Новый подход к организации движения транспортных п

Ю.Ф. Макаров, А.Ю. Низовцев, Ю.М. Низовцев
Makarov Y.F., Nizovсev A.Y., Nizovtsev Y.M.

К сожаление, здесь не было возможности разместить рисунки, графики, таблицы.
Поэтому книга была разбита на две части и со всеми иллюстрациями была размещена на сайте Amazon на английском языке. Книга "Свайные дорожные сооружения безостановочного движения" выложена на сайте Литрес, а книга "Конструкции и методики, исключающие формирование пробок и заторов в условиях города" также выложена на сайте Литрес.  На Amazon обе книги можно найти по моей фамилии в латинской транскрипции (Nizovtsev Yury). Цена книг чисто символическая.

                Аннотация

В книге приводятся конструкции, схемотехнические решения, методики, обеспечивающие скоростное, безостановочное движение транспортных потоков по магистралям с повышенной пропускной способностью, которые могут быть преобразованы в экологически безопасные магистрали при необходимости. Результатом этих методик и конструкций является установление безостановочного движения на всех пока еще перегруженных магистралях, или установление свободного, скоростного движения транспорта без образования пробок, независимо от числа стремящихся на магистрали автомобилей; отделение потоков автомобилей от потоков пешеходов;  снижение загрязнения воздуха выхлопными газами; снижение потерь от пробок, аварий, загрязнения воздуха в крупных городах в размере сотен миллиардов долларов.  Рассмотрена  организация перемещения автомобильных потоков, составов с грузами и пассажирами, а также обеспечение перемещения ряда сред по линиям и трубам в  компактном пространстве комбинированной магистрали-эстакады для транспортного коридора. Даны оценки, подтверждающие более низкие затраты на установку разработанных дорожных сооружений по сравнению с действующими магистралями.
Ключевые слова: безостановочное движение транспорта, надземная магистраль, транспортный коридор.

                Содержание

1. Конструкторско-технологические принципы и схемотехнические решения по созданию новых дорожных сооружений с практически неограниченной пропускной способностью и оценка убытков от пробок, аварий и загрязнения воздуха выхлопными газами, а также оценка снижения этих убытков за счет использования новых дорожных 1.1. Краткое описание нового подхода к  установлению безостановочного, скоростного движения на автомагистралях....................................15
1.2. Техническая возможность создания многоуровневых дорожных сооружений...21
1.3. Технические характеристики магистрали-эстакады с использованием двух смещенных волнообразных полос движения, создающих возможность внутреннего переезда транспортных средств последовательно  с этажа на этаж.............44
1.4. Технические характеристики магистрали-эстакады с использованием одной волнообразной полосы движения и состыкованных с нею двух одноуровневых полос движения, создающих возможность внутреннего переезда транспортных средств последовательно  с этажа на................................................54
1.5. Технические характеристики магистрали-эстакады с  использованием   внешних переездов-пандусов с этажа на этаж.................................64
1.6. Технические характеристики магистрали-эстакады с комбинацией внешних и внутренних переездов между этажами.........................................70
1.7.  Системы внутреннего и внешнего оснащения магистралей-эстакад.........84
1.8. Убытки от заторов и пробок на магистралях крупнейших городов мира, потери от аварий, загрязнения воздуха выхлопными газами и оценка возможности существенного снижения этих убытков.......................................119
2. О преобразовании магистралей  крупных городов на примере  Москвы в магистрали с безостановочным движением и практически неограниченной пропускной 2.1. Краткая оценка состояния дорожного движения в Москве и   
предпринимаемых администрацией города мер по его улучшению................140
2.2. Формулировка условий, при которых движение транспортных потоков на магистралях не 2.3. Краткое описание конструкции экологически безопасной двухэтажной магистрали-эстакады  для легковых автомобилей с приведением оценки увеличения при установке подобных эстакад площади основных магистралей города в несколько раз за несколько 3. Двухуровневая надземная магистраль на основе стального каркаса для безостановочного движения транспортных средств. Варианты конструкции и их экономическая оценка......................................................160
3.1. Краткое описание двухуровневой магистрали-эстакады...................168
3.2. Двухуровневая магистраль-эстакада на основе стального каркаса (междугородний вариант). Экономическая оценка.............................175
3.3. Двухэтажная магистраль-эстакада для проезда легковых автомобилей с верхним – парковочным уровнем  (городской вариант). Экономическая оценка..184
3.4.  Сравнительный анализ................................................198
4. Разработка технических решений для реализации принципа безостановочного движения автомобилей по магистралям (без заторов и пробок)................206
4.1.  Состояние дел  по регулированию транспортных потоков при движении с повышенной плотностью в настоящее время...................................207
4.2. Новый подход к решению проблемы заторов и пробок.....................211
4.3. Оценка рисков проекта............................................... 224
4.4. Технические характеристики для трасс, не использующих светофоры... ..239
4.5. Технические характеристики для трасс,  использующих светофоры........253
5. Сравнительный анализ основных вариантов организации безостановочного движения на городских магистралях.........................................262
5.1. Краткая характеристика основных вариантов организации в городах скоростного, безостановочного движения....................................263
5.2. Сопоставительный анализ.............................................…278
6. Двухуровневый разгрузочный беспробочный путепровод. Варианты конструкции и их экономическая 6.1.  Краткое  описание  путепровода  и нескольких вариантов его 6.2. Экономическая оценка путепровода с первым этажом на основе железобетона для всех видов автотранспорта и вторым этажом на основе металлопроката для легкового автотранспорта с 8-ю полосами движения..........................301
6.3. Двухэтажный путепровод на основе стального каркаса и стальных пролетных участков с дорожным  покрытием из сталефибробетона с 8-ю полосами движения. Экономическая 6.4. Монтаж над действующими железобетонными одноэтажными путепроводами второго уровня на основе металлопроката для удвоения числа полос движения и создания свойства беспробочности. Экономическая оценка....................316
6.5. Двухэтажный путепровод облегченной конструкции на основе металлопроката,  устанавливаемый на  переездах через скоростные железнодорожные трассы загруженных малополосных дорог. Экономическая оценка......................318
7. Комбинированная транспортная магистраль, объединяющая в одном объеме на двух связанных уровнях железнодорожные колеи, автотранспортные полосы движения, трубопроводы, линии связи, линии электропередачи. Экономическая 7.1. Действующие и  планируемые транспортные   коридоры...................331
7.2. Основные недостатки транспортных   коридоров и предложения по их 7.3. Краткое описание нового дорожного сооружения.........................343
7.4. Экономическая оценка.................................................346


                Введение.

     Проблема низкой пропускной способности автомобильных и железнодорожных магистралей и  проблема возникающих транспортных заторов и пробок  на городских и междугородних магистралях является одной из самых  актуальных проблем в мире.   Решения этой проблемы не найдено до сих пор.
     Вместе с тем подобная ситуация приводит и к катастрофическому положению воздушной среды в городах.
     К тому же число автомобилей каждый год растет более быстрыми темпами, чем протяженность и пропускная  способность магистралей. Во всех крупных городах в значительной степени  по этой причине на перегруженных трассах возникают заторы и пробки, особенно в часы пик. Всевозможные ухищрения слабо помогают против этого. В результате, эти усилия переводятся в плоскость  применения в основном  различных ограничений (Стокгольм, Сингапур, Париж, Лондон, Мадрид и т.д.).
     Очевидно, что  свободное движение по магистралям, при все возрастающем количестве автомобилей, может быть организовано только путем повышения пропускной способности магистралей многократно. Специалисты-транспортники не знают, как это сделать. Но они должны делать что-то. И они по инерции используют традиционные средства,  имеющиеся в их распоряжении. В результате колоссальные деньги вливаются в заведомо неэффективные проекты типа подземных трасс, всяких дополнительных колец, дорог, многоэтажных эстакад и т.п., что увеличивает пропускную способность за год всего лишь на 2-3%, тогда как ежегодный прирост автомобилей составляет 6-8%.
      Экономист Энтони Даунс в своих книгах «Застрявшие в пробке» (1992) и «Все еще в пробке» (2004) утверждал, что избежать заторов в часы пик просто невозможно, ведь их порождает стандартный рабочий день.  Поэтому, с точки зрения экономики, есть две возможности решить проблему: или увеличить предложение (то есть расширить старые или построить новые дороги, внедрить автоматические системы управления движением), или уменьшить спрос. Критика первого подхода отмечает – это все равно, что бороться с ожирением, добавляя новые дырочки на ремне. Чтобы избавиться от пробок, Даунс предлагает идти вторым путем – уменьшить спрос на дороги. Это можно сделать несколькими способами.  Во-первых, ограничить количество мест для паркинга или увеличить плату за него. Во-вторых, за проезд по улицам люди должны платить (road pricing). Отцом этой концепции считают нобелевского лауреата Вильяма Викрея, который еще в 1952 году предложил в метро бороться с толпой в час пик за счет повышения тарифа. В-третьих, просто запрещать отдельным машинам выезжать из гаражей и стоянок.
     Казалось бы, что если, опираясь на весь мировой опыт, невозможно найти техническое решение проблемы, то так ей и быть на уровне в основном административных решений.
     Однако техническое решение все же удалось найти. Это – надземные многоуровневые  дорожные сооружения в виде  магистралей-эстакад с переездами между этажами, то есть со связанными между собой уровнями, и с пропускной способностью в несколько раз выше, чем у действующих ныне магистралей.  Кроме того, в этом новом дорожном сооружении на каждом этаже вводятся сквозные резервно-технические (буферные) полосы. Безостановочное движение установить затруднительно без этих буферных полос [1,2,3,4].
     Оба этих нововведения (межэтажные переезды и буферные полосы) в совокупности, а также  использование в случае неожиданной перегрузки магистрали известной методики контролируемого въезда «ramp metering», обеспечивают непрерывное скоростное движение практически любого числа автомобилей в любое время суток, независимо от возникающих аварий или производящихся  ремонтных работ.   
     Магистрали-эстакады могут быть установлены, по крайней мере, в самых болезненных местах  -   въезд-выезд для крупных городов - уже через год-два, если наладить производство типовых секций магистралей-эстакад из металлопроката.
     Магистрали-эстакады также могут быть установлены, при радиально-кольцевой планировке города, по основным его радиусам и, далее,  соединены в одном или нескольких местах кольцами, что создает единую магистральную сеть, подобную метрополитену, только для легковых автомобилей, делающую проезд по городу быстрым, без заторов и пробок, со свободным въездом в город и выездом из города [5].
     Кроме того, очистка воздуха в объемах магистралей-эстакад от выхлопа,   как минимум, делает воздух в городе существенно чище.
     Отдельные этажи или этаж сети магистралей-эстакад  можно предоставить для движения малогабаритных автопоездов или электропоездов - надземного аналога метрополитена, тем самым, предоставив возможность людям без автомобилей быстро и недорого перемещаться, не спускаясь под землю, на значительные расстояния по городу, поскольку магистрали-эстакады могут быть установлены над всеми основными наземными и железнодорожными магистралями города [6].
     Предлагаемая концепция использования в любом мегаполисе  сети, как минимум, двухуровневых экологически безопасных магистралей-эстакад в качестве надземного метро для беспрепятственного скоростного перемещения практически в любую точку города и пригородов  людей без автомобилей и, вместе с тем, как системы автомагистралей со связанными уровнями для скоростного безостановочного перемещения практически любого числа легковых автомобилей по городу и его пригородам соответствует рекомендациям для крупных городов ведущих специалистов США по городскому планированию и организации перевозок, которые полагают, что надо использовать в городах сети эффективных эстакад  (www.vremya.ru).
     Проблема перемещения населения в мегаполисах может быть решена сравнительно быстро,  просто и без колоссальных затрат, которые сейчас запланированы в дорожно-транспортной отрасли, но вряд ли будут продуктивными.
     Это можно сделать  путем сборки, установки и оснащения оборудованием, в течение нескольких месяцев, а не лет, металлических легких закрытых магистралей-эстакад на стальном каркасе (они могут быть и на бетонной основе) из типовых секций (с возможным применением современных композитных материалов) в несколько этажей с переездами для легковых автомобилей (90% всех автомобилей) с этажа на этаж  для наиболее плотной их упаковки по всем этажам и с нейтрализацией выхлопного газа внутри закрытой по бокам и сверху конструкции.
     Ресурс конструкции – около 100 лет, так как высококачественные полосы движения изолированы от воздействия окружающей среды, в отличие от наземных трасс. Вместе с тем конструкции могут быть быстро собраны, разобраны для переноса в другое место или увеличены (уменьшены) в высоту в зависимости от изменения дорожной ситуации. С экономической точки зрения важно, что стоимость полосы движения магистрали-эстакады  ниже стоимости полосы движения обычной наземной магистрали. 
     Такая конструкция позволяет пропускать по всем своим этажам одновременно  десятки тысяч  легковых автомобилей в час. Даже самая простая конструкция из двух этажей с 8-ю полосами движения и межэтажными переездами, а также буферными полосами имеет пропускную способность порядка 16 тысяч легковых автомобилей в час (до 400 тысяч автомобилей в сутки).
     Конструкция предусматривает оригинальные внутренние и внешние переезды  автомобилей с этажа на этаж без их остановки со средней скоростью 70км/час. Если автомобилями полностью упаковать, например,  4-этажную эстакаду-магистраль двустороннего движения с четырьмя полосами движения на каждом этаже, то пропускная способность всех ее  полос движения составит  около 32 000 автомобилей в час (до 800 тысяч автомобилей в сутки). 
     Проблема  стоит того, чтобы рассмотреть возможности скорейшей реализации этой простой, надежной и эффективной формы дорожных сооружений с учетом того, что в среднем по опубликованным в прессе источникам ущерб от автомобильных пробок (2010г.) только в Москве за год составляет $1,5 млрд., Подмосковье - $4 млрд. за год, а в США – порядка $80 млрд. за год, 
     Важно и то, что вредный выхлоп от легковых автомобилей (90% всего парка автомобилей), для которых наиболее целесообразно использовать закрытые объемные магистрали-эстакады,  нейтрализуется в объеме эстакад очистными установками и не выходит, как и шум,  наружу.
     Отсутствие подобного технического решения делает этот проект  мировым, а его реализация дает возможность в большинстве крупных городов мира снизить убытки от пробок, аварий и загрязнения воздуха на сотни миллиардов долларов.   Многоуровневые свайные  магистрали-эстакады могут быть изготовлены как на основе черного металлопроката, так и на основе железобетонных конструкций, а также при комбинировании типовых секций из металлопроката и типовых секций из железобетонных конструкций с пуском по ним как легковых, так и грузовых автомобилей.
     Таким образом, одной из самых эффективных локализаций многоуровневых магистралей-эстакад являются все большие города мира.
     Кроме того, существуют  междугородние трассы в мире, значительную часть года перегруженные автотранспортом, например, Париж – Марсель, Москва – Санкт-Петербург. Скорость движения на этих магистралях зачастую замедляется до 5-10 км/час. Такие трассы также имеет смысл «накрывать» многоуровневыми магистралями-эстакадами, предоставляя их для легкового автотранспорта, а наземные магистрали «оставляя» для тяжелого грузового транспорта.
     Проблемы перемещения автотранспорта с высокой скоростью при любом его количестве и в любое время года  отпадают. Кроме того,  снижаются эксплуатационные расходы. Число дорожно-транспортных происшествия на магистралях существенно уменьшается, поскольку все полосы движения закрыты от воздействия дождя, снега, перепадов температур, и автомобили практически не имеют контакта с населением на своем пути.
     Многоуровневые магистрали-эстакады с применением  металлических труб-опор также могут служить основой для создания компактных транспортных коридоров.  В результате, транспортные коридоры сузятся до нескольких десятков метров, которые займет двухуровневая магистраль-эстакада. В нее войдут полосы движения для автомобильного транспорта, железнодорожного транспорта, трубопроводы, кабели и т.п. Таким образом, это может быть единая, компактная, связанная система транспортных, энергетических и информационных линий, способная проходить по любому грунту,  любой местности -  от заполярья до гор, от  болот до шельфов. Кроме того, система защищена,  в силу ее закрытости,  от практически любого воздействия внешней среды.
     Тем самым задача обеспечения непрерывного совместного перемещения между городами, странами и континентами  практически неограниченного количества наземных транспортных средств различного типа, в том числе грузовых и пассажирских поездов, автопоездов, легковых и грузовых автомобилей, с высокой скоростью в заданном направлении без остановок может быть решена. Вместе с тем задача обеспечения транспортировки в объеме конструкции, то есть с соответствующей защитой, энергоносителей, воды, линий связи, а также транспортировки электроэнергии с соблюдением максимально возможной надежности конструкции в любое время года, практически по любой местности, в частности, по вечной мерзлоте, болотам, пескам, шельфу и т.д. также может быть решена.  При этом сечение магистрали-эстакады, приподнятой над поверхностью земли, составляет при  одностороннем движении по двухэтажной магистрали всего лишь 15 - 20 метров в ширину и около 15 метров в высоту.
     И наконец, система управления  движением автомобилей по магистралям-эстакадам с использованием резервно-технических (буферных) полос и возможности контролировать (ограничивать) при необходимости въезд автомобилей на магистрали-эстакады для сохранения скоростного безостановочного движения может использоваться и на наземных автомагистралях в двух разных модификациях -  на магистралях без светофоров (без перекрестков) [7] и на магистралях со светофорами (перекрестками) при организации движения автомобилей в последнем случае колоннами (пулами) [8]. Это  повысит их пропускную способность в 1,5 – 2 раза.
 

1. Конструкторско-технологические принципы и схемотехнические решения по созданию новых дорожных сооружений с практически неограниченной пропускной способностью. Оценка убытков от пробок, аварий, загрязнения воздуха выхлопными газами, а также оценка снижения этих убытков за счет использования новых дорожных сооружений.
Engineering and design principles as well as tsolutions to create new road structures with virtually unlimited throughput.  An estimate of losses  due to congestion, accidents and air pollution as well as an estimate of the reduction of these losses by using new road constructions.
Макаров Ю.Ф.,  Низовцев Ю. М. 
Makarov Y. F., Nizovtsev Y.M.
Москва. 2011 - 12.
                Аннотация
Пробки на магистралях, аварии, загрязнение окружающей среды  транспортом приносят ежегодные убытки, исчисляемые уже триллионами долларов. Никакие предпринимаемые меры практически не повлияли хоть сколько-нибудь значительно на их снижение. Наоборот, убытки только увеличиваются, невзирая на все возрастающие астрономические расходы дорожников. Здесь мы приведем некоторые варианты технических решений, позволяющих существенно снизить указанные убытки и оценку убытков по трем указанным статьям в 404 крупных городах 11 стран мира: пробкам, ДТП и экологической составляющей и укажем меры для снижения этих потерь примерно вдвое  -  введением в действие простого, надежного, недорогого, эффективного и быстро возводимого беспробочного, экологически чистого для городов сооружения на основе стального каркаса с практически неограниченной пропускной способностью.
Ключевые слова: новые дорожные сооружения, неограниченная пропускная способность, экологическая безопасность, снижение убытков от пробок.


1.1. Краткое описание нового подхода к  установлению безостановочного, скоростного движения на автомагистралях.
     В связи со значительной перегрузкой автотрасс в крупных городах и на ряде основных междугородних магистралей во многих странах мира и возникновением на этих трассах многочасовых ежедневных заторов и пробок, появилось довольно большое число многоуровневых автомагистралей (США, Япония, Республика Корея, Тайвань и т.д.) на бетонной основе.
     Однако эти двух-  и трехуровневые автомагистрали не оправдали возлагавшихся на них надежд, поскольку дополнительные полосы движения на них так же быстро были забиты в часы пик автомобилями, число которых многократно превосходило возможности пропускания этих надземных сооружений.  Кроме того, для  постройки многоуровневых бетонных эстакад-магистралей потребовалось много времени и средств. К тому же они массивны и громоздки.
     Казалось бы, образовался тупик.
     Рассмотрим проблему более обстоятельно.
     Стандарты  строительства мостов и эстакад допускают использование при их возведении не только железобетона. То есть можно попробовать найти другую основу – более легкую и в то же время столь же или даже более  надежную.
     На действующих надземных многоуровневых эстакадах автомобили не могут переехать с одного уровня на другой, если один уровень перегружен, а другие или другой свободны. Однако разве отсутствует возможность связать эти уровни!?
     Число полос движения и их пропускная способность не согласованы с возможным пиком въезжающих на эстакады автомобилей. Но практически любое число автомобилей можно пропустить по автомагистрали при достаточном для них числе полос движения и соответственно достаточной пропускной способности.
     Однако, как известно, пропускная способность падает в несколько раз с образованием заторов  при неконтролируемом массовом въезде автомобилей на магистраль. Тем не менее, что мешает в этом случае сделать въезд контролируемым!?
     Как известно, любая авария на магистрали означает, как правило, снижение пропускной способности трассы, образование заторов или даже пробок. Это всего лишь означает, что надо предложить эффективный способ объезда этих мест не где-то далеко, а на той же магистрали.
     Все эти проблемы удалось разрешить несколько лет назад, запатентовав в России (сейчас процесс патентования распространился еще на целый ряд стран) несколько вариантов соответствующей конструкции.
     Стандарты позволяют использовать при строительстве мостов и эстакад стальные конструкции, причем на строительстве небоскребов проверено, что сравнительно легкий стальной каркас может надежно удерживать многократно превышающий его собственную массу груз.
     Поэтому на стальных вертикальных опорах-трубах можно смонтировать несколько уровней из стальных продольных и поперечных балок – тавровых или двутавровых, накрыв их пролетными участками из сравнительно тонких стальных плит, на которые в свою очередь наносится дорожное покрытие из разрешенных стандартами материалов, например, сравнительно тонкий слой сталефибробетона. Сверху эта простая, надежная и сравнительно легкая конструкция может быть закрыта от снега или дождя легким пластиком.   
     Подобное сооружение может быть быстро установлено при наличии готовых блоков и секций свинчиванием с минимумом сварки. Быстрота установки означает не только экономию времени, но и минимум затрат. Поэтому сооружение по себестоимости, несмотря на то, что бетон дешевле стали, оказывается ниже, чем аналогичные наземные и надземные дорожные сооружения и им могут быть быстро и недорого «накрыты» все основные городские и междугородние перегруженные автотрассы.
     Нами предложено несколько вариантов переездов с одного уровня на другой - как внутренних, так и внешних - для образования единого поля находящихся на разных уровнях полос движения. Это позволяет автомобилям на скорости быстро распределяться по всем многочисленным полосам движения конструкции, используя на максимум пропускную способность всех этих полос. Например, двухуровневая конструкция обеспечивает без возникновения      заторов и пробок на ней  своими  полосами движения  (4-е полосы движения плюс две буферные полосы на первом уровне и столько же на втором) пропускную способность около 16 тысяч автомобилей в час и безостановочное движение автомобилей при скорости не менее 40 (60) км/час [1,2,3,4].
     Число уровней и соответственно полос движения при установке магистрали-эстакады может быть запроектировано на известный максимум транспортных потоков, что не позволяет ей забиваться автомобилями даже в часы пик.
     Для того чтобы скорость движения автомобилей на магистрали-эстакаде не падала ниже установленного предела (40 или 60 км/час), что означает использование пропускной способности полос движения, близкой к максимально возможной, на въездных участках магистрали устанавливаются светофоры, срабатывающие только тогда, когда скорость автомобилей на магистрали-эстакаде по любым причинам падает ниже установленного  предела [5]. Это обеспечивает свободное движение автомобилей без превращения его в синхронизированный транспортный поток, который при скорости 10-15 км/час превращается в затор.
     Для того чтобы аварии, ремонт и тому подобное на трассе практически не влияли на скорость транспортного потока, то есть для того чтобы сделать его безостановочным и скоростным, нами предложено два элемента конструкции:  во-первых, указанные выше межэтажные переезды можно использовать для перемещения автомобилей с заблокированного аварией этажа на свободный этаж или на наземный уровень, во-вторых, на каждом уровне с краю вводится буферная (резервно-техническая) полоса, предназначенная только для объезда мест аварий или ремонта, а также для въезда на полосы движения или съезда с полос движения. Некоторое удорожание конструкции за счет добавления к ней межэтажных переездов и буферных полос многократно компенсируется ее беспробочностью.
     Нами была произведена оценка убытков от заторов и пробок по ряду стран мира и оказалось, что ежегодно они составляют только по крупнейшим  городам мира (404 города  Бразилии, Германии,  Канады, Китая, Республики Корея, Мексики, Голландии, России, США, Украины, Японии) 384 миллиарда долларов, а с учетом аварий и загрязнения воздуха эти убытки составляют 635 миллиардов долларов.
     Широкая установка магистралей-эстакад предложенной конструкции в известных «пробочных» местах, по меньшей мере, уменьшит эти потери вдвое. 
     Кроме того, кардинальное улучшение транспортных коммуникаций многократно увеличит мировой товарооборот, а рост потребления металла на конструкции для магистралей-эстакад существенно оживит рынок металлов.
     Это, в частности, может существенно смягчить развивающийся мировой кризис, а страна – обладатель указанной технологии - значительно улучшит свои основные экономические показатели.
     Кроме этого надо отметить, что конструкция практически полностью отделяет пешеходов от потоков автомобилей, что означает существенное снижения жертв дорожных происшествий. Тем более что замкнутый объем конструкции позволяет сравнительно легко перевести управление автомобилей при движении по ней на компьютерную программу, то есть  автомобиль может перемещаться без участия водителя,  что сводит возможность аварий до крайнего минимума. 
     Ресурс полос движения многократно увеличивается за счет того, что закрытые, как минимум, сверху от воздействия окружающей среды полосы движения не подвергаются, например, воздействию снега, дождя и т.п. Тем самым снижаются эксплуатационные расходы и число аварий, например из-за плохой видимости, сильного скольжения и т.п., что неизбежно происходит на открытых магистралях.
     Буферные полосы по всей протяженности конструкции и на каждом ее уровне позволяют, в отличие от скоростных наземных трасс, монтировать въезды и съезды с любой регулярностью, что в значительной степени облегчает попадание автомобилей на трассу и съезд с нее там, где хочется водителю, а не на крайне редких въездах и съездах на скоростных автобанах и хайвеях, не имеющих буферных полос.
     Если число автомобилей выросло (число полос движения подведенных к магистрали-эстакаде дорог увеличилось) и стало превышать  пропускную способность конструкции и наоборот, то конструкция из свинченных секций и блоков, как правило, из стального металлопроката, предполагает сравнительно простую и быструю надстройку дополнительных этажей или соответственно демонтаж ненужных этажей,  вплоть до разборки конструкции и переноса ее в другое место, что практически невозможно для бетонной эстакады.
     Конструкция может быть легко преобразована в экологически безопасную,  благодаря закрытию не только сверху, но и по бокам  легкой, прозрачной негорючей оболочкой и установкой в образовавшемся объеме необходимого числа сравнительно недорогих вытяжек с разрядниками, переводящими вредные компоненты выхлопного газа в нейтральные. Кроме того, оболочкой гасится и шум от движущихся автомобилей.
     Металлическое покрытие над вторым уровнем (крыша) и боковые  отводы могут использоваться для недорогой  парковки значительного числа автомобилей.
     Для еще большего повышения эффективности конструкции и для ее удешевления предпочтительно использование магистрали-эстакады только для проезда легковых автомобилей (90% всех автомобилей),  наземные  магистрали при этом остаются  для тяжелого и общественного транспорта.
     Поскольку конструкция является свайной, постольку она чрезвычайно перспективна для установки в сейсмоопасных зонах, где она устоит при любых землетрясениях. Кроме того, конструкция на сваях может быть проведена по любому грунту и практически в любой местности, от  пустынь до болот и зон вечной мерзлоты.
     Конструкция может использоваться не только  в качестве магистрали, но и как двухэтажный разгрузочный путепровод, не тормозящий транспортные потоки при их пересечении других автомагистралей и железных дорог [6]. Конструкция, объединяющая автомагистрали, железнодорожные магистрали,  линии связи, трубопроводы и другие навески в едином объеме, может использоваться и для протяженных на тысячи километров транспортных коридоров. Это в несколько раз снижает затраты на инфраструктуру транспортных коридоров, расходы на эксплуатацию. Вместе с тем установка протяженных комбинированных транспортных магистралей для транспортных коридоров повышает их пропускную способность в несколько раз и соответственно снижает расходы на транспортировку грузов, повышает также надежность транспортировки грузов,  существенно снижает изъятие земли из оборота, исключает возникновение аварий, заторов и пробок и т.д. [7].

1.2. Техническая возможность создания многоуровневых дорожных сооружений.
     В разделе рассматриваются возможные технические и технологические решения, а также оцениваются риски проекта.
     Прежде всего,  следует отметить отсутствие дорожных сооружений не только в России, но и в других странах мира, которые позволяли бы вмещать в себя практически любые транспортные потоки - особенно это важно в часы пик в городах – и, кроме того, в которых, благодаря их конструкции, можно было бы организовать движение автомобилей без возникновения заторов и пробок. В настоящее время не существует даже проектов подобных разработок. Поэтому дальнейшая проработка данного проекта, заключающаяся в выборе места и типа конструкции предлагаемого нами нового дорожного сооружения, подготовке соответствующей конструкторской документации, организации производства типовых блоков многоуровневой магистрали-эстакады, ее сборке и установке, с точки зрения маркетинга имеет весьма благоприятные перспективы для занятия имеющейся свободной рыночной ниши.
     Если говорить о возможности создания многоуровневых магистралей-эстакад, то надо отметить, что для этого  практически не существует  технических и технологических препятствий. Дело в том, что многоэтажные, до трех этажей, эстакады уже  построены и эксплуатируются в Токио, Сеуле, Нью-Йорке,  Париже. Поэтому их вполне возможно воспроизвести и в России. Кроме того, монтаж и эксплуатация металлоконструкций эстакад для трубопроводов, мостов достаточно хорошо отработаны и показали свою эффективность в различных климатических условиях.
     Однако предложенные конструкции многоэтажных эстакад так и не решили основную проблему мегаполисов – проблему заторов и пробок.  В частности, в Токио жителям все равно приходится терять в дороге на работу более трех часов каждый день. Значит, дело не только в наращивании площади дорог, тем более что рост этой площади существенно отстает от роста автопарка и в последнее время этот разрыв только увеличивается. Например, в часы пик даже такой город как Москва, не насыщенный автомобилями  в такой степени как большинство другие  мегаполисов мира, стоит в пробках, поскольку пропускная способность городских магистралей становится ниже числа стремящихся на них автомобилей.
      Именно по этой причине все известные попытки нормализации дорожного движения не стали по-настоящему эффективными, кроме административного ограничения въезда в город автомобилей, что, естественно, для большинства владельцев автомобилей вряд ли может быть приемлемо, как и неприемлемо для компаний – производителей автомобилей.
     Поэтому сначала надо сформулировать те условия, при которых движение все растущего автопарка, на 90% состоящего из легковых автомобилей, станет свободным, достаточно быстрым, с малым числом аварий  при высоком ресурсе полос движения и сравнительно невысокой их стоимости, как это было, например, в Германии еще до эпохи всеобщей автомобилизации.
     Очевидно, эти условия таковы:
     - во-первых, надо увеличить пропускную способность основных магистралей  до значения, большего, чем в часы пик;
    - во-вторых,  поддерживать безостановочное движение автомобилей в оптимальном скоростном режиме, исходя из максимизации пропускной способности магистралей, то есть недопущения падения скорости автомобилей ниже предела, с которого плотность транспортного потока начинает  расти и соответственно начинает падать пропускная способность, возникают заторы, а затем и пробки;   
    - в-третьих, обеспечить согласование пропускной способности каждой магистрали с пропускной способностью прилегающих въездов на магистраль и съездов с нее;
    - в-четвертых, обеспечить возможность адаптации суммарной пропускной способности магистрали к транспортному потоку за счет подбора этажности магистрали, которая в основном и  определяет число полос движения;
    -  в-пятых, исключить возможность образования пробок из-за внезапных аварий или дорожного ремонта;
    -  в-шестых, многократно увеличить ресурс полос движения;
    -  в-седьмых, обеспечить высокую надежность и низкую стоимость сооружения;
     -  в-восьмых, по-возможности, что важно для больших городов с позиции уменьшения загрязненности воздуха, обеспечить экологическую безопасность магистралей.
      Варианты предлагаемой конструкции как раз удовлетворяют указанным условиям, которые на первый взгляд кажутся невыполнимыми.
      Во-первых, несколько вариантов связанности имеющихся этажей магистрали-эстакады в виде, например, переездов автомобилей с одного ее этажа на другие и въездов (съездов) автомобилей сразу на верхние (нижние) этажи магистрали-эстакады предполагают при соответствующем подборе этажности быстрое заполнение этажей эстакады предусмотренным числом автомобилей, то есть практически любую пропускную способность. Причем, если число автомобилей выросло и начинает превышать имеющуюся пропускную способность эстакады или наоборот, то конструкция предполагает надстройку дополнительных этажей или соответственно демонтаж ненужных этажей  вплоть до разборки конструкции и переноса ее в другое место[3,4]. 
     Во-вторых, на основе известной методики управления дорожным движением ramp metering [8] нами разработана методика, позволяющая в любом случае удерживать плотность транспортного потока в заданных рамках и не допускать падения его скорости ниже определенного предела [5].
     В-третьих и в четвертых, для обеспечения согласования пропускной способности каждой магистрали с пропускной способностью прилегающих въездов на магистраль и съездов с нее необходимо всего лишь суммировать пропускную способность прилегающих к магистрали дорог, с которых можно въехать (съехать) на магистраль, и построить магистраль-эстакаду с несколько большей пропускной способностью (с соответствующем числом этажей), чем прилегающие к ее въездам дороги, и соответственно, чтобы эта пропускная способность не превышала пропускную способность дорог у съездов с магистрали-эстакады. Если подобных прилегающих дорог недостаточно, то регулируется число въездов (съездов) с эстакады или к ней подводятся новые дороги. В ряде случаев можно также использовать и контролируемый въезд на эстакаду через буферную полосу.
   В-пятых,  возможность образования пробок из-за внезапных аварий или дорожного ремонта исключается самой конструкцией магистрали-эстакады, в которой предусмотрены регулярные переезды и въезды (съезды) на этажи,  также резервно-технические (буферные)  полосы, что предполагает объезд мест аварий или ремонта без остановки и даже без торможения движения транспортных потоков [7].
     В-шестых, ресурс полос движения многократно увеличивается за счет того, что закрытые от воздействия окружающей среды полосы движения не подвергаются, например, воздействию снега, дождя, перепадов температур и т.п. и изнашиваются только от воздействия на них автомобильных шин,   что к тому же еще и снижает эксплуатационные расходы и число аварий, например из-за плохой видимости, сильного скольжения и т.п., что неизбежно происходит на открытых наземных магистралях.
    В-седьмых, обеспечить высокую надежность удается благодаря простой и прочной конструкции эстакады, которую можно сравнить с длинным металлическим или железобетонным мостом, ресурс которых достигает 100 лет, а сравнительно низкая стоимость определяется в основном не слишком высокой стоимостью используемого строительного материала (черный металлопрокат или железобетон) и серийным производством типовых секций эстакады, что обеспечивает быструю сборку конструкции. При таком подходе по удельным показателям стоимость полосы движения городской многоуровневой магистрали-эстакады станет существенно  ниже стоимости полосы движения наземных магистралей, для строительства которых к тому же надо выкупать дорогостоящую землю, тогда как магистраль-эстакада может быть установлена над уже имеющимися  городскими магистралями, то есть без землеотвода.
     В-восьмых, обеспечение экологической безопасности магистралей производится с помощью установки боковых стенок между этажами и верхнего покрытия, что позволяет использовать для очистки образовавшегося внутреннего пространства магистрали-эстакады от выхлопных газов уже производящиеся мощные конвертеры-преобразователи вредных составляющих воздуха в нейтральные.
     Кроме того, на основе многоуровневых магистралей-эстакад сравнительно быстро можно расширить сеть магистралей-эстакад, проведя их там, где расширение   дорог невозможно или нецелесообразно.
     На основе многоуровневых магистралей-эстакад также можно не только проводить любые средства транспорта, включая грузовики и поезда, но использовать их как комбинированные компактные структуры для транспортирования таких сред как электроэнергия, вода, энергоносители, информация на далекие расстояния совместно с перемещением автомобилей и поездов [7].
     Рассмотрим возможные возражения по работоспособности и эффективности разработки с точки зрения оценки рисков проекта.
1) Отсутствие схем организации дорожного движения, обеспечивающих приемлемый уровень безопасности дорожного движения и эффективное использование многоуровневой магистрали-эстакады.
     Заложенные в конструкции переезды между этажами не только обеспечивают возможность получения практически любой пропускной способности магистрали-эстакады, но и в комплексе с резервно-техническими (буферными)  полосами  дают возможность снизить число аварий и дорожных происшествий до крайнего минимума.
     Во-первых, сами по себе межэтажные переезды обеспечивают объезд мест любых аварий или полного ремонта на полосах движения данного этажа по нижнему или верхнему этажам эстакады или по наземному уровню, что невозможно на плоской наземной магистрали.
      Во-вторых, в отличие от длительных блокировок трассы в местах съездных и въездных участков при плотном дорожном движении, например, в часы пик на обычных наземных магистралях,  в магистрали-эстакаде у въездов, съездов и переездов блокировок дорожного движения  не происходит по причине того, что переезд автомобилей на эти участки или выезд с них производится через предусмотренную в конструкции обязательную резервно-техническую (буферную)  полосу, которая свободна от проезда автомобилей и используется  как буфер для выезда с полос движения или въезда на них, тем самым предотвращая торможение потока автомобилей на полосах движения у въездов и съездов, а также способствуя сохранению безостановочного скоростного движения на трассе даже при  полной блокировке имеющихся полос движения, так как по ней  автомобили могут объехать место аварии.
     Если же при некоторых аварийных ситуациях или полном ремонте данного участка этажа все полосы данного участка, включая и резервно-техническую (буферную) полосу,  оказываются заблокированными, то для  такого случая  существуют переезды между этажами. При наличии соответствующих табло или связи через компьютер автомобилей, движущихся к месту аварии по данному этажу, основной массе водителей этих автомобилей загодя становится известно о месте аварии и необходимости объезда по ближайшему переезду. Такая двойная страховка практически полностью снимает «невозможность смены уровня» при авариях или ремонте. Что касается некоторого числа автомобилей, которые попали в «мертвую зону», то есть оказались далеко за переездом и перед  местом аварии, то они могут подождать освобождения резервно-технической (буферной) полосы, если это возможно в ближайшее время, и проехать через нее дальше или вернуться к ближайшему переездному на другие этажи участку для  переезда на другие этажи или подъехать к ближайшему съезду с эстакады и съехать по нему вниз на наземную дорогу. В любом случае эти автомобили не создают пробку.
     Остальные технические и организационные проблемы движения на эстакадах  решены, так как многоэтажные магистрали-эстакады уже давно построены в ряде городов мира (Токио, Париж, Нью-Йорк) и в них использован ряд решений по безопасности движения, противопожарной безопасности,  системам эвакуации, разработаны конструкции въездных и съездных участков, стыковочных участков с другими магистралями и т.д. Эти решения и соответствующее оборудование могут в том или ином виде применяться и в предложенном сооружении.
     Таким образом, с учетом измененной  конструкции двухуровневой эстакады организация дорожного движения на многоуровневых магистралях-эстакадах становится проще и эффективнее, чем на наземных магистралях и обычных многоуровневых эстакадах, обеспечивая при этом повышенный уровень безопасности.
2) Повышенный риск ДТП (аварий) с тяжелыми последствиями в случае перестроений между уровнями.
     Риск ДТП для многоуровневых магистралей-эстакад, напротив, намного ниже, чем при перестроении на полосах движения обычных наземных магистралях. В частности, при перестроении между уровнями (этажами) на магистрали-эстакаде автомобиль направляется на другой этаж через переезд, в данном случае внешний, не непосредственно с полосы движения, а сначала переезжает с полосы движения на резервно-техническую (буферную) полосу, то есть  не стремится въехать сразу в переезд или съезд, создавая помехи другим автомобилям, что обычно происходит на наземных магистралях. То есть автомобиль  подъезжает к переезду с дополнительной, или резервно-технической полосы, которая не используется в качестве полосы движения, и поэтому водитель автомобиля может с удобной для него  скоростью, так как  ему никто не мешает, подъехать к внешнему переезду на другой этаж, имеющему одну расширенную полосу движения. Далее, проехав переезд, автомобиль въезжает  сначала на резервно-техническую (буферную) полосу другого этажа и может продвигаться по ней с удобной для водителя автомобиля скоростью до наиболее выгодного момента для вклинивания автомобиля в общий транспортный поток. При средней скорости автомобилей 70 км/час на магистрали-эстакаде - причем плотность потока   не изменяется ниже определенного предела, например, 40 км/час  -  данный маневр не приводит к существенному торможению потока и вместе с тем не создает опасности столкновения автомобилей из-за практически удвоенной  дистанции безопасности между автомобилями на магистрали-эстакаде (на эстакаде всегда сохраняется режим свободного потока), по причине чего вклинивание в транспортный поток не представляет такой проблемы, как, например,  на наземных магистралях, где при нерегулируемой плотности потока автомобилям часто сложно вклиниться в поток движения, который при этом может сильно тормозиться, а автомобили часто сталкиваются.
     Магистрали-эстакады оснащены различными системами связи, информационными  табло, компьютерными системами и т.п. Поэтому, если  на эстакаде произойдет авария, то  о ней и о ее характере  сразу же будет известно всем водителям, движущимся к месту аварии, в связи с чем они  имеют время на принятие одного  из следующих решений: переехать на другой этаж, съехать с эстакады или объехать место аварии по резервно-технической полосе (при такой возможности); тогда как на наземной магистрали нет ни локальных систем оповещения и информирования, ни резервно-технических полос, ни заранее известных водителям иных вариантов объезда места аварии.
3) Блокирование движения по всей магистрали из-за невозможности смены уровня, необходимой для следования по маршруту.
     Выше мы уже указывали три варианта смены уровня, что  превышает возможности любой наземной магистрали, а именно: объехать место аварии по резервно-технической полосе (если она не заблокирована), а если заблокирована, то переехать на другой этаж по ближайшему переезду или съехать с эстакады с ближайшего съезда. При этом в экстренной ситуации, например, если водителю стало плохо, можно просто съехать на резервно-техническую полосу и остановить на ней автомобиль для последующей его эвакуации.
4) Сложность навигации на многоуровневой магистрали-эстакаде.
     Система оснащения магистрали-эстакады, напротив, существенно упрощает навигацию при движении автомобилей по многоуровневой магистрали-эстакаде по сравнению с обычной наземной магистралью, а именно: в магистрали-эстакаде через каждые 50-100 метров размещены светящиеся табло с текущей информацией, знаками,  тревожными или успокоительными сигналами в соответствии со складывающейся обстановкой; то же самое отображается на бортовом указателе или компьютере автомобиля при наличии такового. Демонстрируется также состояние (плотность) движения  по этажам для возможного переезда на этажи с меньшей плотностью движения.  Слежение за обстановкой осуществляется с локальных центров через телекамеры, регулярно размещенные по всей трассе.
     Однако подобные системы будут применяться только на начальном этапе эксплуатации магистралей-эстакад. В дальнейшем, поскольку конструкция магистралей-эстакад  чрезвычайно удобна для реализации ряда уже известных систем автоматического управления движением автомобилей, планируется перевод автомобилей на движение  без участия водителей, которое производится по соответствующей программе от начального пункта до пункта назначения каждого конкретного автомобиля при его следовании по магистрали-эстакаде.
     Таким образом, применение новой конструкции позволяет вообще исключить водителя из процесса вождения автомобиля по эстакаде, тем самым максимально упростив и обезопасив взаимодействие автомобилей в транспортных потоках.
     Кроме того, отдельные этажи или этаж можно предоставить для движения малогабаритных автопоездов или электропоездов, надземного аналога метрополитена, тем самым, дав возможность людям без автомобилей быстро и недорого перемещаться, не спускаясь под землю, на значительные расстояния по городу, поскольку магистрали-эстакады могут быть установлены над всеми основными наземными и железнодорожными магистралями города.
5) Стоимость строительства и эксплуатации многоуровневой магистрали-эстакады намного больше, чем стоимость строительства и эксплуатации обычной дороги. 
     Данный вопрос в условиях колоссальных и не решаемых традиционными средствами транспортных проблем больших городов вообще не имеет смысла, так как убытки от заторов и пробок в крупнейших городах мира исчисляются сотнями миллиардов долларов. Поэтому любое сооружение, способное  избавить города от заторов и пробок, может стоить сколько угодно, лишь бы оно исправно выполняло свои функции по организации нормального движения. Все равно оно будет выгодно.
     Тем не менее, отметим, что стоимость полосы движения магистралей-эстакад  ниже стоимости полосы движения обычной наземной магистрали, во-первых, за счет большей плотности полос движения,  приходящихся  на единицу поверхности земли, и распределенных в многоуровневой магистрали-эстакаде не только по горизонтали, но и по вертикали; во-вторых, при строительстве магистрали-эстакады практически не затрагиваются дорогостоящие земельные городские участки, так как, как правило, эстакада устанавливаются над уже имеющимися дорожными и железнодорожными магистралями в черте города и на выезде из него; в-третьих, стоимость изготовленных промышленным способом типовых секций эстакады из металлопроката или бетона с учетом текущей цены материала ниже стоимости подготовки и изготовления многослойной качественной дорожной подушки вместе с дорожным покрытием наземной магистрали в сопоставлении с ресурсом обоих сооружений, текущего и капитального ремонта и их эксплуатации. Детально это показано ниже. Кроме того, стандартные секции при соответствующей подготовке участков сборки и своевременного подвоза типовых блоков могут быстро устанавливаться на стальном каркасе, соединяясь большей частью не сваркой, а болтами, что многократно ускоряет процесс установки эстакады и соответственно уменьшает затраты.
6) Не доказана достаточная прочность конструкции и экономичность металлоконструкций достаточной прочности.
     Эти сомнения не основательны по причине успешного  функционирования  различного типа эстакад, в том числе и металлических, в припортовых зонах с заходом в воду, на различных грунтах в городах, известен также опыт установки опор для трубопроводов в условиях вечной мерзлоты, протяженных мостов и т.д.
     Кроме того,   для эстакад в ряде случаев можно использовать в качестве основы предварительно напряженный бетон, железобетон. Наряду со столбами-опорами можно использовать и пилоны.
     Отметим все же, что использование стальных  опор-столбов в ряде случаев будет наиболее целесообразным, как в силу их высоких прочностных характеристик и надежности, так и в силу сравнительно невысокой стоимости достаточно качественного металлопроката (около 1000 долларов за тонну). Поэтому приведем пример, показывающий достаточно высокую надежность конструкции с использованием опор-столбов.
     Высокопрочная сталь имеет предел прочности  порядка 600 н/мм;. При сечении одного пустотелого столба 2000мм; и соответственно трех столбов-опор - 6000мм;  вес металлических пролетов, лежащих на этих трех столбах, шириною 18 метров, длиной 6 метров и толщиной 0,01 метра, составляет порядка 8 тонн, масса четырех легковых автомобилей, стоящих на одном этаже, составляет 8-10 тонн. Общая масса составляет 17 тонн. Для двух этажей масса нагрузки на столбы-опоры составляет  34 тонны. Таким образом, нагрузка на один мм; сечения трех столбов-опор составит около 60 ньютонов, а это означает, что эта двухуровневая конструкция имеет 10-кратный запас прочности.
      При этом, например, шестиметровый отрезок (6х18х0,01) магистрали-эстакады на основе металлопроката из расчета расходуемого на него металлопроката стоит около $8 тысяч, то есть километр двухэтажной магистрали-эстакады массой примерно 4000 тонн (общая масса пролетов двух этажей увеличивается с 2600 тонн примерно в 1,5 раза за счет массы парковочного этажа, массы опор, переездных участков, въездных и съездных участков) по металлу будет стоить  порядка $4 миллионов. С учетом стоимости используемого бетона, изготовления блоков эстакады,  их доставки, сборки, оснащения необходимым оборудованием и прочих вспомогательных работ эта стоимость увеличивается примерно в 2 раза. То есть километр двухэтажной магистрали-эстакады с внешними переездами, въездами и съездами, восемью полосами движения и четырьмя техническими (резервными) полосами, верхним парковочным уровнем,  системами навигации, освещения, компьютерным центром, системами вентиляции, нейтрализации выхлопных газов, системами безопасности и т.п. обойдется  примерно в $7-8 миллионов.
      Если учесть, что стоимость шестиполосной наземной магистрали в России составляет в среднем около $10 млн., на Украине - $8 млн., в Китае - $5 млн. (Независимая. 2011-12-07. Анастасия Башкатова. www.ng.ru/economics/2011-12-07/1_roads.html), а в  Москве стоимость одного километра магистрали  на отдельных дорожных участках достигает сотен миллионов долларов, то, как видно, данная магистраль-эстакада стоит в среднем меньше обычной наземной магистрали в России, причем ее стоимость может быть еще более снижена при серийном изготовлении основных секций. Что касается полосы движения, то на магистрали-эстакаде она будет стоить намного меньше, чем полоса движения на наземной магистрали еще и за счет того, что число полос движения, приходящихся на одну и ту же наземную площадь больше на многоуровневой магистрали-эстакаде. Например, при установке над шестиполосной наземной магистралью - то есть над той же площадью - двухэтажной магистрали-эстакады число полос движения на ней равняется восьми.   Средние затраты на 1 км полосы движения составляют, согласно Минтрансу, в Германии примерно 123 млн. руб., во Франции – более 100 млн. руб., в Канаде – около 82 млн. руб., а в России – лишь 41 млн. руб. Примерно столько же, сколько в РФ, стоят дороги в Финляндии, чуть меньше – в Китае (там же).  Если исходить из приведенной нами выше стоимости восьмиполосной двухэтажной магистрали-эстакады с верхним парковочным этажом ($7-8 млн. или 210-240 млн. рублей), то полоса движения на  этой магистрали-эстакаде будет стоить 26-30 млн. руб.,  то есть 1,5 раза дешевле полосы движения в России.
7) Металлическое дорожное покрытие не может обеспечить необходимый уровень безопасности дорожного движения.
     Мы не настаиваем именно на металлической дорожном покрытии, хотя известно, что металлические продольные штанги с небольшим промежутком между ними в качестве дорожного настила уже десятки лет отлично функционируют на некоторых мостах США и автомобилисты не жалуются на них ни в отношении сцепления, ни в отношении износа шин.
     Тем не менее, в качестве дорожного покрытия может использоваться такой надежный и известный материал, как сталефибробетон.
     Могут применяться и современные композитные материалы на основе стекловолокна и углеволокна.
     А на бетонной многоуровневой магистрали-эстакаде вообще могут использоваться любые известные дорожные покрытия, хотя, конечно бетонные или асфальтовые покрытия существенно утяжелят эстакаду. Главное – это то, что эти покрытия не подвергаются воздействию внешней среды в закрытой по бокам и сверху эстакаде. Таким образом, срок их службы многократно возрастает, обслуживание в зимний и переходные  периоды становится намного дешевле, а ДТП (аварии) из-за  отсутствия ухудшения  качества покрытия, снега, дождя,  слабой видимости не возникают.
8) Оболочка вокруг эстакады.
     Не менее важной проблемой, наряду с обеспечением нормального – без заторов и пробок – скоростного движения автомобилей по магистралям больших городов, является проблема снижения влияния на здоровье жителей городов выхлопных газов от автомобилей, поскольку их вклад в загрязнение атмосферы городов в настоящее время составляет, например, в Москве 82% от всех попадающих в воздух вредных веществ.
     Поэтому была поставлена задача  не только обеспечить нормализацию движения на магистралях  городов, что само по себе существенно улучшает экологическую обстановку за счет уменьшения доли вредного выхлопа при скоростном движении автомобилей, но и сократить выброс выхлопного газа в атмосферу до предельно низкого уровня.
     Мы предлагаем, по возможности, до 90% всех автомобилей – а это все легковые автомобили – переместить с городских наземных магистралей в закрытые надземные, оснащенные мощными очистными установками магистрали. В результате, выхлопной газ от автомобилей в закрытых магистралях-эстакадах полностью можно, по крайней мере, в черте города нейтрализовать с помощью уже выпускающихся мощных очистных установок.
     Что касается решения проблем безопасности, вентиляции, пожаротушения, возможной деформации конструкции при пожаре, ухудшения видимости и т.п., то все эти проблемы давно решены при строительстве и  эксплуатации автомобильных и железнодорожных  эстакад, туннелей, в шахтных и прочих выработках и других замкнутых пространствах, причем они успешно эксплуатируются, несмотря, например,  на гораздо большую опасность для перемещающегося по туннелям транспорта по сравнению с надземными эстакадами хотя бы потому, что из-под горы в месте аварии невозможно эвакуироваться непосредственно наверх, а из любой точки магистрали-эстакады эвакуация не представляет большой сложности. 
8.1) Сооружение оболочки существенно повышает эксплуатационные расходы на магистраль.
     Это  неверно по той причине, что в качестве боковых стенок эстакады и верхнего купола, закрывающего парковочные площадки, могут использоваться современные недорогие и негорючие материалы, как прозрачные, так и полупрозрачные вместе с композитными непрозрачными, прочными и негорючими панелями. В этом случае уход за закрытыми и не подвергающимися воздействию природной среды полосам движения многократно облегчается и удешевляется. Общая площадь поверхности, которая может быть закрыта  пластиком и другими композитными материалами для двухэтажной магистрали-эстакады двустороннего движения,  составляет от 30 до 40 тысяч квадратных  метров на километр двухэтажной эстакады.
     В качестве таких материалов могут использоваться стеклопластики. Они уже давно применяют как конструкционный и теплозащитный материал при производстве корпусов лодок, катеров, судов и ракетных двигателей, кузовов автомобилей, цистерн, рефрижераторов, радиопрозрачных обтекателей, лопастей вертолётов,  коррозионностойкого оборудования. При этом цены на стеклопластик довольно низкие. Так же недорог и прозрачный поликарбонат разных оттенков. Несколько более дорогими являются негорючие и шумопоглощающие алюминиевые композитные панели – порядка 1000 рублей за квадратный метр. Однако они не требуют ухода и формируют при декорировании прекрасный дизайн сооружения. Поверхность остальных открытых участков магистрали-эстакады можно не красить, а покрывать антикоррозионным слоем. В различных пожароопасных местах можно использовать покрытия из термически устойчивых углеродных композитов различного типа.
     Таким образом, если принять в среднем цену квадратного метра оболочки эстакады за 10 долларов, то ее стоимость на километр будет 300-400 тысяч долларов, что составляет от стоимости 1 км эстакады ($7-8 млн.) около 5%. 
     Оценим среднегодовые затраты на эксплуатацию 1 км указанной эстакады.
     Основные статьи затрат: дооборудование и переоборудование; уборка; обновление поверхностных защитных слоев во избежание коррозии; техобслуживание, подача электроэнергии; оплата необходимого персонала.
1. Ежегодно могут быть обновлены табло-указатели, часть светильников, часть телекоммуникационной аппаратуры. Если принять это ежегодное обновление за 10% от стоимости имеющегося оборудования данного типа ($50000), то ежегодные расходы составят $5000.
2. Уборка эстакады может проводиться один раз в две недели или месяц в зависимости от времени года с помощью механизмов с разбрызгивателями воды и щетками изнутри и снаружи подобно мойке электропоездов. Затраты на эти операции пренебрежимо малы. Однако расходы на ежедневную работу моек на въездах составляют за год довольно большую сумму. При наличии двух въездов и круглосуточной работе операторов расходы на оплату их труда за год составляют порядка $70 000. Однако это необязательные расходы, так как чистка колес на эстакадах может и не производится за счет более частой уборки внутреннего объема эстакады. Кроме того, процесс чистки колес автомобилей может быть автоматизирован – с включением вращения щеток через реле только при вхождении автомобиля в зону очистителя. Этим же экономится и электроэнергия.
3. На наружные металлические части, например, раз в пять лет наносится то или иное защитное покрытие, например, краска. Общая площадь данной поверхности составляет порядка 17 000 м;. Соответствующие расходы на краску за пять лет составят порядка $7000 и еще несколько тысяч долларов на оплату труда. Годовые расходы, таким образом, составят около $2000. 
4. Оценка расхода электроэнергии.
4.1. При размещении 160 светодиодных светильников мощностью 35Вт через каждые 50 метров на полосах движения и включении их в среднем на 10 часов каждый день для освещения годовые затраты электроэнергии составляют около 20 000 кВт•час. При цене электроэнергии $0,1 за один кВт•час оплата этого расхода электроэнергии составит $2000.
4.2. При размещении 160 светодиодных табло-указателей мощностью 35Вт через каждые 50 метров на полосах движения в режиме постоянного включения годовые затраты электроэнергии составляют около 50 000 кВт•час. При цене электроэнергии $0,1 за один кВт•час оплата этого расхода электроэнергии составит $5000.
4.3. При постоянной работе очистителей воздуха производительностью 90 000 м;/час с энергопотреблением около 0,12Вт/м; годовой расход электроэнергии составляет порядка 90 000 кВт•час. При цене электроэнергии $0,1 за один кВт•час оплата этого расхода электроэнергии составит $9000.
4.4. По сравнению с вышеуказанным расходом электроэнергии на освещение и работу мощных очистительных установок расход электроэнергии для обеспечения функционирования телекоммуникационных систем и работы чистящих установок в автоматическом режиме невелик. В частности, работа двух очистителей колес автомобилей мощностью около 1 кВт каждая на въездах на эстакаду обеспечивается годовым расходом электроэнергии порядка 15 000 кВт•час. При цене электроэнергии $0,1 за один кВт•час оплата этого расхода электроэнергии составит $1500.
5. Кроме вышеуказанного, необходимо учесть оплату персонала, обслуживающего эстакаду. Так как практически все работы будут автоматизированы, этот персонал будет состоять из нескольких человек, большинство которых представляет аварийную бригаду. Этот персонал может обслуживать 15-20 километров эстакады. Поэтому годовое содержание этих специалистов, размером около $100 тысяч, в пересчете на удельный показатель в 1 км сводится к $5-10 тысячам.
6. Необходимо учесть также те или иные непредвиденные расходы. Их размер оценим в $10 тысяч.
     Таким образом, общие удельные эксплуатационные расходы за один год в среднем составляют около $50 000.
     Для сравнения приведем официальные данные удельной стоимости годовых эксплуатационных расходов для наземной восьмиполосной магистрали в России.
     По данным журнала-каталога «Транспортная безопасность и технологии 2005 № 2» («Проблемы безопасности российских автодорог») ежегодно на ремонтно-восстановительные работы 1 километра  автодорог,  проводящихся раз в пять лет (ремонтируется порядка 10 тысяч километров дорог), расходуется 5 миллионов рублей, или около $170 тысяч, то есть $34 тысячи в год. Кроме этого ежегодно на поддержание дорог в надлежащем состоянии в среднем расходуется 13,7 млрд. рублей, или около $1000 на один километр. За 6 лет эта сумма возросла, по меньшей мере, на треть.
     В среднем же в России в настоящее время на ремонт и содержание дорог при протяженности дорожной сети общего пользования 747 тыс. км ежегодно  выделяется порядка $6 тыс. на 1 километр, что меньше величины аналогичных затрат в Европе в 2,5 раза.
     Из этого следует, что ежегодные удельные эксплуатационные расходы на магистраль-эстакаду вполне сопоставимы с расходами на ремонтно-восстановительные работы для аналогичных наземных магистралей.
8.2) Оболочка вокруг эстакады приводит к существенному снижению уровня безопасности дорожного движения, повышается уровень шумовых загрязнений внутри.
     Что касается  возгорания автомобилей или вытекшего топлива, то, как и в подземных туннелях, окружающие материалы, использующиеся на эстакаде, являются негорючими, а внутри эстакады регулярно размещаются противопожарные средства, в основном, на основе выброса пены. Поэтому пожар не только быстро тушится, причем не допускается высокая температура и, как следствие, деформация фундаментальной конструкции, но и не возникает препятствий обычному дорожному движению, которое производится по другим этажам, в отличие от наземных магистралей, где возгорание с разливом топлива, как правило, перекрывает всю трассу, а тушение его часто превращается в проблему, из-за отсутствия регулярно размещенных средств пожаротушения.
     Дым сразу же устраняется соответствующими вентиляционными средствами, стоимость которых в общей структуре цены незначительна, а шум от них, как от автомобилей перекрывается оболочкой эстакады. 
     Что касается того, что оболочка повышает содержание загрязняющих веществ в воздухе в объеме магистрали-эстакады и  расходы на эксплуатацию магистрали, то  можно сказать следующее.
     В отношении суммарного объема выходящих из глушителя легкового автомобиля выхлопных газов в среднем можно ориентироваться на следующую цифру – один литр сжигаемого бензина приводит к образованию примерно 16 кубометров смеси различных газов. При скорости 60-70 км/час на прохождение 1 км трассы автомобилем в среднем расходуется  около 0,04 литра бензина и выделяется 0,6 м; выхлопных газов. По одной полосе движения в магистрали-эстакаде при наиболее выгодных условиях движения за один час проходит до 3000 легковых автомобилей, которые могут выделить в объем магистрали-эстакады до 1800 м; выхлопных газов. На одном этаже магистрали-эстакады двустороннего движения протяженностью 1 км, содержащем 4-е полосы движения и 2-е технические полосы, выделяется в четыре раза больше выхлопных газов - до 7200 м;. Следовательно, необходимо установить на данном отрезке магистрали-эстакады, несколько, например,  газоконвертеров «Ятаган» с производительностью не менее 7200 м;. Поскольку полный объем 1 км этажа магистрали-эстакады для легковых автомобилей с учетом технических полос составляет 45 000 м; и в нем выхлопной газ рассеивается, то целесообразно установить 6-ть газоконвертеров  «Ятаган 7,5-1000» с общей производительностью 45 000 м;/час, нейтрализующих вредные компоненты выхлопных газов, снижая их содержание в воздухе указанного объема магистрали-эстакады до нормы, ниже нормы ПДК (3мг/ м;). Установки эффективно работают при содержании вредных примесей в 1 м; воздуха не более 1000 мг. При указанной интенсивности движения на каждом километре одного этажа магистрали-эстакады по максимуму может находиться до 200 автомобилей (до 50 автомобилей на каждой из 4-х полос движения), которые  выбрасывают  в 1 м;  выхлопного газа около  400 мг токсичных веществ. Выхлопной газ, поступающий от автомобилей за час в объеме 7200 м;, рассеивается в воздухе  объема 1км этажа эстакады, составляющего 45000 м;, то есть содержание токсичных веществ в 1 м; воздуха эстакады уменьшается примерно в 6 раз до 100 мг/м;. А это количество вредных веществ в 10 раз меньше предельного значения содержания вредных веществ (1000 мг/м;), которые способны удалить из воздуха  очистные установки данного типа.   
     Шесть установок-нейтрализаторов выхлопных газов, например, типа «Ятаган» на одном этаже и шесть – на другом стоят порядка $370 тысяч, что составляет примерно 5% от стоимости 1 км двухэтажной магистрали-эстакады ($7-8 млн.).  Однако они полностью решают проблему удаления  выхлопа всех автомобилей, проезжающих в объеме эстакады,  а при сети эстакад, дублирующих основные магистрали, например Москвы, а также при установке их над железнодорожными путями в пределах Москвы и ближайшего Подмосковья, а это более 1000 км, значительная часть выхлопа от легковых автомобилей будет устранена и  городская атмосфера станет намного чище.
     Уровень шума от работающих конвертеров-нейтрализаторов, незначителен, а в салоне автомобилей он не ощущается вовсе.   
8.3) Оболочка вокруг эстакады приводит к существенному снижению уровня безопасности дорожного движения, повышает тяжесть последствий ДТП (аварий), требует дополнительных затрат на создание систем обеспечения безопасности.
     Это опасение не является основательным. Напротив, автомобили в магистрали-эстакаде не контактируют с пешеходами и не угрожают им. Причем безопасность движения самих автомобилей не ниже уровня безопасности в подземных туннелях для автомобилей, которые широко эксплуатируются в большинстве стран.
     О тяжести последствий ДТП было сказано выше. Тем не менее, если ДТП случилось в магистрали-эстакаде, то, во-первых, оно моментально регистрируется и локализуется имеющимся  противопожарным оборудованием, а дым удаляется вытяжками. Кроме того,  ДТП практически не влияет на движение транспортного потока на магистрали, который перераспределяется по другим этажам, в отличие от наземных магистралей, где такие средства, как правило, отсутствуют. Во-вторых, нормальное движение на участке быстро восстанавливается, так как остановившиеся автомобили могут быть быстро перемещены на резервно-техническую полосу. В-третьих, службы спасения, если они потребуются, так же быстро могут по ближайшему въезду, которые размещаются в городе примерно через каждые 500-1000 метров, добраться  до места аварии по резервно-технической полосе, свободной от автомобилей.
     То есть тезис о затрудненности доступа к аварийному участку на эстакаде неверен.
     Относительно дополнительных затрат на системы безопасности можно заметить, что жалеть деньги на собственную безопасность неуместно.
     Известен опыт оснащения автобанов в ФРГ всеми возможными системами безопасности, то есть там безопасность людей возведена в принцип. В России также необходимо к этому стремиться, тем более что новое дорожное сооружение в виде закрытой магистрали-эстакады это предполагает. А затраты на обеспечение безопасности в общей стоимости магистрали-эстакады не выходят за уровень нескольких процентов.
     Что касается ухудшения видимости внутри магистрали-эстакады из-за оболочки эстакады, то  все как раз наоборот. Прозрачные стенки, пропускающие днем свет, дополняются регулярно размещенными светильниками. Поэтому в любое время суток и в любое время года внутри магистрали-эстакады имеется заранее установленный уровень освещенности, в отличие от обычных наземных магистралей, которые в ночное время часто плохо освещены, а в дождь и туман являются источником повышенной опасности,  как для автомобилистов, так и для пешеходов.
 
