DESIGN ALGORITHM OF URBAN BICYCLE INFRASTRUCTURE

Full Text

На сегодняшний день крупные города мира стремятся уменьшить долю передвижений на личном автотранспорте, поддерживают совершенствование системы общественного транспорта, пешеходной и велотранспортной инфраструктуры (далее - ВТИ) [1-6]. Существуют различные подходы к проектированию и реализации ВТИ, в литературе сформулированы ее основные принципы и приемы [1-3, 7-10]. В большинстве случаев процесс проектирования основывается на социологических исследованиях [9, 11] и выводах экспертов, часто вооруженных обширной теоретической базой, но не всегда имеющих исчерпывающие знания о конкретной территории проектирования. В таких ситуациях возникает конфликт между местными проектировщиками или представителями велосообщества и экспертными решениями. Разработаны теоретические методики проектирования, позволяющие при помощи геоинформационных систем принять решение о наиболее эффективном расположении линейных объектов ВТИ на основе общих характеристик города и улично-дорожной сети (далее - УДС) [12, 13]. Однако авторы отмечают, что в алгоритме не учитываются локальные особенности: проблема проектирования в условиях неопределенности и недостатка данных актуальна по всему миру [14]. Для разработки проектных решений, удовлетворяющих всем требованиям, предлагается использование авторского алгоритма проектирования велотранспортной инфраструктуры с привлечением местных специалистов различных областей. Градостроительство и архитектура | 2018 | Т. 8, № 3 118 АРХИТЕКТУРА ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ. ТВОРЧЕСКИЕ КОНЦЕПЦИИ АРХИТЕКТУРНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ Алгоритм представляет собой методику проектирования, систему последовательных задач для получения наиболее эффективной модели ВТИ. Отдельно необходимо отметить, что выполнение алгоритма рекомендуется вести в геоинформационных системах. В рамках данной работы использовалась программа ArcGIS [15]. Использование компьютерных технологий как инструмента проектирования освобождает исследователя города от технической работы [16]. На небольших территориях проектирования может быть применено и ручное выполнение задач, однако они могут занять значительное время. Геоинформационные системы являются удобным и современным инструментом для решения ряда градостроительных и транспортных задач [12, 13, 17-19], и при наличии достаточных ресурсов для выполнения алгоритма может быть разработано собственное программное обеспечение. Алгоритм построен таким образом, что каждый его блок может рассматриваться как законченное исследование, а может являться входными данными для следующего блока при необходимости более детальной разработки. Выделяются следующие блоки: сбор входных данных, социологические и психологические исследования, определение существующего и планируемого количества пользователей ВТИ, пространственная многокритериальная оценка сегментов УДС, типология планировочных решений, этапность развития. Общая схема взаимодействия блоков алгоритма отображена на рис. 1. Блок 1, сбор входных данных. Входные данные, необходимые для выполнения алгоритма, по форме можно разделить на четыре группы: пространственные данные, сведения о существующем использовании, данные о населении. Социологические и психологические исследования (выделены в блок 2). По этапности применения выделены входные данные 1-го и 2-го уровня. В первую очередь необходимы пространственные данные в виде карты улично-дорожной сети, а также сведения о существующих объектах ВТИ (например, для работы в геоинформационной системе ArcGIS необходим файл с разрешением «shape»). Алгоритм предполагает деление улично-дорожной сети на сегменты, каждому из которых на последующих этапах будут присвоены определенные характеристики при помощи натурных исследований местными экспертами. Данные о населении могут быть получены на основании официальных источников местной статистики субъекта РФ: общая численность населения города, население старшего школьного возраста (15-17 лет), студенческого возраста (18-25 лет), население в возрасте 26-50 лет, а также численность локального велосообщества. Выходные данные 2-го уровня включают в себя следующие пространственные данные: карта существующей улично-дорожной сети, карта оценки территориальных ресурсов, расположение существующих точек притяжения, ТПУ, достопримечательностей, карта gps-данных о передвижении велосипедистов. В качестве сведений о существующем использовании необходимо подготовить перечень основных пунктов назначения при передвижении на велосипеде (на