скоро станет полностью российским.
В сфере транспортного планирования применяются различные подходы в зависимости от масштаба решаемых задач – например, микро– и макромоделирование. Они играют уникальную роль в оценке и прогнозировании развития транспортной системы (ТС) в контексте городской среды. О том, как микро– и макромоделирование делают работу транспорта лучше, газете «Транспорт России» рассказали эксперты компании Simetra – директор по продажам программного обеспечения компании Олег Яковенко и руководитель группы транспортного планирования Сергей Блакитный.
Полезная взаимосвязь
Макромоделирование, как правило, ориентировано на стратегическое планирование и оценку на значительный прогнозируемый срок (10–20 лет). Оно позволяет оценивать то, как изменятся в перспективе транспортные потоки в городе – в зависимости от инвестиционных проектов, планов по развитию новых кварталов и появлению объектов, которые будут притягивать транспорт. Прогнозирование спроса на транспортные услуги включает в себя изучение грузопотока и пассажиропотока. Важно обеспечить доступность транспортной инфраструктуры для всех групп населения, в том числе людей с ограниченными возможностями и малоимущих граждан. Развитие эффективной транспортной системы способствует экономическому росту, созданию рабочих мест и привлечению инвестиций.
Используя эти данные, городские планировщики могут определить наиболее эффективные способы удовлетворить потребности горожан и разработать планы, основанные на фактическом спросе. Например, это могут быть крупные торговые центры или логистические комплексы. Такой подход помогает в формировании общих тенденций развития транспортной инфраструктуры и планировании на основе долгосрочных целей.
Взять, к примеру, заказ департамента транспорта и дорожного хозяйства Краснодара, в рамках которого Simetra должна подготовить макромодель транспортного развития Краснодара на период до 2034 года, а также разработать предложения для организации общественного транспорта с расчетом экономического эффекта.
В рамках исследовательских работ была проведена оценка пассажиропотока на разных видах транспорта – общественном, такси (легковой транспорт) и личных автомобилях – внутри Краснодара, а также с учетом пригородного сообщения. В мультимодальную модель включили все виды перевозок по регулярным маршрутам.
Одной из задач проекта стала оптимизация структуры и топологии маршрутной сети на базе существующей транспортной инфраструктуры для наземного пассажирского транспорта по параметрам территориальной доступности, необходимости пересадок и времени поездки.
Эксперты разработали модель, в рамках которой расписание работы транспорта при контроле его соблюдения позволяет снизить время ожидания на остановках, что в свою очередь повышает привлекательность передвижения на общественных видах транспорта.
Микромоделирование сосредоточено на детальном анализе локальных объектов: на организации, к примеру, движения на перекрестке или эффективности работы светофоров. Этот подход позволяет моделировать поведение отдельных участников движения (автомобилей, пешеходов) и оценивать непосредственное влияние точечных изменений на транспортные потоки.
Микромоделирование применяется для тактического планирования и решения задач, требующих немедленных действий или корректировки в краткосрочной перспективе. Именно благодаря микромоделированию становятся возможными большинство так называемых быстрых побед – значительное улучшение транспортной ситуации на ограниченной территории. Как пример – разработанная компанией имитационная модель и проанализированная прогнозная транспортная ситуация при вводе в эксплуатацию Малыгинского моста в городе Брянске. Транспортный объект был построен в 1986 году, к празднованию 1000–летия города, но на протяжении долгого времени не эксплуатировался. После приведения моста в порядок по нему было открыто движение транспорта, что позволило заметно разгрузить центральные улицы.
Перед вводом объекта в эксплуатацию эксперты компании разработали микромодели транспортной ситуации в зоне непосредственного тяготения Малыгинского моста с протяженностью дорог около 50 км для оценки изменившихся условий движения транспорта. В основу модели легли данные с исходной интенсивностью движения транспортных потоков на перекрестках, режимы работы светофоров, а также схема организации дорожного движения и работы транспорта. Всего в микромодель вошли данные с учетом девяти светофоров и 300 мест для автостоянок.
Вместе с тем микро– и макромоделирование отвечает на вопрос: «Что будет, если…». Но каждый делает это на своем уровне и с разной степенью детализации. Несмотря на кажущуюся разницу в масштабах, оба подхода органично дополняют друг друга, позволяя получить полное представление о транспортной ситуации и принимать взвешенные решения, учитывая как общую картину, так и детали конкретных узлов сети.
