СИСТЕМА АВТОТРАНСПОРТНЫХ МАГИСТРАЛЕЙ МОСКВЫ

Техническое решение относится к области строительства, а именно к транспортным комплексам крупных городов - мегаполисов с их пригородами, аналогичных Москве, и может быть использовано при составлении генеральных планов реконструкции мегаполисов с учетом регулирования и разгрузки пассажирских, грузопассажирских и грузовых потоков транспортного комплекса мегаполиса.
Настоящая разработка относится к категории сложных систем, соответствующих определению, известному из Большого энциклопедического словаря «Политехнический» (М., «Большая Российская энциклопедия», 1998, стр.488).
Транспортные системы городов - мегаполисов представляют собой единые транспортные комплексы, состоящие из различных видов транспортных сооружений - радиальных и кольцевых магистралей, искусственных сооружений в их составе, наземных, подземных, водных и воздушных транспортных магистралей, в том числе линий метро, железных дорог и аэродромов.
Устройство основных транспортных систем мира основано на том, что все основные проходят через центральную часть города, концы магистралей на периферийной части города не замыкаются друг с другом, или сообщены между собой расположенной в периферийной части мегаполиса кольцевой магистралью.
2
Процесс развития Москвы за последние двадцать лет создал много градостроительных проблем, обусловленных не достаточной координацией в развитии социальной, производственной, экономической и др. отраслей. Опережающие темпы жилищного строительства не соответствуют развитию социальной, инженерно-транспортной инфраструктур и, как следствие, уровню обслуживания населения объектами соцкультбыта и транспорта. Кроме того, даже очень низкая плотность улично-дорожной сети (5,5 км/км) Москвы, т.е. в 3-5 раза меньше чем во многих других мегаполисах Европы и мира, не обеспечивает беспрепятственное передвижение потоков личного, общественного и грузового транспорта, трудовых ресурсов, что приводит к ежедневным многочасовым заторам.
Транспортные связи между градостроительными образованиями из-за недостатка улиц и магистралей, их низкой пропускной способности, нехватки парковочных мест для автомобилей, сложностей в работе наземного общественного транспорта вынуждают москвичей затрачивать значительное количество времени при передвижении к местам приложения труда, общественным центрам и др. и, как следствие, приводят к дискомфортным условиям жизни.
Для устранения транспортных заторов в Москве проводится масштабное строительство 3-го и 4-го транспортного кольца, развязок в зонах пересечений с радиальными и подземными автомагистралями, направленное на совершенствование сложившейся улично-дорожной сети и эффективное использование территориально-строительных ресурсов.
В тоже время практика эксплуатации показывает, что проводимая реконструкция улично-дорожной сети не приводит к улучшению условий движения автотранспорта и обслуживания населения, так как пропускная способность участков улично-дорожной сети не может обеспечить беспрепятственное движение. В результате из-за высокой скорости подхода транспорта в хвост потока, начавшего снижать скорость, в считанные секунды увеличивается длина потока, и возникают заторы.
Решение выше перечисленных проблем требует нового сценария развития транспортной системы Москвы и пространственных связей между ее функциональными зонами при рациональном использовании территории.
При этом формирование автомагистралей, обеспечение жителей города автомобильными стоянками и парковками; распределение крупных торговых центров, которые в основном сосредоточены на окраинах города вблизи Московской кольцевой автомобильной дороги (МКАД); размещение складских терминалов, организация офисно-гостиничных услуг, общественных и культурных центров должны обеспечить ликвидацию их дефицита, равномерное размещение по территории Москвы и др.
Известен (RU, патент 2104363) транспортный комплекс мегаполиса, включающий систему пересекающихся автотранспортных, трамвайных, троллейбусных, железнодорожных магистралей, линий метро, образующих, в том числе, радиально-кольцевые структуры, мостовые переходы, путепроводы на пересечениях транспортных магистралей, транспортные развязки, эстакады, автовокзалы и вокзалы для других видов транспорта, аэропорты.
Известен (RU, патент 2152482) транспортный комплекс, используемый в условиях тесной городской застройки мегаполиса. В известном транспортном комплексе на участках внутригородской кольцевой транспортной магистрали мегаполиса, включающих автодорожный тоннель, связанный наземным участком, по крайней мере, с одним пересечением кольцевой магистрали с радиальной магистралью, тоннель расположен по оси кольцевой магистрали и выполнен по длине с двумя криволинейными в плане участками, обращенными выпуклой частью в противоположные стороны, а также с размещенным между ними средним и концевыми прямолинейными участками, при этом пересечение кольцевой и радиальной магистралей выполнено в виде расположенной по оси кольцевой магистрали эстакады, проезжая часть которой сопряжена посредством проезжей части наземного участка с проезжей частью рампы тоннеля.