основании социологических исследований). Необходимо также указать планируемые ресурсы для реализации ВТИ для определения километража, планируемое количество точечных объектов ВТИ. Блок 2, социологические и психологические исследования. Результаты социологических исследований также являются входными данными 1-го уровня. Необходимо провести два независимых социологических исследования: среди смешанной аудитории и среди активных велосипедистов. Первое исследование можно назвать классическим для определения существующего уровня велосипедиза- Рис. 1. Схема взаимодействия блоков алгоритма проектирования ВТИ И. Д. Шарова 119 Градостроительство и архитектура | 2018 | Т. 8, № 3 ции города. Выявляется процент велосипедистов относительно всего населения, основные направления движения, причины неиспользования велосипеда, расположение якорных точек, маршрутов движения [20], приоритетное расположение точечных объектов ВТИ и др., присутствует вопрос о намерении использовать велосипед в качестве транспортного средства при условии создания ВТИ. Анкетирование должно быть именно сплошным, т. е. заполнять анкету необходимо всем участникам выборки вне зависимости от их отношения к велосипедному движению. Для получения более точных результатов автором предлагается дифференциация респондентов по возрасту (старший школьный возраст - 15-17 лет, студенты - 18-25 лет, взрослые - 26-50 лет). Как показывает практика, последний вопрос о намерении использования ВТИ имеет психологический аспект, в свете чего на первом уровне входных данных рекомендуется привлечение профессиональных психологов с целью проведения дополнительного исследования, основной задачей которого ставится определение реального процента потенциальных пользователей ВТИ. Второе социологическое исследование проводится среди активных велосипедистов, его цель заключается в определении значимости выявленных автором параметров городской среды для велосипедиста. Результатом исследования должен стать коэффициент значимости для каждого критерия: безопасность, прямолинейность, благоустройство, функциональная насыщенность, связность, корреляция с транспортной системой, корреляция с природным каркасом. Респондентам предлагается оценить значимость каждого критерия по шкале от 1 до 5, где 1 - данный параметр не важен, 5 - очень важен и является определяющим при выборе маршрута. Блок 3, определение существующего и планируемого количества пользователей ВТИ. Для определения существующего количества велосипедистов используются данные социологических исследований с дифференциацией по возрасту. Выявляется процент старших школьников (15-17 лет), которые используют велосипед в теплое время года несколько раз в месяц и чаще, результат экстраполируется на общее население города старшего школьного возраста. Та же операция проводится со студентами и остальным населением в возрасте 26-50 лет. Определение планируемого количества велосипедистов ведется по тому же принципу. На основании социологических исследований выделяется процент респондентов каждой возрастной группы, которые планируют использовать ВТИ, и экстраполируется на общую численность населения рассматриваемого возраста. Для получения более точного количества необходимо учесть психологический коэффициент реальных потенциальных пользователей. Необходимо также отметить, что данный показатель в значительной степени зависит не только от планировочных изменений в городе и реального создания объектов ВТИ, но и от продвижения, рекламы и мероприятий. Блок 4, пространственная многокритериальная оценка сегментов УДС. На основании натурных исследований выделяются сегменты улично-дорожной сети как участки с одинаковыми показателями по всем рассматриваемым критериям, причем сегмент не обязательно совпадает с расстоянием от перекрестка до перекрестка. Каждый сегмент оценивается по критерию безопасности (в контексте совмещения потоков велосипедного, автомобильного и пешеходного движения), прямолинейности, благоустройства, функциональной насыщенности, связности (при наличии существующей ВТИ), корреляции с транспортной системой и корреляции с природным каркасом (в случае с анализом сегментов УДС - на основании рельефа). Каждому сегменту присваивается 7 переменных: безопасность 1 < BEZ < 3, прямолинейность 1 < PR < 3, благоустройство 1 < BLAGO < 3, функциональная насыщенность 1 < FN < 3, связность 1 < SV < 3, корреляция с транспортной системой 1 < TRS < 3, корреляция с природным каркасом на основании данных о рельефе 1 < PRIR < 3. Дополнительно присваиваются критерии трафика 0 < TF < 3 существующей активности велосипедного