Глобальная проблема городских пробок: математики спешат на помощь

автор: </br>Михаил Садовский,</br> доктор физ.-мат. наук,</br> профессор базовой</br> кафедры ИМиФИ, </br>ведущий </br>научный сотрудник </br>Института </br>вычислительного</br> моделирования </br>ФИЦ КНЦ СО РАН,</br> один из разработчиков</br> модели

Ремонтное красноярское лето 2018 года многим запомнится как одно из самых пробочных времён года. Наряду с новой брусчаткой, перекрашиванием домов по серо-коричневому дизайн-коду и следованию концепции архитектурно-художественной подсветки города, улицы города одна за другой ремонтировались и закрывались, вынуждая жителей города вспоминать недобрым словом шутки про знаменитые московские пробки.

Одним из показателей развития государства принято считать и количество автомобилей на душу населения. В начале 2017 года были опубликованы результаты исследования, проведённого агентством «Автостат», на 1 января 2017 года в среднем по России на тысячу жителей приходилось по 288 легковых автомобилей. Число машин на душу населения у нас понемногу растёт. Наиболее обеспеченным городом с населением свыше 1 миллиона человек является Самара (334 машины на 1000 человек). Причём по этому показателю она опережает Санкт-Петербург (319 штук) и Москву (307 штук). В эту же группу попадают Воронеж, Казань, Екатеринбург и наш родной Красноярск.

В рамах проекта «Умный город» (Smart city) учёные СФУ и Красноярского научного центра СО РАН разработали математическую модель улиц Красноярска. Во всём мире есть несколько базовых показателей, которые лежат в основе организации и понимания динамики транспортных потоков: связность сети и удельная площадь улично-дорожной сети — площадь улиц, дорог, проездов и переездов, приходящаяся на одного жителя Красноярска. Во всём мире количество жителей и машин — взаимосвязаны, но в нашей стране всё немного не так. Абсолютным чемпионом по этому показателю, комфортным и благоприятным является Нью-Йорк: 135 м2 на человека, в самом тесном городе Европы Париже — 36 м2, в Красноярске по нашим расчётам приходится 12–14 м2 на жителя.

Разработанная цифровая карта описывает маршруты и движение транспорта с помощью графовой модели. Граф представляет собой цифровую векторную карту, состоящую из связанных дуг и узлов, местоположение и свойства которых с заданной точностью и полнотой передают маршруты и движение транспорта. Перекрёстки — это вершины графа, ребра — дороги. По её результатам можно понять главную причину пробок в городе и самые проблемные участки: это мосты через Енисей, улицы Калинина, Копылова и проспект Свободный. Попробуйте доехать, например, до кампуса «на горе», минуя все перечисленные точки, у вас это просто не получится. Стало понятно, что дорожная сеть Красноярска плохо связана. И это только одна из причин частых пробок.

С помощью графов мы можем оценить время проезда по улице и в реальном времени отследить поток машин на определённом участке. В перспективе, благодаря доработанной модели можно оптимизировать дорожное движение, например, расширить полосы на определённых участках, запретить или наоборот разрешить повороты, улучшить работу светофоров и повсеместно снизить количество привычных 7–8-бальных пробок на долгосрочной основе.

Стало понятно, что дорожная сеть Красноярска плохо связана. И это только одна из причин частых пробок

Вы можете отметить интересные фрагменты текста, которые будут доступны по уникальной ссылке в адресной строке браузера.