טופולוגיה של רשתות תחבורה

התמונה החזותית של טופולוגית דרכים מציגה סכימה של מציאות מורכבת. מה ניתן ללמוד מהטופולוגיה של רשתות תחבורה?

טופולוגיה של רשת היא דפוס הקשרים המחברים נקודות וצמתים ברחבי הרשת. חקר הטופולוגיה זכה לתנופה בעקבות התפתחותם המהירה של רשתות התקשורת והמחשבים, אך היא קיימת וישימה ברשתות הדרכים וברשתות התחבורה הציבורית המסורתיות. לכל  נקודה וצומת ברשת נתונה יש קשר אחד או יותר לנקודות או צמתים אחרים ברשת ומבנה הקשרים מופיע בצורות אופייניות שונות. הקשר הבסיסי והפשוט ביותר הוא קשר של קו בין שתי נקודות, כאשר הקשר הקווי יכול להופיע כקשר חד-סטרי, או כקשר דו-סטרי. חיבור יותר משתי נקודות הופך למורכב יותר ויותר ככל שמספר הנקודות והצמתים עולה, ועמו מספר ההרכבים, הצירופים וצורותיהם המגוונות.

למבני רשת קיימים מאפיינים שונים – לדוגמא, קיימות רשתות סימטריות ורשתות א-סימטריות, רשתות היררכיות, רשתות ריכוזיות ורשתות מבוזרות, רשתות מסודרות ורשתות כאוטיות, רשתות בעלות מבנים יציבים ורשתות בעלות מבנים מתנדנדים, או רשתות מאולצות ורשתות אורגניות.

קיימים דפוסי יסוד טופולוגיים בסיסיים המרכיבים רשתות ומשולבים בהם.

מבנה קווי – המבנה הפשוט ביותר הוא הקווי. ברשת קוית החיבור בין הנקודות השונות נעשה באמצעות שדרה מרכזית אחת ממנה קיימות הסתעפויות, לעיתים לכיוון אחד, בדומה למסרק, אך בדרך כלל לשני כיוונים. השדרה יכולה להיות חד-סטרית או דו-סטרית. היתרון העיקרי של מבנה קווי הוא פשטותו, והחסרון הוא הריכוז לאפיק אחד שעלול לבנות גודש. טופולוגיה קוית מופיעה בתחבורה באופן תדיר בדרכים קויות, בשימוש באפיקי מים כנתיבי תחבורה, ובקווי רכבת או אוטובוסים, המקשרים נקודות שונות הסמוכות לקו.

מבנה טבעת – הטבעת היא קו ששתי קצותיו נסגרו למעגל.  מבנה הטבעת מחבר נקודות או צמתים וניתן להגיע באמצעות מסלול אחד לכל הנקודות שסביב הטבעת. המסלול יוצר פשטות, אך הוא אינו הקו הקצר ביותר בין הנקודות. בשונה מהמבנה הקווי, כאשר קיימת חסימה על הציר הטבעתי ניתן לעקוף את החסימה על ידי איגוף סביב הטבעת. סביב ערים רבות בעולם קיימים כבישי טבעת היוצרים אפשרות להגיע לנקודות שונות בעיר באמצעות מסלול המקיף אזורים מאוכלסים וצפופים. היישוב נהלל התפרסם בתכנון הטבעתי המוקפד לפיו נבנה.

מבנה כוכב – מרכז המסתעף לכל רוחות השמיים בדומה לחישורים המתפצלים מטבורו של אופן. במבנה כוכב התנועה בין הנקודות שבקודקודים צריכה לעבור דרך המרכז ודרכו היא מנותבת. לעומת הטבעת, מבנה כוכב בעל מרכז דורש יותר חיבורים  בין הנקודות המקושרות, אך הוא נותן מענה  טוב יותר לחסימות על הדרך הטבעתית, ומספק מספר חלופות תעבורה. ניתוק חיבור בין נקודה כלשהי לבין המרכז תחסום  כל קשר עמה, אך תתן אפשרות לשאר הרשת להמשיך לפעול. מבנה כוכב קלאסי נמצא בכיכר ה-ETOILE ( – “הכוכב”) בפריז, וניתן למצוא אותו בככר דיזנגוף בתל אביב. תחנות אוטובוסים או תחנות רכבת מרכזיות שולחות פעמים רבות שלוחות בצורת כוכב, כאשר המרכז מספק תחנת מעבר ומרכז לוגיסטי.

מבנה קלשון –  מבנה זה דומה לקלשון, מזלג או אצבעות היד, יש בו דמיון מסוים למבנה הכוכב, אלא שבמבנה זה קיימות הסתעפויות ממרכז אחד לכיוון כללי אחיד או דומה.