движения 1 < А < 3, а также переменная наличия или отсутствия территориальных ресурсов 0 < Т < 3. Следующим шагом является объединение данного блока с блоком социологических исследований. Каждая оценка умножается на соответствующий коэффициент значимости, в результате чего для каждого сегмента УДС вычисляется комплексный коэффициент комфортности велосипедной поездки. Формируется карта дифференциации сегментов УДС по коэффициенту комфортности велосипедной поездки. Kкомф = Kбез  Rбез  KФ  RФ  Kп  Rп  Кблг  Rблг  Kприр  Rприр  Kтр  Rтр, где Kкомф - коэффициент комфортности велосипедной поездки; Rбез - оценка безопасности сегмента УДС с позиции велосипедного движения; Kбез - коэффициент значимости критерия безопасности по результатам социологического исследования; RФ- оценка функциональной насыщенности сегмента УДС; KФ- коэффициент значимости критерия функциональной насыщенности по результатам социологического исследования; Rп- оценка прямолинейности сегмента УДС; Kп- коэффициент значимости критерия прямолинейности по результатам социологического исследования; Rблг- оценка благоустройства сегмента УДС; Градостроительство и архитектура | 2018 | Т. 8, № 3 120 АРХИТЕКТУРА ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ. ТВОРЧЕСКИЕ КОНЦЕПЦИИ АРХИТЕКТУРНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ Кблг- коэффициент значимости критерия благоустройства по результатам социологического исследования; Rприр- оценка корреляции сегмента УДС с транспортной системой; Kприр- коэффициент значимости критерия корреляции с транспортной системой по результатам социологического исследования; Rтр- оценка корреляции сегмента УДС с природным каркасом; Kтр- коэффициент значимости критерия корреляции с природным каркасом по результатам социологического исследования. Результаты выполнения блока 4 могут быть представлены в виде карты комфортности велосипедной поездки. В качестве примера на рис. 2 отображены результаты для Самары. Выявлена высокая степень корреляции комплексного коэффициента комфортности поездки с существующей активностью велосипедного движения. Блок 5, типология планировочных решений. Для определения необходимых приемов формирования линейных объектов ВТИ в сложившейся городской застройке сегменты улично-дорожной сети дифференцированы на шесть типов, для каждого из которых предлагаются приемы и способы реализации ВТИ, типология сегментов улично-дорожной сети на основании коэффициента комфортности велосипедной поездки, территориальных ресурсов и ряда других параметров. Тип 1 сегментов УДС представляет собой существующую сеть объектов ВТИ и на предпроектном этапе не требует изменений. К типу 2 отнесены улицы и дороги с низким трафиком и скоростью движения автомобильного потока до 40 км/ч, где создание обособленных или выделенных линейных объектов ВТИ не обязательно, так как перемещение на велосипеде на момент исследования является безопасным и комфортным. Рекомендуется совмещение потоков (пешеходное / велосипедное движение, автомобильное / велосипедное движение) с установкой соответствующих дорожных знаков и минимальной разметкой. Тип 3. Сегменты УДС с высоким значением коэффициента комфортности поездки (Кк >2) при высоком трафике (TF > 2), требующем разделения потоков. К ним часто относятся улицы районного значения, участки магистралей. На выделенных сегментах предлагается создание линейных объектов ВТИ, смежных с пешеходным движением. Применяются приемы разделения потоков, безбарьерной среды, организации безопасных перекрестков, повышения связности сети линейных объектов ВТИ. Тип 4. Сегменты УДС с низким и средним трафиком, низким значением коэффициента комфортности поездки (Кк < 2) с небольшим территориальным ресурсом. К данному типу относится большинство улиц и дорог со средней интенсивностью движения. Рекомендуется разделение потоков с созданием выделенных линейных объектов ВТИ, смежных с автомобильным движением. Применяются приемы разделения потоков, безбарьерной среды, организации безопасных перекрестков, повышения связности сети линейных объектов ВТИ. Рис. 2. Карта дифференциации сегментов УДС по итоговому коэффициенту комфортности велосипедной поездки И. Д. Шарова 121 Градостроительство и архитектура | 2018 | Т. 8, № 3 Тип 5. Сегменты УДС с высокой концентрацией ОКН, высокой функциональной насыщенностью, высоким трафиком. К данному типу относятся наиболее активные улицы в исторической части города, где целесообразно расположение туристических велосипедных маршрутов. Рекомендуется создание обособленных линейных объектов, примыкающих к проезжей части или тротуару. Применяются