Пешеходные сети

А. П. Ромм, (доктор архитектуры, ЦНИИП Градостроительства)

Градостроительные исследования и разработки традиционно концентрируются вокруг решения крупномасштабных проблем, связанных с расселением, развитием городского транспорта, комплексной оценкой и функциональным зонированием территорий городов, динамикой роста населенных мест, размещением производства, охраной окружающей среды, сохранением культурного наследия и т.д.

Эти проблемы заслонили внимание специалистов от ряда других проблем, кажущихся на первый взгляд менее значительными и не требующими безотлагательного решения. К их числу относится проблема грамотного проектирования пешеходных сетей. Ее внешняя незначительность является только кажущейся и исчезает при более внимательном и вдумчивом ее рассмотрении. С другой стороны, многие специалисты, отдающие должное ее значению, не видят никаких конструктивных путей ее решения. В этой статье мы постараемся показать как ее значительность, так и ее разрешимость.

В настоящее время в методических руководствах и в нормативных документах по градостроительному проектированию отсутствуют требования, обеспечивающие нормальное функционирование пешеходных сетей в процессе их эксплуатации. Естественным результатом этого является то, что в проектной практике сложилось легкое, несерьезное отношение к вопросу грамотного проектирования пешеходных сетей, конфигурация которых в большинстве случаев либо является совсем случайной и непродуманной, либо формально следует общей прямоугольной планировке, либо подчиняется капризу эстетических соображений, идущих от рисунка на плане и стремления «украсить» графическое представление проектных материалов. Случаи вдумчивого отношения к проектированию пешеходных сетей крайне редки.

Реализованные в натуре, такие сети оказываются нежизнеспособными и дополняются или заменяются сетью стихийных пешеходных путей. На рис. 1 приведены примеры типичной реальной ситуации в жилых районах Москвы. На чертеже слева сплошной линей показаны проезды и предусмотренные проектной документацией благоустроенные пешеходные пути, пунктирной линией – стихийные пешеходные пути. Справа – фотография, наглядно демонстрирующая масштаб явления.

Рис. 1. Развитые сети стихийных пешеходных путей дополняют и заменяют собой неправильно запроектированные сети благоустроенных пешеходных дорог. Съемка 1970-х годов.

Материальные средства и усилия, затраченные на строительство такого рода сетей, оказываются понапрасну потерянными. Ежедневное передвижение по грязным, неблагоустроенным стихийным пешеходным сетям сопряжено для населения как с физическим, так и с психологическим дискомфортом, наносит ущерб озеленению и жизни жилых дворов.

Отдельные удачные примеры последующего благоустройства стихийно сложившихся пешеходных путей не снимают остроты проблемы. Широко распространенная убежденность в возможности решения проблемы таким путем (ссылаются на опыт скандинавских стран) не подтверждается отечественной реальной практикой. Если бы даже этот путь был реально возможен, он был бы все равно неприемлем с градостроительной точки зрения, поскольку одна из важнейших городских функциональных подсистем оставалась бы непрогнозируемой и неуправляемой. Важность пешеходной сети в значительной мере определяется ее существенным взаимодействием с основными функциональными подсистемами: населением, транспортной сетью, озеленением, жилой застройкой, системой объектов сферы услуг.

Пешеходная и транспортная сети являются двумя взаимодействующими подсистемами системы обеспечения внутригородских сообщений. Соотношение их ролей зависит прежде всего от величины города. В средних, а тем более в больших городах основой внутригородских сообщений является транспортная сеть, в то время как пешеходная сеть реализует внутриквартальные передвижения. В малых городах, занимающих небольшую территорию, пешеходная сеть должна служить основой планировочной структуры на всех уровнях, в то время как транспортная сеть играет второстепенную роль, и использование ее для реализации внутригородских корреспонденций носит ограниченный характер.

Неправильно запроектированные пешеходные сети наносят большой ущерб озеленению, поскольку, во-первых, содержат участки, не используемые или слабо используемые пешеходами и лишь понапрасну отнимающие территорию у озеленения (см. рис. 2), и, во-вторых, порождают стихийные пешеходные сети, обладающие существенной избыточностью как в смысле конфигурации и плотности сети, так и в смысле ширины многих участков.

Рис. 2. Стихийная пешеходная сеть дополняет или заменяет собой неправильно запроектированные благоустроенные пешеходные дорожки, которые олицетворяют собой напрасно выброшенные средства и отнимают территорию у озеленения.