Известен (RU, патент 2135670) транспортный комплекс мегаполиса, включающий систему пересекающихся автотранспортных, трамвайных, троллейбусных, железнодорожных магистралей, линий метро, образующих, в том числе радиально-кольцевые структуры, мостовые переходы, путепроводы на пересечениях транспортных магистралей, транспортные развязки, эстакады, автовокзалы и вокзалы для других видов транспорта, аэропорты, при этом транспортный комплекс выполнен не менее чем с двумя кольцевыми автомагистралями, по крайней мере, внешняя из которых расположена в периферийной зоне мегаполиса. Транспортный комплекс содержит также пересечения с железнодорожными магистралями и железнодорожными ветками, а также не менее трех пересечений с линиями каботажного судоходства, не менее трех мостовых переходов на пересечениях кольцевой автомагистрали с линиями каботажного судоходства, не менее семи средних и малых мостов, надземные и подземные пешеходные переходы. Интенсивность транспортных потоков и соответствующая ей насыщенность пересечениями и искусственными сооружениями на различных участках, по крайней мере, внешней кольцевой автомагистрали дифференцированы по секторам мегаполиса, ограниченным внешней кольцевой магистралью и образованным пересечением линий, одна из которых соединяет расположенные на осевой линии внешней кольцевой автомагистрали точку начала условного "нулевого" километра и точку, отстоящую от первой на половину длины осевой линии этой магистрали, а другая соединяет две точки, расположенные на осевой линии этой автомагистрали в местах пересечения ее с линией, проходящей через середину первой линии нормально к ней. По крайней мере, большая часть пересечений, в том числе транспортных развязок, выполнена многоуровневой, не менее трех транспортных развязок выполнены с возможностью перераспределения транспортных потоков в трех уровнях и, по крайней мере, одна транспортная развязка выполнена с возможностью перераспределения транспортных потоков в четырех уровнях.
Известен (RU, патент 2314947) транспортный комплекс, включающий железнодорожную трассу с рельсовым путем и автомобильную эстакаду, смонтированную на опорах, между которыми на несущих балках размещено дорожное полотно, расположенное над и вдоль железнодорожной трассы, причем автомобильная эстакада снабжена консолями, служащими для монтажа парковки с полосой разгона-торможения или служащими для монтажа подвесного монорельсового транспорта и парковки с полосой разгона-торможения.
Недостатков всех приведенных технических решений следует признать тот факт, что они не решают транспортных проблем мегаполиса.
Техническая задача, решаемая посредством разработанного комплекса, состоит в оптимизации грузо - и пассажиропотоков на улицах Москвы.
Технический результат, получаемый при реализации разработанного транспортного комплекса, состоит в улучшении условий движения автомобильного транспорта, повышении удобства обслуживания транспортом населения Москвы, а также улучшение экологии за счет уменьшения количества транспортных заторов.
Для достижения указанного технического результата предложено использовать разработанную систему автотранспортных магистралей (транспортный комплекс) Москвы. Разработанная система автотранспортных магистралей содержит радиально расположенные надземные многоярусные автомагистрали и, по меньшей мере, одну надземную многоярусную кольцевую автомагистраль, причем въезд в мегаполис на надземные автомагистрали осуществлен перед границей мегаполиса с перестроением и движением по развязкам-пандусам, обеспечивающим изоляцию друг от друга потоков индивидуального, грузового и общественного транспорта на, по меньшей мере, двух ярусах надземной автомагистрали, при этом первый ярус, содержащий, по меньшей мере, четыре полосы движения предназначен для проезда грузового и общественного транспорта с остановками в транспортно-пересадочных узлах, а второй ярус, содержащий, по меньшей мере, восемь полос движения, предназначен для легкового транспорта, кольцевая надземная автомагистраль пересекает все радиальные надземные автомагистрали, радиальные надземные автомагистрали пересекаются между собой, в единой сети надземных автомагистралей выполнены развязки в местах пересечений для общественного, грузового и легкового транспорта, в местах пересечений вблизи станций метро и в других местах радиальных и кольцевой надземных автомагистралей размещены транспортно-пересадочные узлы, несущие конструкции надземных автомагистралей выполнены с возможностью обеспечения эксплуатации наземного транспорта в процессе монтажа надземных автомагистралей. Предпочтительно кольцевая надземная автомагистраль расположена в полосе отвода Московского железнодорожного кольца. Кольцевая надземная автомагистраль может пересекать все радиальные