Без пробок

Сижу, апатично уставившись на багажник стоящей впереди машины. За окном проносятся вперед... пешеходы. Картина привычна любому московскому водителю. Автомобильные пробки уже давно стали бичом столицы и перестают быть редкостью в других крупных городах России.

   Попробуем оценить только прямые экономические убытки, не говоря уже о косвенных: нервы, вред окружающей среде, аварии, сорванные встречи, опоздавшие к больному машины скорой помощи и т. д.

   Ежедневно на улицы Москвы выезжает около 1 млн. автомобилей (здесь и далее приводятся авторские оценки. - А.Ф.). В среднем каждый автомобиль находится в движении 1 час в день. Час работы автомобиля можно оценить примерно в 10 долларов (стоимость времени шофера и одного пассажира плюс амортизация автомобиля и расходы на бензин). Итого 10 млн. долларов в день, 3,5 млрд. долларов в год. В Москве на время, потерянное в пробке, приходится около 40 процентов общего времени движения, что в переводе на финансы составляет около 1,5 млрд. долларов. И это, заметим, только нижняя оценка прямых экономических потерь. Так что полученную цифру можно смело увеличить вдвое-втрое.

   Где же выход? Можно назвать следующие пути решения проблемы: административное уменьшение числа автомобилей (например, разрешать движение автомобилям с четными номерами только по четным числам), совершенствование дорожной инфраструктуры (расширение дорог, постройка современных развязок, подземных переходов), смена менталитета водителей, оптимизация организации дорожного движения. Понятно, что реализация первой меры никому радости не доставит, вторая необозрима по временным и финансовым затратам, для третьей должно смениться, по крайней мере, поколение водителей. Нам, мой взгляд, наибольшие дивиденды могут принести средства и усилия, затраченные на оптимизацию организации дорожного движения. Одной из недорогих, но эффективных мер может быть предложенный ниже проект.

Заруливая в XXI век
Андрей Фаткуллин

   Недавно в Сети появился документ (www.transact.org/congestion/index.htm, "An Analysis of the Relationship Between Highway Expansion and Congestion in Metropolitan Areas. Lessons from the 15-Year Texas Transportation Institute Study"), в котором исследователи из Техасского института транспорта делают неутешительный вывод: новые дороги и транспортные развязки в США уже не помогают избавиться от автомобильных пробок. Так что деньги, потраченные на традиционные средства борьбы с заторами, можно считать выброшенными на ветер.
   Сейчас большинство водителей, чтобы не попасть в длинную вереницу еле ползущих машин, слушает передачи специальных радиостанций, оповещающих о дорожных заторах. А в четырех городах США - Сиэтле, Сан-Антонио, Финиксе и Нью-Йорке - информацию о пробках можно получить и из других источников (www.abcnews.com/sections/tech/DailyNews/traffic960623.html). Министерство транспорта выбрало эти города для опробования так называемой разумной транспортной системы (Intelligent Transportation System). Подобные системы, начавшие всерьез развиваться несколько лет назад, связывают воедино службы, ведающие всеми транспортными делами мегаполисов.
   Облегчить жизнь водителям пытались многие фирмы. Так, еще в 1994 году компания Seiko выпустила устройство Message Watch (см. www.messagewatch.com), объединяющее в себе часы и пейджер, которое журналы "Business Week" и "Time" назвали одним из лучших продуктов года (цена 120-170 долларов плюс месячная плата 8,95 доллара). Специальная УКВ-радиостанция передает сведения о заторах, а Message Watch в текстовом виде отображает на дисплее данные о загрузке городских дорог.
   На Web-страничках TrekLink (проект вездесущей Microsoft) размещена карта, показывающая динамику загрузки магистралей города: пользователь может узнать о закрытых и ремонтирующихся дорогах.
   Проект Traffic TV, воплощенный в жизнь Университетом штата Вашингтон, позволяет по одному из каналов кабельного телевидения видеть карту загрузки дорог Сиэтла, а также снимки с камер, установленных на оживленных магистралях города. Для пассажиров общественного транспорта на самых важных городских автобусных остановках установлены специальные мониторы, показывающие, где находятся автобусы (система Busview) или когда они подъедут к остановке (система Buslink). А владельцы Palm-компьютеров с модемом могут, установив программу Embarc, работающую под Windows CE (www.fastline.com/Embarc_Trial/embarc.html), принимать по каналам сотовой телефонии дорожную информацию.
   В Сиэтле программа Smart Trek потребовала 18 млн. долларов федеральных и частных инвестиций. Она построена по примеру службы прогноза погоды. С помощью трех тысяч датчиков и трехсот камер правительственное ведомство собирает информацию о загруженности транспортной сети города, а частные коммерческие и некоммерческие организации используют эти данные для информирования своих клиентов.
   Сиэтл не случайно выбран полигоном для внедрения ITS (до Редмонда, дома Билла Гейтса, рукой подать). По прогнозам Министерства транспорта США, к 2020 году численность населения в этом регионе увеличится на 50 процентов, и для реконструкции местных дорог потребуется 34 млрд. долларов. Однако если потратить 10 миллиардов на технологии типа Smart Trek, то протяженность новых дорог можно сократить на треть (или совсем их не строить, если прислушаться к совету вышеупомянутых техасских исследователей) и сэкономить несколько миллиардов долларов.
   Что же прячется под громким названием Smart Trek? Весь фокус системы опирается на здравый смысл информированных пассажиров и водителей: "Не стоит лезть в заведомую пробку". Информация о заторах передается, как было сказано, несколькими способами: по кабельному ТВ, через электронные дорожные информационные щиты/знаки (они помогают водителям припарковаться в окрестностях Сиэтла), Интернет-провайдерами и пейджинговыми компаниями и фирмами, обслуживающими карманные компьютеры.
   Дополнительную информацию по теме можно найти на следующих сайтах:

