Геометрические (топологические) схемы улично-дорожной сети



В статье рассматриваются геометрические схемы УДС. Установлена зависимость показателей УДС от геометрической схемы УДС. Перечислены основные требования к геометрической схеме УДС города.

Ключевые слова: геометрические (топологические) схемы улично-дорожной сети (УДС), показатели УДС.

Ежегодный рост автомобильного парка и объёма перевозок приводит к повышению интенсивности движения на улично-дорожной сети (УДС), что в условиях городов с исторически сложившейся застройкой приводит к возникновению сложных транспортных проблем (задержки, заторы, дорожно-транспортные происшествия (ДТП) и т. п.) [1].

Существенное влияние на основные показатели дорожного движения, возможности организации пассажирских сообщений и на сложность задач организации движения оказывают геометрические (топологические) схемы построения УДС [2].

Геометрическая (топологическая) схема УДС старых городов создавалась в течение несколько веков, по мере роста города, с учетом природных условий: рельефа местности, наличия водотоков и климата. Так, например, в северных городах сеть улиц, расположена по направлению господствующих ветров в зимнее время года, что обеспечивает перенос большей части снега через территорию города. В городах, расположенных на косогоре, сеть улиц, направленных сверху вниз, благодаря чему происходит проветривание города: смог переносится вниз в долину [3].

Известны следующие геометрические схемы УДС: радиальная, радиально-кольцевая, прямоугольная, прямоугольно-диагональная, свободная и смешанная (рисунок 1).

– Радиальная схема (рисунок 1, а) характерна для большинства старых городов, которые существуют свыше 500 лет и развивались как торговые центры. Она типична и для сети автомобильных дорог, развивающейся вокруг города. При такой схеме хорошо обеспечиваются связи периферийных районов города с центром. Главными недостатками такой схемы являются перегруженность центра транзитным движением и затрудненность сообщения между периферийными точками. Такая схема не отвечает требованиям, предъявляемым к современной транспортной системе города.

– Радиально-кольцевая схема представляет усовершенствованную радиальную схему с добавлением кольцевых магистралей (число которых зависит от размеров города, а расположение определяется местными условиями), которые снимают часть нагрузки с центральной части и обеспечивают связь между периферийными районами в обход центрального транспортного узла (рисунок 1, б). Она характерна, в частности, для Москвы, Парижа, Рима, Вены и др. Радиально-кольцевая схема может быть замкнутой и разомкнутой.

Рис. 1. Геометрические схемы УДС [2]: а — радиальная; б — радиально-кольцевая; в, г — прямоугольные; д — прямоугольно-диагональная; е, ж — смешанные

– Прямоугольная схема (рисунок 1, в, г) характеризуется наличием параллельно расположенных магистралей и отсутствием ярко выраженного центра. Обычно она встречается в сравнительно молодых городах, строительство которых велось по заранее разработанным планам, например, в С.-Петербурге, Новосибирске, Ростове-на-Дону, а также в большинстве городов США. К достоинствам такой схемы относится ее простота, высокая пропускная способность, возможность рассредоточения транспорта параллельным улицам, отсутствие единого транспортного узла. Ее недостатком является затрудненность транспортных связей между периферийными точками.

Прямоугольная схема бывает нескольких типов и существенно меняет свои характеристики в зависимости от соотношения сторон прямоугольника. Так, если эти стороны почти равны, схема называется прямоугольно-квадратной. Если же одна сторона в несколько раз больше, то схема обычно называется прямоугольно-линейной. Иногда ее называют ленточной или вытянутой. Такая схема характерна, в частности, для городов, расположенных вдоль крупных водных рубежей (например, для Волгограда, Архангельска).

– Прямоугольно-диагональная схема (рисунок 1,д) — представляет собой прямоугольную схему с добавлением диагональных связей. Здесь сохраняются достоинства прямоугольной схемы и смягчаются ее недостатки. Ее имеют, например, американские города Вашингтон и Детройт. Благодаря диагональным магистралям упрощаются связи между периферийными районами между собой и центром. Недостатком схемы является наличие узлов со многими входящими улицами, в том числе под углом, что весьма затрудняет организацию движения транспорта на них и размещение застройки.

– Свободная схема, как вытекает из самого названия, лишена четкой геометрической характеристики и представляет собой функционально связанные, но изолированные друг от друга жилые зоны, соединенные автомобильными дорогами. Для нее свойственны узкие, изогнутые в плане улицы с частыми пересечениями, являющиеся серьезным препятствием для организации движения городского транспорта. Она встречается в стихийно развивающихся азиатских и средневековых европейских городах. Такая схема применима в условиях сложного рельефа в городах-курортах или в зонах отдыха.

– Смешанная (или комбинированная) схема (рисунок 1,е, ж) — представляет собой разнообразные комбинации описанных выше геометризированных схем и по существу является наиболее распространенной. Однако она не имеет собственных четких характеристик. Здесь нередко встречаются в центральных зонах свободная, радиальная или радиально-кольцевая структуры, а в новых районах улично-дорожная сеть развивается по прямоугольной или прямоугольно-диагональной схеме. Комбинированная схема сохраняет достоинства одних схем и устраняет недостатки других. Характерна для крупных и крупнейших исторически сложившихся городов [2,3,4].

Сравним, как изменяются показатели УДС в зависимости от ее геометрической (топологической) схемы построения.

1. Плотность сети улиц и дорог.

Данный показатель определяется как отношение протяженности дорог к площади территории, км/км²

Принятые у нас в стране Строительные нормы и правила (ч.2. Нормы проектирования, гл. 60 «Планировка и застройка городов, поселков и сельских населенных пунктов», именуемые для краткости и последующем изложении СНиП), нормируют среднюю плотность магистральной улично-дорожной сети δ = 2,2–2,4 км/км² при расстоянии между ними 0,5–1,0 км.

