Конструкции и методики, исключающие формирование пробок и заторов в условиях города

Если экстраполировать данные по этим жертвам на Россию, число автомобилей на дорогах которой в соотнесении к числу жителей и учетом концентрации населения в крупных городах не намного ниже европейских, а нейтрализация вредных веществ из выхлопных газов намного хуже, чем в Европе, то в РФ должно умирать непосредственно от заболеваний, вызванных выхлопными газами не менее 64 тыс. человек в год.

Городское население РФ составляет 73% от общей численности населения страны (см., напр., «Российская газета» – Федеральный выпуск №5440 (64). 28.03.11г.), причем население крупнейших городов России (62 города с населением не менее 300 тыс.) на 2011 г. составляет около 53 млн. человек

Соответственно на 62 крупных города должно приходиться около 24 тысяч человек, умирающих ежегодно от болезней, вызванных выхлопными газами.

Если по принятой нами шкале рассчитать финансовые потери от указанного числа экологических жертв выхлопных газов в городах России, то они составят 24000 х 5,6млн. руб. = 134,4 млрд. руб. ($4,5млрд.). И это без учета затрат на лечение не только в конце концов умерших, но и людей, вынужденных постоянно лечиться из-за ухудшения состава воздуха в городе, которое производится в основном выхлопными газами, причем число этих лечащихся многократно превышает число умерших. Наибольшее загрязнение выбросами от автотранспорта отмечается в Татарстане, Краснодарском и Ставропольском краях, Ростовской, Московской, Ленинградской, Нижегородской, Волгоградской областях. На долю автотранспорта в ряде регионов приходится свыше 50 % общего объема выбросов загрязняющих веществ в атмосферу, в том числе, согласно данным Минздрава РФ, в Пензенской области – 70 %, в Санкт-Петербурге –71 %, в Воронежской области – 77 %, в Краснодарском крае – 87 %, в Москве – 88 %. Оценки, выполненные для действующего парка автотранспортных средств, показывают, что в целом по России от автотранспорта ежегодно в атмосферу поступает 27 тыс. тонн бензола, 17,5 тыс. тонн формальдегида и 1,5тонн бензапирена. Высокий процент автомобилей с карбюраторными двигателями, наряду с широким применением этилированного бензина на большей части территории России, обусловили загрязнение атмосферы соединениями свинца.

Если большую часть движущихся автомобилей поместить в такие условия, при которых выхлопные газы немедленно нейтрализуются без попадания в воздух городов, то загрязнение воздуха крупных городов РФ можно было бы снизить более чем наполовину и тем самым уменьшить число жертв экологического загрязнения более чем в два раза, снизив тем самым и финансовые потери по этой составляющей более чем в два раза. При установке во всех крупных городах над их основными магистралями закрытых (экологически чистых) многоуровневых магистралей-эстакад с переездами между этажами и организацией в них безостановочного движения для легковых автомобилей, установленные на этажах эстакад мощные очистные установки (вытяжки с разрядниками), будут переводить выхлопной газ в нейтральные компоненты от всех автомобилей, находящихся в объеме эстакад без выхода его за пределы объема эстакады. Оболочка эстакады также исключает выход шума от автомобилей за пределы эстакады.

Таким образом, если следовать нашему финансовому подходу по подсчету экологических потерь от пробок, а также от неконтролируемого выхода в воздух выхлопных газов, то эти потери снизятся примерно в два раза – на $2,25 млрд. В этом случае в городах потребуется установить экологические чистые магистрали-эстакады следующей протяженности: в Москве – не менее 480 км, Петербурге – не менее 100 км, в других городах – от 20 до 60 км, то есть в среднем – порядка 3000 км. При себестоимости 1 км восьмиполосной двухэтажной магистрали-эстакады с верхним – парковочным этажом в $7 млн. себестоимость установки этих эстакад можно оценить в $21 млрд. В результате, эта сумма окупится за счет годового снижения экологических потерь в численности населения по крупным городам России в его финансовом эквиваленте ($2,25 млрд.) примерно за 9 лет. И это только одна составляющая эффективности действия экологически чистых многоуровневых магистралей-эстакад, которая так сильно может повлиять на здоровье нации, численность ее населения, экономику страны.