Например, одна крупная ретейл–компания сейчас строит ТЦ на Пулковском шоссе в Санкт–Петербурге. Для того, чтобы понять, как появление объекта повлияет на непосредственно прилегающую улично–дорожную сеть, целесообразно использовать микромоделирование, однако, если объект крупный, как в данном случае, необходимо посмотреть шире – очень часто заторы «зарождаются» не там, где их наблюдают, а в иных, иногда достаточно удаленных местах. Именно здесь на помощь и приходит макромоделирование, которое позволяет понять, как появление ТЦ повлияет на ситуацию во всем районе.
Еще один ТЦ недавно открылся в Калуге. И здесь Simetra помогла оценить транспортную ситуацию. В рамках проектирования модели транспортных и пешеходных потоков на одном из участков дорог в Калуге было определено, какой будет транспортная ситуация после открытия нового объекта.
Работа выполнялась поэтапно. Вначале был проведен анализ существующих исходных данных – изучались планировочные решения, схема организации дорожного движения, режимы работы светофорных объектов и дополнительные факторы, влияющие на условия движения транспорта. После этого компания провела натурные замеры текущей транспортной ситуации и разработала имитационную транспортно–пешеходную модель рассматриваемого участка.
Следующим этапом было создание гипотезы изменения прогнозных транспортных и пешеходных потоков после открытия нового торгового центра. Затем были разработаны два варианта схем организации дорожного движения с их последующей проверкой на имитационной микромодели.
Срок выполнения проекта составил 3,5 месяца. Компания Simetra выполнила все необходимые работы, сравнила результаты моделирования и выбрала оптимальную схему организации дорожного движения с разработкой рекомендаций по улучшению его условий.
Это не первый проект компании в Калуге. В 2020 году были выполнены работы по оптимизации условий движения в районе Синих мостов с расчетом координированного управления, разработкой алгоритмов адаптивного регулирования светофорных объектов и проверкой решений при помощи имитационного моделирования.
Главное – база данных
Транспортная макромодель представляет собой по сути цифровой двойник транспортной системы города. Она содержит граф транспортной сети с рядом характеристик (количество полос, прохождение маршрутов общественного транспорта), а вся территория разделена на так называемые транспортные районы – участки, разделенные с учетом естественных и искусственных границ, а также по функциональному назначению. Для каждого из таких транспортных районов собираются данные социально–экономической статистики (численность и структура населения, количество рабочих мест, наличие социальных объектов, объектов торговли). Чем больше количество транспортных районов, тем более точными могут быть результаты. Для примера: Санкт–Петербург насчитывает 1400 таких транспортных районов.
Для моделирования поездок используются результаты опросов населения о мобильности, данные по маршрутам общественного транспорта, их вместимости и особенностях использования.
После сбора исходных данных происходит настройка расчетного ядра, запуск расчетов и последующая калибровка модели на основе сравнения полученных показателей с фактическими данными (замерами интенсивности движения, данными о фактических пассажиропотоках на общественном транспорте).
Создание качественной базы данных для города–миллионника, например Краснодара, может занять месяц. В этот период входит проведение полевых обследований, сбор статистики, встречи с чиновниками и строителями. На весь проект с разработкой прогноза, согласованием мероприятий и оценкой их экономической эффективности может уйти до шести месяцев.
Микромоделирование фокусируется на более детальном анализе конкретных элементов сети – организации дорожного движения на отдельных перекрестках, улицах или участках дорог. Данные для этого могут быть получены напрямую из макромодели в виде выгрузки конкретного участка или созданы на основе чертежей, спутниковых снимков и других источников, отражающих физическую конфигурацию исследуемого объекта.
Ключевые данные включают информацию о регулировании движения (например, схемы работы светофоров), составе и интенсивности транспортного потока, характеристиках маршрутов общественного транспорта и их вместимости. На этапе анализа могут учитываться детализированные параметры различных видов транспортных средств.
Для микромоделирования, рассматривающего конкретные участки, например перекрестки или развязки, процесс сбора данных проще – благодаря возможности непосредственного наблюдения и в целом существенно меньшего масштаба работ.
Работы идут, спрос растет
Моделирование в планировании транспортного движения становится все более востребованным в России и для строительной сферы, включая требования к разработке и оптимизации маршрутов общественного транспорта. Его применение не только улучшает качество жизни людей, но и способствует более эффективному и экономически оправданному использованию бюджетных средств.
Транспортное моделирование уже стало неотъемлемой частью транспортного планирования в России благодаря законодательным и нормативным требованиям. Его ценность в решении текущих и будущих задач для управления транспортными потоками уже очевидна для большинства влиятельных игроков из разных сфер.