1.3. Технические характеристики магистрали-эстакады с использованием двух смещенных волнообразных полос движения, создающих возможность внутреннего переезда транспортных средств последовательно  с этажа на этаж.
       Эстакада 1 [1] с  полосами встречного движения (фиг.1), включает в себя опоры 2, 3, дорожное полотно с полосами движения - внешней 4 и внутренней 5, въездной участок 6 и участок съезда 7 (фиг.2, 3).  Эстакада 1  выполнена в виде объемной  магистрали с числом этажей от одного до 8 и состоит из четырех полос на каждом этаже. Каждая полоса является двухуровневой,  с полуэтажной разницей в  высоте между этими уровнями. Продольно-горизонтальные участки 9, 10 полосы движения  на этих уровнях являются основными для движения транспортного средства и перестроения транспортного средства. Полосы движения в каждом вертикальном ряду параллельны  друг другу. Каждый этаж включает по две  полосы на каждой стороне встречного движения. Полосы движения установлены на опорах 2, 3 (фиг. 2). Полосы встречного движения отделены друг от друга разделителем 8.  Количество этажей – от одного до 8, но и при наличии только одного этажа   обеспечивается  основное свойство данной конструкции эстакады  - безостановочное движение при возникновении препятствий на отдельных  участках эстакады. Полосы движения 4, 5 имеют одинаковую, периодически повторяющуюся конфигурацию – волнообразную с уплощением. Соседние полосы 4, 5  в каждом вертикальном ряду на каждой стороне с односторонним движением  состыкованы в противофазе (фиг. 1);  этаж типовой секции включает в себя  два продольно-горизонтальных участка 9, 10 и два наклонных переходных к ним  участка -  вогнуто-выпуклый подъем 11 и выпукло- вогнутый спуск 12 (фиг. 3-б).  С торцевых кромок нижнего продольно-горизонтального участка 13 нижнего этажа эстакады 1    на  дорожное полотно на уровне земли выведены  въездной 6  и  съездной 7 участки (фиг. 3-а).
     В качестве примера отметим, что  радиус кривизны как выпуклых, так и вогнутых участков во избежание ощутимых перегрузок должен составлять не менее 500 метров.    
     Эстакада 1 расположена вдоль оси автомобильной или железной дороги. 
     Общее количество полос движения определяется числом этажей в эстакаде и шириной этажа.
     В продольном направлении эстакада состоит из однотипных секций. Каждая секция содержит в продольном направлении четыре подсекции.
     Нечетная подсекция первого типа представляет собой многоэтажную конструкцию из параллельно расположенных этажей над  дорожным полотном. Каждый этаж состоит из  четырехполосного продольного  полотна с разделителем-отбойником 8 между каждой парой встречных полос движения (фиг. 2, 3-б).  Межэтажное расстояние составляет  величину, достаточную для свободного проезда автомобилей, в частности, в эстакаде для легковых автомобилей межэтажное расстояние составляет порядка 2,5 метров,  длина подсекции первого типа – около 200 метров.
     Следующая   подсекция второго типа представляет собой  так же  конструкцию из параллельно расположенных по каждому  вертикальному ряду этажей. Каждый этаж, начиная со второго, включает   четыре наклонных переходных участка полос движения – подъемы 11 и спуски 12 с разделителем  между каждой полосой движения (не показан). Межэтажное расстояние  такое же, как в подсекции первого типа. Переходные участки внешних 4 и внутренних 5 полос движения – подъемы 11 и спуски 12 - имеют противоположный наклон (фиг.3-б). Угол наклона этих участков составляет 2°.  Эти соседние переходные участки, относящиеся к  внешним 4 и внутренним 5 полосам движения, таким образом, своими кромками выведены на один уровень  между соседними этажами, который соответствует середине расстояния между соседними этажами (фиг. 1, 3-б). В частности, в эстакаде для легковых автомобилей  длина подсекции второго типа, или протяженность каждого наклонного переходного участка полосы движения -  порядка  50 метров.  Первый этаж подсекции второго типа отличается от последующих этажей  только тем, что один из двух наклонных переходных участков  одностороннего движения типовой секции выведен на дорожное полотно и является съездным участком 7. С противоположной стороны на дорожное полотно выведен въездной участок 6, относящийся к предшествующей типовой секции  (фиг. 3-а).
     Следующая нечетная стыковочная подсекция третьего типа аналогична  подсекции первого типа, но с тем отличием, что уровень каждого  продольно-горизонтального участка  полос движения 4, 5 смещен на полуэтажное расстояние   и эти участки состыкованы торцами  с соответствующими участками  полос  движения подсекции второго типа (фиг. 1, 3-б).
     Следующая  стыковочная подсекция четвертого типа аналогична  подсекции второго типа, но с тем отличием, что угол наклона  переходных участков полос  движения 4, 5 сменен на противоположный и переходные участки  выведены на уровень полос движения подсекции первого типа следующей типовой секции (фиг. 1, 3-б).  Далее эстакада 1  составлена из подобных секций.
     В качестве примера рассмотрим эстакаду 1 в поперечном разрезе (фиг. 2). Эстакада 1 представляет собой для подсекции первого типа каркас, состоящий в поперечном разрезе из трех вертикальных опор 2 и поперечных опор 3, крепящихся на вертикальных опорах 2. Расстояние  между вертикальными опорами 2, которые могут быть выполнены в виде столбов или ферм, соответствует ширине двухполосного полотна движения, то есть для эстакады с движением легковых автомобилей, около  6-ти метров. Высота вертикальных опор 2 определяется этажностью эстакады и  расположением над дорожным полотном. Если первый этаж эстакады расположен над дорожным полотном на высоте 4-5 метров, то высота 8-этажной эстакады составит около 25 метров. Расстояние между вертикальными опорами 2 вдоль  подсекции первого типа того же вида эстакады составляет порядка 6-ти метров. Таким образом, на подсекцию первого типа приходится примерно 100 вертикальных опор. Каждый этаж эстакады 1 опирается на  поперечные опоры 3, крепящиеся на вертикальных опорах 2, количество таких поперечных опор 3 соответствует числу этажей. Между поперечными опорами 3 уложено  дорожное полотно,  представляющее собой для того же вида эстакады металлические пустотелые жесткие объемные плиты по шесть метров длиной и шириной около метра.
     Конструкция подсекции второго типа представляет в основе каркас, содержащий в поперечном разрезе две вертикальные опоры 2 и поперечные опоры 3, крепящиеся на вертикальных опорах 2. Расстояние для того же вида эстакады между  этими вертикальными опорами  около 6-ти метров и расположены они симметрично относительно центральной вертикальной опоры  секции первого типа. Расстояние между каждой парой вертикальных опор 2 вдоль  секции второго типа составляет 6 метров. Таким образом, на подсекцию второго типа приходится около 16 вертикальных опор. Каждый этаж эстакады опирается на  поперечные опоры 3,  длиной около 6 метров, крепящиеся на вертикальных опорах 2, количество таких поперечных опор 3 соответствует числу этажей. На вертикальных опорах 2 крепятся и поперечные консоли (не показаны), длиной около  3 метров. Оба переходных участка  внутренних полос движения  поддерживаются поперечными опорами- перемычками 3, оба переходных участка внешних полос  – консолями. На консоли и поперечные опоры 3 уложено  дорожное полотно,  представляющее собой для того же вида эстакады металлические пустотелые жесткие объемные плиты по шесть метров длиной и шириной около метра. При этом поперечные опоры 3 между соседними вертикальными опорами 2 крепятся на разных уровнях.  Уровень крепления консолей  разный, так как крайние полосы движения так же находятся под углом.
     Конструкция подсекции третьего типа аналогична  конструкции подсекции первого типа, но с тем отличием, что поперечные опоры 3 находятся на уровне, соответствующем середине межэтажного расстояния подсекции первого типа.
     Конструкция подсекции четвертого типа аналогична  конструкции подсекции второго  типа, но с отличием в том, что уклон полос движения  соответственно изменен на противоположный.
     В случае расширения каждого этажа эстакады  для создания парковочных мест с каждой стороны эстакады установлен дополнительный ряд вертикальных и поперечных опор   (не показано).
     Эстакада 1 в зависимости от условий эксплуатации и расположения имеет различные конструкции въездных 6 и съездных 7 участков на дорожное полотно, например, въезд непосредственно  с дорожной полосы улицы, съезд на поперечное   направление и т.д.
     Таким образом,  транспортное средство, перемещающееся по любой полосе движения,  кроме полосы движения на нижнем этаже, которая связана с дорожным полотном, периодически поднимается на уровень, соответствующий половине межэтажного расстояния, а затем опускается на предыдущий уровень. Следовательно,  движущееся по какой-либо полосе движения подсекции первого   или третьего типа транспортное средство,  находясь рядом и на одном уровне с соседней полосой движения на протяжении в данном примере 200 метров,  может перейти со своей полосы движения на соседнюю полосу движения    и   далее,    поднявшись    или   опустившись  по переходному участку   и попав на следующую 200-метровую полосу движения уже другого уровня, снова перейти на соседнюю полосу движения и так далее. То есть, подобным перестроением транспортное средство может перемещаться с этажа на этаж.
     Например, если легковой автомобиль, въехав на  продольно-горизонтальный,  внешний и нижний участок, 1-й полосы  подсекции первого типа,  продолжит движение  по нему, то он спустится на дорожное полотно, то есть съедет с эстакады.  Если же автомобиль, двигаясь по этому участку, перестроится на соседний, продольно-горизонтальный, внутренний и нижний участок, 2-й полосы движения  подсекции первого типа,  и продолжит движение по ней, то, проехав по подъему 11 подсекции второго типа на следующий продольно-горизонтальный участок полосы движения подсекции третьего типа, он может перестроиться на 3-ю внешнюю полосу движения этой же подсекции на втором этаже. После подъема по наклонному переходному участку транспортное средство на следующем продольно-горизонтальном участке этого же этажа может снова перейти на соседнюю,  4-ю, внутреннюю, полосу движения второго этажа, затем так же – на 5-ю, внешнюю, полосу движения третьего этажа следующей секции эстакады и так далее до последнего этажа. И аналогичными перестроениями спуститься вниз и съехать с эстакады.
     Это также означает, что, при движении на скорости 60-90 км/час по одной из полос движения эстакады, транспортное средство при том или ином  заторе (ремонт, авария и т.п.) на этой полосе может загодя перестроиться на другую - свободную полосу движения этого или другого этажа. Таким образом,  обеспечивается непрерывность движения на эстакаде.
      Для обеспечения безопасности движения боковые поверхности  эстакады защищены жесткими противоударными конструкциями, представляющими собой металлические полые короба.
     Последний этаж  на расстоянии около 2,5 метров сверху от полос движения эстакады покрыт жесткой плоской конструкцией.
     Конструктивные особенности эстакады предполагают изготовление всех ее элементов в промышленных условиях. Поэтому все строительно-монтажные работы, в основном сборочные и сварочные, за исключением подготовки грунта для вертикальных опор, производятся на местах сооружения эстакад. Монтаж эстакады производят над действующими магистралями, либо над любыми земельными участками. Собрать одну типовую секцию эстакады, в данном примере 0,5 км длиной, состоящую из четырех различных подсекций, при наличии необходимого оборудования и специалистов можно в течение нескольких месяцев.  Соответственно удесятирение оборудования и числа специалистов предполагает одновременное строительство пятикилометрового участка эстакады так же за несколько месяцев.
     Конструктивное исполнение эстакады предполагает ее эксплуатацию в различных климатических условиях.
     Аналогичные легкие эстакады могут быть использованы для велосипедов, тяжелые – для грузовиков.

1.4. Технические характеристики магистрали-эстакады с использованием одной волнообразной полосы движения и состыкованных с нею двух одноуровневых полос движения, создающих возможность внутреннего переезда транспортных средств последовательно  с этажа на этаж.
    Эстакада 1 [2] с  полосами встречного движения, включает в себя опоры 2, 3, дорожное полотно с полосами движения – волнообразной внешней 4 и одноуровневой внутренней 5, въездной участок 6 и участок съезда 7 (фиг.2, 3).  Эстакада 1  выполнена в виде объемной  магистрали с числом этажей от одного до 8-ми и состоит из четырех полос на каждом этаже. Волнообразная полоса 4 содержит два уровня в каждом периоде с разницей в  высоте в один этаж между этими уровнями. Продольно-горизонтальные участки 9, 10 волнообразной полосы движения 4  на этих уровнях являются основными для движения транспортного средства и перестроения транспортного средства на одноуровневые полосы движения 5 соседнего ряда. Полосы движения в каждом вертикальном ряду параллельны  друг другу (фиг.1). Полосы движения 4, 5 установлены на опорах 2, 3 (фиг. 2). Полосы встречного  движения отделены друг от друга разделителем 8.  Количество этажей – от одного до 8-ми, но и при наличии только одного этажа   обеспечивается  основное свойство данной конструкции эстакады  - безостановочное движение при возникновении препятствий на отдельных  участках эстакады. Полосы движения 4 имеют одинаковую, периодически повторяющуюся конфигурацию – волнообразную с уплощением. Соседние полосы 4, 5  в каждом вертикальном ряду на каждой стороне с односторонним движением  состыкованы на каждом этаже на участках 9, 10 волнообразной полосы движения 4 (фиг.1, 2); этаж  типовой секции включает в себя  два продольно-горизонтальных участка 9, 10 и два пологих переходных к ним  участка -  вогнуто-выпуклый подъем 11 и выпукло- вогнутый спуск 12 (фиг. 3-б) обеих волнообразных полос 4 и два отрезка одноуровневых полос 5.  С торцевых кромок нижнего продольно-горизонтального участка 13 нижнего этажа эстакады 1    на  дорожное полотно на уровне земли выведены  въездной 6  и  съездной 7 участки (фиг. 3-а).
     В качестве примера отметим, что  радиус кривизны как выпуклых, так и вогнутых участков во избежание ощутимых перегрузок должен составлять не менее 500 метров.    
     Эстакада 1 расположена вдоль оси автомобильной или железной дороги. 
     Общее количество полос движения определяется числом этажей в эстакаде и шириной этажа.
     В продольном направлении эстакада состоит из однотипных секций. Каждая секция содержит в продольном направлении четыре подсекции.
     Нечетная подсекция первого типа представляет собой многоэтажную конструкцию из параллельно расположенных этажей над  дорожным полотном. Каждый этаж состоит из  четырехполосного продольного  полотна с разделителем-отбойником 8 между каждой парой встречных полос движения (фиг. 2, 3-б).  Межэтажное расстояние составляет  величину, достаточную для свободного проезда автомобилей, в частности, в эстакаде для легковых автомобилей межэтажное расстояние составляет порядка 2,5 метров,  длина подсекции первого типа – около 400 метров.
     Следующая   подсекция второго типа представляет собой  так же  конструкцию из параллельно расположенных по каждому  вертикальному ряду этажей. Каждый этаж, начиная со второго, включает   два пологих переходных участка волнообразных полос движения 4 с разделителем  между каждой полосой движения (не показан). Межэтажное расстояние  такое же, как в подсекции первого типа. Переходные участки внешних 4  полос движения – подъемы 11. Угол наклона этих участков составляет 2°.  Эти  переходные участки 11 своими кромками выведены на  уровень следующего этажа (фиг. 1, 3-б). В частности, в эстакаде для легковых автомобилей  длина подсекции второго типа, или протяженность каждого пологого переходного участка полосы движения -  порядка  100 метров.  Первый этаж подсекции второго типа отличается от последующих этажей  только тем, что один из двух пологих переходных участков  одностороннего движения типовой секции выведен на дорожное полотно и является въездным участком 6. С противоположной стороны на дорожное полотно выведен съездной участок 7, относящийся к последующей типовой секции  (фиг. 3-а). Оба остальных участка подсекции второго типа являются отрезками внутренней одноуровневой полосы движения 5 (фиг.3-а, 3-б).
     Следующая нечетная стыковочная подсекция третьего типа аналогична  подсекции первого типа, но с тем отличием, что уровень каждого  продольно-горизонтального участка  полос движения 4 смещен вверх на размер этажа   и эти участки состыкованы торцами  с соответствующими пологими участками  полос  движения подсекции второго типа (фиг. 1, 3-б).
     Следующая  стыковочная подсекция четвертого типа аналогична  подсекции второго типа, но с тем отличием, что угол наклона пологих  переходных участков полос  движения 4 сменен на противоположный и переходные участки    выведены на уровень полос движения 4 подсекции первого типа следующей типовой секции (фиг. 1, 3-б).  Далее эстакада 1  составлена из подобных секций.
     В качестве примера рассмотрим эстакаду 1 в поперечном разрезе (фиг. 2). Эстакада 1 представляет собой для подсекции первого типа каркас, состоящий в поперечном разрезе из трех вертикальных опор 2 и поперечных опор 3, крепящихся на вертикальных опорах 2. Расстояние  между вертикальными опорами 2, которые могут быть выполнены в виде столбов или ферм, соответствует ширине двухполосного полотна движения, то есть для эстакады с движением легковых автомобилей, около  6-ти метров. Высота вертикальных опор 2 определяется этажностью эстакады и  расположением над дорожным полотном. Если первый этаж эстакады расположен над дорожным полотном на высоте 4-5 метров, то высота 8-этажной эстакады составит около 25 метров. Расстояние между вертикальными опорами 2 вдоль  подсекции первого типа того же вида эстакады составляет порядка 6-ти метров. Таким образом, на подсекцию первого типа приходится примерно 100 вертикальных опор. Каждый этаж эстакады 1 опирается на  поперечные опоры 3, крепящиеся на вертикальных опорах 2, количество таких поперечных опор 3 соответствует числу этажей. Между поперечными опорами 3 уложено  дорожное полотно,  представляющее собой для того же вида эстакады металлические пустотелые жесткие объемные плиты по шесть метров длиной и шириной около метра.
     Конструкция подсекции второго типа представляет в основе каркас, содержащий в поперечном разрезе две вертикальные опоры 2 и поперечные опоры 3, крепящиеся на вертикальных опорах 2. Расстояние для того же вида эстакады между  этими вертикальными опорами  около 6-ти метров и расположены они симметрично относительно центральной вертикальной опоры  секции первого типа. Расстояние между каждой парой вертикальных опор 2 вдоль  секции второго типа составляет 6 метров. Таким образом, на подсекцию второго типа приходится около 16 вертикальных опор. Каждый этаж эстакады опирается на  поперечные опоры 3,  длиной около 6 метров, крепящиеся на вертикальных опорах 2, количество таких поперечных опор 3 соответствует числу этажей. На вертикальных опорах 2 крепятся и поперечные консоли (не показаны), длиной около  3 метров. Оба переходных участка  внутренних полос движения  поддерживаются поперечными опорами-перемычками 3, оба переходных участка внешних полос  – консолями. На консоли и поперечные опоры 3 уложено  дорожное полотно,  представляющее собой для того же вида эстакады металлические пустотелые жесткие объемные плиты по шесть метров длиной и шириной около метра. При этом поперечные опоры 3 между соседними вертикальными опорами 2 крепятся на разных уровнях.  Уровень крепления консолей  разный, так как крайние полосы движения так же находятся под углом.
     Конструкция подсекции третьего типа аналогична  конструкции подсекции первого типа, но с тем отличием, что поперечные опоры 3 находятся на уровне, соответствующем расстоянию в один этаж от подсекции первого типа.
     Конструкция подсекции четвертого типа аналогична  конструкции подсекции второго  типа, но с отличием в том, что уклон волнообразных полос движения  соответственно изменен на противоположный.
     В случае расширения каждого этажа эстакады  для создания парковочных мест с каждой стороны эстакады установлен дополнительный ряд вертикальных и поперечных опор   (не показано).
     Эстакада 1 в зависимости от условий эксплуатации и расположения имеет различные конструкции въездных 6 и съездных 7 участков на дорожное полотно, например, въезд непосредственно  с дорожной полосы улицы, съезд на поперечное   направление и т.д.
     Таким образом,  транспортное средство, перемещающееся по волнообразной полосе движения,  кроме полосы движения на нижнем этаже, которая связана с дорожным полотном, периодически поднимается на уровень, соответствующий расстоянию между этажами, а затем опускается на предыдущий уровень и тем самым может перестроиться на одноуровневые полосы движения, находящиеся на разных этажах.  Если транспортное средство следует по одноуровневой полосе, то оно может перестроиться на один из уровней волнообразной полосы и снова подняться или опуститься на следующий этаж и так далее. То есть, подобным перестроением транспортное средство может перемещаться с этажа на этаж.
     Например, если легковой автомобиль, въехав на  продольно-горизонтальный,  внешний и нижний участок, 1-й полосы  подсекции первого типа,  продолжит движение  по нему, то он спустится на дорожное полотно, то есть съедет с эстакады.  Если же автомобиль, двигаясь по этому участку, перестроится на соседний, одноуровневый, внутренний и нижний, участок 2-й полосы движения  подсекции первого типа,  и продолжит движение по ней, то, проехав до отрезка, стыкующегося с  полосой движения подсекции третьего типа, он может переместиться на  следующий продольно-горизонтальный участок полосы движения подсекции третьего типа, а далее, поднявшись на продольно-горизонтальный участок внешней полосы 4 следующей секции эстакады,   окажется на втором этаже, где может перейти снова на одноуровневую полосу движения 5 и так далее. Так же он может спуститься вниз и съехать с эстакады.
     Это также означает, что, при движении на скорости 60-90 км/час по одной из полос движения эстакады, транспортное средство при том или ином  заторе (ремонт, авария и т.п.) на этой полосе может загодя перестроиться на другую - свободную полосу движения этого или другого этажа. Таким образом,  обеспечивается непрерывность движения на эстакаде.
     Для обеспечения безопасности движения боковые поверхности  эстакады защищены жесткими противоударными конструкциями, представляющими собой металлические полые короба.
     Последний этаж  на расстоянии около 2,5 метров сверху от полос движения эстакады покрыт жесткой плоской конструкцией.
     Конструктивные особенности эстакады предполагают изготовление всех ее элементов в промышленных условиях. Поэтому все строительно-монтажные работы, в основном сборочные и сварочные, за исключением подготовки грунта для вертикальных опор, производятся на местах сооружения эстакад. Монтаж эстакады производят над действующими магистралями, либо над любыми земельными участками. Собрать одну типовую секцию эстакады, в данном примере 1 км длиной, состоящую из четырех различных подсекций, при наличии необходимого оборудования и специалистов можно в течение нескольких месяцев.  Соответственно удесятирение оборудования и числа специалистов предполагает одновременную установку десятикилометрового участка эстакады так же за три месяцев.
     Конструктивное   исполнение    эстакады   предполагает  ее  эксплуатацию  в различных климатических условиях.
    Аналогичные легкие эстакады могут быть использованы для велосипедов, тяжелые – для грузовиков.
 
1.5. Технические характеристики магистрали-эстакады с  использованием   внешних переездов-пандусов с этажа на этаж.
     Эстакада 1 [3] с  полосами одностороннего движения (фиг.1-3), включает в себя вертикальные 2 и горизонтальные (не показаны) опоры, дорожное полотно с полосами движения  3,  въездные участки 4 и участки съезда 5, выполненные в виде дугообразных наклонных полос движения (фиг.1 – 3), причем в предпочтительном варианте эти полосы закрыты с боков и сверху и напоминают изогнутые объемные рукава (фиг. 3). Этажи эстакады 1 могут соединяться между собой с внешней стороны переходными участками 6 с дугообразными наклонными полосами движения (фиг. 1,2,3), причем в предпочтительном варианте эти полосы закрыты с боков и сверху и напоминают изогнутые рукава (фиг. 3).   Эстакада 1  выполнена в виде объемной  магистрали с числом этажей от двух до десяти и состоит, как минимум, из четырех полос на каждом этаже в варианте  магистрали со встречным движением или, по меньшей мере, из двух полос движения на каждом этаже в варианте одностороннего движения на магистрали. Каждая полоса движения 3 является горизонтальной,  гладкой, одноуровневой.
     Полосы движения 3 установлены на вертикальных 2 и горизонтальных опорах (фиг. 3). Безостановочное движение, даже  при возникновении препятствий на отдельных  участках эстакады, обеспечивается возможностью переезда транспортного средства на соседнюю полосу движения или на другие этажи эстакады 1 по переходным рукавам 6, регулярно размещенным с внешних сторон эстакады 1 (фиг.1) .
      Въездные участки 4 и участки съезда 5 так же регулярно размещены по бокам эстакады 1 (фиг. 1,2,3).
     Эстакада 1 расположена вдоль оси автомобильной или железной дороги. 
     Общее количество полос движения определяется числом этажей в эстакаде и шириной этажа.    Межэтажное расстояние составляет  величину, достаточную для свободного проезда автомобилей, в частности, в эстакаде для легковых автомобилей межэтажное расстояние составляет порядка 2,5 метров,  ширина двухполосной на каждом этаже эстакады составляет около шести метров.
     Эстакада 1 представляет собой  каркас, состоящий в поперечном разрезе из трех вертикальных опор 2 (для эстакады со встречным движением) или двух вертикальных опор 2 (для эстакады с односторонним движением) и поперечных опор, крепящихся на вертикальных опорах 2. Расстояние  между вертикальными опорами 2, которые могут быть выполнены в виде столбов или ферм, соответствует ширине двухполосного полотна движения, то есть для эстакады с движением легковых автомобилей, около  6-ти метров. Высота вертикальных опор 2 определяется этажностью эстакады и  расположением над дорожным полотном. Если первый этаж эстакады расположен над дорожным полотном на высоте 4-5 метров, то высота 8-этажной эстакады составит около 25 метров. Расстояние между вертикальными опорами 2 вдоль   эстакады составляет порядка 6-ти метров. Таким образом, на 500 метров эстакады со встречным движением приходится примерно 100 вертикальных опор. Каждый этаж эстакады 1 опирается на  поперечные опоры, крепящиеся на вертикальных опорах 2, количество таких поперечных опор 3 соответствует числу этажей. Между поперечными опорами 3 на швеллерах уложено  дорожное полотно,  представляющее собой  металлические  пролеты по шесть метров длиной, а шириной около метра. Основным материалом, из которого изготавливаются блоки и элементы эстакады-магистрали, является металлопрокат. Может также использоваться напряженный бетон, фибробеток.
     Эстакада 1 в зависимости от условий эксплуатации и расположения имеет различные конструкции въездных 4 и съездных 5 участков на дорожное полотно, например, въезд непосредственно  с дорожной полосы улицы, съезд на поперечное   направление и т.д.
     Для обеспечения безопасности движения боковые поверхности  эстакады защищены жесткими противоударными конструкциями, представляющими собой металлические полые короба.
     Последний этаж  на расстоянии около 2,5 метров сверху от полос движения эстакады покрыт жесткой плоской конструкцией.
     Таким образом, автомобиль может въехать в соответствии с передаваемой информацией о плотности движения на этажах эстакады на этаж с наименьшей плотностью и перемещаться по гладкой полосе движения со скоростью 40-90 км/час до момента съезда с эстакады-магистрали. При этом, в случае аварии на одной из полос движения или обеих полосах на каком-то этаже, автомобиль может объехать место аварии, заранее перейдя по одному из переходных участков-рукавов на другой этаж. 
     Конструктивные особенности эстакады предполагают изготовление всех ее элементов в промышленных условиях. Поэтому все строительно-монтажные работы, в основном сборочные и сварочные, за исключением подготовки грунта для вертикальных опор, производятся на местах сооружения эстакад. Монтаж эстакады производят над действующими магистралями, либо над любыми земельными участками. Собрать фрагмент  эстакады  0,5 км длиной  при наличии необходимого оборудования и специалистов можно в течение нескольких месяцев.  Соответственно удесятирение оборудования и числа специалистов предполагает одновременную установку пятикилометрового участка эстакады так же за несколько месяцев.
      Конструктивное исполнение эстакады предполагает ее эксплуатацию в различных климатических условиях.
     Аналогичные легкие эстакады могут быть использованы для велосипедов, тяжелые – для грузовиков.

1.6. Технические характеристики магистрали-эстакады с комбинацией внешних и внутренних переездов между этажами.
     Эстакада 1 [4] имеет две полосы одностороннего движения на каждом этаже. Она включает в себя опоры 2, 3, дорожное полотно с полосами движения – правой волнообразной 4 и левой одноуровневой 5 (фиг. 1, 2),  въездной участок 6 и участок съезда 7 на нижнем этаже (фиг.2, 3). Эта конструкция создает возможность внутренних переездов транспортных средств последовательно с одного этажа эстакады на другой.  Эстакада 1  выполнена в виде объемной закрытой  магистрали с числом этажей от двух до 10. Одна полоса 4 эстакады 1 является двухуровневой, с разницей в один  этаж по высоте между этими уровнями. Продольно-горизонтальные участки 9, 10 полосы движения  на этих уровнях являются основными для движения транспортного средства и его перестроения на смежную полосу движения одноуровневой полосы движения 5.  Полосы движения в каждом вертикальном ряду полос движения параллельны  друг другу (фиг. 1). Полосы движения установлены на опорах 2, 3 и  отделены  от внешнего пространства боковой стенкой  8 (фиг. 2). Количество этажей – от двух до 10 – позволяют выбирать при строительстве эстакад необходимую этажность в зависимости от условий движения транспортных потоков, причем  высота эстакады и соответственно число этажей  могут быть изменены в зависимости от изменения условий движения. Конструкция же полос движения эстакады с образованием для транспортных средств возможности  внутренних переездов последовательно с этажа на этаж обеспечивает ее основное свойство  - безостановочное движение при возникновении препятствий на отдельных  участках эстакады 1. Полосы движения 4 имеют одинаковую, периодически повторяющуюся конфигурацию – волнообразную с уплощением.  Соседние полосы 4, 5  в каждом вертикальном ряду   состыкованы на каждом этаже на участках 9, 10 волнообразной полосы движения 4 (фиг. 1, 2); этаж  типовой секции включает отрезок полосы движения с   двумя продольно-горизонтальными участками 9, 10 и двумя пологими переходными к ним  участками -  вогнуто-выпуклым подъемом 11 и выпукло- вогнутым спуском 12 (фиг. 4)   волнообразной полосы 4 и  отрезок одноуровневой полосы 5.  С торцевых кромок нижнего продольно-горизонтального участка 13 нижнего этажа эстакады 1    на  дорожное полотно на уровне земли выведены  въездной 6  и  съездной 7 участки (фиг. 3). На этой же фигуре показаны резервные полосы 14, предназначенные  для совершения маневров при различных дорожных ситуациях.  На фиг. 4 показан один из средних этажей эстакады 1 с тремя резервными полосами 14 для маневрирования и парковки транспортных средств. Таким образом,  расширение этажей эстакады  с созданием дополнительных площадей по краям на одном, нескольких или всех этажах позволяет использовать их не только для движения транспортных средств, но и для  парковки последних. 
     В качестве примера отметим, что  радиус кривизны как выпуклых, так и вогнутых участков во избежание ощутимых перегрузок, то есть не более 12%,  должен составлять не менее 500 метров.    
     Эстакада 1 может быть расположена вдоль оси автомобильной или железной дороги или на обочине той или иной дороги, а также может быть самостоятельной трассой. 
     Общее количество полос движения определяется числом этажей в эстакаде и шириной этажа.
     В продольном направлении эстакада состоит из однотипных секций. Каждая секция содержит в продольном направлении четыре подсекции.
     Нечетная подсекция первого типа представляет собой многоэтажную конструкцию из параллельно расположенных этажей над  дорожным полотном. Каждый этаж содержит два состыкованных продольно-горизонтальных  участка - один 10 относится к волнообразной   полосе движения 4,  а второй, соответствующий участку 10 по длине, относится к одноуровневой полосе движения 5 (фиг. 1, 4).  Межэтажное расстояние составляет  величину, достаточную для свободного проезда автомобилей, в частности, в эстакаде для легковых автомобилей межэтажное расстояние составляет порядка 2,5 метров. Протяженность подсекции первого типа – около 400 метров.
   Следующая  стыковочная подсекция второго типа представляет собой  так же  конструкцию из параллельно расположенных в каждом  вертикальном ряду этажей. Каждый этаж, начиная со второго, включает пологий переходной участок правой полосы движения 4 – подъем 11 - с разделителем (не показан)   между волнообразной полосой движения 4 и одноуровневой полосой движения 5.  Межэтажное расстояние   такое же, как в подсекции первого типа. Угол наклона этого участка 11 составляет 2°. Пологий переходной участок 11 своей кромкой выведен на  уровень следующего этажа (фиг. 1, 4). В частности, в эстакаде для легковых автомобилей  длина подсекции второго типа, или протяженность каждого пологого переходного участка полосы движения - порядка  100 метров.  Нижний этаж подсекции второго типа отличается от последующих ее этажей  только тем, что переходной участок  одностороннего движения типовой секции опущен на дорожное полотно и является въездным участком 6 (фиг.1, 3). С противоположной стороны на дорожное полотно выведен съездной участок 7  (фиг. 3).
     Остальные участки подсекции второго типа являются отрезками левых одноуровневых полос движения 5.
     Следующая нечетная стыковочная подсекция третьего типа аналогична  подсекции первого типа, но с тем отличием, что на каждом этаже уровень   продольно-горизонтального участка  полосы движения 4 смещен вверх на  расстояние в один этаж    и этот участок 9 состыкован торцом  с соответствующим пологим участком 11  полосы  движения подсекции второго типа (фиг. 1, 4).
     Следующая  стыковочная подсекция четвертого типа аналогична  подсекции второго типа, но с тем отличием, что на каждом этаже угол наклона  переходного участка 12 полосы движения 4 сменен на противоположный и пологий переходной участок 12 выведен на уровень полос движения 4 подсекции первого типа следующей типовой секции (фиг. 1). 
     Далее эстакада 1  составлена из подобных секций.
     В качестве примера рассмотрим эстакаду 1 в поперечном разрезе (фиг. 2). Эстакада 1 представляет собой для подсекции первого типа каркас, состоящий в поперечном разрезе из двух вертикальных опор 2 и поперечных опор 3, крепящихся на вертикальных опорах 2. Расстояние  между вертикальными опорами 2, которые могут быть выполнены в виде столбов или ферм, соответствует ширине двухполосного полотна движения, то есть для эстакады с движением легковых автомобилей - около  6-ти метров. Высота вертикальных опор 2 определяется этажностью эстакады и  расположением над дорожным полотном. Если первый этаж эстакады расположен над дорожным полотном на высоте 4-5 метров, то высота 3-этажной эстакады составит около 12 метров. Расстояние между вертикальными опорами 2 вдоль  подсекции первого типа того же вида эстакады составляет порядка 6-ти метров. Каждый этаж эстакады 1 опирается на  поперечные опоры 3, крепящиеся на вертикальных опорах 2, количество таких поперечных опор 3 соответствует числу этажей. Между поперечными опорами 3 на швеллерах уложено  дорожное полотно,  представляющее собой  металлические рифленые или решетчатые пролеты по шесть метров длиной, а шириной около метра.
     Конструкция подсекции второго типа представляет в основе каркас, содержащий в поперечном разрезе две вертикальные опоры 2 и поперечные опоры 3, крепящиеся на вертикальных опорах 2. Расстояние для того же вида эстакады между  этими вертикальными опорами  около 6-ти метров. Расстояние между каждой парой вертикальных опор 2 вдоль  секции второго типа составляет 6 метров. Каждый этаж эстакады опирается на  поперечные опоры 3,  длиной около 6 метров, крепящиеся на вертикальных опорах 2, количество таких поперечных опор 3 соответствует числу этажей. Переходной участок, или  наклонная полоса движения на каждом этаже  поддерживается поперечной опорой-перемычкой 3. На  поперечные опоры 3 уложено  дорожное полотно для полос движения,  представляющее собой для того же вида эстакады металлические пролеты по шесть метров длиной и около метра шириной. При этом поперечные опоры 3 между соседними вертикальными опорами 2 крепятся на разных уровнях.
     Конструкция подсекции третьего типа аналогична  конструкции подсекции первого типа, но с тем отличием, что поперечные опоры 3 находятся на уровне, соответствующем расстоянию в один этаж над подсекцией первого типа.
     Конструкция подсекции четвертого типа аналогична  конструкции подсекции второго  типа, но с отличием в том, что уклон переходного участка 12 полосы движения 4  соответственно изменен на противоположный.
     В случае расширения каждого этажа эстакады  для создания парковочных мест с каждой стороны эстакады может быть установлен дополнительный ряд вертикальных и поперечных опор (не показано).
     Эстакада 1 в зависимости от условий эксплуатации и расположения имеет различные конструкции въездных 6 и съездных 7 участков на дорожное полотно, например, въезд непосредственно  с дорожной полосы улицы, съезд на поперечное   направление и т.д.
     Таким образом,  транспортное средство, перемещающееся по волнообразной полосе движения,  кроме полосы движения на нижнем этаже, которая связана с дорожным полотном, периодически поднимается на уровень, соответствующий расстоянию между этажами, а затем опускается на предыдущий уровень и тем самым может перестроиться на одноуровневые полосы движения, находящиеся на каждом этаже.  Если транспортное средство следует по одноуровневой полосе 5, то оно может перестроиться на один из уровней волнообразной полосы 4 и снова подняться или опуститься на следующий этаж и так далее. То есть, подобным перестроением транспортное средство может последовательно перемещаться с этажа на этаж.
     Например, если легковой автомобиль, въехав по пологому въезду 6 на  продольно-горизонтальный участок    нижнего этажа правой полосы  движения,  продолжит перемещаться  по нему, то он спустится по съезду 7 на дорожное полотно, то есть съедет с эстакады.  Если же автомобиль, двигаясь по этому  продольно-горизонтальному участку нижнего этажа  правой полосы  движения 4, перестроится на соседний участок одноуровневой,  левой полосы движения 5  и продолжит движение по ней, то, проехав до отрезка, стыкующегося с нижним продольно-горизонтальным участком 10  правой волнообразной  полосы движения 4 подсекции первого типа, он может  переехать на нее и, продолжая движение по ней, подняться по пологому подъему 11  подсекции второго типа на  следующий, верхний, продольно-горизонтальный участок 9 полосы движения 4 подсекции третьего типа и продолжать движение по этой волнообразной полосе или же может переехать на левую одноуровневую полосу движения 5 второго этажа и продолжать движение по ней. С этой одноуровневой полосы движения второго этажа автомобиль также может перейти на любой, стыкующийся с ней нижний продольно-горизонтальный участок 10 правой волнообразной    полосы движения 4 следующего уровня и продолжать движение по ней, либо снова на любом верхнем участке этой волнообразной полосы движения переехать на левую одноуровневую полосу движения 5 уже третьего этажа и так далее. Подобным же  образом он может спуститься вниз и съехать с эстакады.
     Это также означает, что, при движении на скорости 40-90 км/час по одной из полос движения эстакады, транспортное средство при том или ином  заторе (ремонт, авария и т.п.) на этой полосе может загодя перестроиться на другую - свободную полосу движения этого или другого этажа. Таким образом,  обеспечивается непрерывность движения на эстакаде, без образования заторов и пробок.
     Вместе с внутренними переездами в эстакаде используются и  внешние переезды для транспортных средств, в результате чего появляется, например, возможность быстрого въезда автомобилей с улицы сразу на верхний этаж эстакады  для их дальнейшего движения или парковки на этом  этаже. Точно так же автомобили могут быстро съезжать с того или иного этажа, а также  переезжать с этажа на этаж. Последнее предполагает сравнительно недолгий процесс заполнения всего объема эстакады автомобилями в случае пиковых нагрузок магистралей.
     Для этого случая эстакада 1 с  полосами одностороннего движения (фиг.5, 6),  содержит  въездные участки 6 и участки съезда 7, которые могут быть выполнены в виде дугообразных наклонных полос движения (фиг. 5, 6), причем в предпочтительном варианте эти полосы закрыты с боков и сверху и напоминают изогнутые объемные рукава (фиг. 6). Этажи эстакады 1 могут соединяться между собой с внешней стороны переходными участками 15 с дугообразными наклонными полосами движения (фиг. 5, 6), причем в предпочтительном варианте эти полосы закрыты с боков и сверху и напоминают изогнутые рукава (фиг. 6). 
     Безостановочное движение, даже  при возникновении препятствий на отдельных  участках эстакады, обеспечивается возможностью переезда транспортного средства как  на соседнюю полосу движения или на другие этажи эстакады 1 как по внутренним переездам в силу указанной конфигурации и расположения полос движения, так и внешним переездам в виде  переходных рукавов 15, регулярно размещенным с внешних сторон эстакады 1 (фиг. 5, 6) .
     Въездные участки 6 и участки съезда 7 так же регулярно размещены по бокам эстакады 1 (фиг. 1,  5).
    Эстакада 1 в зависимости от условий эксплуатации и расположения имеет различные конструкции въездных 6 и съездных 7 участков на дорожное полотно, например, въезд непосредственно  с дорожной полосы улицы, съезд на поперечное   направление и т.д.
     Для обеспечения безопасности движения боковые поверхности 8  эстакады 1 могут быть защищены жесткими противоударными конструкциями.
     Последний этаж  на расстоянии около 2,5 метров сверху от полос движения эстакады покрыт жесткой плоской конструкцией, на которой могут парковаться автомобили.
     Таким образом, автомобиль может въехать в соответствии с передаваемой информацией о плотности движения на этажах эстакады на этаж с наименьшей плотностью и перемещаться, например, по гладкой одноуровневой полосе движения со скоростью 40-90 км/час до момента съезда с эстакады-магистрали. При этом, в случае аварии на одной из полос движения или обеих полосах на каком-то этаже, автомобиль может объехать место аварии, заранее перейдя по одному из переходных участков на  другой этаж с нормальными условиями движения.
       Конструктивные особенности эстакады предполагают изготовление всех ее элементов в промышленных условиях. Поэтому все строительно-монтажные работы, в основном сборочные и сварочные, за исключением подготовки грунта для вертикальных опор, производятся на местах сооружения эстакад. Монтаж эстакады производят над действующими магистралями, либо над любыми земельными участками. Собрать одну типовую секцию эстакады, в данном примере 1 км длиной, состоящую из четырех различных подсекций, при наличии необходимого оборудования и специалистов можно в течение нескольких месяцев.  Соответственно удесятирение оборудования и числа специалистов предполагает одновременную установку десятикилометрового участка эстакады так же за три месяца.
   Конструктивное   исполнение    эстакады   предполагает  ее  эксплуатацию  в различных  климатических условиях. При этом закрытые со всех сторон полосы движения от воздействия различных факторов окружающей среды практически не разрушаются, а возможная фильтрация выхлопного газа позволяет сделать закрытые эстакады экологически чистыми. Шум так же практически не выходит за пределы объема эстакады, что немаловажно для городских магистралей.
     Аналогичные еще более легкие эстакады могут быть использованы для велосипедов и других мускульных средств передвижения, тяжелые – для грузовиков.

 1.7. Системы внутреннего и внешнего оснащения магистралей-эстакад.
                1. Системы навигации.
     Магистраль-эстакада оснащается стандартным навигационным набором, содержащим системы управления въездными светофорами; системы мониторинга транспортных потоков на основе радаров; системы телеобзора; системы информирования участников дорожного движения; системы связи и передачи сообщений. Работа этих  систем координируется из соответствующих диспетчерских центров.
     Координированная работа указанных систем  способствует следующему:
 - оптимизации управления транспортными потоками на эстакаде и ее въездах с распределением автомобилей по всем этажам эстакады для максимального использования всей ее пропускной способности и для сохранения безостановочного движения на всех ее этажах;
 -  предотвращению заторовых ситуаций;
 -   своевременной фиксации аварий для их быстрой ликвидации и организации объезда мест аварии по другим этажам и/или по резервно-техническим полосам с целью сохранения безостановочного движения транспортных потоков;
 - обеспечению информированности участников движения об имеющейся транспортной ситуации  и вариантах движения по эстакаде.
     Функции системы мониторинга транспортных потоков состоят в следующем:
 - сбор данных о параметрах движения транспортных средств с помощью радаров и детекторов транспорта;
 - обработка данных о параметрах транспортных потоков, поступающих от телеобзора, навигационно-информационного обеспечения, фотовидеофиксации нарушений, аварий и т.п.;
 - сбор данных о текущих изменениях в организации дорожного движения (ремонтные работы и др.);
 - обработка всего массива данных о параметрах транспортных потоков для их использования, передачи, хранения в едином формате;
 - удаленная диагностика оборудования;
 - создание и ведение базы данных.
     Функции системы управления техническими средствами регулирования и организации дорожного движения состоят в следующем:
  - централизованное координированное управления движением транспортных потоков;
  - автоматический выбор сценариев управления движением;
  - диспетчерское управление светофорными объектами;
  - удаленная диагностика оборудования;
  - создание и ведение базы данных сценариев управления движением.
     Функции системы информирования участников дорожного движения состоят в следующем:
 - автоматизированный вывод текстовой и графической информации на соответствующие табло, а также частично на мониторы участников движения;
 -   передача информации по всем доступным информационным каналам, включая Интернет;
     - формирование информации о складывающейся дорожной ситуации
- удаленная диагностика оборудования;
- создание и ведение базы данных.
     Функции системы телеобзора заключаются в следующем:
- визуальный контроль всех участков движения видеорегистраторами;
- автоматическое выявление инцидентов (аварий и т.п.);
- автоматическое формирование и передача данных в систему мониторинга параметров транспортных потоков;
- обработка и передача данных в диспетчерские центры;
- обеспечение функционирования автоматизированных рабочих мест системы и коллективных средств отображения информации (мониторы и т.п.);
 - архивирование видеоинформации.
     Функции системы фотовидеофиксации нарушений состоят в следующем:
 - автоматическое выявление нарушений;
 - автоматический контроль за въездным и съездным движением:
- фотовидеофиксация нарушений;
- мониторинг транспортных потоков, автоматическое формирование и передача данных в систему мониторинга параметров транспортных потоков;
- удаленная диагностика оборудования;
- создание и ведение базы данных нарушений.
     Функции системы мониторинга парковочных мест состоят в следующем:
- сбор данных о наличии парковочных мест на эстакаде с помощью телеобзора;
- автоматическая обработка , формирование и передача данных в систему мониторинга параметров транспортных потоков;
- создание и ведение базы данных.
     Функции системы связи и передачи данных состоит в следующем:
- прием и передача данных по волоконо-оптическим линиям связи;
 - прием и передача данных по каналам различных операторов связи;
 - организация надежной маршрутизации и коммутации по каналам связи передаваемых данных;
 - организация передачи информации участникам движения и диспетчерским центрам.
     Функции интегрирующей системы состоят в следующем:
 - организация обмена данными;
 - обеспечение функционирования диспетчерских служб;
 - обеспечение защиты информации.


