Классификация систем и определение проблем транспортных потоков

 

 

 

Введение

 

Процесс познания и исследования является основополагающим процессом человеческой жизнедеятельности. Познание предшествует любой осознанной деятельности, а результаты исследований являются основой для деятельности человека.

В частности если говорить об экономических процессах, то можно сказать, что это весьма сложные процессы, так же как и сложны объекты окружающего мира. Процессы в ней невозможно понять, не рассматривая их как процессы, происходящие в сложных системах и являющиеся результатом взаимодействия множества элементов.

В данном реферате рассмотрен подход к решению проблемы управления транспортными потоками в крупных городах, как одной из важнейших задач крупных мегаполисов. Большое скопление машин в условиях ограниченной – в значительной степени уже сложившейся – дорожно- транспортной инфраструктуры приводит к возникновению заторов на дорогах, и как следствие, к вынужденным задержкам цепей поставок. Последнее, в свою очередь, влечёт за собой серьёзные потери в экономике. Данный факт, наряду со многими другими, влечёт за собой необходимость в формировании управленческих стратегий и концепций по управлению транспортными потоками и их перераспределению.

Системный подход является таким методом исследования, при котором исследуемый объект представляется как система взаимосвязанных компонентов. Сложность системного подхода напрямую зависит от сложности исследуемой системы, но, тем не менее, он необходим, поскольку даёт наиболее полное представление об объекте исследования и возможных путях решения возникающих проблем.

 

1. Классификация систем и определение проблем транспортных потоков

 

Системы могут быть условно поделены на основании нескольких признаков.

Можно выделять:

1. Материальные идеальные  системы. Материальные это системы  состоящее из объектов материального  мира; идеальные – системы знаний  о них.

2. Открытые и закрытые. Данный критерий основан на  степени взаимодействия: обмена  информацией, энергией и веществом  системы со средой. Соответственно, закрытые системы предполагают  отсутствие обмена. Но объективно  сложно найти закрытые системы, никак не подверженные влиянию  среды и не оказывающие на  неё влияния. Можно говорить лишь  о закрытости определённых каналов  связи. Закрытая система может  быть закрыта от одноуровневых  систем, но не может быть закрыта  от иерархически объемлющей её, через которую и может доходить  воздействие других систем.

3. Детерминистические и  стохастические. Первые рассматриваются  как системы, функционирующие на  основе устойчивых причинно-следственных  закономерностях; вторые на основе  «законов случая» и вероятностных  предрасположенностей. Данное разграничения  является весьма субъективным  в силу того, что система является  для нас стохастической до  тех пор пока мы не знаем  тех закономерностей, на основе  которых она развивается.

4. Телеологические (ненаправленные) и целенаправленные. Первые это  целесообразные и целеориентированные  действия живых систем, в частности  социальных коллективов, вторые  – не имеющие целей и направленности, характерны для неживой природы.

5. Простые и сложные  системы. Простые системы характерны  небольшим количеством элементов, устойчивыми связями и детерминированностью, высокой степенью закрытости. Сложные  системы содержать большее количество  и разнообразие элементов их  связей и отношений, они весьма  непостоянны. В силу этого их  исследование весьма сложно и  они могут представляться как  стохастические системы, подверженные  случайным изменениям, более чувствительные  к воздействию.