С уходом западных разработчиков с российского рынка, а это порядка 95%, в России стал ощущаться определенный вакуум, который отечественные продукты стремятся заполнить. Несмотря на то, что базовые потребности в макромоделировании могут быть закрыты существующими отечественными разработками, более специфические задачи, такие как учет платных дорог и разработка тарифных моделей, все еще остаются вызовом. При этом разработка российских решений для микро– и макромоделирования в транспортной сфере активно развивается. Хорошие новости: для достижения сопоставимой зрелости российским продуктам не потребуется ждать 40 лет, которые ушли на создание западных решений в этом сегменте.
Сегодня на российском рынке решений для микро– и макромоделирования в транспортном планировании есть несколько ключевых продуктов. Одно из самых популярных решений – отечественная цифровая платформа RITM³ (Realtime Integrated Transport Monitoring & Modelling & Management), разработанная специально для анализа, планирования и управления транспортными системами. Она позволяет создать рабочую экосистему, в которой объединяются различные транспортные данные и создаются инструменты и сервисы, позволяющие эффективно управлять транспортным комплексом. Кроме того, модели, созданные с использованием иностранного ПО, могут быть легко перенесены в RITM³.
Основываясь на современных подходах и технологиях, российские разработчики оптимистично смотрят в будущее, намечая обнадеживающие сроки для достижения ключевой функциональности своих продуктов.
Предполагается, что программное обеспечение для макромоделирования, которое функционально будет сопоставимо с наиболее популярными иностранными решениями, появится в течение 1,5–2 лет, а может и раньше. Для микроуровня прогнозируется предоставление минимально жизнеспособной версии (MVP) примерно через год, хотя на полное развитие и адаптацию к сложным проектам потребуется еще около 1,5–2 лет.
Сложности, препятствия, специфика
Практика моделирования в России насчитывает почти два десятилетия активного развития и внедрения. Несмотря на значительный прогресс и накопленный опыт, предстоит сделать еще многое для того, чтобы моделирование стало неотъемлемой частью планирования транспортной инфраструктуры в каждом российском городе.
Основные сложности при выполнении проектов по микро– и макромоделированию – недостаточность полноты и качества исходных данных, ограниченные временные и финансовые ресурсы, а также недостаток квалифицированных специалистов в этой области.
Кроме того, в успехе проекта важную роль играет понимание заказчиками и государственными органами ценности моделирования и готовность использовать его возможности для решения транспортных задач. Проблема заключается также в том, что даже при наличии качественно разработанных моделей они зачастую не находят должного применения из–за отсутствия специалистов, способных работать с ними, или недостаточного осознания их потенциала со стороны городских администраций.
Еще одной проблемой является недоступность исходных данных – транспортная модель должна обновляться ежегодно, однако сбор необходимых данных обычно достаточно затратен – и с точки зрения финансов, и в плане вложенного труда людей. Поэтому за исключением крупных городов, которые могут выделить значительные бюджеты, в ряде случаев переданная транспортная модель остается неприкосновенной до момента, когда будет принято решение заказать новую, потому что исходная устарела.
Одним из основных препятствий на этом пути является отсутствие во многих вузах глубокого преподавания дисциплин, связанных с транспортным моделированием и планированием, что ведет к дефициту квалифицированных специалистов в регионах.
Мешает и несоответствие между официальными данными и реальной ситуацией, которое обнаруживается в ходе полевых обследований. Это касается как пассажиропотоков, так и строительных проектов, влияющих на транспортную инфраструктуру.
Выводы
Моделирование на транспорте – это ключевой инструмент для формирования оптимального варианта развития городов и регионов в плане одного из основополагающих сегментов инфраструктуры – транспорта. К сожалению, плюсы этого подхода, основанного на расчетах и опросах, пока еще требуют дополнительных пояснений и популяризации. Поэтому критично важно делиться опытом и результатами реализованных проектов между регионами. Практические примеры успешного внедрения и заметного улучшения качества транспортного обслуживания после проведенных расчетов могут служить мотивацией для новых проектов.
Важна не только демонстрация теоретических возможностей, но и реальные экономические выгоды, подтвержденные цифрами и фактами. Примеры финансирования крупных инфраструктурных проектов на основе модельных расчетов могут убедить чиновников в необходимости и эффективности такого подхода. Кроме того, необходима популяризация моделирования через образовательные программы в вузах для подготовки квалифицированных специалистов, что улучшит качество проектов и облегчит их реализацию.
Записал Валерий БУДУМЯН, обозреватель «ТР»
На фото: фрагменты имитационной модели, разработанной на ПО PTV Vissim, для проекта «Синие мосты» в Калуге