надземные автомагистрали, по меньшей мере, в 10-ти местах. При реализации разработанной системы радиальные надземные автомагистрали могут пересекаться между собой, по меньшей мере, в 9-ти местах, создавая, в местах пересечения четырехъярусную структуру. Для повышения культуры обслуживания в единой сети надземных автомагистралей могут быть предусмотрены развязки в местах пересечений для общественного, грузового и легкового транспорта, а места пересечений радиальных магистралей выполнены, по меньшей мере, в два яруса. В базовом варианте реализации транспортно-пересадочный узел содержит пересадочную пешеходную зону и многофункциональные объекты и предназначен для обслуживания пешеходов и пассажиров транспорта, а также водителей транспортных средств. Для обеспечения доступа к сети транспортно-пересадочных узлов система может дополнительно содержать автомобильные стоянки, автомобильные и пассажирские лифты, связывающие надземные автомагистрали с уровнем земли. Обычно надземные магистрали содержат развязки-пандусы, расположенные на въезде в мегаполис, обеспечивающие транзитному транспорту сквозной проезд через мегаполис. В зоне транспортно-пересадочных узлов могут быть расположены складские комплексы, размещенные с возможностью обслуживания грузового транспорта, прибывающего по надземным магистралям. Предпочтительно несущая конструкция представляет собой большепролетную ферму длиной до 72 метров и высотой не менее 6 метров. В одном из вариантов реализации транспортно-пересадочный узел представляет собой подсистему сооружений на уровне земли, содержащую грузовые автомобильные лифты и надземные автостоянки, причем грузовые лифты выполнены с возможностью подъема и спуска легковых автомашин, находящихся на надземной автомагистрали или находящихся на автостоянке, при этом пешеходные маршруты в зоне развязки, остановки общественного транспорта и пассажирские лифты размещены с возможностью передвижения людей на автостоянку, на ярусы автомагистрали, по которым перемещается общественный и автомобильный транспорт. Во втором варианте реализации транспортно-пересадочный узел выполняет функции общественного центра, включающего мотель, офисное здание, автостоянки, сооружения для подъема и спуска автомобилей и людей. В третьем варианте реализации транспортно-пересадочный узел представляет собой общественный центр, включающий торговые площади, складские помещения, спортивные площадки, автостоянки, сооружения для подъема и спуска автомобилей и людей.
Для размещения разработанной системы можно использовать резервные территории Москвы, занятые коммунально-складскими и промышленными зонами и др. Однако, места расположения таких территорий в большинстве случаев неудобны или потребуют сноса большого количества зданий, чтобы обеспечить строительство автомобильных магистралей, дорог, проездов, новых объектов. Следовательно, необходимо градостроительное решение для развития города, использование которого в системе градостроительного развития Москвы и градостроительной деятельности повысит комфортность в системе жизнедеятельности. Таким решением может быть формирование инженерно-транспортной и социальной инфраструктуры в зоне полосы отвода Московской железной дороги, практически свободной от застройки и включающей железнодорожные объекты в виде малоэтажных зданий и сооружений. Это позволяет над железнодорожными путями устраивать на надземных территориях многоярусные автомобильные магистрали, а также объекты различного назначения, необходимые для обслуживания москвичей и гостей столицы.
Следовательно, зона полосы отвода железной дороги может рассматриваться как территориально-строительный ресурс (TCP), равный:
ТСР=ПТР+НТ
где: ПТР - потенциальный территориальный ресурс, включающий территории железных дорог в уровне земли;
НТ - надземные территории над железными дорогами для устройства автомобильных магистралей, объектов различного назначения.
Использование данных TCP обеспечивает решение транспортной, территориальной задач и формирования новых объектов города. Однако, такой путь развития транспортной системы, сети объектов социальной и производственно-складской инфраструктур в зоне полосы отвода железной дороги потребует научно-практического обоснования правовых взаимоотношений между участниками градостроительного процесса; условий формирования надземных магистралей в различных зонах Москвы; выбора большепролетных конструкций, обеспечивающих бесперебойную работу железнодорожного транспорта и воспринимающих необходимые динамические и статические нагрузки от автотранспорта и общественных зданий; очередности строительства; системы транспортно-пересадочных узлов; подхода к выбору и учету главных и второстепенных функциональных процессов, функционально-технологических и физико-технических факторов.
