Kuinka autot häiritsevät meitä aiheuttaen ruuhkaa ja romahduksia

2024 Kirjoittaja: Seth Attwood | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2023-12-16 16:04

Valtateiden rakentaminen pahentaa teiden tilannetta. Uudet reitit johtavat liikenteen romahtamiseen. Navigaattorit nopeuttavat ruuhkautumista. Miksi näennäisesti oikeat toimenpiteet pahentavat liikenneruuhkien aiheuttamaa ongelmaa?

Viranomaiset raportoivat iloisesti siitä, mitä teiden tilanteen parantamiseksi on tehty, ja liikkuminen kaupungissa vie yhä enemmän aikaa. Autoilijat pitävät liikenneruuhkia korruptoituneen salaliiton tai virkamiesten täydellisen epäpätevyyden seurauksena, koska jokainen, jolla on auto, on varma, että hän tietää vastaukset ikuisiin venäläisiin kysymyksiin.

KUKA ON Syyllinen?

TIET

Tien perusominaisuus, joka määrittää, syntyykö sille liikenneruuhkia, on läpikulkukyky. Ja sen raja on noin 1500 autoa tunnissa per kaistale. Asfaltin laatu, puskurit tai merkinnät eivät pysty lisäämään tätä indikaattoria, koska autojen on säilytettävä useiden sekuntien etäisyys ja niillä on fyysinen koko. "Lisäksi tien läpijuoksu määräytyy yleensä sen kapeimman kohdan läpikulkukyvyn perusteella", toteaa matemaatikko, Yuri Dorn kauppakorkeakoulun monimutkaisten järjestelmien mallinnustekniikoiden laitoksen vanhempi lehtori. - Sanotaan, että jos kaunis viisikaistainen 1000 km pitkä valtatie yhdestä paikasta kapenee kahdeksi kaistaiseksi, sen kokonaiskapasiteetti on kuin kaksikaistainen tie. Ja vielä pahempaa: koska autot hidastavat ja muuttuvat viidestä rivistä kahteen, lopullinen läpijuoksu on pienempi."

Teillä on muita piirteitä, jotka näyttävät olevan ristiriidassa terveen järjen kanssa. Joten liikkeen nopeuden kasvaessa tien kapasiteetti voi laskea. "Kadun poikkileikkauksen läpi ajavien autojen määrä aikayksikköä kohti, autojen nopeus ja liikennetiheys kuljetusmekaniikassa yhdistetään yksinkertaisella kaavalla N = vq", selittää Evgeny Nurminsky, matemaattisen mallinnuksen asiantuntija. liikennevirrat, Far Eastern Federal Universityn luonnontieteiden korkeakoulun taloustieteen matemaattisten menetelmien laitoksen professori. - N on liikenteen intensiteetti, auto / h; v - ajoneuvon nopeus, km / h; q - virtauksen tiheys, auto / km. Muutamalla yhtä parametria, vedämme muut mukanamme. Jos autot liikkuvat nopeudella 200 km/h, liikennetiheys on hyvin alhainen, koska kuljettajien on säilytettävä pitkä etäisyys. Näin ollen autojen virtaus, joka on yhtä suuri kuin tiheyden ja nopeuden tulo, on pienempi kuin se olisi nopeudella 60 km / h.

KORKKI ITSE

Vaikka nopeuden lisääminen voi johtaa liikenteen vähenemiseen tiellä, sama vaikutus saavutetaan nopeuden hidastumisella. Autoliikenne vähenee dramaattisesti, kun autot kulkevat hitaammin kuin 20 km/h.”Näin pienellä nopeudella maksimi mahdollista 1500 autoa tunnissa ei pääse ulos ruuhkasta: ne liikkuvat liian hitaasti siihen. Jos vain 1000 autoa lähtee, 500 autoa kootaan liikenneruuhkaan tunnissa. Kun otetaan huomioon auton fyysinen koko (noin viisi metriä) ja etäisyys viereisiin autoihin, liikenneruuhka on 2,5 km pitkä, "Yandexin johtava analyytikko. Liikenneruuhkat "Leonid Mednikov. Ja ruuhkapaikalle ajaa jatkuvasti uusia autoja, joten se ei välttämättä hajoa kovin pitkään.