Смид и Уордроп в своем «Сравнительном анализе относительных преимуществ использования автомобилей и автобусов в городе» сформулировали основную транспортную проблему в виде ответа на вопрос. Их аргументы, которые немедленно стали привлекательными были скорее контринтуитивными: почему пассажиры автобуса не смогут передвигаться быстрее, пересев на автомобили? Причина невозможности такого всеобщего выигрыша связана с наличием фундаментальной зависимости «скорость-интенсивность». Это соотношение показывает: чем больше трафик, тем медленнее он едет; этот эффект становится все более и более суровым с приближением к пропускной способности сети, вплоть до того, что все транспортные средства перестают двигаться. Мы можем определить затор как сопротивление движению, которое автомобили устраивают друг другу в соответствии с указанной зависимостью. Это определение помогает нам понять, что основной причиной заторов являются не дорожные работы, не такси и даже не дорожно-транспортные происшествия. Заторы возникают при интенсивности транспортного потока, близкой к пропускной способности сети: в этом случае любое из названных привходящих обстоятельств влечет за собой непропорционально тяжелые последствия. Расчеты, проведенные Смидом и Уордропом на основе этого закона, привели их к следующему выводу: поскольку для перевозки определенного числа пассажиров требуется гораздо меньше автобусов, нежели автомобилей, то пересадка автомобилистов в автобусы позволит трафику двигаться быстрее. В некоторых обстоятельствах этого выигрыша достаточно даже для компенсации времени, затраченного на ожидание автобуса, подход к остановочному пункту и т.п.

Но здесь есть ловушка. Если некоторое количество людей пересядет на автобусы, ваша автомобильная поездка в условиях малоинтенсивного трафика заведомо станет быстрее, что лишит вас стимулов сделать то же самое. Это один из тех случаев, когда индивидуумы (по Адаму Смиту), преследуя свои собственные интересы, не добавляют общего блага (по Иеремии Бентаму) для всех. Успех может быть достигнут только за счет внешнего вмешательства: либо перераспределения дорожного пространства (выделения обособленной полосы движения для автобусов), либо введения платы за пользование дорогами.

 

2. Общие подходы к анализу транспортных потоков

 

Проблема оптимизации движения транспорта в мегаполисе остаются одной из ключевых городских проблем, математическое моделирование играет все возрастающую роль в их решении. Существуют три традиционных подхода к решению этого вопроса:

1. Микроскопические модели описывают воздействие предыдущего автомобиля на следующий при помощи обыкновенных дифференциальных уравнений, основанных на ньютоновской механике.
2. Макроскопические модели основываются на уравнениях газовой динамики.
3. Мезоскопические модели представляют собой промежуточное звено между двумя предыдущими моделями.

Методы решения транспортных проблем крупных городов, в самой общей интерпретации, можно разделить на два класса: инфраструктурные и организационные. К первому классу будем относить те методы, которые связаны со строительством дополнительных инфраструктурных мощностей: прокладка новых дорог, строительство развязок, мостов и туннелей. Ко второму классу будем относить методы, связанные именно с организационными решениями на транспорте: выделение на улично- дорожной сети магистральных улиц, улиц с односторонним и несимметричным движением, внедрение информационных систем, выделение на существующих дорогах полос для общественного транспорта и т.п. Чаще всего, при прочих равных условиях, инфраструктурные методы обходятся значительно дороже организационных.

 

3. Текущая ситуация на дорогах Москвы

 

Основная причина транспортной проблемы заключается в изначальной планировке города без учета возможностей широкого использования личных автомобилей. Первые города мира, столкнувшиеся с проблемой заторов и «пробок» на дорогах, были Нью-Йорк и Токио. Естественно, что на сегодняшний момент именно эти города имеют наиболее значительный опыт решения дорожно-транспортных проблем. Среди других мегаполисов, решающих подобные проблемы на достаточно высоком уровне, следует, прежде всего, выделить Сеул, Лондон, Сингапур, Мельбурн и Лос-Анджелес. Во всех этих городах наряду с методами, учитывающими специфику мегаполисов, применялись общие подходы к «расчистке» улиц от «пробок».

Планировка улиц в Москве радиально-кольцевая и теоретически имеет важное преимущество перед прямоугольной (как, например, в Нью-Йорке), поскольку за счет диагональных маршрутов она минимизирует время перемещения по городу. Но на практике такая конфигурация дорог приводит к тому, что центр города, соединяющий радиальные магистрали, часто превращается в одну сплошную пробку. Возвращаясь к параметру густоты дорог, отметим, что городские архитекторы, к примеру, Японии изначально предполагали увеличение числа автомобилей у горожан. Что же касается Москвы, то исходя из официальной информации, размещенной на сервере правительства Москвы в разделе «Москва в зеркале цифр, фактов, событий», густота автомобильных до- рог год от года даже уменьшается. Вместе с тем такая относительно неразвитая дорожная сеть города испытывает все увеличивающуюся нагрузку за счет резкого увеличения единиц личного автотранспорта (за последние 20 лет количество зарегистрированных в Москве машин возросло в три раза).

