Пространственная многокритериальная оценка улично-дорожной сети как метод определения комфортности велосипедной поездки

Пространственная многокритериальная оценка улично-дорожной сети как метод определения комфортности велосипедной поездки

Павлова Ирина Дмитриевна

архитектор

443099, Россия, Самарская Область область, г. Самара, ул. Ул. Алексея Толстого, 135

ЕЗ 9905181@mail.ru

Статья из рубрики "Aрхитектvра и среда"

Аннотация.

Рассмотрена методика пространственной многокритериальной оценки улично-дорожной сети для выявления качественного показателя комфортности передвижения на велосипеде в городской среде в рамках разработки градостроительно-информационной системы проектирования городской велотранспортной инфраструктуры. Объектом исследования является городская среда с точки зрения комфортности использования велосипедистами. Предметом исследования являются принципы формирования велотранспортной инфраструктуры, значимость каждого принципа для пользователей. Предлагается использование геоинформационных систем для комплексной оценки существующей ситуации и дальнейшей разработки градостроительных предложений. Сегменты улично-дорожной сети предлагается оценивать по следующим критериям: безопасность, прямолинейность, благоустройство, функциональная насыщенность, связность, корреляция с транспортной системой, корреляция с природным каркасом. Для определения степени значимости каждого критерия использованы результаты авторского социологического исследования среди активных велосипедистов. Введено понятие коэффициента комфортности велосипедной поездки на основании оценки сегментов улично-дорожной сети по выявленным критериям и коэффициентов значимости каждого критерия. Выявлена высокая степень корреляции результатов с данными об активности велосипедного движения. По результатам исследования составлена карта комфортности велосипедной поездки, которую предлагается использовать в рамках градостроительно-информационной системы проектирования городской велотранспортной инфраструктуры.

Ключевые слова: велотранспортная инфраструктура, городская среда,

геоинформационная система, транспортная система, мегаполис, устойчивое развитие, веломаршрут, экология, велокарта, урбанистика

DOI:

10.7256/2310-8673.2018.2.25302

Дата направления в редакцию:

28-01-2018

Дата рецензирования:

28-01-2018

Введение

Одной из важнейших особенностей современного градостроительства является комплексный подход к формированию городской среды.При организации общественных пространств, в частности объектов улично-дорожной сети, ставятся задачи безопасности всех участников движения, повышения благоустройства и

функциональной насыщенности, экологичности, улучшения её визуальных качеств. 201

В результате анализа мирового опыта, а также литературы по проектированию велотранспортной инфраструктуры [1-5, 13], были выявлены следующие принципы проектирования, обеспечивающие комфортное передвижение в городской среде на велосипеде: безопасность, прямолинейность, благоустройство, функциональная насыщенность, связность, корреляция с транспортной системой, корреляция с природным каркасом. Также анализ мирового опыта показывает, что целью является достижение комфортности передвижения на велосипеде в городской среде, а сам процесс проектирования и реализации конкретных объектов являются задачами в достижении цели. Вопросы экономии ресурсов стоят перед каждым городом, поэтому необходима разработка методики определения максимально эффективного расположения объектов велотранспортной инфраструктуры, а также её принципиальных планировочных решений.

Для рационального планирования объектов велотранспортной инфраструктуры (далее — ВТИ) необходимо провести комплексную оценку существующих объектов улично-дорожной сети, чтобы выявить те её сегменты, на которых комплексный коэффициент комфортности велосипедной поездки достаточно высок, и создание дорогостоящих обособленных объектов велотранспортной инфраструктуры не требуется, или, напротив, выявить те сегменты, где коэффициент комфортности требует повышения. П ринципиальная модель формирования карты комфортности велосипедной поездки пре дс та в ле на на рис .1.

