Моделирование транспортной инфраструктуры и транспортных потоков улично-дорожной сети

Транспортная инфраструктура – одна из важнейших инфраструктур, обеспечивающих жизнь городов и регионов. В последние десятилетия во многих крупных городах исчерпаны или близки к исчерпанию возможности экстенсивного развития транспортных сетей. Поэтому особую важность приобретает оптимальное планирование сетей, улучшение организации движения, оптимизация системы маршрутов общественного транспорта.

Решение таких задач невозможно без математического моделирования транспортных сетей. Главная задача математических моделей — определение и прогноз всех параметров функционирования транспортной сети, таких как интенсивность движения на всех элементах сети, объемы перевозок в сети общественного транспорта, средние скорости движения, задержки и потери времени и т.д.

В состав моделирования транспортной инфраструктуры и транспортных потоков улично-дорожной сети входит:

• Имитационное моделирование транспортных потоков
• Создание имитационных моделей для проектов организации дорожного движения
• Анализ проектов организации дорожного движения.
• Отельные работы на имитационных моделях
• Выбор оптимального цикла светофорного регулирования
• Организация парковочных мест на отдельных территориях
• Оптимизация проектов организации дорожного движения
• Визуализация проектов организации дорожного движения
• Создание 3D моделей объектов транспортной инфраструктуры (Создание имитационных моделей участков улично-дорожной с прилегающей архитектурой с целью визуализации и анимации объектов)
• Создание видео-имитации дорожного движения
  

АО “Институт по проектированию объектов дорожного хозяйства Республики Татарстан ТАТДОРПРОЕКТ» эффективно работает в сфере моделирования транспортных потоков в улично-дорожной сети города или региона, что позволяет наглядно увидеть обстановку, в режиме реального времени, на улично-дорожной сети в случае различных дорожно-транспортных ситуаций, с возможностью изменения конфигурации сети.

Наши возможности:

1. Создание и редактирование модели УДС города или региона;
2. Калибровка модели транспортных потоков по данным с детекторов транспорта;
3. Симуляция существующих и прогнозируемых транспортных потоков в визуальном режиме наблюдения;
4. Расчет значений параметров транспортных потоков в ходе симуляции;
5. Симуляция транспортных ситуаций на модели УДС в визуальном режиме наблюдения;
6. Моделирование пассажирских потоков и перевозок в мультимодальных транспортных сетях;
   

Пример моделирования пересечения улицы Проспект Победы и улица Академика Губкина

Существующая ситуация на пересечении.

Имитация реконструкции пересечения. Вариант №1 

Имитация реконструкции пересечения. Вариант №2

Интеллектуальные транспортные системы простыми словами: примеры, технологии, элементы

В настоящее время во всем мире наблюдается рост дорожного движения. Из-за существенного увеличения автомобильного парка и ограниченной пропускной способности улично-дорожной сети возникает большое количество конфликтных ситуаций и резко снижается транспортная мобильность.

Опыт крупных городов мира показывает, что проблему загруженности дорог нельзя решить одним лишь строительством магистралей: на новый участок дороги сразу же устремляется огромное количество машин, образуя затор. Для эффективной регуляции транспортного потока необходимо внедрение ИТС.

Интеллектуальная транспортная система – это комплекс систем, который помогает более эффективно эксплуатировать транспортную сеть, используя информационные, коммуникационные и управленческие технологии, встроенные в транспортное средство или дорожную инфраструктуру. Основой интеллектуальных транспортных систем является информация, которую необходимо собирать, обрабатывать, интегрировать и распространять. Комплекс ИТС способен выполнять функции диспетчерского ситуационного и оперативного координирования взаимодействий всех участников дорожного движения, спецслужб и ведомств.

Сбор данных для системы управления городским и пригородным транспортом

Для построения интеллектуальных транспортных систем в дорожном движении в первую очередь требуется организовать сбор информации о состоянии трафика. Один из способов это сделать – обеспечить получение данных непосредственно от пользователей. Практически у каждого человека есть смартфон с GPS и другими полезными датчиками, которые позволяют передавать актуальные сведения о транспортной системе. Для сбора информации может быть разработано приложение, где пользователь будет указывать свой маршрут, помогая системе собрать данные о скорости, задержках на определенных участках, высоте над уровнем моря и многих других факторах, которые могут быть использованы для анализа дорожной обстановки.

Второй способ сбора сведений не требует непосредственного участия человека: он предполагает использование современной аналитики Big Data. Уже сегодня существуют программы и целые системы, которые помогают анализировать передвижение людей через SIM-карты в телефонах, собирая большие массивы анонимных данных.

Собранные с помощью смартфонов сведения позволяют получать и использовать реальную информацию о положении и динамике перемещения населения в любой части дорожной сети. Используя подобные решения, можно начать строительство современных систем управления городским пассажирским транспортом, а также целых «умных городов».

В дополнение к вышеупомянутому мониторинг транспорта на дороге можно организовать с помощью высококачественных камер и дорожных радаров. Эти технологии позволяют получить необходимую информацию о скорости, расстоянии между транспортными средствами, маршрутах, движении через перекрестки, задержках и распределении между отдельными полосами движения.

Населенные пункты должны располагать максимально точными сведениями об обстановке на транспортных маршрутах, чтобы правильно планировать и выстраивать городскую дорожную инфраструктуру, оптимизировать ее с учетом потребностей граждан и текущих условий.

Как работает технология умного транспорта

Построение интеллектуальных транспортных систем города требует:

• сбора информации;
• анализа трафика;
• моделирования трафика;
• обмена данными;
• управления дорожным движением и ТС.

Для работы умного городского транспорта необходимы технологии, благодаря которым будет вестись обмен данными между центром системы и всеми ее компонентами, а также между отдельными элементами коммуникации. Обязательным компонентом любого современного транспортного решения являются информационные подсистемы, главное назначение которых заключается в повышении доступности информации для пользователей общественным транспортом.