Ежегодные финансовые потери по крупнейшим городам России от пробок, гибели при ДТП на дорогах и ухудшения качества воздуха из-за автомобильного выхлопа.

Ежегодные потери по всем трем упомянутым основным составляющим в 62 крупных городах России таковы: во-первых, 250 млрд. руб. ($8 млрд.) – прямые потери. В основном – это потеря времени на задержки в пробках и избыточный расход топлива. Во-вторых, это – финансовые потери от гибели граждан на магистралях крупных городов РФ – 54 млрд. рублей ($0,67 млрд.). В–третьих, только нанесение вреда окружающей среде в виде 24000 умирающих каждый год в 62 крупнейших городах РФ непосредственно от повышенного содержания выхлопного газа от автомобилей в воздухе эквивалентно финансовым потерям в 134,4 млрд. рублей ($4,5млрд.).

Общую сумму потерь в крупных городах России можно представить, суммируя эти составляющие: 250 млрд. руб. + 20 млрд. руб. + 134,4 млрд. руб. = 404,4 млрд. рублей ($13,2 млрд.).

Таким образом, строительство во всех крупнейших городах России экологически чистых, беспробочных магистралей-эстакад с повышенной пропускной способностью для легковых автомобилей, себестоимостью около $21 млрд., «окупится», если сопоставлять его стоимость со снижением потерь от пробок и других указанных составляющих в крупнейших городах РФ ($6,6 млрд.), даваемую этими магистралями-эстакадами, примерно за три года их действия. Без этого ежегодные потери от пробок, сопутствующих им несчастных случаев и ухудшения качества воздуха будут только расти.

Экономические потери от заторов и пробок на магистралях Нидерландов, потери от дорожно-транспортных происшествий, а также от загрязнения воздуха выхлопными газами.

1. Прямые потери от заторов, пробок. Способ их значительного снижения.

Дорожная сеть в Нидерландах, протяженность которой – 112 тысяч километров, как правило, перегружена в часы пик по рабочим дням. Борьба с пробками в Нидерландах затруднена еще и тем, что в густонаселенной стране не хватает места для расширения дорожной сети.

Потери каждый год от заторов и пробок, а это в основном потери времени и топлива, составляют более 3 млрд. евро ($4 млрд.).

Нидерланды в значительной степени является транзитной страной, из портов которой грузы расходятся дальше сухопутными трассами. Поэтому важно создать на этих трассах условия для безостановочного и беспробочного движения, не расширяя их, то есть без выкупа земли.

Предлагаемое конструкторское решение позволяет над основными трассами, пересекающими Нидерланды, или рядом с ними, как это сделано на Тайване, быстро установить, легкие двухэтажные магистрали-эстакады на стальном каркас (крытые сверху от дождя) с буферными полосами и переездами между этажами и организацией по ним безостановочного движения для проезда легковых автомобилей, оставив наземные магистрали для проезда грузового транспорта.

В этом случае кроме наземного уровня автобана появятся еще два уровня магистрали-эстакады, что обеспечит в несколько раз более высокую пропускную способность трасс. Буферные полосы и межэтажные переезды на магистралях-эстакадах обеспечат безостановочное и беспробочное движение по ним автомобилей, причем специфика конструкции магистрали-эстакады и ее дорожного покрытия делают возможным проведение на ней ремонтных работ без остановки движения автомобилей, так как оно производится по другим уровням эстакады. Кроме того, регулярные въезды и съезды, смонтированные на магистралях-эстакадах с необходимыми интервалами в зависимости от местности, позволяют автомобилям въезжать на них или съезжать с них там, где возникает такая потребность, в отличие от наземных автобанов. И это никак не влияет на скорость перемещения автомобилей по полосам движения магистрали-эстакады. Кроме того, конструкция магистралей-эстакад позволяет автомобилям ехать по ним без участия водителей по соответствующей компьютерной программе практически любое расстояние. Если закрыть магистрали-эстакады не только сверху, но и по бокам и установить в образовавшемся объеме вытяжки с разрядниками, переводящими вредный выхлоп в нейтральные компоненты, то дорожное сооружение становится экологически чистым. Металлические магистрали-эстакады быстро монтируются (несколько месяцев) из заранее подготовленных стандартных блоков и элементов и могут эксплуатироваться без капитального ремонта более 50 лет.