TEKNIIKKA

Mikä Yandex. Liikenneruuhkat"

Venäjän suosituin palvelu, joka näyttää ruuhkat reaaliajassa, on Yandex. Liikenneruuhkat". Kuljettajat syyttävät häntä tietojen "vääristyksestä" ja tilanteen vääristämisestä. Palvelun johtava analyytikko Leonid Mednikov vastasi käyttäjien tärkeimpiin valituksiin.

Kaupungin työmäärä määräytyy tilannearvion perusteella pääkatuilla ja moottoriteillä, joiden lista ei muutu juurikaan. Nämä tiet muodostavat "kuljetuskehyksen", jonka avulla voit matkustaa ympäri kaupunkia. Palvelu ylläpitää luokitusasteikkoa siten, että 10 pistettä kuvastavat todella "kuollutta" liikennettä. Jos arvosanat pysyvät ennallaan, niin kaupungin tilanteen yleisen heikkenemisen myötä (valitettavasti!) Palvelu antaa aina 10 pistettä eivätkä kuljettajat pysty riittävästi ennustamaan matkan kestoa.

Aikaisemmin tiet, joiden nopeus oli yli 30 km/h, näytettiin vihreällä, alle 15 km/h punaisella, kaikki keskellä oleva näytettiin keltaisella. Mutta nyt palvelu käyttää suhteellista värisävyä: se heijastaa liikenneruuhkaa ei yleisesti, vaan verrattuna tämän paikan tavanomaiseen tilanteeseen. Siksi liikenne Moskovan kehätien”keltaisella” osuudella voi itse asiassa olla nopeampaa kuin liikennevaloilla ja risteyksillä varustetun sivukadun”vihreällä” osuudella.

Palvelu näyttää ennustetun tilanteen tietyn sivuston aikaisempien tietojen perusteella. Mutta reittiä rakennetaan edelleen ottamatta huomioon näitä tietoja. Siksi juuri ennen illan ruuhkaa lähdön jälkeen voit ajaa keskellä tietä tiheään liikenneruuhkaan, joka muodostui muutamassa minuutissa. "Tilannekehityksen ennusteen huomioon ottaminen on toistaiseksi ainoa asia, jossa ihmiset ovat navigaattorin edellä", Leonid Mednikov sanoo.

KAUPUNGIN RAKENNE

Yksi kaupungin tehokkaimmista rakenteista, joka mahdollistaa liikennevirtojen parhaan jakautumisen, on neliöpesärakenne. Mutta useimmissa Venäjän kaupungeissa on rengasrakenne, jossa on sädeteitä. Tällaisia kaupunkeja muodostettiin linnoitusten paikalle, ja ne laajenivat vähitellen. Tällainen rakenne oli ihanteellinen suojautumiseen sotaisilta naapurilta, mutta kehäkaupunkien liikennevirrat jakautuvat mahdollisimman huonosti: sekä keskikehätiet että poistumisvaltatiet, joita pitkin ihmiset pääsevät keskustaan aamulla ja lähtevät sieltä illalla., osoittautuvat ylikuormitetuiksi. "Lisäksi rengasrakenteisissa megalopoleissa kuljettajat kohtaavat valtavia ylityksiä, joskus kymmeniä kilometrejä matkaa kohden", lisää Yuri Dorn.

Tiedemiehet sanovat, että renkaanmuotoisilla kaupungeilla on usein huono yhteys. Toisin sanoen paikasta toiseen pääsee harvoin, ja autoja kertyy avainteille, jotka eivät muuten pääse kulkemaan.

Yrittäessään purkaa jatkuvasti seisovia valtateitä, jotka yhdistävät kaupungin eri osia, viranomaiset laajentavat teitä, mutta tämä ei ole tehokasta. Esimerkiksi monet Moskovan valtateistä kulkevat toisesta päästään ruuhkaiseen keskustaan ja toisesta päästään tiheästi asuttuihin makuupusseihin.”Tällaisille moottoriteille poistuminen/sisääntulo luo ruuhkapisteitä, jotka kaupungin kasvaessa löytävät itsensä syvältä sisältä.

Lisäksi tällaiset valtatiet leikkaavat olemassa olevia kuljetusreittejä, Nurminsky huomauttaa. "Haitallisen vaikutuksen neutraloimiseksi on rakennettava monia risteyksiä ja kiertoteitä, mikä kumoaa alkuperäisen idean ja on erittäin kallista."