Решение данных задач обуславливает проведение комплекса экспериментальных мероприятий, направленных на обеспечение надежности результатов проектирования, строительства и эксплуатации надземной автомагистрали с транспортно-пересадочными узлами; обоснование путей сохранения и развития сложившейся планировки Москвы; условий проживания москвичей; интересов ежедневно приезжающих транзитных автомобилистов и пассажиров автобусов; эффективной работы общественного и грузового транспорта и др.
Формирование надземных автомагистралей должно осуществляться на высоте выше 10 метров. При двухъярусном расположении автомагистралей высота может достигать 24 метров. При решении данной задачи следует искать компромисс между масштабом сложившейся застройки и высокими функциональными характеристиками надземных автомагистралей, обеспечивающими уменьшение количества автотранспорта в уровне земли и устройство необходимого количества удобно расположенных автостоянок. Данная застройка в зоне полосы отвода железной дороги имеет известную архитектурно-историческую и градостроительную ценность и требует бережного отношения к ней при учете масштаба, пропорций, архитектурной композиции и пластики.
Кроме того, строительство надземной автомагистрали вызывает изменение аэродинамического, инсоляционного и шумового режимов прилегающей территории застройки, что потребует компенсации данных воздействий путем устройства шумо-ветрозащитных экранов, вертикального и горизонтального озеленения. Площадь такого озеленения, так необходимого в Москве, может достигать десятки тысяч квадратных метров. Для выполнения перечисленных и других условий в проектах предложены два варианта генплана, с использованием полосы отвода железных дорог внутри малого железнодорожного кольца и с частичным использованием. Это, позволяет всесторонне учесть достоинства и недостатки проекта и обеспечить надежность инвестиционных вложений, заинтересованность и компетентность при разработке юридических документов.
Рассмотренные градостроительные перспективы и проблемы развития Москвы обусловили постановку рабочей гипотезы о возможности: использования пространства в полосе отвода существующих железнодорожных путей всех направлений и Малого железнодорожного кольца для создания единой системы надземных автомагистралей в пределах МКАД; разделения личного, общественного и грузового транспорта по ярусам движения; использования площади и длины надземных автомагистралей в двух ярусах (более 1300 га, 550 км) для повышения пропускной способности улиц и дорог в уровне земли; формирования новых объектов с комфортными транспортными связями; перевод на надземные автомагистрали от 20 до 40% передвигающегося по Москве транспорта.
В целях подтверждения гипотезы для территории Юго-восточного административного округа Москвы выполнен проектный эксперимент. Особенностью предложенной в нем концепции является частичное отделение транспортной системы на надземных территориях в полосе отвода железных дорог от существующей улично-дорожной сети города. Для создания относительно независимых транспортных систем въезд в Москву на надземные автомагистрали осуществлен перед МКАД с перестроением и движением по специальным развязкам-пандусам. Потоки индивидуального, грузового и общественного транспорта изолированы друг от друга на двух ярусах надземной автомагистрали.
Первый ярус в четыре полосы движения предназначен для проезда грузового и общественного транспорта с остановками в транспортно-пересадочных узлах. Второй ярус имеет восемь полос движения для легкового транспорта.
Кольцевая надземная автомагистраль в полосе отвода Малого железнодорожного кольца в варианте, пересекает все радиальные надземные автомагистрали в 10-ти местах. Радиальные надземные автомагистрали пересекаются между собой в 9-ти местах, в результате чего в местах пересечения появляются четыре яруса. В единой сети надземных автомагистралей предусмотрены развязки в 19 местах пересечений для общественного, грузового и легкового транспорта. Во втором варианте предусмотрены развязки в 12 местах» а места пересечений выполняются в два яруса.
В местах пересечений, вблизи станций метро и в других местах радиальных и кольцевой надземных автомагистралей размещены транспортно-пересадочные узлы (ТПУ). Транспортно-пересадочные узлы включают пересадочные пешеходные зоны и многофункциональные объекты и обслуживают жителей Москвы, как с уровня земли, так и с надземной автомагистрали, а транзитных автомобилистов, пассажиров автобусов - только с надземных автомагистралей.
Для надземных магистралей предложены специальные развязки-пандусы в зоне МКАД обеспечивающие транзитному транспорту сквозной проезд через Москву, минуя улично-дорожную сеть в уровне земли с ее проблемными участками.
