Можно ли найти "формулу пробок"?

Впервые узнав о том, что российские ученые из МАДИ бьются над поиском «формулы дорожной пробки», я, честно признаюсь, был в недоумении. Какая еще формула? Неужели то движение, которое мы ежедневно наблюдаем на улицах и магистралях, можно привести к какой-то математической формуле типа (a+b)/2=c. Это, конечно, банальная формула, думалось мне. Все должно быть намного сложнее, с логарифмами, степенями, уравнениями и квадратными корнями. Да и потом, как можно учитывать в этой формуле тот хаос, который подчас творится на дорогах, мигалки чиновников, синдром «блондинка за рулем»? В полном недоумении и желании разобраться я связался с одним из главных исследователей этой проблемы в России Александром Павловичем Буслаевым, доктором физико-математических наук, профессором и заведующим кафедрой Высшей математики МАДИ. Он согласился приехать к нам в гости на радио «Комсомольская Правда» (FM 97,2) и рассказать обо всем. Кроме того, он пригласил в эфир свою коллегу, Марину Викторовну Яшину, доктора физико-математических наук, профессора и заведующую кафедрой математической кибернетики и информационных технологий МТУСИ. Ведущим эфира был Антон Челышев, а помогал ему Александр Литошенко.

Александр Литошенко: — Итак, давайте начнем с истории ваших исследований. Как так получилось, что вы стали заниматься исследованием этого вопроса?

Александр Буслаев: — Мы начали заниматься этой проблемой в середине 90-х годов. Изначально задача была немного более широкая, а именно посмотреть экологические воздействия от автотранспортных потоков на примере Москвы.  Когда начали вести подсчеты, то получилось, что для начала надо было понять и описать характер поведения потоков на улицах столицы. С того момента это и стало нашим основным объектом исследования. Тут стоит уточнить, кто такие мы. Мы – это отдел математического моделирования кафедры высшей математики МАДИ. К 2005 году для нас стало очевидным, что одному отделу решить эту проблему не под силу, и коллектив исследователей был расширен. А возглавила их Российская академия наук. В этом семинаре мы работаем уже пять лет и рассматриваем самые разные точки зрения, самые серьезные математические и физические модели с той точки зрения, чтобы победить пробки.

Александр Литошенко: — С историей немного разобрались, а теперь давайте перейдем непосредственно к вашим исследованиям. Расскажите, что это такое, и из каких компонентов состоит та самая формула, поиском которой вы занимаетесь?

Александр Буслаев: — Одна из конструкций, которая рассматривается на нашем семинаре, состоит в следующем: речь идет о модели улично-дорожной сети, о так называемом математическом графе, а также о законах движения материи (в данном случае это автомобили) по ребрам этого графа.

И одна из задач состоит в том, что, имея такие законы, мы должны сказать, как много можно поместить этой движущейся материи (то есть автомобилей) на граф, чтобы движение было устойчивым. Одна из самых простых моделей, я называю ее моделью «Инь-Янь», состоит в следующем: если у ребра два графа и материя согласно симметричному закону перемещается с одного на другой циклически, согласно нашим расчетам, выяснилось, что за устойчивое поведение отвечает один параметр: масса потока. Если масса потока меньше половины емкости, то движение всегда будет устойчивое. Если больше – то неустойчивое.

Антон Челышев: — И что же можно сделать, если эта масса превышает? Какие выходы?  Либо массу сокращать, либо дороги расширять?

Александр Буслаев: — Естественно. Еще раз отмечу, что математический граф – это модель дорожных сетей города Москвы. И это несравненно более сложный объект. И задача имеет смысл и по отношению к Москве в целом, и по отношению к частям.

Звонок слушателя: Здравствуйте, скажите, пожалуйста, как вы думаете, насколько эффективна кольцевая система построения дорог в нашей столице? И насколько построение и открытие четвертого транспортного кольца сможет разгрузить дорожную обстановку в Москве?

Александр Буслаев: — Вы знаете, с точки зрения математики ответить на данный вопрос довольно сложно. У нас были расчеты, однако мы еще не в полной мере имеем возможность снять начальные условия и посмотреть, что делается на улицах столицы. Задача такого сорта должна быть просчитана более тщательно. И большими коллективами.

Марина Яшина: — Хотелось бы добавить, что Москва имеет радиально-кольцевую структуру исторически. Санкт-Петербург, который имеет прямоугольную структуру, так же грешит пробками и проблема остается. Нельзя все сваливать на историческую геометрию московской системы.

Антон Челышев: — А что тогда общего? Резкие рост количества автомобилей, неувеличивающаяся дорожная сеть? Автомобилей стало слишком много?

Марина Яшина: — Да. Конечно, стагнация дорожной сети – это российская беда, а не только московская.

Александр Буслаев: — Я должен добавить, что действительно, произошел взрывной рост количества автомобилей. И они, как манна небесная свалилась на Российскую Федерацию. Речь идет не только о Москве и Санкт-Петербурге. У нас есть коллеги и с Дальнего Востока.

Антон Челышев: — Город финансирует эти изыскания?

Александр Буслаев: — Большинство исследований совершается на грант Российского фонда фундаментальных исследований РАН.

Марина Яшина: — Если речь идет о финансировании, то российской «Автодор» поддерживает.

Александр Литошенко: — Среди студентов у вас есть последователи? Интересует ли подрастающее поколение поиск решения проблем московских пробок?

