Russian Federation
from 01.01.2021 until now
St. Petersburg State Unitary Enterprise “City Parking Management Center of St. Petersburg” (Department for preparation of materials on violations of the rules of stopping and parking, chief specialist)
from 01.01.2023 until now
Saint-Petersburg, Russian Federation
from 01.01.2021 to 01.01.2023
Belgorod, Belgorod, Russian Federation
UDC 711.4
CSCSTI 67.25
Russian Classification of Professions by Education 07.03.04
Russian Library and Bibliographic Classification 398
Russian Trade and Bibliographic Classification 5302
BISAC TRA000000 General
The architectural and planning organization of the city, the architectural and construction design of new capital construction projects (ACS) are inextricably linked with the functioning of the city's transport system as a whole and certain adjacent section of the road network (UDS). When designing new quarters or microdistricts, it is necessary to estimate in advance the predicted load on the UDS, taking into account the distribution of jobs, as one of the main points of attraction in the city; sufficient number and functioning of parking spaces on the territory of the construction site; accessibility of public transport in this microdistrict. Since it is a comprehensive assessment of the correct site allocated for the development of the new OKS that will allow organizing a convenient and favorable environment for its residents and the city as a whole. This study was carried out using the NextGIS QGIS geographic information systems tool, taking into account the data taken as a result of the survey of cellular operators of InfoNet Mobil LLC, as well as the master plan/general development plan with technical and economic indicators. The proposed method of express analysis of the impact of the built ACS on the adjacent sections of the MAC allows, based on the necessary data on the construction of a new microdistrict, to calculate the matrix of transport interaction between quarters and transport zones of the city (calculation of the existing and predicted load on the MAC), calculate the functioning of the transport space of the MKD and evaluate the predicted integrated transport service of a particular built ACS. The technique was tested in the city of Belgorod on the example of a residential complex st. Donetsk - st. Volchanskaya, developed by LLC SZ "UK ZhBK-1." The results showed the need to work out new transport corridors to ensure the connectivity of this microdistrict with other transport zones of the city, reduce congestion and the time spent on the way by residents of the newly built ACS.
geographic information systems (GIS), intelligent transport system (ITS), macromodel, mesomodel, capital construction facility (ACS), transport zoning, master plan, road network (UDS)
Введение. Процесс автомобилизации и увеличение интенсивности движения были характерны еще в 1910 г. Профессор Г.Д. Дубелир в монографии описывает тенденцию «увеличения интенсивности экипажей и, в особенности, автомобилей», которая до сих пор признается важнейшим фактором при планировании городского пространства.
К 1930-м годам в Советском Союзе была разработана достаточно эффективная методика транспортного планирования, которая подразумевала изучение мобильности населения и дальности поездок путем опроса пассажиров на различных видах транспорта; поиск путей в зависимости от преодолеваемого расстояния; поиск способов увеличения пропускной способности отдельных звеньев и узлов транспортной системы; оценка экономической эффективности различных вариантов. Однако советское правительство не сразу приняло такую методику о городах, дорогах и автомобилях. Ещё долгое время «картинки, а не расчёты» полностью отвечали большевистской идеологии. Генеральные планы Москвы и Ленинграда 1930-х гг. в результате стали вехами в истории советского транспортного планирования. Впервые появился транспортный раздел Генерального плана - официальный документ, регламентирующий вопросы транспортного планирования. В 1990-2000 гг. в России градостроительная документация практически отсутствовала, а комплексные транспортные схемы перестали быть обязательными. Основными документами 1990–2000 гг. в области транспорта были комплексные схемы управления дорожным движением (КСУДД) и проекты управления дорожным движением (ПУД) [1]. Однако в мировой практике данные документы относятся скорее к инжинирингу, нежели к транспортному планированию. Фактически развитие транспортного планирования во всех городах России началось в 2010-х годах, когда транспортные заторы стали повседневной неотъемлемой частью каждого жителя страны. До 2014 года в Градостроительном кодексе не было даже такого понятия как «транспортное планирования» и осуществлялось оно в виде бюджетных проектов, предоставляемых администрациями города или района.