Все вышеперечисленное требуется для управления интеллектуальными транспортными системами, для обеспечения эффективной работы дорог, перекрестков и автомагистралей:

• для оптимизации движения частного и общественного транспорта;
• быстрого реагирования на ситуацию на дороге;
• повышения безопасности движения;
• недопущения всевозможных нарушений и т.д.

В городе должен быть создан единый центр управления ИТС, куда будут в онлайн-режиме передаваться данные с детекторов мониторинга транспортных потоков и дорожная обстановка с фото- и видеокамер. Система также должна фиксировать скорость потока, количество автомобилей и общественного транспорта, метеоусловия и состояние трассы. В случае ДТП система должна предупреждать о затруднениях на дороге и подсказывать объездные пути. Сигналы светофоров должны меняться в зависимости от загруженности соседних перекрестков. При действии описанной системы появится возможность координировать потоки в случае заторов, отменять непопулярные маршруты и назначать новые.

Элементы ИТС

Интеллектуальные транспортные системы на дорогах представляют собой целый комплекс функционального оборудования, которое осуществляет сбор информации, управление транспортным потоком и информирование участников дорожного движения.

Только при условии оснащения системы необходимым оборудованием и его комплексной работе можно добиться существенного улучшения ситуации на дорогах в мегаполисах.

Дорожные видеокамеры

Дорожные камеры выступают «глазами» современных интеллектуальных транспортных систем. Это камеры высокого разрешения, которые повсеместно используются разработчиками ИТС и комплексов видеофиксации нарушений ПДД.

В системах используются промышленные камеры, которые позволяют эффективно следить за дорожным потоком, выделять и трассировать движущиеся объекты, выполнять захват кадров с государственными регистрационными знаками транспортных средств, а также распознавать буквенно-символьные изображения на номерах.

Умные светофоры

Умным принято называть светофор, которым управляет специальная программа, позволяющая устройству самостоятельно принимать решения, в том числе на основе поступающей информации о дорожном движении с других аналогичных приборов.

Выделяют три режима работы светофоров:

1. Локальный. Устройство работает по заложенной схеме, в которой, к примеру, учитывается утренний и вечерний час пик, а также малая загрузка в течение дня.
2. Координированный. Предполагает координацию работы нескольких светофоров в одной зоне. Часто режим используется на «вылетных» дорогах. Светофоры работают синхронно, пропускают определенное количество автомобилей, что способствует поддержанию интенсивного движения на участке.
3. Адаптивный. Светофор работает самостоятельно и автоматически принимает решения на основе поступающих данных о дорожной ситуации. Данные о потоке устройство получает через индукционные петли или датчики.

В городах, где уже используются подобные системы, обязательно функционирует ситуационный центр, который также помогает пропускать на вызовы автомобили экстренных служб.

Детекторы транспортного потока

Это специальные измерительные приборы, работающие с помощью чувствительных элементов, усилителя-преобразователя и выходного устройства. Прибор фиксирует факт прохождения или присутствия транспортного средства в контролируемой зоне, вырабатывает первичный сигнал, который впоследствии усиливается, обрабатывается и преобразуется в удобный для регистрации вид.

Существуют несколько типов детекторов, различающихся по принципу действия чувствительных элементов:

• контактные;
• электромагнитные;
• детекторы излучения.

Электронные средства оплаты проезда

Необходимость оплаты проезда способствует образованию заторов на автодорогах. Чтобы уменьшить пробки, используются так называемые электронные средства оплаты проезда – транспондеры.

Это приемно-передающие устройства, которые позволяют безостановочно двигаться через платные пропускные пункты. Они устанавливаются на лобовое стекло авто, имеют уникальные лицевые счета и идентификационные номера. Чтобы заплатить за проезд, водителю достаточно сбросить скорость до 30 км/ч и деньги автоматически спишутся со счета.

Информационные табло

Это основное средство информирования водителей о ситуации на дорогах. На табло может выводиться различная информация:

• загрузка участков дороги;
• наличие ДТП на маршруте;
• количество общественного транспорта;
• состояние дорог и т. д.

Паркоматы

Чтобы упростить, обезопасить дорожную систему города, необходимо продумать и парковку. С этим отлично справляются паркоматы – устройства, которые располагают в местах автоматизированной платной парковки. С их помощью автомобилист может самостоятельно осуществлять оплату парковки в соответствии с заданными тарифами.

Приборы не только упрощают жизнь водителям, но и делают парковку более экономичной из-за снижения затрат на сотрудников.

Автоматизированное управление освещением

Система управления освещением дает возможность полностью автоматизировать уличное и дорожное освещение. Она способна самостоятельно принимать решение о необходимости включения или выключения света в соответствии с ситуацией на дороге, временем суток и других факторов.

Система работает по заложенному алгоритму, получая информацию с различных датчиков, фиксирующих загрузку и освещенность зоны дороги.

Средства автоматической фиксации нарушений

Один из важнейших элементов ИТС, который предназначен не столько для фиксации нарушений ПДД, сколько для предотвращения таких нарушений и ДТП.

Камеры способны зафиксировать любое нарушение правил и сделать наказание за создание опасной ситуации на дороге обязательным, благодаря чему автомобилисты будут более ответственно соблюдать ПДД.

Преимущества внедрения систем «Умный транспорт»

Уже строящиеся, а также находящиеся в процессе разработки транспортные системы, обладают целым рядом достоинств, благодаря которым о возможности внедрения технологии задумываются представители правительства и бизнеса в городах по всему миру.

