Cum suntem hărțuiți de mașini, provocând blocaje și prăbușiri

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Modificat ultima dată: 2023-12-16 16:15

Construcția de autostrăzi agravează situația pe drumuri. Noile rute duc la colapsul traficului. Navigatorii accelerează aglomerația. De ce măsurile potrivite aparent exacerba problema blocajelor de trafic?

Autoritățile raportează cu voioșie despre ceea ce s-a făcut pentru a îmbunătăți situația pe șosele, iar deplasarea prin oraș durează din ce în ce mai mult. Șoferii consideră ambuteiajele ca fiind rezultatul unei conspirații corupte sau al incompetenței totale a funcționarilor, pentru că oricine are o mașină este sigur că știe răspunsurile la întrebările eterne rusești.

CINE ESTE VINOVAT?

Drumuri

O caracteristică fundamentală a unui drum care determină dacă vor apărea blocaje în trafic este debitul. Și limita sa este de aproximativ 1.500 de mașini pe oră pe bandă. Nici calitatea asfaltului, nici barele de protecție, nici marcajele nu sunt capabile să mărească acest indicator, deoarece mașinile trebuie să păstreze o distanță de câteva secunde și au o dimensiune fizică. „În plus, debitul unui drum este în general determinat de debitul celui mai îngust punct al său”, notează matematicianul, lector superior la Departamentul de Tehnologii de Modelare a Sistemelor Complexe de la Școala Superioară de Economie Yuri Dorn. - Să zicem, dacă o autostradă frumoasă cu cinci benzi de 1000 km lungime într-un singur loc se îngustează la două benzi, capacitatea sa totală va fi ca un drum cu două benzi. Și chiar mai rău: datorită faptului că mașinile încetinesc, trecând de la cinci rânduri la două, debitul final va fi mai mic."

Drumurile au alte caracteristici care par să contrazică bunul simț. Deci, odată cu creșterea vitezei de deplasare, capacitatea drumului poate scădea. „Numărul de mașini care trec prin secțiunea transversală a străzii pe unitatea de timp, viteza mașinilor și densitatea traficului în mecanica transporturilor sunt legate printr-o formulă simplă N = vq”, explică Evgeny Nurminsky, expert în modelarea matematică a fluxurile de trafic, profesor al Departamentului de Metode Matematice în Economie de la Școala de Științe Naturale a Universității Federale din Orientul Îndepărtat. … - N este intensitatea traficului, auto/h; v - viteza vehiculului, km/h; q - densitatea debitului, auto / km. Schimbând un parametru, tragem și restul împreună cu noi. Dacă mașinile se deplasează cu o viteză de 200 km/h, densitatea traficului va fi foarte scăzută, deoarece șoferii vor trebui să mențină o distanță mare. În consecință, fluxul de mașini, care este egal cu produsul densității și vitezei, va fi mai mic decât ar fi la o viteză de 60 km / h."

PLUTA TU ÎNȘTI

În timp ce o creștere a vitezei poate duce la o scădere a traficului pe șosea, același efect se obține prin scăderea vitezei. Traficul auto scade dramatic atunci când mașinile merg mai încet de 20 km/h. „La o viteză atât de mică, maximul posibil de 1.500 de mașini pe oră nu vor ieși din blocaj: se mișcă prea încet pentru asta. Dacă pleacă doar 1000 de mașini, 500 de mașini vor fi asamblate într-un ambuteiaj într-o oră. Luând în considerare dimensiunea fizică a mașinii (aproximativ cinci metri) și distanța până la mașinile învecinate, un ambuteiaj are o lungime de 2,5 km”, un analist de top al Yandex. Blocajele în trafic „Leonid Mednikov. Și mașinile noi conduc în mod constant până la locul aglomerației, așa că este posibil să nu se dizolve pentru o perioadă foarte lungă de timp.

TEHNICĂ

Ce Yandex. Blocajele de trafic"

Cel mai popular serviciu din Rusia care afișează congestionarea în timp real este Yandex. Blocajele de trafic”. Șoferii îl acuză că „întorce” datele și a denaturat situația. Principalul analist al serviciului Leonid Mednikov a răspuns la principalele plângeri ale utilizatorilor.