Протяженность этих магистралей-эстакад и их пропускная способность должна быть достаточна для проезда легковых автомобилей по основным направлениям страны, что легко может быть предусмотрено из расчета имеющегося и прогнозируемого трафика.

Если установить 1500 километров таких, практически не занимающих наземные площади, надземных магистралей, то при наличии в магистралях-эстакадах мощных очистных установок себестоимость 1 км восьмиполосной двухэтажной магистрали-эстакады составит $7 млн., себестоимость установки этих закрытых, экологически чистых, беспробочных магистралей-эстакад с повышенной пропускной способностью можно оценить в $10,5млрд. Эффективность магистралей-эстакад объясняется обеспечением ими безостановочного движения автомобилей (без возникновения заторов и пробок), независимо от возможных аварий или ремонта, благодаря объезду мест аварий по резервно-технической (буферной) полосе или переезду автомобилей на другие этажи по установленным на магистрали-эстакаде внешним переездным участкам или по внутренним переездам. При этом скорость движения автомобилей контролируется и не падает ниже установленного предела, например, 60 км/час. Пробки на магистралях-эстакадах подобной конструкции не возникают, а пропускная способность при все время сохраняющимся скоростном режиме не менее 60 км/час обеспечивает для каждой полосы движения порядка 2000 автомобилей в час, что составляет для восьмиполосной магистрали-эстакады в совокупности 16 000 автомобилей в час (384 тыс. автомобилей в сутки).

При установке таких надземных магистралей на основе металлопроката (в некоторых вариантах бетона или комбинации бетона и металлопроката), на всех основных автомагистралях страны большая часть легковых автомобилей предпочтет проезжать с высокой скоростью и безостановочно по магистралям-эстакадам, где пробки не возникают.

Таким образом, указанную величину прямые потерь от пробок в Нидерландах можно снизить, как минимум, до $2 млрд.

2. Потери от ДТП и способ их существенного уменьшения.

В среднем ежегодное число жертв ДТП в Нидерландах в последние годы составляет: погибших – 700, раненых – 27 тыс.

( www.demoscope.ru/weekly/2011/0485/biblio01.php )

Около 2% ВВП ($800млрд. в 2010г.) страны составляют в настоящее время потери от ДТП – приблизительно $16 млрд.

( www.swov.nl/rapport/Factsheets/UK/FS_Cost. )

При установке в стране над ее основными наземными магистралями многоуровневых магистралей-эстакад с переездами между этажами и организацией в них безостановочного движения большей части легковых автомобилей (90% всех автомобилей), и разделением тем самым на разных уровнях основных транспортных потоков и потоков пешеходов, а также оснащении магистралей-эстакад специальным оборудованием (регулярно установленные противопожарные системы, системы вентиляция, резервные сходы и съезды, системы наблюдения, компьютерное управление движением, контролируемый въезд на полосы движения) для максимальной безопасности, число финансовых потерь от ДТП должно уменьшиться, по меньшей мере, вдвое – до примерно $8 млрд.

Для этого потребуется установить, как минимум, двухэтажные восьмиполосные магистрали-эстакады общей протяженностью 1500 тыс. км. При затратах на установку 1 км восьмиполосной двухэтажной магистрали-эстакады в $7 млн. стоимость установки этих эстакад можно оценить в $10,5 млрд.

3.Потери от загрязнения воздуха, который дает автомобильный выхлоп и способ их существенного снижения.