В весеннее и осеннее время из-за избытка поверхностной влаги протаптываемые пешеходные пути быстро становятся непригодными для движения (рис. 3), и население протаптывает новые пути – либо в непосредственном контакте со старыми, и тем самым происходит уширение участков стихийной сети, либо по другим направлениям – в этих случаях происходит перемещение функционирующих участков, возрастает конфигурационная избыточность сети и образуются сплошь вытоптанные территории.

Рис. 3. В весеннее и осеннее время из-за избытка поверхностной влаги протаптываемые пешеходные пути быстро становятся непригодными для движения. Они десятилетиями не благоустраиваются, и население вынуждено месить грязь.

Без серьезного отношения к проектированию пешеходных сетей нельзя создать предпосылки к нормальному функционированию таких важных элементов благоустройства жилых дворов как детские, спортивные, хозяйственные площадки и площадки тихого отдыха, через которые во многих случаях прокладываются стихийные пешеходные пути, а также избежать больших транзитных потоков через жилые дворы в непосредственной близости к жилым домам.

Движение по неграмотно запроектированной пешеходной сети сопряжено для населения с существенным психологическим дискомфортом , вызывающим постоянно накапливающееся внутреннее напряжение и выливающимся в различного микроконфликты пешеходов: с пешеходной сетью – в результате этого возникают и поддерживаются стихийные пешеходные пути; с органами городского озеленения и благоустройства, пытающимися воспрепятствовать появлению и функционированию стихийных пешеходных путей; с населением жилых дворов, через которые транзитные пешеходные потоки прокладывают свои пути. Психологический дискомфорт при этом тем выше, чем грубее допущенные при проектировании ошибки. Дополнительный психологический и физиологический дискомфорт возникает также из-за того, что стихийные пешеходные пути находятся в резком несоответствии (диссонансе) с городским образом жизни.

Нельзя не отметить и отрицательное общекультурное влияние этого явления: невольное участие человека в формировании стихийных путей движения наносит ущерб человеческому достоинству, поскольку человек внутренне осуждает вытаптывание газонов и нарушение порядка. Микроконфликты, которые в этом отношении являются еще большим злом, наносят одновременно прямой ущерб физическому и моральному здоровью населения, вызывают дополнительное раздражение, стрессы и т.д. Более того, стихийные пешеходные сети совместно с захламлением и замусориванием жизненного пространства городов создают нездоровое повседневное окружение населения. Люди всю жизнь живут в грязи и месят грязь на стихийных пешеходных путях (рис. 3). Это опасные явления, служащие в известной мере одним из источников моральной деградации общества, проявлений вандализма и т.п.

Однако, винить население в его конфликте с искусственной средой, созданной планировщиками, ничуть не разумнее, чем ставить природе в вину ее законы, в силу которых разрушаются неверно запроектированные инженерные конструкции. Не злой умысел, не порочная наклонность отдельных личностей, а глубокие свойства человеческой натуры, лежащие на стыке психологии  и физиологии, вызывают появление стихийных пешеходных путей в тех случаях, когда каналы, созданные для движения пешеходов, не соответствуют своему назначению.

Единственным надежным средством решения проблем стихийного пешеходного движения является не создание препятствий естественно возникающим потокам движения пешеходов, как это нередко делают службы горзеленхозов, а проектирование пешеходных сетей в соответствии с требованиями, обеспечивающими удобство передвижения по ним.

Условия, обеспечивающие естественную жизнеспособность проектируемых пешеходных сетей, были установлены еще в конце 1960-х годов в рамках исследований, проведенных в ЦНИИПе Градостроительства, и обнародованы в ряде публикаций в 1960-х – 1980-х годах ^[1] .

Эти условия носят геометрический характер и исходят из психологического механизма, регулирующего поведение пешехода при движении к видимой цели S . Главную роль в этом механизме играет подсознательная зрительная оценка в каждой точке K маршрута движения угла   между вектором V движения в этой точке и направлением на цель. Этот угол называется контрольным углом . От него зависит скорость приближения к цели (рис. 4). Для человека психологически приемлемым является определенный диапазон значений контрольного угла, нижней границей которого является ноль, а верхней – величина , называемая критическим значением контрольного угла. Стихийные пешеходные пути возникают в местах выхода контрольного угла за пределы допустимого диапазона.

Рис. 4. Скорость приближения к цели зависит от величины контрольного угла : чем меньше угол, тем больше скорость приближения к цели.