К примеру, разрабатывается российская интеллектуальная транспортная система (РИТС), направленная одновременно на:

• снижение опасности дорожного движения, уменьшение числа ДТП и смертности на дорогах;
• обеспечение беспрепятственного передвижения спецслужб и спецтранспорта на вызовы;
• оперативное и точное доведение информации до спецслужб о ситуации на дорогах;
• информирование водителей о нарушении ПДД;
• фиксацию любых фактов нарушения водителем ПДД;
• повышение внимания водителя во время движения и недопущение засыпания за рулем;
• создание необходимых условий для сокращения времени, которое приходится тратить пассажирам, чтобы добраться на работу или в любое другое место в городе;
• обеспечение возможности выбора оптимального по удобству и скорости маршрута;
• оптимизацию движения с учетом ситуации на дорогах и т. д.

При этом в более глобальном плане внедрение технологий ИИ в транспорте имеет два основных преимущества: удобство для пассажиров и интеграция с дорожно-транспортными службами.

Удобство для пассажиров

В России планируется создание интеллектуальных транспортных систем таким образом, чтобы они позволили сделать жизнь населения более комфортной и простой. Благодаря умным решениям, водитель или пассажир общественного транспорта будет проинформирован о реальном положении дел на дороге, а главное – сможет добираться из пункта «А» в пункт «Б» максимально быстро и безопасно. Кроме того, значительно облегчится поиск парковочных мест, ведь информация о загруженности парковок будет легко доступна любому автомобилисту.

Интеграция с дорожно-транспортными службами

Внедрение интеллектуальных транспортных систем предполагает их интеграцию с дорожно-транспортными службами. В случае возникновения любой опасной или аварийной ситуации программное обеспечение сможет быстро провести все уполномоченные спецслужбы до нужного места, чтобы они могли оказать помощь населению, к примеру, в случае ДТП.

Предупреждение ДТП

ДТП происходят по самым разным причинам. ИТС дают возможность существенно снизить влияние всех факторов, увеличивающих шанс попадания автомобиля в аварию.

Технологии интеллектуальных транспортных систем позволяют:

• отслеживать стиль вождения и фиксировать опасные тенденции;
• выявлять неисправности автомобиля;
• предупреждать об опасных участках дороги;
• фиксировать и оперативно реагировать на факты нарушения ПДД.

Примеры реализации систем управления транспортом

Умный общественный транспорт сегодня чрезвычайно актуален, поэтому в разных странах и городах ведется разработка и внедрение индивидуальных технических и программных решений, позволяющих сделать дорожное движение более безопасным и удобным.

Система «умный транспорт» в Сингапуре

В Сингапуре на большинстве дорог установлены детекторы транспорта и видеокамеры – каждые 500 и 1000 метров соответственно. Ими также оснащаются светофоры и городские автобусы. Все данные отправляются в единый центр управления, где они анализируются и используются для улучшения ситуации на дорогах.

В стране работает планировщик поездок, для которого используются сведения из диспетчерских служб такси. С помощью этих данных вычисляется средняя скорость движения по основным автомагистралям, и планировщик корректирует выдаваемый маршрут. Активно используются радиоканалы, по которым передаются сводки о загруженности ключевых дорог и развязок. В часы пик информирование граждан учащается.

Япония

Основа ИТС Японии – система автомобильной информации и связи, на базе которой делают навигаторы для машин и через которую можно получить GPS-данные о загруженности дорог и объездных путях. Сведения передаются с придорожных передатчиков и маяков, установленных еще в 1995 году, в единый информационный центр. Информация о ДТП, ремонте покрытия и пробках поступает непосредственно на навигаторы водителей.

Соединенные Штаты Америки

В стране для систем управления транспортом используется стандарт DSRC – беспроводной канал связи. С помощью этого решения участники движения могут получать уведомления и предупреждения об аварийных ситуациях. Кроме того, американская транспортная система позволяет контролировать работоспособность автомобилей удаленно в режиме реального времени, собирать пошлины электронно, предупреждать о возможности лобового столкновения или переворота автомобиля и т.д.

Развитие ИТС

Многие компании сегодня специализируются на разработке интеллектуальных транспортных систем и средств цифровизации, так как они имеют громадный потенциал для всех без исключения участников дорожного движения. Уже сегодня в нашу повседневную жизнь вошли беспилотные автомобили, а следующий шаг – беспилотные автобусы и другой общественный транспорт.

В будущем пассажиры смогут выстраивать оптимальный маршрут для своих путешествий с учетом всевозможных внешних условий – загруженности дорог, местоположения общественного транспорта, аварий, доступности остановок и т. д. Умные технологии сделают жизнь намного удобнее и безопаснее.

Проблемы внедрения и стоимость интеллектуальных транспортных систем

Многие компании продумывают архитектуру интеллектуальных транспортных систем, предлагают все более современные и технологичные решения для контроля ситуации на дороге, однако далеко не все из них сегодня реализуются.

Задача модернизации транспортной системы даже одного города имеет огромные масштабы. Проекты требуют порой сумасшедших инвестиций – чего только стоит установить камеры через каждые 500 метров на всех дорогах, как это сегодня делается в Сингапуре.

И одними камерами проекты не ограничиваются: для их работы требуются невероятные ресурсы, поэтому развиваться и строиться умные системы могут только при наличии соответствующего институционального потенциала, которого нет в большинстве государств.

Умный транспорт в России

Среди стран, вставших на путь интеллектуализации транспорта, выделяют и Россию. В государстве делается немало для модернизации устаревшей системы.

Например, внедряется геопозиционирование, позволяющее узнавать местоположение автобусов, электричек и других участников движения. Оно помогает не только самим пассажирам и путешественникам, но и владельцам бизнеса, желающим контролировать текущее местоположение своих транспортных средств. Работа умного транспорта с геопозиционированием реализуется через интернет вещей, где элементы системы обмениваются информацией между собой. Данные с датчиков из автобусов и на дороге поступают в специально созданное приложение, информирующее пассажиров о положении транспортного средства.

