Михаил Блинкин, 100 лет светофору
Изначальный (и простейший!) смысл этого полезного технического устройства вполне очевиден: обеспечение более-менее разумного дележа времени проезда перекрестка между конфликтующими направлениями движения.
Более сложные технические смыслы прояснились по мере роста автомобилизации населения и, соответственно, интенсивности движения на городских улицах.
Здесь надо оговориться, что для кого-то прояснились лет 50-60 назад, для кого-то не прояснились и по сей день. В частности, суждение о том, что «из-за большого количества светофоров в центре города снижается пропускная способность», является своего рода «символом веры» для многочисленных автомобилистов, городских начальников и плохо подготовленных специалистов по организации дорожного движения. Между тем, количество светофорных объектов на единицу протяженности улично-дорожной сети в продвинутых зарубежных городах многократно выше, чем у нас в Москве. Тамошние транспортные инженеры и планировщики прекрасно знают, что убирать светофоры в целях борьбы с пробками не более умное занятие, чем изымать термометры из городских больниц для успешного лечения инфекционных заболеваний…
Теперь несколько слов о конкретных «технических смыслах».
1. Светофор, как дроссельная заслонка. Существо дела хорошо понятно на примере «большой Ленинградки»: здесь за счет грандиозных строительных работ и радикального ухудшения городской среды удалось убрать все светофоры вплоть до Тверской заставы. Для оценки результатов этих усилий можно предложить несложное упражнение по курсу теории транспортных потоков: посчитайте, при каких корреспонденциях и уровнях загрузки снятие «промежуточных» светофоров (то есть дроссельных заслонок!) полезно, а при каких – нет. Заранее предупреждаю, что в большинстве практически интересных случаев ответ отрицательный. Это и понятно: отказ от дросселирования трафика практически всегда приводит к замене вполне терпимых очередей на нескольких последовательных перекрестках одним, но очень мощным систематическим затором в конечной точке «бессветофорной трассы».
2. «Умный светофор» – любимейший сюжет для разговора оптового поставщика IT-гаджетов с городским начальством, охотно принимаемый на веру журналистами и общественниками. На самом деле устройства такого сорта хорошо работают на малодеятельных перекрестках. Если на таком перекрестке вы замените восьмиугольники “STOP” адаптивным светофором, то с позиций пропускной способности здесь мало что изменится, зато автомобилисты получит зримое удовольствие от самого факта правильной реакции бездушного устройства на реальную транспортную ситуацию.
Допустим, однако, что вы поставили то же устройство на пересечении двух многополосных улиц с интенсивным движением; к примеру, на пересечении Ленинского и Ломоносовского проспектов. Если ваш адаптивный светофор, в самом деле, относится к категории “Smart Traffic Signal”, то он очень быстро выйдет на режим жесткого цикла, когда-то «запаянный» здесь по формуле Вебстера. В противном случае, ваш светофор очень быстро превратиться из “smart” в “foolish”…\
3. «Зеленая волна» – понятие, овеянное слухами и легендами. В инженерном обиходе эта «волна» – не более, чем простейший механизм координированного управления трафиком, для работоспособности которого требуются ряд непременных условий. Во-первых, участок координации должен иметь избыточную пропускную способности на выходе; другими словами, нужен «водоем», куда мы эту «волну» пригоним. Во-вторых, расстояние между соседними светофорными объектами должно быть небольшим, то есть квартальная сетка – достаточно мелкой; иначе пачка автомобилей распадется и никакой волны не получится. В-третьих, на участке координации не должно быть пересечений с приоритетом конфликтующего направления; другими словами, если мне «волна», вам – «волнолом». Сочетание всех этих условий встречается достаточно редко. Между тем, едва ли не каждый депутат (или кандидат в депутаты) обещает (просит, требует…) непременно ввести «зеленую волну» где-нибудь по месту своего депутатства; к примеру, на Бульварном кольце.
4. Координированное управление трафиком. На эту тему регулярно поступают смелые рекомендации не только от официальных лиц, но и от оппозиционных политиков; самые свежие – от В.Милова. Смысл этих рекомендаций – включение максимального количества светофорных объектов в единую систему координации. Храбрость авторов подобных рекомендаций прямо пропорциональна незнанию «матчасти». Между тем, хорошо известно, что эффективность применения стандартных алгоритмов координированного управления светофорной сигнализацией зависит:
– от топологического ранга связности участка УДС, на котором осуществляется координация: если связность велика – такие алгоритмы будут приносить большую и весьма наглядную пользу; в противном случае, то есть на сетях с низким, или даже нулевым рангом связности, польза от тех же алгоритмов – нулевая;
– от параметров квартальной сетки: для расстояний между светофорами, сопоставимых с «манхеттенским блоком» (80 на 274 метров), координация получается успешной; для московских магистральных улиц, где аналогичные расстояния составляют зачастую до 800 и более метров, координация становится сугубо формальной – пачка автомобилей на дистанции от светофора до светофора успевает полностью развалиться;
– и т.д., и т.п.; как говорится, учите матчасть…
Замечу в заключение, что любые шаги по решению трафиковых проблем являются предметом проектного расчета; иногда этот расчет очень простой, на уровне таблички в EXCEL, в некоторых случаях – сложный, требующий наличия у проектировщика качественного специализированного софта, настроенного на ГИС-карту города и калиброванного по реальным местным данным. Не говорю уже о том, что в арсенал таких решений зачастую входят меры, весьма небезобидные для моторизированных горожан. Во всех случаях, искать решение таких проблем посредством публичного состязания в красноречии – доле вполне бессмысленное.