www.itsonline.com/rttable.html. Здесь собраны Web-адреса карт дорожной обстановки в реальном времени для многих городов мира (к сожалению, только не российских);

www.itsworld.com/0798/0798outfront_1a.html, Smart Trek;

www.ertico.com/index.htm, Intelligent Transportation System в Европе.

   Проект
   Рассмотрим природу возникновения автомобильной пробки. Если интенсивность движения автомобилей близка к пропускной способности автодороги, то при временном сужении проезжей части (авария, поломка автомобиля и т. д.) дорога не может пропустить весь поток машин, и их средняя скорость падает. В результате мы получаем быстро растущий хвост из стоящих или ползущих с черепашьей скоростью автомобилей. Ситуация усугубляется тем, что в пробке резко увеличивается вероятность мелкой аварии или поломки, что еще больше уменьшает пропускную способность и препятствует быстрому рассасыванию пробки даже при устранении препятствия.

   Эффект лавинообразного накапливания автомобильной пробки возникает из-за того, что водители не знают о находящемся впереди заторе. Например, выезжая из Зеленограда в Москву, я стою перед дилеммой: ехать по Ленинградскому шоссе с часто возникающим затором перед Москвой или двинуться по Пятницкому/Волоколамскому, где возможна пробка в туннеле под каналом.

   Попытки радиостанций и пейджинговых компаний информировать водителей о пробках малоэффективны: в эфир летят сведения зачастую устаревшие или, по закону подлости, о совершенно ненужных в данный момент местах. Впрочем, даже полезная информация нередко пролетает мимо ушей: ведь не может радиостанция крутить сводку непрерывно, да и на пейджер ежеминутно смотреть не будешь.

   Система оптимизации движения, подсказывающая водителю кратчайший путь с учетом реальной загруженности дорог и существующих пробок, во-первых, уменьшит потери времени водителей, а во-вторых, сократит число пробок, направляя автомобили в объезд заторов.

   Для внедрения подобных систем нужно решить две главные задачи: реализовать получение водителем оперативной информации о загруженности дорог и определение координат автомобиля. Последнее осуществляется с помощью радиомаяков, установленных на перекрестках города. При проезде автомобиля мимо радиомаяка, каждый из которых имеет уникальный номер, излучаемый маяком сигнал принимается и декодируется автомобильным компьютером. Таким образом можно определить местоположение автомобиля с точностью "до перекрестка".