Экологические издержки от заторов и пробок, а также дорожно-транспортных происшествий оцениваются примерно в $10млрд.

( www.swov.nl/rapport/Factsheets/UK/FS_Costs. )

Для борьбы с вредными выхлопными газами от автомобилей используются всего лишь нейтрализаторы, которые не могут гарантированно ликвидировать все вредные составляющие выхлопного газа, да и не на всех автомобилях они используются. Для крупных городов появился даже термин «издержки от дорожных пробок» (congestion cost), под которым имеются в виду потери времени, загрязнение атмосферного воздуха и воды, шумовая нагрузка, а также уничтожение зеленых насаждений. Крупные города уже давно ищут выход из этой ситуации, но ничего лучшего, как плата за въезд в центральные районы городов, повышение налогов на автомобили, расширение транспортной сети, насколько это возможно в рамках плотной застройки городов и т. п. придумано не было. Степень загрязнения воздуха выхлопными газами от автомобилей, 90% которых являются легковыми, колеблется для крупных городов от 60 до 90 процентов. Экологически чистые электромобили, в силу своей дороговизны и отсутствия сети их обслуживания еще не скоро вытеснят автомобили с двигателем внутреннего сгорания. Однако проблему надо решать.

На наш взгляд, решением этой проблемы в значительной степени является перевод, по крайней мере, легковых автомобилей для движения с высокой скоростью в сети экологически чистых и недорогих многоуровневых (2-3 уровня) магистралей-эстакад на основе металлопроката, чрезвычайно надежных и быстро возводимых. Если их закрыть по бокам и сверху, а в получившемся объеме установить необходимое количество вытяжек с разрядниками, переводящими вредные составляющие выхлопного газа в нейтральные компоненты, то большая часть легковых автомобилей для своего быстрого (без пробок и заторов благодаря специальной конструкции магистралей-эстакад) и экономичного перемещения будет использовать в основном именно их.

Для городов в магистрали-эстакады можно добавить верхний уровень для парковки автомобилей, что несколько удорожит сооружение, но зато благодаря этому значительная часть легковых автомобилей может вообще не покидать магистрали-эстакады, проезжая только по ним и паркуясь только на них.

Таким образом, если большая часть легковых автомобилей будет перемещаться по многоуровневым магистралям-эстакадам, то выхлопной газ от них будет практически полностью нейтрализован и не попадет в атмосферу, как и шум. То есть более половины вредного выхлопного газа будет исключена из оборота.

При установке во всех крупных городах над их основными магистралями закрытых (экологически чистых) многоуровневых магистралей-эстакад с переездами между этажами и организацией в них безостановочного движения для легковых автомобилей, установленные на этажах эстакад мощные очистные установки (вытяжки с разрядниками), будут переводить выхлопной газ в нейтральные компоненты от всех автомобилей, находящихся в объеме эстакад без выхода его за пределы объема эстакады. Оболочка эстакады также исключает выход шума от автомобилей за пределы эстакады.

Таким образом, доля расходов, компенсирующая ущерб от гибели людей по причине болезней, вызванных вредными составляющими выхлопных газов автомобилей, снизится примерно в два раза и составит порядка $ 5 млрд.

Ежегодные суммарные финансовые потери от пробок, ДТП на магистралях и ухудшения качества воздуха из-за автомобильного выхлопа.

Ежегодные потери в Нидерландах по трем упомянутым составляющим таковы: во-первых, $ 4 млрд. – прямые потери, в основном это потеря времени на задержки в пробках и избыточный расход топлива; во-вторых, финансовые потери при ДТП – $16 млрд.; в–третьих, ежегодная компенсация ущерба, связанного с гибелью людей по причине болезней, вызванных вредными составляющими выхлопных газов автомобилей в размере $10млрд.

Общую сумму потерь по всем трем указанным составляющим можно представить в виде: $4 млрд. + $16млрд. + $10млрд. = $30 млрд.