Volumul de muncă al orașului este determinat pe baza evaluării situației de pe străzile și autostrăzile principale, a căror listă se modifică puțin. Aceste drumuri formează un „cadru de transport” care vă permite să călătoriți în tot orașul. Serviciul menține o scală de evaluare, astfel încât 10 puncte să reflecte traficul cu adevărat „mort”. Dacă evaluările rămân neschimbate, atunci cu o deteriorare generală a situației din oraș (vai!), Serviciul va acorda întotdeauna 10 puncte și șoferii nu vor putea prezice în mod adecvat cât timp va dura călătoria.

Anterior, drumurile cu o viteză mai mare de 30 km/h erau afișate în verde, mai puțin de 15 km/h în roșu, totul în mijloc era afișat cu galben. Dar acum serviciul folosește o gradație relativă de culoare: reflectă congestionarea traficului nu în general, ci în comparație cu situația obișnuită pentru acest loc. Prin urmare, traficul pe secțiunea „galbenă” a șoselei de centură a Moscovei poate fi de fapt mai rapid decât pe secțiunea „verde” a unei străzi laterale cu semafoare și treceri.

Serviciul arată situația prevăzută pe baza datelor anterioare de pe un anumit site. Dar traseul încă se construiește fără a ține cont de aceste informații. Prin urmare, plecând chiar înainte de ora de vârf de seară, la mijlocul drumului puteți intra într-un blocaj dens, care s-a format în câteva minute. „Luând în considerare prognoza evoluției situației este până acum singurul lucru în care oamenii sunt înaintea navigatorului”, spune Leonid Mednikov.

STRUCTURA ORAȘULUI

Una dintre cele mai eficiente structuri ale orașului, care permite cea mai bună distribuție a fluxurilor de trafic, este structura cu cuib pătrat. Dar majoritatea orașelor din Rusia au o structură inelară cu drumuri cu rază. Astfel de orașe s-au format pe locul cetăților, extinzându-se treptat. O astfel de structură era ideală pentru protecția față de vecinii beligeranți, dar fluxurile de trafic în orașele de centură sunt cât mai prost distribuite: atât autostrăzile de centură centrală, cât și autostrăzile de ieșire, de-a lungul cărora oamenii ajung în centru dimineața și îl părăsesc seara., se dovedesc a fi supraîncărcat. „În plus, în megalopolele cu structură inelară, șoferii se confruntă cu depășiri colosale, uneori cu zeci de kilometri pe călătorie”, adaugă Yuri Dorn.

Oamenii de știință spun că orașele în formă de inel au adesea conectivitate scăzută. Adică, există puține modalități de a ajunge dintr-un loc în altul, iar mașinile se acumulează pe drumuri cheie care nu pot trece altfel.

Încercând să descarce autostrăzile mereu în picioare care leagă diferite cartiere ale orașului, autoritățile extind drumurile, dar acest lucru nu este eficient. De exemplu, multe dintre autostrăzile de ieșire din Moscova trec într-un centru aglomerat la un capăt, iar la celălalt capăt în saci de dormit dens populați. „Ieșirea/intrarea pe astfel de autostrăzi creează puncte de congestionare a traficului, care, odată cu creșterea orașului, se regăsesc adânc în interior.

În plus, astfel de autostrăzi taie rutele de transport existente, notează Nurminsky. „Pentru a neutraliza efectul dăunător, trebuie să construiți multe schimburi și ocoluri, ceea ce respinge ideea inițială și este foarte costisitor”.

PLATĂ

Unghiul de vedere

Fluxurile de trafic pot fi descrise cu diferite grade de „aproximare”, iar pentru aceasta se folosește un aparat matematic din diferite domenii ale științei. Deciziile locale ale șoferilor sunt modelate folosind teoria automatelor celulare. Pentru a descrie comportamentul fluxurilor de trafic la nivelul drumurilor individuale, se folosește aparatul de hidrodinamică - știința comportării fluidelor. Teoria jocurilor și teoria optimizării sunt utilizate pentru a prezice sarcina pe rețeaua de transport și distribuția fluxurilor de-a lungul rutelor.