Кроме того во многих городах вводится система единой безналичной оплаты проезда, которая делает все финансовые операции полностью прозрачными.

В целом российская интеллектуальная транспортная система (РИТС) способна решать различные задачи, однако еще неизвестно, как будут реализованы все ее возможности на практике.

Заключение

Разработкой систем умного транспорта в России занимается не так много компаний, и одной из таких является «Центр2М». Мы создаем программные и технологические решения для мониторинга, отслеживания расположения транспортных средств, предотвращения нецелевого использования транспорта, а также предиктивной аналитики для ремонта.

За более подробной информацией обращайтесь по телефону
+7 (499) 754-07-77 или через форму обратной связи на нашем сайте.

Источники:

1. Интеллектуальные транспортные системы (ИТС)
2. “Умные” светофоры, датчики в асфальте. Как технологии борются с пробками и нарушителями
3. Технические средства измерения характеристик транспортных потоков
4. Интеллектуальная транспортная инфраструктура (ИТС) Россия
5. Паркоматы

Задать вопрос

Заполните форму, и наши эксперты ответят вам

5.2 – Автомобильные перевозки | География транспортных систем

Авторы: д-р Жан-Поль Родриг и д-р Брайан Слэк

Автомобильный транспорт предполагает перемещение пассажиров и грузов транспортными средствами по подготовленной поверхности.

Автомобильный и железнодорожный транспорт являются двумя основными видами транспорта, составляющими систему наземного транспорта. Сначала были проложены дороги, поскольку технология паровых железных дорог стала доступна только к 18 веку, в разгар промышленной революции. Исторические соображения важны при оценке структуры существующих наземных транспортных сетей. Современные дороги, как правило, следуют 9Структура сети 0009 создана на основе предыдущих дорог , как это было в случае с современной европейской дорожной сетью. Нынешние дороги Италии, Франции и Британии следуют структуре, установленной римской дорожной сетью столетия назад. Следовательно, существует сильный эффект зависимости пути от автомобильных транспортных сетей.

Первые наземные дороги берут свое начало от троп, которые обычно использовались для перемещения с одной охотничьей территории на другую во время сезонных миграций. С появлением первых империй тропы стали использоваться в коммерческих целях по мере расширения торговли, сбора налогов и перемещения вооруженных сил. Некоторые из них стали дорогами, прежде всего за счет одомашнивания таких животных, как лошади, мулы и верблюды. Использование колесных транспортных средств способствовало строительству более качественных дорог, чтобы выдержать дополнительный вес, поскольку более тяжелые автомобили быстро повреждают грунтовую поверхность. Кроме того, постоянные дожди могут повредить грунтовые дороги и сделать их непрактичными, особенно в сезон дождей. Система автомобильного транспорта требует такого уровня организации труда, финансирования и административного контроля, который может быть обеспечен только формой государственного надзора, обеспечивающей некоторую военную защиту торговых путей и способной выполнять работы по техническому обслуживанию. Нередко общины, расположенные вдоль дорожных систем, должны были бесплатно проводить работы по строительству и содержанию дорог в рамках своих феодальных обязательств.

К 3000 г. до н.э. в Месопотамии появились первые мощеные дороги, а к 625 г. до н. э. для мощения дорог в Вавилоне использовался асфальт. В Персидской империи в 5 веке до нашей эры была система дорог протяженностью 2300 км. Однако Римская империя создала первую крупную систему дорог с 300 г. до н.э. и позже, в основном по экономическим, военным и административным причинам. Он опирался на надежные методы дорожного строительства, включая закладку фундамента и строительство мостов. Это также было связано с созданием панконтинентальных торговых путей, таких как Шелковый путь, связывающий Европу и Азию к 100 г. до н.э. Однако большинство этих маршрутов представляли собой отмеченные тропы по степям и другим полузасушливым районам.

Линейность, пропускная способность и поверхность дорогРимская империя, c125 ADРимская дорога (Аппиева дорога)Шелковый путь и арабские морские путиМагистрали в Великобритании, конец 18-го и начало 19-го века

После падения Римской империи в 5-м веке интегрированная дорога транспорт в Европе пришел в упадок, поскольку большинство дорог строилось и обслуживалось на месте. Из-за отсутствия технического обслуживания многих участков дорог и фрагментации политических образований наземный транспорт стал опасным видом деятельности. С 14 века инки построили в Андах разветвленную систему дорог, протяженностью более 40 000 км. Однако система использовалась только пешими и вьючными животными (ламами).

Создание современных национальных государств в 17 веке позволило официально создать национальные системы автомобильного транспорта. В 18 веке во Франции благодаря усилиям центрального правительства была построена система Королевских дорог протяженностью 24 000 км, по которой был организован общественный транспорт в виде дилижансов, перевозящих пассажиров и почту. Британцы, в основном за счет частных усилий, построили 32 000 километровую систему магистралей, по которым нужно было платить за использование дорог. Аналогичная инициатива была предпринята в США в 19 в.го века, а к началу 20 века действовала сеть из 3 млн км дорог, большинство из которых грунтовые. 1794 год знаменует собой начало современных автомобильных перевозок с первым почтовым автобусом между Лондоном и Бристолем, курсирующим по расписанию.