Рис. 1 Принципиальная модель формирования карты комфортности велосипедной

поездки

Использование геоинформационных систем

Последние исследования в области транспортного планирования используют геоинформационные системы как наиболее подходящий инструмент для анализа пространственных данных [6, 15], однако немногие из них сосредоточены на изучении

велосипедного движения -U0!. Одним из самых распространённых в мире семейством программных продуктов для анализа пространственных данных является ArcGIS, на его основе успешно осуществляется управление транспортной сферой сотен городов и регионов. ^ Для изучения велосипедного движения в мировой практике используется также расширение ArcGIS — модуль Network Analyst^8, 9] для автоматического решения транспортных задач на основе предусмотренных наборов сетевых данных.

В качестве примера разработки проектного предложения развития городской велотранспортной инфраструктуры в среде ArcGIS можно выделить исследование Марка

Брюсселя в Университете Твенте, Нидерланды-^. Входными данными в исследовании является информация о существующих объектах велотранспортной инфраструктуры. Вводятся следующие параметры: связность сети, коэффициент связующих узлов, основные маршруты передвижений, индекс доступности автобусных остановок, сведения о существующих линейных объектах ВТИ. На основании заданных параметров проводится анализ по нескольким показателям: анализ улично-дорожной сети (определение кратчайших маршрутов, используется расширение Network Analyst),

анализ наложений (связь с другими источниками данных), анализ спроса на перемещение, анализ пригодности, анализ доступности. Результатом работы геоинформационной системы является научное обоснование расположения новых объектов ВТИ. Достоинствами разработанного алгоритма можно считать автоматизацию формирования проектного предложения, а также проектирование в условиях нехватки данных. Однако та же особенность относится и к недостаткам: в алгоритме не учтены локальные особенности, наблюдается недостаточная гибкость и адаптивность модели.

Автором предлагается рассмотреть улично-дорожную сеть как совокупность сегментов (пространственных данных), для каждого из которых задан ряд параметров (в таблице атрибутов слоя). Значения каждого заданного атрибута являются оценкой каждого сегмента по рассматриваемому критерию. Следует отметить, что в рамках данного исследования под сегментом подразумевается участок улично-дорожной сети со сходными параметрами по всем выявленным критериям комфортности велосипедной поездки, причём сегмент не обязательно совпадает с участком между перекрёстками. Процесс присвоения оценки каждому сегменту УДС — достаточно длительный процесс, однако иного способа учесть местные условия в мировой практике проектирования ВТИ не выявлено. Рассмотрим каждый критерий более подробно.

Критерии оценки улично-дорожной сети по комфортности велосипедной поездки

В качестве исходных данных для анализа существующей УДС-17 необходимо оценить сложившуюся ситуацию, рассмотрев принципы успешно реализованных проектов ВТИ как критерии оценки сегментов существующей улично-дорожной сети.

Безопасность передвижения на велосипеде является одним из самых важных критериев

оценки комфортности. Исследования мирового опыта BYPAD-4 показывают, что на ранних стадиях развития ВТИ в городах на обеспечение безопасности необходимо выделить 60% ресурсов, так как критерий безопасности является основополагающим. Оценка безопасности производится методом натурных исследований, а также на основе анализа данных о разрешённой скорости движения по следующим факторам: трафик, разрешённая скорость движения, наличие существующих объектов ВТИ, установка соответствующих знаков и светофоров, обеспечение безопасности на перекрёстках. Предлагается следующая система оценки: 3 балла — наиболее безопасные для велосипедиста участки улично-дорожной сети. Сюда относятся площади и пешеходные зоны при существенном территориальном ресурсе, улицы и дороги с существующими линейными объектами ВТИ. Также оценка "3 балла" присваивается улицам с низким трафиком и небольшой скоростью движения (30-40 км/ч), где велосипедист может безопасно передвигаться в общем потоке с автомобильным транспортом. 2 балла — улицы и дороги со значительным трафиком, но имеющие достаточную ширину пешеходной зоны или обочины проезжей части, чтобы использовать её для перемещения на велосипеде в общем потоке с пешеходным или автомобильным движением. 1 балл — улицы и дороги со значительным автомобильным и пешеходным трафиком, не имеющие объектов ВТИ. Велосипедисту приходится двигаться в интенсивном общем потоке.