Таким образом, строительство экологически чистых, беспробочных магистралей-эстакад с повышенной пропускной способностью для легковых автомобилей, стоимостью около $10,5 млрд., «окупится», если сопоставлять его со снижением потерь от пробок и других указанных составляющих в Нидерландах ($15 млрд.), даваемую этими магистралями-эстакадами, за 0,7 года их действия. Без этого ежегодные потери от пробок, сопутствующих им несчастных случаев и ухудшения качества воздуха будут только расти.

Убытки по 404 крупнейшим городам 11 стран мира, их снижение за счет установки новых дорожных сооружений с организацией на них безостановочного движения транспорта, расходы на их установку и оценка сроков их окупаемости.

Аналогичным образом нами рассчитаны убытки и по другим крупнейшим городам мира (всего 11 стран мира).

Для сравнения убытков по трем указанным составляющим по крупнейшим городам 11 стран мира, суммирования этих убытков и оценки окупаемости установки беспробочных и экологически чистых новых дорожных сооружений, отделяющих основные транспортные потоки от потоков пешеходов, сведем опубликованные и расчетные данные в одну таблицу.

Из таблицы видно, сколь значимы потери, возникающие при отставании роста транспортной сети от роста продаж автомобилей даже в самых развитых странах мира. Следует отметить, что общие потери за год составляют по 404 крупным городам мира 11 стран $603 миллиарда, а срок окупаемости надземных сооружений в этих городах, обеспечивающих безостановочное движение практически любого числа автомобилей составляет только 1,2 года. Становится также понятным, что решение проблемы находится в увеличении пропускной способности магистралей в соответствии с ростом числа автомобилей и создании возможности для движения транспортных потоков без возникновения пробок.

Разработанная конструкция нового многоуровневого дорожного сооружения на стальном каркасе с межэтажными переездами и буферными полосами может соответствовать практически любому числу автомобилей, которые выезжают на магистрали, и вместе с тем обладает свойством беспробочности. Это сооружение надежно, эффективно, недорого и быстро возводимо. Поскольку по нему в городских условиях сможет проезжать большая часть легковых автомобилей (90% всех автомобилей), постольку основные транспортные убытки могут быть снижены более чем в два раза.

Из таблицы также видно, что если сопоставлять стоимость установки магистралей-эстакад со снижением в результате их действия транспортных убытков, то магистрали-эстакады окупаются в среднем всего лишь за год.

Глава 2

Двухуровневая надземная магистраль для безостановочного движения транспортных средств с парковочными площадками. Экономическая оценка.

Отметим сначала, что одноуровневые эстакады и путепроводы (мосты) на перегруженных трассах, что характерно для крупных городов, не обеспечивают безостановочное скоростное движение автомобилей, особенно в часы пик, они громоздки, так как строятся из бетона, дороги, и их строительство затягивается на годы.

Мэрии крупных городов России, как и других стран, также пытаются, но пока безуспешно, решить проблему пробок, приводящих ежедневно к астрономическим убыткам. Кроме того, магистрали городов, в частности, и из-за скопления стоящих пробках автомобилей вносят значительный вклад в загрязнение атмосферы городов выхлопным газом.

В Москве и большинстве других мегаполисов отсутствует дешевое надземное метро.

Крупные города, регионы, различные страны до сих пор не связаны недорогими компактными надземными транспортными коридорами, в которых установлены, как минимум, двухуровневые свайные комбинированные эстакады, в едином объеме которых размещаются железнодорожные колеи, полосы движения автомобилей, трубопроводы, линии связи и другие навески. Подобные недорогие, надежные и эффективные дорожные сооружения могли бы обеспечивать безостановочное перемещение транспорта и соответственно в десятки раз более дешевую доставку грузов, упакованных в контейнеры.

Нами предложено своевременное, простое и недорогое решение указанных транспортных проблем, основной особенностью которого является организация безостановочного движения поездов, автомобилей, различных сред и т.д. в одном компактном пространстве, в виде нижеописанных вкратце надежных двухуровневых дорожных свайных надземных сооружений, которые к тому же быстро собираются на стальном каркасе.