                2. Системы безопасности.
     С экономической точки зрения пожар, взрыв и прочие бедствия при грамотном внедрении комплекса противопожарных мероприятий и средств активной и пассивной противопожарной защиты гораздо выгоднее предупредить, чем ликвидировать их последствия.
     Следует отметить, что в России в настоящее время отсутствуют строительные нормы и правила, а также нормы пожарной безопасности, регламентирующие вопросы противопожарной защиты мостов, а значит и рассматриваемых магистралей-эстакад,  и определяющие основополагающие аспекты всего комплекса их пожарной безопасности.
     В связи с этим особенно пристальное внимание должно быть уделено профилактическим мерам, которые реально способствуют недопущению опасных ситуаций, а в случае их возникновения возникший пожар должен быть, во избежание расплавления конструкций магистрали-эстакады, скорейшим образом ликвидирован.
     Предлагаемая конструкция магистрали-эстакады сама по себе предоставляет возможность быстрого доступа к месту возгорания, так на ней имеются достаточно часто расположенные въездные и съездные участки для автомобилей, которые можно использовать для быстрого перемещения к месту пожара соответствующей техники. Кроме того, на каждом этаже предусмотрены резервно-технические полосы, которые дают возможность этой технике свободно подъехать к месту пожара и устранить возгорание, не используя полосы движения. Вертолетные площадки также предоставляют возможность использовать соответствующую противопожарную технику. Сами элементы конструкции изготовлены или покрыты негорючими материалами. На каждом этаже магистрали-эстакады регулярно размещены автоматические огнетушители с соответствующими датчиками, вентиляционные установки, воздушно-очистные установки, осветительные системы. Также регулярно размещены системы видеонаблюдения, системы контроля пожарного оборудования, данные с которых постоянно поступают на соответствующий диспетчерский участок. Таким образом, появляется возможность постоянно осуществлять противопожарный мониторинг.
     Противопожарная техника является стандартной с предпочтением использования для пожаротушения пеногасящих составов. Для дымоудаления используются, как правило, искусственные вентиляционные системы, срабатывающие автоматически. Кроме того, для возможной эвакуации людей регулярно устанавливаются специальные аварийные спуски с магистрали-эстакады на грунт.
     Уровень освещения объемов магистрали-эстакады определяется как поступающим дневным светом через прозрачные боковые стенки, так искусственным светом от регулярно размещенных светодиодных светильников, что позволяет удерживать его независимо от времени суток в одинаковом режиме.
3. Системы очистки воздуха закрытых объемов магистралей-эстакад.
     Газоконвертеры «Ятаган», описание которых даны ниже выделяются среди существующих и активно действующих аппаратов по очистке значительных объемов воздуха от выхлопных газов.
Табл.1 Типичные составляющие неочищенных газов.
Вредное вещество Концентрация, мг/м кв.
HCL 400-1150
HF 2-20
SO2 200-800
NOx 150-400
CO 20-600

      Количество отходящих газов автомобилей в основном определяется массовым расходом топлива автомобилями. Расход по расстоянию нормируется и обычно указывается производителями (одна из потребительских характеристик). В отношении суммарного объема выходящих из глушителя выхлопных газов приблизительно можно ориентироваться на такую цифру — один литр сжигаемого бензина приводит к образованию примерно 16 кубометров или 16000 литров смеси различных газов.
     Один литр сжигаемого бензина приводит к образованию примерно 16 кубометров различных газов. При 60 км/час на 1 км трассы расходуется в среднем 0,04 л бензина и, таким образом выделяется 16 куб.м х 0,04  = 0,6 куб.м вредных газов. При прохождении в течение часа 1 км полосы движения 3000 легковых автомобилей в объем магистрали эстакады выделяется 0,6 м; х 3000 = 1800 м; вредных газов, а при наличии 4-х полос движения соответственно выделяется: 1800 м; х 4 = 7200 м; вредных газов. Следовательно, на одном  этаже с 4-мя полосами движения протяженностью 1 км  требуется установить несколько очистительных установок, в течение часа очищающих не менее 7200 м; газа.   
     Основная проблема вентиляционных выбросов из гаражей, паркингов и стоянок в том, что их вентиляция аккумулирует токсичные вещества, образующиеся при работе автомобилей в месте выброса воздуха из вентиляции. Следствием этого является концентрирование выхлопных газов автомобилей внутри тоннеля и вокруг вентиляционных шахт, через которые осуществляется выброс загрязненного воздуха. Наиболее загрязненный выхлоп автомобилей происходит во время запуска двигателя и при его прогреве, т.е. как раз в помещениях гаражей, стоянок и паркингов.
     Содержание токсичных веществ в вентиляционном выбросе при вытяжке   10000м3/ч и одновременной работе автомобилей:
Количество одновременно работающих автомобилей, шт Содержание токсичных газов в вентиляционном выбросе, мг/м3 Предельно допустимые концентрации выхлопных газов в воздухе, мг/м3 Содержание токсичных веществ после «Газоконвертора «Ятаган», не более мг/м3
10 15-25 3 0,3-0,5
20 60-100 3 0,6-1,0
30 45-75 3 0,8-1,5
50 75-125 3 1,5-2,5
100 150-250 3 3,0-5,0
     Токсичные компоненты выхлопных газов по-разному влияют на организм человека. Оксид углерода вызывает кислородное голодание организма и поражает центральную нервную систему. Альдегиды (формальдегид, уксусный альдегид, акролеин и др.) раздражающе действуют на слизистые оболочки и поражают нервную систему. К числу канцерогенных веществ относятся бенз-а-пирен, полициклические ароматические углеводороды, антрацены. Они являются сильными ядами, вызывают пищевые отравления, разрушают органы дыхания и нервную систему. 
     В настоящее время основным и самым распространенным методом нейтрализации вышеуказанного эффекта является метод рассеивания вентиляционных выбросов из тоннелей. Это ведет к образованию значительных загрязненных территорий вокруг вентиляционных шахт. Данные загрязнения касаются не только воздуха, но и почв и поверхностных водоемов.
     В  целях значительного уменьшения загрязнений воздуха, почв и поверхностных водоемов разработан и производится комплекс газоочистного оборудования на базе плазменной технологии газоразрядно-каталитической очистки воздуха – газоконвертор «Ятаган».
     На сегодня данное оборудование газоочистки имеет наилучшие показатели для очистки от выхлопных газов по соотношению цена -качество и эффективность - габариты, практически не имеет сменных частей, не требует утилизации отходов и имеет самую низкую стоимость эксплуатации. Эффективность установок «Газоконвертор «Ятаган» по очистке выхлопных газов подтверждается многочисленными измерениями как на стендах в лабораторных условиях, так и на действующих объектах.
     На основании опыта эксплуатации и исследования оборудования «Газоконвертор «Ятаган» на различных объектах, связанных с эксплуатацией автотранспорта:
• Очистка вентиляционных выбросов от выхлопных газов   производится установками «Газоконвертор «Ятаган Х,Х – 1000» и «Газоконвертор «Ятаган Х,Х – 2000»;
• Очистка воздуха в рециркуляционных вентсистемах производится установками Газоконвертор «Ятаган Х,Х – 200 Р».
Установки «Газоконвертор «Ятаган» для очистки воздуха от выхлопных газов применяются либо в составе вентиляционных систем (Приточно-вытяжная вентиляция, Рециркуляционная вентиляция), либо в виде отдельных Локальных воздухоочистителей .
Расшифровка номенклатуры:         
     Первая цифра номенклатуры обозначает максимальную производительность установки по очищаемому воздуху в тыс. м3/час. Вторая цифра номенклатуры обозначает максимальное содержание в очищаемом воздухе загрязняющих веществ (органических паров и газов) в мг/м3. Так, например: установка Газоконвертор «Ятаган 30,0 – 1000» предназначена для очистки 30 000 м3 в час воздуха с содержанием в нем не более 1000 мг/м3 органических загрязнений
Общее описание установок:          
«Газоконвертор «Ятаган Х,Х – 1000» - стандартные универсальные установки в базовом исполнении. Состоят из пылевого карманного предфильтра EU7, блока газоразрядных ячеек, встроенных энергопреобразователей (преобразователи питания 220В, 50 Гц в напряжение газоразрядных ячеек) и каталитического блока. Материал корпуса – оцинкованная сталь 0.7 мм или окрашенный металл 2.0 мм.
Технические характеристики:       
* Электропотребление установок – 0,1 Вт/м3 (т.е. для очистки 60 000 м3/ч воздуха потребляется не более 6,0 кВт);
* Производительность - от 45% до 100% от номинальной;
* Содержание загрязнений в воздухе - не более 1000 мг/м3;
* Электропитание - 230 В, 50 Гц; 
* Рабочее положение блоков - строго горизонтально!
Примеры:
    Ятаган 6,0-1000  компакт
    Ятаган 3,0-1000
    Ятаган 3,0-1000
      
«Газоконвертор «Ятаган Х,Х – 2000» - стандартные усиленные универсальные установки в базовом исполнении (для очистки воздуха на производстве). Состоят из пылевого карманного предфильтра EU7, двойного блока газоразрядных ячеек, встроенных энергопреобразователей (преобразователи питания 220В, 50 Гц в напряжение газоразрядных ячеек) и каталитического блока. Материал корпуса – оцинкованная сталь 0.7 мм или окрашенный металл 2.0 мм.
Технические характеристики:       
* Электропотребление установок – 0,20 Вт/м3 (т.е. для очистки 30 000 м3/ч воздуха потребляется не более 6,0 кВт);
* Производительность - от 45% до 100% от номинальной;
* Содержание загрязнений в воздухе - не более 2000 мг/м3;
* Электропитание - 230 В, 50 Гц; 
* Рабочее положение блоков - строго горизонтально!
Примеры:
   Ятаган 24,0-2000 сборка

              4. Системы мониторинга магистралей-эстакад.
     Мониторинг в том или ином виде позволяет измерять в непрерывном режиме характеристики напряженно деформированного  состояния, перемещений и колебаний конструкции, температуру, скорость и направление ветра. При этом обеспечивается следующее: непрерывная регистрация измерительных данных; визуализация процессов как в реальном времени, так и за заданный промежуток времени; математическая обработка данных спектрального анализа визуализация результатов и архивация данных; формирование предупредительных сигналов о превышении параметрами состояния допустимых или заданных пределов.
     Рассмотрим некоторые системы мониторинга близких к магистрали-эстакаде сооружений типа мостов.
     Система мониторинга мостов с использованием тахеометров, в частности, используется во Франции.
     Например, семь приемников Leica Geosystems GNSS были установлены  на Нормандский мост и восемь на Танкавильский. Вместе они образовали высокоточную измерительную сеть. Положение приемников вычислялось в реальном времени(до 20 раз в секунду), а постобработка позволила достичь миллиметрового уровня точности.
     Измерения проводились не реже чем пять дней в квартал:  GNSS-приемники работали 24 часа в сутки, 365 дней в году. Измерения записывались и по запросу можно было отдельно проанализировать любой выбранный период. При этом применялись антенны Leica GMX 901 GPS, антенны Leica AX1202GG Multi-GNSS,  Leica GNSS Spider Software для сетей и одиночных станций.
     Эта технология позволяет мониторингу быть пространственным и непрерывным. В частности, появилась возможность контролировать даже деформации, вызываемые климатическими изменениями. Система мониторинга позволяет наблюдать изменения непрерывно – во время штормового ветра или при плотной загрузке сооружений транспортным потоком.
     Отметим также систему мониторинга, в основе которой лежит интегральная оценка сооружения.
      Интегральная оценка наиболее интересна, т. к. позволяет получить оперативную информацию о состоянии объекта за короткие отрезки времени в процессе эксплуатации объекта без организации специального эксперимента, не требует проведения специальных монтажных работ по установке оборудования (например, как при прокладке оптоволоконных элементов), и в то же время она легко позволяет осуществлять автоматический сбор информации о состоянии объекта и передачу данных в контролирующий центр сбора информации о состоянии  сооружений в регионе. Интегральная оценка возможна путем измерений углов наклона всей конструкции, определения угловой скорости наклона конструкции и определения модальных частот ее колебаний. Эта оценка может быть реализована с помощью аппаратуры, измеряющей ускорения движения, – прецизионных акселерометров и наклономеров. Как показывает опыт экспериментального использования такой аппаратуры, для надежной оценки состояния  сооружений желательно применять специальные сверхчувствительные и стабильные измерительные приборы, обеспечивающие гарантированное распознавание изменений наклонов с разрешением не хуже 0,1 угл. сек и долговременную стабильность нуля на уровне 1 угл. сек, а также измерение вибрационных ускорений в диапазоне 0,05…100 Гц с разрешением 10 мкg. Метрологические характеристики столь высокого класса можно получить только при достаточно высоком уровне конструкторских, исследовательских и производственных возможностей.
     Приведем пример использования данной системы мониторинга для многосекционного моста.
     При замерах аппаратура устанавливается на тротуар в середине исследуемого пролета В течение нескольких минут осуществляется горизонтирование аппаратуры, после чего проводится измерение. Масштабный коэффициент аппаратуры автоматически настраивается по уровню ускорений и угловых подвижек, имеющих место на исследуемых элементах моста, поэтому при проведении замеров не требуется регулировка и юстировка. Имеющийся опыт эксплуатации аппаратуры показывает, что для достоверного определения модальных частот конструкции достаточна продолжительность измерения один час. Измерения проводились на мостах в Москве,  Сочи, Ростове, Сеуле и Харбине. Полученные графики являются  псевдоспектрами по той причине, что воздействия, вызывающие колебания элементов конструкции носят характер слабо окрашенного белого шума, причем окраска может изменяться в зависимости от характера движения транспорта (быстрое движение автомашин или медленное их движение в режиме пробки, большой или малый поток автомашин, движение трамваев, автобусов, тяжелых грузовиков или легкового транспорта). По причине окраски шумового воздействия в графиках не выдерживается строгое соотношение в высотах пиков регистрируемого спектра. Однако модальные частоты, определяемые в процессе измерений, являются истинными и остаются неизменными независимо от движения транспорта и во времени, при повторных измерениях с периодом 6 месяцев в течение нескольких лет. Важно отметить, что каждое  сооружение имеет свои модальные частоты, характеризующие его жесткостные и массогабаритные параметры. На первом этапе мониторинга эти частоты должны быть определены и их значения следует принять за отсчетную базу при периодическом проведении повторных замеров. Очевидно, что при разрушении какого-либо несущего элемента конструкции ее жесткость и, следовательно, модальные частоты изменяются. После фиксации изменения модальных частот необходимо провести детальное обследование элементов моста и его ремонт. Учитывая, что у различных строительных сооружений при их проектировании закладывается большой запас прочности, можно предположить, что изменения модальных частот при накоплении разрушений, соответствующих предаварийным состояниям конструкции, будет достаточно большим.
     Приведем также краткое описание системы мониторинга моста Александра Невского в Санкт-Петербурге.
     По заданию Санкт-Петербургского «Мостотреста» специалистами НПП «Промтрансавтоматика» разработана и установлена на мосту Александра Невского информационно-измерительная система мониторинга моста.
     Информационно-измерительная система мониторинга моста Александра Невского ИИС-МАН предназначена для круглосуточного контроля состояния конструкций моста.
    Контроль производится:
  - путем измерения относительных линейных смещений элементов строительных материалов моста с одновременной индикацией результатов в единицах механических напряжений или непосредственно в единицах измерения;
  - путем  ввода дискретных сигналов от датчиков разрыва электрической цепи и от датчиков акустической эмиссии с одновременной индикацией сигналов появления трещин в бетоне и разрывов проволок в канатах.
По результатам измерений и ввода дискретных сигналов система осуществляет контроль следующих величин:
  - контроль ширины раскрытия трещин, имеющихся в бетоне основных несущих конструкций;
  - контроль появления в бетоне основных несущих конструкций новых трещин в процессе работ по установке дополнительных и замене поврежденных канатов и элементов усиления конструкций пролетных строений 
  - контроль состояния канатов шпренгельной арматуры на предмет возможных разрывов проволок в канатах;
  - контроль механического напряжения в металлоконструкциях разводных пролетных строений;
  - контроль продольных перемещений стационарных пролетных строений;
  - контроль механического напряжения в бетоне в стационарных пролетных строениях.
     Система осуществляет контроль с помощью территориально рассредоточенных по балкам моста многоканальных контроллеров деформаций КДМ. Контроллеры содержат  концентраторы информации и подключенные к ним измерительные датчики и датчики дискретных сигналов.
 
     Контроллеры  при их опросе передают измерительную и сигнальную информацию на  верхний уровень – центральный  пульт ПЦ (пульт ПЦ), расположенный непосредственно в помещении пульта механика  моста.
Информация отображается на мониторе пульта ПЦ.
   Управление мониторингом, обработка поступающей от датчиков информации, ее визуализация, архивирование и хранение осуществляется пакетом программ системы.
   Программы получают и обрабатывают следующие данные:
  - результаты измерений  ширины раскрытия трещин, механического напряжения в  металлоконструкциях пролетных строений,  продольных перемещений стационарных пролетных строений моста, механического напряжения в бетоне в стационарных пролетных строениях моста, температуры;
  - результаты контроля появления в бетоне новых трещин, состояния канатов шпренгельной аппаратуры на предмет возможности разрывов в проволоках канатов.
               
     Программа визуализации данных выводит на монитор системы результаты измерений напряжения в бетоне и металле, ширину раскрытия трещин, продольное смещение пролетного строения моста, температуру как в виде таблиц, так и в графическом виде. 
     Программа используется также для формирования отчетов.
     Все результаты измерений сохраняются в базе данных мониторинга.
     Данные о возникновении / исчезновении трещин и о разрывах в проволоках канатов записываются  в системную базу данных в соответствующие таблицы. Записи в таблицах автоматически формируются при изменении состояния датчиков возникновения новых трещин и датчиков акустической эмиссии. Каждая запись включает в себя сведения о датчике и результат измерения.
Данные о ширине трещин, напряжении в бетоне и металле, продольном смещении стационарных пролетах и температуре записываются в файлы dbf-формата с заданным оператором периодом.
     В качестве примера приведем и «пассивный» структурный мониторинг сооружений средствами пакета Artemis Extractor (Structural Vibration Solution, Business partner of SYNAPSE Science Center, США).
Рабочее поле пакета Artemis Extractor (модальный анализ в спектральной области)
 
Рабочее поле пакета Artemis Extractor (перенос выделенных мод на  трехмерный объект)
 
Анимация мод, выделенных в Artemis Extractor методом частотного разложения (Frequency Domain Decomposition)
 
Четыре проекции предыдущего представления
 

 
 
Как это используется на практике …
Инструментальное оснащение дамб и плотин – традиционная задача структурного мониторинга
 
Контроль состояния дамбы: общий вид и монтаж акселерометров
 
 
Контроль состояния дамбы: улучшенное частотное разложение (FDD) средствами пакета ARTeMIS Extractor
 
Мониторинг состояния многоэтажного сооружения: общий вид и
акселерометры на этаже
 
Мониторинг состояния многоэтажного сооружения: метод SSI (Stochastic Subspace Identification)  в пакете ARTeMIS Extractor
 
Мониторинг состояния многоэтажного сооружения: оценка модальной формы разными методами и сравнение методом наложения
 
ODS-анализ на основе 24 – канальной записи землетрясения Northridge (Los Angeles) сетью акселерометров, расположенных в 54-этажном здании.
 
Northridge EQ: NS-компонента (слева) и EW-компонента. Запись акселерометров (с последовательным интегрированием до перемещения), расположенных на основании здания
 
 

Northridge EQ: NS-компонента (слева) и EW-компонента. Запись
акселерометров (с последовательным интегрированием до перемещения),  расположенных на крыше здания
 
 

Скоростные спектры для EW (слева) и NS компонент. Приведены отклики, записанные на 6 уровнях 54-этажного высотного сооружения. Черный цвет соответствует записи, сделанной на крыше, синий – на основании здания.
 
 
Мониторинг моста Васко да Гама в Португалии
 
 
Мониторинг моста: Frequency Domain Decomposition (FDD) в пакете ARTeMIS.
Две пары 3-компонентных акселерометров  использовались в качестве опорных наблюдений – в точках 10 и 15.  Мобильная пара акселерометров сканировала мост в 29 точках.
 
 
 
Основные формы мод, идентифицированные по методам FDD и SSI.
 
 
Соответствующие идентифицированные собственные частоты и модальные факторы затухания.
 
Мост Тинг Кау (Гонконг) с растяжками на тросах
 
 
Высокоточные акселерометры с сервоприводом отслеживают местную вертикальную, поперечную и вращательную перегрузки дек, кабелей и мостовых опор этого и других двух основных мостов в Гонконге.
 
 
 
 
Колокольня собора Петра и Павла в Цюрихе – FDD анализ
 

RTK-системы в GPS наблюдениях – новое поколение систем мониторинга мостов и других сооружений.
     Во многих случаях  становится очень важным измерение не относительных, а абсолютных характеристик, например, в том случае, когда сильный ветер смещает деку моста постоянно в одну сторону или ежедневные колебания температуры повышают или понижают уровень деки моста и поддерживает эти изменения в течение длительного периода времени. Акселерометры не могут обнаружить такие продолжительные или постоянные смещения целой деки. В этом случае система наблюдений на основе акселерометров может быть дополнена GPS приборами геодезической точности. Возможна также полная миграция на RTK-систему, что может потребовать значительных вложений на разработку проекта.
     По оценкам Геологической службы США:
Для сейсмических зон 3 и 4 системами структурного мониторинга должны оснащаться все здания высотой более 10 этажей, и также здания выше 6 этажей с общей площадью более 600 кв. м (т.е. по 100
кв. метров на этаж).
     Для асейсмических зон плотность оснащения акселерометрами может быть снижена, но незначительно, принимая в расчет нестабильную геодинамическую обстановку современного мегаполиса и относительную близость (с учетом среды распространения) активных очаговых зон. Кроме того, такими системами должны оснащаться все здания со сложной геометрией, большой этажности и большой этажной площади.
                Экономические аспекты
     Стоимость подсистемы структурного мониторинга для одного здания ничтожна по сравнению со стоимостью самого здания (0.1 – 0.5%, и несколько выше для сложных сооружений). Таким образом, обеспечение безопасности людей, находящихся в том или ином сооружении решается  незначительными средствами. Наибольший экономический эффект может быть достигнут при комплексировании мониторинговых подсистем в единое информационное пространство. При этом, каждое здание может иметь свой пульт мониторинга, а каждая квартира может быть оборудована простейшим сигнальным устройством, информация с которого может быть всегда сравнена с пультовыми данными при приходе сигнала тревоги.
1.8. Убытки от заторов и пробок на магистралях крупнейших городов мира, потери от аварий, загрязнения воздуха выхлопными газами и оценка возможности существенного снижения этих убытков.
1. Констатация убытков от пробок,  дорожно-транспортных происшествий (ДТП),  загрязнения воздуха выхлопными газами на примере  США. Способ их существенного снижения.
1) Прямые потери от заторов и пробок и способ их существенного снижения.
     «Безопасность и заторы на дорогах – две ключевые проблемы, с которыми сталкивается автотранспортная отрасль", – говорит Нил Шустер (Neil Schuster), президент и генеральный директор Американского общества интеллектуальных транспортных систем (ITS America). "На наших дорогах ежегодно погибают более 42 000 человек, а убытки для национальной экономики США оцениваются в 230 млрд. долларов, – говорит Шустер. – Еще 70 млрд. долларов страна ежегодно теряет из-за заторов на дорогах, вызванных недостаточной пропускной способностью дорог, а также происшествиями и чрезвычайными ситуациями". WWW.cisco.com/web/RU/strategy/.../improving_highway_travel.html
За 2009 год американская экономика потеряла 114,8 миллиардов долларов по причине пробок на дорогах. В сумму вошло потерянное время граждан и израсходованное вхолостую топливо. Причиной пробок в Америке эксперты называют плохую организацию дорожного движения. Так, на одного жителя Америки приходится 34 часа потерянного времени в дорожных пробках, а также 106 литров топлива. Отмечается также, что экономические издержки от пробок на дорогах увеличились на 1,2%, сравнительно с годом ранее. В эту цифру не входят издержки от просрочки доставки товаров, а также отмена деловых встреч по причине затрудненного движения на дорогах. Наиболее пострадавшими оказались жители Вашингтона и Чикаго. Здесь на каждого жителя приходится 70 часов дорожных пробок. В 2007 году потери от дорожных пробок были на 8,7% больше, чем в 2009 году. А с ростом экономической активности издержки будут расти. ( bwstudio.info/kolossalnye-ubytki-ot-dorozhnyx-probok-v-ssha/ ).
     Стали известны самые «пробочные» города США. Как сообщает портал CarBuzz, устроивший собственное исследование, хуже всего дело обстоит в Чикаго. В среднем водители этого города проводят в пробках по 70 часов ежегодно, в результате чего их экономические потери от упущенной выгоды примерно равняются 1738 долларам США. На втором месте расположилась американская столица Вашингтон - здесь в пробках ежегодно теряется 68 часов, которые обходятся водителю в 1555 долларов. Третью строчку занял Лос-Анджелес с результатом 63 часа потерянного времени и 1464 упущенных доллара в год на одного водителя. В список неблагоприятных для автомобильных поездок городов вошли также Хьюстон, Сан-Франциско, Бостон, Даллас, Сиэтл и Атланта. А вот крупнейший город США Нью-Йорк занял лишь 10-е место по загруженности. Здесь, в среднем, водитель теряет в пробках 42 часа и недополучает 999 долларов ежегодно. Не в последнюю очередь таких результатов удалось достичь благодаря налаженной системе транспорта, в частности метро. Примерно 47% всех опрошенных американцев хоть раз за последний месяц отказывались от автомобиля из-за пробок, а среднее время, которое водители тратят на поездку, составило 33 минуты. Опубликовано 18/10/2011 www.zr.ru/a/371568
Цена, которую приходится платить за дорожные пробки,— это потерянное время и нервное напряжение. Трудно подсчитать, во что обходится стресс, но, как показало одно исследование, пробки на дорогах 75 крупнейших городов Соединенных Штатов наносят экономике этой страны ущерб примерно в 70 миллиардов долларов в год. probudites.ru/nauka3.html
     Основные потери в США на пробки приходятся в и уик-энд, когда огромное количество автомобилей стремится выехать из городов, а затем вернуться в города, то есть на въездах-выездах.
     Таким образом, если на въездах-выездах 75 крупнейших городов США установить, как минимум, двухэтажные магистрали-эстакады с переездами между этажами и организацией по ним  безостановочного движения для проезда  легковых автомобилей (90% всех автомобилей в США легковые), то указанные потери, вследствие отсутствия в магистралях-эстакадах пробок и наличия безостановочного скоростного движения, а также проезда в них большей части автомобилей,  существенно снизятся и составят не $70 млрд., а величину, более чем в два раза ниже. Протяженность этих магистралей-эстакад  и их пропускная способность должна быть  достаточна для проезда большинства легковых автомобилей до мест отдыха в уик-энд  по основным направлениям выезда-въезда. Примем эту протяженность в среднем на один город за 160 км. Тогда общая протяженность магистралей-эстакад составит порядка 12 тыс. км.
     При затратах на 1 км восьмиполосной двухэтажной магистрали-эстакады с верхним – парковочным – этажом и с мощными очистными установками в $7 млн.,  установку этих закрытых, экологически безопасных (чистых), беспробочных магистралей-эстакад с повышенной пропускной способностью  можно оценить в $84 млрд. Эффективность  магистралей-эстакад объясняется  обеспечением ими безостановочного движения автомобилей (без возникновения заторов и пробок), независимо от возможных аварий или ремонта, благодаря объезду мест аварий по резервно-технической полосе или переезду автомобилей на другие этажи по установленным на магистрали-эстакаде внешним переездным участкам или по внутренним переездам, при этом скорость движения автомобилей контролируется и не снижается ниже установленного предела, например, 40 (60) км/час. Пробки на магистралях-эстакадах подобной конструкции не возникают, а пропускная способность при все время сохраняющимся скоростном режиме не менее 40 (60) км/час обеспечивается для каждой полосы движения порядка 2000 автомобилей в час, что составляет для восьмиполосной магистрали-эстакады в совокупности 16 000 автомобилей в час (384 тыс. автомобилей в сутки).
     При установке  таких  надземных магистралей на основе металлопроката (в некоторых вариантах бетона или комбинации бетона и металлопроката), как минимум,  в 75 крупных городах США, значительная, если не большая часть легковых автомобилей, которые составляют порядка 90% от всех автомобилей, предпочтет выезжать из городов или въезжать в них  с высокой скоростью и безостановочно по магистралям-эстакадам, где пробки не возникают,  а не по наземных магистралям и улицам.  Таким образом,  указанные прямые потери от пробок в крупных городах США  можно снизить, как минимум, на $35,0 млрд.  -  до $35,0 млрд.   
     Затраты на установку магистралей-эстакад при их себестоимости в $7млн.  в 75 крупных городах США ($84млрд.) являются величиной одного порядка с ежегодными потерями от пробок в 75 городах США ($70 млн.), но эксплуатация магистралей-эстакад даст ежегодное снижение убытков от пробок в этих городах в среднем более чем на 40%.
2) Потери от несчастных случаев по крупнейшим городам США  и способ их существенного уменьшения.
     "На наших дорогах ежегодно погибают более 42 000 человек, а убытки для национальной экономики США оцениваются в 230 млрд. долларов, – говорит Шустер (Neil Schuster), президент и генеральный директор Американского общества интеллектуальных транспортных
систем (ITS America). www.cisco.com/web/RU/strategy/.../improving_highway_travel.html
     Таким образом, округленно финансовые потери для экономики страны от гибели одного человека при дорожном происшествии составляют порядка $5,5млн.,  что вполне соответствует выплатам по случаю гибели людей   в США,  показатели находятся в границах от 2,0 до 5,8 млн. долларов, но в исключительных случаях могут достигать 9,0 млн. долларов W. K. Viscusi, J.E. Aldy. The value of a
statistical life: a critical review of market... http://www.nber.org/papers/w9487.
     Если учесть, что численность населения в 75 крупнейших городов США (53млн.) составляет 18%  всего населения страны (300млн.), то число жертв от несчастных случаев  ежегодно на дорогах 75 крупнейших городов США составляет в среднем 7 560 и финансовые потери от их гибели - около  $41,58млрд.
     При установке в 75 городах США над их основными наземными магистралями, находящимися на выездах из городов,  многоуровневых магистралей-эстакад с переездами между этажами и организацией в них безостановочного движения большинства легковых автомобилей и разделением тем самым на разных уровнях основных транспортных потоков и  потоков пешеходов, а также обеспечением при движении автомобилей по магистралям-эстакадам за счет их конструкции, приводящей к  беспробочному, скоростному движению по полосам движения, а также оснащения магистралей-эстакад специальным оборудованием (регулярно установленные противопожарные системы, системы вентиляция, резервные сходы и съезды, системы наблюдения, компьютерное управление движением, которое возможно и без участия водителей, контролируемый въезд на полосы движения и т.п.) для максимальной безопасности, число финансовых потерь от погибших  в авариях на выездных (въездных) городских магистралях США  должно уменьшиться, по меньшей мере,  вдвое – до примерно $20 млрд..  Для этого, таким образом,  в крупных городах США потребуется установить, как минимум, двухэтажные восьмиполосные магистрали-эстакады   общей протяженностью 12000 тыс. км. При себестоимости 1 км восьмиполосной двухэтажной магистрали-эстакады с верхним – парковочным - этажом в $7 млн. себестоимость установки этих эстакад можно оценить в $ 84 млрд.
3) Потери от загрязнения воздуха, который дает автомобильный выхлоп и  способ их существенного снижения.
     Далее,  рассмотрим потери, связанные с нанесением вреда окружающей среде от ежедневных длительных заторов и пробок, а также вообще от значительно выросшего объема автомобильного выхлопа на магистралях 75 крупнейших  городов США.
     С каждым годом возрастает роль автомобильного транспорта в загрязнении атмосферы выхлопными газами. В США на долю автотранспорта приходится 60% в общем загрязнении атмосферы. С выхлопными газами в воздух поступают угарный газ, оксиды азота, углеводороды, свинец и его соединения. Высокая концентрация выхлопных газов вблизи транспортных магистралей отрицательно сказывается на растениях, вызывая пожелтение листьев и ранний листопад, а в конечном итоге их гибель. (21.05.2010 coolreferat.com/Охрана_атмосферы_часть=2).
     Экономический ущерб от загрязнений воздуха полностью оценить, вероятно, трудно. Подсчеты, выполненные, например, в США, выразились в огромных суммах: около 30 млрд. долларов в год. При этом не учитывались главные последствия загрязнений — подорванное здоровье и повышенная смертность людей. (eko-gorod.ru/index.php?option=com_content&task =view&id...)
     Эксперты американской Ассоциации легочных заболеваний объявили смог одной из основных причин многочисленных приступов
астмы (400 тыс. случаев в год) и других респираторных заболеваний (1 млн. случаев) у жителей США. Врачи считают, что 15 тыс. пожилых американцев умирают преждевременно именно из-за
воздействия выхлопных газов. www.erudition.ru/referat/ref/id.18869_1.html
     В пробках на дорогах США тратится около 12,8 миллиардов литров топлива.    Если учесть, что численность населения  75 крупнейших городов США (53млн.) составляет 18%  всего населения страны (300млн.), то напрасный расход топлива, приходящийся на жителей этих городов, составляет в среднем 2,3 млрд. литров топлива, но главное это то, что данное количество топлива производит около 36,8 млрд. куб. метров токсичного выхлопного газа.
     В США ежегодно от загрязнения воздуха умирает 70 тысяч человек (www.earth-policy.org/Updates/Update17.htm).  Известно, что не менее 60% загрязнений в городах США дает автомобильный выхлоп.  То есть можно считать, что 42 тыс. человек в год в США умирает непосредственно от болезней, вызванных выхлопными газами от автомобилей. Так как 18% населения США живет в 75 крупнейших городах, то в среднем за год в этих городах умирает от болезней, вызванных выхлопными газами, около 7,6 тыс. человек. В США выплаты по случаю гибели людей находятся в границах от 2,0 до 5,8 млн. долларов, что в среднем составляет порядка 4 млн. долларов на человека. Таким образом, убытки от смертности по причине болезней, вызванных выхлопными газами, составляют ежегодно: 7600 х $4млн. = $ 30,4 млрд. 
     Если большую часть движущихся в городах автомобилей поместить  в такие условия, при которых выхлопные газы немедленно нейтрализуются без попадания в воздух городов,  то загрязнение воздуха  крупных городов США можно было бы снизить более чем наполовину и тем самым уменьшить  число жертв экологического загрязнения более чем в два раза, снизив тем самым и финансовые потери по этой составляющей  более чем в два раза.  При установке во всех крупных городах над их основными магистралями закрытых (экологически безопасных) многоуровневых магистралей-эстакад с переездами между этажами и организацией в них безостановочного движения для легковых автомобилей, установленные на этажах эстакад мощные очистные установки (вытяжки с разрядниками), будут переводить выхлопной газ в нейтральные компоненты от всех автомобилей, находящихся в объеме эстакад без выхода его за пределы объема эстакады. Оболочка эстакады  также исключает выход шума от автомобилей за пределы эстакады.
     Таким образом, если следовать нашему финансовому подходу по подсчету экологических потерь от пробок, а также от неконтролируемого выхода в воздух выхлопных газов,  то эти потери снизятся примерно в два раза – до $15,2 млрд. В этом случае в 75 крупнейших городах США потребуется установить около 12000 км экологически  чистых магистралей-эстакад. При себестоимости 1 км восьмиполосной двухэтажной магистрали-эстакады с верхним – парковочным этажом в $7 млн. себестоимость установки этих эстакад можно оценить в $ 84 млрд.
 4) Ежегодные финансовые потери  в крупнейших городах США от пробок, гибели при ДТП на дорогах и ухудшения качества воздуха из-за автомобильного выхлопа.
     Ежегодные потери  по всем  трем упомянутым основным составляющим в 75 крупных городах США таковы: во-первых, $ 70 млрд. – прямые потери, в основном это потеря времени на задержки в пробках и избыточный расход топлива;  во-вторых,   финансовые потери от гибели граждан на магистралях крупных городов США -   $41,58млрд.; в–третьих, только нанесение вреда окружающей среде в виде 7600 умирающих  каждый год непосредственно от болезней, вызванных повышенным содержанием выхлопного газа от автомобилей в воздухе эквивалентно  финансовым потерям  в  $30,4млрд. 
     Общую сумму потерь в 75  крупнейших городах США можно представить,  суммируя эти составляющие: $70 млрд.  + $41,58 млрд.  +  $30,4  млрд.  =  $ 141,98 млрд.
     Таким образом, строительство во всех крупнейших городах США экологически чистых, беспробочных магистралей-эстакад с повышенной пропускной способностью для легковых автомобилей, стоимостью около $84 млрд.,  «окупится», если сопоставлять его стоимость со снижением потерь от пробок и других указанных составляющих в крупнейших городах США ($70,99 млрд.), даваемую этими магистралями-эстакадами,  примерно за один год  их действия. Без этого ежегодные потери от пробок,  сопутствующих им несчастных случаев и ухудшения  качества воздуха  будут только расти.
2. Констатация убытков от пробок,  дорожно-транспортных происшествий (ДТП),  загрязнения воздуха выхлопными газами на примере  Германии. Способ их существенного снижения.
1) Прямые потери от заторов и пробок и способ их существенного  снижения.
     Протяженность сети автомобильных дорог общего пользования Германии составляет 644480 км, все из них дороги с твердым покрытием. Протяжённость автомагистралей 12645 км. Среднестатистический немец уже не может представить своей жизни без автобана, по которому пролегает путь от дома до работы, к родственникам или в места отдыха. На этих магистралях нет светофоров, пешеходов и припаркованных авто. Кроме того, немецкие автобаны и до сих пор являются для легковых автомобилей бесплатными, а скорость на них законодательно не ограничена. Однако с увеличением количества автомобилей усугубилась и проблема заторов. В прошлом году на немецких дорогах, преимущественно автобанах, насчитали 185 тыс. заторов, а экономические убытки от них превысили 100 млрд. евро ($133млрд.). Большинство из них пришлись на летние каникулы, ведь автомобиль остается главным средством передвижения во время отпусков. На личном транспорте в места отдыха летом добираются около 70% жителей страны. Чаще всего заторы возникают в густонаселенных землях на западе и на юге ФРГ. Ситуацию на дорогах, особенно в разгар школьных каникул, дополнительно усложняют многочисленные ремонтные работы дорожного покрытия, которые по технологии можно осуществлять только в теплую пору года. Кроме того, даже незначительной аварии на автобане в дни с пиковыми нагрузками достаточно для возникновения многокилометровых заторов. Проблема заключается в том, что с автобана нельзя съехать в любом месте, а только на предусмотренных для этого съездах.
     Основные потери в Германии пробки приходятся на летнее время, когда огромное количество автомобилей стремится выехать из городов на летний отдых, а затем вернуться назад.
     Таким образом, если на въездах-выездах 12 крупнейших городов Германии (на них приходится при общей численности населения 12,2млн. около $20млн убытков от пробок), а также на основных трассах, пересекающих Германию, установить, как минимум, двухэтажные магистрали-эстакады с переездами между этажами и организацией по ним  безостановочного движения для проезда  легковых автомобилей (90% всех автомобилей в Германии легковые), то указанные потери, вследствие отсутствия в магистралях-эстакадах пробок и наличия безостановочного скоростного движения, а также проезда в них большей части автомобилей,  существенно снизятся и составят не $20 млрд., а величину, примерно в два раза ниже. Протяженность этих магистралей-эстакад  и их пропускная способность должна быть  достаточна для выезда большинства легковых автомобилей  из города   по основным направлениям выезда-въезда; кроме того, как минимум, по две трассы должны быть протянуты с юга на север и с востока на запад над автобанами или рядом с ними. В этом случае кроме наземного уровня автобана появятся еще два уровня магистрали-эстакады, что обеспечит в несколько раз более высокую пропускную способность трасс. Буферные полосы и межэтажные переезды на магистралях-эстакадах обеспечат безостановочное и беспробочное движение по ним автомобилей, причем специфика конструкции магистрали-эстакады и ее дорожного покрытия делают возможным крайне редкое проведение на ней ремонтных работ, но даже при проведении этих работ движение автомобилей не прекращается, а производится по другим уровням. Кроме того, регулярные въезды и съезды, смонтированные на магистралях-эстакадах с необходимыми интервалами в зависимости от местности, позволяют автомобилям въезжать на них или съезжать с них там, где возникает такая потребность, в отличие от наземных автобанов. Кроме того, конструкция магистралей-эстакад позволяет автомобилям ехать по ним без участия водителей по соответствующей компьютерной программе практически любое расстояние.
     Примем  протяженность магистралей-эстакад в среднем на один из двенадцати крупнейших городов Германии с населением не менее 0,5 млн. человек за 100 км, а протяженность четырех трасс, пересекающих Германию с севера на юг и с востока на запад за 2800 км. Тогда общая протяженность магистралей-эстакад составит порядка 4 тыс. км.      При затратах на установку 1 км восьмиполосной двухэтажной магистрали-эстакады с верхним – парковочным – этажом в $7 млн.,  и наличии в магистралях-эстакадах мощных очистных установок затраты на установку этих закрытых, экологически чистых, беспробочных магистралей-эстакад с повышенной пропускной способностью  можно оценить в $28 млрд. Эффективность  магистралей-эстакад объясняется  обеспечением ими безостановочного движения автомобилей (без возникновения заторов и пробок), независимо от возможных аварий или ремонта, благодаря объезду мест аварий по резервно-технической (буферной) полосе или переезду автомобилей на другие этажи по установленным на магистрали-эстакаде внешним переездным участкам или по внутренним переездам, при этом скорость движения автомобилей контролируется и не уменьшается ниже установленного предела, например, 40 км/час. Пробки на магистралях-эстакадах подобной конструкции не возникают, а пропускная способность при все время сохраняющимся скоростном режиме не менее 40 (60) км/час обеспечивается для каждой полосы движения порядка 2000 автомобилей в час, что составляет для восьмиполосной магистрали-эстакады в совокупности 16 000 автомобилей в час (384 тыс. автомобилей в сутки).
    При установке  таких  надземных магистралей на основе металлопроката (в некоторых вариантах бетона или комбинации бетона и металлопроката), как минимум,  в 12 крупных городах Германии, а также в виде трансгерманских автобанов, значительная, если не большая часть легковых автомобилей, которые составляют порядка 90% от всех автомобилей, предпочтет выезжать из городов или въезжать в них  с высокой скоростью и безостановочно по магистралям-эстакадам, где пробки не возникают,  а не по наземных магистралям и улицам, а также пересекать Германию по беспробочным магистралям-эстакадам.  Таким образом,  указанные прямые потери от пробок в Германии можно снизить с течением времени   до $10 млрд.   
2) Потери от несчастных случаев по крупнейшим городам Германии  и способ их существенного уменьшения.
      Минимальная страховая сумма, установленная законом Германии, составляет 7,5 миллионов евро за причинение вреда здоровью и 1 миллион евро за причинение ущерба имуществу, а также 50 000 евро в отношении других финансовых убытков за каждое ДТП. Однако суммы, покрываемые страховыми полисами, как правило, значительно превышают ее, предоставляя до 8 миллионов евро за причинение вреда здоровью каждому потерпевшему. ›ru/greencard/ru/DTP…Germany.wbp
     В среднем ежегодное число жертв  ДТП в Германии в последние годы составляет: погибших – 4тыс., раненых – 400 тыс. (demoscope.ru/weekly/2011/0485/biblio01.php).
    Таким образом, если принять средний размер выплаты при ДТП за погибшего в $10млн., то только в этом  случае ежегодные убытки составляют $40 млрд.   
     Если учесть, что численность населения в 12 крупнейших городах Германии (12млн.) составляет около 15%  всего населения страны (82млн.), то число погибших за год в ДТП  на территории 12 крупнейших городов Германии составляет в среднем 600 и финансовые потери от их гибели - около  $6млрд.
     При установке в 12 крупнейших городах Германии над их основными наземными магистралями, находящимися на выездах из городов,  многоуровневых магистралей-эстакад с переездами между этажами и организацией в них безостановочного движения большинства легковых автомобилей (90% всех автомобилей), и разделением тем самым на разных уровнях основных транспортных потоков и  потоков пешеходов, а также обеспечением при движении автомобилей по магистралям-эстакадам за счет их конструкции, приводящей к  беспробочному, скоростному движению по полосам движения, а также оснащения магистралей-эстакад специальным оборудованием (регулярно установленные противопожарные системы, системы вентиляция, резервные сходы и съезды, системы наблюдения, компьютерное управление движением, контролируемый въезд на полосы движения) для максимальной безопасности, число финансовых потерь от погибших  в авариях на выездных (въездных) городских магистралях Германии  должно уменьшиться, по меньшей мере,  вдвое – до примерно $3 млрд..  Для этого, таким образом,  в крупнейших городах Германии потребуется установить, как минимум, двухэтажные восьмиполосные магистрали-эстакады  протяженностью общей протяженностью 1200 км. При затратах на установку  1 км восьмиполосной двухэтажной магистрали-эстакады с верхним – парковочным - этажом в $7 млн. себестоимость установки этих эстакад можно оценить в $ 8,4 млрд., что, как видно из предыдущих подсчетов, близко к сумме убытков за год от гибели при ДТП на дорогах 12 крупнейших городов Германии.
3) Потери от загрязнения воздуха, который дает автомобильный выхлоп и  способ их существенного снижения.
     Рассмотрим потери, связанные нанесением вреда окружающей среде от ежедневных длительных заторов и пробок, а также вообще от значительно выросшего объема автомобильного выхлопа на магистралях 12 крупнейших  городов Германии.
     С каждым годом возрастает роль автомобильного транспорта в загрязнении атмосферы выхлопными газами. В Германии на долю автотранспорта в городах приходится не менее 60% в общем загрязнении атмосферы. С выхлопными газами в воздух поступают угарный газ, оксиды азота, углеводороды, свинец и его соединения. Высокая концентрация выхлопных газов вблизи транспортных магистралей отрицательно сказывается на растениях, вызывая пожелтение листьев и ранний листопад, а в конечном итоге их гибель.    Экономический ущерб от загрязнений воздуха выхлопными газами от автомобилей полностью оценить, вероятно, трудно. Тем не менее, известно, что общий ущерб от разрушения окружающей среды в Германии составляет порядка 10% ВВП ($2,806трлн.), то есть порядка $280 млрд. Не менее  15% этого ущерба приходится на 12 крупнейших городов Германии ($42 млрд.), из которых не менее 60% составляет прямой ущерб от воздействия на окружающую среду выхлопных газов - $25,2 млрд.
     Если большую часть движущихся автомобилей поместить  в такие условия, при которых выхлопные газы немедленно нейтрализуются без попадания в воздух городов,  то загрязнение воздуха  крупнейших городов Германии можно было бы снизить более чем наполовину и тем самым уменьшить  число жертв экологического загрязнения более чем в два раза, снизив тем самым и финансовые потери по этой составляющей  более чем в два раза.  При установке во всех крупных городах над их основными магистралями закрытых (экологически чистых) многоуровневых магистралей-эстакад с переездами между этажами и организацией в них безостановочного движения для легковых автомобилей, установленные на этажах эстакад мощные очистные установки (вытяжки с разрядниками), будут переводить выхлопной газ в нейтральные компоненты от всех автомобилей, находящихся в объеме эстакад без выхода его за пределы объема эстакады. Оболочка эстакады  также исключает выход шума от автомобилей за пределы эстакады.
     Таким образом, эти потери снизятся примерно в два раза – на $12,6 млрд. В этом случае в 12 крупнейших городах Германии  потребуется установить, как минимум, 1200 км экологически  чистых магистралей-эстакад. При себестоимости 1 км восьмиполосной двухэтажной магистрали-эстакады с верхним – парковочным этажом в $7 млн. себестоимость установки этих эстакад можно оценить в $8,4 млрд.
4)    Ежегодные финансовые потери  в крупнейших городах Германии от пробок, гибели при ДТП на дорогах и ухудшения качества воздуха из-за автомобильного выхлопа.
     Ежегодные потери  по всем  трем упомянутым основным составляющим в 12 крупнейших городах Германии таковы: во-первых, $ 20 млрд. – прямые потери, в основном это потеря времени на задержки в пробках и избыточный расход топлива;  во-вторых,   финансовые потери от гибели граждан на магистралях крупнейших городов Германии -   $6млрд.; в–третьих, ежегодное нанесение вреда окружающей среде от выхлопного газа, что    эквивалентно  финансовым потерям  в  $25,2млрд. 
     Общую сумму потерь в 12  крупнейших городах Германии можно представить,  суммируя эти составляющие: $20 млрд.  + $6 млрд.  +  $25,2  млрд.  =  $ 51,2 млрд.
     Таким образом, строительство во всех крупнейших городах Германии экологически чистых, беспробочных магистралей-эстакад с повышенной пропускной способностью для легковых автомобилей, с затратами около $8,4 млрд.,  «окупится», если сопоставлять его себестоимость со снижением потерь от пробок и других указанных составляющих в крупнейших городах Германии ($26 млрд.), даваемую этими магистралями-эстакадами,  примерно за четыре месяца  их действия.
3. Убытки по 404 крупнейшим городам  11 стран  мира, их  снижение  за счет установки новых дорожных сооружений с организацией на них безостановочного движения транспорта,  расходы на их установку и  оценка сроков их окупаемости.
     Аналогичным образом нами рассчитаны убытки и по крупнейшим городам еще 11 стран мира.
     Для сравнения убытков по трем указанным составляющим по крупнейшим городам 11 стран мира, суммирования этих убытков и оценки окупаемости установки беспробочных и экологически чистых новых дорожных сооружений, отделяющих основные транспортные потоки от потоков пешеходов, сведем опубликованные и расчетные данные в одну таблицу.


     Из таблицы видно, сколь значимы потери, возникающие при отставании роста транспортной сети от роста продаж автомобилей даже в самых развитых странах мира. Становится также понятным, что решение проблемы находится в увеличении пропускной способности магистралей в соответствии с ростом числа автомобилей и создании возможности для движения транспортных потоков без возникновения пробок.
     Разработанная конструкция нового многоуровневого дорожного сооружения на  стальном каркасе с межэтажными переездами и буферными полосами  может соответствовать практически любому числу автомобилей, которые выезжают на магистрали, и вместе с тем обладает свойством беспробочности. Это сооружение надежно, эффективно, недорого и быстро возводимо. Поскольку по нему в городских условиях сможет проезжать большая часть легковых автомобилей (90% всех автомобилей), постольку основные транспортные убытки могут быть снижены более чем в два раза.
     Из таблицы также видно, что если сопоставлять стоимость установки магистралей-эстакад со снижением в результате их действия транспортных убытков, то магистрали-эстакады окупаются в среднем всего лишь за год.
                Литература 
1.Пат 2380473 РФ, МКИ  E02C 1/04.  Способ перемещения транспортного средства и устройство для его осуществления.   Ю.Ф. Макаров.
2. Пат 2380474 РФ, МКИ  E02C 1/04.  Способ поступательного перемещения транспортного средства и устройство для его осуществления.   Ю.Ф. Макаров.
3.Пат. 105628  РФ,  МКИ E02C 1/04.  Эстакада для перемещения транспортных средств на разных уровнях.  Ю.Ф. Макаров.
4. Пат. 2447222  РФ,    МКИ E02C 1/04.   Эстакада для перемещения и размещения транспортных средств на различных уровнях. Ю.Ф. Макаров.
5. Пат.      РФ, МКИ G08G 1/01. Способ регулирования транспортных потоков на магистралях.  Ю.Ф. Макаров.
6. Низовцев А.Ю., Низовцев Ю.М. Двухуровневый разгрузочный беспробочный путепровод. Варианты конструкции и их экономическая оценка. Бюллетень транспортной информации. М., № 12. 2012г. №№ 1,2. 2013г.
7.  Пат.  2476633 РФ, МКИ E02C 1/04.  Многоуровневая магистраль-эстакада для перемещения транспортных средств и передачи транспортируемых сред.  Ю.М. Низовцев,  А.В.  Анцыгин.
8. Стивен Паркер «Wisconsin Traffic Operations and Safety Laboratory». 2007г. www.topslab.wisc.edu/projects/3-13


2. О преобразовании магистралей  крупных городов на примере  Москвы в магистрали с безостановочным движением и практически неограниченной пропускной способностью.
The transformation of highways of major cities on the example of Moscow in highways of the non-stop movement and practically unlimited throughput.
Низовцев Ю.М.
Nizovtsev Y.M.
Москва. 2011-12.
                Аннотация
Плотная застройка значительного числа крупных городов практически не позволяет увеличить пропускную способность ее основных магистралей за счет их расширения. Все увеличивающееся число автомобилей в городе, особенно легковых (90% от всех автомобилей) предполагает нормализацию дорожного движения  только при росте пропускной способности магистралей не на десятки процентов, а в разы. Введение в конструкцию известных многоуровневых эстакад  межэтажных переездов и буферных полос на каждом этаже позволяет свободно перераспределять транспортные потоки легковых автомобилей по всем этажам, то есть создает возможность для практически неограниченного увеличения пропускной способности этого нового дорожного сооружения. Это изменение конструкции также позволяет установить режим безостановочного, скоростного  движения автомобилей. 
Ключевые слова: магистральные сети городов, безостановочное движение транспорта, неограниченна пропускная способность.

2.1.     Краткая оценка состояния дорожного движения в Москве и   
предпринимаемых администрацией города мер по его улучшению.

      В соответствии с ежедневными индексами из «Яндекс-пробки» в часы пик практически все радиальные магистрали Москвы в заторах и пробках (9 баллов).  Зададим вопрос: почему это происходит?               
     Площадь Москвы в пределах МКАД – около 1100 км;, площадь  дорожной сети Москвы – около 94 км; (8,5% площади территории Москвы),  площадь 16-ти сквозных радиальных магистралей в шестиполосном исполнении от ТТК до МКАД с протяженностью каждой примерно 10 км и шириной  полосы движения 3 метра составляет 16 х 6 х 10 (км) х 0,003(км) ;  3 км;. 
     Максимальная пропускная способность полосы движения магистрали со светофорами (с перекрестками) составляет не более 800 автомобилей в час, а в среднем – около 500 автомобилей в час, что подтверждается опытно-измерительными данными. То есть за час одна шестиполосная магистраль со светофорами может пропустить максимально 4800 автомобилей, а в среднем пропускает около 3000 автомобилей; за сутки магистраль  максимально может пропустить около 115 тысяч автомобилей, а в среднем – около 72 тысяч автомобилей. 16 магистралей могут максимально пропустить за час  не более 77 тыс. автомобилей, а в среднем за час – около 48 тыс. автомобилей. То есть  за сутки 16 радиальных магистралей со светофорами могут  максимально пропустить  не более 1,85 млн. автомобилей, а в среднем пропускают  около 1,15 млн. автомобилей. 
     По имеющейся статистике в среднем за сутки в Москву въезжает около 500 тысяч иногородних автомобилей. В Москве  зарегистрировано более 4 млн. автомобилей.  Увеличение числа автомобилей до таких величин уже привело в часы пик к часовым заторам и пробкам на радиальных магистралях, поскольку их пропускная способность в часы пик становится ниже числа стремящихся на них автомобилей.
     Таким образом, верхним порогом для каждой шестиполосной радиальной магистрали со светофорами является пропуск 4800 автомобилей в час, и когда число автомобилей на этой магистрали приближается к этому значению – становятся неизбежными заторы и пробки, которые регулярно проявляются в часы пик.  Верхним порогом для всех 16-ти радиальных магистралей со светофорами  в сумме, или интегрально, является 1,85 млн. автомобилей в сутки, и когда число автомобилей на этих магистралях приближается к этому значению – становятся неизбежными заторы и пробки на всех радиальных магистралях, которые регулярно проявляются в часы пик.
     Известны  попытки нормализации дорожного движения. Однако все эти традиционные способы страдают теми или иными недостатками и не могут быть признаны эффективными. Рассмотрим эти способы и выясним, почему они не приводят к нормализации движения, то есть к отсутствию в мегаполисах заторов и пробок.
     Во-первых, это может быть административное ограничение въезда автомобилей. По этому пути пошла городская администрация некоторых городов мира, например, Сингапура, Стокгольма. Однако другие города не считают этот путь  приемлемым, так как купленные городскими жителями автомобили большей частью как бы изымаются из обращения и это не вызывает в жителях энтузиазма. Тем не менее, для Москвы административно-ограничительные меры могут быть использованы в рамках Садового кольца или ТТК, как это, в частности, сделано для центра Лондона.
     Во-вторых, возможно расширение магистралей до 10 и более полос движения, что уже сделано или планируется сделать на нескольких радиальных магистралях Москвы. Однако с учетом стоимости земли в Москве, необходимости сноса домов и т. п. этот путь чрезвычайно затратен. Вместе с тем, несколько увеличивая пропускную способность магистралей за счет увеличения числа полос движения, он не спасает от заторов и пробок, которые  все равно возникают на магистралях при превышении, как было указано выше, определенного для магистралей со светофорами с соответствующем числом полос движения порога пропускания автомобилей, который не очень высок.  Например, для десятиполосной магистрали со светофорами этот порог составляет всего лишь 8000 автомобилей в час. Причем прирост пропускной способности по сравнению с  шестиполосной магистралью, несмотря на колоссальные затраты,  составляет всего 40%. Тогда как в часы пик в Москве число автомобилей, стремящихся на данную магистраль,  может быть намного больше.
     В-третьих, возможно строительство на всех радиальных магистралях подземных и надземных переходов для пешеходов и поперечных эстакад для пропускания через магистрали поперечных транспортных потоков. В этом случае старт-стоповый (светофорный)  режим ликвидируется и предельная пропускная способность в 800 автомобилей в час для одной полосы движения теоретически может быть увеличена до возможного максимума -  3000 автомобилей в час (реальная пропускная способность составляет порядка 2000 автомобилей в час). Эта пропускная способность характерна для безостановочного движения со скоростью 30-100 км/час. Таким образом, средняя пропускная способность шестиполосной магистрали возрастает с 3000 автомобилей в час до 12000 автомобилей в час. Однако  это мероприятие опять же не спасает от пробок. Как показало установление подобного (без светофоров)  режима на ТТК, он отнюдь не явился препятствием для  каждодневного возникновения на ТТК пробок и заторов.
     В-четвертых, возможно внедрение на дорогах адаптивного регулирования (умные светофоры), что используется  во  многих мегаполисах мира. Однако затраты на внедрение адаптивного регулирования велики, а дает оно прирост пропускной способности дорог только в среднем около  20%.
     Возможны также и иные  варианты нормализации дорожного движения  в виде сквозных эстакад, в том числе и по крышам домов (технология Р. Липпа), дешевого метрополитена, скоростных трамваев, как это сделано в ряде городов США и Южной Кореи, и т д. Однако везде в часы пик все равно образуются пробки и заторы, так как жители мегаполисов не хотят отказываться от использования купленных ими комфортабельных автомобилей.  А, как это было показано выше, при достижении определенного для каждой магистрали  порога пропускания автомобилей на ней неизбежно возникают пробки и заторы.
     Площадь дорог в  Москве — это несколько больше восьми процентов территории Москвы (площадь территории Москвы по данным МЕТРО соcтавляет около 1100 км;), то есть она равна примерно 94 км; или более 30 тысяч погонных километров, если перевести все дороги в одну полосу движения шириной 3 метра. Площадь дорог в Нью-Йорке и других американских городах — 15-25 процентов. Площадь дорог в Лондоне — 14 процентов. В Гонконге и Сингапуре — это 12%. Конечно, при примерно одинаковом количестве автомобилей и  близкой по площади городской территории больший процент площади дорог улучшает дорожное движение, так как пропорционально увеличивается пропускная способность дорожной сети и в этом отношении, например,  Лондон имеет пропускную способность своей дорожной сети почти в два раза выше Москвы. Но чтобы Москве догнать Лондон ей надо почти на 100% увеличить протяженность или площадь дорог. В то же время известно, что   темпы строительства и реконструкции дорожной сети Москвы таковы, что  рост пропускной способности этой сети составляет около 2 % ежегодно (В. Донченко, генеральный директор ОАО «Научно-исследовательский институт автомобильного транспорта»). С такими темпами догнать Лондон по этому показателю удастся только лет через 50. Однако даже это нереально, так как требующиеся для строительства дорог земельные участки в Москве чрезвычайно дороги и для удвоения дорожной сети потребуется несколько сотен триллионов рублей, а значительную часть домов придется снести.

2.2. Формулировка условий, при которых движение транспортных потоков на магистралях не замедляется.

     Выше мы указали, что ежедневно  16 сквозных радиальных магистралей столицы со светофорами могут  максимально пропустить  не более 1,85млн. автомобилей (77 тысяч автомобилей в час).  Принятая в настоящее время администрацией Москвы программа по внедрению интеллектуальной системы управления светофорами (адаптивное регулирование) может повысить только среднюю пропускную способность шестиполосных магистралей (3000 автомобилей в час) примерно на 20%. В то же время  ежедневные часовые пробки на радиальных магистралях показывают, что в часы пик число автомобилей все больше и больше  превышает указанный порог  и с каждым годом эта цифра растет.
     Поэтому пропускную способность радиальных магистралей для создания условий к свободному движению автомобилей  на них в настоящее время, а также с некоторой перспективой, так как ежегодно число автомобилей растет на 7-8 процентов,  необходимо увеличить раза в 2 – 4, а не на 20% или 40%.
     Однако одного этого недостаточно для полной нормализации движения на магистралях. Дело в том, что и при достаточно  высокой пропускной способности магистрали  пробки могут  возникнуть,  если по  целому ряду причин (дорожный ремонт, авария, недостаточное число съездов с магистрали и т. п.)  падает скорость движения потока автомобилей до 5 – 15 км/час. Возникает затор, а затем и пробка.
     Поэтому следует создать условия, при которых  движение транспортного потока не  замедлялось, то есть его скорость не падала бы ниже 30 км в час.
     Таким образом, во-первых, необходимо увеличить пропускную способность основных магистралей, по крайней мере, до значения, не меньшего, чем в часы пик, а во-вторых, постоянно удерживать режим безостановочного движения автомобилей без резкого падения скорости транспортного потока, по крайней мере, не ниже 30 км в час, и,  в-третьих, обеспечить согласование пропускной способности магистральной сети с пропускной способностью прилегающих въездов  на магистраль и съездов с нее. Кроме того, для улучшения атмосферы города желательно сделать автомагистрали экологически безопасными.  Важны также для скорейшего введения подобных магистралей в действие высокий темп их строительства и сравнительно невысокие затраты на него.
     Таким образом, появляется задача:  разработать новое дорожное сооружение с практически неограниченной пропускной способностью, исключающее возможность возникновения пробок, экологически безопасное, сравнительно недорогое и с обеспечением  безостановочного движения автомобилей по нему со скоростью 40-90 км/час, чтобы, например,  от ТТК до МКАД по новой радиальной магистрали  можно было доехать  за 5-15 минут.
     В других странах мира эту задачу решить не удалось.

2.3. Краткое описание конструкции экологически безопасной двухэтажной магистрали-эстакады  для легковых автомобилей с приведением оценки увеличения при установке подобных эстакад площади основных магистралей города в несколько раз за несколько лет.

     Нами  предложена и запатентована в нескольких вариантах простая и эффективная конструкция, которая вполне удовлетворяет вышеуказанным условиям [1,2,3,4,5]. Один из вариантов схематично представлен ниже. При этом надо отметить, что по бокам и сверху магистраль-эстакада закрывается легкой и  негорючей оболочкой, а внутри оснащается конвертерами-нейтрализаторами загрязнений, поступающих в воздух ее объема от автомобилей [1].

     Таким образом, конструкция многоуровневой магистрали-эстакады, как минимум, в два этажа с подобной конфигурацией полос движения и/или с межэтажными переездами,  позволяет автомобилям без остановки переезжать с этажа на этаж, полностью загружая имеющиеся полосы движения, и предоставляя возможность автомобилям объезжать по другому этажу или по резервно-технической (буферной) полосе место аварии или ремонта, не прекращая движения с высокой скоростью (то есть устраняется возможность возникновения пробок). В этом случае, по одной полосе движения можно пропускать в час в среднем 2000 легковых автомобилей со скоростью 40-100 км/час. То есть при наличии у двухэтажной магистрали-эстакады двустороннего движения 4-х  полос движения на каждом этаже и двух резервно-технических полос (всего восемь полос движения и четыре резервно-технические полосы) ее средняя пропускная способность составит 16 тысяч легковых автомобилей в час, а не 3000 автомобилей в час, как это существует  в настоящее время на каждой радиальной магистрали Москвы со светофорами (с перекрестками). Ширина такой магистрали-эстакады без учета возможных внешних межэтажных переездов – 18 метров.
     Режим безостановочного движения автомобилей по магистрали-эстакаде в пределах 40 – 90 км/час при форс-мажорных ситуациях также может  поддерживаться автоматически за счет ограничения въезда автомобилей на тех участках, где скорость движения начинает падать ниже предела 40 км/час с помощью объединенной системы соответствующих датчиков средней скорости транспортных потоков и въездных светофоров [6].
     Если установить над 16-ю основными радиальными магистралями Москвы двухэтажные магистрали-эстакады с переездами между этажами и буферными полосами на каждом этаже, то их средняя суммарная пропускная способность составит 256 тысяч автомобилей в час (6,144 млн. легковых автомобилей в сутки), что примерно в 3,3 раза выше максимальной пропускной способности 16-ти  радиальных магистралей  столицы (1,85 млн. автомобилей в сутки) в настоящее время.  А это означает значительное  повышение порога возникновения заторов  и пробок [7,8,9].