Таким образом, в связи с высоким уровнем автомобилизации, проблема оптимизации и совершенствования как транспортной инфраструктуры в целом, так и отдельно взятых участков УДС остается актуальной и на сегодняшний день. Совершенствование и разработка новых информационных систем, способных анализировать транспортные потоки по основным параметрам особенно необходимо в нынешнее время. В России до сих пор отсутствуют подобные систематические исследования ТП, что не позволяет объективно анализировать ежегодные перемещения жителей, выявлять наиболее загруженные узлы улично-дорожной сети. Последние годы оценка проводилась на основе данных, предоставляемых организациями, занимающимися перевозкой пассажиров (пассажирооборот). Современные тенденции развития УДС, большой уровень прироста автомобилизации и мобильность населения требует внедрения интеллектуальных систем (имитационных моделей) по сбору точных данных о полных характеристиках транспортных потоков, маршрутах движения как в границах конкретной агломерации, так и на отдельных участках улично-дорожной сети в рамках строительства новых жилых объектов [2]. Следовательно, в рамках развития интеллектуальной системы (ИТС) города Белгорода требуется разработка методики экспресс анализа возводимых ОКС на прилегающие участки УДС [3–5].
Существующие методы создания макро и мезомоделей подразумевают большие натурно-статистические исследование, формирование точного графа дорог [6] и значительные временные затраты на калибровку модели. При этом разработанные модели смогут решить задачи по разгрузке как всей улично-дорожной сети (УДС) города, так и отдельных транспортных узлов с учетом постоянно изменяющейся автомобилизации населения. При этом влияние вновь проектируемых микрорайонов или возводимых новых объектов капитального строительства (ОКС) учитываются крайне в упрощенном виде на основании утвержденных схем территориального планирования (СТП). В связи с этим просчитать потенциальную нагрузку на прилегающие участки УДС и рассчитать протяженность пешеходных связей с учетом [7, 8] становится невозможным. Исходя из вышеизложенного необходима разработка методики оперативной оценки влияния ОКС на прилегающую УДС с точки зрения транспортных и пешеходных потоков.
Материалы и методы. Целью исследования является разработка методики экспресс анализа влияния вновь проектируемых микрорайонов или возводимых новых ОКС на прилегающих участках УДС. Объект исследования – транспортно-дорожная сеть г. Белгорода. В ходе работы произведена оценка мастер-плана жилого комплекса ул. Донецкая – ул. Волчанская, на основании которого выполнен прогнозирующий расчет функционирования парковочного пространства МКД. Исследуемая территория разбита на транспортные зоны и определено количество рабочих мест и его процент от общего количества по городу с использованием инструмента Геоинформационных систем NextGIS QGIS. Далее были определены геометрические центры транспортных зон и проектируемого ОКС, их соединение кратчайшими расстояниями при помощи анализа в ГИС (в данном случае из ГИС ЦОДД Белгородской агломерации). На основании произведенного анализа была рассчитана матрица транспортного взаимодействия между кварталами и транспортными зонами, её существующей и перспективной нагрузки на УДС.
Основная часть. Инструментом решения поставленной задачи являются Геоинформационные системы, в данном исследовании применялась NextGIS QGIS [9]. Первым шагом при создании любой модели становится сбор исходной информации. При этом данная информация должна отвечать следующим требованиям: быстро собираема; адекватна реальной ситуации на УДС; геодезически привязана к исследуемой территории; обрабатываема существующими инструментальными возможностями (общедоступным ПО); результаты должны адекватно интерпретироваться.
На первом этапе, основным исходным документом при оценки ОКС с точки зрения его транспортного обслуживания является мастер-план/ген.план с технико-экономическими показателями. В данном исследовании предлагаемая методика рассматривается на примере жилого комплекса ул. Донецкая – ул. Волчанская, разрабатываемого ООО СЗ "УК ЖБК-1". Пример ТЭП и мастер-плана застройки представлен на рисунке 1.