ȘOFERI

Oricine conduce o mașină știe că o nanosecundă este timpul după care șoferul din spate începe să claxoneze după aprinderea semaforului verde. Șoferii care se consideră rezonabili sunt foarte enervați în astfel de momente, crezând că o scurtă întârziere nu va afecta situația traficului. Și se înșală.„Conducerea încetinită poate provoca congestie”, spune Nurminsky. - Ambuteiajul este un sistem neliniar cu feedback pozitiv puternic, adică, ca răspuns la semnalele de intrare, se comportă complet diferit de ceea ce vă așteptați. De exemplu, ai fost la telefon în timp ce conduceai și ai încetinit. Pare să fie în regulă, dar toți șoferii din spatele tău sunt forțați să încetinească - și există un blocaj de trafic care se poate dizolva timp de o oră.”

Dar principalul motiv pentru creșterea ambuteiajelor este tocmai raționalitatea sporită a șoferilor. Chiar dacă pentru simplitate șoferul are de ales între două drumuri - bineînțeles, se va înclina spre traseul cel mai rapid. Alți șoferi care intenționează să circule în aceeași direcție vor proceda la fel. Drept urmare, un drum mai rapid este mai probabil să se umple cu mașini, capacitatea sa nu mai este suficientă - și se formează un blocaj de trafic. Șoferii plecați mai târziu, văzând că pe traseul lor favorit a fost blocaj, parcurg un drum mai lung, dar mai ușor, pentru că acum timpii de deplasare pe ambele trasee sunt egali. Dacă unii dintre șoferi ar prefera inițial un traseu mai lung, nu ar exista blocaj în trafic pe ruta scurtă.

Situația în care timpul de călătorie pe toate rutele utilizate efectiv devine același se numește echilibrul Nash - Wardrop în modelarea transportului. În această stare, nicio încercare a șoferului de a schimba ruta nu poate reduce timpul de călătorie. Mai mult, așa cum au arătat recent oamenii de știință din Coreea și Statele Unite, aruncarea șoferilor pe drumurile ocolitoare pentru a economisi câteva minute înrăutățește vizibil situația generală. Când există o mulțime de mașini, situația rutieră ajunge inevitabil la un echilibru Nash-Wardrop. Odată cu proliferarea navigatoarelor care arată ambuteiaje, „streep” în el s-a accelerat: șoferii care pleacă mai târziu acum iau imediat un ocol. Dar, după cum explică Yuri Dorn, navigatorii nu agravează situația. Ele accelerează formarea ambuteiajelor, dar sunt mai puține mașini în fiecare - la urma urmei, unii dintre șoferi merg imediat pe o rută alternativă. În plus, unii șoferi schimbă orele de plecare pentru a netezi sarcinile de vârf. În cele din urmă, datorită navigatorilor, mulți oameni învață despre drumurile ocolitoare. „Bineînțeles, pentru acei șoferi care anterior circulau liber pe trasee dificile, situația s-a înrăutățit, dar timpul total de călătorie pe toate drumurile a scăzut. Cu toate acestea, timpul total și chiar individual de călătorie poate crește adesea”, conchide Dorn.

MOSCOVA

În Rusia, există blocaje în orice oraș mare, dar capitala suferă cel mai mult de pe urma lor. „La Moscova sunt concentrate un număr mare de activități, inclusiv unele destul de specifice: sectorul financiar, știință și afaceri. O persoană care lucrează, să zicem, într-un institut, trebuie să meargă acolo. Iar pentru un vânzător sau o persoană cu altă profesie nespecializată, legătura cu un loc nu este atât de relevantă”, spune Dorn. În plus, ponderea covârșitoare a locurilor de muncă este concentrată în centru, în timp ce oamenii locuiesc mai aproape de periferie. Ca urmare, se formează fluxuri pendulare, ocupând aceleași drumuri, pe care sunt ambuteiaje în cea mai mare parte a zilei.

Costul ridicat al locuințelor în centru și obiceiul rusesc de a-și considera propriul apartament o valoare mare îi împiedică pe oameni să se apropie de locul de muncă. Ideea autorităților capitalei de a „reloca” oficialii la periferie a dispărut și ea în liniște. Totuși, transferul nu va rezolva problema: dacă biroul în care lucrează oficialul este transferat din centru, să zicem, la Mitino, dar oficialul locuiește în Chertanovo, el va merge totuși la muncă prin jumătate din Moscova.

CE SĂ FAC?