Большое значение имели также технологические инновации в дорожном строительстве, позволившие построить надежные и недорогие дороги с твердым покрытием. Одно из таких достижений было сделано шотландским инженером МакАдамом, который разработал процесс (позже известный как щебень), в котором твердые и водонепроницаемые дорожные покрытия были сделаны из сцементированного щебня, связанного вместе либо водой, либо битумом. Это обеспечило более дешевое, прочное, гладкое и нескользкое покрытие, что значительно повысило надежность и скорость движения по дорогам. Многие дороги теперь можно было надежно использовать круглый год. Развитие дорог ускорилось в первой половине 20 века. К 1920-х годах первая всепогодная трансконтинентальная магистраль Lincoln Highway протянулась на более чем 5300 км между Нью-Йорком и Сан-Франциско. Однако это был просто набор связанных дорог. Германия была первой, кто построил современную автомагистраль (автобан) в 1932 году с такими характеристиками, как ограниченный доступ, эстакады и разделение дорог, которые в конечном итоге стали общими характеристиками современных систем автомобильных дорог. Во время Второй мировой войны мобильность и логистика были важными факторами, связанными с использованием танков и грузовиков, передвигающихся по дорогам.

Эпоха после Второй мировой войны представляла собой период быстрого расширения автомобильных транспортных сетей по всему миру. Самым выдающимся достижением в области дорожно-транспортной инженерии той эпохи было устройство американской системы автомагистралей между штатами. Его строительство началось в 1956 году со стратегической целью обеспечения национальной дорожной системы, обслуживающей американскую экономику, а также способной поддерживать передвижение войск и действовать как взлетно-посадочная полоса в случае чрезвычайной ситуации (хотя последние две цели никогда не использовались). Около 56 000 км было построено между 1950-е и 1970-е годы, ознаменовавшие годы ее самого быстрого роста. В период с 1975 по 2006 год к системе было добавлено всего 15 000 км, что подчеркивает рост затрат на строительство и снижение отдачи. Всего было построено около 70 000 км четырехполосных и шестиполосных автомагистралей, связавших все крупные американские города от побережья до побережья. Аналогичный проект был реализован в Канаде, когда в 1962 году было завершено строительство Трансканадского шоссе. Вскоре за ним последовали и другие развитые страны.

К 1970-м годам каждая современная страна построила национальную систему автомобильных дорог, что привело к общеевропейской системе в случае Западной Европы. Эта тенденция в настоящее время имеет место во многих развивающихся странах, поскольку одним из первых признаков экономического развития является ускоренный процесс строительства дорог. Например, Китай строит национальную систему автомобильных дорог, протяженность которой в 2018 году увеличилась до 142 600 км, что значительно превышает длину американской межштатной автомагистрали. Другой примечательный недавний пример касается индийской национальной системы автомобильных дорог, получившей название «Золотой четырехугольник» из-за ее прямоугольной формы, соединяющей самые важные города Индии (Дели, Калькутта, Ченнаи и Мумбаи). Строительство системы автомагистралей протяженностью 5 800 км началось в 2001 г. и было завершено в 2013 г. Проекты строительства автомагистралей стали обычным явлением в развивающихся странах, таких как Латинская Америка и страны Африки к югу от Сахары, что подчеркивает быстрые темпы автомобилизации при достижении среднего уровня доходов.

Строительство дороги Макадам, Мэриленд, 1823Всемирная сеть основных дорогСистема межгосударственных автомагистралейПротяженность системы автомагистралей между штатами и Китайской системы скоростных автомагистралей Это представляет собой резкое изменение в застроенной среде с массовым добавлением дорожной инфраструктуры, поддерживающей городскую мобильность и соединяющей города. Воздействие автомобильного транспорта обширно, но его масштабы остаются локальными и региональными, в большей степени для пассажиров, чем для грузов. Для пассажиров рост использования дорог в основном был вызван ростом доходов с их влиянием на владение автомобилями и пригородами. Рост автомобильных грузовых перевозок был вызван главным образом ростом доходов, что повлияло на уровень потребления, а также глобализацией. Увеличилась грузоподъемность транспортных средств, а автомобили были адаптированы для таких сегментов рынка грузовых перевозок, как скоропортящиеся продукты, топливо, строительные материалы и контейнеры. Массив 9Также возникли 0021 проблемы , такие как расход топлива, воздействие на окружающую среду, заторы на дорогах и безопасность (аварии).

Дороги имеют функциональную иерархию в зависимости от их роли в транспортной сети. В верхней части иерархии находятся автострады (шоссе), то есть дороги с ограниченным доступом без перекрестков. Чтобы соединить пересекающиеся автомагистрали, было построено большое количество развязок, что привело к появлению различных конструкций для уменьшения транспортного потока и необходимой площади. Обмен клеверным листом стал одним из самых распространенных. Есть также магистрали, которые представляют собой дороги со светофорами на перекрестках, заставляющие транспортные средства останавливаться. Эти магистрали питаются коллекторами и местными дорогами, основная цель которых – соединение конкретных видов деятельности (жилых домов, розничных магазинов, промышленных предприятий). Эта сеть обеспечивает услуги «точка-точка», что является заметным преимуществом автомобильного транспорта по сравнению с другими видами транспорта.

Виды автомобильного транспорта имеют ограниченный потенциал для достижения эффекта масштаба . Это связано с ограничениями по размеру и весу, налагаемыми правилами, а также техническими и экономическими ограничениями двигателей. В большинстве юрисдикций грузовые автомобили и автобусы имеют определенные ограничения по весу и длине, которые налагаются из соображений безопасности, а также из-за того, что интенсивное использование дорог тяжелыми грузовиками наносит ущерб дорожной инфраструктуре и увеличивает затраты на техническое обслуживание. В то время как в Соединенных Штатах максимальная полная масса автомобиля составляет 36 метрических тонн (80 000 фунтов), в Европе и Китае эти цифры составляют 40 (88 000 фунтов) и 49 тонн.(100 000 фунтов) метрических тонн соответственно. Кроме того, существуют жесткие ограничения на тяговую мощность легковых автомобилей, автобусов и грузовиков из-за значительного роста энергопотребления, сопровождающего увеличение веса транспортных средств. По этим причинам грузоподъемность отдельных дорожных транспортных средств ограничена, а технологические возможности для их улучшения ограничены.