Исследованиями установлено, что величина критического угла равна . Это означает, что для обеспечения естественной жизнеспособности проектируемой пешеходной сети необходимо и достаточно, чтобы величина контрольного угла при движении по маршруту сети по отношению к видимой цели нигде не превышала .

Это условие выполнимо лишь на тех участках территории, где нет физических препятствий пешеходному движению, таких как жилые дома, участки школ и детских садов и др. Поскольку в реальности на пути движения от исходной точки к конечной цели (магазину, остановке общественного транспорта и т.д.) всегда есть препятствия, то маршрут на сети в целом должен представлять собой последовательность локальных естественно-жизнеспособных фрагментов ^[2] , которые связаны друг с другом участками, обходящими препятствия. На локальном участке территории, свободном от препятствий, может быть сформирована естественно-жизнеспособная сеть, сокращенно ЕЖ-сеть. Жизнеспособная сеть в целом представляет собой совокупность локальных ЕЖ-фрагментов, связанных друг с другом участками, обходящими препятствия.

Выполнение условия естественной жизнеспособности необходимо, но не достаточно для построения пешеходной сети.

В проблеме построения пешеходной сети можно выделить две стороны, вступающие друг с другом в противоречие. Одна сторона – это уровень эксплуатационного качества сети, связанный с представлениями о кратчайшей и удобной связи заданных точек друг с другом и минимуме времени на передвижения. Другая сторона – это экономичность сети. Эти стороны – ярко выраженные антиподы, и рациональная сеть должна учитывать их обе. Учет только одной из сторон и игнорирование другой приводят нас к неприемлемым решениям.

На рис. 5 приведен пример построения сети для группы заданных точек тремя различными способами: 1) с учетом только требований комфорта, 2) с учетом только требований экономичности, 3) с учетом обоих требований. Точки 1 и 14 – целевые, остальные – исходные.

Рис. 5. Учет требований комфорта и экономичности к формированию коммуникационной сети:

а) Максимум комфорта передвижений: сеть кратчайших маршрутов

б) Максимум экономичности: кратчайшая связующая сеть – сеть Штейнера

в) Учет обоих требований: ЕЖ-сеть, оптимальная по критерию суммарной длины

Сеть на рис. 5а предоставляет максимум удобств для передвижений, поскольку из любой исходной точки в каждую целевую точку мы попадаем по кратчайшему пути – по прямой, затрачивая минимум времени (тем самым условие естественной жизнеспособности удовлетворяется с избытком). Но строить пешеходную сеть таким образом мы не можем, во-первых, из-за непомерной ее длины и дороговизны, а во-вторых, из-за чрезвычайной изрезанности всей территории, которая становится непригодной для какого-либо использования, причем, с увеличением числа заданных точек изрезанность растет все быстрее.

Сеть на рис. 5б обеспечивает максимум экономичности – связующая сеть, минимальная по суммарной длине (такая сеть называется сетью Штейнера по имени геометра 19-го века, поставившего такого рода задачу и нашедшего метод ее решения). При ее построении, наоборот, вопросы удобства передвижений никак не учитываются, и потому большинство маршрутов из исходных точек в целевые представляются крайне неудобными. Условие естественной жизнеспособности на ней нарушается повсеместно. Пешеходная сеть такой конфигурации не будет нормально функционировать и неизбежно будет заменена сетью стихийных пешеходных путей.

Таким образом, ни одно из этих крайних решений не может нас удовлетворить. При построении сети следует учитывать как требование комфортности (условие естественной жизнеспособности), так и требование экономичности, которое принимается как критерий оптимизации на множестве ЕЖ-сетей.

Для заданной совокупности исходных и целевых точек может быть построено, вообще говоря, бесконечное множество ЕЖ-сетей, выбор из которых можно вести по критерию суммарной длины сети. Тем самым учитываются как комфортные, так и экономические характеристики сети. Так именно и ставится задача построения пешеходной сети: для заданной совокупности исходных и целевых точек построить естественно-жизнеспособную сеть, оптимальную по критерию минимума длины.

На рис. 5в представлена ЕЖ-сеть, оптимальная по критерию длины, для заданной совокупности исходных и целевых точек.

Любопытно сопоставить сравнительные характеристики трех построенных сетей (см. таблицу 1).