Главным отличием новых, экологически чистых дорожных сооружений – закрытых двухэтажных эстакад на стальном каркасе и со стальными пролетными участками, покрытыми сталефибробетоном, сохраняющих скоростной, например 60-100 км/час, режим для автомобилей, предпочтительно легковых, за счет использования усовершенствованной методики «ramp metering»., – является их в разы большая пропускная способность, способность без пробок и заторов проводить транспортные потоки, способность отделять основной поток грузового и пассажирского транспорта от основных потоков легковых автомобилей и тем самым обеспечивать быстрое и безостановочное перемещение транспорта. Технически эта проблема решается переездами между этажами, буферными (резервно-техническими) полосами, въездными светофорами, управляемыми радарами. Вместе с тем полоса движения здесь в 2-4 раза ниже по себестоимости ($0,6-0,9млн. на 1 км) полосы движения наземной магистрали (известные, по данным Минтранса РФ, средние затраты на строительство 1 км наземной магистрали в США составляют $2 млн., в Германии – $4 млн., Франции – более $3 млн., России – $1,5 млн.).

На действующих надземных многоуровневых эстакадах автомобили не могут переехать с одного уровня на другой, если один уровень перегружен, а другие или другой свободны. Однако разве отсутствует возможность связать эти уровни!?

Число полос движения и их пропускная способность не согласованы с возможным пиком въезжающих на эстакады автомобилей. Но практически любое число автомобилей можно пропустить по автомагистрали при достаточном для них числе полос движения и соответственно достаточной пропускной способности.

Однако, как известно, пропускная способность падает в несколько раз с образованием заторов при неконтролируемом массовом въезде автомобилей на магистраль. Тем не менее, что мешает в этом случае сделать въезд контролируемым!?

Как известно, любая авария на магистрали означает, как правило, снижение пропускной способности трассы, образование заторов или даже пробок. Это всего лишь означает, что надо придумать способ объезда этих мест не где-то далеко, а на той же магистрали.

Стандарты позволяют использовать при строительстве мостов и эстакад стальные конструкции, причем на строительстве небоскребов проверено, что сравнительно легкий стальной каркас может надежно удерживать многократно превышающий его собственную массу груз. Поэтому можно на стальных вертикальных опорах-трубах смонтировать несколько уровней из стальных продольных и поперечных балок – тавровых или двутавровых, накрыв их пролетными участками из сравнительно тонких стальных листов, на которые в свою очередь наносится дорожное покрытие из разрешенных стандартами материалов, например, сравнительно тонкий слой сталефибробетона. Сверху эта простая, надежная и легкая конструкция может быть закрыта от снега или дождя легким негорючим пластиком. Подобное сооружение может быть быстро установлено при наличии готовых блоков и элементов свинчиванием с минимумом сварки. Быстрота установки означает не только экономию времени, но и минимум затрат. Поэтому сооружение по себестоимости, несмотря на то, что бетон дешевле стали, оказывается ниже, чем действующие наземные и надземные дорожные сооружения и им могут быть быстро и недорого «накрыты» все основные городские и междугородние перегруженные автотрассы, а в некоторых случаях и железнодорожные линии.

Для образования единого поля связанных между собой на разных уровнях полос движения нами предложено несколько вариантов переездов с одного уровня на другой – как внутренних, так и внешних. Это позволяет автомобилям на скорости быстро распределяться по всем многочисленным полосам движения конструкции, используя на максимум пропускную способность всех этих полос. Например, двухуровневая конструкция обеспечивает без возникновения заторов и пробок (4-е полосы движения плюс две буферные полосы на первом уровне и столько же на втором) пропускную способность до 16 тысяч автомобилей в час и безостановочное движение автомобилей при скорости не менее 40 (60) км/час.

Число уровней и соответственно полос движения при установке магистрали-эстакады может быть запроектировано на известный максимум транспортных потоков, что не позволяет ей забиваться автомобилями даже в часы пик.