Мировое автомобильное производство и автопарк, 1965–2021 гг. Распределение автомобильных поездок по пройденному расстоянию, СШАОсновной проект транспортных развязокАвтомобильное производство, отдельные страны, 1950-2021Продажи транспортных средств, Соединенные Штаты, 1931–2021Годовые автомобильные мили, пройденные в Соединенных Штатах, и изменения по сравнению с прошлым годом, 1971–2022

Автомобильный транспорт характеризуется резкой концентрацией движения по распределению Парето. Нередко 20% дорожной сети обеспечивают от 60 до 80% трафика . Это наблюдение подкрепляется тем фактом, что общества имеют важные различия с точки зрения плотности, пропускной способности и качества своих дорожно-транспортных инфраструктур, в основном из-за их уровня развития. Острые географические различия активов и запасов являются нормой. Технологическая эволюция автотранспортных средств является постоянной тенденцией с момента создания первых автомобилей. Однако основная технология движения очень похожа, поскольку автомобильный транспорт в значительной степени зависит от двигателя внутреннего сгорания.

Новые материалы (керамика, пластик, алюминий, композитные материалы), топливо (электричество, водород, природный газ) и информационные технологии (управление транспортными средствами, определение местоположения, навигация и взимание платы за проезд) постоянно интегрируются в дорожных транспортных средств для повышения их эффективности и надежности. Однако есть признаки того, что пиковая мобильность, измеряемая в пройденных километрах транспортных средств, может быть достигнута при автомобильных перевозках, когда использование автомобилей достигнет оптимального уровня распространения. Действуют уравновешивающие силы, такие как перегруженность, старение населения и даже информационные технологии (удаленная работа). Спрос на грузоперевозки продолжает расти за счет роста доходов, глобальных цепочек поставок и электронной коммерции.

Городское население значительно увеличилось за последние 50 лет, и по состоянию на 2020 год около 56% мирового населения были урбанизированы. В Соединенные Штаты. Основным ограничением является не отсутствие дохода, а физическая нехватка места для размещения высокого уровня владения автомобилем. Это потребует новых или альтернативных методов перевозки грузов и пассажиров по городским дорогам. Сокращение выбросов транспортных средств и воздействия инфраструктуры на окружающую среду является обязательным условием для обеспечения устойчивой окружающей среды. Таким образом, при таких обстоятельствах езда на велосипеде должна рассматриваться как альтернатива автомобилю в городских районах, широко распространенная в развивающихся странах, хотя и больше по экономическим причинам. Однако потенциал велосипеда связан с его заменой существующим пользователям общественного транспорта. Потенциал замены поездок на автомобиле поездками на велосипеде ограничен, поскольку большинство поездок на автомобиле покрывают более длинные расстояния, которые нелегко заменить другими видами транспорта, включая велосипед. Схемы парковки велосипедов на городских остановках — это стратегия, которую можно использовать для стимулирования замены. Также были созданы велосипедные бассейны, чтобы побудить городских жителей использовать их для коротких поездок.

Мировое производство велосипедов, 1950–2018 гг. Рикши (велосипеды), Джог, Джакарта, Индонезия Доля велосипедного движения в общем количестве поездок, отдельные страны, 2015 г. Велосипедный бассейн, Париж, Франция

Даже при наличии альтернатив автомобильный транспорт сохраняет значительное преимущество над другие режимы:

• Капитальные затраты на транспортных средств относительно низки, относительно легко получить вход для новых пользователей. Это помогает обеспечить, например, высокую конкурентоспособность отрасли грузоперевозок, но с низкой рентабельностью. Низкие капитальные затраты также обеспечивают быстрое распространение инноваций и новых технологий в отрасли, поскольку парк может обновляться в течение десяти лет.
• Дорожные транспортные средства имеют высокую относительную скорость по сравнению с немоторизованными видами транспорта и общественным транспортом, причем основным ограничением являются нормативные ограничения скорости.
• Автодорожный транспорт предлагает гибкость выбора маршрута , как только будет обеспечена сеть дорог. Он имеет уникальную возможность оказывать услуги «от двери до двери» как для пассажиров, так и для грузов.

Благодаря этим многочисленным преимуществам автомобили, автобусы и грузовики стали предпочтительными видами транспорта для многих поездок и привели к их доминирование на рынке поездок на короткие расстояния . Успех легковых и грузовых автомобилей породил несколько серьезных проблем. Заторы на дорогах стали характерной чертой большинства городских районов по всему миру. Кроме того, автомобильный транспорт является причиной многих серьезных внешних экологических факторов, связанных с транспортом, в частности выбросов CO2. Решение этих вопросов становится серьезной политической задачей, как на местном, так и на глобальном уровне. Ожидается симбиоз между типами дорог и типами движения со специализацией (зарезервированные полосы и часы).

Постоянная проблема автомобильных грузовых перевозок касается пустых транзитных перевозок . Из-за дисбаланса торговых и коммерческих потоков около 20% всех грузовых потоков пустуют. Эту характеристику сложно смягчить, поскольку она связана с фундаментальной структурой спроса на грузовые перевозки. Например, все грузовые потоки, связанные с розничной торговлей, обычно имеют одно направление, например, от завода-изготовителя к распределительному центру и от распределительного центра к магазину или дому потребителя для электронной коммерции. Возможности возврата грузов для этих потоков ограничены.

Дорожная инфраструктура умеренно дорогая в обеспечении, но существует большое расхождение в стоимости, от гравийной дороги до многополосной городской скоростной автомагистрали. Поскольку транспортные средства могут подниматься по умеренным склонам, физические препятствия менее важны, чем для некоторых других наземных видов транспорта, а именно для железных дорог и барж. Большинство дорог предоставляется государством в качестве общественного блага , в то время как подавляющее большинство транспортных средств находится в частной собственности. Таким образом, капитальные затраты обычно ложатся на плечи общества и не ложатся так сильно на один источник, как в случае других способов. В отличие от многих транспортных инфраструктур, где пользователь платит за сеть с помощью механизмов ценообразования, 95% финансирования дорожной инфраструктуры покрывается государственным сектором, оставляя напоминание за счет дорожных сборов. Таким образом, автомобильный транспорт имеет уникальную характеристику, заключающуюся в том, что некоторые затраты вынесены на внешний уровень, что является косвенной формой субсидирования мобильности.