   Оперативная информация о загруженности дорог собирается самими участниками дорожного движения, для чего автомобильный компьютер регистрирует и запоминает среднюю скорость машины на различных участках движения. По сути дела, средняя скорость обратно пропорциональна загруженности участка.

   Таким образом, чтобы составить целостную картину для всего города, нужно просто систематизировать накапливаемые автомобилями данные. Данные снимаются информационными ретрансляторами, установленными на главных магистралях города на расстоянии двух-трех километров друг от друга. При проезде автомобиля мимо ретранслятора компьютер передает данные по радиоканалу. Ретрансляторы пересылают данные (для передачи можно использовать телефонную или сотовую связь) в вычислительный центр, который систематизирует их и составляет карту загруженности всех городских дорог. Информация передается в эфир и принимается автомобильными компьютерами, которые используют ее для прокладки оптимального маршрута.

   Система с подобной структурой полностью автономна. Накопление данных о загрузке дорожной сети производится автоматически, силами самих участников дорожного движения, причем полнота данных обусловлена числом элементов системы (автомобилей, оборудованных компьютером, навигационных радиомаяков и информационных ретрансляторов).

   Карта динамической загрузки городской дорожной сети может помещаться в Интернете, как уже сделано во многих городах мира (см., например, www.itsonline.com/rttable.html). Эта информация может оказаться полезной и водителям, и пассажирам.

width=445

   Итак, предлагаемая система оптимизации движения состоит из следующих элементов (см. рис.):

   1) Навигационные радиомаяки.

   Служат для привязки положения автомобиля к карте города. Представляют собой простейшие маломощные радиомаяки (радиус действия 50-100 м), устанавливаемые на всех перекрестках. Радиомаяки излучают в эфир свой порядковый номер. Таким образом, поймав сигнал радиомаяка, можно определить, какой перекресток проезжает автомобиль. В Москве достаточно установить около 4 тыс. радиомаяков.

   2) Специализированный автомобильный компьютер.

   Во-первых, принимает сигнал радиомаяка и расшифровывает его, определяя по номеру маяка местоположение автомобиля. Во-вторых, фиксирует историю движения автомобиля - среднюю скорость на участках между маяками. В-третьих, передает трансляторам информацию о средней скорости автомобиля на пройденном пути. В-четвертых, принимает от вычислительного центра системы информацию о загруженности дорог.

   На основе полученных данных компьютер вычисляет оптимальный маршрут от исходной точки до пункта назначения. Методы визуализации маршрута могут быть различными - от простого списка улиц, отображаемого на жидкокристаллическом дисплее, до карты на графическом дисплее. Впрочем, можно реализовать и "электронного штурмана", который будет голосом давать команды водителю: "Направо, налево, прямо..."

   3) Информационные трансляторы

   Устанавливаются на ключевых перекрестках, принимают информацию от проезжающих автомобилях о средней скорости движения и передают ее в вычислительный центр системы (передача может осуществляться или по телефонным линиям, или по линиям сотовой связи). От числа трансляторов зависит точность и своевременность информации о дорожной обстановке в городе. Предварительные расчеты показывают, что для Москвы достаточно 100-200 трансляторов.

   4) Вычислительный центр

   Собирает и обрабатывает информацию от информационных трансляторов, составляя карту текущей загрузки автомагистралей города. Проанализированная и суммированная информация передается в эфир и принимается автомобильными компьютерами. На ее основании автомобильный компьютер просчитывает оптимальный путь движения.

   Описанная система может взять на себя и выполнение дополнительных функций:

организация так называемой зеленой волны. Если на навигационные маяки, установленные на перекрестках, завести сигналы состояния светофора, то наряду с номером маяка можно передавать автомобильному компьютеру и сигнал о состоянии светофора. На основании полученной информации компьютер может подсказывать водителю оптимальный скоростной режим, чтобы обеспечить движение через перекрестки в режиме зеленой волны;

слежение за перемещением автомобиля. Автомобильный компьютер может передавать регистрационный номер автомобиля, который будет приниматься ретранслятором и поступать в вычислительный центр системы. Эта возможность может быть интегрирована в охранную систему автомобиля для облегчения его поиска в случае угона. Вычислительный центр может оперативно оповещать милицию о необходимости блокирования тех или иных участков дороги;