На втором этапе, исходя из КСОДД г. Белгорода производится 3 сценария расчетов, которые включают существующий уровень автомобилизации населения 345 авт./тыс.чел., перспективный уровень автомобилизации 480 авт./тыс.чел и количество машиномест (автомобилей) согласно постановлению администрации г. Белгорода [10, 11], а так же правилам землепользования в г. Белгороде [12] (75 % от количества квартир). Разрабатываемые сценарии являются фактическими, перспективными и 75 %.
Для рассматриваемого микрорайона с учетом его количества жителей данные сценарии по оптимальному количеству машино-мест представлены в таблице 1 с разбивкой по очередям ввода объектов.
Рис. 1. Мастер-план жилого комплекса ул. Донецкая - ул. Волчанская
Таблица 1
Количество машиномест при различных сценариях транспортного обслуживания МКД
|
Определение объемов парковочного |
Фактический |
Перспективный |
75 % |
|
1 |
522 |
734 |
437 |
|
2 |
257 |
361 |
215 |
|
3 |
912 |
1282 |
763 |
|
4 |
1579 |
2219 |
1320 |
|
Всего |
3670 |
4596 |
2734 |
Доля коммерческой площади составляет 8489 м2, что составляет не более 4,4%, поэтому в учете расчета машиномест она не учитывается.
Графики функционирования парковочного пространства в течении суток определяются в соответствии с [13] и для МКД в соответствии с таблицей 1 будут иметь вид, представленный на рисунке 2.
Благодаря данной методики таким же образом можно построить графики функционирования каждой очереди и отследить изменения нагрузки на прилегающих участках УДС по мере их ввода в эксплуатацию.
На третьем этапе, на основании характеристики движения транспорта в течении рабочего дня на парковочном пространстве, необходимо определить маршруты движения личного транспорта и их количественные значения. Данные значения можно определить по распределению количества рабочих мест и транспортным зонам [14–16]. Таким образом, на данном этапе происходит выделение одиннадцати транспортных зон на исследуемой территории, на основании которых, в дальнейшем, будет строиться матрица корреспонденции. Благодаря такой методики получим объективные данные о количестве проживающих (плотности населения) в каждой транспортной зоне, проследить их перемещение в зависимости от дня недели и времени суток. В соответствии с концепцией развития транспорта города Белгорода и его пригородной зоны [17] транспортное зонирование территории г. Белгорода представлено на рисунке 3.
Рис. 2. График функционирования парковочного пространства МКД
Рис. 3. Разбивка территории г. Белгорода на транспортные зоны.
Разраб. Боровской А.Е., К.Л. Смирнов, М.Н. Бердников
На четвертом этапе определяется распределение рабочих мест и их численность при помощи данных, взятых в результате обследования сотовых операторов ООО «ИнфоНет Мобил» [18,19]. Именно «реальные» цифры позволяют более точно определить количество и перемещение людей из ОКС и оценить нагрузку УДС, а также выявить различные варианты для увеличения пропускной способности узла УДС в новом микрорайоне. Определение наиболее точной численности и плотности рабочих мест играет важную роль при расчёте существующей и перспективной нагрузки на УДС.
Вся работа проводится с применением ГИС (QGIS), что в последующем позволит оптимизировать транспортное и градостроительное планирование территории, улучшить инфраструктуру города, решить ключевые градостроительные конфликты в г. Белгороде, создать наиболее комфортные условия для проживания [20,21]. Отдельно для каждой транспортной зоны определяется количество рабочих мест и процент от их общего количества по городу (рис.4). Предполагается, что именно в этом процентном соотношении из нового микрорайона будет распределяться транспортный поток.
Рис. 4. Численность и распределение рабочих мест на территории Белгородской городской агломерации
Разраб. Боровской А.Е., К.Л. Смирнов, М.Н. Бердников
На пятом этапе, определение траекторий движения транспорта (рис.5) из проектируемого микрорайона МКД производится инструментарием поиска кратчайших и быстрейших расстояний (по оценки GPS/ГЛОНАСС трекам) средствами ГИС-систем с применением центрально-взвешенных точек транспортных зон и графом дорог по реальной улично-дорожной сети, взятой из ГИС ЦОДД Белгородской агломерации [22].