NU ÎNCERCAȚI SĂ ȘTIREAȚI ȘTECHELE SEPARATE

Principalul postulat al științei transporturilor este același ca și în medicină: ambuteiajele trebuie tratate înainte de a apărea. Acțiunile care împiedică formarea congestiilor vor fi fructuoase, mai degrabă decât încercările de a elimina cele mai dăunătoare blocaje în trafic, punct cu punct.„Este posibil să corectăm situația în locuri ineficiente din punct de vedere local, uneori este suficient să luați câteva măsuri simple - de exemplu, îndepărtați virajul la stânga și faceți o întoarcere la 500 de metri după intersecție. Blocajul va dispărea de aici, dar nu va dispărea deloc, ci pur și simplu se va muta în alt loc”, explică Nurminsky.

MATEMATICĂ

PARADOXUL BRESA

Construcția unui drum nou care să le lege pe cele existente ar putea înrăutăți situația în întreaga rețea de transport. Întrucât drumurile sunt interconectate, apariția unei alte porțiuni a pistei, pe care sunt mereu mașini acum, crește timpul de parcurs pe toate traseele. Situația poate fi îmbunătățită prin închiderea acestui „drum Braeșov”. Cu toate acestea, este imposibil de detectat: blocajele de trafic nu se acumulează pe el, ci pe alte rute.

POSTULAT LEWIS-MOHRIDGE

Cu cât se construiesc mai multe drumuri, cu atât apar mai multe mașini. Unii oameni preferă să treacă de la transportul public la cel personal.

PARADOXUL DOWNS-THOMSON

Viteza medie a unui vehicul privat depinde de viteza cu care utilizatorii publici ajung la destinație. Cu cât transportul public este mai puțin dezvoltat, cu atât mai mulți oameni preferă o mașină privată.

PARADOXUL PIGU-NOPTE-JOS

Adăugarea de drumuri alternative, în care oamenii aleg traseul în mod rațional („egoist”), duce la un echilibru stabil: fiecare își conduce propriile vehicule, iar autobuzele rămân goale. În plus, timpul de călătorie este același.

NU CONSTRUIȚI Drumuri ȘI NU INTRODUCEȚI NOI RUTE

Nici decizia aparent evidentă de a construi cât mai multe drumuri pentru a crește capacitatea rețelei de transport nu funcționează. „Văzând că există o mulțime de drumuri libere, alte câteva milioane de oameni vor trece la mașini și toate rutele noi se vor opri”, spune Dorn. Dacă cererea în creștere de drumuri este satisfăcută la nesfârșit, mai devreme sau mai târziu tot spațiul liber din oraș va fi construit cu autostrăzi, unde mașinile sunt parcate non-stop.

Introducerea la întâmplare a noilor rute de transport public este, de asemenea, inutilă. „Un exemplu tipic este introducerea de noi stații de metrou la periferie”, spune Dorn. „Având în vedere că capacitatea nodurilor cheie din centru și numărul de trenuri care pot circula pe o singură linie sunt limitate, astfel de măsuri duc pur și simplu la „aruncarea” blocajelor de trafic în metrou”.

INTRODUCEȚI LUMINILE

Autostrăzile fără trafic, îndrăgite de mulți șoferi, exacerbează și ele prăbușirea traficului. „Semafoarele subțiază fluxul și nu îi permit să se îngroașe”, explică Nurminsky. - În mod ideal, sarcina unui semafor este să mențină o densitate optimă a traficului la care fluxul de trafic să fie maxim. În oraș, acest lucru se realizează cu o viteză de aproximativ 60 km/h.”

FACEȚI Drumuri plătite

În condițiile tipice pentru majoritatea orașelor mari, când sunt mai mulți oameni care doresc să călătorească pe drumuri decât pot găzdui, traseul devine cea mai eficientă măsură, adică reducerea artificială a atractivității anumitor căi. De exemplu, prin introducerea unui tarif. „Când limita de lățime de bandă este depășită, cu siguranță vei irosi ceva resurse pentru a compensa diferența dintre ruta mai eficientă și cea mai puțin eficientă. De obicei, aceste resurse sunt timp și nervi pierduți în trafic. Drumurile cu taxă permit celor care doresc să compenseze această diferență nu în timp, ci cu bani”, explică Yuri Dorn.