***
Теперь о самом главном, институциональном аспекте исторических достоинств нашего юбиляра.
В 1910 – 1920-ые годы США ускоренным путем (на легендарном Ford Model T!) двигались к массовой автомобилизации: в 1911 году на 1000 американцев приходилось 10 автомобилей, в 1928 году – 180, то есть столько же, сколько в России в начале 2000-ых годов. В эту героическую эпоху пионерной автомобилизации было выдано более полусотни патентов на те, или иные модификации светофора. Большинство изобретателей осталось, как водится, в безвестности. Один из них, Гэррет Морган (1877–1963), навсегда вошел в историю, причем не только в транспортную историю.
Морган был исключительно плодовитым и удачливым изобретателем с широчайшей сферой профессиональных интересов. Был склонен к идеологизации своих технических новшеств. Тому была серьезная причина: он был одним из первых афроамериканцев, севших за руль собственного автомобиля. Времена были далеко не политкорректными: едва ли не каждый полисмен-регулировщик непременно ущемлял его права при проезде перекрестка, предоставляя приоритет белым водителям.
Последующий патентоведческий анализ показал, что устройство Моргана не имело никаких существенных преимуществ перед аналогами. Отличие было в мотивировке. «Назначение изделия – отчеканил Морган в своей патентной заявке – состоит в том, чтобы сделать очередность проезда перекрестка независимой от персоны автомобилиста». Переиначивая известную поговорку, связанную с именем не менее известного изобретателя, можно было бы сказать: «Генри Форд создал автомобилистов, а Гэррет Морган дал им равные права».
Именно по этой причине Бил Клинтон в своем президентском послании, произнесенном в 1996 году, назвал Гэррета Моргана «отцом всех наших программ транспортной безопасности». В сущности, так оно и есть. В этих многостраничных документах, продуцируемых транспортной и медицинской бюрократией развитых стран, содержится множество общеполезных (или же, напротив, спорных) мероприятий, призванных снизить смертность на дорогах. Однако при этом всегда подразумеваются (за очевидностью сегодня даже не упоминаются!) базовые соображения в духе «формулы Моргана»:
– улично-дорожная сеть – благо общего пользования, равнодоступное для всех пользователей автомобильных дорог;
– пользователи дорог следуют общепринятым стандартам ответственного, грамотного и доброжелательного транспортного поведения; нарушение этих стандартов рассматривается как посягательство на личные права и свободы прочих участников дорожного движения;
– главная задача дорожной полиции – защищать базовый принцип равнодоступности и, следовательно, личные права и свободы граждан от любых посягательств со стороны субстандартных пользователей дорог.
Без соблюдения всех этих либеральных прописей сосуществование человека и автомобиля превращается в сущий ад с регулярными пробками на дорогах и множественными тяжкими авариями со смертельным исходом.
В книге, которую я вместе со своим молодым соавтором Е.Решетовой, опубликовал в начале текущего года, есть весьма убедительная количественная иллюстрация этого тезиса.
Разумеется, было бы странно ожидать, что связь между четким соблюдением либеральных прописей и уровнем аварийности будет проявляться на уровне некоторой нехитрой детерминированной зависимости. Мол, если в стране наблюдается «правильное» институциональное устройство, то уровень транспортных рисков (количество смертей на дорогах в расчете на 10 тысяч автомобилей) всегда будет ниже, чем в некой другой стране со скверными институтами. Увы, к этому очень симпатичному тезису есть множество контрпримеров. К примеру, в Белоруссии с ее, скажем так, небезупречным институциональным устройством, транспортные риски раз в 5-6 ниже, чем в куда более свободной Индии.
При всем притом, влияние качества институтов на уровень транспортных рисков четко прослеживается на уровне «больших выборок».
При оценке качества институтов в той или иной стране мы ориентировались на рейтинг-лист “Freedom in the World”, в котором выделили две группы стран: (1) – свободные, (2) – все прочие (то есть частично свободные и несвободные). Для каждой из этих групп строилась гистограмма по характерным уровням транспортных рисков.
Легко видеть, что гистограммы для свободных и прочих стран находятся в четкой противофазе. В первом случае функция убывающая, во втором – возрастающая; для свободных стран максимум распределения приходится на два нижних квантиля транспортных рисков (менее 1, от 1 до 3), для частично свободных и несвободных – на два верхних квантиля (от 10 до 50, более 50). Вероятность нахождения на уровне транспортных рисков до 3 единиц для свободных стран в 11,5 (!) раз выше, чем для всех прочих. Вероятность нахождения на уровне транспортных рисков более 50 единиц для свободных стран в 3,5 раз ниже, чем для всех прочих.
Статистическая значимость различий в уровне транспортных рисков между свободными и прочими странами, так сказать, налицо. Так что, во всяком случае, по критерию транспортных рисков, свобода гораздо лучше, чем несвобода…
С Днем светофора Вас, дорогие читатели!