна оценка и асистенция за идентифициране на възможни проблеми или ползи;
- Анализ на спирки и прекачвания. Примерно да се изберат стоте най-натоварени спирки, които да бъдат реновирани или снабдени с електронни информационни табла
- Моделирането на цялата мрежа на МГТ с реални данни за времепътуване по даден маршрут, брой превозни средства, график на следване и др. позволява идентифициране на възможни проблеми и тяхното решение;
- Графично изобразяване на определени сечения, при взаимодействито на отделните транспортни системи;
- Оценка на ефективността при въвеждане на Park & Ride (паркирай и пътувай);
- Какво би се случило, ако достъпът до ЦГЧ е ограничен за автомобили и трябва да се заплати определена сума, за да имат достъп до нея, и как това ще рефлектира върху линиите на градския транспорт в ЦГЧ;
- Оценка и създаване на костбенефит анализи;
- Въглеродни емисии и промяната им при ограничаване на колесния транспорт за сметка на релсовия и тролейбусния;
Както вече споменах и по-горе – можем да получим много детайлна и важна информация за потокът от автомобили и пътници в МГТ, стига да имаме достатъчно изходни данни и идеи за различни вариантни решения, които да бъдат проверени.
Микромоделиране – трафик симулации
При микромоделирането имаме симулация на натоварването на по-високо ниво на детайлност. Данните, които използваме са от натоварване на дадено или няколко кръстовища, от макромодела или от реално преброяване в дадени сечения. При него отново можем да моделираме, както автомобилния така и пешеходния трафик, и линиите в МГТ. От анимацията, която получаваме като краен резултат, се вижда ясно и онагледено какво би се случило във всеки вариант, да преценим кога ще имаме по-малко задръстване, кои посоки са натоварени с пешеходен трафик и има ли необходимост от подлез или пасарелка. В следващото клипче може да се види разликата в трафика при една такава микросимулация на различни вариантни решения.
Примери от развитите страни
В Сан Франциско например, има изграден такъв модел, но не само за оценка, но той е и свързан с GPRS системи, които следят реално трафика като по този начин се регулират автоматично светофарите, посочват се алтернативни трасета ако има „тапа“ от задръстване или инцидент някъде, като по този начин и се калибрира системно цялостния модел в зависимост от ежедневните наблюдения.
Белгия има изграден модел за целия Фламандки регион, чрез който се регулира и оценява трафикът и от транзитния поток.
Холандия и Германия са едни от страните с цялостен модел на пътната инфрастуктура, за оценка на натовареността, така и обективна преценка за необходимостта от изграждане на нови пътища или реконструкции.
В клипът по-долу може да се види различната интензивност на потоците в цяла Германия за един ден, показани в различни цветове. Моделът покрива цялата страна, съставен от над 10 000 зони и около 3,5млн линка, описващи уличната мрежа, свързани с навигационната система NAVITEQ. Достъп до препоръчителна скорост, в зависимост от наситеността на потока, пренасочване на потоци и др.
Цялостен „Нациолен модел на трафика“ в Холандия – разработен 2008г., разделен на 6700 зони (цяла Холандия), разглеждани са както пиковите натоварвания, така и целодневните. Прогнозната година, за която е разработен е 2020г. Основни направления за разглеждане – автомобили, градски транспорт, велосипедно и пешеходно движение, транзитни потоци. Освен статичното натоварване, определено на база анкети, моделът вклюва и динамичен трафик анализ за сутрешен час пик, достъпен в интернет. Моделът е мултимодален. Състои се от повече от 4000 линии на МГТ и над 25 000 спирки и гари. Този модел представлява важна основа за вътрешно развитие на страната и иновации в областта на транспортното моделиране.
Има ли почва у нас?! – Как виждат моделирането на трафика университетите и органите, отговорни за устройственото планиране
За съжаление в България темата за макро и микро моделиране е почти табу, с някои изключения. Пренебрегвана, защото може би сме по-напред от западните държави и какво ли разбират Германия, Белгия, Испания, или Австралия и САЩ.
В 21в. моделирането на трафика като част от градското планиране е пренебрегван в българските университети. Пътните инженери, освен с проектиране и рехабилитация би трябвало да разглеждат и проблемите на трафика като съвкупност и въздействието му върху пространствената структура. Няма да засягам темата, че като цяло дори и не се изучават специализирани софтуери за проектиране, а едва ли и такива за моделиране на транспортните потоци и разглеждане на тези проблеми. Миналата година имаше изключителен семинар на проф. Дирк Лауерс от университета на Гент, катедра „Център за мобилно и пространствено планиране“, на тема „Моделиране и планиране на трафика“. Бях впечатлена от обстойното разглеждане на проблемите в градската мобилност: съвременни тенденции и градски политики, методи за ограничаване на трафика и цели на планирането. Лично аз, когато учих в УАСГ, бях запозната повърхностно с темите за потоци, трафик и устойчивото му развитие, но не и като цялостен предмет, а камо ли да има катедра, която да се занимава с тези проблеми. Може би това ще се промени занапред… или пък не?!
Да – повтарям усточиво развитие, защото е необходима цялостна дългосрочна концепция за това къде ще се намира градът след 15 или 20 години. Устойчиво развитие в смисъла на социално-икономическо развитие, устойчиво потребление, демографски промени, устойчив транспорт и др. необходими за цялостна концепция за развитие на градовете.
Може би и един ден Общините или областните администрации ще проявят също по-голяма заинтересованост към тези проблеми. Ще се обърнат към транспортни специалисти, които да изготвят такъв модел, ще се решават проблемите на трафика дали чрез алтернативни трасета, дали чрез синхронизация на светофарните уредби или ще стигнем Запада с дигитални пренасочвания на трафика, информативни системи на спирките и в превозните средства на МГТ. Транспортната система на един град е живият организъм, който има нужда да бъде наблюдаван, да бъдат решавани проблемите му и да се търсят варианти за най-доброто разпределение на потоците. Надявам се, че един ден ще ги стигнем, онези развити държави, и ще гледаме цялостно на развитието на трафика от автомобили и пътници в градовете. Ще постигнем баланс, необходим за по-доброто развитие на целия град. Дано!