Prețurile înțepate îi obligă pe oameni să-și schimbe obiceiurile: de exemplu, să-și caute un loc de muncă care să le permită să lucreze parțial acasă sau să amâne ora plecării. „Desigur, oamenii sunt mai puțin confortabili decât ar fi pe drumurile goale. Dar nu există drumuri goale în orașe de mult timp: trebuie să comparați situația actuală cu situația în care orașul este într-un blocaj de trafic. Pentru cei care au făcut un ocol sau au plecat mai târziu, nimic nu s-a schimbat: costurile rămân aceleași. Dar pentru cei care au decis să plătească, situația s-a îmbunătățit. În același timp, eficiența drumurilor în general crește, deoarece nu se măsoară prin absența ambuteiajelor, ci prin timpul total petrecut pe drum toți călătorii”, notează Dorn.

ÎNVĂȚĂ DESPRE ȘTIINȚĂ

„Problemele aglomerației rutiere pot fi rezolvate doar într-un mod cuprinzător, prin calcularea efectelor pe termen lung ale tuturor măsurilor introduse folosind modele matematice complexe”, spune Yevgeny Nurminsky. „Știința este o doamnă grijulie, pentru a da răspunsul corect, are nevoie de timp, iar oficialii vor ca totul să se facă ieri”. Din această cauză, bani colosali sunt cheltuiți adesea pe proiecte care nu dau efect sau chiar agravează situația de pe drumuri.

Problema se complică și mai mult de faptul că Rusiei îi lipsesc foarte mult datele pe baza cărora este posibil să se creeze modele de transport adecvate. „În SUA, de exemplu, această problemă a fost rezolvată prin lege: dacă un dezvoltator dorește să primească subvenții pentru construcția de drumuri sau clădiri, trebuie să depună un studiu de fezabilitate, în care toți parametrii de construcție vor fi calculați după anumite metode. Drept urmare, la nivel municipal au apărut o mulțime de departamente de transport și analitice, care pregătesc toate informațiile necesare. Acest lucru a creat o comandă puternică pentru specialiștii în transport, iar acum aproape fiecare mare universitate americană are o divizie de cercetare în domeniul transporturilor”, spune Nurminsky.

MECANISM

Totul este logic

De multe ori pare că ștecherul s-a format fără niciun motiv. Dar există o explicație pentru aglomerația misterioasă.

PUPTA DIN NIMIC

De regulă, pe acest tronson de drum a avut loc un accident, care a fost luat cu mult timp în urmă. În timp ce mașinile erau la locul lor, capacitatea drumului a scăzut de la, să zicem, 1.500 la 1.000 de vehicule pe oră. După ce autorii accidentului părăsesc locul, ambuteiajul rămâne până la trecerea tuturor mașinilor acumulate. Dacă într-o oră s-au adunat 500 de mașini, atunci vor părăsi blocajul „fără motiv” pentru încă 20 de minute, iar în tot acest timp se vor ridica mașini noi la coada ambuteiajului.

CONFLICTE PE VREME REA

Chiar și în absența accidentelor, aglomerația rutieră crește: șoferii tind să păstreze o distanță de siguranță, densitatea vehiculelor și capacitatea drumului sunt în scădere.

Jammers de cealaltă parte a unui accident

Astfel de aglomerații se formează din cauza curiozității șoferilor. Chiar dacă șoferul frânează ușor, toate mașinile care circulă în spatele lui sunt, de asemenea, nevoite să încetinească. Capacitatea scade și această undă de decelerare se propagă în aval. Mașinile care se schimbă de la un rând la altul dau același efect: forțează mai multe benzi să încetinească deodată.

SCHIMBĂ GÂNDIREA

Este imposibil să distrugi blocajele în orașele rusești fără a schimba stereotipurile sociale. „Rezolvarea problemei modului în care oamenii ajung în centru și înapoi în fiecare zi este inutilă. Trebuie să-i motivezi pe oameni să aleagă alte locuri unde să meargă”, spune Dorn. Dar în timp ce locurile de muncă, în special la Moscova, sunt concentrate în centru, unde locuințele sunt monstruos de scumpe și practic nu există o piață de închiriere „albă”, nu există instrumente reale care ar putea crește mobilitatea cetățenilor.

„Rezolvarea problemei congestionării traficului și a face viața acceptabilă pentru toată lumea necesită un plan de oraș pe termen lung care să ia în considerare mai mult decât situația traficului”, spune Dorn. - Logica acestui plan va dicta modul de construire a unui sistem de transport. Și ajustându-se la nesfârșit la nevoile actuale ale șoferilor, în 10 ani problema poate fi agravată și va deveni nerealist să o rezolvi.”