Рис. 5. Траектории движения от проектируемого микрорайона МКД до средневзвешенных точек
транспортных зон. Разраб. Боровской А.Е.
Однако, чем дальше расстояние от точки излучения транспортного потока, тем ниже вероятность следования ТС по выбранному маршруту. Таким образом, данное распределение может работать только на прилегающих участках УДС. В данном случае рассматриваются крупные прилегающие узлы УДС, в которых проводят натурные исследования или берутся данные с ИТС прилегающих пересечений [23].
На шестом этапе производится расчёт матрицы транспортного взаимодействия между кварталами и транспортными зонами, которая содержит все статистические данные о перемещении ТС между транспортными зонами [24, 25]. Важно отметить, что именно матрица корреспонденции (МК) является одной из ключевых характеристик практически всех существующих транспортных моделей. Поскольку она предоставляет наиболее точные данные о транспортной миграции между районами агломерации (транспортными зонами), а также проанализировать перемещение ТС между отдельно взятыми узлами улично-дорожной сети.
Изначально в QGIS создаем полигонный слой, на котором обозначены границы транспортных зон, а также точечный слой с персональными идентификаторами. Далее на новом слое с помощью плагина QNEAT3 строим изохрону всех возможных вариантах перемещений внутри этих транспортных зон. Полученный файл .shp импортируем с среду Jupyter notebook для дальнейшего обновления информации с помощью библиотеки Geopandas. Преобразованный файл подгружаем в .qml формат. Таким образом, в полученном документе содержится таблица, которой представлен анализ перемещения транспортных средств между выделенными транспортными зонами территории. Итоговый формат документа в дальнейшем используем для визуализации изохроны среде QGIS.
Далее, с помощью полученных данных, рассчитывается существующая и перспективная нагрузка на конкретный исследуемый узел улично-дорожной сети (рис. 6).
Рис. 6. Расчёт существующей и перспективной нагрузки на УДС
Разраб. Боровской А.Е.
Выводы. Таким образом, на основании представленных данных по строительству нового микрорайона видно, что нагрузка на УДС и прилегающие ей узлы значительно увеличивается. Именно поэтому возникает необходимость в проработке новых транспортных коридоров для обеспечения связанности данного микрорайона с другими транспортными зонами города, сокращения заторов и времени нахождения в пути жителей вновь возводимых ОКС.
На рисунке 7 представлены предложения для улучшения работы УДС и прилегающих узлов на рассматриваемом участке застройки жилого комплекса ул. Донецкая - ул. Волчанская:
- Проектирование и строительство нового участка дороги через р. Северский Донец с целью снижения транспортной нагрузки с ул. Волчанская и ул. Корочанская, а также с пересечения ул. Волчанская и ул. Костюкова.
- Совершенствование пересечения ул. Костюкова и ул. Губкина с помощью организации светофорного регулирования позволит увеличить пропускную способность движения транспортных средств в сторону п. Дубовое.
- Строительство развязки на пересечении ул. Костюкова и уд. Донецкая и организация светофорного регулирования позволит увеличить поток транспортных средств, движущихся из центра в район Харьковской горы.
- Реконструкция пересечения ул. Волчанская и ш. Михайловское, увеличение полос движения, изменения цикла светофорного регулирования.
Оценка эффективности принятых решений осуществляется при помощи имитационного мезо моделирования с помощью специализированного программного обеспечения Aimsun, PTV, Sumo.
На седьмом этапе производится оценка доступности общественного транспорта на основе оценки расстояния до остановок и связанности проектируемого микрорайона МКД с транспортными зонами с помощью ГИС-систем (рис. 8).
Рис.7. Предложения для улучшения связанности УДС
Разраб. Боровской А.Е.
Рис. 8. Оценка доступности общественного транспорта проектируемого микрорайона МКД
Разраб. Боровской А.Е.
Подобный подход позволяет, в случае необходимости переместить существующие или предложить новые остановки общественного транспорта, а также предусмотреть изменение существующих маршрутов или внедрение новых.