Прямолинейность пути имеет значение, так как при движении на велосипеде человек затрачивает физические силы на преодоление расстояния и стремится минимизировать его. За последние годы проведено множество исследований, которые сосредоточены на

определении оптимального пути велосипедиста в планировочной структуре города 9'

Для общегородской улично-дорожной сети прямолинейность, как правило, совпадает со статусом автодороги: 3 балла — магистральные улицы и дороги, соединяющие жилые

районы с точками притяжения с минимальным количеством поворотов, 2 балла — улицы и дороги районного значения, 1 балл — улицы местного значения.

На оценку критерия благоустройства влияет наличие следующих элементов: качественное покрытие горизонтальных поверхностей (предпочтительным для велосипедного движения является асфальтовое покрытие, а не тротуарная плитка); организация пандусов на съездах, пересечении с проезжей частью; достаточное освещение в тёмное время суток; наличие реализованных объектов ВТИ; наличие развязок в разных уровнях для разделения автомобильного движения с пешеходным и/или велосипедным движением; наличие крытых велопарковок. Каждому выявленному сегменту улично-дорожной сети присваивается комплексная оценка по критерию благоустройства для велосипедного движения по шкале от 1 до 3 баллов, где 1 балл — минимальное благоустройство (низкое качество покрытия, отсутствие пандусов на пересечении проезжей части с пешеходной зоной, отсутствие освещения), 2 балла — переменное качество покрытия и наличие некоторых оценивающихся элементов (например, только освещения), 3 балла — наиболее благоустроенные велосипедные маршруты, на которых либо реализованы объекты ВТИ, либо выполняются большинство требований к благоустройству.

Функциональная насыщенность сегментов улично-дорожной сети в контексте данного исследования означает концентрацию общественно-деловых и торговых функций, а также предприятий обслуживания на рассматриваемом участке, причём рассматриваются только те функции, которые привлекательны для велосипедиста (например, высокая концентрация магазинов или сервисов автозапчастей не учитывается). Оценка выставляется по той же балльной шкале: 3 балла для максимальной функциональной насыщенности, 1 балл — для минимальной.

Связность имеет значение при наличии реализованных объектов ВТИ, в случае их отсутствия связность не учитывается. При максимальном значении связности присваивается оценка 3 балла, при минимальной — 1 балл.

Корреляция с транспортной системой наиболее полезна, когда рассматриваются точечные объекты ВТИ, а именно их расположение в составе транспортно-пересадочных узлов или в непосредственной близости от них. Оценка сегментов улично-дорожной сети по критерию корреляции с транспортной системой присваивается на основе количества маршрутов общественного транспорта. Каждому выявленному сегменту улично-дорожной сети присваивается оценка по шкале от 1 до 3 баллов, где 1 балл — движение только личного автомобильного транспорта, 2 балла — движение по сегменту маршрутов рейсового автобусного транспорта, 3 балла — расположение на сегменте рельсового транспорта (трамвай, метрополитен, железнодорожный транспорт).

Критерий корреляции с природным каркасом оценивается по двум направлениям: наличию реализованных рекреационных маршрутов в зелёных зонах и расположение объектов ВТИ с учётом рельефа. Существующие сегменты улично-дорожной сети предлагается оценить с точки зрения уклона, так как для комфортного передвижения на велосипеде уклон крайне важен. Большинство велосипедных маршрутов прокладываются пользователями по участкам с наименьшим уклоном. Каждому выявленному сегменту улично-дорожной сети присваивается оценка по шкале от 1 до 3 баллов, где 1 балл — ровный участок, 2 балла — умеренный уклон, 3 балла — значительный уклон.

Сформированы карты комфортности передвижения на велосипеде по критериям для г. Самара (рис. 2).