Организация пешеходного и транспортного движения для транзитных автомобилистов и пассажиров автобусов обеспечена сетью равномерно расположенных автостоянок в центральной, срединной и периферийной зонах Москвы. Приезжающие в Москву люди на автомобиле или автобусе, въехав на надземную автомагистраль перед МКАД по пандусам, передвигаются по единой надземной автомагистрали до нужного ему ТПУ, метро и других мест, где можно оставить на автостоянке свой транспорт.
Сеть складских комплексов в ТПУ предполагает новую систему распределения грузов по городу, в которой грузовые автопоезда въезжают в Москву по надземным автомагистралям и передвигаются для разгрузки к складам ТПУ. Со складов на грузовых малотоннажных автомобилях грузы развозят по городу. В таких ТПУ водитель автопоезда, припарковав свой транспорт на автостоянке, может его отремонтировать и переночевать в гостиничном комплексе.
Выбор несущих конструкций надземных автомагистралей должен обеспечить эксплуатацию железной дороги в процессе строительства при минимальных затратах на их возведение. Возможны две схемы размещения вертикальных несущих конструкций, соответственно схемам строительства. При относительно небольших пролетах предполагается использование межрельсового расстояния, что в результате приводит к реконструкции рельсового полотна и, как следствие, к осложнению условий движения поездов и удорожанию строительства автомагистрали. Поэтому наиболее приемлемой конструкцией является большепролетная ферма длиной до 72 метров. Такие фермы позволяют перекрывать всю полосу отвода железной дороги или часть ее, не затрагивая рельсы. Кроме того, высота фермы 6 метров обладает необходимой несущей способностью для устройства на ней зданий, а в межферменном пространстве помещений.
Для детальной проектной разработки в качестве объектов проектирования приняты три варианта транспортно-пересадочных узла.
Транспортно-пересадочный узел может представлять собой систему организации улично-дорожной сети в уровне земли, сооружений с грузовыми автомобильными лифтами и надземными автостоянками. Грузовые лифты обеспечивают подъем и спуск легковых автомашин, движущихся по надземной автомагистрали или находящихся на автостоянке. Дорожная развязка в уровне земли позволяет осуществить загрузку в лифты и выезд из них со специально организованных площадок. Пешеходные маршруты в зоне развязки, остановки общественного транспорта и пассажирские лифты обеспечивают передвижение людей на автостоянку, на ярусы автомагистрали, по которым движутся общественный и автомобильный транспорт.
Транспортно-пересадочный узел может выполнять функции общественного центра, включающего мотель, офисное здание, автостоянки, сооружения для подъема и спуска автомобилей и людей. Мотель предназначен для пассажиров, приезжающих в Москву в качестве туристов или по личным целям. Передвижение по Москве данных пассажиров предполагается на метро, маршрутных автобусах в уровне земли, на личных или арендованных автомобилях по надземным автомагистралям. Офисное здание предназначено для работы москвичей и жителей Московской области. Въезд на автостоянку сотрудников данного офиса, приезжающих на личных автомобилях из области, осуществляется только с яруса автомагистрали. Из области сотрудники офиса приезжают также на автобусах, передвигающихся только по надземной автомагистрали.
Транспортно-пересадочный узел может также представлять собой общественный центр, включающий торговлю, складские помещения, спортивные площадки, автостоянки, сооружения для подъема и спуска автомобилей и людей. Торговля и спорт предназначены для жителей, проживающих в зоне пешеходной доступности и в других местах Москвы и Московской области. При этом москвичи приезжают на личном или общественном транспорте, движущемся по земле или по надземной автомагистрали, а жители области - только по надземной автомагистрали. Из области доставка сельскохозяйственной, пищевой и промышленной продукции осуществляется только по надземной автомагистрали. Автостоянки включают места для личного, общественного и грузового транспорта.
Предложенная концепция комплексного развития транспортной системы Москвы предполагает сбалансированный комплекс мероприятий по формированию надземной, наземной и подземной улично-дорожной сети, кольцевой железной дороги для открытого метро и др. Включение в эту систему ТПУ позволяет разместить в нужном количестве и в нужном месте общественно значимые здания и комплексы в соответствии с потребностями Москвы.
Выполнение рассмотренных условий для решения транспортной проблемы Москвы обеспечивает гарантию результатов при организации и проведении научно-проектных работ по формированию надземных автомагистралей и системы ТПУ без изъятия дефицитных в Москве территорий. При этом инвестиционная привлекательность проектов транспортно-пересадочных узлов для собственников, арендаторов и инвесторов будет представлять интерес на всех временных этапах строительства.