Публичное предложение бесплатной дорожной инфраструктуры дает ряд преимуществ частному сектору, но также может привести к внешним эффектам. Основное преимущество очевидно; пользователи дорог, как правило, не несут полных эксплуатационных расходов , что подразумевает, что автомобильные перевозки имеют тенденцию быть ниже реальных рыночных цен. Для автомобильных грузовых перевозок это можно рассматривать как субсидию, поскольку содержание дорог не является частью эксплуатационных расходов, а косвенно связано с налогами и сборами. Пока есть свободная пропускная способность дорог, эта ситуация работает на благо пользователей. Однако, когда начинают возникать перегрузки, пользователи имеют ограниченное влияние на строительство новой и улучшенной инфраструктуры для смягчения проблемы, поскольку они не владеют инфраструктурой и используют ее бесплатно.

Лоббирование государственных организаций с целью получения инвестиций в дорожную инфраструктуру общего пользования может быть очень длительным процессом, связанным с постоянными задержками и изменениями. Таким образом, участники дорожного движения оказываются в ловушке ситуации, которую они мало что могут изменить, поскольку она предоставляется бесплатно. Это можно обозначить как « проклятие бесплатных дорог ». Предприятие, владеющее собственной сетью и управляющее ею, например железнодорожная компания в Северной Америке, имеет преимущество, заключающееся в непосредственном внедрении усовершенствований за счет собственного капитала, если на каком-либо сегменте ее сети возникает перегрузка. Таким образом, он лучше справляется с перегрузками и отвечает стратегическими инвестициями, менее подверженными политическому захвату.

Средняя предельная стоимость грузоперевозок на милю, Соединенные Штаты, 2008–2020 гг. Сторонняя служба по перевозке меньшего количества грузов, FedEx Мост Джорджа Вашингтона,

. Правительства могут экспроприировать землю, необходимую для строительства дорог, поскольку у частного предприятия могут возникнуть трудности с экспроприацией без государственной поддержки. Другим важным аспектом дорог является их экономия на масштабе и их неделимость , подчеркивающая, что строительство и содержание дорог дешевле, когда система экстенсивна, но до предела. Как это ни парадоксально, все виды автомобильного транспорта имеют ограниченные возможности для достижения эффекта масштаба. Это связано с ограничениями по размеру, налагаемыми правительствами, а также с техническими и экономическими ограничениями источников энергии, а также с тем, какой вес может выдержать инфраструктура. В большинстве юрисдикций грузовики и автобусы имеют определенные ограничения по весу и длине. Таким образом, расширение дорожных сетей дает общесистемные преимущества, но ограничения в отношении транспортных средств. Кроме того, существуют жесткие ограничения на тяговые способности дорожных транспортных средств из-за значительного увеличения потребления энергии, сопровождающего увеличение веса транспортируемой единицы. По этим причинам грузоподъемность отдельных дорожных транспортных средств ограничена. Даже если дороги являются дорогостоящей инфраструктурой для строительства и обслуживания, они также являются источником дохода:

• Затраты . Они включают затраты на обеспечение права проезда, в том числе расходы на экспроприацию, которые могут быть подвержены задержкам. Затраты на разработку (планирование), затраты на строительство, техническое обслуживание и административные расходы являются значительными. Затраты на строительство простой двухполосной дороги могут составлять от 2 до 3 миллионов долларов за километр в районе с низкой плотностью населения, и эта стоимость может легко удвоиться в районах с более высокой плотностью населения. Существуют альтернативные издержки строительства дорог в виде убытков от земельных налогов и внешних издержек, связанных с авариями и загрязнением.
• Доход . Автомобильный транспорт связан с несколькими источниками государственных доходов, включая регистрацию, налоги на газ, налоги с продаж при покупке транспортных средств, дорожные сборы, парковку и страховые взносы. Косвенно автомобильный транспорт создает спрос на производство транспортных средств, услуги по ремонту и техническому обслуживанию, а также на поставку и распределение энергии. Другая форма косвенного дохода связана с нарушениями правил дорожного движения (например, превышение скорости), которые используют соображения общественной безопасности для сокрытия методов получения доходов местными органами власти.

Во многих случаях правительствам бросают вызов как хранителям дорожной инфраструктуры. Заманчиво отложить ремонт или улучшение дорог из-за высоких затрат. Бюджетные проблемы также подталкивают к увеличению налогов и сборов, продаже активов и сокращению расходов. Следовательно, все большее число дорог было приватизировано , и компании, специализирующиеся на управлении дорогами, появились по всему миру, от стран со средней до развитой экономикой. Для существующих дорог приватизация возможна только на определенных магистралях, имеющих важное и стабильное движение. Для новых дорог взимание платы за проезд является стратегией возмещения инвестиций и привлечения частных инвесторов. Частные предприятия обычно заинтересованы в том, чтобы участки дорог, которыми они управляют, содержались и улучшались, поскольку качество дорог будет напрямую связано с получением доходов. Большинство платных дорог — это автомагистрали, соединяющие крупные города, или мосты и туннели, где происходит схождение трафика. Независимо от попыток приватизации, большинство дорог не являются экономически выгодными, но они должны присутствовать в обществе, поскольку они необходимы для обслуживания населения. Таким образом, можно ожидать, что в будущем дороги будут по-прежнему преимущественно финансироваться за счет государства, а их строительство и техническое обслуживание будут периодически возникать.