приемы разделения потоков, привязки к функциональным объектам, повышения качества благоустройства. Тип 6. Наиболее прямолинейные сегменты улично-дорожной сети с высоким трафиком и значительными территориальными ресурсами. К данному типу в большинстве случаев можно отнести магистральные улицы, а также велосипедные маршруты в парках. Рекомендуется создание полностью изолированных линейных объектов ВТИ. Применяются приемы разделения потоков, расположения объектов на наиболее прямых улицах, повышения качества благоустройства. Данная типология применима только к городской улично-дорожной сети и не учитывает возможные рекреационные маршруты на озелененных территориях. Учитывая значительное количество вариантов решения ВТИ в городской среде, типология не может предложить конкретных планировочных решений. Привязка к конкретному сегменту должна проводиться на следующем этапе проектирования с учетом рекомендаций, полученных в ходе данного исследования. В результате выполнения данного блока получена карта «идеальной» велотранспортной инфраструктуры города, включающая в себя все этапы (рис. 3). Для определения наиболее значимых участков, требующих реализации на первой стадии, необходимо выявление зон высокого, среднего и низкого потенциала развития ВТИ (блок 6). Блок 6, этапность развития. Данный блок объединяется с блоком 2 «Социологические и психологические исследования». На основании результатов второго блока выделяются главные направления движения велосипедистов, точки притяжения. На основании карты расположения основных точек притяжения и понятия велосипедной доступности выстраиваются зоны велосипедной доступности до каждого источника, при этом последние классифицируются по функциональному назначению: деловые (вузы и офисные центры), рекреационные (парки, площади, набережные), утилитарные (торговые центры). Дополнительно выделяются зоны велодоступности туристических объектов. Те области, где наблюдается пересечение зон велосипедной доступности точек притяжения, являются наиболее востребованными для создания объектов ВТИ (как линейных, так и точечных). В качестве результата выполнения блока формируется карта пересечений зон велодоступности, формируются три зоны развития ВТИ: зона высокого, среднего и низкого потенциала развития. Зона высокого потенциала развития ВТИ определяется на пересечении зон велодоступности объектов всех четырех функциональных назначений: Рис. 3. Карта типологии сегментов УДС с рекомендациями по созданию ВТИ Градостроительство и архитектура | 2018 | Т. 8, № 3 122 АРХИТЕКТУРА ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ. ТВОРЧЕСКИЕ КОНЦЕПЦИИ АРХИТЕКТУРНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ Рис. 4. Наложение зон велодоступности, стадийность развития ВТИ для Самары рекреационного, делового, утилитарного и туристического использования. Это зона среднего потенциала развития ВТИ , а также отдельно пересечений рекреационного и делового назначений. В качестве примера на рис. 4 представлены карты наложения зон велодоступности для Самары, а также следующие из этого этапы развития ВТИ. Выводы. 1. Предложенный алгоритм проектирования представляет собой теоретическую «канву» для тщательного предпроектного анализа с последующим формированием поэтапного развития городской велотранспортной инфраструктуры (ВТИ). Так как проектирование ВТИ является междисциплинарной задачей, необходимо отметить, что с целью повышения достоверности результата каждый отдельный блок алгоритма может быть представлен как отдельная задача для специалиста данной области. Результаты выполнения могут быть также внедрены в алгоритм и использованы для дальнейшей работы. 2. Стоит отметить вариативность полученной градостроительно-информационной системы: она может быть дополнена новыми данными о городе (строительством новой дороги, новой городской достопримечательности или изменением параметров какой-либо из переменных). 3. Представленная методика позволяет определить принципиальную схему формирования объектов ВТИ с теоретическим обоснованием, используя и мировой опыт проектирования, и знания местных проектировщиков и велосипедистов. И. Д. Шарова 123 Градостроительство и архитектура | 2018 | Т. 8, № 3 4. В ходе применения алгоритма в проектировании была выявлена высокая степень корреляции результатов с экспертными предложениями, что позволяет рекомендовать его к применению при проектировании и расширении велотранспортной инфраструктуры в городах.

About the authors

Irina D. SHAROVA

Samara State Technical University

Email: vestniksgasu@yandex.ru

References

Supplementary files