Таблица 1. Сравнительные характеристики сетей

Максимально комфортная сеть (сеть № 1) длиннее сети Штейнера (сети № 2 ) в 5.26 раз, а ЕЖ-сеть (сеть № 3) – лишь в 2.51 раза. При этом коэффициент непрямолинейности на маршрутах ЕЖ-сети нигде не выходит за пределы величины 1.047 (это теоретически доказанный факт), т.е. ее отличие от максимально комфортной сети в этом отношении весьма мало по величине.

Как было отмечено выше, препятствия, имеющие место практически в любой реальной ситуации, не дают возможности построить сеть как целиком естественно-жизнеспособную. При наличии препятствий сеть в целом представляет собой совокупность локальных естественно-жизнеспособных фрагментов, связанных друг с другом участками, обходящими препятствия.

На рис. 6 представлена пешеходная сеть жилого квартала, связывающая исходные точки квартала – входы в жилые дома – с одной из целевых точек – входом в школу. Она представляет собой совокупность ЕЖ-фрагментов сети, связанных друг с другом участками, обходящими препятствия. Каждый такой фрагмент оптимизирован по критерию суммарной длины.

Рис. 6. Пример жизнеспособной сети, для одной целевой точки – входа в школу

В жилом квартале имеется много целевых точек, и жизнеспособная сеть содержит маршруты из исходных точек ко всем целевым точкам (рис. 7). Каждый маршрут на сети состоит из ЕЖ-фрагментов, связанных друг с другом участками, обходящими препятствия. Сеть в целом оптимизирована по критерию минимума суммарной длины всех ее участков.

Рис. 7. Жизнеспособная сеть жилого квартала

Еще один пример жизнеспособной пешеходной сети крупного планировочного объекта – Международного молодежного лагеря Айнур – приведен на рис. 8.

Рис. 8. Международный молодежный лагерь Айнур на озере Иссык-Куль (проект)

Методика построения жизнеспособных сетей, оптимизированных по критерию суммарной длины, не может быть изложена в рамках данной статьи, в которой можно лишь рассчитывать привлечь внимание заинтересованных читателей к этой проблеме.

Методика носит геометрический характер, т.е. излагается в геометрических терминах как конструктивная теория, включающая теоремы, конструктивные алгоритмы и общую последовательность действий. Как и при решении других геометрических задач, построения пешеходных сетей на бумаге вручную выполняются с помощью линейки и циркуля. Однако, эти же задачи могут решаться средствами компьютерных чертежных систем типа AutoCAD ’ a или ArchiCAD ’ a . Геометрический характер методики определяется самой природой задач, связанных с конфигурацией коммуникационных сетей, к числу которых относится и задача построения пешеходных сетей. Неудивительно, что условие естественной жизнеспособности формулируется в геометрических терминах.

В настоящее время методика может быть реализована вручную специально обученным персоналом и может быть применена к проектированию пешеходных сетей любых планировочных объектов: жилых кварталов, бульваров, парков, спортивно-оздоровительных комплексов, стадионов, пионерских лагерей, пансионатов и домов отдыха, промышленных предприятий, больниц и т.д., а также пешеходных сетей небольших городов и поселков, в которых она может стать основой планировочной структуры. При этом, трудозатраты не выходят за пределы реально приемлемых.

Некоторые элементы методики опубликованы в указанных выше изданиях, вышедших много лет назад. Относительно полное ее изложение можно найти в более поздних публикациях ^[3] . В настоящее время готовится к изданию книга, посвященная пешеходным сетям, которая будет содержать наиболее полное и актуализированное изложение материала (ее издание планируется в 2007 году.). Кроме того (и это, возможно, наиболее важно с практической точки зрения), нами разрабатывается компьютерная реализация методики, включающая расчетную часть и оконный интерфейс, обеспечивающий ввод данных, конструирование пешеходных сетей в интерактивном режиме и вывод результатов.

Методика ориентирована на широкий круг специалистов в области проектирования, строительства и эксплуатации городов, поселков, промышленных зон, лечебных и курортных зданий и комплексов, спортивных сооружений, торговых центров, садов, парков, выставочных территорий и т.д., и, хотелось бы надеяться, окажется полезной архитекторам, ландшафтным дизайнерам, инженерам-транспортникам, муниципальным работникам, в том числе – мэрам, их заместителям и главным архитекторам городов, работникам городского коммунального хозяйств, владельцам бизнесов и недвижимости, а также научным работникам, занятым проблемой оптимизации коммуникационных сетей.