Планировочное и транспортное проектирование городов представляет собой единый процесс градостроительного проектирования. Разделение его на стадии ТЭО, генерального плана, комплексной схемы развития ГПТ и другие определяется, с одной стороны, большим объемом и разнообразием решаемых задач и, с другой, — особенностями проектного процесса, для которого характерно решение проектных задач в условиях недостаточного информационного обеспечения, т. е. объема необходимой информации для принятия окончательных решений.
Процесс градостроительного проектирования делят на стадии с учетом: 1) выделения из него по возможности замкнутых циклов расчета с ограниченным объемом обратных связей с предыдущими и последующими циклами; 2) обеспечения первоочередного решения тех задач, которые отличаются минимальной трудоемкостью и предопределяют последующие проектные решения. Иначе говоря, для всех градостроительных расчетов характерен иерархический принцип построения с делением на этапы (ранжированием) и такой иерархической соподчиненностью этапов, которая обеспечивает их наиболее полную оптимизацию по критериям минимума общей трудоемкости и максимума точности (достоверности).
Наиболее полное выражение принцип иерархического построения градостроительного расчета находит в автоматизированной системе проектирования генерального плана города (АСПГ), разработкой которой занимается, в частности, ЦНИИП градостроительства (Москва). Для АСПГ характерно последовательное чередование постепенно детализирующихся планировочных и транспортных задач, в составе каждой из которых решается определенный круг градостроительных вопросов на уровне той подробности исходной информации, которая проработана на предыдущих этапах, и с той степенью подробности, которая необходима для последующих проектных разработок. В схеме АСПГ (рис. 9.1) предусмотрено формирование планировочного и транспортного решений города в две стадии, соответствующие стадиям ТЭО и генерального плана.
На первой стадии расчета в блок ВИ поступает входная информация, обеспечивающая градостроительный расчет. Блок ПИ представляет собой блок кодирования и преобразования входной информации в машинный язык. Отсюда она поступает во все операционные блоки, обеспечивающие расчет. В блоке ПР-1 решаются задачи предварительной планировки и размещения объектов города — его функционального зонирования и размещения наиболее важных городских объектов, соответствующие стадии ТЭО, в блоке ИП-1 — такого же рода задачи инженерной подготовки территории, в блоке ТР-1 — комплекс транспортных задач стадии ТЭО, в блоке ИО-1 — задачи инженерного оборудования города.
Рис. 9.1. Схема автоматизированной системы проектирования генерального плана города
Транспортные задачи на стадии ТЭО — это прежде всего задачи транспортной оценки генерального плана города. Транспортную целесообразность принимаемых градостроительных решений на этом «досетевом» уровне, т. е. до построения транспортной сети, обосновывают методами упрощенных транспортных расчетов «по воздушным расстояниям» между центрами транспортного тяготения или по условной «изотропной» сети, равномерно или с обходом препятствий и застройки, размещенной на всей потенциально пригодной территории будущего города. В результате получают определенные показатели псевдотранспортного характера, оценивающие принятую планировку города. Транспортные расчеты на досетевом уровне — это методы анализа городского транспорта для оценки его транспортных возможностей. Здесь еще имеется свобода «передвижки» объектов на генеральном плане по критериям транспортной оптимизации. Поэтому блоки ТР-1 и ПР-1 связаны обратной связью. Это означает, что по результатам транспортной оценки планировки, выполненной в блоке ТР-1, вырабатываются рекомендации по корректировке планировочного решения города в блоке ПР-1.
Вторую стадию расчетов начинают с деталировки планировочного решения города в блоке ПР-2, в результате которого прорабатываются все его планировочные зоны. Задачи транспортного расчета на этой ступени, выполняемые в блоке ТР-2 методом взаимных корреспонденций транспортных районов, заключаются в проектировании транспортной системы, максимально «привязанной» к заданной планировке по критериям оптимизации. В блоке ИО-2 окончательно решаются задачи инженерного оборудования города, в блоке ИП-2 — задачи инженерной подготовки его территории, в блоке ПО — задачи первой очереди строительства (транспортного — в составе комплексной схемы). В блоке ПД формирования проектной документации результаты градостроительного расчета выдаются на печать — алфавитно-цифровое печатающее устройство (АЦПУ), быстропечатающий механизм БПМ узкой печати или др. Взаимное размещение (зонирование) городских объектов на второй ступени расчетов уже закреплено. Задача заключается в том, чтобы отыскать оптимальное планировочное решение по архитектурным, экономическим и транспортным критериям. Транспортные критерии используют для оценки вариантных решений планировки по пешеходной доступности линий МПТ, зависящей от принятых размеров межмагистральных территорий, и прямолинейности транспортных связей всех основных центров транспортного тяготения города. По результатам транспортных оценок выбирают тот вариант планировки, который наряду с другими критериями обеспечивает наилучшее транспортное решение города. Поэтому блоки ТР-2 и ПР-2, ТР-1 и ПР-1 связаны обратной связью.
Математическое моделирование и использование ЭВМ при решении градостроительных и транспортных задач
Автоматизированная система проектирования городов входит как подсистема в автоматизированную систему проектирования объектов строительства (АСПОС). Внедрение АСПОС в проектную практику предполагает полную формализацию входящих в нее задач, которые в настоящее время являются объектом разработки, но еще не имеют решения. Проектные градостроительные расчеты в системе АСПОС включают в себя решение задач районной планировки, определяющей наивыгоднейшее положение проектируемого города в системе группового расселения (агломерации, региона), территориального зонирования города, проектирования ТС, инженерных сооружений и др. Все они отличаются большой трудоемкостью, многокритериальностью и системной связанностью, требующей использования вариантных методов решения по принципу шагового процесса с возвратом. Поэтому применение в практике градостроительного проектирования ЭВМ, обеспечивающих значительное ускорение и снижение трудоемкости расчетов, приводит к коренному пересмотру его математического обеспечения, качественной перестройке, значительно расширяет возможности вариантного проектирования и оптимизации принимаемых решений.