Таким образом, разработана методика экспресс анализа влияния возводимых ОКС на прилегающие участки УДС, которая предполагает:
1. Оценка мастер-плана/генерального плана по количеству жителей и количеству квартир.
2. Расчёт функционирования парковочного пространства МКД.
3. Разбивка исследуемой территории на транспортные зоны.
4. Определение количества рабочих мест и его процентное соотношение от общего количества по городу.
5.Определение геометрических центров транспортных зон и проектируемого ОКС, их соединение кратчайшими расстояниями при помощи анализа в ГИС (в данном случае из ГИС ЦОДД Белгородской агломерации).
6. Расчёт матрицы транспортного взаимодействия между кварталами и транспортными зонами (расчёт существующей и перспективной нагрузки на УДС).
7.Оценка доступности общественного транспорта проектируемого микрорайона МКД.
Предложенная методика апробирована в городе Белгороде на примере жилого комплекса ул. Донецкая – ул. Волчанская, разрабатываемого ООО СЗ "УК ЖБК-1". Результаты показали существующую и перспективную нагрузку на прилегающие участки УДС города, а также позволила оценить комплексное транспортное обслуживание конкретного возводимого объекта ОКС.
Однако в дальнейшем следует проработать вопрос определения точности данных моделей, а это возможно только при контроле характеристик ТП во вновь построенных микрорайонов МКД. Данная работа ведется в г. Белгороде при помощи, внедряемой ИТС.
1. Blinkin M., Koncheva E. Transport Systems of Russian Cities: Ongoing Transformations. Cham, Switzerland: Springer. Transportation Research, Economics and Policy. Karlsruhe, Germany, 2016. 306 p.
2. David Banister. Transport Planning. Faculty of Technology, Policy and Management. Delft University of Technology. The Netherlands. EJTIR. 2004. No. 4. 2004. Pp. 441–444.
3. Borovskoy A.E., Novikov I.A., Shevtsova A.G. [Introduction of intelligent transport systems within the framework of national programs to improve road safety]. Vestnik KHNADU, Belgorod. 2013. 5 p. (rus)
4. Geographic Information Systems (GIS). Entered into action 21.04.2024.
5. Postolit A.V. [Automation of primary data collection to form a matrix of passenger travel correspondence based on computer vision and neural network technologies]. World of Transport. 2021. Vol. 19. No. 2 (93). Pp. 32–40. DOI:https://doi.org/10.30932/1992-3252-2021-19-2-5 EDN: https://elibrary.ru/HJLAUF (rus)
6. Ryzhkin P.P., Lysenko A.S., Grebennikov M.V. [Creation of a graph of roads]. International Scientific and Technical Conference of Young Scientists of BSTU named after V.G. Shukhov, dedicated to the 170th anniversary of the birth of V.G. Shukhov. Belgorod, 2023. Pp. 420–424. (rus)
7. Decision of the Belgorod City Council of January 30. 2018. No. 608 [On approval of the Program for the integrated development of transport infrastructure of the city district City of Belgorod "for 2018-2025 "]. Council of Deputies of the city of Belgorod. 2008. Belgorod. (rus)
8. Borovskoy A.E. Novopisny E.A. Yablonovskaya M.Yu. [Analysis of the road network reconstruction project based on the use of dynamic transport correspondence matrices]. All-Russian Institute of Scientific and Technical Information of the Russian Academy of Sciences (Moscow). 2015. No.10. Pp. 31–36. (rus)
9. Procedure [Determination of the constituent entities of the Russian Federation for the implementation of measures to update the rolling stock of ground public passenger transport within the framework of the federal project" System-wide measures for the development of the road economy of the national project "Safe and high-quality highways "]. Meeting of the project committee on the national project" Safe and high-quality highways "dated November 19. 2019. No. 8. (rus)
10. Perkova A.Yu., Ivankina N.A., Smirnov K.L. [Optimization of transport links of the Belgorod suburb]. Journal technical aesthetics and design - research. 2021. No. 1. Pp. 61–71. DOIhttps://doi.org/10.34031/2687-0878-2021-3-1-61-71. (rus)