---

Связанные темы

• 5.1 – Виды транспорта, конкуренция и смена видов транспорта
• 8.3 – Городская мобильность
• 8.4 – Проблемы городского транспорта

Библиография

20 9,06120 9,06120 9,06120 (1992) Пути мира: история дорог мира и транспортных средств, которые их использовали. Нью-Брансуик, Нью-Джерси: Издательство Университета Рутгерса.

Лэй, М., Дж. Меткалф и К. Шарп (2020) Прокладывая наши пути: история мировых дорог и тротуаров, Нью-Йорк: CRC Press.

Льюис, Т. (2013) Разделенные автомагистрали: строительство автомагистралей между штатами, преобразование американской жизни. Итака, Нью-Йорк: Издательство Корнельского университета.

Мейер, Дж. Р., Хуйбрегтс, М. А. Дж., Шоттен, К. Г. Дж. и Шиппер, А.М. (2018) «Глобальные модели существующей и будущей дорожной инфраструктуры». Письма об экологических исследованиях, 13-064006. Данные доступны на сайте www.globio.info

Всемирная организация здравоохранения (2009 г.) Глобальный отчет о состоянии дорожной безопасности: время действовать, Женева: Всемирная организация здравоохранения.

Дорога

На автомобильном транспорте уже более 20 лет развиваются интеллектуальные транспортные системы (также называемые дорожной телематикой). Некоторые приложения сейчас широко распространены и хорошо известны. Например, несколько миллионов легковых и грузовых автомобилей оборудованы бортовыми навигационными системами, способными учитывать трафик и информацию о поездках в режиме реального времени.

Почему ЕС должен действовать?

Потенциал интеллектуальных транспортных систем (ИТС) может быть реализован только в том случае, если их развертывание в Европе перейдет от ограниченного и фрагментарного сценария сегодняшнего дня к общеевропейскому сценарию. Транснациональное развертывание

непрерывные трансграничные услуги для информации о поездках и управления дорожным движением не могут предоставляться государствами-членами, если они работают независимо друг от друга.

Скоординированные действия на уровне ЕС будут иметь больший эффект (например, общие правила ответственности), что приведет к крупномасштабной экономии, которая может подтолкнуть рынки.

Интеллектуальные транспортные системы могут способствовать достижению основных целей транспортной политики. Связи между режимами, т.е. общественный транспорт, приобретают все большее значение.

Эффективный и удобный транспорт

Заторы можно уменьшить за счет более эффективного управления спросом и пропускной способностью, что принесет пользу всем участникам дорожного движения. Новые системы помощи и информационные сервисы для водителей сделают вождение более комфортным.

Примеры:

• Динамическое управление дорожным движением на основе данных в режиме реального времени с дорог, транспортных средств и даже мобильных телефонов, а также использование симуляций улучшит стратегии по уменьшению заторов.
• Использование в автомобиле навигационных систем сокращает расстояние до места назначения и может сделать вождение более спокойным и, следовательно, более безопасным.

Безопасный и надежный транспорт

Хотя количество смертельных случаев на дорогах снижается, ежегодно на дорогах ЕС по-прежнему погибает более 40 000 человек.

Новые автомобильные системы безопасности и помощи водителю могут вмешаться до того, как произойдет авария. Поскольку более 90 % всех несчастных случаев вызваны человеческими ошибками, это крайне необходимая разработка.

Примеры:

• Электронный контроль устойчивости (ESC) стабилизирует автомобиль и предотвращает занос. Подсчитано, что ЭСК снижает количество травм при авариях на 7-11 %, а количество погибших на 15-20 %.
• eCall автоматически вызывает службы экстренной помощи и передает данные о местоположении с места происшествия. Таким образом, время реагирования экстренных служб резко сокращается, что снижает количество смертельных случаев на дорогах примерно на 5-10 % и приводит к менее серьезным травмам.
• Подключенные и автоматизированные технологии вождения значительно улучшат транспортные потоки, снизят количество критических ситуаций, оптимизируют обработку соответствующих сценариев, уменьшат нагрузку на водителей и окружающую среду, а также поддержат рабочие места и рост.

Чистота и выбросы CO ₂ – Транспорт с ограниченным потреблением

Существует относительно немного систем и услуг ИТС, которые конкретно направлены на решение экологических задач. Но ИТС может помочь сократить выбросы и сэкономить энергию за счет более эффективного управления спросом, включая использование дорожных сборов и управление доступом.

Примеры:

• С системами электронного сбора зарядка дорожных транспортных средств может быть гибкой, например, в зависимости от типа транспортного средства и категории выбросов. Крайне важно, чтобы такие системы могли взаимодействовать через национальные границы, чтобы не создавать новых препятствий для транспортных потоков.

Транспортная инфраструктура

Автомобильный транспорт

INEA

• Наличие и доступ к данным о дорогах
• Наличие точных общедоступных данных для цифровых карт
• Кооперативные системы
• ИТС и уязвимые пользователи дорог
• Национальные отчеты ИТС
• Интеллектуальные транспортные системы для городских районов
• Вопросы ответственности, связанные с использованием приложений ИТС Автомобильная платформа
• Аспекты защиты и безопасности персональных данных, связанные с приложениями ИТС
• Руководство по государственному финансированию
• Отчеты о реализации Директивы ИТС и Плана действий
• Безопасная и охраняемая парковка для грузовиков
• Информация о дорожном движении, связанная с безопасностью (SRTI) и информация о дорожном движении в режиме реального времени (RTTI)
• Интероперабельный eCall для всего ЕС
• Информация о дорожном движении и поездках

• Электронные цены и оплата
• Грузовые перевозки и логистика
• Инфраструктура ИКТ
• Управление дорожным движением
• Информация для путешественников
• Системы безопасности транспортных средств

.