      Кроме   того,   в   дальнейшем  при  необходимости  несложно  нарастить магистраль-эстакаду, увеличив число этажей до трех, четырех и т. д. или расширить магистраль-эстакаду, введя на каждом этаже дополнительные полосы движения. Несложно также снять магистраль-эстакаду  на основе стального каркаса, собранную из металлических (металлопрокат) типовых блоков, и переместить в другое место. Отметим также, что шум из закрытой магистрали-эстакады не выходит, выхлопные газы от автомобилей внутри эстакады полностью нейтрализуются выпускающимися промышленностью конвертерами-нейтрализаторами  и не попадают в воздух города, полосы движения не подвержены воздействию дождя и снега и поэтому практически не разрушаются от их воздействия. Кроме того, магистраль-эстакада  накрывает наземную магистраль сверху и сводит воздействие снега и дождя на нее к минимуму.
     При наличии над наземной магистралью многоуровневой магистрали-эстакады, практически все легковые автомобили из ближайших секторов города и Подмосковья «уходят» в нее,  а наземная магистраль может быть предоставлена для движения грузового и общественного транспорта.   
     Отметим также возможность въезда на крышу и крылья магистрали-эстакады автомобилей для парковки. В этом случае на одном километре двухэтажной магистрали-эстакады с двусторонним движением при наличии дополнительного верхнего парковочного уровня и соответствующих боковых отводов  может быть припарковано порядка 1000 автомобилей, а на всех 16-ти радиальных магистралях-эстакадах от ТТК до МКАД (10 км) могут парковаться  до 160 тысяч автомобилей, причем себестоимость 1 кв. метра общей площади эстакады составит около 140 долларов.

     Объемные магистрали-эстакады целесообразно продлить за пределы МКАД на 20 – 30 км для обеспечения беспрепятственного и быстрого (в течение десятков минут) въезда в Москву из ближнего Подмосковья и выезда из Москвы в ближнее Подмосковье  легковых автомобилей до 6,144 млн. в сутки, что превышает число зарегистрированных в Москве автомобилей в 1,5 раза.
     Что касается возможности беспрепятственного въезда в пределах Москвы - от ТТК до МКАД - на радиальные двухэтажные магистрали-эстакады легковых автомобилей в количестве до 256 тысяч в час, хотя на практике их будет меньше и резкий рост возможен только в часы пик, то широко развитая сеть поперечных улиц и их  избыточное для данного случая число вполне обеспечат въезд на каждую  радиальную двухэтажную магистраль-эстакаду до 16 тысяч легковых автомобилей в час. Для этого необходимо иметь число дорог и соответственно полос движения с  пропускной способностью порядка 16 тысяч автомобилей в час.  Если принять,  как было указано выше, пропускную способность одной полосы движения наземных дорог со светофорами, примыкающих к радиальной магистрали, за среднее значение - 500 автомобилей в час,  то на 10 км с обеих сторон магистрали требуется всего лишь 32 примыкающие полосы движения – по 16 полос с каждой стороны, или 8-мь улиц (дорог) с двумя полосами одностороннего движения. То же касается и съездов, то есть число примыкающих улиц или дорог  достаточно для съезда с магистрали-эстакады при ее указанной пропускной способности. Если же будут какие-либо отклонения местами, то соответственно придется достроить дороги для съезда, а для въезда организовать работу управляющих въездом светофоров в зависимости от плотности (скорости) транспортных потоков на эстакаде.
     Многоуровневую магистраль-эстакаду можно также установить над ТТК (36 км)  и  Малым кольцом Московской железной дороги (54 км) в дополнение к наземным  МКАД и ТТК  для быстрого переезда с одного радиуса Москвы на другой.
     Рассмотрим возможность увеличения за несколько лет площади дорожной сети Москвы с имеющихся 8 процентов в полтора раза - до 12 процентов от площади территории города, то есть доведения ее до стандартов, близких к стандартам Сингапура, Гонконга и Лондона,  с помощью установки многоуровневых магистралей-эстакад для легковых автомобилей на основных транспортных направлениях столицы (1 км магистрали-эстакады из типовых блоков, если таковые имеются в наличии, устанавливается и вводится в действие за несколько  месяц при условии проведения подготовительных работ и монтажа эстакады из типовых металлических блоков свинчиванием с минимумом сварки), что не только фактически  вводит Москву в рамки дорожных стандартов одних из самых известных мегаполисов мира, но и, а  это  самое главное, в отличие от всех крупных городов мира, обеспечивает на основных транспортных направлениях безостановочное движение практически любого количества легковых автомобилей.
     Для максимально возможного решения транспортных проблем Москвы и в значительной степени Подмосковья многоуровневые магистрали-эстакады, как минимум, в два этажа с  пропускной способностью 16 тысяч автомобилей в час каждая целесообразно установить  над 16 сквозными радиальными магистралями Москвы, как минимум, от ТТК до МКАД с  продлением их в Подмосковье. Кроме того, для быстрого переезда с одного радиального направления на другие радиальные направления целесообразно установить в дополнение к имеющимся наземных кольцевым магистралям, как минимум, две кольцевые объемные магистрали-эстакады, например, над ТТК – с числом полос движения  12-16 (с 3-мя или 4-мя этажами) – и над Малым железнодорожным кольцом  с числом полос движения 10- 12 (с 3-мя этажами).
     Площадь 1 км одной полосы движения при ее ширине 3 метра составляет 0,003 км;. Число полос движения 16-ти радиальных восьмиполосных магистралей-эстакад протяженностью 10 км каждая составит 128, а их площадь – около 4 км;. Число полос движения магистрали-эстакады над ТТК составит в среднем 14, а протяженность магистрали-эстакады – 36 км. Таким образом, площадь всех полос движения магистрали-эстакады над ТТК составит около 1,5 км;. Число полос движения магистрали-эстакады над Малым железнодорожным кольцом составит не менее 10, а протяженность магистрали – примерно 54 км, площадь всех полос движения магистрали-эстакады над этим кольцом составит около 2 км;.
     Тем самым, суммарная площадь полос движения всех установленных по основным направлениям движения транспортных Москвы магистралей-эстакад  составит 7,5 км;.
     Однако, в частности,  площадь полос движения радиальных магистралей-эстакад  нельзя просто суммировать с площадью полос движения наземных радиальных магистралей, так как последние работают в режиме действия светофоров и поэтому пропускная способность каждой полосы движения у них низкая – в среднем она составляет 500 автомобилей в час (всего 3000 автомобилей в час для шестиполосной магистрали), тогда как на магистралях-эстакадах, в которых отсутствуют светофоры,  движении автомобилей безостановочное, и  поэтому пропускная способность полосы движения у них выше – в среднем она составляет 2000 автомобилей в час (всего 16000 автомобилей в час для восьмиполосной эстакады, или более чем в 5 раз выше). Иначе говоря, установка одной указанной восьмиполосной двухэтажной магистрали-эстакады от ТТК до МКАД эквивалентна строительству  5-ти  наземных шестиполосных магистралей со светофорами, а установка 16-ти магистралей-эстакад эквивалентна строительству  80-ти  наземных шестиполосных магистралей со светофорами.
     Поэтому 4 км; площади всех полос движения  16-ти радиальных магистралей-эстакад эквиваленты по эффективности, то есть с точки зрения их повышенной пропускной способности, более чем 20 км; наземных магистралей со светофорами.   В результате,  к имеющимся дорогам Москвы с площадью 94 км; уже  через несколько лет могут добавиться магистрали-эстакады с площадью полос движения с учетом их повышенной эффективности (высокой пропускной способностью) более 20 км;, что в сумме может составить с учетом строительства других наземных дорог в течение этих нескольких лет около 12% от площади территории Москвы. Эта величина вполне сопоставима с удельной площадью  сети  дорог в Сингапуре (12%), Гонконге (12%) и Лондоне (14%).
     Введение в действие только одной радиальной двухэтажной восьмиполосной магистрали-эстакады над шестиполосной  наземной магистралью увеличивает среднюю пропускную способность объединенной  радиальной магистрали  с 3000 автомобилей в час до 19 тысяч автомобилей в час, что эквивалентно расширению имеющей наземной магистрали  в шесть раз, или строительству пяти дополнительных таких же наземных магистралей со светофорами. В результате, суточная пропускная способность на одном радиусе возрастает до 456 тысяч автомобилей вместо прежних 72 тысяч автомобилей в сутки. Так как в Москве зарегистрировано около 4 млн. автомобилей и каждый день в Москву въезжает 0,5 млн. иногородних автомобилей, максимально возможное  количество автомобилей, приходящихся на один из шестнадцати секторов Москвы,  составляет           4,5 млн. : 16 = 0,28 млн. А это в 1,6  раза меньше суточной пропускной способности объединенных радиальных магистралей  с учетом установки над имеющимися наземными  шестиполосными магистралями  двухэтажных восьмиполосных магистралей-эстакад.
     Таким образом, введение только одной радиальной двухэтажной восьмиполосной магистрали-эстакады увеличивает пропускную способность для автомобильных потоков данного московского сектора в шесть раз, что эквивалентно строительству пяти аналогичных существующей наземных магистралей.
     Чтобы обеспечить согласование числа движущихся легковых автомобилей по  радиальным магистралям-эстакадам с числом   легковых автомобилей на кольцевых магистралях, как это будет показано ниже, необходима установка, как минимум, двух  кольцевых магистралей-эстакад с общей пропускной способностью порядка 50 тысяч легковых автомобилей в час. Тогда в совокупности с уже имеющимися кольцевыми наземными магистралями  (их суммарная   средняя пропускная способность составляет сейчас порядка 32 тысяч  автомобилей в час) пропускная способность станет около 80 тысяч автомобилей в час, или составит  одну третью пропускной способности 16 радиальных магистралей-эстакад. Если учесть, что большая часть автомобилей на радиальных магистралях  стремится перемещаться в рамках своих секторов или выезжает (въезжает) в Подмосковье, то первоначально двух кольцевых магистралей-эстакад будет достаточно для организации дополнительного переезда автомобилей из одного сектора в другой. В дальнейшем же данный фактор может быть учтен и к уже установленным кольцевым магистралям-эстакадам может быть добавлена еще одна кольцевая магистраль-эстакада или же число этажей (полос движения) на кольцевых магистралях-эстакадах может быть увеличено.
                Литература
1.Пат. 105628  РФ,  МКИ E02C 1/04.  Эстакада для перемещения транспортных средств на разных уровнях.  Ю.Ф. Макаров.
2. Пат. 73716 Украины,  МКИ E02C 1/04.   Эстакада для перемещения транспортных средств на разных уровнях.  Ю.Ф. Макаров.
3. Пат. 2447222  РФ,    МКИ E02C 1/04.   Эстакада для перемещения и размещения транспортных средств на различных уровнях. Ю.Ф. Макаров.
4. Пат.  2380474 РФ, МКИ E02C 1/04. Способ поступательного перемещения  транспортного средства и устройство для его осуществления.  Ю.Ф. Макаров.
5. Пат.   2476633  РФ, МКИ E02C 1/04.  Многоуровневая магистраль-эстакада для перемещения транспортных средств и передачи транспортируемых сред.  Ю.М. Низовцев,  А.В.  Анцыгин.
6. Пат.  2422908 РФ, МКИ G08G 1/01. Способ регулирования транспортных потоков на магистралях.  Ю.Ф. Макаров.
7.  Пат.  108046  РФ, МКИ E02C 1/04.   Сеть транспортных магистралей для крупных городов и их пригородов.  Ю.М. Низовцев,  А.В.  Анцыгин.
8. Пат. 3176909  Японии.  МКИ E02C 1/04.    Сеть транспортных магистралей для крупных городов и их пригородов».  Ю.М. Низовцев,  А.В. Анцыгин.
9. Низовцев А.Ю., Низовцев Ю.М. Двухуровневый разгрузочный беспробочный путепровод. Варианты конструкции и их экономическая оценка. Бюллетень транспортной информации. М., № 12. 2012г.



3. Двухуровневая надземная магистраль на основе стального каркаса для безостановочного движения транспортных средств. Варианты конструкции и их экономическая оценка.
Elevated highway (two levels) on the steel frame for non-stop movement of vehicles. Design options and their economic evaluation. 
А.Ю. Низовцев, Ю.М. Низовцев
Nizovtsev A.Y., Nizovtsev Y.M.
Москва. 2012 - 13.
                Аннотация
К настоящему времени  широко применяется технология сборки таких сложных и тяжелых сооружений как небоскребы на основе стального каркаса. Эту технологию целесообразно использовать для сборки и установки над наземными магистралями  разработанных нами  двух- или трехуровневых магистралей-эстакад с высокой пропускной способностью, которые могут увеличить число полос движения и обеспечить движение без пробок за счет применения межэтажных переездов и буферных (резервно-технических) полос. Удельная себестоимость экологически чистой восьмиполосной двухуровневой или  трехуровневой  магистрали  ниже себестоимости действующих  городских магистралей. Надежная и прочная конструкция также позволяет использовать ее, наряду с обеспечением свободного движения автомобилей, и для движения электропоездов.    
Ключевые слова: надземная магистраль, стальной каркас, повышенная пропускная способность, безостановочное движения транспортных средств.               

                Введение.
     В связи со значительной перегрузкой автотрасс  крупных городов и на ряде основных междугородних магистралей во многих странах мира и возникновением на этих трассах многочасовых ежедневных заторов и пробок, появилось довольно большое число многоуровневых автомагистралей (США, Япония, Республика Корея, Тайвань и т.д.) на бетонной основе.
     Однако эти двух-  и трехуровневые автомагистрали не оправдали возлагавшихся на них надежд, поскольку дополнительные полосы движения на них так же быстро были забиты в часы пик автомобилями, число которых  превосходило возможности пропускания этих надземных сооружений.  Кроме того, для  постройки многоуровневых бетонных эстакад-магистралей потребовалось много времени и средств. К тому же они массивны и громоздки.
     Казалось бы, образовался тупик.
     Рассмотрим проблему более обстоятельно.
     Стандарты  строительства  мостов и эстакад допускают использование при их возведении не только железобетона. То есть можно попробовать найти другую основу – более легкую и в то же время столь же или даже более  надежную.
     На действующих надземных многоуровневых эстакадах автомобили не могут переехать с одного уровня на другой, если один уровень перегружен, а другие или другой свободны. Однако разве отсутствует возможность связать эти уровни!?
     Число полос движения и их пропускная способность не согласованы с возможным пиком въезжающих на эстакады автомобилей. Но практически любое число автомобилей можно пропустить по автомагистрали при достаточном для них числе полос движения и соответственно достаточной пропускной способности.
     Однако, как известно, пропускная способность падает в несколько раз с образованием заторов  при неконтролируемом массовом въезде автомобилей на магистраль. Тем не менее, что мешает в этом случае сделать въезд контролируемым!?
     Как известно, любая авария на магистрали означает, как правило, снижение пропускной способности трассы, образование заторов или даже пробок. Это всего лишь означает, что надо придумать способ объезда этих мест не где-то далеко, а на той же магистрали.
     Все эти проблемы удалось разрешить несколько лет назад, запатентовав в России (сейчас процесс патентования распространился еще на целый ряд стран) несколько вариантов соответствующей конструкции.
     Стандарты позволяют использовать при строительстве мостов и эстакад стальные конструкции, причем на строительстве небоскребов проверено, что сравнительно легкий стальной каркас может надежно удерживать многократно превышающий его собственную массу груз. Поэтому можно на стальных вертикальных опорах-трубах смонтировать несколько уровней из стальных продольных и поперечных балок – тавровых или двутавровых, накрыв их пролетными участками из сравнительно тонких стальных листов, на которые в свою очередь наносится дорожное покрытие из разрешенных стандартами материалов, например, сравнительно тонкий слой сталефибробетона. Сверху эта простая, надежная и легкая конструкция может быть закрыта от снега или дождя легким негорючим пластиком. Подобное сооружение может быть быстро установлено при наличии готовых блоков и элементов свинчиванием с минимумом сварки. Быстрота установки означает не только экономию времени, но и минимум затрат. Поэтому сооружение по себестоимости, несмотря на то, что бетон дешевле стали, оказывается существенно ниже, чем действующие наземные и надземные дорожные сооружения и им могут быть быстро и недорого «накрыты» все основные городские и междугородние перегруженные автотрассы, а в некоторых случаях и железнодорожные линии [1,2].
     Для образования единого поля связанных между собой на разных уровнях полос движения нами предложено несколько вариантов переездов с одного уровня на другой - как внутренних, так и внешних. Это позволяет автомобилям на скорости быстро распределяться по всем многочисленным полосам движения конструкции, используя на максимум пропускную способность всех этих полос. Например, двухуровневая конструкция обеспечивает без возникновения заторов и пробок  (4-е полосы движения плюс две буферные полосы на первом уровне и столько же на втором) пропускную способность до 16 тысяч автомобилей в час и безостановочное движение автомобилей при скорости не менее 40 (60) км/час [3].
     Число уровней и соответственно полос движения при установке магистрали-эстакады может быть запроектировано на известный максимум транспортных потоков, что не позволяет ей забиваться автомобилями даже в часы пик.
      Для того чтобы скорость движения автомобилей на магистрали-эстакаде не падала ниже установленного предела (40 или 60 км/час), что означает использование пропускной способности полос движения, близкой к максимально возможной, на въездах устанавливаются светофоры, срабатывающие на запрещающий въезд сигнал тогда, когда скорость автомобилей на магистрали-эстакаде по любым причинам падает ниже установленного  предела. Это обеспечивает свободное движение автомобилей без превращения его в синхронизированный транспортный поток, который при скорости 10-15 км/час превращается в затор [4].
     Для того чтобы аварии, ремонт и тому подобное на трассе практически не влияли на скорость транспортного потока, то есть для того, чтобы сделать его безостановочным и скоростным и в этом случае, нами предложено два элемента конструкции:  во-первых, указанные выше межэтажные переезды можно использовать для перемещения автомобилей с перегороженного аварией этажа на свободный этаж или на наземный уровень, во-вторых, на каждом уровне с краю вводится буферная (резервно-техническая) полоса, предназначенная только для объезда мест аварий или ремонта, а также для въезда на полосы движения или съезда с полос движения. Некоторое удорожание конструкции за счет добавления к ней межэтажных переездов и буферных полос многократно компенсируется ее беспробочностью [5].
     При условии плотной застройки можно  выбрать из наших технических решений вариант конструкции эстакады с внутренними межэтажными переездами [6]. Съезды и въезды в этом случае могут выводиться непосредственно на одну из наземных  полос движения магистрали, не выходя за пределы проекции эстакады на наземную магистраль.
     По вопросу общей пропускной способности всего сооружения, которое может иметь начало и конец, то есть  точки концентрации транспорта, на которых в обычных условиях падает средняя скорость движения, можно сказать следующее.
     В городах, как правило, устанавливаются сквозные эстакады, начинающиеся в одном пригороде и заканчивающиеся в другом пригороде с противоположной стороны. Они могут огибать центр города, чтобы не затрагивать его достопримечательности.  Подавляющая часть автомобилей поэтому и при наличии достаточно частых съездов покидает магистраль отнюдь не  конечных точках, которые находятся в дачной местности и до которых доезжают немногие автомобили. Так что эти конечные точки становятся уже не точками концентрации.
     Далее, кроме сквозных магистралей-эстакад устанавливаются и кольцевые эстакады, которые вообще не имеют точек концентрации транспорта, так как не имеют концов. Что же касается возможного сочленения магистралей, то, в частности,  в Южной Корее предложен вариант сочленений для многоуровневых эстакад [7]. Но, естественно, могут быть и другие варианты сочленений.
     Нами была произведена оценка убытков  только от заторов и пробок по ряду стран мира и оказалось, что ежегодно они составляют только по крупнейшим  городам мира (392 города  Бразилии, Германии,  Канады, Китая, Республики Корея, Мексики, России, США, Украины, Японии) 380 миллиардов долларов. Широкая установка магистралей-эстакад предложенной конструкции в известных «пробочных» местах, по меньшей мере, уменьшит эти потери вдвое [8,9]. Кроме того, кардинальное улучшение транспортных коммуникаций многократно увеличит мировой товарооборот, а рост потребления металла на конструкции для магистралей-эстакад существенно оживит рынок металлов. То есть все это может значительно смягчить развивающийся мировой кризис, а страна – обладатель указанной технологии - существенно улучшит свои основные экономические показатели.
     Кроме этого надо отметить, что конструкция практически полностью отделяет пешеходов от потоков автомобилей, что означает существенное снижения жертв дорожных происшествий. Тем более что замкнутое пространство конструкции позволяет сравнительно легко перевести управление  автомобилей при движении по ней на компьютерную программу, то есть – автомобиль может перемещаться без участия водителя,  что сводит возможность аварий до крайнего минимума. 
     Ресурс полос движения многократно увеличивается за счет того, что закрытые, как минимум, сверху от воздействия окружающей среды полосы движения не подвергаются, например, воздействию снега, дождя и т.п. Тем самым снижаются эксплуатационные расходы и число аварий, например, из-за плохой видимости, сильного скольжения и т.п., что неизбежно происходит на открытых магистралях.
     Буферные полосы по всей протяженности конструкции и на каждом ее уровне позволяют, в отличие от скоростных наземных трасс, монтировать въезды и съезды с любой регулярностью, что в значительной степени облегчает попадание автомобилей на трассу и съезд с нее там, где хочется водителю, а не на крайне редких въездах и съездах на скоростных автобанах и хайвеях, не имеющих буферных полос.
     Если число автомобилей выросло (число полос движения подведенных к магистрали-эстакаде дорог увеличилось) и стало превышать  пропускную способность конструкции и наоборот, то конструкция из свинченных элементов и блоков, как правило, из стального металлопроката предполагает сравнительно простую и быструю надстройку дополнительных этажей или соответственно демонтаж ненужных этажей,  вплоть до разборки конструкции и переноса ее в другое место, что, практически,  невозможно для бетонной эстакады.
     Конструкция может быть легко преобразована в экологически безопасную,  благодаря закрытию не только сверху, но и по бокам  легкой, прозрачной, негорючей оболочкой и установкой в образовавшемся объеме необходимого числа сравнительно недорогих вытяжек с разрядниками, переводящими вредные компоненты выхлопного газа в нейтральные. Кроме того, оболочкой гасится и шум от движущихся автомобилей.
     Металлическое верхнее покрытие второго уровня и боковые  отводы могут использоваться для недорогой  парковки значительного числа автомобилей.
     Для еще большего повышения эффективности конструкции и ее удешевления возможно использование магистрали-эстакады только для проезда легковых автомобилей (90% всех автомобилей), оставив наземные  магистрали для тяжелого и общественного транспорта.
     Поскольку конструкция является свайной, постольку она чрезвычайно перспективна для установки в сейсмоопасных зонах, где она устоит при любых землетрясениях и наводнениях. Кроме того, конструкция на сваях может быть проведена по любому грунту и практически в любой местности, от  пустынь до болот и зон вечной мерзлоты.
     Конструкция может использоваться не только  в качестве магистрали, но и как двухэтажный разгрузочный путепровод, не тормозящий транспортные потоки при  пересечении ими других автомагистралей и железных дорог [10], а также как транспортный коридор, объединяющий автомагистрали, железнодорожные магистрали, линии электропередач, линии связи и трубопроводы  в одном объеме, что примерно на порядок снижает себестоимость столь необходимых и проектирующихся ныне транспортных коридоров в различных странах и между различными регионами [5].
      Кроме того, надежность и отсутствие землеотвода для этого надземного сооружения позволяет в городских и пригородных условиях разместить на нем надземное метро, по колеям которого будут непрерывно курсировать электропоезда, а буферные колеи  будут использоваться в качестве резервных линий при поломках, авариях, дневных ремонтных работах, отстоя поездов и т. д., причем частично эти колеи могут использоваться и для перевозки грузов с необходимыми интервалами как в дневное, так и в ночное время. 
3.1.   Краткое описание двухуровневой магистрали-эстакады.
     Многоуровневая магистраль-эстакада включает в себя вертикальные  и горизонтальные опоры, дорожное полотно с полосами движения,  въездные участки  и участки съезда, выполненные в виде дугообразных наклонных полос движения, причем в предпочтительном варианте эти полосы закрыты, как минимум,  сверху и напоминают изогнутые  рукава. Этажи магистрали-эстакады  соединяются между собой с внешней стороны переездами в виде дугообразных наклонных полос движения, причем в предпочтительном варианте эти полосы,  закрытые  сверху и по бокам, напоминают изогнутые рукава.
     Наряду с ними можно использовать и внутренние переезды за счет использования уплощенных волнообразных полос, регулярно совпадающих с одноуровневыми полосами движения (на рисунке ниже показана конфигурация полос). 
 
      Магистраль-эстакада в условиях холодного или дождливого большую часть года климата  выполняется, как минимум, в виде крытого двухэтажного   сооружения. При двустороннем движении она, как правило, содержит по две полосы движения в одну сторону на каждом этаже.  Наряду с полосами движения по краям каждого этажа предусмотрено по одной буферной (резервно-технической) полосе, то есть на каждом этаже имеются, как минимум, по две резервно-технические полосы, выполняющих роль буфера  (в США на ряде магистралей для разгона и въезда на полосу движения магистрали также используются   полосы, называемые там экспресс-полосами), и применяющиеся на магистрали-эстакаде только для въезда, съезда автомобилей и объезда ими мест аварий или ремонта, то есть по которым сквозное автомобильное движение запрещено. Внешние переездные участки с одного уровня магистрали-эстакады на другой, использующиеся для проезда легковых автомобилей, имеют ширину не менее 4 метров. Их минимальная ширина определяется возможностью объехать остановившийся легковой автомобиль.
     Полосы движения и буферные полосы  в виде пролетных участков проложены на вертикальных  и горизонтальных опорах. Безостановочное движение, даже  при возникновении препятствий на отдельных  участках магистрали-эстакады, обеспечивается возможностью переезда транспортного средства на  буферную (резервно-техническую полосу) или на другой этаж магистрали-эстакады или путепровода  по межэтажному переезду.     Въездные участки  и участки съезда, а также межэтажные внешние переезды  размещены по бокам эстакады.
     Магистраль-эстакада  располагается вдоль оси магистрали, но может быть при необходимости отведена от нее в сторону. 
     Общее количество полос движения определяется числом этажей  и шириной этажа.    Межэтажное расстояние составляет  величину, достаточную для свободного проезда автомобилей. В частности, высота между двумя уровнями   для легковых автомобилей  составляет порядка 2,5 метров,  ширина полосы движения, а также  буферной (резервно-технической) полосы составляет около трех метров.
     Магистраль-эстакада  представляет собой  каркас, состоящий в поперечном разрезе из двух вертикальных опор  (для варианта со встречным движением) или одной вертикальной опоры  (для варианта с односторонним движением) и поперечных опор, крепящихся на вертикальных опорах. Высота вертикальных опор определяется этажностью эстакады и  расположением над дорожным полотном. Если первый этаж эстакады расположен над железнодорожным полотном, то  высота составляет 7,2 метра, если над шоссе, то высота составляет 4 метра. Таким образом, высота 2-этажной эстакады от наземного уровня до уровня второго этажа составляет соответственно 10 и 6,5 метра. Сборка магистрали-эстакады осуществляется, как правило, с   применением длинномерных конструкций с малым числом вертикальных опор.  Каждый этаж эстакады  опирается на продольные и  поперечные опоры, крепящиеся на вертикальных опорах. На опоры  укладываются пролетные участки из металлических листов-плит. На них в качестве дорожного покрытия наносится сравнительно тонкий слой сталефибробетона (не менее 50 мм). Если  нижний уровень магистрали-эстакады предполагается использовать и для проезда большегрузного транспорта и автобусов, то стальные листы пролетных участков упрочняются ребрами жесткости (ортотропные плиты).
     Магистраль-эстакада с позиции применяемого материала  может быть изготовлена как из железобетона, так и стального металлопроката. Возможен также комбинированный вариант.   
     Магистраль-эстакада  в зависимости от условий эксплуатации и расположения имеет различные конструкции въездных  и съездных  участков на наземный уровень, например,  въезд непосредственно  с дорожной полосы улицы или магистрали, съезд на поперечное   направление и т.д.
 

     Двухэтажная магистраль-эстакада с межэтажными переездами и дополнительными резервно-техническими (буферными) полосами имеет два основных варианта исполнения:
1.Магистраль-эстакада является надземной частью загруженной  значительную часть суток, а временами и перегруженной междугородней магистрали. В ряде случаев этот вариант эстакады может использоваться и в городах.
     Например,  в случае установки над наземной магистралью восьмиполосной магистрали-эстакады, на ее первый или второй этаж  легковые автомобили с наземной магистрали  проезжают по боковому отводу-въезду (на этом участке магистрали, во избежание торможения основного транспортного потока, перед въездом формируется буферная полоса), а также могут  въезжать на второй этаж с первого этажа  по межэтажному переезду.  Со второго этажа магистрали-эстакады легковые автомобили, проехав свою часть пути,  могут съехать  по боковому отводу-съезду на наземную магистраль непосредственно или спустившись с второго этажа на первый по межэтажному переезду, а затем с первого этажа по съезду на наземный уровень. При этих переездах, во избежание заторов,  используются буферные, или резервно-технические полосы. Кроме того, на прилегающих к съезду с магистрали-эстакады участках наземной  магистрали для облегчения выезда автомобилей с  этажей магистрали-эстакады на полосы движения наземной магистрали по ее  краю  формируется буферная  полоса.  (Рис. 1). Распределение автомобилей при проезде осуществляется следующим образом: автомобили, въехав, например, на полосы движения первого этажа через буферную полосу магистрали-эстакады  могут так и следовать по полосам движения первого этажа или, при более разреженном движении на втором этаже, следуя указателям, переехать на него.
     Со  второго уровня магистрали-эстакады легковые автомобили съезжают либо сразу на наземную  магистраль по отводу-съезду через соответствующие буферные полосы, либо переезжают сначала на первый этаж, а затем съезжают на наземный уровень.   
     При этом наземная магистраль может быть предоставлена движению в основном грузового и другого тяжелого транспорта.
 
               
2. Магистраль-эстакада является надземной частью загруженной значительную часть суток городской магистрали. Принцип движения по ней остается тем же самым, что и в первом случае, но с тем отличием, что сравнительно редкие съезды, въезды и внешние межэтажные переезды сближаются в соответствии с уличной сетью города для удобства проезда по магистрали-эстакаде автомобилей. Кроме того, над вторым уровнем монтируется парковочный этаж, на который можно въехать как со второго этажа, так и в ряде мест непосредственно с наземного уровня. При этом парковочный этаж может быть расширен, а по бокам эстакады могут быть смонтированы дополнительные отлеты для парковки. По бокам и сверху магистраль-эстакада в этом варианте закрывается легкой, негорючей прозрачной оболочкой, и в образовавшемся объеме регулярно устанавливаются вытяжки с разрядниками для перевода вредных компонентов выхлопного газа в нейтральные, что делает магистраль-эстакаду экологически чистым дорожным сооружением и снижает степень загрязнения воздуха в городе.
 

     По буферным (резервно-техническим) полосам сквозной проезд автомобилей запрещается, так как они используются для сохранения безостановочности движения, во избежание образования заторов, то есть только для объезда мест аварий или ремонта, а также  для въезда на полосы движения и съезда с них.
     Для обеспечения безопасности движения боковые поверхности  магистрали-эстакады защищены  противоударными конструкциями.
     Таким образом, легковой автомобиль может въехать на любой этаж и в соответствии с указателями плотности движения перемещаться по нему или переехать на другой этаж и беспрепятственно перемещаться по  полосе движения  со скоростью 40(60)-90(100) км/час, так как в случае аварии на  полосах движения,  автомобиль может объехать место аварии на либо  по буферной полосе, либо переехать  на  другой  этаж. 
     Конструктивные особенности магистрали-эстакады предполагают изготовление всех ее элементов в промышленных условиях. Поэтому практически все строительно-монтажные работы, в основном сборочные, производятся на местах сооружения эстакад. Собрать и оснастить конструкцию протяженностью  в 5 - 10 км с  соответствующими подводами и межэтажными переездами при наличии необходимого оборудования, готовых блоков,  соответствующих специалистов и проведения предварительных подготовительных работ можно в течение нескольких месяцев.
3.2. Двухуровневая магистраль-эстакада на основе стального каркаса (междугородний вариант). Экономическая оценка.
     Пролетные участки нижнего уровня магистрали-эстакады двустороннего движения протяженностью 1000 м в виде стальных листов-плит (6х3х0,008) метра укладываются на стальные двутавровые балки – продольные и поперечные опоры, высотой по сечению 200мм, шириной – 100мм, которые закрепляются  на вертикальных опорах – металлических колоннах - высотой от 2 до 4 метров,  диаметром 30 см, толщиной стенки 20 мм. Колонны располагаются на расстоянии 50 метров друг от друга продольно и  18 метров поперечно. Еще порядка 2 метров каждой колонны являются частью фундамента. Колонны могут устанавливаться и на основе из нескольких свай.
     Площадь пролетных участков нижнего уровня составляет 18000 м;, число стальных листов-плит – 1000. Если по нижнему уровню допускается   проезд  автобусов и тяжелогрузных автомобилей, то   стальные листы-плиты усиливаются. Для этого к нижней поверхности плоского стального листа привариваются продольные и поперечные ребра, имеющие разную жесткость, то есть формируется ортотропная плита, цена которой несколько выше цены  плоского стального листа из металлопроката.
     Масса пролетного участка нижнего уровня протяженностью 1км и шириной 18 метров при толщине стальных листов-плит 0,008 м и плотности стали 7,8 т/м; составляет: 1000м х 18м х 0,008м х 7,8т/м; = 1124 тонны. Площадь пролетного участка – 18000м;.
     Пролетные участки верхнего уровня магистрали-эстакады двустороннего движения протяженностью 1000м в виде стальных листов-плит (6х3х0,008) метра укладываются на стальные двутавровые балки-опоры, высотой по сечению 200мм, шириной – 100мм, которые закрепляются  на продолжении вертикальных опор высотой 4 метра над первым уровнем эстакады.
     Площадь пролетных участков верхнего уровня составляет 18000 м;, число стальных листов-плит – 1000. Масса пролетного участка верхнего уровня протяженностью 1км и шириной 18 метров при толщине стальных листов-плит 0,008 м и плотности стали 7,8 т/м; составляет: 1000мх18мх0,008мх7,8т/м; = 1124 тонны. Площадь пролетного участка – 18000м;.
     Масса обоих пролетных участков протяженностью каждого  1км и шириной каждого  18 метров составляет  2248 тонны. Площадь обоих  пролетных участков  – 36000м;.
     Масса пролетного участка межэтажного переезда протяженностью  150м и шириной 4 метра при толщине стальных листов-плит 0,008 м и плотности стали 7,8 т/м; составляет: 150м х 4м х 0,008м х 7,8т/м; = 37 тонн. Площадь пролетного участка переезда – 600м;. Масса восьми металлических консолей – стальных двутавровых балок длиной 4м каждая, высотой по сечению 200мм, шириной – 100мм  составляет 0,7т, поскольку для данного типа двутавровой балки масса балки протяженностью  44,7м составляет 1 тонну. Масса продольной балки длиной 150 м составляет 3 тонны. Общая масса стального межэтажного переезда – 41т. Масса двух переездных участков составляет 82т, а площадь - 1200 м;. Однако для протяженных на сотни километров междугородних  магистралей-эстакад внешние межэтажные переезды размещаются в среднем по два на каждые пять километров, то есть на один километр приходится 16т по массе и 240 м;  по площади.
     Масса въезда (съезда) с наземного уровня на первый этаж магистрали-эстакады протяженностью  100м  и шириной 4 метра при толщине стальных листов-плит 0,008 м и плотности стали 7,8 т/м; составляет: 100м х 4м х 0,008м х 7,8т/м; = 25т.   Площадь пролетного участка  – 400м;.  Масса двух поперечных опор – стальных двутавровых балок длиной 4м каждая, высотой по сечению 200мм, шириной – 100мм  составляет 0,2т, поскольку для данного типа двутавровой балки масса балки протяженностью  44,7м составляет 1 тонну. Масса продольных балок длиной 200 м составляет 4 тонны. Общая масса стального въезда (съезда) – 30т. Масса двух опор-колонн порядка 0,5 тонн. Масса двух въездов (съездов) составляет 60т, а площадь - 800 м;. В  среднем для протяженных междугородних магистралей-эстакад въезды (съезды) монтируются не чаще чем через пять километров, то есть по два на каждые пять километров.  Масса двух участков въезда (съезда)  составляет 60т, а площадь - 800 м; и если учесть, что на 1 км приходится пятая часть их массы и площади, то эти части составляют по своим удельным показателям соответственно  12т и   160м;. 
     Диаметр вертикальных опор-колонн  300мм, толщина стенки  20мм, сечение – 17600мм;. Число опор-колонн  - 42 и их высота от двухметровой подземной части до уровня второго этажа (6,5м) составляет 8,5 м. Общая длина колонн  составляет 357м. Число опор-колонн, удерживающих два въезда (съезда) - 4, высота – от 4 до 2 метров, в среднем 3 м и если учесть, что на 1 км приходится пятая часть их протяженности, то эта часть составит  2,4м.  Всего получается округленно 360м. Их общая масса – 49,4т.
     Протяженность двутавровых балок - продольных опор нижнего уровня  магистрали-эстакады – составляет семь рядов общей длиной 7000м, протяженность 21 поперечной восемнадцатиметровой опоры-балки  378 м, общая длина балок – 7378м. Их масса из расчета 44,7м – 1 тонна - составляет 165т. Общая масса нижнего уровня вместе с горизонтальными опорами составляет 1289т.
      Для обоих уровней  магистрали-эстакады протяженность балок составит 14756м. Их масса из расчета 44,7м – 1 тонна  -  составляет 330т. Общая масса обоих уровней вместе с горизонтальными опорами составляет 2578т.
     Общая  площадь всех пролетных участков километровой двухуровневой магистрали-эстакады двустороннего движения, включая переезды, съезды (въезды),  - 36400 м;.
     Общая масса стальных блоков и элементов магистрали-эстакады составляет порядка 2630т. При цене одной тонны стального проката $1000 стоимость стальных блоков и элементов магистрали-эстакады составит   $2,63млн.
     Масса  блоков магистрали-эстакады, составляющая нагрузку на опоры-колонны, равна 2594т.
     Пролетные участки магистрали-эстакады покрываются, как минимум, пятисантиметровым слоем дорожного покрытия – сталефибробетоном. Общая площадь всех пролетов двухуровневой  магистрали-эстакады - 36400м;. Объем сталефибробетонного покрытия – 1820м;, масса – 4530 т, стоимость при цене кубометра сталефибробетона  $300 -  $0,546 млн. 
      С учетом  массы сталефибробетона масса магистрали-эстакады составит 7160т  и суммарная  стоимость -- $3,176 млн., а масса нагрузки на вертикальные опоры составит 7124т.
     Покрытие открытых стальных поверхностей площадью около 36400 м; антикоррозионным составом со средней стоимостью порядка $10 на квадратный метр можно оценить в сумму $0,364 млн. А монтаж гидроизоляции на той же площади с той же стоимостью можно оценить в сумму $0,364 млн.
     Сверху открытые  пролетные участки накрыты пластиковой крышей из негорючего материала, площадь которого составляет 18400 м;. Его стоимость при средней цене пластика $10 за м; составляет $0,184млн.
     42 фундамента (1х1х2) метра для опор-колонн потребуют  84 м; бетона стоимостью  $25 тыс.
     Стоимость указанных конструкций и материалов составит в сумме   $4,11млн.
     Остальные  расходные статьи на установку эстакады включают в себя доставку готовых блоков; сборку; аренду кранов, других механизмов и оборудования; проведение предварительных геодезических и других вспомогательных работ, оснащение эстакады необходимым оборудованием.
     Известно, что цена доставки кубического метра бетона на расстояние  51-55 км автотранспортном  составляет 1000руб. ($33). Таким образом, доставка 1900м; бетона  от завода до места монтажа и установки магистрали-эстакады обойдется в $0,063млн. Доставка около 2630 тонн металлических конструкций при цене доставки тонны автотранспортом на расстояние порядка  650 км  $50 стоит около  $0,132млн. В сумме  доставка конструкций и материала обойдется в  $0,195 млн.
     Сборку 1 км эстакады вместе с въездами, съездами, переездами  можно при наличии необходимого оборудования и механизмов осуществить  за один месяц 20-ю специалистами при выплате им  $100 тыс. 
     Аренда механизмов, включая кран, и остального оборудования на один месяц обойдется в сумму порядка $100 тыс. 
     Внутренний объем эстакады, а также въезды и съезды контролируются телекоммуникационным оборудованием, в которое входят телекамеры или видеорегистраторы, коммутаторы, сервер. В частности, для данного типа эстакады достаточно 50 телекамер. Общая стоимость этого оборудования составляет $40-50 тыс.       
     Освещение полос движения эстакады  осуществляется светодиодными источниками, например, мощностью 35 ватт со светоотдачей порядка 40 лм/Вт. Ресурс этих источников 11 лет. Источники света не нагреваются. Стоимость одного источника света около $10. Для освещения объемов эстакады и переходов достаточно 200 светильников. Таким образом, стоимость светильников составляет $2000.  Стоимость остального электрооборудования, включая святящиеся табло-указатели составляет примерно такую же сумму. Следует также учесть противопожарное оборудование, эвакуационные сходы, оборудование для мониторинга эстакады и т.п.  Общая стоимость этого оборудования для эстакады может составить порядка  $100 000.
     Оснащение эстакады необходимыми приборами и оборудованием займет не менее месяца и потребует участие около 20 специалистов при выплате им не менее $100 тыс. 
     Стоимость геодезических и других  вспомогательных работ можно оценить в сумму около $100 тыс. 
     С учетом указанных статей расходов  стоимость 1 км  оснащенной двухэтажной магистрали-эстакады   составит:  $4,110 +  $0,195 + $0,500  =  $4,81млн.
     К этой сумме удельной стоимости целесообразно добавить  сумму непредвиденных затрат на дооснащение, испытания, сертификацию и т.п., в связи с чем она может возрасти до $5млн.
     Таким образом,  стоимость квадратного метра пролетов обоих  этажей (36000м;) составит около $140, а в пересчете на восемь полос движения шириной 3 метра каждая (24000м;) - $210.
     В частности, установка подобной двухэтажной восьмиполосной магистрали между Петербургом и Москвой (650км) по затратам обойдется только в $ 3,225млрд., то есть  в 5,2 раза дешевле, чем проектируемая  наземная автомагистраль (550 млрд. руб., или $17млрд.)  со всеми известными недостатками наземных магистралей, как-то: частый ремонт, пробки, недостаточная пропускная способность, практическая невозможность расширения и т.д. А двухуровневая конструкция обеспечивает без возникновения заторов и пробок на ней  своими дополнительными полосами движения на втором уровне (4-е полосы движения плюс две буферные полосы на первом уровне и столько же на втором) пропускную способность до 16 тысяч автомобилей в час (384 тысячи автомобилей в сутки) и безостановочное движение автомобилей при скорости не менее 40 (60) км/час.
     Масса двухуровневой магистрали-эстакады с восемью  полосами движения  на основе металлопроката, являющаяся нагрузкой 42 стальных колонн  диаметром 30см, сечением 17600мм;, составляет  7124 тонн. То есть  на общую площадь колонн-опор по сечению 739200мм; действует 71240000 ньютонов, или один квадратный миллиметр подвергается давлению 96н/мм;. При пределе прочности  стали  600н/мм; конструкция имеет примерно 6-кратный запас прочности. На обоих  уровнях магистрали-эстакады указанной конструкции может одновременно находиться в движении до 400 легковых автомобилей массой в среднем по 2 тонны каждая. Если учесть их общую массу, которая составит 800 тонн, то конструкция с дополнительной нагрузкой в виде автомобилей и общей массой около 8000т, подвергаясь максимально возможной нагрузке,  сохраняет запас прочности, близкий к 6.
     Следует отметить, что, не противореча имеющимся стандартам и нормам, можно существенно (до 60%) уменьшить массу магистрали-эстакады и его себестоимость за счет исключения сталефибробетонного дорожного покрытия, заменив его на  новые композитные покрытия из угле- или стеклопластика.
     Оценим среднегодовые затраты на эксплуатацию 1 км указанной эстакады.
     Основные статьи затрат: дооборудование и переоборудование; уборка;  техобслуживание, подача электроэнергии; оплата необходимого персонала.
  1.  Ежегодно могут быть обновлены табло-указатели, часть светильников, часть телекоммуникационной аппаратуры. Если принять это ежегодное обновление за 10% от стоимости имеющегося оборудования данного типа ($50000), то ежегодные расходы составят $5000.
   2. Уборка эстакады может проводиться один раз в две недели или месяц в зависимости от времени года с помощью механизмов с разбрызгивателями воды и щетками изнутри и снаружи подобно мойке электропоездов. Расходы на эти операции пренебрежимо малы.
   3. Оценка расхода электроэнергии.
   3.1. При размещении 160 светодиодных светильников мощностью 35Вт через каждые 50 метров на  уровнях эстакады и включении их в среднем на 10 часов каждый день для освещения годовые затраты электроэнергии составляют около 20 000 кВт•час. При цене электроэнергии $0,1 за один кВт•час оплата этого расхода электроэнергии составит $2000.
   3.2.  При размещении 160 светодиодных табло-указателей мощностью 35Вт  на уровнях магистрали-эстакады в режиме постоянного включения годовые затраты электроэнергии составляют около 50 000 кВт•час. При цене электроэнергии $0,1 за один кВт•час оплата этого расхода электроэнергии составит $5000.
   4. Кроме вышеуказанного, необходимо учесть оплату персонала, обслуживающего эстакаду. Поскольку практически все работы будут автоматизированы, постольку этот персонал будет состоять из нескольких человек, большинство которых представляет аварийную бригаду. Этот персонал может обслуживать 15-20 километров эстакады. Поэтому годовое содержание этих специалистов, размером около $100 тысяч, в пересчете на удельный показатель в 1 км сводится к $10 тысячам.
   6. Необходимо учесть также те или иные непредвиденные расходы. Их размер оценим в $3 тысяч в год.
     Таким образом, общие удельные эксплуатационные расходы за один год в среднем составляют около $25 000.
    Для сравнения приведем официальные данные удельной стоимости годовых эксплуатационных расходов для наземной восьми полосной магистрали в России.
     По данным журнала-каталога «Транспортная безопасность и технологии 2005 № 2» («Проблемы безопасности российских автодорог») ежегодно на ремонтно-восстановительные работы 1 километра автодорог, проводящиеся раз в пять лет (ремонтируется порядка 10 тысяч километров дорог), расходуется 5 миллионов рублей, или около $170 тысяч, то есть $34 тысячи в год. Кроме этого ежегодно на поддержание дорог в надлежащем состоянии в среднем расходуется 13,7 млрд. рублей, или около $1000 на один километр, тем более, что за 7 лет эта сумма возросла по меньшей мере на треть.
     Из этого следует, что ежегодные удельные эксплуатационные расходы на магистраль-эстакаду вполне сопоставимы с расходами на ремонтно-восстановительные работы для аналогичных наземных магистралей.
3.3. Двухэтажная магистраль-эстакада для проезда легковых автомобилей с верхним – парковочным уровнем  (городской вариант). Экономическая оценка.
     Пролетные участки первого уровня магистрали-эстакады двустороннего движения протяженностью 1000 м в виде стальных листов-плит (6х3х0,008) метра укладываются на стальные двутавровые балки – продольные и поперечные опоры, высотой по сечению 200мм, шириной – 100мм, которые закрепляются  на вертикальных опорах – металлических колоннах - высотой от 2 до 4 метров,  диаметром 30 см, толщиной стенки 20 мм. Колонны располагаются на расстоянии 50 метров друг от друга продольно и  18 метров поперечно. Еще порядка 2 метров каждой колонны являются частью фундамента. Колонны могут устанавливаться и на основе из нескольких свай.
     Площадь пролетных участков первого уровня составляет 18000 м;, число стальных листов-плит – 1000. Если по первому уровню допускается   проезд  автобусов и тяжелогрузных автомобилей, то   стальные листы-плиты усиливаются. Для этого к нижней поверхности плоского стального листа привариваются продольные и поперечные ребра, имеющие разную жесткость, то есть формируется ортотропная плита, цена которой несколько выше цены  плоского стального листа из металлопроката.
     Масса пролетного участка первого уровня протяженностью 1км и шириной 18 метров при толщине стальных листов-плит 0,008 м и плотности стали 7,8 т/м; составляет: 1000м х 18м х 0,008м х 7,8т/м; = 1124 тонны. Площадь пролетного участка – 18000м;.
     Пролетные участки второго уровня магистрали-эстакады двустороннего движения протяженностью 1000м в виде стальных листов-плит (6х3х0,008) метра укладываются на стальные двутавровые балки-опоры, высотой по сечению 200мм, шириной – 100мм, которые закрепляются  на продолжении вертикальных опор высотой 4 метра над первым уровнем эстакады.
     Площадь пролетных участков второго уровня составляет 18000 м;, число стальных листов-плит – 1000. Масса пролетного участка верхнего уровня протяженностью 1км и шириной 18 метров при толщине стальных листов-плит 0,008 м и плотности стали 7,8 т/м; составляет: 1000мх18мх0,008мх7,8т/м; = 1124 тонны. Площадь пролетного участка – 18000м;.
     Масса обоих пролетных участков протяженностью каждого  1км и шириной каждого  18 метров составляет  2248 тонны. Площадь обоих  пролетных участков  – 36000м;.
     Парковочная площадка верхнего уровня магистрали-эстакады двустороннего движения протяженностью 1000м выполнена в виде стальных листов-плит (6х3х0,008) метра, которые укладываются на стальные двутавровые балки-опоры, высотой по сечению 200мм, шириной – 100мм. Балки-опоры закрепляются  на продолжении вертикальных опор высотой 5 метров над первым уровнем эстакады.
     Площадь парковочной площадки верхнего уровня составляет 18000 м;, число стальных листов-плит – 1000. Масса парковочной площадки верхнего уровня протяженностью 1км и шириной 18 метров при толщине стальных листов-плит 0,008 м и плотности стали 7,8 т/м; составляет: 1000мх18мх0,008мх7,8т/м; = 1124 тонны. Площадь площадки – 18000м;.
     Масса пролетного участка межэтажного переезда протяженностью  150м и шириной 4 метра при толщине стальных листов-плит 0,008 м и плотности стали 7,8 т/м; составляет: 150м х 4м х 0,008м х 7,8т/м; = 37 тонн. Площадь пролетного участка переезда – 600м;. Масса восьми металлических консолей – стальных двутавровых балок длиной 4м каждая, высотой по сечению 200мм, шириной – 100мм  составляет 0,7т, поскольку для данного типа двутавровой балки масса балки протяженностью  44,7м составляет 1 тонну. Масса продольной балки длиной 150 м составляет 3 тонны. Общая масса стального межэтажного переезда – 41т. Масса двух переездных участков для перемещения автомобилей с первого уровня на второй и наоборот, устанавливаемых по обеим сторонам эстакады в среднем на один-два километра протяженности, так же как и двух переездных участков с второго уровня на парковочный этаж, составляет 82т, а площадь - 1200 м.
      Масса въезда (съезда) с наземного уровня на первый этаж магистрали-эстакады протяженностью  100м  и шириной 4 метра при толщине стальных листов-плит 0,008 м и плотности стали 7,8 т/м; составляет: 100м х 4м х 0,008м х 7,8т/м; = 25т.   Площадь пролетного участка  – 400м;. ;. Масса двух поперечных опор – стальных двутавровых балок длиной 4м каждая, высотой по сечению 200мм, шириной – 100мм  составляет 0,2т, поскольку для данного типа двутавровой балки масса балки протяженностью  44,7м составляет 1 тонну. Масса продольных балок длиной 200 м составляет 4 тонны. Общая масса стального въезда (съезда) – 30т. Масса двух въездов (съездов) составляет 60т, а площадь - 800 м;. В  среднем для городских магистралей-эстакад въезды (съезды) монтируются на один-два километра протяженности эстакады.
     Для парковки легковых автомобилей в ряде мест целесообразно вывести въездные (съездные) участки непосредственно на третий - парковочный уровень. Въездной или съездной участок из металлопроката для соединения  наземного уровня с уровнем третьего – парковочного - этажа с перепадом высот порядка 9 метров включает в себя пролетные участки из металлических плит размером 4 на 6 метров и толщиной 0,008 метра, поперечные опоры, столбы-опоры. Протяженность каждого участка соединяющего наземный и третий уровень эстакады порядка 300 метров выбрана из расчета, что при подъеме или спуске уклон не превышал 4%.
     Диаметр вертикальных опор-колонн  300мм, толщина стенки  20мм, сечение – 17600мм;. Число опор-колонн  - 42 и их высота от двухметровой подземной части до уровня парковочного этажа (9м) составляет 11,5 м. Общая длина колонн  составляет 483м. Число опор-колонн, удерживающих два въезда (съезда) - 4, высота – от 4 до 2 метров, в среднем 3 м.  Всего получается округленно 495м. Их общая масса: 68т.
     Протяженность двутавровых балок - продольных опор нижнего уровня  магистрали-эстакады – составляет семь рядов, общей длиной 7000м, протяженность 21 поперечной восемнадцатиметровой опоры-балки  378 м, общая длина балок – 7378м. Их масса из расчета: 44,7м  соответствует одной тонне, составляет 165т. Общая масса нижнего уровня вместе с горизонтальными опорами составляет 1289т.
     Общая масса всех трех  уровней вместе с горизонтальными опорами составляет 3900т.
     Общая  площадь всех пролетных участков километровой двухуровневой магистрали-эстакады двустороннего движения, включая два переезда, два съезда, два въезда  - 38800 м;.
     Общая масса стальных блоков и элементов магистрали-эстакады составляет порядка 4110т. При цене одной тонны стального проката $1000 стоимость стальных блоков и элементов магистрали-эстакады составит   $4,11млн.
     Масса  блоков магистрали-эстакады, составляющая нагрузку на опоры-колонны, равна 3959т.
     Пролетные участки и парковочная площадка (она при необходимости может быть преобразована в пролетный участок для сквозного проезда автомобилей) магистрали-эстакады покрываются, как минимум, пятисантиметровым слоем дорожного покрытия – сталефибробетоном. Общая площадь  пролетов  магистрали-эстакады - 56800м;. Объем сталефибробетонного покрытия – 2840м;, масса – 7100 т, стоимость при цене кубометра сталефибробетона  $300 -  $0,852 млн. 
      С учетом  массы сталефибробетона масса магистрали-эстакады составит 11210т  и суммарная  стоимость - $4,962 млн., а масса нагрузки на вертикальные опоры составит 11059т.
      Покрытие открытых стальных поверхностей площадью около 56800 м; антикоррозионным составом со средней стоимостью порядка $10 на квадратный метр можно оценить в сумму $0,568 млн. А монтаж гидроизоляции на той же площади с той же стоимостью можно оценить в сумму $0,568 млн.
     Сверху и по бокам магистраль-эстакада закрыта пластиковой прозрачной негорючей оболочкой общей площадью 33000 м;. Ее стоимость при средней цене пластика $10 за м; составляет $0,33млн.
     42 фундамента (1х1х2) метра для опор-колонн потребуют  84 м; бетона стоимостью  $25 тыс.
     Стоимость указанных конструкций и материалов составит в сумме   $ 6,450млн.
     Остальные  расходные статьи на установку эстакады включают в себя доставку готовых блоков; сборку; аренду кранов, других механизмов и оборудования; проведение предварительных геодезических и других вспомогательных работ.
     Известно, что цена доставки кубического метра бетона на расстояние  51-55 км автотранспортном  составляет 1000руб. ($33). Таким образом, доставка 2920м; бетона  от завода до места монтажа и установки магистрали-эстакады обойдется в $0,096 млн. Доставка около 4110 тонн металлических конструкций при цене доставки тонны автотранспортом на расстояние порядка  650 км  $50 стоит около  $0,205млн. В сумме  доставка конструкций и материала обойдется в  $0,300 млн.
     Сборку 1 км эстакады вместе с въездами, съездами, переездами  можно при наличии необходимого оборудования и механизмов осуществить  за один месяц 20-ю специалистами при выплате им  $100 тыс. 
     Аренда механизмов, включая кран, и остального оборудования на один месяц обойдется в сумму порядка $100 тыс. 
     Внутренний объем эстакады, а также въезды и съезды контролируются телекоммуникационным оборудованием, в которое входят телекамеры или видеорегистраторы, коммутаторы, сервер. В частности, для данного типа эстакады достаточно 50 телекамер. Общая стоимость этого оборудования составляет $40-50 тыс.   
     Освещение полос движения эстакады  осуществляется светодиодными источниками, например, мощностью 35 ватт со светоотдачей порядка 40 лм/Вт. Ресурс этих источников 11 лет. Источники света не нагреваются. Стоимость одного источника света около $10. Для освещения объемов эстакады и переходов достаточно 200 светильников. Таким образом, стоимость светильников составляет $2000.  Стоимость остального электрооборудования, включая святящиеся табло-указатели составляет примерно такую же сумму.   
     Следует также учесть противопожарное оборудование, эвакуационные сходы, оборудование для мониторинга эстакады и т.п.  Общая стоимость этого оборудования для эстакады может составить порядка  $100 000.
     Оснащение эстакады необходимыми приборами и оборудованием займет не менее месяца и потребует участие около 20 специалистов при выплате им не менее $100 тыс. 
     Стоимость геодезических и других  вспомогательных работ можно оценить в сумму около $100 тыс. 
     В городских условиях каждый этаж необходимо оснащать вытяжками с разрядниками для нейтрализации токсичных компонентов выхлопного газа. Определим эту составляющую.
     Основная проблема вентиляционных выбросов из гаражей, паркингов и стоянок в том, что их вентиляция аккумулирует токсичные вещества, образующиеся при работе автомобилей в месте выброса воздуха из вентиляции. Следствием этого является концентрирование выхлопных газов автомобилей внутри тоннеля и вокруг вентиляционных шахт, через которые осуществляется выброс загрязненного воздуха. Наиболее загрязненный выхлоп автомобилей происходит во время запуска двигателя и при его прогреве, т.е. как раз в помещениях гаражей, стоянок и паркингов.
Выхлопные газы автомобилей содержат:
• продукты неполного сгорания жидкого топлива (СО, сажа, углеводороды, др);
• продукты окисления азота воздуха - различные оксиды азота;
• полициклические ароматические углеводороды (в том числе бенз(а)пирен).
     Все указанные в данном списке вещества являются вредными и трудноудаляемыми. Концентрация этих веществ в воздухе гаражей, паркингов и тоннелей может достигать концентраций указанных в таблице:

Наименование токсичного компонента
выхлопа автомобиля Химическая формула Количество в выхлопе одного автомобиля, мг/час
оксид углерода CO 100000
альдегиды (суммарно) CH2O (формальдегид)
CH2-CH-CHO (акролеин) 10000
сажа (углерод) C 10000
углеводороды простого строения (суммарно) CH, CH4, C3H6 и др. 30000
бенз-а-пирен C20H12 3000
• Содержание токсичных веществ в вентиляционном выбросе при вытяжке 10000м3/ч и одновременной работе автомобилей:
Количество одновременно работающих автомобилей, шт Содержание токсичных газов в вентиляционном выбросе, мг/м3 Предельно допустимые концентрации выхлопных газов в воздухе, мг/м3 Содержание токсичных веществ после «Газоконвертора «Ятаган», не более мг/м3
10 15-25 3 0,3-0,5
20 60-100 3 0,6-1,0
30 45-75 3 0,8-1,5
50 75-125 3 1,5-2,5
100 150-250 3 3,0-5,0
     Токсичные компоненты выхлопных газов по-разному влияют на организм человека. Оксид углерода вызывает кислородное голодание организма и поражает центральную нервную систему. Альдегиды (формальдегид, уксусный альдегид, акролеин и др.) раздражающе действуют на слизистые оболочки и поражают нервную систему. К числу канцерогенных веществ относятся бензапирен, полициклические ароматические углеводороды, антрацены. Они являются сильными ядами, вызывают пищевые отравления,   разрушают органы дыхания и нервную систему. 
     В настоящее время основным и самым распространенным методом нейтрализации вышеуказанного эффекта является метод рассеивания вентиляционных выбросов из тоннелей. Это ведет к образованию значительных загрязненных территорий вокруг вентиляционных шахт.
     В отношении суммарного объема выходящих из глушителя легкового автомобиля выхлопных газов в среднем можно ориентироваться на следующую цифру – один литр сжигаемого бензина приводит к образованию примерно 16 кубометров смеси различных газов. При скорости 60-70 км/час на прохождение 1 км трассы автомобилем в среднем расходуется  около 0,04 литра бензина и выделяется 0,6 м; выхлопных газов. По одной полосе движения в магистрали-эстакаде в среднем за один час проходит  2000 легковых автомобилей, которые могут выделить в объем магистрали-эстакады до 1200 м; выхлопных газов. На одном этаже магистрали-эстакады двустороннего движения протяженностью 1 км, содержащем 4-е полосы движения и 2-е резервно-технические (буферные) полосы, выделяется в четыре раза больше выхлопных газов -  4800 м;.  Полный объем 1 км этажа магистрали-эстакады  с учетом резервно-технических полос составляет 45 000 м; и в нем выхлопной газ рассеивается, Для ликвидации токсичных компонентов выхлопных газов требуется установить на каждом этаже столько очистных установок, сколько требуется для очистки указанного объема загрязняемого выхлопным газом воздуха.
     Известны газоконвертеры «Ятаган» - газоразрядно-каталические  установки для очистки 12000 м;/час  воздуха с содержанием в нем не более 1000 мг/м3 органических загрязнений - стоимостью за установку «Ятаган 12,0-1000»  $50 тыс.  То есть на этаж  потребуется 4 подобные установки, на два этажа - 8 установок  (стоимость $400 тыс.),  а на три этажа – 12 установок (стоимость $600 тыс.)
     Установки эффективно работают при содержании вредных примесей в 1 м; воздуха не более 1000 мг. При указанной интенсивности движения на каждом километре одного этажа магистрали-эстакады по максимуму может находиться до 200 автомобилей (до 50 автомобилей на каждой из 4-х полос движения), которые  выбрасывают  в 1 м; воздуха объема эстакады  выхлопного газа не более  400 мг токсичных веществ. А это количество вредных веществ в 2,5 раза меньше предельного значения содержания вредных веществ (1000 мг/м;), которые способны удалить из воздуха 
     Таким образом, оснащение двухэтажной магистрали-эстакады  с парковочным этажом (три уровня) очистными установками обойдется в сумму порядка $600тыс.
     В результате, затраты на установку и оснащение магистрали-эстакады по удельному показателю составят $7,850млн.
     Стоимость квадратного метра пролетов трех этажей (54000м;) составит $145, а в пересчете только на восемь полос движения шириной 3 метра каждая (24000м;) - $330.
     В частности, при установке подобной полностью оснащенной трехуровневой  магистрали-эстакады на основе стального каркаса, например, в Москве по радиальному направлению от  ТТК до МКАД (10км) и дальше – в Подмосковье – на 15 км (общая протяженность 25 км) ее себестоимость составит порядка $196млн, а для 16 основных радиусов - $3,14млрд.
     Для крупных городов целесообразно по каждому направлению движения вести дополнительную полосу для надземных автопоездов или электропоездов (аналога метро), а также соответственно буферную полосу, что в значительной степени разгрузит транспортную систему города и составит конкуренцию подземному метро. При этом удельная себестоимость сооружения с  учетом наличия на ней  дополнительных полос для надземных поездов  с учетом  себестоимости каждой полосы ($0,650млн.) возрастет  до $10,5млн.
     Масса двухуровневой магистрали-эстакады с восемью  полосами движения  на основе металлопроката, являющаяся нагрузкой 42 стальных колонн  диаметром 30см, сечением 17600мм;, составляет  11059 тонн. То есть  на общую площадь колонн-опор по сечению 739200мм; действует 110590000 ньютонов, или один квадратный миллиметр подвергается давлению 150н/мм;. При пределе прочности  стали  600н/мм; конструкция имеет примерно 4-кратный запас прочности. На полосах движения обоих  уровней магистрали-эстакады указанной конструкции может одновременно находиться в движении до 400 легковых автомобилей массой в среднем по 2 тонны каждая. На парковочном этаже может находиться 660 автомобилей. Если учесть их общую массу, которая составит 2120 тонн, то конструкция с дополнительной нагрузкой в виде автомобилей и общей массой около 13179т, подвергаясь максимально возможной нагрузке,  сохраняет запас прочности близкий к 3,5.
     Следует отметить, что, не противореча имеющимся стандартам и нормам, можно существенно (до 60%) уменьшить массу конструкции и ее себестоимость за счет исключения сталефибробетонного дорожного покрытия, заменив его на  новые композитные покрытия из угле- или стеклопластика.
     Оценим среднегодовые затраты на эксплуатацию 1 км указанной эстакады.
     Основные статьи затрат: дооборудование и переоборудование; уборка;  техобслуживание, подача электроэнергии; оплата необходимого персонала.
  1.  Ежегодно могут быть обновлены табло-указатели, часть светильников, часть телекоммуникационной аппаратуры. Если принять это ежегодное обновление за 10% от стоимости имеющегося оборудования данного типа ($50000), то ежегодные расходы составят $5000.
   2. Уборка эстакады может проводиться один раз в две недели или месяц в зависимости от времени года с помощью механизмов с разбрызгивателями воды и щетками изнутри и снаружи подобно мойке электропоездов. Расходы на эти операции пренебрежимо малы.
   3. Оценка расхода электроэнергии.
   3.1. При размещении 160 светодиодных светильников мощностью 35Вт через каждые 50 метров на трех уровнях эстакады и включении их в среднем на 10 часов каждый день для освещения годовые затраты электроэнергии составляют около 20 000 кВт•час. При цене электроэнергии $0,1 за один кВт•час оплата этого расхода электроэнергии составит $2000.
   3.2. При размещении 160 светодиодных табло-указателей мощностью 35Вт через каждые 50 метров на полосах движения в режиме постоянного включения годовые затраты электроэнергии составляют около 50 000 кВт•час. При цене электроэнергии $0,1 за один кВт•час оплата этого расхода электроэнергии составит $5000.
   3.3. При постоянной работе очистителей воздуха общей производительностью 135 000 м;/час с энергозатратами около 0,12Вт/м; годовой расход электроэнергии составляет порядка 142 000 кВт•час.  При цене электроэнергии $0,1 за один кВт•час оплата этого расхода электроэнергии составит $14200.
   4. Кроме вышеуказанного, необходимо учесть оплату персонала, обслуживающего эстакаду. Поскольку практически все работы будут автоматизированы, постольку этот персонал будет состоять из нескольких человек, большинство которых представляет аварийную бригаду. Этот персонал может обслуживать 15-20 километров эстакады. Поэтому годовое содержание этих специалистов, размером около $100 тысяч, в пересчете на удельный показатель в 1 км сводится к $10 тысячам.
   6. Необходимо учесть также те или иные непредвиденные расходы. Их размер оценим в $4 тысяч.
     Таким образом, общие удельные эксплуатационные расходы за один год в среднем составляют около $40 000.
     Для сравнения приведем официальные данные удельной стоимости годовых эксплуатационных расходов для наземной восьми полосной магистрали в России.
     По данным журнала-каталога «Транспортная безопасность и технологии 2005 № 2» («Проблемы безопасности российских автодорог») ежегодно на ремонтно-восстановительные работы 1 километра автодорог, проводящихся раз в пять лет (ремонтируется порядка 10 тысяч километров дорог), расходуется 5 миллионов рублей, или около $170 тысяч, то есть $34 тысячи в год. Кроме этого ежегодно на поддержание дорог в надлежащем состоянии в среднем расходуется 13,7 млрд. рублей, или около $1000 на один километр. За 7 лет эта сумма возросла по меньшей мере на треть.
     В среднем же в России в настоящее время на ремонт и содержание дорог при протяженности дорожной сети общего пользования 747 тыс. км ежегодно  выделяется порядка $6 тыс. на 1 километр, что меньше величины аналогичных затрат в Европе в 2,5 раза.
     Из этого следует, что ежегодные удельные эксплуатационные расходы на магистраль-эстакаду вполне сопоставимы с расходами на ремонтно-восстановительные работы для аналогичных наземных магистралей.
Примечание.
     Если в городе нагрузка (пропускная способность на магистраль) на магистраль в ближайшие годы по расчетам не превысит 10 тысяч автомобилей, то достаточно будет установить над наземной магистралью один уровень эстакады с четырьмя полосами движения и двумя буферными полосами с организацией указанным образом безостановочного движения с пропускной способностью для одной полосы движения 2000 автомобилей в час. Тогда въезды на надземный уровень и съезды с него на наземную магистраль становятся переездами с наземного уровня на надземный и интегральная пропускная способность магистрали будет более 10 000 автомобилей в час.
     При этом затраты на монтаж и установку одноуровневой эстакады на стальном каркасе по сравнению с двухуровневой уменьшатся примерно вдвое и составят около $2,5млн.  на один километр. Удельная себестоимость одной полосы движения на эстакаде останется примерно той же, что и для двухуровневой эстакады -  $0,6млн. Средняя скорость движения по надземной магистрали составит порядка 75 м/час.      
     Известна практика установки одноуровневых эстакад вдоль магистралей и над ними во Вьетнаме. Однако там режим движения на наземной и надземном уровнях остается традиционным, за единственным исключением: направление движения на обоих уровнях устанавливается противоположным. Иначе говоря, к примеру, если  по наземному  уровню автомобили движутся на юг, то по надземному уровню автомобили движутся на север.
     Если же расчеты по величине пропускной способности не оправдаются, то несложно над имеющимся уровнем эстакады смонтировать еще один уровень, увеличив суммарную пропускную способность эстакады до 16 тысяч автомобилей в час.    
3.4.  Сравнительный анализ.
     Как  это уже было отмечено выше, главным достоинством многоуровневых магистралей-эстакад новой конструкции (двухэтажные с межэтажными переездами и буферными полосами) является их в разы большая пропускная способность, способность без пробок и заторов проводить транспортные потоки, способность отделять основной поток грузового и пассажирского транспорта от основных потоков легковых автомобилей и тем  самым обеспечивать быстрое и безостановочное перемещение транспортных потоков.
     Число полос движения на магистралях-эстакадах согласовано с числом полос движения дорог, подведенных к ним, и  не может быть меньше числа последних, что способствует плавному протеканию транспортных потоков по эстакадам без задержек в любое время суток.
     Многоуровневые магистрали-эстакады на основе стального каркаса, являясь по конструкции близкими к транспортным металлическим эстакадам (для трубопроводов, на шельфах и т.п.)  и металлическим мостам, являются такими же надежными и обладающими намного большим ресурсом, чем обычные дорожные сооружения с непрочным асфальтовым или асфальтобетонным покрытием. 
     При наличии заранее подготовленных и легких по сравнению с железобетонными конструкциями конструкций из металлопроката, сборка и установка магистралей-эстакад может быть осуществлена в течение нескольких месяцев, а не лет, как это происходит в настоящее время при строительстве наземных магистралей. Расходы в этом случае на зарплату и аренду оборудования снижаются в несколько раз. Например, рассчитанная выше себестоимость изготовления и установки двухэтажных магистральных эстакад преимущественно для междугороднего сообщения составляет $5млн. (стоимость полосы движения $0,6млн.)  при  пропускной способности  до 16 тыс. автомобилей в час, или 384 тысячи автомобилей в сутки (восемь полос движения), тогда как известные цифры по России, в которые обходится строительство шестиполосной наземной магистрали составляют  $10млн. и выше (в США полоса движения стоит порядка $2млн.). Причем  пропускная способность их   многократно ниже, а пробки на них при их перегрузке возникают регулярно.
     При установке многоуровневых эстакад-магистралей на основе металлопроката темп строительства, независимо от типа грунта, существенно ускоряется благодаря использованию свайной технологии, когда вместо использования бетонных фундаментов для металлических опор-колонн последние монтируют на предварительно вбитых трубах-сваях или же при сравнительно легких конструкциях сами колонны-опоры вбивают в грунт.
     Наиболее выгодно производить металлоконструкции для магистралей-эстакад предложенной конструкции в России, Украине и Китае при развитости в них соответствующих отраслей и сравнительно невысокой стоимости рабочей силы и строить новые дорожные сооружения как у себя, так и в других странах, обеспечив соответствующую патентую охрану.
     Установка магистралей-эстакад предложенной конструкции  это - существенное увеличение товарооборота, снижение потерь от пробок, аварий, получение десятков миллиардов долларов прибылей.
     Соответствующими заказами загружаются простаивающие ныне производства, территории сравнительно  быстро покрываются  сетью эффективных  надежных магистралей,  товарооборот увеличивается, экономика растет, что особенно важно при наступающем кризисе.
     Отметим также и то, что развертывание кризиса в недалеком  времени приведет к существенному падению спроса на сталь и цемент и соответственно к  сворачиванию производства этих продуктов и убыткам производителей. Предотвратить системный кризис невозможно, но смягчить его развитие в указанном сегменте или даже оставить производство стали и цемента, по крайней мере, на прежнем уровне вполне возможно при введении нового инновационного инструмента, позволяющих развернуть ежегодное потребление стали и цемента в новом сегменте на сотни миллиардов долларов в год.
     Этим инновационным инструментом может послужить данная конструкция.
     Приведем необходимые удельные показатели по 4-м вариантам  эстакады.
1. Транспортно-транспортирующий коридор (1 км), объединяющий в одном объеме на двух связанных уровнях железнодорожные полосы, автотранспортные полосы движения, трубопроводы, линии связи и т.д.
     Масса стали – 6000 т. Масса цемента – 6000 т. Затраты – $10,0 млн.
2. Двухуровневая магистраль-эстакада – 1 км - на основе стального каркаса (междугородний вариант).
    Масса стали – 2600 т. Масса цемента – 4500 т. Затраты – $5,0 млн.
3. Двухэтажный стальной путепровод (0,5 км) с подводами.
    Масса стали – 1700 т. Масса цемента – 2900 т. Затраты – $3 млн.
4. Двухэтажная магистраль-эстакада – 1 км - для проезда легковых автомобилей, включающая дополнительный  парковочный этаж  на верхнем уровне (городской вариант эстакады).
     Масса стали – 4100 т. Масса цемента – 7100 т. Затраты – $7-8 млн.
     Оценим потребность в стали и цементе для компактных транспортно-транспортирующих коридоров (ТТК). Известно, что уже началось строительство Китаем по «Шелковому пути» наземного транспортного коридора, основой которого является железная дорога. Известно также, что Россия запланировала строительство дублера Транссибирской магистрали, а Бразилия давно мечтает соединить транспортным коридором берега двух океанов. Кроме того, между Россией и США еще в 90-х годах прошлого века были проведены переговоры относительно строительства транспортного коридора под Беринговым проливом с проводкой его от Аляски  в США через Канаду и в Европу через Россию. Протяженность этих транспортных коридоров в совокупности составит порядка 40 тысяч километров. При установке по этим направлениям предложенного компактного надземного ТТК потребуется порядка 240 млн. тонн стали и столько же тонн цемента. При строительстве этих коридоров в течение 4-х лет ежегодная потребность в стали и цементе для них составит около 60 млн. тонн того и другого соответственно.
     Поскольку магистраль-эстакада в ее междугороднем варианте  в несколько раз дешевле аналогичной по числу полос наземной магистрали и обладает свойством беспробочности, постольку целесообразно соединить на наиболее напряженных направлениях города и регионы в России, Китае, Японии, США с помощью предложенной стальной магистрали со сталефибробетонным дорожным покрытием. Если в течение 4-х лет по этим направлениям будет установлено порядка 20 тысяч километров стальных эстакад, то ежегодная потребность в стали  составит 13 млн. тонн, а цемента – 22,5 млн. тонн.
     В большинстве стран мира до сих пор на многих напряженных железнодорожных направлениях отсутствуют путепроводы и действуют наземные переходы со шлагбаумами, что приводит к многочисленным ежегодным жертвам, а там, где путепроводы установлены, они при напряженном движении автомобилей, как правило,  создают многочасовые пробки. Если за четыре года на напряженных направлениях смонтировать порядка  десяти тысяч двухэтажных стальных путепроводов, пропускающих без заторов и пробок по верхнему этажу легковые автомобили, а по нижнему этажу преимущественно грузовые автомобили, то интенсивность движения увеличится, а число жертв на железнодорожных переездах существенно уменьшится.  Если в течение 4-х лет будет смонтировано 10000 двухэтажных путепроводов, то потребность в стали для них ежегодно составит не менее 4 млн. тонн, а в цементе - не менее 7 млн. тонн.
     Известно также, что в большинстве крупнейших городов мира потери от пробок, аварий и экологического загрязнения составляют астрономические цифры. Приведем собранные нами данные  по ежегодным убыткам по 392 крупнейшим городам  10 стран  мира, а также их  снижение  за счет установки новых беспробочных  дорожных сооружений,  расходы на их установку и  оценку сроков их окупаемости.
     Для сравнения убытков по трем указанным составляющим по крупнейшим городам 10 стран мира, суммирования этих убытков и оценки окупаемости установки беспробочных и экологически чистых новых дорожных сооружений, отделяющих основные транспортные потоки от потоков пешеходов, сведем опубликованные и расчетные данные в одну таблицу.


     Из таблицы видно, сколь значимы потери, возникающие при отставании роста транспортной сети от роста продаж автомобилей даже в самых развитых странах мира. Становится также понятным, что решение проблемы находится в увеличении пропускной способности магистралей в соответствии с ростом числа автомобилей и создании возможности для движения транспортных потоков без возникновения пробок.
     Если ориентироваться на указанную в таблице протяженность городских двухуровневых магистралей-эстакад с парковочным этажом (46,57 тысяч километров) и возможность их установки в течение 4-х лет, то ежегодная   потребность в стали составит порядка 50 млн. тонн, а в цементе – порядка 80 млн. тонн.
     Таким образом, если в течение ближайших 4-х лет начать установку всех четырех типов стальных эстакад указанным образом, то ежегодная потребность в стали составит около 127 млн. тонн, а в цементе около 170 млн. тонн.
     Если учесть, что только один Китай производит ежегодно порядка 700 млн. тонн стали и порядка 1800 млн. тонн цемента, то понятно, что ресурсы для этого найдутся, и вместе с тем падение спроса на сталь и цемент в других отраслях будет в значительной степени компенсировано.

                Литература
1.Пат. 105628  РФ,  МКИ E02C 1/04.  Эстакада для перемещения транспортных средств на разных уровнях.  Ю.Ф. Макаров.
2. Пат. 73716 Украины, МКИ E02C 1/04.  Эстакада для перемещения транспортных средств на разных уровнях.  Ю.Ф. Макаров.
3. Пат. 2447222  РФ,    МКИ E02C 1/04.   Эстакада для перемещения и размещения транспортных средств на различных уровнях. Ю.Ф. Макаров.
4. Пат.  2422908 РФ, МКИ G08G 1/01. Способ регулирования транспортных потоков на магистралях.  Ю.Ф. Макаров.
5.  Пат.  2476633  РФ, МКИ E02C 1/04.  Многоуровневая магистраль-эстакада для перемещения транспортных средств и передачи транспортируемых сред.  Ю.М. Низовцев,  А.В.  Анцыгин.
6. Пат.  2380474 РФ, МКИ E02C 1/04. Способ поступательного перемещения  транспортного средства и устройство для его осуществления.  Ю.Ф. Макаров.
7. Заявка РСТ WO0194702 (A1). Haeng Lee Soo [KR]. 13.12.2001.
8.  Пат.  108046  РФ, МКИ E02C 1/04.   Сеть транспортных магистралей для крупных городов и их пригородов.  Ю.М. Низовцев,  А.В.  Анцыгин.
9. Пат. 3176909 Японии.  МКИ E02C 1/04.    Сеть транспортных магистралей для крупных городов и их пригородов.  Ю.М. Низовцев,  А.В. Анцыгин.
10. Низовцев А.Ю., Низовцев Ю.М. Двухуровневый разгрузочный беспробочный путепровод. Варианты конструкции и их экономическая оценка. Бюллетень транспортной информации. М., № 12. 2012г., №№ 1,2. 2013г.


4. Разработка технических решений для реализации принципа безостановочного движения автомобилей по магистралям (без заторов и пробок).
Development of technical solutions for implementing the principle of non-stop traffic on highways (without congestion and traffic jams).
Ю.Ф. Макаров, Ю.М. Низовцев.
Makarov Y.F., Nizovtsev Y.M.
Москва. 2011-12.

                Аннотация

Существующий в настоящее время подход к регулированию транспортных потоков при движении с повышенной плотностью не может решить проблему образования заторов и пробок в крупных городах всего мира. Выявление недостатков этого подхода дало возможность  на основе известного способа регулирования транспортных потоков ramp metering разработать новую методику, позволяющую практически исключить образование на магистралях заторов и пробок и повысить пропускную способность магистралей в 1,5 – 2 раза. Приведены примеры методик для магистралей как без светофоров, так и со светофорами  с организацией по ним безостановочного скоростного движения автомобилей.
Ключевые слова: наземные магистрали, повышенная пропускная способность, безостановочное движение.

4.1.  Состояние дел  по регулированию транспортных потоков при движении с повышенной плотностью в настоящее время.
     Рассмотрим вкратце состояние дел в настоящее время по регулированию транспортных потоков в условиях переполнения магистралей автомобилями, или движения с повышенной плотностью.
     Применяемые в настоящее время методы регулирования транспортных потоков на городских магистралях в условиях существенного повышения плотности движения, вызванного значительным приростом числа автомобилей, перестали быть эффективными. Свидетельством этого являются каждодневные многочасовые заторы и пробки почти во всех крупных городах мира. С пробками борются по-разному.
     Например, французская компания Renault предлагает свой вариант решения проблемы городских пробок и дефицита парковочных мест. Идея конструкторов проста   средство передвижения должно быть трехколесным. Такова концепция мотороллера Renault Ublo. Для европейских городов, где скорость ограничена 50 км/ч, Ublo вполне хватает четырехтактного двухцилиндрового двигателя объемом 124 куб. см. А компактные размеры мотороллера (длина 2,03 м при ширине 0,77 м) превращают проблему парковки в предельно легкую задачу. Конструкторы позаботились о водителе и пассажире, укрыв их от дождя и ветра прозрачной крышей. Правда, тепло и сухо там лишь при температуре плюс 25 по Цельсию. Несколько багажных отсеков общей емкостью 120 литров размещены под рулем и сиденьем, а также в задней части мотороллера. Безопасность водителя обеспечивает фронтальная воздушная подушка. 
     Аналогичный вариант решения проблемы заторов предложили английские ученые из университета в городе Бат. Новый автомобиль называется Clever (сокращенно от Compact Low Emission Vehicle for Urban Transport   Компактное средство городского транспорта с низким уровнем выхлопа). При создании этого принципиально нового типа автомобиля разработчики пытались сочетать безопасность традиционных машин с маневренностью мотоциклов. Clever развивает скорость до 80 км в час. Автомобиль состоит из металлического корпуса примерно такой же высоты, что и обычные машины. Место для пассажира находится за креслом водителя. Как заверяют разработчики ее двигатель работает тише, а выхлопов — меньше, чем у обычного автомобиля, поскольку она работает на сжатом газе.
     В теории, рассматривающей движение транспортных потоков, до сего времени используется   гидродинамическая аналогия – модель Лайтхилла-Уизема. В своей классической работе (Lighthill M.J., Whitham G.B., Proc. R. Soc. A 229, 317 (1955)) они  писали: «…Основная гипотеза теории состоит в том, что в любой точке дороги расход (автомобили в час) есть функция плотности (автомобили на милю)…». «На основе этого и еще ряда допущений и последующего обобщения было получено уравнение Бюргерса, которое можно рассматривать как скалярное одномерное уравнение Навье-Стокса для несжимаемой жидкости с единичной плотностью», отмечает Семенов В.В. [1]. Один из представителей отечественной науки о транспортных потоках Афанасьев М.Б. также пишет: «…  движение плотного транспортного потока по улице или дороге напоминает движение воды в канале… канал определенного сечения может пропустить вполне определенное количество воды в единицу времени. Если мы хотим пропустить через канал большее количество воды, то должны увеличить его сечение. Нечто подобное происходит и с транспортным потоком, движущимся по своему каналу - улице или дороге. Проезжая часть определенной ширины может пропустить вполне определенное количество автомобилей, и если мы хотим увеличить ее пропускную способность, то должны расширить дорогу…  Эта аналогия дала специалистам основание применить для изучения закономерностей транспортных потоков законы движения жидкости. Такая модель, правда, с определенными ограничениями позволяет проводить важные исследования и решать ряд практических вопросов по регулированию движения.». [2].   
     Однако сравнение результатов, полученных на этой модели с реальными характеристиками транспортного потока показало, что эта математическая формула ничему реальному не  соответствует. Модель «жидкости на дороге» (модель Лайтхилла-Уизема) имеет границы до определенных скоростей и плотностей. Затем происходит «фазовый переход», и эта модель перестает работать. Приходится вводить еще две модели – свободный поток и перемещающиеся пробки. Возникает вопрос: «Какие параметры определяют эти фазовые переходы?». Например, для понятия «агрегатное состояние вещества» определяющим параметром является температура. Для гидродинамических переходов – скорость потока и т.п. Для транспортных потоков этот вопрос остается открытым [1].
     Ученые Национального исследовательского центра Лос-Аламоса (Los Alamos National Lab. – LANL) выделяют следующие паттерны транспортного потока:
     Стадия 1. Пока дорога не загружена, автомобилисты движутся на удобной им скорости, свободно переходя на соседние полосы движения. На этой стадии автомобили сопоставимы с потоком частиц, имеющих большую свободу в своем перемещении.
     Стадия 2. Как только дорога становится переполненной, автомобилисты внезапно теряют большую часть свободы перемещения и вынуждены двигаться уже как часть всеобщего транспортного потока, согласовывая с ним свою скорость. При этом они уже не имеют возможности свободно менять полосу движения. Эта стадия, подобная потоку воды, называется «синхронизированным» потоком.
     Стадия 3. При очень большом числе автомобилей в потоке движение приобретает прерывистый характер (т. н. режим «stop-and-go»). На этой стадии транспортный поток можно уподобить потоку замерзающей воды, автомобили становятся на какой-то промежуток времени как бы «приклеенными» к одному месту дороги.
     Таким образом, в теории транспортных потоков последний рассматривается как поток жидкости или газа. Поэтому понятие «фазового перехода» в транспортном потоке введено по аналогии с фазовыми переходами в жидкостях – превращение пара в воду или воды в лед.
     Семенов В.В. поясняет: «Объяснение же момента и динамики смены фазы в транспортном потоке, по аналогии с тем как это происходит в природе, на сегодняшний день пока нет. Иными словами, фазовые переходы – это качественные скачкообразные изменения в скорости и плотности транспортных единиц в потоке. Эти изменения возникают локально и распространяются волнообразно по потоку. В результате поток превращается в «желе». Такое состояние может сохранять достаточно долго, час или два. Возникает чаще у въездов-съездов на автострадах. Эти явления не описываются ни одной из существующих математических моделей, а только лишь реалистично воспроизводится на имитационных моделях клеточных автоматов. Поэтому механизм фазовых переходов, если они существуют в реальности, а не просто являются красивой классификацией, до сих пор не понятен [1].
4.2.  Новый подход к решению проблемы заторов и пробок.
     Таким образом, методы регулирования транспортных потоков ориентируются на установление определенного порядка в рамках складывающихся на магистралях дорожных ситуаций с целью улучшения этих ситуаций. И этот порядок основывается на  гидродинамической модели транспортного потока, которая, как было отмечено выше, не является адекватной для всех дорожных ситуаций и, в частности,  не работает при уплотнении транспортного потока. Как результат, непреходящие пробки на магистралях больших городов. 
     В рамках предложенного нами подхода решение проблемы пробок рассматривается в иной плоскости – в плоскости сохранения, точнее,  формирования и сохранения режима транспортного потока, соответствующего указанной выше стадии 1, то есть стадии свободного потока. Определенный тип  регулирования транспортных потоков может сформировать такую транспортную ситуацию, при которой уплотнение транспортного потока и образование заторов и пробок в силу этого уплотнения не возникает. То есть  предлагается блокировка перехода стадии 1 в стадии 2 и 3. Иначе говоря, предлагается формировать и сохранять режим дорожного движения на магистрали, при котором автомобилисты движутся на скорости, удобной для перехода на соседние полосы движения, то есть все время удерживать такую плотность транспортного потока, при которой автомобили располагаются при движении достаточно далеко друг от друга и обеспечены пространством для маневра.
     Конечно, существуют и другие причины для образования пробок, например, авария, в результате которой образуется сужение трассы, что также приводит к образованию пробки. Тем не менее, и эта проблема так же является вполне решаемой в рамках предложенной новой методики регулирования, так как введение резервно-технической (буферной) полосы только для въезда-съезда автомобилей позволяет использовать ее и для объезда мест аварий во многих случаях, поскольку  аварии редко перекрывают все полосы  трассы.
     Вернемся, однако, к предлагаемым конкретным методам  регулирования транспортных потоков, с помощью которых формируется такая транспортная ситуация, при которой уплотнение транспортного потока и образование пробок в силу этого уплотнения не возникает.
     Формировать и удерживать благоприятный режим движения на магистрали, или стадию 1 свободного потока можно при определенной доработке на основе уже несколько десятков лет известной методики ramp metering [3], в соответствии с которой при чрезмерном уплотнении движения на отдельном участке дороги производится теми или иными  способами ограничение въезда на этот участок автомобилей.
     Предложенная нами модификация этой методики сводится к следующему. На всех въездах на магистраль устанавливаются светофоры, управляемые контроллерами по программе, которая разрешает въезд только при интегральной скорости транспортного потока, например, в интервале 60-100 км/час, данные о скорости транспортного потока постоянно поступают на контроллер, например, с установленных здесь же радаров. Сразу же при выходе скорости транспортного потока за нижний предел, контроллер  дает команду на включение запрещающего въезд на магистраль сигнала светофора. Сигнал светофора переключается на разрешающий только при наборе транспортным потоком скорости, близкой к верхнему пределу, например, 90 км/час (в зависимости от расположения трассы и времени эти интервалы могут быть различными, например, 30 – 70 км/час, 40 – 100 км/час). Этим самым в указанные выше стадии 2 (синхронизированный поток) и 3 (режим «stop-and-go»)  транспортный поток не попадает и возникновение пробок в зависимости от уплотнения потока и соответствующего падения его скорости не происходит.
     Предложенный подход вместе с тем позволяет за счет выбранного интервала скоростей достигнуть, как это будет показано ниже, максимально возможной в данных условиях пропускной способности каждой полосы движения вместе с возможностью для каждого автомобиля менять полосы движения, что в условиях, например, часто расположенных въездов на магистраль и съездов с нее в городе, является необходимостью.
     Дополнительно к этому смежная с въездными и съездными участками магистрали полоса резервируется как буферная, то есть используется только для въезда и съезда автомобилей, а также для объезда мест аварий или ремонта. Это решение позволяет, по крайней мере, снизить вероятность образования пробок из-за аварий до минимального предела, а также  избежать пробок на магистрали у мест съезда автомобилей с нее, так как автомобили перед съездом с магистрали заранее переезжают на эту резервно-техническую полосу и не создают помех другим автомобилям на действующих полосах движения.
     Приведем выдержку из статьи Афанасьева М.Б «Транспортный поток», чтобы показать очевидную неадекватность традиционного гидродинамического подхода для уплотненного движения транспортных потоков, как это было отмечено Семеновым В.В.[1].
     «…Отметим, что в соответствии с традиционной  теорией транспортных потоков, ориентированной на гидродинамическую модель, транспортный поток можно характеризовать тремя основными параметрами: интенсивностью N, средней скоростью V и плотностью D. Эти параметры связаны основным уравнением транспортного потока: N = DV.
     Графически это уравнение представляет собой основную диаграмму транспортного потока, общий вид которой показан на рис. 1.
 
Рис. 1. Основная диаграмма транспортного потока
     Пользуясь уравнением и диаграммой, можно определять характеристики транспортного потока. Так, средняя скорость выражается через тангенс угла наклона прямой, соединяющей начало координат с точкой, координаты которой характеризуют определенную интенсивность и плотность (N/D). Максимально возможная при данных условиях интенсивность движения, как это следует из диаграммы, достигается при определенной плотности транспортного потока (точка A на диаграмме) и называется пропускной способностью полосы движения или дороги в целом. Характерно, что при плотности потока, большей, чем в точке A, интенсивность движения снижается. Объясняется это тем, что при большой плотности движения, часто возникают заторы, снижается скорость и это приводит к уменьшению количества автомобилей, проходящих в единицу времени через какое-либо сечение или участок дороги. Из основной диаграммы и уравнения транспортного потока следует очень важный для регулирования движения вывод: в тех случаях, когда возникает потребность пропустить по дороге максимально возможное количество автомобилей, необходимо установить с помощью знаков определенный режим скорости, который обеспечивает наибольшую интенсивность» [2].
     В.В. Семенов и ряд указанных выше специалистов США показали, что гидродинамическая модель неприменима для движения транспортных потоков высокой плотности, поэтому, на наш взгляд, используемые общие понятия, определения и уравнения, приведенные выше, не могут адекватно описывать и объяснять  все ситуации в  транспортных потоках.
     В связи с этим пришлось ввести, на наш взгляд, более адекватную модель движения транспортного потока, которую и приведем ниже.
     Рассмотрим процесс формирования транспортных потоков на магистралях без светофоров (без регулируемых перекрестков) [4].
     Водитель, двигаясь с определенной скоростью по полосе движения, соблюдает дистанцию безопасности. Ее протяженность зависит от скорости движения и определяется из следующего соотношения:
                lдб  = ;з • v + v;/50,
где ;з – время задержки, то есть время реакции водителя на изменение окружающей обстановки; v – скорость автомобиля.
     Если окружающая обстановка для водителя является стабильной и не беспокоит его, то, как показывает опыт,  в среднем ;з  составляет около 0,5 сек, что характерно при стабильном движении автомобилей по выбранным им полосам движения значительное время, например, на междугородних магистралях-хайвеях со скоростью до 100 км/час. 
     При снижении скорости за предел в 30км/час, например,  при повышении плотности транспортного потока, автомобили сближаются, появляется своего рода теснота, которая увеличивается с уменьшением скорости. Обстановка на дороге становится более сложной и время задержки увеличивается. Опыт показывает, что в этом случае ;з    увеличивается до 1 сек.
     При высоких скоростях движения, начиная от 90-100 км/час, напряжение водителя также увеличивается, так как опасность возрастает, и  ;з    снова увеличивается до 1 сек.
     Однако  время задержки 0,5 секунды сохраняется при скоростях автомобиля от 30км/час до 90-100 км/час только при стабильном движении автомобилей, без «перемешивания» потока, то есть   без частых смен автомобилями полос движения. А это «перемешивание», как правило, происходит в городских условиях при наличии регулярно расположенных, частых въездов на магистраль и частых  съездов с нее. Характерным примером этого является  «Третье транспортное кольцо» (ТТК)  Москвы. В этом случае ситуация для водителя является сложной и время задержки составляет около 1 секунды.
     Время реакции водителя ;з, конечно, зависит от опытности и квалификации водителя, но в среднем оно таково.
     Показатель v;/50  учитывает разброс тормозных систем автомобилей.
     Тормозной путь автомобиля       sт = v;/2a, где а – отрицательное ускорение в м/сек;. По техническим требованиям для современных транспортных средств, а должно быть не меньше 5 м/сек;. Допустимый разброс имеет порядок 10%. Возьмем в качестве примера худший вариант – автомобиль, идущий впереди, отрегулирован при торможении на  а = 5,5 м/сек;, а следующий за ним автомобиль отрегулирован на  а = 4,5 м/сек;.  Тогда, если один автомобиль, идущий со скоростью 25 м/сек, пройдет при торможении v;/2а = 625/9, другой автомобиль пройдет путь v;/2а = 625/11. Разность этих двух отрезков будет такова: ;s = v;/9 - v;/11= (11v; - 9 v;)/99 = 2v;/99 ~ v;/50 (м). Или ;s = v;/2а1 - v;/2а2 = v;(а2 - а1)/ 2а1; а2. При а1 =  4,5м/сек; и   а2 =  5,5м/сек;  ;s = v;( 5,5 - 4,5)/2• 24,75 = v;/49,5 ; v;/50 (м).
     Например, при v = 25м/сек (90км/час) и ;з = 0,5 сек  дистанция безопасности  lдб = 0,5•25 + 25;/50 = 12,5 + 12,5 = 25м, а при ;з = 1 сек  lдб = 37,5м.
     Введем понятие динамической длины транспортного средства lд. Динамическая длина является суммой средней физической длины автомобиля ls  и дистанции безопасности lдб:
                lд = ls + lдб
     В среднем физическая длина автомобиля ls составляет 5 метров. Таким образом, динамическая длина lд – это участок дорожного полотна, который занимает автомобиль с учетом дистанции безопасности lдб.
     Отношение скорости движения автомобиля к динамической длине (v/lд) является максимальной пропускной способностью полосы движения N.
     Например, пять автомобилей движутся друг за другом на скорости 90км/час (25м/сек), время задержки ;з составляет 1 сек. Они занимают 212,5 метров полосы движения (5авт. х 42,5 м). При указанной скорости расстояние в 212,5  метров будет пройдено за  8,5   секунды, то есть за 8,5 секунды пройдут все пять автомобилей. Таким образом, каждый автомобиль проходит lд (42,5м) за  1,82 сек. За одну секунду автомобиль пройдет  23,3 метра, или округленно 5/9 lд.
     За один час пропускная способность полосы движения N при данной скорости и  времени задержки для водителя  ;з = 1 сек  составит:  5/9 х 3600сек = 2000 автомобилей в час.
     При снижении скорости будет меняться динамическая длина и пропускная способность полосы движения. Например, если автомобили движутся со скоростью 7,2 км/час  (2 м/сек) дистанция безопасности lдб составляет около 2,1 метра, то есть при времени задержки ;з = 1 сек расстояние между автомобилями составляет чуть больше 2 метров, динамическая длина lд – около 7 метров, а пропускная способность N = 2/7 ~ 0,3 авт/сек, то есть она сократилась примерно в два раза – с 5/9авт/сек до 3/10авт/сек.
     Указанный выше расчет пропускной способности при скорости 90 км/час дан для условий движения на городских магистралях, где практически непрерывно производятся съезды автомобилей с магистрали или въезды на нее с многочисленных городских улиц, что предполагает практически непрерывное маневрирование автомобилей для изменения полос движения при подготовке к съезду с магистрали или после въезда на нее и соответствующее напряжение водителя. То же самое характерно для городских магистралей-эстакад с их частыми въездами, съездами и переездами между этажами.  В результате, в этих случаях и в интервале скоростей от 30 км/час до 100км/час время реакции водителя на изменение ситуации, или время задержки составляет так же, как и вне этого интервала, порядка 1 секунды, то есть является повышенным.
     Введем также понятие плотности транспортного потока d, которая равна отношению физической длины автомобиля к динамической длине автомобиля: d = ls/lд. Данное выражение отражает степень заполнения автомобилями  полосы движения (в процентах) с учетом как средней физической длины автомобилей, так дистанции безопасности между ними, определяющейся в значительной степени скоростью движения автомобиля, что, на наш взгляд, является более точным, чем принятое в теории транспортных потоков выражение плотности транспортного потока через  число автомобилей на единицу (километр) длины, которое явным образом  не учитывает зависимость формирующегося между автомобилями расстояния от скорости их движения. Из выражения d = ls/lд  (см. табл. ниже) сразу же выявляется степень разреженности  автомобильного потока при различных скоростях движения при фиксированном времени задержки для водителя. Видно и  соотношение занятой физически автомобилями полосы движения и  промежутков между автомобилями. Например, при замедленном движении в заторах корпуса автомобилей занимают до двух третей каждой полосы движения (дорога забита автомобилями), а при скоростях автомобилей выше 100 км/час корпуса автомобилей занимают менее десятой части дорожного полотна. 
     Для иллюстрации приведем таблицу, в которой показана зависимость динамической длины lд, пропускной способности полосы движения N и плотности транспортного потока  от скорости движения автомобиля V в интервале скоростей от 2 м/сек(7,2км/час)  до 45 м/сек (162км/час) для городских условий, то есть при  ;з = 1 сек на магистралях.

          


     Из этой таблицы видно, что при скоростях движения автомобилей в диапазоне от 10 м/сек (36км/час) до 27 м/сек (97км/час) пропускная способность N имеет по сравнению с оставшимися скоростными режимами наибольшее значение и изменяется незначительно – около 5%.
     Графически зависимость пропускной способности N от скорости движения транспортного потока показана ниже. Из графика видно, что пропускная способность увеличивается примерно в два раза - с тысячи автомобилей в час на одной полосе движения и  примерно до двух  тысяч автомобилей в час при увеличении скорости от 7 км/час до 30 км/час, затем до 45 км/час идет медленный рост пропускной способности до 2200 тысяч автомобилей в час, эта величина пропускной способности сохраняется до скорости 72 км/час, а потом происходит медленное снижение пропускной способности до 1800 автомобилей в час при скорости 162 км/час. Таким образом,  наиболее выгодный режим движения, с точки зрения использования пропускной способности полос движения, начинается с 30 км/час. Однако если при скорости 30 км/час по полосе движения  2000 автомобилей за час проезжают только 30 км, то те же 2000 автомобилей  при скорости 90 км/час проезжают уже в три раза большее расстояние. Поэтому, с точки зрения экономичности и быстроты перемещения выгоднее всего выбирать более скоростной режим, но при этом, не выходя за предел в 100 км/час с точки зрения безопасности движения.   
 


     Эта таблица и график, на наш взгляд, более адекватно отражают динамику дорожного движения по основным его параметрам, чем, например, основная диаграмма  транспортного потока (показана выше), используемая в теории транспортного потока, основанной на гидродинамической модели [2].
     Указанный выше  подход по созданию и поддержанию безостановочного движения может быть применен как для многоуровневых магистралей-эстакад, так и  для наземных магистралей, не имеющих перекрестков (без светофоров), типа «Третьего транспортного кольца» (ТТК) в Москве.
     При определенных изменениях этот же подход может быть применен и для магистралей с перекрестками, или со светофорами [5].
     Суть этих изменений состоит в том, что безостановочное движение устанавливается в виде разрывного потока автомобилей.  Иначе говоря, когда формируются отдельные колонны (пулы) автомобилей, разрывы, или промежутки между колоннами приходятся при движении колонн на запрещающий (красный) сигнал светофора, а сами колонны – на разрешающий (зеленый) сигнал светофора. То есть при работающих в противофазе светофорах на соседних перекрестках через каждый перекресток в течение действия разрешающего сигнала проходит колонна автомобилей, причем после смены сигнала на противоположный в образовавшийся разрыв колонн проходят автомобили поперечных направлений. Такой  подход позволяет точно так же проводить колонны автомобилей  противоположного направления на магистралях с двусторонним движением. Причем особенностью данного подхода является то, что при фиксированном интервале действия сигнала всех светофоров, например,  40 секунд, управление движением переходит как бы от светофора к водителям переднего фронта каждой автомобильной колонны, которые притормаживают, если видят, колонна едет слишком быстро и может оказаться на перекрестке до смены красного сигнала на зеленый или, наоборот, прибавляют газу, если скорость колонны недостаточна, чтобы использовать все время работы разрешающего сигнала. Что же касается пополнения колонн, убывающих по количеству автомобилей по мере их съезда на боковые улицы, то впуск с поперечных направлений на магистраль автомобилей осуществляется по сигналу пересчитывающих автомобили в колонне детекторов, которые передаются контроллером на въездной светофор, если убыль автомобилей составит, например, 20% от имевшегося первоначально числа автомобилей в колонне. А  прекращается впуск автомобилей на магистраль, как только прежнее число автомобилей в колонне восстановится.
4.3.  Оценка рисков проекта.
     Рассмотрим возможные возражения по работоспособности и эффективности предложенной методики регулирования транспортных потоков с точки зрения оценки рисков проекта.
1) Введение безостановочного движения на магистралях без светофоров (заторы и пробки не возникают) типа ТТК и МКАД в Москве ухудшает условия проезда по прилегающей улично-дорожной сети, в том числе, нарушает работу общественного пассажирского транспорта.
     Сначала на конкретном примере такой магистрали без светофоров как «Третье транспортное кольцо» (ТТК) покажем возможные результаты использования предлагаемой нами методики регулирования транспортных потоков на основе ramp metering в отношении пропускной способности и   в отношении организации безостановочного движения (без возникновения заторов и пробок).
     Обычно при  затрудненном движении по ТТК, например, в часы пик, на нем  начинают скапливаться автомобили, въезжающие на ТТК примерно с 30 въездов. Плотность транспортных потоков растет,  скорость движения падает. В частности, при падении скорости до 7 км/час с образованием между автомобилями расстояния в 2 метра и при средней длине автомобиля 5 метров на трех полосах движения одной стороны ТТК при его протяженности 36 км скапливается  (36000м х 3полосы) :  (5+2)м = 15400 автомобилей. Если взять  случай, что каждый автомобиль до съезда с магистрали должен проехать по ней половину ТТК (18 км), то при скорости 7 км/час  на проезд  в этих условиях затрачивается  18км :  7км/час ; 2,6 часа. Таким образом, за 2,6 часа по 1/2 ТТК сможет переместиться 15400авт х 1/2 ; 7700 автомобилей, то есть за один час по одной полосе движения сможет проехать (7700авт. : 3полосы) : 2,6час ; 1000 автомобилей.
     При регулировании движения по предложенной методике на трех сквозных полосах движения ТТК (протяженность ТТК 36 км) при той же средней длине автомобиля (5м) и расстоянии между автомобилями 30 - 40 метров (скорость движения 60 – 90 км/час) в среднем находится примерно  (36000м х 3) :  35м ; 3000 автомобилей, то есть меньше, чем в уже рассмотренном случае, в 5 раз: 15400авт. : 3000авт. ; 5,  (число автомобилей при данных условиях – запуск на ТТК со всех въездов порциями - колеблется примерно от 3300 до 2400). При  средней скорости 75 км/час на проезд половины ТТК  (18 км)  затрачивается: 18км : 75км/час ; 0,24 часа, или около 14 минут. Таким образом, за 0,24 часа по 1/2 ТТК сможет переместиться 3000авт х 1/2 ; 1500 автомобилей, то есть за один час по одной полосе движения сможет проехать ((1500авт. : 3полосы) : 0,24) ; 2025 автомобилей.
     Эти  данные указывают на важнейший для внедрения предложенной методики факт: время, требуемое на  проезд одинакового расстояния при  установленном свободном движении на магистрали без светофоров, например,  за счет ограничения въезда при выходе за пределы установленного скоростного интервала, в 11  раз меньше времени, расходуемом на проезд того же пути при неконтролируемом въезде автомобилей в часы пик на магистраль.  Поэтому даже в часы пик можно будет с помощью магистралей с безостановочным режимом скоростного движения существенно сократить время в пути.
     Что касается пропускной способности магистрали, то приведенные данные показывают явную зависимость пропускной способности  от скорости движения транспортного потока: пропускная способность увеличивается с ростом скорости в данном случае более чем в два раза.
     Посмотрим, насколько совпадают эти опытные данные с расчетными показателями, полученными для аналогичных случаев из введенных нами соотношений.
      В соответствии с предлагаемым подходом  к оценке формирования транспортных потоков пропускная способность N одной полосы движения вычисляется по формуле: N = v/lд, где lд  является динамической длиной транспортного средства  и   определяется по формуле: lд = ls + lдб, где ls  является физической длиной автомобиля и в среднем составляет 5 метров, а lдб является дистанцией безопасности от переднего бампера до заднего  бампера соседних автомобилей в потоке и  lдб  = ;з • v + v;/50, где  ;з  – время задержки, то есть время реакции водителя на изменение окружающей обстановки; v – скорость автомобиля.
     Для первого примера с неконтролируемым въездом автомобилей на ТТК, в котором при постепенном насыщении трассы автомобилями скорость потока автомобилей падает до 7 км/час (затор), или 2 м/сек, а время задержки для водителей составляет в условиях затрудненного движения примерно 1 сек, пропускная способность вычисляется следующим образом:  N = v/(ls + lдб) = v/(ls + ;з • v + v;/50) = 2/(5 + 1• 2 + 4/50) = 2/(7 + 0,08) = 0,29(авт/сек) ; 1164 автомобилей в час.
     В  примере с использованием предлагаемой методики средняя скорость автомобилей на ТТК составляет 75 км/час, или 21 м/сек, а время задержки для водителей в условиях частого маневрирования, так автомобили  практически постоянно въезжают на трассу и съезжают с нее, составляет, так же как и в первом примере, около 1 сек, пропускная способность вычисляется следующим образом:  N = v/(ls + lдб) = v/(ls + ;з • v + v;/50) = 21/(5 + 1,0 • 21 + 441/50) = 21/34,8 ; 0,6(авт/сек) = 2160 автомобилей в час.
     Это в целом совпадает с опытными данными, в соответствии с которыми пропускная способность полосы движения так же увеличивается примерно в 2  раза –  примерно от 1000 автомобилей час до 2000 автомобилей в час.
      Приведенный пример показывает, что среднесуточная пропускная способность каждой действующей полосы движения при условии сохранения для автомобилей пространства для маневрирования сохраняется вблизи  значения 2000 автомобилей в час, а время проезда половины ТТК также в любое время суток составляет около 14 минут. То есть, если в течение суток на ТТК средняя скорость будет составлять 75 км/час (сравнительно разреженное движение), то заторы и пробки, причиной которых является падение скорости транспортного потока, не возникнут.
     Однако пробки могут возникнуть в результате аварии на трассе. Поэтому  для объезда (обтекания) мест аварий предлагается ввести и использовать  резервные-технические, или буферные (крайние справа по ходу движения) полосы и оставшиеся свободными во время аварии или ремонта  полосы движения, что позволяет при сохранении режима ramp metering (регулярной приостановки въезда автомобилей на трассу, или контролируемого въезда на магистраль) удержать движение безостановочным. 
     Резервно-техническая полоса, по которой сквозной проезд запрещен, используется также как буфер при въезде и съезде автомобилей, то есть только для плавного переезда  на крайнюю полосу движения от места въезда или для подъезда  к месту съезда с магистрали, что позволяет автомобилям  не скапливаться на полосах движения у съездов и, тем самым, не блокировать полосы скоростного движения.
     Кроме этого резервно-технические (буферные) полосы могут использоваться для подъезда специализированного транспорта к местам аварий или ремонта, а также в случае необходимости как  полосы для достаточно редкого движения  общественного транспорта.
     Многократное сокращение  времени проезда автомобилей по магистрали без светофоров - типа ТТК - способствует разгрузке прилегающей улично-дорожной сети  от автомобилей благодаря ускоренной переброске их к местам назначения через эту магистраль с безостановочным движением и высокой пропускной способностью и, таким образом, не ухудшает, а улучшает условия проезда на этой сети, причем за счет предложенной организации движения часть полос магистрали может быть использована как для ее нужд, так и для сравнительно редко проезжающего общественного транспорта.
    Для многоуровневой магистрали-эстакады, как и для любой наземной магистрали, в период выбора места ее установки (строительства) и подготовки проектной документации необходимым этапом является согласование притока автомобилей с боковых подъездов, в том числе и перспектив этого притока, с проектируемой пропускной способностью магистрали-эстакады и оттока автомобилей с пропускной способностью отходящих от магистрали-эстакады трасс. Причем, если ошибку по расчету притока можно исправить, надстроив эстакаду или срезав лишние этажи, то ошибка по расчету оттока может быть чревата осложнениями, вплоть до закупоривания слишком редких мест съезда и поиска автомобилями свободных мест съезда. Поэтому, например, в случае примерно равного притока и оттока автомобилей число въездов на магистраль-эстакаду и число съездов с нее должно быть одинаково, а пропускная способность магистрали-эстакады должна быть несколько выше максимально возможного притока автомобилей. То есть необходимо предусмотреть необходимое увеличение на участке числа съездов и если их недостаточно,  спроектировать соответствующие отводы от магистрали-эстакады на прилегающие улицы. Однако и при этом, в общем-то, равновесном положении могут быть значительные отклонения от средних значений притока, накопления автомобилей на этажах магистрали-эстакады и оттока автомобилей, например, на въездах в утренние часы пик. Для этого при проектировании на соответствующих участках следует предусмотреть дополнительные въезды на магистраль-эстакаду непосредственно  на ее верхние этажи с подведением к ним соответствующих отводов  от прилегающих улиц и дорог. Что же касается возможного переполнения магистрали-эстакады автомобилями выше установленного предела, то для его недопущения, так как от этого зависит сохранение скоростного безостановочного движения, необходимо на каждом въезде на магистраль-эстакаду установить автоматическую систему, которая, например,  с помощью радара, то есть по скорости или с помощью пересчетных датчиков, то есть по количеству проходящих автомобилей, производила регистрацию параметров транспортного потока и при их отклонении за нижний предел кратковременно приостанавливала въезд автомобилей на магистраль-эстакаду, передавая через контроллер команду на включение запрещающего сигнала въездного светофора, действующего    до восстановления средних значений параметров транспортного потока.    
     Аналогичные действия  должны производиться во избежание заторов и пробок и для сохранения скоростного безостановочного движения  на наземных магистралях без светофоров. Покажем на примере ТТК, какие она имеет характеристики по въезду на нее автомобилей, ее пропускной способности при сохранении скоростного режима движения и по оттоку автомобилей с нее.  По ТТК по каждой сквозной полосе движения, а их там три по обеим сторонам (на отдельных участках ТТК число полос доходит до пяти),  может проехать в час, как мы показали выше, около 2000 автомобилей в интервале скоростей 60-90 км/час, то есть 6000 автомобилей в час по трем полосам сквозного движения. При наличии примерно 30 въездов на ТТК с одной ее стороны и 30 съездов с нее за один час с этой стороны может въехать в среднем 6000 : 30 = 200 автомобилей и съехать 200 автомобилей, или примерно 3 автомобиля в минуту. Поэтому самый простой путь сохранения данного выгодного скоростного режима – это постоянный пересчет автомобилей на въездах с впуском на ТТК не более трех автомобилей в минуту. Если автомобилей начинает въезжать больше, то въезд сразу же ограничивается и автомобили приостанавливаются на, например, специально подготовленных площадках – наземных, если есть место для них, или надземных (подземных), при отсутствии такового.
     Другой способ въезда на ТТК для сохранения скоростного режима на ТТК основан на использовании радаров,  То есть при падении средней скорости транспортного потока до установленного предела в 60 км/час контроллер дает команду на включение запрещающего сигнала въездного светофора до восстановления средней скорости потока, например, до значения – 80 км/час, и только после этого снова разрешает въезд. Что касается съезда с ТТК, то тут все проще, так как  с резервно-технической (буферной) полосы на съезд в среднем идет в минуту только 3 автомобиля, поэтому никаких помех для съезда для них, а также для движения  основного транспортного потока не создается даже в случае внезапного желания, например,  водителей сразу 10 автомобилей съехать на одном и том же выезде в одно и то же время. В этом случае  автомобили,  выстроившись один за другим на резервно-технической (буферной) полосе, последовательно выедут с ТТК, не препятствуя движению основного транспортного потока. В том же случае, если выезжать им будет некуда – например, прилегающая улица будет в пробке – на резервно-технической (буферной) полосе у данного съезда будет выстраиваться очередь до тех пор, пока  места на этой полосе  будет достаточно, а затем остальным автомобилям придется просто проезжать дальше – до последующих съездов.
     Так что текущая ситуация с заторами и пробками, например в Москве, на магистралях без перекрестков вполне решаема так, как это описано выше.
     Следует также отметить, что наличие свободной от движения резервно-технической (буферной) полосы по краю магистрали особенно важно при недостатке съездов с магистрали, как, например, на МКАД Москвы. Поскольку сохранение скоростного режима является самым главным для нормального функционирования магистралей, постольку уходящие с потока автомобили не должны его задерживать и должны иметь место для ухода в любое время из потока. Этим местом и является резервно-техническая полоса, способная вместить достаточное число автомобилей, если пропускной способности съездов, например,  в часы пик  не хватает. Причем технически несложно дополнительно расширить  резервно-техническую полосу для большей вместимости отстаивающихся до момента съезда на ней автомобилей, по крайней мере, до того времени, пока дополнительные съезды не будут построены.         
     Что же касается транспортных потоков на магистралях со светофорами (с регулируемыми перекрестками) типа радиальных магистралей в Москве, то на них следует использовать описанную вкратце выше и более подробно ниже усовершенствованную нами методику ramp metering, с помощью которой несложно устанавливать безостановочное  движение на магистралях (без возникновения заторов и пробок) даже при наличии на них светофоров. Причем, например, если в местах пересечений магистралей другими улицами возникают непреодолимые трудности при движении в поперечном направлении, то  проблему можно решить, например, перебросив через магистраль легкую эстакаду для поперечного движения транспорта.   
     Именно таким образом можно решить проблему связанности улично-дорожной сети и автомобили одного района города не отсекаются от другого района магистралью с безостановочным движением, что подробно описано ниже, а также в источнике [4].
     Кроме того, проблема связанности решается и другим вариантом методики организации безостановочного движения, а именно: движением автомобилей по магистрали с регулируемыми перекрестками без остановки колоннами с разрывами между ними, детально описанной ниже, и в источнике [5].
2) Возможность неприемлемо большого времени ожидания разрешающего сигнала светофора при въезде на магистраль.
     Как нами уже было указано выше, гораздо важнее установить на всех магистралях скоростное  безостановочное движение, позволяющее за 10-20 минут пересечь значительную часть  города, чем  все остальное, поскольку магистрали являются основными транспортными артериями города и при установлении на них безостановочного движения (без пробок и заторов) практически решается проблема назревающего транспортного коллапса, то есть десятки и даже сотни тысяч автомобилей по магистралям могут беспрепятственно перемещаться по городу без пробок и заторов на них, в отличие от того,  как это происходит сейчас.
     Что касается «возможного неприемлемого большого времени ожидания разрешающего сигнала светофора», то, как уже было показано выше, кратковременное ожидание (несколько минут до въезда на магистраль для каждого автомобиля), практически только в часы пик на специально выделенных площадках  неизмеримо выгоднее простоя автомобилей в течение 2-3 часов в пробках на магистрали, как это происходит каждый день на МКАД,  ТТК и других городских магистралях Москвы и на аналогичных магистралях других городов.
     Отметим также и проблему съезда с магистрали, которая является важной с точки зрения сохранения на магистралях безостановочного  скоростного движения. Например, на ТТК в часы пик образуются пробки у ряда съездов  из-за того, что съезды находятся на стыке ТТК и радиальных магистралей, которые  в часы пик забиты автомобилями. Конечно,  введение резервной-технической (буферной) полосы, на которой, не мешая основному движению, съезжающие автомобили могут выстроиться в очередь в ожидании съезда на радиальную магистраль и не перегораживать сквозные полосы движения, в определенной мере решает проблему. Однако более конструктивным является установление безостановочного движения на всех магистралях – и кольцевых и радиальных – со светофорами и без светофоров.  В этом случае при наличии согласования транспортных потоков и применения современных развязок  на их стыках, а также резервно-технических полос для въезда и съезда проблем с переездом с одной магистрали на другую не может возникнуть.
3) Затруднение перестроений, необходимых для следования по маршруту, сформированными плотными транспортными потоками.
     Настоящая методика как раз позволяет избежать образования плотных транспортных потоков. С ее помощью на магистралях автоматически  образуются  разреженные транспортные потоки скоростного, безостановочного движения. Поэтому автомобили могут свободно маневрировать  в этих условиях. Это необходимо потому, что в городских условиях при наличии частых  въездов на магистрали и съездов с них автомобилям для въездов или съездов приходится переезжать с одной полосы на другую.  Для обеспечения этого, расстояние между автомобилями должно быть  большим, нежели при движении без маневров, как это, например, происходит на междугородних хайвеях, где  съезды редки. Иначе говоря, маневрирование на полосах движения отвлекает водителя, в среднем увеличивая время на принятии им тех или иных решений (время задержки).   Поэтому теоретически максимально возможная  пропускная способность городских магистралей, составляющая около 3000 автомобилей в час для одной полосы движения при скоростях от 30 до 100 км/час, снижается приблизительно до 2000  автомобилей в час для одной полосы (см. расчеты выше). Тем не менее, эта величина пропускной способности выше нынешней средней пропускной способности на магистралях без использования светофоров примерно вдвое и выше нынешней средней пропускной способности на магистралях с использованием светофоров примерно вчетверо, но главное не это, а то, что в отсутствии заторов и пробок высокая скорость на магистралях позволяет автомобилям в десятки минут пересекать весь город. Именно для установления и сохранения режима скоростного безостановочного движения количество автомобилей на магистралях автоматически регулируется  описанной выше методикой. В результате средняя скорость транспортного потока при  указанных колебаниях, например, от 60 км/час до 90 км/час не падает до низких значений и составляет в среднем около 75 км/час. А при аварийных случаях или ремонте на трассе для объезда используется заранее  выделенная по каждому краю магистрали резервно-техническая полоса.
4) Низкая эффективность ограничения доступа на магистрали с точки зрения перераспределения транспортных потоков из-за низкой связности местной улично-дорожной сети (УДС) и невозможности выбора альтернативного маршрута.
     Мы уже выше упоминали о распространенном заблуждении по заметному влиянию некоторого (в основном крайне незначительного по времени и использующегося, как правило,  в часы пик) ограничения  въезда на магистрали автомобилей на эффективность дорожного движения.
     В городских условиях все происходит как раз наоборот: если по магистралям  можно без пробок и заторов (именно для этого магистрали и предназначены) быстро (за 10-20 минут) доехать до пункта назначения, то водитель, как правило, не будет искать альтернативные маршруты, а предпочтет  ехать по магистрали даже в том случае, если для въезда на нее ему придется некоторое время (несколько минут)  подождать. Таким образом, время в пути для него возрастет на несколько минут, например, с 15 минут до 20 минут, тогда как другими маршрутами  ему до того же места придется добираться в заторах и пробках часами.   
     Иначе говоря, если создать движение без пробок хотя бы на магистралях, то пропускная способность городской сети сразу увеличится.
     Но полностью решить проблему заторов и пробок на улицах города возможно только с помощью сети многоуровневых магистралей-эстакад для перемещения легковых автомобилей, а также автопоездов или электропоездов с пассажирами,  желающими перемещаться по городу без автомобилей (недорогой аналог метро, но над землей), описанной выше, поскольку сеть магистралей-эстакад как бы  всасывает в себя легковые автомобили, освобождая секторальные улицы от лишнего транспорта для свободного проезда. Кроме того, магистрали-эстакады обеспечивают свободный въезд в город и выезд из него  любого числа автомобилей. При установке магистралей-эстакад над действующими магистралями и/или железнодорожными путями не придется тратить колоссальные суммы на снос домов и строительство дополнительных дорог в городе, а практически неограниченная пропускная способность городской сети магистралей будет обеспечена.
5) Высокая стоимость внедрения, требующего существенных инвестиций в транспортную инфраструктуру.
     Известно, что уже в течение более 10 лет борьбы с пробками в Москве безрезультатно потрачены сотни миллиардов долларов, и эти бесполезные траты предполагается осуществлять и далее.
     Внедрение же усовершенствованной нами методики регулирования транспортных потоков ramp metering [2]  на магистралях со светофорами [5] и без них [4] по сравнению со строительством или расширением дорог обходится совсем недорого: для регулирования процесса въезда автомобилей на магистраль требуются светофоры, радары или детекторы, табло,  контроллеры. А это оборудование не является дорогим. К тому же,  на многих въездах на магистрали светофоры и прочее оборудование уже имеется и его надо только перестроить. Что же касается установки многоуровневых магистралей-эстакад над наземными магистралями, то километр двухэтажной магистрали с восемью действующими полосами движения и парковочным третьим уровнем стоит  $7-8 млн., а не сотни миллионов долларов, затрачиваемых городским бюджетом, в данном случае Москвы, на  один километр городских наземных магистралей.
     Только одно внедрение усовершенствованной нами методики регулирования транспортных потоков ramp metering на магистралях со светофорами и без них, увеличивает пропускную способность нынешних магистралей  примерно в полтора раза, что  только по этому показателю эквивалентно соответствующему увеличению сети транспортных магистралей, а это – сотни миллиардов долларов. К этому можно добавить уменьшение потерь времени в пути, топлива, напрасно расходующегося в заторах, уменьшение поступающего в воздух выхлопного газа и т.д.
                Резюме.
     Практически ни одному крупному городу мира не удается в часы пик избежать возникновения заторов и пробок на автомагистралях, несмотря на весь имеющийся арсенал мер борьбы с пробками. Это приводит не только к потере времени в пути, перерасходу топлива и другим экономическим потерям в сотни миллиардов долларов, но и  дополнительному и весьма существенному загрязнению воздуха в городах выхлопными газами от двигателей, работающих в пробках и заторах вхолостую.
     В настоящее время эту проблему наиболее успешно пытаются решить административно, ограничивая проезд автомобилей, так как адаптивное регулирование потоков транспорта («умные светофоры», различные датчики, телекамеры, компьютерные сети и т.п.)  может увеличить пропускную способность дорог всего лишь на 10 - 30%.
     В связи с этим преимущество ограничительного подхода очевидно, так как ежегодный прирост числа автомобилей в среднем превышает прирост дорожной сети в несколько раз и разрыв между числом автомобилей и протяженностью дорожной сети только увеличивается. Однако собственникам автомобилей и компаниям–производителям автомобилей такой подход вряд ли может понравиться.
     Поэтому необходимо выявить и использовать все возможные резервы повышения пропускной способности, которые могут дать уже имеющиеся в больших городах автомагистрали и при этом исключить возможность образования на магистралях заторов и пробок.
     Проблема повышения пропускной способности автомагистралей может быть решена путем удерживания автомобилей в рамках оптимального с точки зрения получения максимально возможной пропускной способности скоростного режима как на магистралях со светофорами, так и на магистралях без светофоров.
     Проблема исключения возможности образования заторов и пробок на автомагистралях может быть решена регулированием числа автомобилей на магистрали.  В этом случае не наступает  перегрузка магистрали автомобилями, падение вслед за этим скорости движения транспортного потока с последующим образованием затора
     Кроме того, следует учесть возможность аварийных ситуаций, следствием которых может быть перекрытие магистрали и  образование пробки в этом месте, и так же исключить эту возможность.
     Наконец, следует согласовать пропускную способность магистрали с пропускной способностью  всех прилегающих к ней улиц в течение суток с тем, чтобы при съездах с магистрали не образовывались заторы и пробки.
     Нам удалось решить проблему скоростного движения по магистралям автомобилей без заторов и пробок и повысить при этом пропускную способность имеющихся в наличии магистралей примерно  в 1,5 раза без  дополнительного строительства дорог, а также без расширения магистралей.
     В результате, неполное и недостаточно эффективное использование  имеющихся магистралей больших городов в настоящее время можно в течение нескольких месяцев без долговременного и дорогостоящего строительства дополнительных магистралей перевести в режим оптимального использования, то есть режим, при котором обеспечивается безостановочное скоростное движение автомобилей по магистралям как без светофоров, так и со светофорами с большей пропускной способностью  и с исключением возникновения заторов и пробок, что  происходит  как за счет введения режима регулируемого безостановочного движения, так  и благодаря резервированию технических (буферных) полос на каждой магистрали, а также согласованию возможностей  магистралей и примыкающих к магистралям  дорог.