Рациональное расстояние между магистральными улицами, по которым осуществляется движение общественного транспорта, назначается из условия удобства для жителей города, так чтобы расстояние от наиболее удаленной точки места жительства или работы до остановки не превышало 500 м.

При одном и том же расстоянии между улицами плотность сети при радиально-кольцевой геометрической (топологической) схеме в 1,5 раза выше, чем при прямоугольной схеме. Высокая плотность сети обеспечивает минимальную длину пешеходных подходов к магистральным улицам, но имеет такие серьезные недостатки, как высокие капиталовложения в устройство сети и ее эксплуатацию, а также низкие скорости движения транспорта из-за частых перекрестков в одном уровне.

Существует зависимость между количеством населения в городе и плотностью УДС. В малых городах (с населением 100–250 тыс. жителей) плотность УДС δ = 1,6–2,2 км/км², в городах с населением более 2 млн жителей δ = 2,4–3,2 км/км².

Чем крупнее город, тем большая плотность УДС и большая протяженность улиц приходится на одного жителя.

2. Показатель не прямолинейности.

Данный показатель характеризуется величиной коэффициента не прямолинейности, равным отношению фактического пути, который автомобиль проходит по УДС из начальной точки А в конечную точку маршрута Б, к воздушному расстоянию между этими точками:

Коэффициент не прямолинейности изменяется от 1,1 до 1,4. Наименьший коэффициент не прямолинейности имеет радиально-кольцевая схема (1,00–1,10), наибольший — прямоугольная (от 1,25 до 1,30) (при прямоугольно-диагональной схеме он может колебаться в пределах 1,11–1,20).

3. Пропускная способность улично-дорожной сети.

Данный показатель определяется максимальным количеством автомобилей, проходящих через поперечное сечение в единицу времени — час.

Пропускная способность УДС зависит от уровня загрузки отдельных магистралей, способа регулировки движения на пересечениях, удельного веса магистралей непрерывного движения, состава транспортного потока, состояния покрытия и других причин.

Пропускная способность при одинаковой плотности УДС прямоугольной и прямоугольно-диагональной схем выше других — из-за наличия параллельных улиц-дублеров.

4. Уровень загрузки центрального транспортного узла.

Данный показатель зависит от планировочной структуры загрузки центра города.

Наибольшее количество транспортных связей через центр города имеет радиальная сеть, поскольку активно осуществляются перевозки по лучевым улицам в диаметральном направлении. Радиально-кольцевая схема в значительной степени устраняет этот недостаток, поскольку периферийные потоки осуществляются по кольцевым улицам в объезд центра.

Лишена этого недостатка прямоугольная схема, позволяющая рассредоточить транспортные потоки по параллельным улицам [3,4,5].

Подводя итог можно сделать вывод. Геометрические схемы УДС разнообразны и у каждой из них есть свои достоинства и недостатки, но важно, чтоб геометрическая схема УДС отдельно взятого города удовлетворяла следующим требования.

1. Способствовала рациональному размещению различных функциональных городских зон и обеспечивала кратчайшую связь между отдельными функциональными районами города. Т. е. должна быть запроектирована таким образом, чтобы суммарные затраты времени на передвижение в один конец от места жительства до мест приложения труда для 80–90 % населения не превышали 40 мин в крупных и крупнейших городах. Норматив этот сохраняется и для других городов, где место приложения труда находится на значительном расстоянии от жилых районов, как, например, при вредной по санитарным требованиям промышленности, размещаемой с большой защитой зоной разрыва. В остальных городах и населенных местах время сообщения между селитебными районами и местами приложения труда не должно превышать 30 мин.
2. Обеспечивала необходимую пропускную способность магистралей и транспортных узлов с разделением движения по скоростям и видам транспорта.
3. Обеспечивала возможность перераспределения транспортных потоков при временных затруднениях на отдельных направлениях и участках.
4. Обеспечивала удобный подъезд к объектам внешнего транспорта (аэропортам, автовокзалам) и выезд на загородные автомобильные дороги.
5. Обеспечивала безопасное движение транспорта и пешеходов [3,5].

Литература:

1. Джавадов А. А. Совершенствование схемы организации дорожного движения на пересечении улиц Рокоссовского, Землячки, Покрышкина в городе Волгограде. / А. А. Джавадов, Ю. Я. Комаров // Научная дискуссия: вопросы технических наук: сб. ст. по материалам LVIII Международной научно-практической конференции «Научная дискуссия: вопросы технических наук». — № 5(45). — М., Изд. «Интернаука», 2017. — С. 35–47.
2. Клинковштейн Г. И., Афанасьев М. Б. Организация дорожного движе¬ния: Учеб. для вузов.– 5-е изд., перераб. и доп. — М: Транспорт, 2001–247 с.
3. Улично-дорожная сеть городов [Электронный ресурс] // Studme.org — Режим доступа: https://studme.org/96669/logistika/ulichno-dorozhnaya_set_gorodov (дата обращ. 23.10.2017). — Заглавие с экрана.
4. Принципиальные схемы улично-дорожной сети [Электронный ресурс] // Studwood.ru — Режим доступа: https://studwood.ru/1125196/nedvizhimost/printsipialnye_shemy_ulichno_dorozhnoy_seti (дата обращ. 23.10.2017). — Заглавие с экрана.
5. СНиП 2.07.01–89. Градостроительство. Планировка и застройка городских и сельских поселений.