Рис. 2 Карты комфортности велосипедной поездки по критериям для г. Самара

Определение значимости каждого критерия

После оценки каждого сегмента улично-дорожной сети по критериям необходимо провести комплексную оценку, так как комфортность велосипедной поездки

определяется всеми критериями в совокупности. В предшествующих исследованиях t19-автором были рассмотрены особенности восприятия городской среды в зависимости от способа передвижения. Для определения коэффициента значимости каждого критерия автором проведено социологическое исследование среди активных велосипедистов России (815 респондентов). Социологические исследования являются распространённым инструментом как в зарубежной, так и в отечественной практике проектирования городской велотранспортной инфраструктуры. [11j—12] Основными направлениями исследований является определение количества велосипедистов, точек притяжения, сдерживающих и стимулирующих факторов. Для определения значимости параметров городской среды автором предлагается использование оценочной шкалы от 1 до 5.

Анализ полученных оценок выявил следующие усреднённые коэффициенты значимости критериев: безопасность 19,51%, прямолинейность 14,51%, благоустройство 20,05%, функциональная насыщенность 19,57%, корреляция с транспортной системой 12,02%, корреляция с природным каркасом 14,34%.

Графическое отображение результатов социологического опроса среди активных велосипедистов приведено на рис.3.

Рис. 3 Результаты социологического исследования среди активных велосипедистов (815

респондентов)

Пространственная многокритериальная оценка в геоинформационной системе ArcGIS

Для визуализации данных и автоматизации процесса расчёта коэффициента

комфортности поездки автором предлагается использовать геоинформационную систему ArcGIS. К пространственным данным о расположении сегментов улично-дорожной сети задаются новые параметры для присвоения оценки по каждому критерию.

На основании полученных коэффициентов значимости критериев автором была проведена пространственная многокритериальная оценка сегментов основного каркаса улично-дорожной сети г. Самара на основе геоинформационной системы ArcGIS. Из присвоенных каждому сегменту оценок по критериям (1-3 балла) был получен коэффициент комфортности велосипедной поезди следующим образом:

К,

+0,12 * Я

мф = 0Д95*ДВез + 0Д96 * Дф + 0Д45 * Дп+0,2*^ +0,143 *Дщшр +

тр

К,

— коэффициент, комфортности велосипедной поездки; — оценка безопасности сегмента УДС с позиции велосипедного движения;

где Л

Л

Д

Л

ф — оценка функциональной насыщенности сегмента УДС; оценка прямолинейности сегмента УДС; — оценка благоустройства сегмента УДС;  — оценка корреляции сегмента УДС с транспортной системой;

сгрир

оценка корреляции сегмента УДС с природным каркасом.

Соответственно, максимальное значение коэффициента комфортности велосипедной поездки (если сегмент УДС получает максимальную оценку по всем показателям) составляет 3 балла. В результате проведённых вычислений каждый сегмент получает комплексную оценку комфортности велосипедной поездки в диапазоне от 1 до 3. Карта дифференциации сегментов У ДС по коэффициенту комфортности велосипедной поездки для г. Самара представлена на рис. 4.

Рис. 4 Карта дифференциации сегментов УДС по итоговому коэффициенту комфортности

велосипедной поездки

Рис. 4 Карта дифференциации сегментов УДС по итоговому коэффициенту комфортности

велосипедной поездки

Выводы

Предложенный метод пространственной многокритериальной оценки учитывает не только планировочные, но и социальные аспекты, что даёт возможность говорить о достоверности результатов. Сверка результатов анализа с натурными исследованиями и gps-данными о перемещении велосипедистов показывает высокую степень корреляции с существующей активностью велосипедного движения.

На основании коэффициента комфортности велосипедной поездки и ряда других параметров автором предлагается дальнейшая разработка типологии планировочных решений велотранспортной инфраструктуры.

Библиография

1. Дюфур Д. Велотранспортная инфраструктура: принципы и практика проектирования : перевод с английского. М.: ИНФРА-М, 2016. 269 с.

2. Вучик В. Р. Транспорт в городах, удобных для жизни / пер. с англ. А. Калинина; под научн. ред. М. Блинкина. М. : Издательский дом "Территория будущего", 2011. 576 с.