4.4. Технические характеристики для трасс, не использующих светофоры.

     Имеющееся в настоящее время стандартное оборудование в виде видеокамер, различных датчиков, в частности, контактных детекторов, электромагнитных детекторов, детекторов излучения; средств обработки информации и управления,  контроллеров, управляющих светофорами, и средств управления дорожным движением, например, светофоров позволяет сравнительно эффективно и недорого осуществлять постоянный процесс сбора информации видеокамерами,  детекторами транспорта, ее обработки и выдачей контроллерами  соответствующих команд на светофоры для регулирования  движения по магистрали в соответствии с предложенным способом. Таким образом, соотнося количество въезжающих на магистраль автомобилей со скоростью или плотностью транспортного потока, можно постоянно удерживать движение по магистрали в обозначенных рамках пороговых значений скорости или плотности транспортного потока, например,  в рамках средней скорости 60 – 90 км/час. Этот интервал скоростей транспортного потока на магистрали с точки зрения получаемой максимальной пропускной способности является наиболее эффективным. При этом на магистрали не возникают пробки и четко выдерживается дистанция безопасности между автомобилями [4]. 
     Оценим процесс  формирования транспортных потоков на магистралях без использования светофоров применительно к одной полосе движения. Кроме этого, для простоты рассуждений все выкладки будут даны в применении к легковому автотранспорту
     Водитель, двигаясь с определенной скоростью по полосе движения, соблюдает дистанцию безопасности. Ее протяженность зависит от скорости движения и определяется из следующего соотношения:
                lдб  = ;з • v + v;/50,
где ;з – время задержки, то есть время реакции водителя на изменение окружающей обстановки; v – скорость автомобиля.
     Если окружающая обстановка для водителя является стабильной и не беспокоит его, то, как показывает опыт,  в среднем ;з составляет около 0,5 сек. В среднем это время задержки сохраняется при скоростях автомобиля от 30км/час до 90км/час, но только на трассах, где практически отсутствует  маневрирование.
     При снижении скорости за предел в 30км/час на загруженных магистралях автомобили сближаются, появляется своего рода теснота, которая увеличивается с уменьшением скорости. Обстановка на дороге становится более сложной и время задержки увеличивается. Опыт показывает, что в этом случае ;з   увеличивается до 1 сек.
     При высоких скоростях движения, начиная от 90 км/час, физическое и психологическое напряжение водителя увеличивается, так как опасность возрастает, и  ;з   снова увеличивается до 1 сек.
     Время реакции водителя ;з, конечно, зависит от опытности и квалификации водителя, но в среднем оно таково.
     Показатель v;/50  учитывает разброс тормозных систем автомобилей.
     Тормозной путь автомобиля       sт = v;/2a, где а – отрицательное ускорение в м/сек;. По техническим требованиям для современных транспортных средств а должно быть не меньше 5 м/сек;. Допустимый разброс имеет порядок 10%. Возьмем в качестве примера худший вариант – автомобиль, идущий впереди, отрегулирован при торможении на  а = 5,5 м/сек;, а следующий за ним автомобиль отрегулирован на  а = 4,5 м/сек;.  Тогда, если один автомобиль, идущий со скоростью 25 м/сек, пройдет при торможении v;/2а = 625/9, другой автомобиль пройдет путь v;/2а = 625/11. Разность этих двух отрезков будет такова: ;s = v;/9 - v;/11 = (11v; - 9 v;)/99 = 2v;/99 ; v;/50.
     Например, при v = 25м/сек (90км/час) и ;з=0,5сек дистанция безопасности lдб = 0,5•25 + 25;/50 = 12,5 + 12,5 = 25м.
     Введем понятие динамической длины транспортного средства lд. Динамическая длина является суммой средней физической длины автомобиля ls  и дистанции безопасности lдб:
                lд = ls + lдб
     В среднем физическая длина автомобиля ls составляет 5 метров. Таким образом, динамическая длина lд – это участок дорожного полотна, который занимает автомобиль с учетом дистанции безопасности lдб.
     Отношение скорости движения автомобиля к динамической длине (v/lд) является пропускной способностью полосы движения N.
     Например, пять автомобилей движутся друг за другом на скорости 90км/час (25м/сек). Они занимают 150 метров полосы движения (5авт. х 30м). При указанной скорости расстояние в 150 метров будет пройдено за 6 секунд, то есть за 6 секунд пройдут все пять автомобилей. Таким образом, каждый автомобиль проходит lд (30м) за  1,2 сек. За одну секунду автомобиль пройдет 5/6 lд (25 метров).    За один час пропускная способность полосы движения N при данной скорости  составит 5/6 х 3600сек = 3000 автомобилей в час.
     При снижении скорости будет меняться динамическая длина и пропускная способность полосы движения. Например, если автомобили движутся со скоростью 7,2 км/час  (2 м/сек) дистанция безопасности lдб составляет 2,1 метра, то есть при времени задержки ;з = 1 сек расстояние между автомобилями составляет чуть больше 2 метров, динамическая длина lд – около 7 метров, а пропускная способность N = 2/7 ~ 0,3 авт/сек, то есть она сократилась в три раза – с 5/6авт/сек до 2/7авт/сек, или до примерно 1000 автомобилей в час.
     Пропускная способность полосы движения магистрали зависит от скорости автомобиля и меняется нелинейно с изменением скорости, что важно для выбора наиболее выгодного, или оптимального интервала скоростей для установления непрерывного движения по магистрали с учетом использования максимального значения ее пропускной способности.
     Введем понятие плотности транспортного потока d, которая равна отношению физической длины автомобиля к динамической длине автомобиля: d = ls / lд .
     При v = 25м/сек (90км/час) и  ;з =0,5 сек  lд = 25 + 5 = 30 м и d = 5/30 = 1/6 ~ 17%.
     При v = 17м/сек (60км/час) ;з =0,5 сек    lд = 14,3 + 5 = 19,5 м и d = 5/19,3 ~ 26%.
     Поэтому мерой для эффективного использования магистралей непрерывного движения (без светофоров) является решение задачи обеспечения плотности транспортного потока при данных условиях в диапазоне 17 – 26%.
     В процессе движения транспортные средства покидают магистраль и плотность транспортного потока d уменьшается. С другой стороны, на магистраль транспортные средства въезжают, за  счет чего плотность транспортного потока возрастает. Поэтому, воспользовавшись указанной стандартной аппаратурой и оборудованием для измерения параметров транспортных потоков и их регулирования, можно не только измерять скорость транспортного потока, но и его плотность. А комплект оборудования и приборов в виде автомата управления  может дать команду светофору на въезд автомобилей на магистраль, если плотность потока  d станет меньше 17%. Разрешение на въезд будет действовать, пока d не увеличивается до 26%, после чего автомат даст команду,  запрещающую въезд автомобилей на магистраль. Для измерения плотности транспортного потока  данные с датчиков в устройстве обработке информации приводят к значениям плотности транспортного потока, которые  затем используют для регулирования светофоров в автоматическом режиме. Автоматы, разрешающие и запрещающие въезд на магистраль автомобилей с боковых направлений в соответствии с предложенным способом, устанавливают на   магистрали там, где имеются въездные участки.
     Для непрерывного транспортного потока связь обоих параметров d и v однозначна, поскольку  плотность транспортного потока зависит от динамической длины, а динамическая длина зависит от скорости.
     При установленном значении физической длины автомобиля ls (5 метров), каждый автомобиль, проходя в зоне чувствительности соответствующего датчика, вызовет его реакцию, например, при наезде автомобиля на чувствительные элементы датчика при скорости автомобиля 25 м/сек датчик реагирует на автомобиль в течение: 5м/25м/сек = 0,2 сек, что означает, что при данной скорости  плотность транспортного потока d = ls / lд = 5/30 ~ 17%.      
     Методика  реализуется с помощью комплекта стандартной аппаратуры управляющей въездом на магистраль с боковых направлений автомобилей в соответствии со скоростью, или плотностью  транспортного потока на магистрали. Эти параметры  автомат управления движением поддерживает в рамках соответственно 60-90 км/час или 17-26%.    Автомат в своем составе имеет следующее оборудование:  датчики, в качестве которых могут использоваться контактные детекторы, электромагнитные детекторы, детекторы излучения; средства обработки информации;   контроллеры, управляющих светофорами;  средства управления въездом автомобилей на магистраль в виде светофоров [6,7].
     Датчики, измеряющие параметры движения на каждой полосе движения магистрали, определяют скорость каждого проходящего автомобиля на данном участке и передают зарегистрированные данные в устройство обработки информации, где после их обработки определяется средняя скорость транспортного потока на данном участке или средняя плотность транспортного потока. В соответствии с имеющейся программой поддержания на магистрали скорости или плотности транспортного потока соответственно в интервале 60-90 км/час или 17-26% при выходе соответствующего параметра за указанные рамки контроллер выдает необходимую команду на светофор для смены знака. Например, при изменении плотности транспортного потока выше 26% следует команда включить запрещающий въезд автомобилей на магистраль сигнал светофора. Запрещающий сигнал будет действовать до тех пор, пока количество съехавших с магистрали автомобилей не приведет значение плотности транспортного потока к 17%. Тогда с контроллера последует команда включить разрешающий въезд на магистраль сигнал светофора. Эта процедура позволяет удерживать  установленный скоростной режим на магистрали и не создает условий для возникновения на ней пробок. Вместе с тем предложенный способ позволяет существенно уменьшить  число дорожных происшествий, так как вместе со скоростью четко выдерживается дистанция безопасности между автомобилями.  Для того чтобы съезжающие с магистрали автомобили не тормозили скоростное движение остальных автомобилей по крайней полосе движения, рядом со съездными участками, как минимум, выделяют зоны-накопители, на которые перед съездом въезжают автомобили, не затрудняя движение остальных автомобилей на магистрали. Эти зоны, в зависимости от характеристик магистрали, могут быть рассчитаны на 10-20 автомобилей. В случае же постоянно действующих в самом жестком режиме движения  магистралей, например, кольцевых, и большом количестве съезжающих автомобилей вся крайняя полоса движения освобождается от движения и используется только для съезда и, в случае необходимости, для движения общественного транспорта.
     При стыке магистралей между собой работу регулирующих въезд автоматических систем  соседних магистралей  согласуют между собой. В этом случае оказывается предпочтение одной из магистралей, имея в виду перемещения части потока с одной магистрали на другую. При локальном управлении переключение сигналов обеспечивает контроллер, расположенный непосредственно на перекрестке, Возможно также системное управление, при котором на каждом въездном участке используются данные о параметрах транспортного потока с других въездных участков для дополнительного повышения эффективности действия магистрали. При системном управлении контроллеры перекрестков могут выполнять функции трансляторов команд, поступающих по специальным каналам из управляющего пункта.
     Совокупность автоматов магистрали и автоматов всех магистралей  представляют собой распределенную автоматическую систему управления всех магистралей города.      
     Если иметь в виду преобразование имеющихся в городах большей частью магистралей с перекрестками в магистрали без них, то есть без использования светофоров, в магистрали с безостановочным движением, то необходимо установить надземные или подземные путепроводы для пересекающих магистраль автомобилей и пешеходов. Нами предложен вариант надземных легких эстакад на основе  стального каркаса максимально простой конструкции в качестве переездов с односторонним движением через магистраль с боковых улиц.
     Над магистралью над перекрестком перебрасывается легкая эстакада на стальном каркасе с одной буферной полосой, двумя полосами движения в одну сторону движения и въездом с магистрали, по которой автомобили могут пересечь магистраль, причем  этот вариант позволяет исключить левый поворот с магистрали, чтобы не замедлять движение.  На следующем перекрестке или переезде эстакада устанавливается для организации переезда над магистралью в обратном направлении. И так далее. Тем самым, конструкция упрощается, удешевляется, позволяет установить на магистрали безостановочное движение и, вместе с тем, практически не нарушает поперечный транзит автомобилей и пешеходов. В зависимости от предполагаемой разницы загрузки эстакады автомобилями со стороны магистрали и со стороны подходящей к ней улицы число полос движения должно этому соответствовать. То есть на эстакаду с боковой улицы или дороги может выводиться одна или две полосы (см. рисунки ниже).
    Затраты на установку легкой металлической эстакады одностороннего движения на стальном каркасе составляют около $600тыс. при ее протяженности в 250 метров. Она имеет массу по металлу 257 тонн, а по  дорожному покрытию (из сравнительно тонкого слоя сталефибробетона) – 362 тонны.
     Эстакаду целесообразно, как минимум, сверху накрыть негорючим пластиком, обеспечив тем самым большую сохранность полос движения.   Скатывания снега с крыши и возникновения сосулек сравнительно нетрудно избежать, используя следующее  Известно, что при углах скатов, равных или больших 60°, снега на крыше совсем не остается, то есть коэффициент, зависящий от угла наклона ската, равен 0.  При 45° этот коэффициент равен 0,5. Таким образом, можно вывести приемлемую высоту крыши, угол наклона скатов, материал и систему креплений для крыши при условии известной из таблиц величины нагрузки на 1м; крыши, чтобы появилась возможность вовсе не убирать снег с крыши эстакады (см., напр., сайт ostroykevse.ru›Снеговая нагрузка).     Если по тем или иным причинам скатывание даже небольших масс снега с крыши эстакады является недопустимым, то, как известно, можно вмонтировать в скаты крыши скобы, удерживающие снег и лед на крыше, превращая их с течением времени в безопасную массу  (см., напр., сайт  ard-center.ru›home/publ/TS2011/nomer1_2/pub21/ ).
 
     Приведем краткую экономическую оценку переезда-эстакады с односторонним движением на основе стального каркаса и стальных пролетных участков с дорожным  покрытием из сталефибробетона с 2-мя полосами движения и буферной полосой.
     Пролетные участки переезда над автомагистралью с безостановочным движением протяженностью 250 м в виде стальных листов-плит 6х3х0,01 метра укладываются на стальные двутавровые балки – продольные и поперечные опоры, высотой по сечению 200мм, шириной – 100мм, которые закрепляются  на вертикальных опорах – металлических колоннах - высотой от 2 до 4 метров  диаметром 30 см, толщиной стенки 20 мм. Колонны располагаются на расстоянии 50 метров друг от друга продольно и  10 метров поперечно. Около 2 метров каждой колонны являются частью фундамента.
     Площадь пролетных участков переезда-эстакады составляет 2500 м;, число стальных листов-плит – 139. Поскольку по эстакаде, кроме легковых автомобилей,  проезжают  автобусы и большегрузные автомобили, постольку необходимо усиление   стальной плиты. Для этого к нижней поверхности плоского стального листа привариваются продольные и поперечные ребра, имеющие разную жесткость, то есть формируется ортотропная плита, цена которой несколько выше цены  плоского стального листа из металлопроката.
     Масса пролетного участка эстакады  протяженностью 250м и шириной 10 метров при толщине стальных листов-плит 0,01 м и плотности стали 7,8 т/м; составляет: 250м х 10м х 0,01м х 7,8т/м; = 195 тонн. Площадь пролетного участка – 2500м;.
     Масса въезда протяженностью  100м  с наземного уровня на  эстакаду и шириной 4 метра при толщине стальных листов-плит 0,01 м и плотности стали 7,8 т/м; составляет: 100м х 4м х 0,01м х 7,8т/м; = 31,2т.   Площадь пролетных участков въезда  – 400м.
     Общая площадь пролетных участков эстакады и въезда составляет 2900 м;.
     Диаметр вертикальных опор-колонн  300мм, толщина стенки  20мм, сечение – 17600мм;. Число опор-колонн под  эстакадой – 8, высота 4-х колонн 4 метра, и других 4-х – 2 метра. Две опоры-колонны удерживают въезд на эстакаду, одна высотой 4 метра, другая – 2 метра. Порядка двух метров каждой колонны являются частью фундамента. Суммарная протяженность колонн – 50 метров, масса – 6,86 тонны.
     Протяженность двутавровых балок - продольных опор пролетных участков составляет – четыре ряда и в каждом ряду 5-ть пятидесятиметровых продольных опор – 1000м,  4-е поперечных десятиметровых опор-балок имеют суммарную длину 40 м, общая длина балок – 1040м.  Известно, что 44,7 м двутавровой балки указанного размера весит одну тонну, то есть масса балок эстакады составляет 22 тонны. Въездной участок удерживают две поперечные балки по 4 метра и два продольных ряда балок  протяженностью 200 метров, общая протяженность балок въезда 208 метров. Суммарная протяженность всех балок эстакады и въезда – 1248 метров, то есть 1248 метров балок весят  28 тонн.
     Общая масса стальных блоков и элементов эстакады с учетом опор и въездного участка составляет порядка  257т. При цене одной тонны стального проката в виде указанных металлоизделий около $1000 стоимость стальных блоков и элементов эстакады составляет   $260тыс.
     Масса  блоков эстакады, нагружающих 8-мь опор-колонн эстакады без учета въездного участка, равна 217т.
     Пролетные участки эстакады покрываются, как минимум, пятисантиметровым слоем дорожного покрытия – сталефибробетоном. Площадь  пролетов  эстакады - 2500 м;. Объем сталефибробетонного покрытия пролетов эстакады – 125м;, масса – 312,5 т. Площадь  пролетов  въезда - 400 м;. Объем сталефибробетонного покрытия пролетов въезда – 20м;, масса – 50 т. Общая стоимость сталефибробетонного покрытия пролетов эстакады и въезда при цене кубометра сталефибробетона  $300 составляет  $43,5 тыс. 
     С учетом  массы сталефибробетона масса эстакады с въездным участком  составит 620т  и суммарная  стоимость -  $300тыс., а масса нагрузки на 8-мь вертикальных опор эстакады составит с учетом массы стали (217т) и массы сталефибробетонного покрытия (312,5) порядка 530 тонн.
     Покрытие открытых стальных поверхностей площадью около 2900 м; антикоррозионным составом со средней стоимостью порядка $10 на квадратный метр можно оценить в сумму $29тыс. А монтаж гидроизоляции на той же площади с той же стоимостью можно оценить в сумму $29тыс.
     Сверху пролетные участки накрыты пластиковой крышей из негорючего материала, площадь которого составляет порядка 3000 м;. Его себестоимость при средней цене пластика $10 составляет $30тыс.
     10 фундаментов (1х1х2) метра потребуют  20 м; бетона стоимостью  $6 тыс.
     Стоимость указанных конструкций и материалов составит в сумме   порядка $395тыс.
     Остальные  расходные статьи на установку эстакады включают в себя доставку готовых блоков; сборку; аренду кранов, других механизмов и оборудования; проведение предварительных геодезических и других вспомогательных работ.
     Известно, что цена доставки кубического метра бетона на расстояние  51-55 км автотранспортном  составляет 1000руб. ($33). Таким образом, доставка 145м; бетона  от завода до места монтажа и установки эстакады обойдется в $4,8тыс. Доставка около 260 тонн металлических конструкций при цене доставки тонны автотранспортом на расстояние порядка  650 км  $50 стоит порядка  $13тыс. В сумме  доставка конструкций и материала обойдется в  $18тыс.
     Сборку эстакады вместе с въездом  при наличии необходимого оборудования, механизмов, типовых блоков  можно осуществить в основном свинчиванием  за один месяц 10-ю специалистами при выплате им  $50 тыс. 
     Аренда механизмов, включая кран, и остального оборудования на один месяц обойдется в сумму порядка $50 тыс. 
     Стоимость остальных  вспомогательных работ можно оценить в сумму около $50 тыс. 
     С учетом указанных статей расходов  стоимость монтажа эстакады  составит  $565тыс.
     Масса эстакады одностороннего движения с двумя  полосами движения и одной буферной полосой  на основе металлопроката, являющаяся нагрузкой 8-ми стальных колонн  диаметром 30см, сечением 17600мм; каждая, составляет около 530 тонн. То есть  на общую площадь колонн-опор по сечению 140000мм; действует 5300000 ньютонов, или один квадратный миллиметр подвергается давлению  38н/мм;. При пределе прочности  стали  600н/мм; конструкция имеет 16-кратный запас прочности. На обеих полосах движения эстакады одновременно может находиться в движении до 20 грузовых автомобилей весящих в среднем каждый 10 тонн, то есть всего 200 тонн. Если учесть их массу,  то конструкция с дополнительной нагрузкой в виде автомобилей и общей массой 730т, подвергаясь максимально возможной нагрузке,  сохраняет запас прочности, близкий к 11.
     Из сравнения массы аналогичных конструкций из бетона и на основе металлопроката видно, что эстакада на стальном каркасе в 4 раза легче, несмотря на то, что более 50% их массы приходится на сталефибробетонное дорожное покрытие. Вместе с тем, объем затрат примерно одинаков, если считать стоимость металлопроката  $ 1000  за тонну, а время установки бетонной и стальной эстакад  сопоставимым.
     Что касается металлоизделий, то показатели распределяется следующим образом: 80% черного металлопроката – это стальные плиты пролетных участков (лист толщиной 10 мм по 24-27 тыс. руб. за тонну, швеллер – от 25500 руб. до 29000 руб. за тонну), 15% -  продольные и поперечные двутавровые  балки (28800 руб. за тонну), 2% -  опоры-колонны в виде труб (41000 руб. за тонну). Эти данные по цене взяты на конкретных московских предприятиях, продающих металлопрокат в различных его видах (см., напр.  «Сталь-про». Москва, Нововладыкинский проезд, д. 8, стр. 5, тел. 495) 661-70-61, сайт: steel-pro.ru). Примерно такие же цены на данную продукцию и на других аналогичных предприятиях. Так что превышения стоимости новой конструкции не обнаруживается,  а цены на стальную основу эстакады в среднем составляют несколько менее  $1000 за тонну, а остальное – это тот же бетон и прочее. При этом блоки и секции конструкции на открытых участках  защищаются антикоррозионным покрытием, а между верхней поверхностью пролетных участков из металла и сталефибробетонным покрытием прокладывается гидроизоляция.
4.5. Технические характеристики для трасс,  использующих светофоры.
     Оценим пропускную способность на магистралях с перекрестками, на которых автомобилями производится остановка по запрещающему сигналу светофора, по сравнению с пропускной способностью на тех же магистралях с перекрестками при условии обеспечения на них движения автомобилей без остановки [5].
     Управление движением на  магистралях с перекрестками производится с помощью светофоров. При включении запрещающего сигнала транспортный поток прерывается и перед перекрестком накапливаются автомобили. После включения разрешающего сигнала автомобили начинают движение последовательно: сначала трогается первый, через секунду – второй, третий – через две секунды и т.д. Таким образом, каждый автомобиль трогается через секунду, так как каждому надо иметь минимальную дистанцию безопасности. Для каждого последующего автомобиля возрастает расстояние до перекрестка. Если принять, что автомобиль за автомобилем занимают промежуток 6 метров, второй автомобиль будет двигаться до перекрестка 6 метров, третий – 12 метров и т.д. Расчет набора скорости показывает, что второй автомобиль будет двигаться до перекрестка одну секунду, в общей сложности у него уйдет две секунды для продвижения до перекрестка,  у двадцатого – 40 секунд.  Поэтому на каждый автомобиль уходит последовательно 2 сек. В итоге, если время разрешающего сигнала светофора 40 секунд, то за это время через перекресток пройдут по одной полосе движения 20 автомобилей, то есть пропускная способность перекрестка по отношению к одной полосе движения составляет 1/2, или 0,5 авт/сек. Однако за разрешающим сигналом включится запрещающий сигнал светофора на 40 секунд. Таким образом, через перекресток за 80 секунд пройдет 20 автомобилей, а с учетом паузы на трехсекундный сигнал промежуточного желтого цвета, еще меньше (~ 18), то есть пропускная способность  N=18/80 = 0,22авт/сек = 800 авт/час.
     Получаем в результате, что пропускная способность перекрестка для одной полосы движения примерно в четыре раза ниже максимально возможной пропускной способности одной безостановочной полосы движения при скорости в диапазоне 30-90км/час.   
     Если все автомобили перед светофором за полный цикл смены знаков (80сек) не успеют пройти, то у оставшихся время ожидания будет в два раза больше и средняя скорость автомобилей на магистрали падает при той же пропускной способности магистрали. Поэтому эффективность использования транспортных средств  еще больше снижается из-за этого уменьшения скорости.
     Пропускную способность полосы движения можно увеличить в два раза, если пропускать автомобили через перекресток с ходу, или без остановки. Тогда каждая отдельная колонна автомобилей проходит перекресток без остановки, но средняя эффективность использования транспортных средств будет в два раза ниже, так как между колоннами имеется промежуток, равный времени действия сигнала светофора. Однако по сравнению с обычным движением автомобилей через перекрестки со светофорами с остановками пропускная способность при организации безостановочного движения колоннами через перекрестки повышается по своему максимальному значению в два раза - с 800 авт/час до примерно 1500 авт/час за счет непрерывного движения колонн друг за другом без остановки.
     Предложенный способ регулирования автомобильного движения на магистрали состоит в том, что реализуется пересечение транспортным потоком перекрестка сходу. Этим и обеспечивается максимальная пропускная способность N для прерывистого транспортного потока. Для этого формируют  поток транспортных средств с разрывами, состоящий из колонн (пулов), которые сходу, друг за другом, соблюдая установленный интервал, пересекают каждый  перекресток на магистрали на разрешающий сигнал светофора.
     Первой обязательной мерой для этого является своего рода «фазирование» потока транспортных средств, то есть решение задачи подвода головных автомобилей каждой отдельной колонны к перекрестку к моменту появления разрешающего сигнала светофора. Это обеспечивается путем информирования водителя автомобиля тем или иным способом о времени, остающемся до появления разрешающего сигнала светофора. Водители головных автомобилей и водители, следующие за первыми, видя время, остающееся до появления разрешающего сигнала, так или иначе манипулируют скоростью движения автомобиля и тем самым  обеспечивают подход к перекрестку головных автомобилей колонны к моменту появления разрешающего сигнала светофора. Коррекцию скорости автомобилей на перегонах в зависимости от показаний информационных табло можно также производить автоматически путем считывания видеодатчиками в автомобиле информации с табло или светофора, ее обработки и передачи соответствующего сигнала на датчик-регулятор скорости, который производит необходимое изменение скорости автомобиля в соответствии с передаваемой информацией о времени до изменения знака светофора в рамках установленного интервала скоростей,  видеодатчики  также принимают информацию о наличии пешеходов на автомагистрали и учитывают расстояние безопасности до соседних автомобилей с передачей соответствующих команд на систему управления автомобилем (см., напр., патент РФ № 2317592). 
     При использовании средств «фазирования» транспортного потока  все светофоры магистрали имеют одинаковый цикл работы,  или одинаковую продолжительность разрешающего сигнала, что обеспечивает неизменное количество автомобилей в колонне и одинаковый проход колонны через все перекрестки, то есть при появлении запрещающего сигнала в колонне не будут скапливаться дополнительные автомобили. Кроме того, это обеспечит синхронизацию движения встречных потоков автомобилей  на магистрали.
     Длительность разрешающего сигнала  соответствует скорости движения  транспортного потока между перекрестками – около 75км/час - при преодолении средней протяженности перегона.
     Светофоры соседних перекрестков магистрали  работают в противофазе.
    В процессе движения по магистрали часть автомобилей покидает магистраль и уменьшает количество автомобилей в колонне. Поэтому для поддержания высокой эффективности использования магистрали и высокой эффективности использования транспортных средств необходимо регулировать количество автомобилей в колонне.
     Поскольку длительность разрешающего сигнала на всех перекрестках одинакова и поскольку при изменении скорости в интервале 10-25 м/сек пропускная способность полосы движения N изменяется не  более чем на 5%, целесообразно обеспечить приблизительно постоянное число автомобилей в колонне. Например,  время разрешающего сигнала светофора – 40 секунд. Тогда при пропускной способности 3000 авт/час, или 5/6 авт/сек по каждой полосе движения через перекресток (5/6 х 40 сек) пройдет не более 33 автомобилей. Тогда при трехполосной магистрали в колонне будет примерно 100 автомобилей
     Для регулирования числа автомобилей в колонне используют стандартные датчики того или иного типа, например проходные детекторы, которые выдают нормированные по длительности сигналы при появлении транспортного средства в контролируемой датчиками зоне. Таким образом, детектор фиксирует факт появления автомобиля [6,7]. Такие проходные детекторы измеряют число автомобилей в колонне, обрабатывают и передают информацию на управляющее устройство, которое дает команду на включение разрешающего сигнала въездного светофора с бокового направления только при уменьшении числа автомобилей в колонне, например, на 20% (со 100 автомобилей в данном примере до 80) и переключает сигнал въездного светофора на запрещающий, когда число автомобилей в колонне восстановится (до 100) за счет въехавших автомобилей. Совокупность этого оборудования составляет на каждом перекрестке  автомат управления движением.
     Практически, число автомобилей в колонне определяется параметрами магистрали и длительностью разрешающего сигнала светофора.
     Следует отметить, что остановка тех или иных автомобилей не опасна, так как эти автомобили отсекаются от одной колонны и присоединяются к другой. А неодинаковая протяженность перегонов между перекрестками и возможная неодинаковость запрещающих движение сигналов  компенсируются изменением скорости движения колонны между перекрестками.
     Автоматы управления движением  работают практически автономно. При стыке магистралей между собой работа автоматов соседних магистралей  согласуется между собой. В этом случае оказывается предпочтение одной из магистралей, имея в виду перемещения части потока с одной магистрали на другую.
     Совокупность автоматов магистрали и автоматов всех магистралей  представляют собой распределенную автоматическую систему управления всех магистралей города.
     Информировать водителей о времени переключения светофора можно различными способами. Например, перед появлением разрешающего сигнала включать желтый сигнал или большими цифрами на фоне красного сигнала сообщать об остающемся времени до появления разрешающего (зеленого) сигнала светофора.
     Наиболее надежным представляется цветоцифровой способ информации водителей автомобилей о смене знак светофора. При этом информацию на светофоре можно дублировать большими цветоцифровыми индикаторами (табло), установленными с определенным интервалом, например, через каждые 100 метров, на перегоне по бокам или сверху. Такого рода табло не только информируют водителей о времени, остающемся до переключения светофора, но и формируют колонну автомобилей, проходящую целиком перекресток за время разрешающего сигнала светофора. Кроме этого светящиеся табло можно использовать для считывания с них видеодатчиками, установленными на движущемся по перегону автомобиле, информации о времени, остающемся  до переключения светофора, передавать соответствующих сигнал на датчик-регулятор скорости, установленный на автомобиле, и этот датчик-регулятор автоматически, то есть без участия водителя,  производит соответствующую коррекцию скорости автомобиля для его безопасного проезда в рамках установленного интервала  скоростей 60-90 км/час в составе колонны через перекресток.
     Установленный скоростной режим при  движении колоннами с установленным интервалом на магистрали  не создает условий для возникновения на ней пробок.  Вместе с тем предложенный способ позволяет существенно уменьшить  число дорожных происшествий, так как вместе со скоростью четко выдерживается дистанция безопасности между автомобилями.
     Для того чтобы съезжающие с магистрали автомобили не тормозили скоростное движение остальных автомобилей по крайней полосе движения, рядом со съездными участками могут быть выделены зоны-накопители, на которые перед съездом въезжают автомобили, не затрудняя движение остальных автомобилей на магистрали. Эти зоны, в зависимости от характеристик магистрали, могут быть рассчитаны на 10-20 автомобилей. В случае же постоянно действующих в самом жестком режиме движения  магистралей, например, кольцевых, и большом количестве съезжающих автомобилей вся крайняя полоса движения освобождается от движения и используется только для съезда а также, в случае необходимости, для движения общественного транспорта.
     При стыке магистралей между собой работу локальных автоматов управления движением соседних магистралей  согласуют между собой. В этом случае оказывается предпочтение одной из магистралей, имея в виду перемещения части потока с одной магистрали на другую. При локальном управлении переключение сигналов обеспечивает контроллер, расположенный непосредственно на перекрестке, Возможно также системное управление, при котором на каждом въездном участке используются данные о параметрах транспортного потока с других въездных участков для дополнительного повышения эффективности действия магистрали. При системном управлении контроллеры перекрестков могут выполнять функции трансляторов команд, поступающих по специальным каналам из управляющего пункта
     Совокупность автоматов магистрали и автоматов всех магистралей  представляет собой распределенную автоматическую систему управления всех магистралей города.         
                Литература
1.Семенов В.В. Смена парадигмы в теории транспортных потоков ИПМ им. М.В.Келдыша РАН. М., 2006г.
2. Афанасьев М.Б. Транспортный поток. 2009 г. www.drivingplus.ru/driving/dorojnoe-dvijenie/…
3. Стивен Паркер «Wisconsin Traffic Operations and Safety Laboratory». 2007г. www.topslab.wisc.edu/projects/3-13.
4. Пат.   2422908  РФ,  МКИ G08G 1/01.   Способ регулирования транспортных потоков на магистралях.  Ю.Ф. Макаров.
5. Пат.  2422907  РФ,  МКИ G08G 1/01.  Способ регулирования транспортных потоков на магистралях, пересекаемых потоками автомобилей, движущихся в поперечном направлении.  Ю.Ф. Макаров.
6. Кременец Ю.А. Технические средства организации дорожного движения. М.; Транспорт, 1990г.
7. Клинковштейн Г.И., Афанасьев М.Б. Организация дорожного движения: учебник для вузов. М.; Транспорт, 1992г.


5. Сравнительный анализ основных вариантов организации безостановочного движения на городских магистралях.
Comparative analysis of the main options for non-stop traffic on urban highways.
Ю.М. Низовцев
Nizovtsev Y.M.
Москва. 2013г. 
                Аннотация
Сопоставляется  пять  вариантов организации безостановочного движения в крупных городах. Все они характеризуются повышенной пропускной способностью, отсутствием пробок и заторов, высокой средней скоростью движения и сравнительно низкими затратами. Дается краткая характеристика каждому варианту, проводится сопоставление основных технических и экономических показателей.
Ключевые слова: магистрали, безостановочное движение, повышенная пропускная способность, низкие затраты.

                Введение.
     В большинстве крупных городов мира за несколько последних десятков лет возникла и усугубилась проблема скоростного и безостановочного перемещения автомобилей. Магистрали и улицы значительную часть суток перегружены автомобилями, что влечет за собой возникновение заторов и многочасовых пробок.
     Все предложенные методы борьбы с пробками не дали ощутимого результата, кроме ограничения въезда в пределы города (Стокгольм) или астрономических налогов на автомобили (Сингапур). Возникла парадоксальная ситуация: чем больше строится дорог и развязок, тем больше пробки.
    Нами предложено несколько более или менее эффективных в отношении величины пропускной способности и стоимости технических решений. Все они характеризуются не борьбой с пробками, а установлением и сохранением свободного потока, при котором автомобили могут свободно переезжать  одной полосы движения на другую (маневрировать). Пропускная способность одной полосы движения на магистралях без светофоров в этом случае составляет около 2000 автомобилей в час,  на магистралях со светофорами – от 1000 до 1500 автомобилей в час, а средняя скорость потока – 75 км/час, тогда как в городах пропускная способность одной полосы движения в среднем на магистралях со светофорами составляет 500 автомобилей в час, средняя суточная скорость автомобилей, например, в Москве, составляет 24 км/час.
    Стоимость полосы движения на предложенных нами магистралях-эстакадах также существенно ниже стоимости полосы движения городских наземных магистралей.

5.1. Краткая характеристика основных вариантов организации в городах скоростного, безостановочного движения.
1. Магистраль-эстакада с парковочным этажом.
    Легкая двухэтажная закрытая магистраль-эстакада (с верхним парковочным уровнем и установками по нейтрализации выхлопного газа) на стальном каркасе и со стальными пролетами, покрытыми тонким слоем сталефибробетона [1,2,3], предназначается для легковых автомобилей (90% всех автомобилей).
     Ее уровни связаны между собой и наземным уровнем внешними и/или внутренними межэтажными переездами, по краям каждого этажа расположены буферные полосы. Число въездов и съездов согласовано между собой, на въездах установлено оборудование для осуществления в случае необходимости контролируемого въезда автомобилей.
     Восемь полос движения  на обоих уровнях движения обеспечивают в сумме пропускную способность порядка 16 тыс. автомобилей в час. Скорость перемещения автомобилей может колебаться в интервале 60-100 км/час. Вытяжки с разрядниками, регулярно установленные на всех уровнях замкнутого пространства эстакады, обеспечивают нейтрализацию выхлопа  и делают магистраль экологически безопасной (чистой).
     На 1 км верхнего уровня эстакады могут парковаться от 600 до 1000 легковых автомобилей, которые могут  въезжать на парковочный уровень как с любого этажа эстакады, так и с наземного уровня.
     Удельная стоимость полосы движения составляет $0,9-1,0 млн., а затраты на  1 км эстакады - $7,85млн. Стоимость квадратного метра пролетов всех трех уровней, включая парковочный (54000м;), составляет $145, а стоимость 1 м; полос движения (восемь полос шириной 3 метра каждая, всего 24000м;) - $330.  При этом в данную стоимость входят стоимость всех материалов и затраты на  изготовление типовых блоков, их доставка, заработная плата с учетом налогов, стоимость подготовительных работ, стоимость аренды машин и механизмов для сборки, стоимость  вытяжек с нейтрализаторами выхлопа и т.д. Сравнительно низкие затраты на строительство эстакады-магистрали в основном определяются ее быстрой установкой с монтажом на болтах типовых металлических блоков и секций.
     Кроме того, из сравнения массы аналогичных конструкций из бетона и на основе металлопроката видно, что эстакады на стальном каркасе в 4 раза легче, несмотря на то, что не менее 50% их массы приходится на сталефибробетонное дорожное покрытие. Вместе с тем, стоимость  их конструкций примерно одинаковая, если принять стоимость металлоизделий по  $ 1000  за тонну.
     Что касается стоимости различных  металлоизделий, то их удельное распределение и соответственно стоимость таковы: 80% черного металлопроката – это стальные плиты пролетных участков (лист толщиной 10 мм 24-27 тыс. руб. за тонну, швеллер – от 25500 руб. до 29000 руб. за тонну), 15% -  продольные и поперечные двутавровые  балки (28800 руб. за тонну), 2% -  опоры-колонны в виде труб (41000 руб. за тонну). Эти данные по цене взяты на конкретных московских предприятиях, продающих металлоизделия указанных видов (см., напр.  «Сталь-про». Москва, Нововладыкинский проезд, д. 8, стр. 5, тел. 495) 661-70-61, сайт: steel-pro.ru). Примерно такие же цены на данную продукцию и на других аналогичных предприятиях. Так что превышения стоимости новой конструкции по материалу не обнаруживается,  а цены на стальную основу эстакады в среднем составляют несколько менее  $1000 за тонну, а остальное – это тот же бетон и прочее. При этом блоки и секции конструкции на открытых участках  защищаются антикоррозионным покрытием, а между  поверхностью пролетных участков из металла и сталефибробетонным дорожным покрытием прокладывается гидроизоляция.
     Удельные показатели этого типа эстакады-магистрали таковы: масса стали – 4100 т., масса цемента – 7100 т.
 

      На рисунке выше показана эстакада с внешними въездами, съездами, переездами с этажа на этаж, а на рисунке ниже показана конфигурация полос для перемещения автомобилей последовательно с этажа на этаж эстакады (внутренние переезды).

2. Упрощенный вариант двухуровневой магистрали-эстакады (без парковочного этажа и очистных установок).

     Этот вариант эстакады-магистрали также имеет восемь полос движения на обеих этажах [1,2,3], но не имеет парковочных площадок и очистных установок. Поэтому  удельные затраты  на нее составляют примерно $5 млн.   Стоимость 1 км полосы движения составляет порядка $0,6 млн. Стоимость квадратного метра пролетов двух этажей (36000м;) составляет около $140.  Сравнительно низкие затраты на строительство эстакады-магистрали в основном определяются ее быстрой установкой с монтажом на болтах типовых металлических блоков и секций.
     Чтобы устранить непонимание того, каким конкретным образом достигается столь низкие затраты, отметим следующее. Прежде всего, необходимо иметь налаженное производство типовых секций и блоков эстакады, которые своевременно доставляются на подготовленную площадку для их сборки в основном болтовым соединениями с минимумом сварочных работ подготовленной бригадой специалистов при наличии соответствующего оборудования и механизмов. Эта процедура по заранее отработанной схеме занимает небольшой период  времени, зависящий от протяженности участка, степени подготовленности сборочных площадок, наличия сборочных узлов, организации их подвоза, ресурсов рабочей силы, оборудования и т.д. В Китае, например, тридцатиэтажный небоскреб в начале 2013 году собрали за несколько дней.  Установка свайного каркаса из стальных труб так же не занимает много времени при условии того, что трубы вбиваются в заранее определенные точки в соответствии с данными  грунтовой разведки и схемами проложенных городских коммуникаций. Движение автомобилей при этих операциях по наземным магистралям не прерывается. Известные и давно отработанные процедуры нанесения антикоррозийного покрытия, гидроизоляции, сталефибробетона и т.п. так же длятся недолго при соответствующей подготовке специалистов и материала, как и монтаж боковых стенок и крыши из негорючего пластика. Оснащение эстакады оборудованием и приборами, такими как въездные светофоры с радарами и контроллерами,  источники света, видеорегистраторы, линии связи, табло, датчики для мониторинга, противопожарное и эвакуационное оборудование, следящие центры, возможные вертолетные площадки, различные сопутствующие навески в виде кабелей и трубопроводов так же не может быть долгим, если такое оборудование подготовлено и доставлено на площадку вовремя. То есть процедура должна быть отработана до деталей, подготовительные работы завершены, арендованные машины и механизмы готовы к работе, специалисты тоже готовы, типовые блоки изготовлены и подвозятся с нужной периодичностью к уже смонтированному каркасу. Все это сравнительно несложно, если заранее отработано на экспериментальном образце. После этого эстакады-магистрали по уже отлаженной технологии и при промышленном изготовлении типовых блоков быстро устанавливаются в определенных местах города и пригорода для «искоренения» пробок.
     Что касается проблемы нахождения дополнительных площадей для въездных и съездных пандусов на новую эстакаду при условии плотной городской застройки, то эта проблема уже давно нашла свое разрешение   в других городах (см., напр., Токио с его наиболее плотной застройкой):   там въездные и съездные участки поднимают над тротуарами и улицами. Это тем более легко осуществить при данной легкой и негабаритной в сравнении с громоздкой бетонной эстакадой конструкции – без больших затрат и усилий, - что эти участки можно монтировать  не на громоздких бетонных колоннах, а на   стальных опорах-трубах сравнительно небольшого диаметра. При условии плотной застройки можно также выбрать из наших технических решений вариант конструкции эстакады с внутренними межэтажными переездами. Съезды и въезды в этом случае могут выводиться непосредственно на одну из наземных  полос движения магистрали, не выходя за пределы проекции эстакады на наземную магистраль.
     По вопросу общей пропускной способности всего сооружения, которое может иметь начало и конец, то есть  точки концентрации транспорта, на которых в обычных условиях падает средняя скорость движения, можно сказать следующее.
     В городах, как правило, следует устанавливать сквозные магистрали-эстакады, начинающиеся в одном пригороде и заканчивающиеся в другом пригороде с противоположной стороны. Они могут огибать центр города, чтобы не затрагивать его достопримечательности.  Подавляющая часть автомобилей поэтому и при наличии достаточно частых съездов покидает магистраль отнюдь не  конечных точках, которые находятся в дачной местности и до которых доезжают немногие автомобили. Так что эти конечные точки становятся уже не точками концентрации.
     Далее, кроме сквозных магистралей-эстакад устанавливаются и кольцевые эстакады, которые вообще не имеют точек концентрации транспорта, так как не имеют концов. Что же касается возможного сочленения магистралей, то, в частности,  в Южной Корее предложен вариант сочленений для многоуровневых эстакад [4]. Но, естественно, могут быть и другие варианты сочленений или могут быть обычные развязки.
     И даже, если допустить появление точек концентрации, то падение скорости по всей магистрали не происходит, поскольку это тот же случай возникновения затора. И решается он применением нашей усовершенствованной методики ramp metering, то есть применением контролируемого въезда с использованием сквозных буферных полос.
     Удельные показатели данного  типа эстакады-магистрали: масса стали – 2600т, масса цемента – 4500 т.
      Магистраль-эстакада может быть надземной частью загруженной  значительную часть суток городской магистрали, а также и надземной частью перегруженной междугородней магистрали. Например,  в случае установки над наземной магистралью восьмиполосной магистрали-эстакады, на ее первый или второй этаж  легковые автомобили с наземной магистрали  проезжают по боковому отводу-въезду (на этом участке магистрали, во избежание торможения основного транспортного потока, перед въездом формируется буферная полоса), а также могут  въезжать на второй этаж с первого этажа  по межэтажному переезду.  С второго этажа магистрали-эстакады легковые автомобили, проехав свою часть пути,  могут съехать  по боковому отводу-съезду на наземную магистраль непосредственно или спустившись со второго этажа на первый по межэтажному переезду, а затем с первого этажа по съезду на наземный уровень. При этих переездах, во избежание заторов,  используются буферные, или резервно-технические полосы. Кроме того, на прилегающих к съезду с магистрали-эстакады участках наземной  магистрали для облегчения выезда автомобилей с  этажей магистрали-эстакады на полосы движения наземной магистрали по ее  краю  формируется буферная  полоса. Распределение автомобилей при проезде осуществляется следующим образом: автомобили, въехав, например, на полосы движения первого этажа через буферную полосу магистрали-эстакады  могут так и следовать по полосам движения первого этажа или, при более разреженном движении на втором этаже, следуя указателям, переехать на него.
      При этом наземная магистраль может быть предоставлена движению в основном грузового и другого тяжелого транспорта.

3. Вариант одноуровневой магистрали-эстакады.
     Если,  к примеру, в городе нагрузка (пропускная способность на магистраль) на магистраль в ближайшие годы, по расчетам, не должна превысить 10 тысяч автомобилей, то достаточно будет установить над наземной магистралью один уровень эстакады с четырьмя полосами движения и двумя буферными полосами с организацией указанным образом безостановочного движения с пропускной способностью для одной полосы движения 2000 автомобилей в час. Тогда въезды на надземный уровень и съезды с него на наземную магистраль становятся переездами с наземного уровня на надземный и интегральная, или суммарная пропускная способность надземной и наземной магистралей будет более 10 000 автомобилей в час. При этом затраты на монтаж и установку одноуровневой эстакады на стальном каркасе по сравнению с двухуровневой уменьшатся примерно вдвое и составят около $2,5млн.  на один километр. Удельная себестоимость одной полосы движения на эстакаде останется примерно той же, что и для двухуровневой эстакады -  $0,6млн. Средняя скорость движения по надземной магистрали составит порядка 75 км/час.      
     Известна практика установки одноуровневых эстакад вдоль магистралей и над ними во Вьетнаме. Однако там режим движения на наземной и надземном уровнях остается традиционным, за единственным исключением: направление движения на обоих уровнях устанавливается противоположным. Иначе говоря, к примеру, если  по наземному  уровню автомобили движутся на юг, то по надземному уровню автомобили движутся на север.
     Если же расчеты по величине пропускной способности не оправдаются, то несложно над имеющимся уровнем эстакады смонтировать еще один уровень, увеличив суммарную пропускную способность эстакады до 16 тысяч автомобилей в час.
   
4.Организация безостановочного движения на действующих наземных магистралях без перекрестков.
     Методика организации безостановочного  движения автомобилей, то есть движения без пробок и заторов, разработанная нами для путепроводов и надземных магистралей вполне пригодна и для обычных наземных магистралей без светофоров (без перекрестков) с тем ограничением, что, в отличие от многополосных  эстакад со связанными уровнями, число полос на наземной магистрали сравнительно невелико и суммарная пропускная способность трассы также меньше [5]. Однако, несмотря на это, при определенных нами условиях и на наземной магистрали можно  установить выгодный режим безостановочного движения.
     Отметим некоторые признаки этой методики. На основе известной методики управления дорожным движением ramp metering (США), то есть осуществления контролируемого въезда на отдельные участки дороги [6] и с учетом новой  парадигмы в теории транспортных потоков Семенова В.В. [7],  разработана методика, позволяющая в любом случае удерживать плотность транспортного потока в заданных рамках не на отдельных участках, а  на всем протяжении магистрали и не допускать падения его скорости ниже заданного уровня. Для этого, то есть для  поддержания непрерывности и высокой скорости движения транспортного потока, предпринимается следующее.  Крайние правые полосы в каждую сторону движения по магистрали переводятся в буферные, то есть используются только для въезда на магистраль, съезда с нее, а также для объезда случившихся аварий или при ремонте. На каждом въезде на магистраль устанавливаются светофоры, управляемые через контроллер радарами по программе, которая запрещает автомобилям въезд при падении скорости потока ниже, например, 60 км/час. В результате, транспортный поток на оставшихся полосах движения превращается в свободный, скоростной, непрерывный и с пропускной способностью для каждой полосы движения около 2000 автомобилей в час.
     Вместе с тем, надо отметить, что для преобразования магистрали с перекрестками в магистраль без них необходимо установить надземные или подземные путепроводы для пересекающих магистраль автомобилей и пешеходов.
     В частности, предложен следующий вариант надземных легких эстакад на стальном каркасе максимально простой конструкции в качестве переездов с односторонним движением через магистраль с боковых улиц.
     Над магистралью над перекрестком перебрасывается легкая эстакада на стальном каркасе с одной буферной полосой, двумя полосами движения в одну сторону движения и въездом на нее с магистрали.  По этой эстакаде автомобили могут пересечь магистраль, причем  данный вариант позволяет исключить левый поворот с магистрали, чтобы не замедлять движение.  На следующем перекрестке или переезде эстакада устанавливается для организации переезда над магистралью в обратном направлении. И так далее. Тем самым, конструкция упрощается, удешевляется, позволяет установить на магистрали безостановочное движение и, вместе с тем, оставляет достаточно удобный поперечный транзит автомобилей и пешеходов. В зависимости от предполагаемой разницы загрузки эстакады автомобилями со стороны магистрали и со стороны подходящей к ней улицы число полос движения должно этому соответствовать. То есть на эстакаду с боковой улицы или дороги может выводиться одна или две полосы (см. рисунки ниже).
     Затраты на установку легкой металлической эстакады одностороннего движения на стальном каркасе составляют около $600тыс. при ее протяженности в 250 метров. Она имеет массу по металлу 257 тонн, а по  дорожному покрытию (из сравнительно тонкого слоя сталефибробетона) – 362 тонны.
     Как и в первых двух отмеченных вариантах эстакаду целесообразно, как минимум, сверху накрыть негорючим пластиком, обеспечив тем самым большую сохранность полос движения.   Скатывания снега с крыши и возникновения сосулек сравнительно нетрудно избежать, используя следующее.  Известно, что при углах скатов, равных или больших 60°, снега на крыше совсем не остается, то есть коэффициент, зависящий от угла наклона ската, равен 0.  При 45° этот коэффициент равен 0,5. Таким образом, можно вывести приемлемую высоту крыши, угол наклона скатов, материал и систему креплений для крыши при условии известной из таблиц величины нагрузки на 1м; крыши, чтобы появилась возможность вовсе не убирать снег с крыши эстакады (см., напр., сайт ostroykevse.ru›Снеговая нагрузка).     Если по тем или иным причинам скатывание даже небольших масс снега с крыши эстакады является недопустимым, то, как известно, можно вмонтировать в скаты крыши скобы, удерживающие снег и лед на крыше, превращая их с течением времени в безопасную массу  (см., напр., сайт  ard-center.ru›home/publ/TS2011/nomer1_2/pub21/ ).