По всей видимости, парк автомобилей частных владельцев будет расти и дальше, пока не достигнет некоторой критической отметки. Мировой опыт свидетельствует о том, что его рост останавливается на уровне 450–550 автомобилей на 1000 жителей, после чего спрос уравнивается с выбытием. В этой связи трудно представить, как дорожная сеть города при любых реальных темпах ее развития в рамках нынешней концепции сможет в будущем хотя бы вместить в себя почти удвоенный парк автомобилей, притом что он уже сейчас вдвое больше, чем приемлемо для нормального движения.

Дополнительной проблемой можно назвать и проект строительства “Кремниевой долины” в Сколково. Cтроительство иннограда может усугубить проблему автомобильных пробок в Москве, в частности может негативно сказаться на транспортной доступности в районе Сколково.

Упомянем также и другие негативные факторы:

• отсутствие полос разгона на многих двухуровневых развязках, что приводит к торможению основных и примыкающих потоков;

• плохое программирование светофоров;

• долгое ожидание сотрудников ГИБДД в случае ДТП;

• неудовлетворительное в ряде мест состояние дорожного полотна;

• нарушение правил парковки;


• перекрытие дорог для проезда кортежей чиновников;


• невысокий уровень культуры некоторых водителей.

 

4. Методы борьбы с пробками

 

Меры по борьбе с пробками можно разделить на две группы: дорожно- строительные и организационно-административные.

Первая группа мер включает в себя строительство новых дорог и транспортных развязок, ввод дополнительных полос движения для уже существующих развязок, которые облегчат въезд автотранспорта на скоростные магистрали и его съезд, а также расширение имеющихся дорог и разумное проектирование новых городских районов. Перечисленные меры, безусловно, важны: выше уже говорилось о катастрофической нехватке автомобильных дорог. Однако с учетом местной специфики (дороговизна строительства дорог, а также сроки их ввода) в качестве оперативных мероприятий они не годятся.

Еще в 2008 году московское правительство озвучило идею уменьшения числа жителей города за счет строительства новых городов-спутников, которые предполагалось соединить с центром столицы суперскоростными автомобильными и железными дорогами, позволяющими добраться из одного конца в другой за 20–30 минут (причем на жителей таких городов распространялись бы московские льготы). Хотя этот план и выглядит красиво, но, чтобы сделать такие города привлекательными для будущих жителей, потребуется ввод многочисленных объектов социальной инфраструктуры, новые коммуникации и, собственно, сами дороги. В итоге цена квадратного метра может отпугнуть потенциальных новоселов, что ставит под сомнение коммерческую эффективность таких проектов.

Вторая группа мер может включать в себя действия, перечисленные ниже:

1. Выделение отдельных полос для общественного транспорта, имеющего большую вместимость.

Зная менталитет горожан и недисциплинированность водителей, можно предположить, что это приведет к увеличению заторов из-за возрастающей нагрузки на другие полосы и к многочисленным конфликтным ситуациям на дорогах.

2. Развитие велосипедного  транспорта по примеру Японии  или Китая.

3. Стимулирование покупки  малолитражных автомобилей.

Данное мероприятие, инициированное правительством Москвы в 2008 году, не получило распространения опять же в силу менталитета столичных автолюбителей.

4. Реверсивное движение.

Хотя эта мера относительно неплохо зарекомендовала себя в ряде городов мира (к примеру, в Вашингтоне), ее перспективы для Москвы неочевидны в силу недостатка дисциплины водителей. Она может привести и к обратному эффекту из-за роста числа ава-рий.

5. Введение одностороннего  движения.

Эффективность данной меры количественно не обоснована, зато очевидны минусы: в частности, затрудненный доступ к некоторым кварталам, который даст дополнительную нагрузку на прилегающие улицы.