Практика показала, что внедрение в градостроительное проектирование ЭВМ проходит два этапа. Для первого характерна разработка математических моделей обеспечения расчетов на ЭВМ отдельных градостроительных задач. Для этого общий комплекс градостроительных расчетов АСПОС разделен на подсистемы «Регион» (с фрагментами «Производство», «Культурно-бытовое обслуживание», «Транспорт», «Расселение», «Инженерные коммуникации», «Строительная база» и др.), «Город», «Жилой район», «Жилое образование и микрорайон» (с фрагментами «Транспорт», «Инженерные сети», «Производство») и др. [25]. Уровень математического обеспечения этих подсистем и фрагментов в настоящее время различен. Наиболее полное программное обеспечение имеют транспортные расчеты. Для них разработаны библиотеки машинных программ применительно к ЭВМ «Минск-22», «Минск-32», БЭСМ-4, БЭСМ-6, М-222 и др. Используются комплексы программ расчетов системы ГПТ в сетевой форме (в предположении возможности беспересадочного проезда в пределах транспортной сети между любыми центрами тяготения), разработанные в ЦНИИП градостроительства, и целый рад других, реализованных в Гипрогоре, Моспроекте, Гипрокоммундортрансе, НИИАТ и других проектных и научно- исследовательских организациях. Они решают задачи расчета корреспонденций, распределения пассажиропотоков на ТС с моделированием поведения населения при выборе видов транспорта, целей и путей следования, маршрутизации пассажирских и грузовых перевозок, размещения транспортных устройств (автостоянок, гаражей, станций технического обслуживания) и др.
Установлено, что применение ЭВМ при решении даже ограниченного круга градостроительных, в частности транспортных, задач позволяет получить экономический эффект, составляющий до 2% общих капиталовложений, выделенных на строительство объектов, что составляет весьма большие суммы. Однако максимальный экономический эффект обеспечивает комплексная автоматизация градостроительного проектирования, которая дает возможность получить до 5—6% экономии капиталовложений, выделяемых на реализацию проектов, повысить надежность и научную обоснованность принимаемых решений, снизить на 20—80% затраты времени на проектно-изыскательские работы и стимулирует совершенствование теории и методов проектирования. Применение ЭВМ позволило сократить трудоемкость рутинных расчетов, освободить время проектировщиков для решения творческих задач, тщательной подготовки исходных данных и увеличения подробности расчетов, повысить их достоверность и объективность и осуществить многовариантное проектирование. Поэтому использование машинной счетной техники рассматривают в настоящее время как одно из основных направлений развития проектной практики градостроительного проектирования вообще и теории ГПП в частности.
Необходимо отметить, что несмотря на сравнительно высокое математическое обеспечение в общем комплексе задач градостроительного проектирования, транспортные расчеты все еще не имеют современной алгоритмической базы и оптимальной увязки с другими задачами. Ощущается потребность в отборе наиболее эффективных комплексов расчетных программ и их централизованном внедрении в практику работы всех проектных организаций, связанных с решением градостроительно-транспортных проблем. Необходима дальнейшая разработка методологической базы и математического обеспечения транспортных расчетов в увязке с другими задачами градостроительного проектирования в подсистеме АСПГ и АСПОС. Приемлемый на начальном этапе использования ЭВМ локальный подход к решению задач градостроительного проектирования на современном этапе уже неприемлем, так как не позволяет использовать все возможности ЭВМ. Многочисленные математические модели расчетов, созданные для подсистем АСПОС, требуют системного анализа как в методологическом плане, так и в отношении применяемого математического обеспечения. Большинство используемых в настоящее время моделей базируются на методах линейного программирования и реализуют, следовательно, линейные зависимости, тогда как для большинства задач системы АСПОС, в том, числе транспортных, характерны нелинейность и стохастичность связей между определяющими переменными. Моделей и программ, имитирующих динамические транспортные процессы, пригодных для практического использования, в настоящее время еще не создано. Большинство моделей оптимизационного типа представляют собой производственнотранспортные многоэтапные структуры, нуждающиеся в весьма больших объемах памяти ЭВМ, что ограничивает возможности их внедрения в проектную практику, и не имеющие отработанных систем информационного обеспечения. Все это определяет необходимость дальнейшей системной работы в области транспортного проектирования в направлении снижения его трудоемкости, повышения адекватности описываемым процессам, расширения областей использования вплоть до решения задач оперативной организации движения, требующих повышенной точности.
Важная методологическая проблема внедрения ЭВМ в область градостроительно-транспортного проектирования — коренной пересмотр и методологических принципов, сложившихся в условиях традиционного «ручного» метода проектирования. В частности, это касается выбора показателей оценки принимаемых решений. Сейчас для оценки транспортных решений используют десятки различных показателей, большей частью несопоставимых между собой. В условиях «ручного» метода транспортных расчетов с этим в какой-то мере можно было мириться, учитывая способность человека к сопоставлению и выбору формально несопоставимых показателей (например, комфортабельности перевозок, трудности сообщения и др.). ЭВМ выполнять такую работу не могут. Вообще попытки при переходе на машинные методы проектирования формализации сложившейся проектной практики крайне обедняют результаты автоматизации проектирования, значительно снижают ее возможную отдачу. Результативность автоматизации проектных расчетов, в частности градостроительно-транспортного проектирования, зависит от способности и решимости ученых-транспортников и проектировщиков ломать старые формы и сложившиеся традиции проектирования [38].