3. Гейл Я. Города для людей / пер. с англ. M.: Альпина Паблишер, 2012. 276 с.

4. Аудит велосипедной политики (Bicycle Policy Audit) BYPAD [Электронный ресурс] : графические и текстовые материалы, 5 февр. 2017 г. — Режим доступа : http://www.bypad.org

5. Bicycle planning, best practices and count methodology [Электронный ресурс] / Puget Sound Regional Council. 2011. — Режим доступа:

https ://www.psrc.org/sites/default/files/udp_bicycle_studio_final_20110111.pdf

6. Котиков Ю. Г. Геоинформационная система ArcGIS как интегратор в моделях планирования транспортных систем мегаполиса // Вестник гражданских инженеров. 2012. № 2. С. 214-222.

7. Butler J. A. Designing Geodatabases for Transportation. Redlands: ESRI Press, 2008. 461 p.

8. Esri/Products. — URL: http://www.esri.com/products/index.html

9. Brussel M. Bicycle planning and network design / University of Twente, Faculty of geo-information science and Earth observation. — Режим доступа:

http://staging.unep.org/transport/sharetheroad/PDF/courseware_nmt/Lecture6_Bicycle_ planning_networkdesign_Brussel.pdf

10. Raford N., Chiaradia A., Gil J. Пространственный синтаксис: Роль планировки города при выборе велосипедных маршрутов в Центральном Лондоне [Электронный ресурс] / Raford Noah, Chiaradia Alain, Gil, Jorge // University of California. — 2007. — Режим доступа : http://escholarship.org/uc/item/8qz8m4fz

11. Боровик E. А. Исследование спроса на велосипедную инфраструктуру [Электронный ресурс] : доклад I Междунарожном велоконгресе. М., 2016. — Режим доступа: http://micc2016.ru/presentations/proectirovanie-borovik.pdf

12. Донченко В. В. Разработка концепции и программы мероприятий по развитию велосипедного движения в Санкт-Петербурге, в том числе по созданию и обустройству велодорожек: отчёт о НИР. М.: ОАО "НИИАТ", 2011. 196 с.

13. Collection of Cycle Concepts [Электронный ресурс] / Cycling Embassy of Denmark. 2012. — Режим доступа: http://www.cycling-embassy.dk/wp-content/uploads/2013/12/Collection-of-Cycle-Concepts-2012.pdf

14. Литвинов Д. В. Принципы функциональной организации прибрежной территории крупных городов Поволжья // Вестник СГАСУ. Градостроительство и архитектура. 2011. № 4. С. 21-23.

15. Котиков Ю. Г. Концепции транспортной геоинформационной системы Мегаполиса // Организация и безопасность дорожного движения в крупных городах: сб. докладов 9-й международ. конф. СПб.: СПбГАСУ, 2010. С. 47-62.

16. Вавилонская Т. В. Задачи системного планирования в условиях архитектурно-исторической среды // Вестник МГСУ, 2009. №2. С. 14-17.

17. Михайлов А. Ю. Научные основы проектирования улично-дорожных сетей: дисс. ... д-ра тех. наук: 18.00.04. Иркутск, 2004. 378 с.

18. Вавилонская Т. В., Демурина Ю. Л. Реновация архитектурно-исторической среды с интеграцией пешеходных пространств // Научное обозрение. 2015. № 9. С. 248-350.

19. Павлова И. Д. Велотранспортная инфраструктура как оптимальный способ восприятия города // Традиции и инновации в строительстве и архитектуре.

Градостроительство: сборник статей / под ред. М. И. Бальзанникова, К. С.

Галицкова, Е. А. Ахмедовой; СГАСУ. Самара, 2017. С. 249-254. 20. Коростелева Н. В., Нестеренко Е. В. Развитие велоинфраструктуры в городах как

способ снижения негативного влияния транспортной системы на городскую среду //

Вестник Волгоградского государственного архитектурно-строительного

университета. Серия: Строительство и архитектура. 2016. Вып. 45(64). С. 149—157.