מבנה עץ – מבנה הירארכי, הדומה לגזע, ענפים ועלים. מבנה העץ מתאים להפצה ממרכז לאזורים היקפיים ולשימוש במערכת הפצה מדורגת. ניתוק בין אחד מענפי העץ לבין הגזע מבודד מהרשת אזור שלם, אך אינו מונע משאר חלקי הרשת לפעול. מבנה העץ, המכונה “מבנה דנדריטי” (“דנדרון” – עץ), הוא מבנה המופיע במקומות שונים בטבע, בצמחים, במערכות עצבים ובמערכות כלי דם. מבנה זה מתפתח באופן טבעי גם בדרכים, והוא המבנה האופייני הנפוץ ביותר ברשתות תחבורה אזוריות.

מבנה סריג – הסריג הוא מבנה של רשת שתי וערב. בסריג יש לפחות שתי צמתים המקושרים לפחות בשתי דרכים.רשת הסריג מבוזרת ושונה בכך בתכלית מרשתות ריכוזיות או מדורגות. מספר הצמתים בסריג רב ביותר, ולכן רשת זו קשה לניהול. יתרונה של רשת הסריג הוא כושר שרידות גבוה. מבני סריג מובהקים קיימים במקומות בהם ניתנה לרשויות המתכננות עוצמה רבה, לדוגמא בסאן-פרנציסקו או ניו-יורק.

רשת בעלת חיבורים מלאים – רשת בה קיים קשר ישיר בין כל זוג נקודות. רשתות מסוג זה הן בעלות קישורים מרובים ואמינות גבוהה, אך הן יקרות ומורכבות, ולכן נדירות ביותר.

מבני הכלאה  – במציאות קיימות הכלאות ותערובות של מבנים טופולוגיים בסיסיים שונים. כך לדוגמא ניתן לשלב מבני טבעת וקלשון בתוך מבני עץ, או לשלב מבני כוכב וטבעת למבנה דמוי גלגל.

הטופולוגיה מציגה תרשימים ומנסה לפשט אותם ולהציגם במבנים סכמטיים, בדומה לגרפים המציגים לעין ולמוח תוצאות מורכבות בדרכים שניתן לתפוס ולהכליל. התמונה החזותית של טופולוגית דרכים מציגה סכימה המגבשת מציאות מורכבת הנבנית בהתחשב בקשרים שונים, ובהם קשרים פיזיים, טופוגרפיים, חברתיים, כלכליים, מדיניים, או טכנולוגיים.  התמונה הטופולוגית יכולה לחשוף מוקדי כוח, שלטון, או כלכלה באזורים נתונים וניתן להסיק ממנה מסקנות מגוונות.

קיימת מערכת של היזונים חוזרים בין שימושי קרקע למבני הדרכים. בעבר יישובים התפתחו לאורך נהרות, ששימשו עורקי תחבורה וטופולוגית דרכים קווית הדגימה את ההיצמדות לנתיבי התחבורה הטבעיים. כאשר תנועת הרכבות התפתחה, נמתחו עורקי תחבורה חדשים בין מוקדים מרוחקים, ואלו השפיעו על בניית מקומות יישוב חדשים בתחנות דרך או בצמתים חשובים. צמתי התחבורה הנביטו צורות טופולוגיות חדשות, כמו כוכבים או טבעות. תחבורת מסילות הברזל הייתה מקור השראה לרעיונות שונים לבניית ערים קוויות לאורך המסילות, ואף היה מי שהציע כי ערי אירופה ייבנו לאורך קו רכבת שיחצה את היבשת לאורכה. אלא שעיון בטופולוגית הדרכים מגלה כי במארג הכוחות המתווים את מבני הדרכים פועלים כוחות מגוונים, וקיימים שיקולים שונים הגורמים לביזור שימושי קרקע  ועמם לשינוי מבני הדרכים. מחד קיימים יתרונות בהיצמדות והצטופפות סביב מקומות יישוב וצירי תחבורה קיימים ובעלי יתרונות, אך מנגד, קיימת נטייה טבעית הפוכה להתרחק מגבולות קיימים ולבדוק גבולות חדשים והזדמנויות כלכליות חדשות. אין ספק כי הגמישות הרבה שיוצר הרכב המנועי גרמה לביזור מוקדים במבני הדרכים, ויש בכך רמז לתפקידו של הרכב המנועי לא רק כגורם לפרבור וזחילה של מקומות יישוב, אלא גם כגורם לקידום הדמוקרטיה והשוויון ושבירת מרכזי שליטה מסורתיים.

Leave a Reply