Матанализом по пробкам

Депутаты Мосгордумы инициировали необычные слушания на тему борьбы с заторами. Необычные - потому что в запутанном столичном трафике пригласили разобраться математиков и физиков.

Глава комиссии Мосгордумы по регламенту Александр Крутов созвал на заседание элиту российской математики - столько академиков пришло в думу впервые. Он сразу пояснил, что цель депутатов на первом этапе - познакомиться с матанализом как способом решения дорожных проблем. Так как сами ученые признают, что применительно к транспортному вопросу он только-только зарождается.

- Мне, как представителю власти, неудобно говорить об этом, но ситуация на дорогах вышла из-под контроля существующими методами, - обратился депутат к академикам. - И тот, кто думает, что проблема легко решается, например, строительством дорог или их расширением, далеко не прав.

Замдиректора Института автоматизации проектирования РАН, член-корреспондент РАН Александр Холодов рассказал, что сетевые вычислительные модели интенсивности движения, конечно, существуют. С помощью этих моделей давно анализируются движения воздушных масс, перенос веществ воздушными потоками.

- Такой анализ нужно было проводить и перед запуском газа в вентиляционную систему Дома культуры во время теракта на мюзикле "Норд-Ост", - говорит академик Холодов. - Что же касается дорог, то тут в математическую модель вносят поправку не постоянные физические величины, а воля водителей. Столкновения, нарушения парковки и других дорожных правил требуют учета поправок. А пока мы даже не можем рассчитать, будет ли эффективным Четвертое транспортное кольцо. Точнее, нет ли других, не таких дорогих вариантов для решения дорожных проблем столицы?

По словам ученых, транспортные пото-ки можно рассчитать с помощью уравнений состояния. Конечно, после измерения состояний и их изменений, взаимодействий тех составляющих, что участвуют в процессе. Будь то цепная реакция химических структур или машины на дорогах.

Академик Холодов показал депутатам схемы и графики, получившиеся при подсчете выгоды от изменения направления движения по первым кольцам Москвы. Так, по его расчетам, если ввести одностороннее движение по Бульварному кольцу по часовой стрелке, по Садовому - против часовой, а вокруг Кремля - тоже против, то пропускная способность дорожной сети может быть увеличена на 30%. Правда, подтвердить свое предположение ученые могут только при дополнительном мониторинге ситуации, на что нужно соответствующее финансирование. Так как даже если в какие-то организации за помощью обращается Российская академия наук (РАН), то с нее требуют деньги. "А для нас это вопрос некоммерческий", - сказал академик Холодов.

Доктор физико-математических наук Александр Буслаев из Московского автодорожного института сделал презентацию, начинавшуюся с закономерностей движения по радиально-кольцевой системе с широкими многополосными кольцами и многими съездами с них (чисто московская картинка). Он тоже пришел к двум закономерностям: явление имеет две компоненты - средние математические значения и схоластику, то есть сумбурное движение водителей, не подчиняющееся строгим законам.

Профессор Буслаев сомневается в эффективности перевода улиц внутри Садового кольца на одностороннее движение (которое завершилось в большинстве секторов и продолжится следующей весной).

- Инициаторы этого процесса ссылаются на 15-процентное повышение пропускной способности, - говорит он. - Однако эти подсчеты сомнительны, а эффект неочевиден.

Председатель думской комиссии по науке и образованию Евгений Бунимович спросил у академиков, занимался ли кто-нибудь из них подсчетом вреда, который приносит перекрытие улиц на время движения чиновничьих кортежей. Зал смолк. Только Александр Буслаев рассказал, что во время исследовательских замеров на Рублевском и Новорижском шоссе его группу, работавшую с соблюдением правил, "сметали на своем пути ответственные за прохождение вип-машин". По информации ведущего научного сотрудника Центрального научно-исследовательского и проектного института по градостроительству Александра Стрельникова, такие исследования проводились, результаты получены, но публиковать их не стали.

Ведущий научный сотрудник Теоретического отдела Института общей физики РАН Игорь Лубашевский согласился с депутатом Крутовым, что добиться успехов простым административным управлением невозможно. Но и матанализом сразу проблему не решить. Применительно к дорожному движению он считает его новым направлением в науке и даже привел название - физика транспортных потоков.

- Мы имеем дело не с электронами и молекулами, которые хоть и действуют по законам физики сложных систем, но действуют, и эти законы нам известны. Мы имеем дело со стадами животных, с потоками машин, ведомых водителями - в изучении их закономерностей наука делает первые шаги. Мы только начинаем узнавать, как ведут себя сообщества живых существ в определенных условиях передвижения. Эти законы схожи, например, при нересте рыб или массовых эпидемиях.

Для доктора физматнаук, профессора Московского института радиотехники, электроники и автоматики Лубашевского дорога - это "область рассеянных состояний. В ней действует человек, которого раньше естественная наука не рассматривала". Академик привел пример своего японского коллеги, который проверял имеющиеся у науки системы математического анализа транспортных потоков и который понял, что они не работают, так как не учитывают человеческий фактор.

Представив разные модели исследований, в частности гидродинамическую и вероятностно-статистическую модели, ученые еще раз отметили, что в них нужно будет учитывать отсутствие у водителей и пешеходов должной культуры дорожного движения.

В завершение дискуссии Александр Крутов прежде всего поблагодарил ученых за живой интерес к транспортным проблемам и определил те основные задачи, которые власти могли бы разрешить с помощью математического моделирования - иметь наиболее полную информацию о текущем состоянии дорожного движения в столице и прогнозировать ситуации при проектировании транспортной сети Москвы. Он также сказал, что по итогам состоявшегося в Думе обсуждения будут подготовлены необходимые предложения, в первую очередь о налаживании тесного сотрудничества между специалистами Российской академии наук и комплекса городского хозяйства в целях решения актуальных транспортных проблем Москвы.

В США дорожные проблемы решают физики-ядерщики

В США в середине прошлого века научным анализом дорожного движения занялась группа ученых, работавших до этого над созданием ядерной бомбы. Государство выделяло им огромные деньги, так как понимало - потери от заторов в стране высокого уровня автомобилизации превосходят затраты.

В 2006 году, например, на систему анализа и управления дорожным движением штата Калифорния выделили 4,6 млрд долларов. Этого недостаточно, чтобы пробки исчезли, но там по крайней мере смогли рассчитать, где и когда возникают пробки и как их объехать или переждать.

- Чтобы математическая модель работала, надо измерять ее составляющие, - считает познакомившийся с американским опытом академик РАН Александр Куржанский, председатель Российского национального комитета по автоматическому управлению. - Считать машины и остальные составные будущих уравнений из космоса и с телекамер дорого, поэтому нужны другие системы.