11. Borovskoy A.E., Grebennikov M.V., Savina M.D. [Assessment of population movement using GIS systems]. In the collection: High-tech technologies and innovations (XXIV scientific readings). Collection of reports of the International Scientific and Practical Conference. Belgorod, 2021. Pp. 351-353. (rus)
12. Perkova M.V., Perkova A.Yu., Bik O.V. [Influence of urban planning policy on the development of transport infrastructure of the Belgorod suburb]. Journal of Architecture and Construction of Russia. 2021. No. 3. Pp. 58–65. (rus)
13. Perkova A.Yu., Perkova M.V., Ladik E.I. [Formation and development of urban agglomerations. Foreign and domestic vacation]. Bulletin of BSTU named after V.G. Shukhov. 2022. No. 8. Pp. 71–84. DOI:https://doi.org/10.34031/2071-7318-2022-7-8-71-84 (rus)
14. Guidelines [For the joint use of parking spaces for capital construction projects of various functional purposes]. Ministry of Construction, Housing and Communal Services of the Russian Federation. Moscow. 2017. (rus)
15. Perkova M.V., Ivankina N.A. [Improving the transport infrastructure of the first belt of the Belgorod agglomeration according to the methodology of New Urbanism. Monograph]. Belgorod: Publishing House of BSTU, 2018. 109 p. (rus)
16. Perkova A.Yu., Smirnov K.L. [Recommendations for improving the transport infrastructure of the Belgorod city agglomeration]. International Scientific and Technical Conference of Young Scientists of BSTU named after V.G. Shukhov. Belgorod. 2021. Pp. 2306–2311. (rus)
17. Vukan R. Vucik. [Transport in cities convenient for life] per. From English A. Kalinina; under scientific. ed. M. Blinkin. M.: Territory of the Future. 2011. 576 p. (rus)
18. Development of intelligent transport systems: [Monitoring, analysis and forecasting of traffic flows]. Entered into action 23.04.2024. (rus)
19. SP 396.1325800.2018 Code of Practice. [Streets and roads of settlements. Town planning rules]. Entered into action 23.04.2024. (rus)
20. Order of the Department of Architecture and Urban Planning of the Belgorod Region dated March 6, 2023 [On Amendments to the Rules for Land Use and Development of the Urban District" City of Belgorod "of the Belgorod Region "]. Administration of the Governor of the Belgorod Region. 2023. (rus)
21. Morozov D.Yu. Development of a methodology for constructing high-quality correspondence matrices for solving traffic management problems [Razrabotka metodiki postroyeniya kachestvennykh matrits korrespondentsiy dlya resheniya zadach upravleniya transportnymi potoka] Diss. Candidate of Technology Sciences: 05.22.08. Moscow. 2020. 197p. (rus)
22. The order of the Ministry of Economic Development of the Russian Federation of October 1, 2010 No. 464 "On approval of the procedure for the creation, updating, use, storage and distribution of digital card cards" was registered with the Ministry of Justice of the Russian Federation on October 8, 2000. No. 18895 [Prikaz ekonomicheskogo ekonomicheskogo razvitiya Rossiyskoy Federatsii ot 1 oktyabrya 2010 g. № 464 «Ob utverzhdenii poryadka sozdaniya, obnovleniya, ispol'zovaniya, khraneniya i rasprostraneniya tsifrovykh kartochnykh kart» zaregistrirovano v Minyuste RF 08.10.2000. №18895.] (rus)
23. Prikaz Ministerstva ekonomicheskogo razvitiya Rossiyskoy Federacii ot 1 oktyabrya 2010 g. № 464 «Ob utverzhdenii poryadka sozdaniya, obnovleniya, ispol'zovaniya, hraneniya i rasprostraneniya cifrovyh navigacionnyh kart» Zaregistrirovano v Minyuste RF 08.10.2000. №18895.
24. The concept of implementing intelligent transport systems in urban agglomerations. Entered into action 21.04.2024.
25. Resolution of the Administration of the city of Belgorod dated January 30. 2020. No. 8. [On approval of a comprehensive traffic management scheme in the territory of the city district" City of Belgorod "for the period up to 2035]. Entered into action 01.06.2024.