Александр Буслаев: — Это одна из основных наших задач – воспитание студентов. Можно привести готовый продукт, я имею в виду, систему управления дорожным движением какого-нибудь города, но если мы не подготовим студентов, то этот сложный объект будет эксплуатироваться некачественно.

Антон Челышев: — Что это за объекты? Что мы в итоге должны получить от вас, математиков?

Марина Яшина: — Задача системная. Семинар называется «Научно-практические задачи развития автодорожного комплекса России». Мы его создавали именно для того, чтобы объединить как теоретиков, так и практиков. В теоретической части мы  достигли высоких успехов, а вот в практике…Теория и практика идут несимметрично. Получается, что теорию не всегда можно применить на практике. А что касается наших последователей, то этим семинаром интересуются помимо студентов МАДИ и МТУСИ студенты МФТИ, МИРЭА и МГУ.

Звонок слушателя: — Здравствуйте. Мне кажется, что очень скоро, если количество машин на миллион увеличится, то, основные проспекты все встанут. Я хочу привести пример Волгоградского проспекта: его можно расширить на большом протяжении. Почему такие проспекты, как Волгоградский, не расширяют? Понятно, что уже количество машин превышает все просчитанные вами варианты. А при увеличении количества машин через полгода-год Москва будет стоять.

Антон Челышев: — Это вопрос, наверное,  к чиновникам. Объясните, с какими исходными данными вы работаете? Может, расчеты показывают, что где-то нужно расширить дорогу? Где-то сократить количество автомобилей? Результаты каковы?

Александр Буслаев: — У нас сейчас стали доступны в Интернете реальные данные по транспортной обстановке города Москвы. У нас есть собственные разработки, так называемый «чемоданчик», который позволяет в любом месте, даже там, где часть улично-дорожной недоступна стационарным камерам, измерить нужные нам характеристики. Я имею в виду плотность автомобилей, состав и интенсивность. Главной функцией является зависимость скорости движения, потоковой скорости, от плотности. И чем эта функция более стройная, тем лучше. И наша задача состоит в том, чтобы сначала выявить те участки, в которых функция зависимости скорости от плотности является малой, а затем понять причины. И мы создаем технологии, которые позволяют эти причины выявлять.

Антон Челышев: — Причины мы выявили. А потом каким образом устранить эти причины? Это уже задача инженеров?

Александр Буслаев: — К сожалению, наш семинар фундаментальный и теоретический. Мы смотрим и мировой опыт в этом направлении. Задача очень сложная. Она и в мировом масштабе не решена. В прошлом году мы были в заграничных командировках, на конференциях, посвященных моделированию, математике, транспорту. И выяснили, что, например, пробки являются обычным делом в крупных городах мира.

Александр Литошенко: — Думаю, что практическая задача стоит намного острее, чем теоретическая. И всех интересует то, как расширить, что убрать. Отстраняясь от математики, как вы считаете, что нужно сделать, чтобы их было меньше? И возможно ли это?

Александр Буслаев: — Вопрос очень тонкий. И мне неизвестно, почему около так называемых вылетных магистралей возникают точки притяжения, большие универсамы и другие заведения, которые притягивают большое количество автомобилей. Дело в том, что автомобиль, который движется с хорошей скоростью в Москву или из Москвы, не может одномоментно остановиться около магазина и не помешать другим. К сожалению, культура поведения на дороге и строительства близдороджной сети таких учреждений у нас пока еще нет.

Александр Литошенко: — В Москве очень много больших автомобилей: внедорожники, большие седаны, универсалы, газели. А если владельцы таких машин возьмут все разом и пересядут на малолитражные машины, так как происходит сейчас в Европе, в Японии, в Америке. Поможет ли это Москве?

Александр Буслаев: — Мы очень часто хотим какой-то одной мерой победить эту сложную проблему. В данном случае, в том, что основная масса пересядет на авто с меньшими габаритами, думаю, никакого эффекта не будет по следующим причинам. Если мы хотим ездить нормально, быстро, по правилам дорожного движения, то место, которое автомобиль занимает, так называемый динамический габарит, он сравним  для большого и для малого автомобиля. Место нужно примерно столько же. Если мы хотим парковаться, только парковаться, или оцениваем выбросы вредные, то, наверное, здесь, безусловно, выигрыш будет. Но основные причины, которые затрудняют движение – автомобиль маленький так же дорог, как и большой. Поэтому на дороге, при ДТП, разбираться нужно столько же, сколько с большими машинами. А это и есть основная причина изменения конструкции дорожной сети, на которой мы движемся, причины затруднений.

Александр Литошенко: — Получается, даже если маленький автомобиль попадает в аварию, все равно основной причиной будет недостаточная ширина проезжей части? Его просто не смогут объехать. Так?

Александр Буслаев: — Возникает динамическое препятствие. Этого достаточно, чтобы неравномерность потока усилилась, возникли пробки. Здесь я хотел сказать, что синхронизировать движение можно с помощью информационных методов, в частности смартфонов. На них будет передаваться информация о возможных затруднениях впереди по пути маршрута. Такие сервисы, конечно, есть, но тем не менее, лучше обладать как можно большей информацией. Лучше знать, что впереди пробка, нежели чем угодить в нее неожиданно. Если водитель знает, что через сотню метров уже затор, то ему следует сбросить скорость с разрешенных 60 км/ч, скажем, до 40 км/ч. И тогда он будет готов к маневрированию и пробку, таким образом, будет возможно преодолеть быстрее.

Источник 

Буслаев,  пробки 

30.10.2011, 365 просмотров.

Имя

E-mail

Тема

Комментарий

Оценка

Код подтверждения