Транспортные циклы
Превращая кружева сетей в графы, учёные обнаружили, что дороги и транспортные пути образуют повторяющиеся в разных местах одинаковые рисунки. Оказывается, что все сухопутные транспортные сети — будь то железные или автомобильные дороги, трамвайные или автобусные пути, линии метро, нефтепроводов и канализации — состоят из двух простых элементов: замкнутых ячеек (циклов) и незамкнутых ветвей (дендритов). Замкнутые ячейки транспортной сети стали называть циклами.
Если в транспортной сети есть цикл, то в случае аварии он позволяет маневрировать машинам, трамваям и пассажирам. Хороший пример тому — сеть московского метро. Если произошёл затор ни каком-нибудь участке внутри кольцевой линии, не отчаивайтесь — у Вас есть несколько вариантов для выбора, чтобы уехать подальше от места аварии или затора: Вы можете поехать по другому ребру разорвавшегося от затора цикла. Чем больше в сети циклов, тем сложнее и надёжнее становится транспортная сеть.
К удивлению учёных, оказалось, что количество циклов в транспортной сети не зависит от количества и протяжённости дорог. Сравните устройство трамвайных линий Волгограда, Хабаровска, Коломны, Евпатории и Константиновки (это небольшой город в Донбассе). Сети Волгограда и Хабаровска в несколько раз протяжённее и имеют большее количество дорог и узлов, чем их остальные «конкуренты». Но если мы сравним их сложность по количеству циклов, то на первое место выйдут Коломна, Константиновна и Евпатория.
Представим себе, что произошла авария в самом центре Волгограда или Хабаровска: один трамвайный вагон сошёл с рельсов или встал поперек улицы и перекрыл здесь движение. Сразу же авария парализует движение других трамваев проходящих через это место (это центр города!), и не только здесь, но и на соседних улицах. Тут же прекращается надёжное сообщение центра с окраинами города. Всё это приводит к тому, что парализуется движение общественного транспорта (автобус на соседних линиях тут же перегружается и перестаёт нормально работать), в городе возникают проблемы с обеспечением его жизнедеятельности, жители опаздывают на работу и свидания... Другое дело в трамвайных сетях Коломны, Константиновки, Евпатории. Если здесь произойдёт аналогичная авария, то выйдет из строя не вся сеть, а только её часть, и не весь город будет страдать от неожиданного затора. Здесь есть выход — обход по рёбрам существующего замкнутого контура-цикла.
Вы видите из этих примеров, что, если транспортная сеть не имеет циклов, при выходе из строя лишь одного узла вся она распадается на отдельные части и при этом исчезает возможность прямого сообщения между разными районами города. А если в ней есть циклы, авария не приводит к столь тяжёлым последствиям.
Поэтому протяжённость и количество дорог ещё мало говорят о сложности и надёжности транспортной сети. Более важным оказывается число циклов. По их количеству можно не только оценить надёжность транспортной системы города или района, но и сравнить, например, железнодорожную сеть целой страны с сетью городского транспорта небольшого города. Раньше вопрос о возможности такого сравнения даже не возникал, потому что это просто казалось невозможным и бессмысленным. Теперь можно точно сказать, что, например, в сети железных дорог Испании 50 циклов, а в сети линий метро Мадрида их 29 и, таким образом, первая сложнее второй почти в 2 раза. В свою очередь в сети троллейбусных линий Москвы 91 цикл, а в столичном метро их только 22, поэтому троллейбусные маршруты столицы в 4 раза сложнее подземных. Число циклов в транспортной паутине может быть очень большим. Например, в автодорожной сети бывшего СССР их более двух тысяч!
Совсем недавно выяснилось, что циклы далеко не самые сложные элементы в строении транспортной паутины. Изучая узор дорог крупных стран и городов, географы увидели, что циклы объединяются друг с другом. В результате этого в транспортных сетях образуются целые участки, полностью замкнутые и сплошь состоящие из. Такие участки сетей располагаются концентрическими кругами наподобие годичных слоев на пнях деревьев. Эти слои были названы ярусами. Чем больше колец-ярусов, тем сложнее транспортная сеть города или страны.
Самые сложные транспортные сети имеют девять ярусов: большего количества географы пока не обнаружили. Чаще всего встречаются более простые транспортные сети с одним-тремя ярусами. Классификация дорожных сетей по количеству в них ярусов подобна таблице Менделеева, правда более простому её варианту.
- Необходимость изучения транспортных сетей
- Сложность транспортной паутины
- Транспортные циклы