5. Организация безостановочного движения на действующих наземных магистралях с регулируемыми перекрестками.
     Если возможности переоборудовать магистрали с регулируемыми перекрестками (со светофорами) в магистрали с непрерывным движением (без светофоров) не имеется, то можно применить другую нашу методику организации безостановочного движения  -  на магистралях со светофорами (перекрестками), суть которой сводится к установлению на магистрали непрерывного движения автомобилей колоннами, в разрывы между которыми  попадает промежуток времени, необходимый для проезда пересекающих магистраль автомобилей и для перехода пешеходов через перекресток [8].  В этом случае, как и в первом, крайние правые полосы в каждую сторону движения по магистрали переводятся в буферные, то есть используются только для въезда на магистраль, съезда с нее, а также для объезда случившихся аварий или при ремонте части полос движения. На каждом въезде на магистраль устанавливаются светофоры, управляемые через контроллер пересчетными датчиками по программе, которая запрещает автомобилям въезд на магистраль  до снижения числа автомобилей в колонне до установленного уровня, например, до уровня в 80% от максимально возможного числа автомобилей в колонне при средней скорости  транспортного потока, например, 75 км/час. 
     В результате, транспортный поток в виде отдельных автомобильных колонн на оставшихся полосах движения превращается в скоростной, непрерывный и с пропускной способностью для каждой полосы движения до 1500 автомобилей в час, несмотря на наличие на магистрали перекрестков. При этом он является синхронным в обоих направлениях, в отличие от, так называемой, «зеленой волны». При этом, во избежание торможения потока, левый поворот на магистрали запрещается.
     Таким образом, на магистралях  со светофорами (с перекрестками) так же быстро и сравнительно недорого может быть использована модификация методики организации безостановочного движения автомобилей в виде их движения  колоннами с разрывами, во время которых осуществляется переезд автомобилей и переход пешеходов через перекресток. Методика отличается от известной «зеленой волны» синхронностью движения колонн в обоих направлениях благодаря синхронности работы светофоров в обе стороны движения и применением принципа «фазирования», или участия водителей переднего фронта каждой колонны в своевременном подводе колонны к разрешающему проезд сигналу светофора.

5.2.   Сопоставительный анализ.
     Для иллюстрации рассмотрим преобразование обычной шестиполосной магистрали с регулируемыми перекрестками (светофорами) протяженностью 20 км в скоростную, безостановочную (беспробочную) магистраль с повышенной пропускной способностью.
     Во-первых, над ней продольно можно установить закрытую эстакаду на стальном каркасе с двумя уровнями движения и  парковочным этажом, добавив, таким образом, к наземным полосам движения еще 8 полос движения с пропускной способностью  16 тыс. автомобилей в час и средней скоростью движения автомобилей по ним 75 км/час. Установить, оснастить оборудованием, опробовать и запустить в действие эту эстакаду можно за несколько месяцев при условии, что будет изготовлено соответствующее количество типовых блоков для быстрой сборки эстакады. Затраты на  это экологически  безопасное (чистое) и беспробочного сооружение: $7,85млн х 20 = $ 157млн.
     Во-вторых, над шестиполосной наземной магистралью можно установить двухуровневую крытую эстакаду на стальном каркасе без парковочного этажа и, таким образом, добавить к наземным полосам движения еще 8-мь полос с пропускной способностью 16 тыс. автомобилей в час и средней скоростью движения автомобилей по ним 75 км/час. Установить эту эстакаду можно за несколько месяцев при условии, что будет изготовлено нужное количество типовых блоков для их быстрой сборки. Затраты на  это   беспробочное сооружение: $5млн. х 20 = $ 100млн.
     В-третьих, над шестиполосной наземной магистралью можно установить одноуровневую крытую эстакаду на стальном каркасе и, таким образом, добавить к наземным полосам движения еще 4-е полосы с  пропускной способностью 8 тыс. автомобилей в час и средней скоростью движения автомобилей по ним 75 км/час. Установить эту эстакаду можно за несколько месяцев при условии, что будет изготовлено нужное количество типовых блоков для их быстрой сборки. Затраты на  это   беспробочное сооружение: $2,5млн. х 20 = $ 50млн.
     В-четвертых, можно перебросить на перекрестках через магистраль легкие эстакады с односторонним движением с переменой его направления (знака) на соседних перекрестках, перевести крайние полосы магистрали в буферные, установить или перестроить светофорное оборудование на перекрестках для организации при интенсивном движении (часы пик) контролируемого въезда автомобилей на магистраль и, тем самым, обеспечить безостановочное движение с пропускной способностью на полосу  движения 2000 автомобилей в час, что составит для  4-х оставшихся от шести полос движения 8000 автомобилей в час (две крайних справа полосы переведены в буферные) вместо, как показывают измерения, в среднем 3 000 автомобилей в час на обычной шестиполосной магистрали с регулируемыми перекрестками, или со старт-стоповым режимом движения. Средняя скорость потока при данной перестройке составит 75 км/час, но не менее 60 км/час, для чего должны быть установлены соответствующие указатели. Установка легких переездов-эстакад и оборудования для контролирования въезда на магистраль на перекрестках в среднем через каждые 0,5 км по предварительным оценкам составляет для одного перекрестка около $600тыс. Затраты на данное переоборудование в пересчете на 20 км составят $0,6млн х 40 = $ 24млн. Расчет сделан из предположения установки эстакад-переездов через каждые 0,5 км.  Эстакады-переезды можно устанавливать и на большем расстоянии, например, 1 км (через один перекресток). Тогда сумма затрат на отрезке 20 км уменьшится примерно вдвое, но и число сквозных  переездов тоже уменьшится вдвое.
     Для ряда городских магистралей  из-за плотной застройки число эстакад-переездов (путепроводов)  может быть сведено к минимуму – одна или две на 5-10 км, если их пропускная способность соответствует интенсивности поперечных транспортных потоков, причем локально их пропускная способность может быть увеличена за счет введения второго уровня (см.  описание путепроводов). Что же касается пешеходов, то для них могут быть сооружены с большей регулярностью недорогие надземные (с эскалаторами) или подземные переходы. Такое решение вопроса поперечного транзита позволит в несколько раз уменьшить финансовые затраты на него.
     Администрация каждого города должна решать данный вопрос, исходя из собственных ресурсов, интенсивности движения, плотности застройки, расположения боковых  дорог и улиц и т.п.
     В-пятых, можно организовать безостановочное движение на магистрали со светофорами (с перекрестками) колоннами с соответствующими разрывами между ними, синхронными в обе стороны движения,  для проезда в это время автомобилей, пересекающих магистраль, а также для прохода пешеходов. Для этого, в частности, придется перестроить оборудование на каждом перекрестке для пересчитывания автомобилей в колонне с соответствующим ее дополнением по разрешающему сигналу светофора при определенной убыли автомобилей в колонне за счет съезда автомобилей. Из шести полос движения на магистрали остаются действующими 4 полосы, а 2 переводятся в буферные. Таким образом, пропускная способность полосы движения, которая несколько уменьшится по сравнению с трассой  без светофоров (4-й вариант) из-за разрывов между колоннами (меньшая плотность движения), составит в среднем 1250 автомобилей в час на полосе движения и в сумме – около 5000 автомобилей в час вместо 3000 автомобилей в час на шестиполосной магистрали при обычной старт-стоповой  организации движения. Средняя скорость составит так же 75 км/час.    Затраты на  переоборудование перекрестка, по предварительным оценкам, составят порядка $100тыс, что для  всей магистрали со светофорами протяженностью 20 км и перекрестками через каждые 0,5 километра  составит в данном случае $0,1млн х 40 = $4млн. Стоимость переоборудования может быть  существенно уменьшена, если потребуется только замена программного обеспечения с дополнительным монтажом табло.
     Для сравнения можно привести следующее. По данным Минтранса РФ полоса движения  наземной магистрали (1км) в среднем по России стоит $1,5млн.( ng.ru›Экономика›…/1_millionometry.html) Таким образом, на строительство шестиполосной наземной магистрали в среднем в России затрачивается около  $10млн, или   один квадратный метр этой магистрали стоит около $500. В пересчете на 20км строительство подобной магистрали в России в среднем стоит $200млн, причем это строительство обычно затягивается надолго с весьма посредственным качеством на выходе. Средняя скорость движения автомобилей по магистралям такого типа в Москве за сутки по последним данным составляет 24 км/час. Суммарная пропускная способность подобной  шестиполосной магистрали со светофорами на перекрестках (старт-стоповое движение) в среднем составляет 3000 автомобилей в час. При этом отметим, что для большинства городов с дорогими земельными участками и плотной застройкой стоимость строительства магистралей существенно больше, а заторы и пробки на них, особенно в часы пик, возникают регулярно.
                Заключение.
      Таким образом, администрация города может выбрать наиболее приемлемый вариант по организации безостановочного движения из указанных, исходя из своих финансовых, технических и идеологических соображений, если, конечно, проблема с пробками является для нее актуальной.
     Самый дешевый и быстрый ($200тыс. за два перекрестка на 1 км), но с увеличением пропускной способности магистрали  примерно в 1,5 раза -  это  вариант 5, который не предполагает установку эстакад.   
    Несколько более дорогой (в шесть раз дороже варианта 5 по удельному показателю при установке двух эстакад-переездов на 1 км), но с ростом пропускной способности магистрали почти в три раза (вариант 4).
     Вариант 3 установки над наземной магистралью с перекрестками на всем ее протяжении одноуровневой эстакады дороже варианта 5 в 12,5 раз, но позволяет увеличить пропускную способность магистрали интегрально, то есть с учетом наземной части с обычным движением и надземным уровнем со скоростным, безостановочным движением почти в 4 раза, а при преобразовании наземной магистрали в магистраль с безостановочным движением позволяет увеличить интегральную пропускную способность общей магистральной системы  более чем в пять  раз, но при этом затраты несколько возрастают  - на стоимость эстакад-переездов для обеспечения поперечного движения.
     Вариант 2 установки над наземной магистралью с перекрестками на всем ее протяжении – продольно - двухэтажной эстакады дороже варианта 5 в 25 раз, но позволяет увеличить пропускную способность магистрали с учетом только эстакады-магистрали более чем в 5 раз.
     Вариант 1 установки над шестиполосной магистралью двухэтажной экологически безопасной эстакады с дополнительным парковочным уровнем дороже варианта 5 почти в 40 раз, но позволяет не только увеличить пропускную способность магистрали интегрально более чем в 6 раз, но и делает воздух в городе чище и предоставляет дополнительные дешевые парковочные места. Кроме того, при существенном увеличении потока автомобилей можно быстро и с минимальными затратами переоборудовать парковочный уровень в уровень движения, повысив пропускную способность эстакады-магистрали  на треть,  доведя ее с 16 тысяч автомобилей в час до 24 тысяч автомобилей в час.
     При этом следует отметить, что интегральную пропускную способность магистралей можно увеличить еще больше, если, наряду с установкой  двухуровневой эстакады, наземную магистраль преобразовать в магистраль с безостановочным движением по варианту 4 или 5. В этом случае интегрально пропускная способность магистрали может возрасти  максимально - в 8  раз.    
     Если сравнить среднюю стоимость 1 км полосы движения наземной магистрали по РФ со стоимостью полосы движения на двухэтажной эстакаде без парковочного уровня  (вариант 2), то она почти в три раза выше последней,  а средняя скорость автомобилей по такой наземной полосе в три раза ниже. При этом следует отметить, что по причине дорогого землеотвода в городах и, как правило, необходимости перекладки теплотрасс и других городских коммуникаций эта удельная стоимость магистрали возрастает до невероятных величин. Например, в Москве она доходит до $700млн. за километр.
     Кроме этого необходимость организации тем или иным способом безостановочного движения из указанных вытекает и из того обстоятельства, что убытки, следующие за всеобщей автомобилизацией, уже достигли астрономических размеров. Это иллюстрируется таблицей ниже.
     Для сравнения убытков по  причине пробок, ДТП (аварий) и экологического загрязнения воздуха выхлопным газом  по крупнейшим городам 10 стран мира, суммирования этих убытков и оценки окупаемости установки беспробочных и экологически чистых новых дорожных сооружений, отделяющих основные транспортные потоки от потоков пешеходов, сведем опубликованные и расчетные данные в одну таблицу.


     Из таблицы видно, сколь значимы потери, возникающие при отставании роста транспортной сети от роста продаж автомобилей даже в самых развитых странах мира. Становится также понятным, что решение проблемы находится в увеличении пропускной способности магистралей в соответствии с ростом числа автомобилей и создании возможности для движения транспортных потоков в городах без возникновения пробок [9,10].
                Литература
1.Пат. 105628  РФ,  МКИ E02C 1/04.  Эстакада для перемещения транспортных средств на разных уровнях.  Ю.Ф. Макаров.
2. Пат. 73716 Украины,  МКИ E02C 1/04.   Эстакада для перемещения транспортных средств на разных уровнях.  Ю.Ф. Макаров.
3. Пат. 2447222  РФ,    МКИ E02C 1/04.   Эстакада для перемещения и размещения транспортных средств на различных уровнях. Ю.Ф. Макаров.
4. Заявка РСТ WO0194702 (A1). Haeng Lee Soo [KR]. 13.12.2001.
5. Пат.  2422908 РФ, МКИ G08G 1/01. Способ регулирования транспортных потоков на магистралях.  Ю.Ф. Макаров.
6. Стивен Паркер «Wisconsin Traffic Operations and Safety Laboratory». 2007г. www.topslab.wisc.edu/projects/3-13
7. Семенов В.В. Смена парадигмы в теории транспортных потоков ИПМ им. М.В.Келдыша  РАН. М., 2006г.
8. Пат.  2422907  РФ, МКИ G08G 1/01. Способ регулирования транспортных потоков на магистрали, пересекаемой потоками автомобилей, движущихся в поперечном направлении. Ю.Ф. Макаров.
9.  Пат.  108046  РФ, МКИ E02C 1/04.   Сеть транспортных магистралей для крупных городов и их пригородов.  Ю.М. Низовцев,  А.В.  Анцыгин.
10. Пат. 3176909 Японии,  МКИ E02C 1/04.    Сеть транспортных магистралей для крупных городов и их пригородов.  Ю.М. Низовцев,  А.В. Анцыгин.
 

6. Двухуровневый разгрузочный беспробочный путепровод. Варианты конструкции и их экономическая оценка.
Enclosed elevated automobile overpass (two levels, no traffic jams) on the steel frame. Design options and their economic evaluation. 
А.Ю. Низовцев, Ю.М. Низовцев
Nizovtsev A.Y., Nizovtsev Y.M.
Москва. 2012.
                Аннотация
Рассматривается новая конструкция беспробочного двухуровневого путепровода на стальном каркасе с межэтажными переездами и буферными полосами, устанавливающегося при заранее подготовленных блоках для сборки в течение месяца. Его себестоимость при высокой надежности на порядок ниже известных цифр, в которые обходится строительство путепроводов в РФ. Он в силу своей конструкции не тормозит автопотоки, а наоборот, разгружает перегруженные трассы, что характерно для крупных городов, проводя автобусы и грузовики по первому уровню, а легковой транспорт – по второму – без заторов и с высокой скоростью. А при его продлении в обе стороны число  полос движения на трассе увеличивается вдвое-втрое.
Ключевые  слова: путепровод, межэтажные переезды, буферные полосы, стальной каркас.

6.1.  Краткое  описание  путепровода  и нескольких вариантов его конструкции.
     Разгрузочный  путепровод, запатентованный в виде конструкции эстакады для перемещения транспортных средств на разных уровнях в России   , на Украине   , устанавливается  преимущественно на загруженных автомагистралях, пересекающих железнодорожные пути,  автомагистрали,  реки, овраги и т. п., а также устанавливается на  тех участках переезда, на которых  к  месту переезда подходит несколько дорог, а  на  действующем путепроводе имеется меньшее число полос движения, чем на соединяемых им участках автодороги.
     Конструкция двухуровневого путепровода включает 4-е полосы движения плюс две буферные полосы на втором уровне и столько же на первом уровне. Всего - 8 полос движения и 4 буферные полосы.
     Эта конструкция обеспечивает пропускную способность путепровода на уровне около 16 тысяч автомобилей в час и безостановочное движение автомобилей при скорости не менее 30 км/час без возникновения заторов и пробок. 
     Грузовые автомобили перемещаются только по первому этажу (уровню), легковые автомобили могут перемещаться как по первому этажу, так и по второму этажу, переезжая на второй этаж  по въезду-отводу от автодороги, а также по межэтажному переезду, например, в случае наступления полной загруженности первого уровня в часы пик и прочих напряженных периодах работы автомагистрали или для ускорения проезда по путепроводу. Путепровод при усилении транспортных потоков на автомагистрали и ее возможной перегрузке может быть продлен в обе стороны  над наземной  магистралью для увеличения  пропускной способности всей локальной трассы в виде двухуровневой магистрали-эстакады на 5, 10, 20 и более километров.
Связанность уровней путепровода межэтажными переездами, въездными и съездными участками обеспечивает безостановочный проезд большей части автомобилей, а это легковые автомобили, по любому наименее загруженному  уровню. Причем наличие свободных от движения буферных (резервно-технических) полос на каждом этаже путепровода практически  гарантирует объезд автомобилями мест аварий или ремонта без остановок и без существенного падения скорости  транспортного потока.
     Если число автомобилей выросло (число полос движения подведенных к путепроводу дорог увеличилось) и стало превышать пропускную способность путепровода и наоборот, то конструкция путепровода, состоящая из стальных деталей и узлов, соединенных резьбовыми крепежными элементами,  предполагает сравнительно простую и быструю надстройку дополнительных этажей или – напротив - демонтаж ненужных этажей, вплоть до разборки конструкции и переноса ее в другое место.
     На основе известной методики управления дорожным движением ramp metering (США)  разработана методика  , позволяющая в любом случае удерживать плотность транспортного потока в заданных рамках и не допускать падения его скорости ниже определенного уровня. Для  осуществления контролируемого въезда и поддержания непрерывности движения транспортного потока по путепроводу на въездах в путепровод устанавливаются светофоры, управляемые через контроллер радарами по программе, которая запрещает автомобилям въезд при падении скорости потока ниже, например, 30 км/час. Та же методика должна действовать и на автодороге перед въездом на путепровод и после него, вследствие чего, а также и вследствие наличия буферных полос транспортный поток удерживается на всем протяжении автодороги безостановочным.
     В частности,  применение предлагаемой конструкции путепроводов в Москве на Третьем транспортном кольце (ТТК) и на Московской кольцевой автодороге (МКАД) практически не потребует финансовых вложений, но гарантирует безостановочное движение по этим магистралям даже в час пик. Кроме того, установить в ближайшее время без существенных затрат безостановочное движение на ТТК и МКАД можно переводом крайних справа по ходу движения полос в буферные с введением на въездах светофоров, запрещающих въезд автомобилей при падении скорости потока до минимального предела (соответственно 60 и 40 км/час). Однако этот подход будет действенным только в случае согласования числа въездов и съездов, которое должно быть близко друг к другу. На ТТК этого можно достигнуть, переведя 4-ю (4-ю и 5-ю) полосу по краям в буферную, запретив по ним сквозное движение, то есть, предназначив их только для въезда-съезда и для объезда автомобилями мест аварий или ремонта. В этом случае, все оставшиеся шесть полос (3 + 3) используются для сквозного, свободного движения с пропускной способностью 2 тыс. автомобилей в час каждая (всего – 12 тыс. автомобилей в час) со скоростью 60-90 км/час, с выставлением знака, запрещающего снижать скорость ниже 60 км/час. Кроме того, производится перевод каждого из всех въездных светофоров на ТТК в автоматический режим с включением запрещающего сигнала на въезд на ТТК при падении скорости транспортного потока на нем до 60 км/час.
     Аналогичным образом восемь полос МКАД предназначаются для проезда автомобилей в пределах скоростей 40-100км/час (пропускная способность трассы - 16 тысяч автомобилей в час при наличии 4-х полос движения  в каждую из  сторон), а крайние полосы переводятся в буферные и въездные светофоры работают в режиме допуска на МКАД  автомобилей только при скорости транспортного потока в пределах 40-100 км/час.  В результате, в любое время  суток на ТТК и МКАД движение становится скоростным и безостановочным, без заторов и пробок. Что касается перевода движения в безостановочное на радиальных магистралях, то процедура является аналогичной, но  необходимо оставить только въездные светофоры, переведя их в указанный выше режим, сделать для пешеходов подземные и надземные переходы, а  автомобили, пересекающие радиальные  магистрали, пустить по быстро собирающимся металлическим эстакадам.
     Для обеспечения согласования пропускной способности путепровода-эстакады с пропускной способностью соединяемых участков автодороги, число полос движения на этажах путепровода-эстакады должно быть не меньше числа полос движения на подведенных к путепроводу участках трассы.
     Возможность образования заторов и пробок из-за внезапных аварий или дорожного ремонта исключается самой конструкцией путепровода-эстакады, в которой предусмотрены межэтажные переезды, а также резервно-технические (буферные) полосы, что предполагает объезд мест аварий или ремонта без остановки, либо по буферной полосе, либо по другому этажу практически без  торможения движения транспортных средств  .
     Ресурс полос движения многократно увеличивается за счет того, что закрытые, как минимум, сверху от воздействия окружающей среды полосы движения не подвергаются воздействию снега, дождя и т.п. Снижаются эксплуатационные расходы, число аварий из-за плохой видимости, сильного скольжения и т.п., что неизбежно происходит на открытых путепроводах.
     Обеспечить высокую надежность конструкции удается благодаря её простоте и используемым материалам. Её  можно сравнить с металлическим мостом, ресурс которого достигает 100 лет, а сравнительно низкая стоимость путепровода определяется в основном невысоким расходом используемого материала (черный металлопрокат), серийным производством типовых блоков путепровода-эстакады и соответственно быстротой их сборки, что позволяет сократить в десятки раз трудозатраты,  требующиеся на сборку и установку путепровода.
     Обеспечение экологической  безопасности путепровода  достигается с помощью установки верхнего покрытия и боковых стенок между этажами. Это позволяет использовать для очистки внутреннего пространства путепровода-эстакады от образующихся выхлопных газов уже производящиеся мощные конвертеры-преобразователи вредных составляющих воздуха в нейтральные, причем шум из этих закрытых сооружений наружу также не выходит  .
     Таким образом, при наличии типовых блоков и секций для многоуровневых путепроводов-эстакад возможна быстрая  установка этих эффективных, простых, надежных и беспробочных дорожных сооружений с  требуемой  пропускной способностью в городах, на междугородних магистралях, на дорогах, пересекающих те или иные препятствия.
     Многоуровневый путепровод-эстакада включает в себя вертикальные  и горизонтальные опоры, дорожное полотно с полосами движения,  въездные участки  и участки съезда, выполненные в виде дугообразных наклонных полос движения, причем в предпочтительном варианте эти полосы закрыты, как минимум, сверху и напоминают изогнутые  рукава. Наряду с полосами движения по краям каждого дорожного полотна  предусмотрено по одной буферной полосе движения  (в США на ряде магистралей для разгона и въезда на полосу движения автодороги также используются полосы, называемые там экспресс-полосами), которые используются  только для въезда, съезда автомобилей и объезда ими мест аварий или ремонта. Переездные участки с одного уровня путепровода на другой,  имеют ширину не менее 4 метров. Их минимальная ширина определяется возможностью объехать остановившийся легковой автомобиль.
     Полосы движения и резервно-технические полосы  установлены на вертикальных  и горизонтальных опорах. Безостановочное движение, даже  при возникновении препятствий на отдельных  участках путепровода-эстакады, обеспечивается возможностью переезда транспортного средства на  буферную (резервно-техническую полосу) или на другой этаж путепровода  по межэтажному переезду.     Въездные участки  и участки съезда, а также межэтажные переезды  размещены по бокам эстакады с обеих сторон путепровода.
     Путепровод, как правило,  расположен вдоль оси автомобильной  дороги. 
     Общее количество полос движения определяется числом этажей в путепроводе и шириной этажа.    Межэтажное расстояние составляет  величину, достаточную для свободного проезда автомобилей, в частности, высота этажа для всех типов автомобилей составляет 4 метра,  для легковых автомобилей межэтажное расстояние составляет порядка 2,5 метров,  ширина полосы движения, а также  буферной (резервно-технической полосы) составляет около трех метров.
     Путепровод  представляет собой  каркас, состоящий в поперечном разрезе из двух вертикальных опор  (для варианта со встречным движением) или одной-двух вертикальных опор  (для варианта с односторонним движением) и поперечных опор, крепящихся на вертикальных опорах. Высота вертикальных опор определяется этажностью эстакады и  расположением над дорожным полотном. Если первый этаж путепровода-эстакады расположен над железнодорожным полотном на высоте 7,2 метра, то высота 2-этажной эстакады от наземного уровня до уровня второго этажа составит около 11 метров.
     Сборка путепровода осуществляется, как правило, с   применением длинномерных конструкций с малым числом вертикальных опор.  Каждый этаж путепровода-эстакады  опирается на продольные и  поперечные опоры, крепящиеся на вертикальных опорах. На опоры  укладываются пролетные участки из металлических листов-плит. На них в качестве дорожного покрытия наносится сравнительно тонкий слой сталефибробетона (не менее 50 мм). На нижнем уровне путепровода, по которому проезжает тяжелогруженый транспорт и автобусы, стальные листы пролетных участков упрочняются ребрами жесткости (ортотропные плиты).  Путепровод  может быть изготовлен как из железобетона, так и стального металлопроката. Возможен также комбинированный вариант.   
     Путепровод  в зависимости от условий эксплуатации и расположения имеет различные конструкции въездных  и съездных  участков на наземный уровень, например,  въезд непосредственно  с дорожной полосы улицы или магистрали, съезд на поперечное   направление и т.д.
     Путепровод с межэтажными переездами и  резервно-техническими (буферными) полосами имеет следующие варианты исполнения.
1. В виде надземной части загруженной одиночной автодороги. Путепровод включает в себя, во избежание на нем заторов,  равное или большее число полос, чем число полос движения на автодороги.  Например, при пересечении восьмиполосной магистралью железнодорожных путей устанавливается, как минимум, восьмиполосный путепровод, на второй этаж которого легковые автомобили с автодороги проезжают по боковому отводу-въезду перед путепроводом. На второй этаж путепровода можно въехать и по межэтажному переезду с первого этажа путепровода. На данном  участке автодороги, во избежание торможения основного транспортного потока, как минимум, перед въездом формируется буферная полоса.
     Со второго этажа путепровода легковые автомобили, проехав путепровод, съезжают по боковому отводу-съезду на автодорогу. При этих переездах, во избежание заторов, на путепроводе используются буферные полосы. Кроме того, на прилегающих к съезду с путепровода участках автодороги  для облегчения выезда автомобилей с второго этажа путепровода на полосы движения автодороги по ее  краям формируются буферные полосы (рис. 1).
     Распределение автомобилей при проезде осуществляется следующим образом: автомобили на двух первых полосах движения у осевой линии так и следуют по своим полосам через первый уровень путепровода; автомобили на третьей от осевой полосе, следуя по ней, доезжают по буферной полосе путепровода до межэтажного переезда, по нему проезжают на второй уровень и следуют по любой из двух полос движения. Автомобили, находящиеся на четвертой полосе движения, либо переезжают на третью полосу, либо въезжают на второй уровень путепровода непосредственно со своей полосы или с буферной полосы, сформированной на автодороге на подъезде к путепроводу, по боковому отводу-въезду на второй уровень путепровода. С второго уровня путепровода автомобили съезжают на  автодорогу по отводу-съезду через соответствующие буферные полосы на  автодороге у путепровода. По второму уровню следуют только легковые машины.
     Ниже показан фрагмент крытого двухуровневого восьмиполосного путепровода в части с односторонним движением  на одиночной перегруженной восьмиполосной автодороге.
 

                Рис. 1
2. К путепроводу подведено несколько дорог или улиц. Например, в путепровод вливается шестиполосная дорога и к нему же сбоку подведена еще одна двухполосная дорога. В этом случае автомобили с первой и второй от осевой линии полос движения шестиполосной дороги  следуют по своим полосам через первый уровень путепровода. С третьей от осевой линии полосы движения на второй уровень легковые автомобили проезжают преимущественно по боковому отводу-въезду перед путепроводом (на этом участке автодороги, во избежание торможения основного транспортного потока, как минимум, перед въездом формируется буферная полоса) или, проехав по буферной полосе первого уровня путепровода до межэтажного переезда, въезжают по нему на второй уровень путепровода.
     Автомобили с боковой дороги въезжают на буферную полосу первого уровня путепровода по боковому въездному участку и, далее, грузовые автомобили и автобусы  переезжают на полосы движения первого уровня, так же как и легковые при относительно свободном движении на нем, либо легковые автомобили по межэтажному переезду проезжают на второй этаж. Со второго уровня путепровода легковые автомобили могут съехать  по боковому отводу-съезду на шестиполосную дорогу или, спустившись на первый уровень по межэтажному переезду, съехать по боковому отводу на боковую дорогу (рис. 2).
     Ниже показан фрагмент крытого двухуровневого восьмиполосного путепровода в части с односторонним движением, к которому подведены две автодороги – шестиполосная и двухполосная.
 

                Рис. 2
3. Путепровод соединяет над железнодорожными путями дорогу с четырьмя полосами движения, тем не менее, в часы пик наполняющуюся автомобилями. В этом случае используется облегченный двухуровневый путепровод на основе металлопроката с двумя полосами движения и двумя буферными полосами  на каждом этаже (всего четыре полосы движения). Так же как и в первых двух случаях транспортные потоки разделяются по двум уровням, и легковые автомобили преимущественно направляются на второй уровень. Для въезда легковых автомобилей на второй уровень и их  быстрого проезда по путепроводу используется межэтажный переезд с первого этажа на второй через буферную полосу, а для  съезда - соответствующий съездной участок (рис. 3).
    Ниже показан фрагмент крытого двухуровневого четырехполосного путепровода в части с односторонним движением  на одиночной перегруженной четырехполосной автодороге.
 
Рис. 3.

      По буферным (резервно-техническим) полосам сквозной проезд автомобилей запрещается, так как они используются для сохранения безостановочности движения, во избежание образования заторов, только для объезда мест аварий или ремонта, а также  для въезда на полосы движения и съезда с них,
      Для обеспечения безопасности движения боковые поверхности  путепровода защищены  противоударными конструкциями.
     Таким образом, легковой автомобиль может въехать на этаж с наименьшей плотностью и беспрепятственно перемещаться по  полосе движения путепровода со скоростью 30-90 км/час, так как в случае аварии на полосах движения любой автомобиль может объехать место аварии на нижнем уровне по буферной полосе, а легковой автомобиль  и по другому  этажу. 
     Конструктивные особенности путепровода предполагают изготовление всех его элементов в промышленных условиях. Поэтому практически все строительно-монтажные работы, в основном сборочные, производятся на местах сооружения эстакад. Собрать путепровод протяженностью 0,5 км с  соответствующими подводами и межэтажными переездами при наличии необходимого оборудования, готовых блоков, соответствующих  специалистов и проведения предварительных подготовительных работ можно в течение одного месяца.

6.2. Экономическая оценка путепровода с первым этажом на основе железобетона для всех видов автотранспорта и вторым этажом на основе металлопроката для легкового автотранспорта с 8-ю полосами движения.
     Пролетные участки первого этажа полукилометрового путепровода двустороннего движения монтируются на железобетонных балках и поперечных опорах, которые устанавливаются на железобетонных вертикальных опорах-столбах (марка железобетона М-400), закрепленных в бетонных фундаментах-колодцах.
     Железобетонные дорожные плиты (марка железобетона М-400),  удерживаются десятью рядами продольных балок длиной 50 метров, высотой 0,5 метра, толщиной 0,3 метра между поперечными опорами длиной 18 м, высотой 0,5м, толщиной 1 м, установленными через каждые 50 метров на столбах-опорах диаметром 1 метр (в предпочтительном исполнении опоры выполняются в сечении эллипсовидными – вытянутыми вдоль магистрали - с малым диаметром порядка 0,5 метра) и высотой до 7,2 метров между наземным уровнем и уровнем первого этажа путепровода.
     Высота путепровода от уровня наземной поверхности до уровня пролетных участков второго этажа составляет примерно11 метров. На полукилометровом  путепроводе имеется с каждой стороны не менее одного  въезда с наземного уровня на второй этаж, не менее одного съезда со второго этажа на наземный уровень и   межэтажный внешний  переезд с первого на второй этаж для легковых автомобилей при перегрузке первого этажа большегрузными автомобилями, каждый протяженностью 100 – 150 метров, шириной не менее 4 метров, пролетные участки  въездов и съездов монтируются на балках и поперечных опорах и вся конструкция удерживается тремя одинарными столбами-опорами, межэтажные переезды монтируются на консолях. Конструкции въездов, съездов, переездов могут быть выполнены как из железобетона, так и на основе металлопроката.  Дорожное покрытие пролетных металлических участков формируется в виде  слоя сталефибробетона.
Над первым этажом на металлических опорах устанавливается второй этаж из металлических пролетов-плит размером (6х3х0,008) метров. Как минимум, сверху конструкция накрывается материалом из негорючего пластика. Если конструкция в городских условиях  по бокам и сверху закрыта пластиком, то внутри образовавшегося объема регулярно устанавливаются вытяжки с разрядниками для нейтрализации токсичных компонентов выхлопного газа, противопожарные устройства, устройства экстренной эвакуации, системы освещения, наблюдения, табло и т.п., включая в случае необходимости велодорожки снаружи.
     Пролетные участки первого этажа  шириной 18 метров собираются из 750 стандартных дорожных  плит (6х2х0,14) метров. Объем пролетных участков на этаж – 1260 м;, масса – 3150 тонн.
     Объем 100 пятидесятиметровых балок размерами (50х0,5х0,3) метров на этаж составляет 750 м;, масса – 1875 тонн. Объем 11 поперечных опор размерами (18х0,5х1,0) метров на этаж составляет 99 м;, масса – 243 тонны. Объем  18 железобетонных столбов-опор диаметром 1 метр и в среднем высотой каждого 5 метров составляет 72 м;, масса – 180 тонн. Объем 18 забетонированных колодцев-фундаментов для столбов-опор  глубиной 2 метра и площадью 4 м; составляет 144 м;,  масса – 288 тонн.
     Таким образом, объем материала первого этажа без дополнительных въездных, съездных и переездных  участков в виде готовых блоков и секций составляет 2320 м;, масса –5800 тонн. При цене одного кубического метра железобетона указанной марки в настоящее время в России порядка 9000 руб. ($300) стоимость, или затраты на приобретение готовых блоков этажа указанного объема составляет $0,7 млн.   Таким образом, масса одного этажа, включая массу пролетных участков, поперечных и продольных опор, за исключением массы столбов-опор и фундамента, составляет около– 5300 тонн.
     Второй этаж шириной 20 м монтируется на основе металлопроката. Пролетные участки в виде стальных плит размерами (6х3х0,008) метра укладываются на металлические полые поперечные опоры длиной 20 м, диаметром 15 см, толщиной стенки 8 мм и, закрепляются  на вертикальных опорах – металлических полых столбах высотой 4 метра, диаметром 15 см, толщиной стенки 8 мм, которые располагаются на расстоянии 6 метров друг от друга продольно и на расстоянии 9 метров - поперечно. Масса пролетного участка протяженностью 0,5 км и шириной 20 метров при толщине плит 0,008 м и плотности стали 7,8 т/м; составит: 500м х 20м х 0,008м х 7,8т/м; = 700 тонн.
     Диаметр поперечных и вертикальных опор принимается равным 150 мм, толщина стенки  - 8 мм, ее сечение – 3600мм;.Протяженность поперечной опоры – 20 метров, число поперечных опор – 84. Масса поперечных опор составляет: 84 х 20 м  х 0,0036 м; х 7,8 т/м; = 47 тонн. Высота опор-столбов составляет 4 метра, число опор-столбов 251. Масса столбов-опор составит: 251 х 4м х 0,0036м; х 7,8 т/м; = 27 тонн. В сумме масса опор составляет 74 тонны.
     Таким образом, масса второго этажа из металлопроката примерно равна 780 тоннам. При цене металлопроката $1000 за тонну стоимость, или затраты на приобретение материалов опор и пролетных участков второго этажа из металлопроката составит порядка $0,78 млн.
     Для монтажа вертикальных и поперечных опор могут использоваться также двутавровые и тавровые балки или металлические фермы.
     На полукилометровом путепроводе с обеих сторон монтируется по одному въезду, съезду, соединяющих наземный и второй уровни, а также по одному межэтажному переезду с первого уровня на второй.
     Объем переездного участка размером (150х4х0,14) м; вместе с тремя  продольными балками (каждая по объему составляет 150х0,3х0,3 м;), тремя поперечными опорами (4х0,5х0,3) м; и тремя столбами-опорами диаметром 0,5 м и средней высотой 5м  из железобетона на каждом участке, составляет 127 м;. Его масса – 318 тонн. Протяженность каждого участка соединяющего два соседних этажа, не менее 150 метров выбрана из расчета, что при подъеме или спуске уклон не превысит 4%. Стоимость материала участка при цене кубометра железобетона $300 составит порядка  $40 тыс., двух - $80 тыс. Переездные участки могут также быть выполнены из металлопроката и смонтированы на консолях.
     Въездной или съездной участок из металлопроката для соединения  наземного уровня и  второго этажа с перепадом высот до  12 метров включает в себя пролетные участки из металлических плит размером (6 х 4) м и толщиной 0,008 м, поперечные опоры, столбы-опоры. При выводе въезда на второй уровень путепровода на его начальном участке подъема или съезда на конечном участке спуска высота второго уровня может составить порядка 4 метров и, соответственно, - протяженность въездного или съездного участков, соединяющих наземный и второй уровни путепровода составит, как минимум, 100 м. Протяженность каждого участка, соединяющего наземный и второй уровни путепровода-эстакады, выбрана из расчета, что при подъеме или спуске уклон не должен превышать 4%.
      Пролетные участки въездного или съездного участков протяженностью  100 метров формируются в виде стальных плит (6х4х0,008) метра, которые укладываются на металлические полые поперечные опоры на расстоянии 6 метров друг от друга. Их длина 4м, диаметр 15 см, толщина стенки 8 мм. Они закрепляются на вертикальных опорах – металлических полых столбах – высотой от 1,5 до 4 - 5 метров, диаметром 15 см, толщиной стенки 8 мм, которые располагаются на расстоянии 6 метров друг от друга продольно. Число поперечных опор составляет 16, вертикальных – 32.
     Масса пролетного участка въезда или съезда протяженностью 100 метров и шириной 4 метра при толщине плит 0,008 м и плотности стали 7,8 т/м; составит: 100 м х 4 м х 0,008 м х 7,8 т/м; = 25 тонн.
     Диаметр поперечных и вертикальных опор 150 мм, толщина стенки опор  8 мм, сечение – 3600 мм;. Протяженность поперечной опоры – 4 метра, число поперечных опор – 16. Масса поперечных опор составляет: 16 х 4 м  х 0,0036  м; х 7,8 т/м; = 1,8 тонн. Высота опор-столбов в среднем 3 метра, число опор-столбов 32. Масса столбов-опор составит: 32 х 3 м х 0,0036 м; х 7,8 т/м; = 2,7 тонн. В сумме масса опор составляет 4,5 тонны. Следует отметить, что порядка 2 метров опор-столбов являются частью фундамента, в связи с чем потребуется дополнительно 64 метров столбов по протяженности и масса опор-столбов возрастет до 6 т.
     Таким образом, масса съезда или въезда протяженностью 100 м и шириной 4 м, соединяющих наземный уровень с верхним уровнем,  составляет порядка  30 тонн. При цене металлопроката $1000 за тонну стоимость основных материалов конструкций одного въезда или съезда составит около $30 тысяч.  Стоимость основных материалов конструкций двух въездных, двух съездных и двух переездных участков на полукилометровом двустороннем путепроводе с восемью полосами движения составит $200 тыс. При увеличении протяженности этих дополнительных участков в полтора раза их масса и стоимость соответственно возрастают.
     Пролетные участки второго этажа путепровода, а также съездных, въездных и переездных стальных участков покрываются, как минимум, пятисантиметровым слоем дорожного покрытия – сталефибробетоном. Общая площадь стальных пролетов второго этажа путепровода, а также четырех въездов-съездов и двух межэтажных переездов: 10000 + 4(4х100) + 2(4х150) = 12800 м;. Объем сталефибробетона – 640 м;, масса – 1600 тонн, стоимость покрытия при цене кубометра сталефибробетона  $300 -  $192 тыс. Покрытие открытых стальных поверхностей площадью около 12800 м; антикоррозионным составом со средней стоимостью порядка $10 на квадратный метр можно оценить в сумму $128 тыс. А монтаж гидроизоляции на той же площади с той же стоимостью можно оценить в сумму $128 тыс.
     Для двухэтажного путепровода с шириной второго уровня 20 метров и длиной – 500 метров площадь пластиковой крыши составит порядка 10 тыс. м;. При цене в среднем 1 м;  пластика $10 себестоимость верхнего покрытия  составит $100 тыс. Площадь верхнего покрытия двух въездов, двух[ съездов, двух переездов составит около 2800 м;  и его стоимость - $28 тыс. Общая площадь крыши сооружения – 12800 м;, стоимость её покрытия - $128 тыс.
     Стоимость основных материалов полукилометрового двухэтажного путепровода, а с учетом въездных и съездных участков с  суммарной протяженностью 700 метров (первый этаж на основе железобетона, второй – на основе металлопроката), имеющего на обоих этажах по восемь полос движения и четыре буферных полосы, с двумя въездами, двумя съездами и двумя межэтажными переездами с учетом дорожного покрытия,  антикоррозионного слоя, гидроизоляции, пластиковой крыши составит: $0,7 млн. + $0,780 млн. + $0,200 млн. + $0,192 млн. + $0,128 млн+ $0,128 млн+ $0,128 млн = $2,266 млн.
     Остальные  расходные статьи затрат на установку путепровода включают  доставку готовых блоков; сборку; аренду кранов, других механизмов и оборудования; оснащение эстакады соответствующим оборудованием и приборами; проведение предварительных геодезических и других вспомогательных работ; а также оплату сертификационных испытаний и др.
     Известно, что цена доставки кубического метра железобетона на расстояние  51-55 км автотранспортом  составляет 1000 руб. ($33). Таким образом, доставка 2574 м;  железобетона и 640 м;  бетона, из которого изготавливается сталефибробетон, от завода до места монтажа и установки обойдется в $106 тыс. Доставка около 900 тонн металлических конструкций при цене доставки тонны автотранспортом ($50) на расстояние порядка 650 км  стоит порядка  $45 тыс. То есть, в этом случае доставка всех конструкций и материалов обойдется в сумму около   $150 тыс.
     Сборку 0,5 км путепровода вместе с въездами, съездами, переездами  при наличии необходимого оборудования и механизмов, готовых блоков, проведения подготовительных и вспомогательных работ можно  осуществить  за один месяц 20-ю специалистами при выплате $100 тыс. В эту сумму входят все налоги, в том числе и налог на физических лиц (НДФЛ)  и социальные выплаты. Сравнительно высокий темп сборки обеспечивается своевременно подвозимыми, изготовленными промышленным способом, типовыми секциями и их соединением болтами.
     Аренда механизмов, включая кран, и остального оборудования на один месяц обойдется в сумму порядка $100 тыс. 
     Оснащение путепровода необходимыми приборами и оборудованием, ее обкатка и т.п. займет не менее месяца и потребует участие примерно 20 специалистов при выплате им не менее $100 тыс.  В эту сумму входят все налоги и социальные выплаты.
     Максимальную стоимость оборудования и приборов, включая  установленные через каждые 50 метров мониторы-видеорегистраторы, осветительные приборы, противопожарное оборудование, табло, эвакуационные рукава, приборы и оборудование для мониторинга, блоки управления и т.д.  можно оценить в сумму около  $50 тыс. 
     Стоимость предварительных геодезических и других вспомогательных работ можно оценить в сумму не менее $100 тыс. 
     С учетом указанных статей расходы на сооружение 0,5 км двухэтажного путепровода с восемью полосами движения, четырьмя буферными полосами, въездами, съездами, переездами возрастут на следующую сумму: $0,150 млн. + $0,100млн. + $0,100млн.  + $0,100млн. + $0,050млн. + $0,100млн.  = $0,600млн. и составят:  $2,266 +$0,600 =  $2,866млн.
     Масса двухуровневого путепровода с восемью полосами движения, являющаяся нагрузкой 18 железобетонных опор-столбов диаметром 100 см,  сечением 780000 мм; каждый, составляет около 7680 тонн. То есть  на общую площадь колонн-опор по сечению 14840000 мм; действует нагрузка силой 76800000 ньютонов, или один квадратный миллиметр подвергается давлению 5,1 н/мм;.  Предел прочности на сжатие бетона марки М400 составляет 39,3 н /мм;. Это означает, что конструкция имеет 8-кратный запас прочности.
     На нижнем уровне путепровода указанной конструкции может одновременно находиться в движении около 100 грузовых автомобилей весящих в среднем каждый 10 тонн, то есть всего 1000 тонн. На верхнем уровне может находиться в движении около 100 легковых автомобилей, на переездах – около 15 легковых автомобилей массой каждая 2 тонны в среднем и в сумме  массой 230 тонн. Если учесть их массу, которая составит 1230 тонн, то конструкция с дополнительной нагрузкой в виде автомобилей и общей массой 8910 т  сохранит многократный запас прочности  около 6.
     Для сравнения укажем, что стоимость постройки в России четырехполосных одноэтажных железобетонных путепроводов аналогичной протяженности (около 0,5 км плюс подъездные участки) составляет $ 25 - 30 млн., а стоимость строительства аналогичного по протяженности одноэтажного железобетонного путепровода на Украине составляет $ 4 млн. Такая,  довольно  высокая, стоимость подобных объектов, особенно в России, обусловлена целым рядом факторов, но одним из основных является затягивание строительства путепроводов и соответственно - многократное повышение затрат на заработную плату, аренду оборудования и прочие затраты, зависящие от времени.
      При этом пропускная способность действующих одноэтажных путепроводов крайне низка, -  намного  ниже расчетной пропускной способности  модернизированного двухуровневого путепровода.  Причем любое  ДТП (авария), возникшее  на одноэтажном путепроводе, приводит к приостановке или даже длительной остановке движения.
     Если в городских условиях каждый этаж путепровода предлагаемой конструкции оснащать вытяжками с разрядниками для нейтрализации токсичных компонентов выхлопного газа, то оснащение 0,5 км двухэтажного путепровода очистными установками обойдется в сумму порядка $300 тыс. Кроме того, к пластиковой оболочке путепровода сверху необходимо добавить пластиковые стенки по  бокам. Для двухэтажного путепровода  протяженностью 500 м, расстоянием между первым и вторым этажами 4 м, высотой оболочки над вторым этажом – 2,5 м  площадь боковых поверхностей  составляет 6500 м; и себестоимость - $0,065млн. Стоимость основных материалов верхнего покрытия сооружения выше была определена ($100 тыс.) Таким образом, при цене в среднем 1 м;  пластика $10 стоимость оболочки собственно путепровода составит $165 тыс. И, соответственно, стоимость сооружения возрастет до $3,231 млн.

6.3. Двухэтажный путепровод на основе стального каркаса и стальных пролетных участков с дорожным  покрытием из сталефибробетона с 8-ю полосами движения. Экономическая оценка.
     Пролетные участки нижнего уровня путепровода двустороннего движения протяженностью 500 м в виде стальных листов-плит (6х3х0,008) метра укладываются на стальные двутавровые балки – продольные и поперечные опоры, высотой по сечению 200мм, шириной – 100мм, которые закрепляются  на вертикальных опорах – металлических колоннах - высотой от 2 до 7,2 метров  диаметром 30 см, толщиной стенки 20 мм. Колонны располагаются на расстоянии 50 метров друг от друга продольно и  18 метров поперечно. Еще не менее 2 метров каждой колонны являются частью фундамента.
     Площадь пролетных участков нижнего уровня составляет 9000 м;, число стальных листов-плит – 500. Поскольку по нижнему уровню  проезжают  автобусы и тяжелогрузные автомобили, постольку необходимо усиления   стальной плиты. Для этого к нижней поверхности плоского стального листа привариваются продольные и поперечные ребра, имеющие разную жесткость, то есть формируется ортотропная плита, цена которой несколько выше цены  плоского стального листа из металлопроката.
     Масса пролетного участка нижнего уровня протяженностью 0,5км и шириной 18 метров при толщине стальных листов-плит 0,008 м и плотности стали 7,8 т/м; составляет: 500м х 18м х 0,008м х 7,8т/м; = 562 тонны.
     Пролетные участки верхнего уровня путепровода двустороннего движения протяженностью 500 м в виде стальных листов-плит (6х3х0,008) метра укладываются на стальные двутавровые балки-опоры длиной 18м, высотой по сечению 200мм, шириной – 100мм  и закрепляются  на продолжении вертикальных опор высотой 4м от уровня первого этажа.
     Площадь пролетных участков верхнего уровня составляет 9000 м;, число стальных листов-плит – 500. Масса пролетного участка верхнего уровня протяженностью 0,5км и шириной 18 метров при толщине стальных листов-плит 0,008 м и плотности стали 7,8 т/м; составляет: 500мх18мх0,008мх7,8т/м; = 562 тонны.
     Масса обоих пролетных участков протяженностью каждого  0,5км и шириной каждого  18 метров составляет = 1124 тонны. Площадь обоих  пролетных участков  – 18000м;.
     Масса пролетного участка межэтажного переезда протяженностью  150м и шириной 4 метра при толщине стальных листов-плит 0,008 м и плотности стали 7,8 т/м; составляет: 150м х 4м х 0,008м х 7,8т/м; = 37 тонн. Площадь пролетного участка переезда – 600м;. Масса восьми металлических консолей – стальных двутавровых балок длиной 4м каждая, высотой по сечению 200мм, шириной – 100мм  составляет 0,7т поскольку для данного типа двутавровой балки масса балки протяженностью 44,7 м составляет 1 т. Масса продольной балки длиной 150 м составляет 3 тонны. Общая масса стального межэтажного переезда – 41т. Масса четырех переездных участков составляет 164т, а площадь - 2400 м;.
      Масса въезда (съезда) с наземного уровня на  уровни путепровода протяженностью  100м  и шириной 4 метра при толщине стальных листов-плит 0,008 м и плотности стали 7,8 т/м; составляет: 100м х 4м х 0,008м х 7,8т/м; = 25т.   Площадь пролетного участка въезда (съезда) равна  – 400м;.  Масса всех восьми участков въезда и съезда  составляет 200т, а площадь - 3200 м;.
     Общая масса этих дополнительных участков 364  тонн, площадь - 5600м;. 
     Диаметр вертикальных опор-колонн  300мм, толщина стенки  20мм, сечение – 17600мм;. Число опор-колонн под  нижним уровнем - 18 и их высота от  уровня земли колеблется от 2 до 7,2 м и в среднем составляет 5 м. Число опор-колонн, удерживающих  верхний уровень, равно  18 и высота их составляет 4 метра от нижнего уровня путепровода.  Число опор-колонн, удерживающих 8 въездов и съездов  составляет 16, высота – от 4 до 2 метров, в среднем 3 м.  Общая длина колонн в среднем составляет 210м. С учетом части колонн, которая находится в фундаменте, длина колонн возрастает до 278м и масса всех колонн составляет  38 тонн.
     Количество двутавровых балок - продольных опор нижнего уровня -  определяется числом их рядов (семь рядов). Общая протяженность двутавровых балок определяется их длиной и количеством рядов:  в каждом ряду 10 пятидесятиметровых продольных опор. Стало быть, их общая протяженность равна 3500м.
     Девять поперечных восемнадцатиметровых опор-балок имеют длину 162 м, общая длина балок – 3662м. Совокупная длина балок-опор для двух уровней  путепровода  составит 7332 м. Два ряда продольных опор-балок восьми въездных и съездных участков  имеют общую длину 1600 метров, 16 поперечных балок – 64м. Всех балок-опор, продольных и поперечных   - 1664м. Один ряд продольных опор-балок   межэтажного переезда имеет длину 150м, 8 балок-консолей – 32 м: всего – 182м. Их длина для четырех переездов составляет 768м. Общая протяженность поперечных и продольных опор составляет 9764м. Исходя из того, что 44,7 м двутавровой балки указанного размера весит одну тонну, вес 9764 метров балок равен 220 т.
     Общая  площадь пролетных участков полукилометрового двухуровневого путепровода двустороннего движения на основе металлопроката - 23200 м;.
     Общая масса стальных блоков и элементов путепровода составляет порядка 1700т. При цене одной тонны стального проката $1000 себестоимость стальных блоков и элементов путепровода составит   $1,7млн.
     Масса  блоков путепровода, составляющая нагрузку на опоры-колонны, равна 1470т.
     Пролетные участки путепровода покрываются, как минимум, пятисантиметровым слоем дорожного покрытия – сталефибробетоном. Общая площадь  пролетов  путепровода 23200м;. Объем сталефибробетонного покрытия – 1160м;, масса – 2900 т, стоимость при цене кубометра сталефибробетона  $300 -  $0,35 млн. 
     С учетом  массы дорожного покрытия из сталефибробетона, масса путепровода составит 4600 т, а расходы на материалы -  $2,05 млн.
     Масса конструкций путепровода, оказывающих нагрузки на вертикальные опоры составит 4370т.
     Покрытие открытых стальных поверхностей площадью около 23200 м; антикоррозионным составом со средней стоимостью порядка $10 на квадратный метр можно оценить в сумму $0,232 млн. А монтаж гидроизоляции на той же площади с той же стоимостью можно оценить в сумму $0,232 млн.
     Сверху пролетные участки накрыты пластиковой крышей из негорючего материала, площадь которого составляет 13000 м;. Его себестоимость при средней цене пластика $10 составляет $0,13млн.
     34 фундамента (1х1х2) метра для опор путепровода потребуют  68 м; бетона стоимостью  $20,0 тыс.
     Общая стоимость конструкций и материалов, используемых при сооружении путепровода и приведенных выше,  составит   порядка $2,66млн.
     Остальные  расходные статьи на установку эстакады включают в себя доставку готовых блоков; сборку; аренду кранов, других механизмов и оборудования; проведение предварительных геодезических и других вспомогательных работ.
     Известно, что цена доставки кубического метра бетона на расстояние  51-55 км автотранспортном  составляет 1000руб. ($33). Таким образом, доставка 1120м; бетона  от завода до места монтажа и установки путепровода обойдется в $0,038 млн. Доставка около 1700 тонн металлических конструкций при цене доставки тонны автотранспортом на расстояние порядка  650 км  $50 стоит порядка  $0,085млн. В сумме  доставка конструкций и материала обойдется в  $0,117 млн.
     Сборку путепровода-эстакады вместе с въездами, съездами, переездами   при наличии необходимого оборудования и механизмов могут осуществить  за один месяц 20-ть специалистов при выплате им в совокупности  $100 тыс. 
     Аренда механизмов, включая кран, и остального оборудования на один месяц обойдется в сумму порядка $100 тыс. 
     Стоимость  вспомогательных работ можно оценить в сумму около $100 тыс. 
     С учетом указанных статей расходов затраты на сооружение  данного путепровода  составят:  $2,66 +  $0,117 + $0,300  =  $3,07млн.
     Масса двухуровневого путепровода с восемью  полосами движения  на основе металлопроката, являющаяся нагрузкой 18 стальных колонн  диаметром 30см, сечением 17600мм;, составляет около 4370 тонн. То есть  на общую площадь колонн-опор по сечению 316800мм; действует 43700000 ньютонов. Таким образом, один квадратный миллиметр несущих элементов конструкции подвергается давлению 138н/мм;. При пределе прочности  стали  600н/мм; конструкция имеет 4-кратный запас прочности.
     На нижнем уровне рассматриваемого путепровода  может одновременно находиться в движении до 120 грузовых автомобилей весящих в среднем по 10 тонн, то есть всего 1200 тонн, на верхнем уровне может находиться в движении около 120 легковых автомобилей, каждая из которых в среднем весит 2 т. Если учесть их массу, которая составит 1480 тонн, то конструкция с дополнительной нагрузкой в виде автомобилей и общей массой 5850т, подвергаясь максимально возможной нагрузке,  сохраняет запас прочности, близкий к 4.
     Следует отметить, что, не противореча имеющимся стандартам и нормам, можно существенно (до 60%) уменьшить массу путепровода и его стоимость за счет исключения сталефибробетонного дорожного покрытия, заменив его на  новые композитные покрытия из угле- или стеклопластика.
6.4. Монтаж над действующими железобетонными одноэтажными путепроводами второго уровня на основе металлопроката для удвоения числа полос движения и создания свойства беспробочности. Экономическая оценка.
     При наличии действующих одноэтажных железобетонных путепроводов, как правило, четырехполосных,  которые  в часы пик не обеспечивают движение автотранспорта без заторов и пробок при их сопряжении с загруженными шести- или восьмиполосными магистралями, целесообразен быстро (около 3-х месяцев) возводимый и недорогой монтаж второго, облегченного, но надежного и сравнительно недорогого, этажа путепровода.
     Второй этаж путепровода включает пролетные участки, содержащие   четыре полосы движения (возможен монтаж и двух полос)  и две буферные (резервно-технические) полосы. Пролетные участки изготавливаются из стальных листов,  настилающихся  на балки или фермы, которые устанавливаются на металлических вертикальных опорах-колоннах.  Сверху на стальные листы наносится не менее чем пятисантиметровым слой сталефибробетона, который используется в качестве дорожного покрытия. Открытые снизу  металлоконструкции покрываются антикоррозийным составом, а между слоем сталефибробетона и стальными пролетами монтируется гидроизоляция.  Сверху для защиты полос движения от осадков монтируется пластиковая крыша. Кроме того, на путепроводе устанавливаются дополнительные   въездные участки, съездные участки  и межэтажные переезды (по-возможности и при необходимости) для обеспечения  более высокой пропускной способности
     В результате использования двух связанных между собой этажей и организации безостановочного движения по второму этажу путепровода, независимо от возможных аварий на нем, пропускная способность путепровода увеличивается до 16 тыс. автомобилей в час или 388 тысяч автомобилей в сутки. На первом этаже путепровода для установления гарантированно безостановочного движения так же по бокам на консолях могут быть смонтированы буферные участки из металлопроката.
     Таким образом, второй этаж как бы накрывает уже существующий перегруженный одноуровневый путепровод, причем нагрузка от этого второго уровня падает на его собственный стальной каркас с использованием стальных опор-труб, а не на опоры нижнего уровня путепровода.
     Стоимость 0,5 км  второго этажа из металлопроката вместе с двумя дополнительными въездами, двумя дополнительными съездами, двумя межэтажными переездами, если его монтировать над действующим железобетонным путепроводом,  как это видно из приведенных выше расчетов, составит порядка $2 млн. 
     Если исключить для более адекватного сравнения стоимости сооружений сильно (до нескольких раз) колеблющиеся статьи затрат (затраты на оплату персонала специалистов-сборщиков, перевозку материалов и оборудования, арендную плату, вспомогательные расходы, которые могут существенно изменяться при низких или высокий ставках, длительных сроках строительства,  при значительной коррупционной составляющей), то «чистая» стоимость второго этажа из металлопроката с четырьмя полосами движения, двумя буферными полосами, двумя дополнительными въездами, двумя дополнительными съездами, двумя межэтажными переездами полукилометрового путепровода составит примерно $1,5 млн.
     Для сравнения укажем, что стоимость постройки в России четырехполосных одноэтажных железобетонных путепроводов аналогичной протяженности (около 0,5 км плюс подъездные участки) составляет $ 25-30млн., а стоимость строительства аналогичного по протяженности одноэтажного железобетонного путепровода на Украине составляет $ 4 млн. Эта, довольно  высокая стоимость, особенно в России, очевидно, обусловлена целым рядом факторов, но одним из основных является затягивание строительства путепроводов и соответственно - многократным превышением запланированных расходов на оплату труда, аренду оборудования и прочие затраты, зависящие от времени.
     При этом пропускная способность действующих одноэтажных путепроводов крайне низка - многократно  ниже указанной нами для модернизированного двухуровневого путепровода, а любая авария приводит к приостановке или даже длительной остановке движения.
6.5. Двухэтажный путепровод облегченной конструкции на основе металлопроката,  устанавливаемый на  переездах через скоростные железнодорожные трассы загруженных малополосных дорог. Экономическая оценка.
      Для большинства стран весьма актуальной является решение задачи пересечения скоростных железнодорожных магистралей, а также  скоростных автомагистралей (хайвеев) второстепенными дорогами, поскольку строить дорогостоящие фундаментальные эстакады или пробивать под насыпью туннели для  многочисленных пересечений второстепенными дорогами скоростных магистралей весьма накладно. Однако устанавливать путепроводы все же необходимо, и не только для целей улучшения коммуникации, но и для  безопасности населения, во избежание довольно значительного числа ежегодных катастроф и аварий на наземных переездах со шлагбаумами.  Например, в России только на трассах курсирующего ныне скоростного поезда «Сапсан» таких переездов насчитывается около 600  и в случае столкновения поезда с автомобилем на наземном переезде катастрофа неизбежна.
     Если учесть, что в России более 11 тысяч железнодорожных переездов, на Украине их насчитывается почти 6 тысяч, причем их  большая часть относится к второстепенным автодорогам,  то дорогостоящими и долго строящимися  железобетонными путепроводами и мостами  заменить  все наземные  переезды  нереально.
     Правда,  известна паллиативная технология,  которая делает, как кажется, полностью невозможным въезд на переезд на красный свет светофора. Речь идет о так называемых барьерных установках. Они представляют собой специальные металлические листы, которые поднимаются под углом перед автомобилем на высоту 40 см, блокируя выезд. Однако тяжелые грузовики могут все равно пробить это заграждение, его также можно объехать, а пешеходам, велосипедистам и мотоциклистам они совсем не помеха. Кроме того, особенно на оживленных скоростных железнодорожных трассах,  поезда идут практически непрерывно. Поэтому неизбежны значительные задержки автомобильных потоков на оборудованных барьерными установками переездах и соответствующие экономические потери.
     Таким образом, требуется сравнительно недорогая (наиболее дешевые путепроводы строятся на Украине, но и они стоят порядка $4млн.), быстро устанавливающаяся, надежная, легкая конструкция, обеспечивающая безопасный,  быстрый переезд через железную дорогу или автомагистраль автобусов, грузовиков, легковых  автомобилей,  велосипедов и переход пешеходов, а также имеющая достаточно большую пропускную способность, чтобы  быстро и без возникновения заторов и пробок  пропускать автотранспорт в периоды его  интенсивной циркуляции.
     Такой конструкцией мог бы служить стальной  одноуровневый мост, перекинутый через железнодорожные пути. Однако он имеет те же недостатки, что и одноуровневая железобетонная эстакада-путепровод:  высокая стоимость, низкая пропускная способность и невозможность организации по нему движения без образования  заторов и пробок.
     Наш подход к решению этой проблемы основывается на оригинальном техническом решении [1]. Низкая стоимость, простота, эффективность и надежность нового дорожного сооружения обеспечивается использованием двухуровневого путепровода с межэтажным переездом на основе недорогого черного металлопроката,  покрываемого на открытых участках антикоррозионным составом, с дорожным покрытием из сравнительно тонкого слоя сталефибробетона. Пролетные участки из стальных листов толщиной 8-10мм настилаются на фермы или балки, которые регулярно устанавливаются на опорах-трубах. Пролетные участки  на обоих межэтажных переездах шириной 4 метра для проезда на второй уровень  легковых автомобилей монтируются на балках-консолях. На каждом уровне этого путепровода двустороннего движения расположены по две полосы движения и по две буферные (резервно-технические полосы) каждая шириной 3 метра. Ширина путепровода 12 метров, а с учетом возможных  межэтажных переездов и  съездного участка с второго уровня его ширина составляет   20 метров.  Максимальная высота нижнего уровня - расстояние от уровня железнодорожного полотна до нижнего уровня путепровода – 7,2 метра. Межэтажная высота, которая достаточна для проезда трайлеров и автобусов, 4 метра. Над вторым уровнем на высоте 2,5 метра, достаточной для проезда легковых автомобилей, для чего и предназначен второй уровень, монтируется легкий навес из негорючего пластика для защиты пролетных участков от дождя и снега. Велосипедные дорожки и дорожки для пешеходов на нижнем уровне огораживаются на краях буферных полос. Пролетные участки покрываются не менее чем пятисантиметровым слоем дорожного покрытия из сталефибробетона. Открытые поверхности конструкции покрываются антикоррозийной пленкой. Протяженность межэтажного переезда  - 150 метров, верхнего уровня- съезда – 250м.
       Длина первого этажа путепровода – порядка 380 метров, а с учетом переездов и съездов, выходящих за пределы  первого этажа для путепровода двустороннего движения, не менее 580 м. Уклон участков подъема и спуска – не более 4%.
      Проезд по путепроводу автотранспорта осуществляется следующим образом:  автомобили въезжают на путепровод и на расстоянии не более 100 метров от въезда разделяются на два потока: первый поток состоит из грузовых автомобилей, автобусов, трайлеров, тракторов. Он следует по полосе движения нижнего уровня, второй поток, состоящий из легковых автомобилей и мотоциклов, в случае  загруженности полосы движения нижнего уровня  переезжает на буферную полосу и с нее поднимается на второй уровень, проезжает по нему и спускается по съезду на буферную полосу дороги, переезжая с нее на полосу движения дороги.
      В результате, эта конструкция обеспечивает следующее:
  - с помощью межэтажного переезда отделяет поток легковых автомобилей, которые могут быстро  проехать по второму уровню, от медленно движущегося грузового транспорта;
  -   при  пропускной способности одной полосы движения, которую обеспечивает эта конструкция, - до 2000 автомобилей в час на скорости движения не менее 30 км/час - по четырем полосам движения путепровода может проехать 8 тысяч автомобилей в час или 192 000  автомобилей в сутки. Это примерно  на порядок больше, чем у обычного одноуровневого путепровода, что актуально для густонаселенных регионов c высокой степенью автомобилизации населения;
  -   буферные (резервно-технических) полос, которые, как кажется, только удорожают конструкцию и делают ее громоздкой, выполняею определенную роль – они обеспечивают свободный переезд автомобилей на другой уровень  без торможения  автомобильного потока на полосе движения, а также обеспечивают объезд мест возможных аварий автомобилей, сохраняя непрерывность движения автопотока и не допуская образования пробок.
      В силу простоты конструкции, состоящей из сравнительно немногочисленных типовых элементов, изготавливаемых из металлопроката, число уровней путепровода может быть увеличено или уменьшено, он также может быть расширен. 
     Для согласования пропускной способности путепровода-эстакады с пропускной способностью соединяемых частей трассы, пересекающей железнодорожные пути, желательно, чтобы  число полос движения  на этой трассе было не меньше числа полос движения на путепроводе.
     Кроме того, отметим, что ресурс полос движения многократно увеличивается за счет того, что закрытые, как минимум, сверху от воздействия окружающей среды полосы движения не подвергаются, например, интенсивному воздействию снега, дождя и т.п. Тем самым снижаются эксплуатационные расходы и число аварий, например, из-за  сильного скольжения и т.п., что неизбежно происходит на открытых путепроводах.
     Обеспечить высокую надежность удается благодаря простой и прочной конструкции путепровода, который можно сравнить с  металлическим облегченным мостом - ресурс мостов, как известно, достигает 100 лет, - а сравнительно низкая себестоимость путепровода-эстакады  определяется в основном его сравнительно быстрой сборкой и установкой (месяцы, а не годы), сравнительно небольшим объемом и массой используемого строительного материала (черный металлопрокат)  и серийным производством типовых секций путепровода-эстакады.
     Обеспечение экологической безопасности (чистоты) путепровода в случае необходимости  производится с помощью установки боковых стенок между этажами и верхнего покрытия, что позволяет использовать для очистки образовавшегося  объема путепровода-эстакады от выхлопных газов уже производящиеся мощные конвертеры-преобразователи вредных составляющих воздуха в нейтральные, причем шум из этих закрытых сооружений наружу также не выходит, что может быть важно для городских путепроводов.
     Пролетные участки нижнего уровня путепровода двустороннего движения протяженностью 380 м в виде стальных листов-плит (6х3х0,008) метра укладываются на стальные двутавровые балки-опоры длиной 12м, высотой по сечению 200мм, шириной – 100мм  и закрепляются  на вертикальных опорах – металлических колоннах - высотой от 2 до 7,2 метров  диаметром 30 см, толщиной стенки 20 мм, которые располагаются на расстоянии 50 метров друг от друга продольно и на расстоянии 12 метров друг от друга поперечно. Кроме того, частью конструкции этих колонн (опор) является их фундаменты глубиной около 2 метров.
     Площадь пролетных участков нижнего уровня составляет 4560 м;, число стальных листов-плит – 254. Поскольку по нижнему уровню путепровода  проезжают  автобусы и большегрузные автомобили, постольку необходимо усиления   стальной плиты. Для этого к нижней поверхности плоского стального листа привариваются продольные и поперечные ребра, имеющие разную жесткость, то есть формируется ортотропная плита, цена которой несколько выше плоского стального листа.
     Масса пролетного участка нижнего уровня протяженностью 0,38 км и шириной 12 метров при толщине стальных листов-плит 0,008 м и плотности стали 7,8 т/м; составляет: 380м х 12м х 0,008м х 7,8т/м;  = 285 тонн. Площадь пролетного участка – 4560м;.
     Масса пролетного участка межэтажного переезда протяженностью  150м и шириной 4 метра при толщине стальных листов-плит 0,008 м и плотности стали 7,8 т/м; составляет: 150м х 4м х 0,008м х 7,8т/м; = 37 тонн. Площадь пролетного участка переезда – 600м;.  Масса восьми металлических консолей – стальных двутавровых балок длиной 4м каждая, высотой по сечению 200мм, шириной – 100мм  составляет 0,7т. Масса продольных балок длиной 150 м составляет 3 тонны.
     Суммарная масса двух переездных участков составляет 82т, а площадь их пролетных участков 1200 м;. 
     Масса пролетного участка для движения в одну сторону  второго уровня и  съезда  протяженностью  150м и 100м соответственно и шириной 6 метров при толщине стальных листов-плит 0,008 м и плотности стали 7,8 т/м; составляет: 250м х 6м х 0,008м х 7,8т/м; =93,6т.  Площадь пролетного участка  – 1500м;.  Масса второго уровня путепровода двустороннего движения и двух его съездов составляет 187т, а площадь - 3000 м;.  Отметим, что второй уровень путепровода и съезды с него, а также межэтажные переезды предназначены для легковых автомобилей,  которые в среднем в несколько раз легче грузовиков. Поэтому допустимо использовать стальные листы-плиты в качестве основы пролетов без ребер жесткости.
     Диаметр вертикальных опор-колонн  300мм, толщина стенки  20мм, сечение – 17600мм;. Число опор-колонн, удерживающих нижний уровень составляет  14 и их высота от наземного уровня колеблется от 2 до 7,2 м. Число опор-колонн, удерживающих  верхний уровень путепровода, равно  8 и высота их составляет 4 метра, число опор-колонн, удерживающих съездные участки, составляет  6 и их высота 2 - 4м. Масса всех колонн  с учетом их фундаментной части составляет  25т.
     Протяженность двутавровых балок - несущих элементов конструкции  нижнего уровня составляет – пять рядов и в каждом ряду 7 пятидесятиметровых и одна тридцатиметровая опора – 1900м, семь поперечных двенадцатиметровых опор-балок имеют длину 84 м. Три ряда продольных опор-балок   верхнего уровня для одностороннего движения  и одного съездного участка имеют общую длину 750 метров, пять поперечных балок -30м.  Для  второго уровня двустороннего движения и двух съездов протяженность трех рядов продольных опор равна 1500м, поперечных – 60м. Один ряд продольных опор-балок межэтажного переезда имеет длину 150м, 8 балок-консолей – 32 м. В совокупности  – 182м. Их длина для обоих переездов составляет 364м. Общая протяженность поперечных и продольных опор составляет 3908м. Известно, 44,7 м двутавровой балки указанного размера весит одну тонну, соответственно 3908 метров балок весит 87 т. 
     Общая  площадь пролетных участков двухуровневого путепровода двустороннего движения - 8760 м;.
     Общая масса стальных блоков и элементов путепровода составляет 650т. При цене одной тонны стального проката $1000 стоимость стальных блоков и элементов путепровода составит   $0,650млн.
     Пролетные участки путепровода покрываются, как минимум, пятисантиметровым слоем дорожного покрытия – сталефибробетоном. Общая площадь  пролетов  путепровода 8760м;. Объем сталефибробетонного покрытия – 438м;, масса – 1100 т, стоимость покрытия при цене кубометра сталефибробетона  $300 -  $0,131 млн. 
      С учетом  массы сталефибробетона масса путепровода составит 1750т  и общие затраты составят около $0,780 млн.
      Покрытие открытых стальных поверхностей площадью около 7800 м; антикоррозионным составом со средней стоимостью порядка $10 на квадратный метр можно оценить в сумму $0,078 млн. А монтаж гидроизоляции на той же площади с той же стоимостью можно также оценить в сумму $0,078 млн.
     Сверху пролетные участки накрыты пластиковой крышей из негорючего материала, площадь которого составляет 6000 м;. Его себестоимость при средней цене пластика $10 составляет $0,06млн.
     22 фундамента для колонн потребуют около 50 м; бетона стоимостью  $15 тыс.
     С учетом  затрат на антикоррозионное покрытие, гидроизоляцию, пластиковое покрытие, работы по фундаменту   стоимость путепровода составит - $1,01 млн.
     Остальные  расходные статьи на установку эстакады включают в себя доставку готовых блоков; сборку; аренду кранов, других механизмов и оборудования; проведение предварительных геодезических и других вспомогательных работ.
     Известно, что цена доставки кубического метра бетона на расстояние  51-55 км автотранспортном  составляет 1000руб. ($33). Таким образом, доставка 490м; бетона  от завода до места монтажа и установки путепровода обойдется в $0,016 млн. Доставка около 646 тонн металлических конструкций при цене доставки тонны автотранспортом на расстояние   650 км равной порядка $50 стоит   $0,033млн. В сумме  доставка конструкций и материала обойдется в  $0,05 млн.
     Сборку путепровода-эстакады вместе с въездами, съездами, переездами  можно при наличии необходимого оборудования и механизмов осуществить  за один месяц 20-ю специалистами при выплате им  $100 тыс. 
     Аренда механизмов, включая кран, и остального оборудования на один месяц обойдется в сумму порядка $100 тыс. 
     Стоимость  вспомогательных работ можно также оценить в сумму около $100 тыс. 
     С учетом указанных статей расходов  затраты на установку путепровода двустороннего движения с четырьмя полосами движения, четырьмя буферными полосами,  съездами, переездами  составят:  $1,01млн. + $0,050млн. +  $0,300млн.    =  $1,36млн.   
     Масса двухуровневого путепровода с четырьмя полосами на основе металлопроката, являющаяся нагрузкой 14 стальных колонн  диаметром 30см, сечением 17600мм;, составляет около 1500 тонн. То есть  на общую площадь колонн-опор по сечению 246400мм; действует 15000000 ньютонов, или один квадратный миллиметр подвергается давлению 66н/мм;. При пределе прочности  стали  600н/мм; конструкция имеет 9-кратный запас прочности. На нижнем уровне путепровода указанной конструкции может одновременно находиться в движении около 50 грузовых автомобилей весящих в среднем каждый 10 тонн, то есть всего 500 тонн, на втором уровне и переездах может находиться в движении   50 легковых автомобилей массой в среднем 2 тонны, то есть всего 100 тонн.  Если учесть их массу, которая составит 600 тонн, то конструкция с дополнительной нагрузкой в виде автомобилей и общей массой нагрузки на опоры 2100т  сохранит многократный запас прочности близкий к 8.
     Следует отметить, что, не противореча имеющимся стандартам и нормам, можно существенно уменьшить массу путепровода и его себестоимость за счет исключения сталефибробетонного дорожного покрытия, ограничившись покрытием стальной поверхности пролетных участков новыми композитными материалами из угле- или стеклопластика.

Примечание.
     Что касается  малозначимых дорог, пересекающих скоростные железнодорожные трассы,  которых насчитывается только в России несколько тысяч, то над этими трассами целесообразно устанавливать недорогие одноэтажные  путепроводы, как минимум, с двумя полосами движения и двумя буферными полосами, необходимыми для  объезда остановившихся по различным причинам автомобилям. Причем сравнительно небольшая масса путепровода дает возможность не устанавливать опоры на бетонном фундаменте, а вбивать или ввинчивать их в грунт. Затраты на установку этих путепроводов невелики и вполне сопоставима с барьерными переездами, которые были отмечены выше, и которые стоят  $0,3млн. Из расчетов, приведенных выше видно, что затраты на установку  одноэтажного путепровода с двумя полосами движения и двумя буферными полосами протяженностью от 200 до четырехсот метров, для которого не требуются межэтажные переезды и значительные расходы на  вспомогательные и подобные им работы,  составят соответственно $0,3 -0,6млн. Но он является безопасным и предоставляет возможность безостановочного движения для автомобилей, велосипедов, мотоциклов, тракторов, автобусов и т.д. над скоростными железнодорожными трассами, значительно улучшая коммуникации регионов.
                Литература.
1. Пат. 105628  РФ,  МКИ E02C 1/04.  Эстакада для перемещения транспортных средств на разных уровнях. Ю.Ф. Макаров.
2. Пат. 73716 Украины,  МКИ E02C 1/04.   Эстакада для перемещения транспортных средств на разных уровнях. Ю.Ф. Макаров.
3. Пат.  2422908 РФ, МКИ G08G 1/01. Способ регулирования транспортных потоков на магистралях. Ю.Ф. Макаров.
4. Макаров Ю. Ф., Низовцев Ю. М., Анцыгин А. В. Способы решения транспортных проблем больших городов с помощью легких объемных магистралей-эстакад, этажи которых связаны переездами для автомобилей. 2010 г. www.ecoguild.ru 
5. Пат. 2447222  РФ,    МКИ E02C 1/04.   Эстакада для перемещения и размещения транспортных средств на различных уровнях. Ю.Ф. Макаров.
6.  Пат.  108046  РФ, МКИ E02C 1/04.   Сеть транспортных магистралей для крупных городов и их пригородов. Ю.М. Низовцев, А.В. Анцыгин.
7. Пат. 3176909 Японии,  МКИ E02C 1/04.    Сеть транспортных магистралей для крупных городов и их пригородов. Ю.М. Низовцев, А.В. Анцыгин.


7. Комбинированная транспортная магистраль, объединяющая в одном объеме на двух связанных уровнях железнодорожные колеи, автотранспортные полосы движения, трубопроводы, линии связи, линии электропередачи. Экономическая оценка.
Combined transport highway, uniting in one volume on two connected levels rail tracks, road lanes, pipelines, link, power lines. Economic evaluation.
А.Ю. Низовцев, Ю.М. Низовцев
Nizovtsev A.Y., Nizovtsev Y.M.
Москва. 2012г.

                Аннотация

Относительно недорогие и быстрые сухопутные контейнерные перевозки на большие расстояния по сравнению с морскими требуют создания ряда дополнительных транспортных коридоров с высокой пропускной способностью. Однако пока эти коридоры долго строятся, отнимают большую территорию, имеют высокую стоимость, низкую пропускную способность, невысокую надежность, их не везде можно провести (мерзлота, болота, пески и т.п.). Для устранения этих недостатков и для создания безостановочного движения нами разработана для транспортных коридоров  свайная безостановочная магистраль-эстакада на надежном стальном каркасе, на нескольких связанных уровнях которой в едином объеме размещены транспортные магистрали,  трубопроводы для прокачиваемых веществ, линии связи, линии электропередачи.   
Ключевые слова: транспортный коридор, транспортная магистраль-эстакада, стальной каркас, связанные уровни, трубопроводы, линии связи, линии электропередачи.      

7.1.  Действующие и  планируемые транспортные   коридоры.
     Транспортные коридоры в расширительном понимании представляют собой совокупность наземных транспортных коммуникаций в виде автомагистрали, железнодорожной магистрали, а также сопровождающих их линий электропередачи, линий связи, трубопроводов.
     Развитие ряда стран и регионов, растущий товарооборот нуждается в дополнительных транспортных сетях,  трубопроводах, линиях связи и  электропередач. 
     Однако железные дороги, как и прежде, строят на насыпях, на слоистой подушке строят и автодороги. Отдельно от них, вырубая леса, на опорах устанавливают линии электропередачи, линии связи, трубопроводы. Все это находится под открытым небом и занимает большую площадь.
     Традиционные строительные технологии слишком медлительны, дорогостоящи, часто ненадежны, экологически опасны, выводят из сельскохозяйственного обращения большие земельные участки и т.д. Они малопригодны или совсем непригодны для освоения труднодоступных регионов с вечной мерзлотой, болотами, пустынями, гористой местностью и т.д.
     Недостает  новых, более эффективных и недорогих способов сооружения транспортных коридоров, состоящих из относительно легко собираемых конструкций. 
      Например,  Трансамазонское шоссе, длина которого составляет 5,5 тыс. км,  представляет собой главным образом грунтовую дорогу.
     Однако значительный рост грузопотоков диктует свое.
     Если обратиться к товарообороту между Европой и Азией, то он растет лавинообразно. В частности, товарооборот между Россией и Китаем составил в 2010 году $59,3 млрд. Ожидается, что к 2015 году он составит около $100 млрд. Это само по себе требует новой системы транспортного сообщения между странами. Особенно в этом отношении важны контейнерные перевозки: по статистике, два контейнера из трех, перемещаемых в мире, идут либо из Китая, либо в Китай.
     Пока же миллиарды долларов прибыли от межконтинентального транзита   получают морские фрахтовые компании из-за низкой стоимости перевозки, сложившихся связей, хорошей логистической инфраструктуры. Однако, например, при использовании морского коридора через Суэцкий канал, груз добирается до места назначения за 45 суток, а по Транссибу – за 14 суток. Поэтому потенциально Россия может перехватить до 50% контейнерного потока между Европой и Азией, если получит в дополнение к Транссибу новый эффективный транспортный коридор для контейнерных грузов, обладающий высокой пропускной способностью.
     Следует также отметить, что в Китае недавно появилась идея  возрождения великого «Шелкового пути» в виде евразийского трансконтинентального моста. Предполагается, что создание такого моста позволит сократить на 8-15 тысяч километров путь из Китая в Европу по сравнению с переброской грузов через Суэцкий канал или вокруг Африки. Непосредственной целью такого проекта является создание совместными усилиями сверхсовременной целостной инфраструктуры для транспорта (железнодорожного и автомобильного), энергетики, линий электропередач, газо- и нефтепроводов, средств связи, простирающейся от Атлантики до Тихого океана.

7.2. Основные недостатки транспортных   коридоров и предложения по их устранению.
     Транспортные коридоры изымают из оборота землю, которая в ряде регионов является единственным источником существования многих тысяч людей.
     Транспортные коридоры  в значительной степени нарушают экосистему как при прокладке, так и при  эксплуатации.      
     Транспортные коридоры    могут быть легко заблокированы, например,  из-за проседания грунта под дорогой,  землетрясений, заносов коридоров песком, размывов дождями, разрушений конструкций вследствие мороза, жары, перепадов температур и т.п.
     Не обеспечивается проводка коридоров на любых грунтах и в любых условиях, начиная от вечной мерзлоты и заканчивая пустынями.
     Движение по железной дороге не скоординировано с движением автомобилей по автомагистралям. В частности, не обеспечивается выбор для водителей автомобилей – перемещаться ли им самостоятельно или погрузить автомобиль на платформу и часть пути проделать вместе с автомобилем на поезде.
     При перегрузке автотрассы возникают заторы и пробки, а железнодорожная линия имеет низкую пропускную способность.
     Являются ли эти трудности непреодолимыми или все же уже разработаны конструкции, дающие возможность преодолеть указанные недостатки?
     Нами разработана конструкция, позволяющая  сузить  транспортный коридор, совмещенный с транспортирующим коридором (ТТК) до нескольких десятков метров, причем в ней объединены в одном объеме на нескольких уровнях транспортные магистрали с трубопроводами, линиями связи и другими коммуникациями. Это не только делает ТТК компактным, но и способствует минимизации влияния ТТК на окружающую  среду как при ее строительстве, так и при эксплуатации [1].
     Основой ТТК является комбинированная транспортная магистраль (КТМ). Она возводится на основе стального каркаса в виде двух связанных межэтажными переездами пролетных металлических платформ - одна над другой,   смонтированных на продольных и поперечных двутавровых балках, которые установлены на вертикальных стальных опорах-трубах, каждая из которых опирается на сваи. Сооружение имеет, как минимум, верхнее покрытие, защищающее полосы движения от осадков и заносов, вследствие чего их ресурс многократно возрастает, а расходы на ремонт многократно снижаются. Автомобили и поезда смогут беспрепятственно перемещаться по полосам движения при любых погодных условиях без предварительной уборки дорожного покрытия из-за снежных или песчаных заносов. Металлические платформы, как известно из их эксплуатации на железнодорожных мостах, также обладают повышенной надежностью в работе, устойчивостью к внешним воздействиям и более чем столетним ресурсом по эксплуатации. Важно еще и то, что по мере сооружения КТМ она сама служит  трассой для подвоза материалов и оборудования, необходимых при ее сооружении. 
     Оперативный ремонт и устранения аварийных ситуаций облегчается при «сосуществовании» в одном сооружении надежных линий связи, линий электропередачи, резервных транспортных линий.
     Свайная технология, использующаяся при установке двухуровневой магистрали-эстакады, обеспечивает надежность проводки  КТМ по любому грунту, местности.
     Безостановочное (беспробочное) и скоростное движение автомобилей по КТМ обеспечивается двумя нововведениями в конструкцию: межэтажными переездами и буферными полосами на каждом этаже, в результате чего пропускная способность в КТМ держится на одном и том же высоком уровне (порядка 2000 автомобилей в час по одной полосе движения) [1,2,3,4].
     Наличие буферной железнодорожной колеи решает проблему безостановочной проводки железнодорожных составов с минимальными интервалами между ними, поскольку остановка и разгрузка (погрузка) составов производится на соседней свободной от движения буферной колее. В результате поток контейнерных грузов в составах при наличии соответствующих терминалов  идет непрерывно, подобно пакетам информации, пересылаемым по определенному каналу друг за другом с небольшим разрывом с одинаковой скоростью [4].
     Таким образом, благодаря существенному повышению пропускной способности транспортного коридора  эффективность перевозок существенно возрастает.
     Конструкция, позволяющая объединить в одном компактном объеме потоки основных наземных транспортных средств, трубопроводы и кабели, вместе с тем внутри  объема их  разделяет – один транспортный поток в виде легковых автомобилей направляется в основном на второй и последующие этажи магистрали-эстакады, другие транспортные потоки в виде сравнительно тяжелого грузового транспорта из отдельных единиц и составных поездов направляются на первый этаж, где для них на металлической платформе выделены соответствующие полосы движения, как минимум, одна для грузовиков, другая – для  авто- и железнодорожных поездов, причем по каждому краю полос движения размещена резервно-техническая полоса, служащая не для проезда, а в качестве буфера.
     Легковые автомобили могут въезжать по соответствующим въездам-пандусам на первый этаж и перемещаться по нему вместе с грузовыми автомобилями, а также переезжать на второй и последующие этажи, предназначенные большей частью для них, по межэтажным подвесным переездам-пандусам [1] или последовательно по внутренним переездам с применением волнообразной полосы  с уплощением [5], а в случае заполненных транспортом полос движения первого этажа въезжать сразу на второй этаж или последующие этажи магистрали-эстакады и съезжать с них соответственно по въездам и съездам-пандусам с наземных дорог и на наземные дороги.
     Рядом, как минимум, с обеими полосами движения для автомобилей второго и последующих этажей размещены резервно-технические (буферные) полосы, служащие для обеспечения безостановочного движения автомобилей по  полосам движения без пробок и заторов, поскольку резервно-технические полосы  используются только для въезда на полосы движения, съезда с них, переезда на другие этажи, а также при объезде мест аварий или ремонта.
     Пропускная способность магистрали-эстакады зависит от числа полос движения на каждом этаже и  от числа этажей, а  конструкция с внутренними и/или внешними переездами обеспечивает быстрое распределение автомобилей по этажам. При этом в процедуре  перемещения легковых автомобилей,  и - до некоторой степени - грузовых автомобилей по КТМ имеется выбор: они могут перемещаться не только, как это было сказано выше,  по выделенным для них полосам движения КТМ, но и въезжать при остановке поездов на прицепленные к составам открытые платформы для транспортировки автомобилей на  расстояния, определяющиеся только местом разгрузки поездов. 
     КТМ в  виде многоуровневой магистрали-эстакады  характеризуется еще и возможностью  согласования  притока автомобилей с боковых подъездов к ней с ее пропускной способностью и предварительного согласования оттока автомобилей с магистрали-эстакады с пропускной способностью  отходящих от магистрали-эстакады трасс, что при максимальной загрузке магистрали-эстакады, например, в часы пик или на перегруженной трассе не приведет к приостановке въезда автомобилей на магистраль-эстакаду и приостановке съезда автомобилей с нее. Кроме того, при форс-мажорных ситуациях можно использовать усовершенствованную методику контролируемого въезда автомобилей на эстакаду (ramp metering), обеспечивающую скоростное безостановочное движение автомобилей по полосам движения эстакады при практически любом числе стремящихся на эстакаду автомобилей [6].
     Однотипность секций эстакады, возможность изготовления всех ее элементов в промышленных условиях в основном из сравнительно недорогого металлопроката  обеспечивают быструю сборку и установку эстакады, а также  ее низкую себестоимость.
     Возможность размещения всех полос движения эстакады в закрытом объеме с использованием вытяжек с нейтрализаторами вредного выхлопа позволяет   понизить шум и загрязненность воздуха вне эстакады, а также защищает полосы движения от воздействия окружающей среды, удлинняя срок ее службы без капитального ремонта в несколько раз по сравнению со сроком службы дорожных покрытий обычных открытых магистралей. 
     Подобные многоуровневые магистрали-эстакады для вновь прокладываемых дорожных трасс делают необязательным строительство обычных наземных магистралей с формированием дорогостоящего многослойного дорожного полотна и его последующий  дорогостоящий ремонт, причем устанавливать магистрали-эстакады можно и на низкой высоте над самой поверхностью земли, поднимая их уровень только при пересечениях с другими магистралями и сооружениями. Малоэтажная магистраль-эстакада к тому же  дешевле аналогичной по числу полос движения наземной дорожной магистрали, имеет большую пропускную способность по сравнению с наземной магистралью той же ширины и может устанавливаться при сравнительно небольших затратах в местах, где дороги строить  затруднительно или дорого.
     Рассматриваемая конструкция магистрали-эстакады позволяет также въезды-пандусы, съезды-пандусы и  подвесные переездные участки для автомобилей между этажами монтировать так, как это диктуется обстановкой и на любых расстояниях друг от друга, например, достаточно часто для густонаселенной местности и достаточно редко для междугородних трасс.
     Возможность монтажа въездных и съездных участков с внешних сторон эстакады не только от наземного дорожного покрытия до первого этажа, но и, например, от наземного покрытия  до одного из средних этажей или верхнего этажа, обеспечивает быстрый въезд и съезд транспортных средств, а также быстрое перемещение их на менее загруженные транспортными средствами  полосы  движения эстакады верхних этажей. 
     Затраты на прокладку компактного транспортно-транспортирующего коридора с десятью автомобильными полосами движения и четырьмя буферными полосами, двумя действующими железнодорожными колеями и двумя буферными колеями, как это показано ниже, меньше затрат на прокладку только лишь шестиполосной наземной магистрали.
     Кроме того, замкнутое пространство магистрали-эстакады позволяет организовать с применением уже известных средств  движение автомобилей и поездов без участия водителей.   
     Компактное и надежное совмещение транспортных потоков и прокачки различных веществ позволяет не только в десятки раз удешевить соответствующий коридор, например, при его строительстве между Россией и США с проводкой его по болотам, вечной мерзлоте и под водами Берингова пролива, или по пустыням великого «Шелкового пути» из Китая в Европу, не только обеспечить быструю, безопасную и надежную переправку грузов,  автотранспорта и других сред, но и быстро обеспечивать ремонт любых участков трубопроводов, линий электропередачи, линий связи, благодаря связанности всех систем магистрали-эстакады. В частности, наличие нескольких транспортных линий позволяет быстро доставлять любое ремонтное оборудование независимо от погодных условий и, наоборот, транспортные линии снабжаются при необходимости дополнительной  информацией и энергией. Для большей эффективности и надежности эксплуатации сооружения на нем  могут быть смонтированы  регулярно сверху вертолетные площадки.
     Магистраль-эстакада может быть на отдельных участках – там, где необходимо обеспечить экологическую чистоту трассы, – оснащена мощными нейтрализаторами-конвертерами, которые преобразуют  вредный выхлопной газ от автомобилей в воздухе   объема магистрали-эстакады в нейтральные компоненты, то есть не дают выхлопному газу выйти как за пределы объема эстакады, так и загрязнять ее  внутренний объем.
     Поскольку конструкция является свайной, постольку она чрезвычайно перспективна для установки в сейсмоопасных зонах, где она устоит при землетрясениях.
     Компактные транспортно-транспортирующие коридоры этого типа можно проводить в зависимости от условий в обе стороны в виде отдельных магистралей одностороннего движения или в виде  единых магистралей двустороннего движения.
     Практически эта же конструкция может использоваться в мегаполисах  в виде недорогих и надежных сетей для наземного метро и организации безостановочных автопотоков, а также для проводки по тем или иным навескам различных коммуникаций.
 
Рис. 1. Транспортно-транспортирующая магистраль с внутренними межэтажными переездами.
 
Рис. 2. Транспортно-транспортирующая магистраль с внешними межэтажными переездами.            
      
7.3. Краткое описание нового дорожного сооружения.

     Двухуровневая комбинированная транспортная магистраль-эстакада на основе стального каркаса и металлических пролетов включает в себя вертикальные  и горизонтальные опоры, дорожное полотно с полосами движения,  въездные участки  и участки съезда, выполненные для автомобилей в виде дугообразных наклонных полос движения, причем в предпочтительном варианте эти полосы закрыты, как минимум,  сверху и напоминают изогнутые  рукава. Этажи магистрали-эстакады  соединяются между собой с внешней стороны переездами в виде дугообразных наклонных полос движения, причем в предпочтительном варианте эти полосы,  закрытые  сверху и по бокам, напоминают изогнутые рукава. Однако в данной конструкции  двустороннего движения  на перегонах между городами и регионами более предпочтительным является  использование  для автомобилей внутренних  переездов с одного уровня на другой  за счет применения уплощенных волнообразных полос, регулярно совпадающих с одноуровневыми полосами движения, конфигурация которых показана ниже. 
 
     Магистраль-эстакада в условиях холодного или дождливого большую часть года климата  выполняется, как минимум, в виде крытого двухэтажного   сооружения. При двустороннем движении она, как правило, содержит по две полосы движения для автомобилей в одну сторону на нижнем уровне и по  одной железнодорожной линии в одну на этом же уровне.  Наряду с полосами движения на нижнем уровне  предусмотрены две буферные (резервно-технические) полосы для автомобилей в виде волнообразных уплощенных полос, то есть имеется, как минимум, по одной резервно-технической полосе в каждую сторону движения, выполняющих роль буфера и   применяющиеся на магистрали-эстакаде только для въезда, съезда автомобилей и объезда ими мест аварий или ремонта [4,5]. Также на нижнем уровне имеется по одной резервной полосе в каждую сторону движения по краям платформы для поездов.  На верхнем  уровне имеется по три полосы движения в каждую сторону для автомобилей и по одной буферной полосе. Внешние въезды (съезды) с наземного уровня на второй уровень магистрали-эстакады, использующиеся для въезда (съезда)  автомобилей, имеют ширину не менее 4 метров [1,2].
     Полосы движения и буферные полосы  в виде пролетных участков проложены на вертикальных  и горизонтальных опорах. Безостановочное автомобильное движение, даже  при возникновении препятствий на отдельных  участках магистрали-эстакады, обеспечивается возможностью переезда транспортного средства на  буферную (резервно-техническую полосу) или на другой этаж путепровода  по межэтажному переезду.     Въездные участки  и участки съезда, а также возможные межэтажные внешние переезды  размещены по бокам эстакады.
     Магистраль-эстакада может проводиться практически где угодно, прижимаясь к наземному уровню в малонаселенной местности и поднимаясь над ним близ городов или при необходимости. 
     Общее количество полос движения определяется числом этажей  и шириной этажа.    Межэтажное расстояние составляет  величину, достаточную для свободного проезда поездов и автомобилей на нижнем уровне (порядка 7 метров) и для проезда любого типа автомобилей на верхнем уровне (4 метра). Ширина полосы движения, а также  буферной (резервно-технической) полосы для автомобилей составляет около трех метров.
     Магистраль-эстакада  представляет собой  каркас, состоящий в поперечном разрезе из трех вертикальных опор  (для варианта со встречным движением) или двух вертикальных опор  (для варианта с односторонним движением) и поперечных опор, крепящихся на вертикальных опорах. Высота вертикальных опор определяется этажностью эстакады и  расположением над наземным уровнем. Если, например, первый этаж эстакады расположен над железнодорожным полотном, то  высота составляет 7,2 метра, если над шоссе, то высота составляет 4 метра. Высота 2-этажной эстакады от уровня первого этажа до крыши второго этажа составляет  порядка 11 метров (7 плюс 4 метра). Сборка магистрали-эстакады осуществляется, как правило, с   применением длинномерных конструкций с малым числом вертикальных опор.  Каждый этаж эстакады  опирается на продольные и  поперечные опоры, крепящиеся на вертикальных опорах. На опоры  укладываются пролетные участки из металлических листов-плит. На них в качестве дорожного покрытия на полосы движения автомобилей и буферные полосы наносится сравнительно тонкий слой сталефибробетона (не менее 50 мм). Стальные листы-плиты пролетных участков упрочняются ребрами жесткости (ортотропные плиты). Рельсы для железнодорожных путей укладываются на балочно-неразрезные фермы. На отдельных участках при необходимости вместо опор-труб могут быть применены пилоны.
     Магистраль-эстакада с позиции применяемого материала  может быть изготовлена как из железобетона, так и стального металлопроката. Возможен также комбинированный вариант.   
7.4. Экономическая оценка.
     Пролетные участки нижнего уровня магистрали-эстакады двустороннего движения протяженностью 1000 м и шириной 30 метров в виде стальных листов-плит (6х3х0,01) метра укладываются на стальные двутавровые балки – продольные и поперечные опоры, высотой по сечению 200мм, шириной – 100мм, которые закрепляются  на вертикальных опорах – металлических колоннах - средней высотой от наземного уровня до уровня первого этажа 3 метра,  диаметром 50 см, толщиной стенки 30 мм. Колонны располагаются на расстоянии 30 метров друг от друга продольно и  15 метров поперечно в три ряда. Каждая колонна  устанавливаются  на основе из нескольких свай длиной три метра, диаметром 15 сантиметров.
     Площадь пролетных участков нижнего уровня с учетом внутренних переездов составляет порядка 30000 м;. Если по нижнему уровню допускается   проезд  автобусов и большегрузных автомобилей, то   стальные листы-плиты усиливаются. Для этого к нижней поверхности плоского стального листа привариваются продольные и поперечные ребра, имеющие разную жесткость, то есть формируется ортотропная плита, цена которой несколько выше цены  плоского стального листа из металлопроката. Железнодорожные пути при их наличии монтируются на балочно-неразрезных фермах.
     Масса пролетных участков нижнего уровня протяженностью 1км и шириной 30 метров при толщине стальных листов-плит 0,01 м и плотности стали 7,8 т/м; составляет: 1000м х 30м х 0,01м х 7,8т/м; = 2340 тонн. С учетом рельсов на двух действующих железнодорожных путях и двух резервных колеях (их масса из расчета 50 кг на 1 метр составляет 400т) масса пролетного участка нижнего уровня составит 2740 тонн. Площадь пролетных участков – порядка 30000м;.
     Пролетные участки верхнего уровня магистрали-эстакады двустороннего движения протяженностью 1000м в виде стальных листов-плит (6х3х0,01) метра укладываются на стальные двутавровые балки-опоры, высотой по сечению 200мм, шириной – 100мм, которые закрепляются  на продолжении вертикальных опор высотой 4 метра над первым уровнем эстакады.
     Площадь пролетных участков верхнего уровня составляет 30000 м;. Масса пролетного участка верхнего уровня протяженностью 1км и шириной 30 метров при толщине стальных листов-плит 0,01 м и плотности стали 7,8 т/м; составляет: 1000мх30мх0,01мх7,8т/м; = 2340 тонн. Площадь пролетного участка – 30000м;.
     Масса обоих пролетных участков протяженностью каждого  1км и шириной каждого  30 метров составляет = 5080 тонн. Площадь обоих  пролетных участков  – 60000м;.
     Масса автомобильного въезда (съезда) с наземного уровня на второй этаж магистрали-эстакады протяженностью  300м  и шириной 4 метра при толщине стальных листов-плит 0,008 м и плотности стали 7,8 т/м; составляет: 300м х 4м х 0,008м х 7,8т/м; = 75т.   Площадь пролетного участка  – 1200м;. Уклон не более 4%. Масса шести поперечных опор – стальных двутавровых балок длиной 4м каждая, высотой по сечению 200мм, шириной – 100мм  составляет 0,6т, поскольку для данного типа двутавровой балки масса балки протяженностью  44,7м составляет 1 тонну. Масса продольных балок общей длиной 600 м составляет 12 тонн. Масса шести опор-колонн порядка  9 тонн. Общая масса стального въезда (съезда) – порядка 100т. Масса двух въездов (съездов) составляет 200т, а площадь - 2400 м;. В  среднем для протяженных ТТК на основе двухуровневых магистралей-эстакад автомобильные въезды (съезды) на второй этаж монтируются не чаще чем через десять километров, то есть по два на каждые десять километров.  Масса двух участков въезда (съезда)  составляет 200т, а площадь - 2400 м; и если учесть, что на 1 км приходится десятая  часть их массы и площади, то эти части составляют по своим удельным показателям соответственно  20т и   240м;. 
     Масса железнодорожного въезда (съезда) с наземного уровня на первый этаж магистрали-эстакады протяженностью  300м  и шириной 4 метра при толщине стальных листов-плит 0,01 м и плотности стали 7,8 т/м; составляет: 300м х 4м х 0,01м х 7,8т/м; ; 94т.   Площадь пролетного участка  – 1200м;. Уклон порядка  1%. Масса шести поперечных опор – стальных двутавровых балок длиной 4м каждая, высотой по сечению 200мм, шириной – 100мм  составляет 0,6т, поскольку для данного типа двутавровой балки масса балки протяженностью  44,7м составляет 1 тонну. Масса продольных балок общей длиной 600 м составляет 12 тонн. Масса двенадцати опор-колонн - порядка 4 тонн.  Масса рельсов из расчета, что 1 метр рельса весит 50 кг, составляет 30 тонн. Общая масса стального въезда (съезда) – 140т. Масса двух въездов (съездов) составляет 280т, а площадь - 2400 м;. В  среднем для протяженных ТТК на основе двухуровневых магистралей-эстакад железнодорожные въезды (съезды) на первый этаж монтируются не чаще чем через пятьдесят километров, то есть по два на каждые пятьдесят километров.  Масса двух участков въезда (съезда)  составляет 280т, а площадь - 2400 м; и если учесть, что на 1 км приходится пятидесятая  часть их массы и площади, то эти части составляют по своим удельным показателям соответственно  6т и   50м;. 
     Диаметр вертикальных опор-колонн  500мм, толщина стенки  30мм, сечение – 44300мм;. Число опор-колонн  - 100 и высота опоры от наземного уровня до уровня второго этажа составляет порядка 10 м. Общая длина колонн  составляет 1000м. Их общая масса – около 350т. Их общее сечение – 4430000мм;.
     Число свай, являющихся фундаментом 112 опор-колонн, если их на каждую колонну приходится 3, составляет 336. Диаметр стальной сваи 15 см, толщина стенки 8 мм, длина 3 метра. Сечение сваи – 3600мм;, объем металла трехметровой сваи – 0,0108  куб. метра, масса – 0,084 тонны. Масса 336 свай – 28 т. 
     Протяженность двутавровых балок - продольных опор нижнего уровня  магистрали-эстакады – составляет 11 рядов общей длиной 11000м, протяженность 100 поперечных тридцатиметровых опор-балок -  3000 м, общая длина балок – 14000м. Их масса из расчета 44,7м – 1 тонна - составляет 310т. Общая масса нижнего уровня вместе с горизонтальными опорами составляет 3050т.
      Для обоих уровней  магистрали-эстакады протяженность балок составит 28000м. Их масса из расчета 44,7м – 1 тонна  -  составляет 620т. Общая масса обоих уровней вместе с горизонтальными опорами составляет 5700т.
     Общая  площадь всех пролетных участков километровой двухуровневой магистрали-эстакады двустороннего движения, включая съезды (въезды),  - 60300 м;.
     С учетом въездов (съездов), опор и свай общая масса стальных блоков и элементов двухуровневой магистрали-эстакады составляет порядка 6000т. При цене одной тонны стального проката $1000 стоимость стальных блоков и элементов магистрали-эстакады составляет   $6 млн.
     Пролетные участки магистрали-эстакады покрываются, как минимум, пятисантиметровым слоем дорожного покрытия – сталефибробетоном. Общая площадь всех пролетов для проезда автомобилей двухуровневой  магистрали-эстакады - 48300м;. Объем сталефибробетонного покрытия – 2415куб.м,  масса – 6040 т, стоимость при цене кубометра сталефибробетона  $300 -  $0,724 млн. 
      С учетом  массы сталефибробетона масса магистрали-эстакады составляет 12040т  и суммарная  стоимость по данным материалам - $6,724 млн., а масса нагрузки на вертикальные опоры составляет: 5700 + 6040 = 11740т.
      Покрытие открытых стальных поверхностей площадью около 72300 м; антикоррозионным составом со средней стоимостью порядка $10 на квадратный метр можно оценить в сумму $0,723 млн. В ту же сумму можно оценить и установку гидроизоляции.
     Сверху пролетные участки въездов (съездов) и второй этаж накрыты пластиковой крышей из негорючего материала, площадь которого составляет 30300 м;. Его стоимость при средней цене пластика $10 составляет $0,303млн.
     112 фундаментов (1х1х2) метра для свай потребуют  224 м; бетона стоимостью  $67 тыс. В ряде случаев сваи могут вбиваться или ввинчиваться в грунт без использования бетона.
     Цена рельсов за 1 метр массой 50 кг составляет $1000 за тонну. 400 тонн стоят $0,4млн.
     Стоимость указанных конструкций и материалов составляет в сумме   $8,94млн.
     Остальные  расходные статьи на установку эстакады включают в себя доставку готовых блоков; сборку; аренду кранов, других механизмов и оборудования; проведение предварительных геодезических и других вспомогательных работ, оснащение эстакады необходимым оборудованием.
     Известно, что цена доставки кубического метра бетона на расстояние  51-55 км автотранспортном  составляет 1000руб. ($33). Таким образом, доставка 2600м; бетона  от завода до места монтажа и установки магистрали-эстакады обойдется в $0,086млн. Доставка около 6000 тонн металлических конструкций при цене доставки тонны автотранспортом на расстояние порядка  650 км  $50 стоит около  $0,3млн. В сумме  доставка конструкций и материала обойдется в  $0,386 млн.
     Сборку 1 км эстакады вместе с въездами, съездами  можно при наличии необходимого оборудования и механизмов осуществить  за один месяц 40-ка специалистами при выплате им  $200 тыс. 
     Аренда механизмов, включая кран, и остального оборудования на один месяц обойдется в сумму порядка $200 тыс. 
     Внутренний объем эстакады, а также въезды и съезды контролируются телекоммуникационным оборудованием, в которое входят телекамеры или видеорегистраторы, коммутаторы, сервер. В частности, для данного типа эстакады достаточно 100 телекамер. Общая стоимость этого оборудования составляет $100 тыс.   
     Освещение полос движения эстакады  осуществляется светодиодными источниками, например, мощностью 35 ватт со светоотдачей порядка 40 лм/Вт. Ресурс этих источников 11 лет. Источники света не нагреваются. Стоимость одного источника света около $10. Для освещения объемов эстакады и переездов достаточно 400 светильников. Таким образом, стоимость светильников составляет $4000.  Стоимость остального электрооборудования, включая святящиеся табло-указатели составляет примерно такую же сумму. Следует также учесть противопожарное оборудование, железнодорожное оборудование, эвакуационные сходы, оборудование для мониторинга эстакады и т.п.  Общая стоимость этого оборудования для эстакады может составить порядка  $200 000.
     Оснащение эстакады необходимыми приборами и оборудованием займет около месяца и потребует участие около 20 специалистов при выплате им порядка $100 тыс. 
     Стоимость геодезических и других  вспомогательных работ можно оценить в сумму около $100 тыс. 
     С учетом указанных статей расходов  себестоимость 1 км  оснащенной двухэтажной магистрали-эстакады   составит:  $8,94 +  $0,086 + $0,320 + $0,200 +   $0,200  +   $0,200   +   $0,100 +  $0,100 =  $10,1млн.
     В эту сумму не входят  монтаж и навеска трубопроводов, монтаж  линий связи непосредственно на эстакаде и т.д., поскольку они могут как отсутствовать, так и осуществляться отдельно или в другие сроки.
     В частности, проводка подобного компактного и эффективного транспортно-транспортирующего коридора между Петербургом и Москвой (650км) по себестоимости обойдется только в $ 6,5млрд., то есть  в 2,6 раза дешевле, чем проектируемая  наземная автомагистраль (550 млрд. руб., или $18млрд.), не считая быстроты ее установки. 
     Масса нагрузки конструкции на вертикальные опоры составит: 5700 (сталь) + 6040(бетон) = 11740т. К этой массе может добавиться масса трубопроводов. Если число веток трубопроводов составит 4 при диаметре трубы 1 метр и толщине стенки трубы порядка 10 мм, то масса трубопроводов без содержимого составит 1000 тонн, а с содержимым (вода) 4200 тонн, что увеличит нагрузку до 15940 тонн.
     На верхнем уровне на шести полосах движения может находиться одновременно до 300 легковых автомобилей массой в среднем 2 тонны каждая, то есть всего 600 тонн. На четырех  полосах  движения нижнего уровня может находиться одновременно  до 200 грузовых автомобилей массой в среднем 10 тонны каждая, то есть всего 2000 тонн. Максимальная  масса автомобилей на 1 км сооружения может составить порядка 2600 тонн.
     На нижнем уровне на двух полосах движения и в предельном случае еще и на двух резервных полосах могут находиться груженые железнодорожные составы. Масса стандартного крытого вагона 30 т, грузоподъемность – 70 т. Общая масса – 100 т. На один километр вагонов длиной 14 метров в сцепке может приходиться  около 66. Таким образом, в предельном случае на четырех путях может находиться масса 26400 тонн.
    Масса двухуровневой магистрали-эстакады с указанной предельной загрузкой составляет порядка 45 тысяч тонн. Она может быть  нагрузкой 100 стальных колонн  диаметром 50см, сечением каждой колонны 44300мм;. На общую площадь колонн-опор по сечению 4430000мм; действует 450000000 ньютонов, или один квадратный миллиметр подвергается давлению 101н/мм;. При пределе прочности  стали  600н/мм; конструкция имеет 6-кратный запас прочности.
     Следует отметить, что, не противореча имеющимся стандартам и нормам, можно существенно  уменьшить массу магистрали-эстакады и затраты на нее за счет исключения сталефибробетонного дорожного покрытия, заменив его на  новые композитные покрытия из угле- или стеклопластика.
     В заключение скажем: главным для движения железнодорожных составов  по транспортному коридору с использованием комбинированной транспортной магистрали и соответственно – с использованием буферных путей является его безостановочность. Это с экономической позиции выгодно для переброски на большие расстояния практически любого объема контейнерных грузов при наличии соответствующих терминалов. Поэтому если установить комбинированную магистраль над  действующей железнодорожной магистралью, пропускная способность которой низка, или рядом с ней,  например, Транссибирской магистралью, то можно воспользоваться уже готовой железнодорожной инфраструктурой, несколько модифицировав ее и увеличив терминалы. 
     Причем использовать имеющиеся в  комбинированной магистрали колеи движения в этом случае наиболее целесообразно только для безостановочного перемещения составов с контейнерами. Остальные пассажирские и грузовые поезда можно, как и прежде, пропускать по наземной магистрали.
     Если же комбинированная магистраль используется не как дублер наземной железнодорожной магистрали, а  автономно, то имеющиеся на ней буферные колеи вполне можно использовать для сравнительно редкого прогона пассажирских региональных составов, размещая необходимую дорожную инфраструктуру частично на эстакаде, частично на наземной уровне.
                Литература
1.Пат. 105628  РФ,  МКИ E02C 1/04.  Эстакада для перемещения транспортных средств на разных уровнях.  Ю.Ф. Макаров.
2. Пат. 73716 Украины. Эстакада для перемещения транспортных средств на разных уровнях.  Ю.Ф. Макаров.
3. Пат. 2447222  РФ,    МКИ E02C 1/04.   Эстакада для перемещения и размещения транспортных средств на различных уровнях. Ю.Ф. Макаров.
4.  Пат.  2476633 РФ, МКИ E02C 1/04.  Многоуровневая магистраль-эстакада для перемещения транспортных средств и передачи транспортируемых сред.  Ю.М. Низовцев,  А.В.  Анцыгин.
5. Пат.  2380474  РФ, МКИ E02C 1/04. Способ поступательного перемещения  транспортного средства и устройство для его осуществления.  Ю.Ф. Макаров.
6. Пат.  2422908  РФ, МКИ G08G 1/01.    Способ регулирования транспортных потоков на магистралях.  Ю.Ф. Макаров.

                Заключение

     Транспортный коллапс во многих крупных городах мира – это вызов сил хаоса  силам организации и порядка. А адекватного отклика на этот вызов до сих пор нет.
     Очевидно, в новых условиях требуется и иная организация движения транспортных потоков для того, чтобы не образовывались пробки.
     Парадоксально, но чем больше вкладывается средств в традиционные методы борьбы с пробками, тем больше и продолжительнее они становятся.
     Годовые убытки в крупных городах мира из-за заторов, пробок, аварий, загрязнения воздуха выхлопными газами уже давно перевалили за триллион долларов.
     Все попытки «рассосать»  пробки окончились неудачей. Это неудивительно, поскольку не только практического, но даже математического решения этой проблемы  нет. Тем не менее, для ряда городских администраций с пробками выгодно бороться, употребляя значительную часть выделяемых бюджетами средств отнюдь не по назначению.
     И вот, число автомобилей растет быстрее, чем протяженность дорог. В часы пик они не вмещаются в магистрали. Но автовладельцы все-таки не желают поменять автомобиль на метрополитен или автобус.
     До сих пор в большинстве городов нет действенного разделения потоков транспорта и потоков пешеходов, и число жертв на дорогах год от года растет.
     Экологически чистые (безопасные и бесшумные),  недорогие магистрали отсутствуют.
     Отсутствуют и недорогие, надежные магистрали для транспортных коридоров с повышенной пропускной способностью, способные обеспечивать безостановочное движение как транспорта, так и определенных продуктов по трубопроводам, энергии по кабелям и информации по проводам в едином компактном пространстве коридора. Поэтому, как и много лет назад, грузы долго плывут на судах или с большими затратами доставляются большегрузным транспортом.
     Предложенный подход может все эти проблемы разрешить, причем  просто, недорого, эффективно и надежно как, отчасти, на действующих магистралях, так и в большей степени с помощью новых дорожных сооружений.
     Пропускная способность новых дорожных сооружений практически не ограничена. Причем она может меняться к большей или меньшей величине за счет соответственно наращивания или снятия этажей. Конструкцию даже можно разобрать и переставить на другое место. Вместе с тем полосы движения не засыпает снегом и не заливает дождем.
     Полоса движения магистралей-эстакад стоит дешевле полосы движения существующих магистралей.
     Отделенные от пешеходов транспортные потоки движутся по эстакадам-магистралям без остановок и с высокой скоростью.
     Бесшумные закрытые магистрали-эстакады, установленные в городах, к тому же не загрязняют их атмосферу выхлопными газами.
     Транспортные коридоры с магистралями, обладающими повышенной пропускной способностью, практически не занимают земельных участков, компактны и объединяют в своем едином объеме составы с грузами, автомобильные потоки, трубопроводы, линии связи  и другие навески. Магистрали для транспортных коридоров строятся не годами и десятилетиями, а устанавливаются при их сравнительно небольшой протяженности и проведении подготовительных работ за несколько месяцев при любом рельефе местности и на любом грунте со сравнительно небольшими затратами и без разрушения экосистемы. С их помощью могут быть освоены до сего времени недоступные месторождения и регионы – от заполярья до пустынь, соединены различные страны и континенты.
     Нам остается только пожелать скорейшего изменения всей дорожно-транспортной инфраструктуры путем внедрения предложенных инноваций.