MAKSU

Näkökulma

Liikennevirtoja voidaan kuvata vaihtelevalla "aproksimaatiolla", ja tähän käytetään eri tieteenalojen matemaattista laitteistoa. Kuljettajien paikallisia päätöksiä mallinnetaan soluautomaattien teorialla. Liikennevirtojen käyttäytymisen kuvaamiseen yksittäisten teiden tasolla käytetään hydrodynamiikan laitteistoa - tiedettä nesteiden käyttäytymisestä. Peliteoriaa ja optimointiteoriaa käytetään ennustamaan liikenneverkon kuormitusta ja virtausten jakautumista reiteillä.

KULJETTAJAT

Jokainen autoa ajava tietää, että nanosekunti on aika, jonka jälkeen takaapäin lähtevä kuljettaja alkaa torkkaamaan sytytettyään vihreän liikennevalon. Itseään järkeviksi pitävät autoilijat ovat erittäin ärsyyntyneitä sellaisina hetkinä uskoen, että lyhyt viivästys ei vaikuta liikennetilanteeseen. Ja he ovat väärässä.– Hidas ajaminen voi aiheuttaa ruuhkia, Nurminsky sanoo. - Liikenneruuhka on epälineaarinen järjestelmä, jolla on vahva positiivinen palaute, eli se reagoi saapuviin signaaleihin täysin eri tavalla kuin odotat. Olit esimerkiksi puhelimessa ajaessasi ja hidastit vauhtia. Se näyttää olevan kunnossa, mutta kaikki takanasi olevat kuljettajat pakotetaan hidastamaan - ja siellä on liikenneruuhka, joka voi hajota tunniksi."

Mutta tärkein syy liikenneruuhkien lisääntymiseen on juuri kuljettajien lisääntynyt rationaalisuus. Vaikka autoilijalla on yksinkertaisuuden vuoksi mahdollisuus valita kahdesta tiestä - hän tietysti kallistuu nopeimpaan reittiin. Muut kuljettajat, jotka aikovat ajaa samaan suuntaan, tekevät samoin. Tämän seurauksena nopeampi tie täyttyy todennäköisemmin autoista, sen kapasiteetti ei enää riitä - ja liikenneruuhka muodostuu. Myöhemmin lähteneet autoilijat, jotka näkevät, että heidän suosikkireittillään oli ruuhka, valitsevat pidemmän, mutta helpomman tien, koska nyt molemmilla reiteillä matka-ajat ovat yhtä suuret. Jos osa kuljettajista piti aluksi pidempää reittiä, lyhyellä reitillä ei olisi ruuhkaa.

Tilannetta, jossa kaikilla todellisuudessa käytetyillä reiteillä matka-aika muuttuu samaksi, kutsutaan kuljetusmallinnuksessa Nash - Wardrop -tasapainoksi. Tässä tilassa mikään kuljettajan yritys muuttaa reittiä ei voi lyhentää matka-aikaa. Lisäksi, kuten Korean ja Yhdysvaltojen tutkijat äskettäin ovat osoittaneet, autoilijoiden heittäminen ohiteille muutaman minuutin säästämiseksi pahentaa huomattavasti yleistä tilannetta. Kun autoja on paljon, tietilanne tulee väistämättä Nash-Wardrop-tasapainoon. Liikenneruuhkaa näyttävien navigaattoreiden yleistyessä siihen "hiipiminen" on kiihtynyt: myöhemmin lähtevät kuljettajat valitsevat nyt välittömästi kiertotien. Mutta kuten Yuri Dorn selittää, navigaattorit eivät pahenna tilannetta. Ne nopeuttavat liikenneruuhkien muodostumista, mutta jokaisessa on vähemmän autoja - loppujen lopuksi osa kuljettajista lähtee heti vaihtoehtoista reittiä pitkin. Lisäksi jotkut autoilijat siirtävät lähtöaikoja tasoittaakseen ruuhkakuormia. Lopuksi, navigaattoreiden ansiosta monet ihmiset oppivat ohitusteistä.”Tietenkin niille kuljettajille, jotka ajoivat vapaasti mutkaisilla reiteillä, tilanne paheni, mutta kokonaismatka-aika kaikilla teillä laski. Kokonais- ja jopa yksittäiset matka-ajat voivat kuitenkin usein kasvaa”, Dorn päättää.

MOSKOVA

Venäjällä liikenneruuhkia on missä tahansa suurkaupungissa, mutta pääkaupunki kärsii niistä eniten.”Moskovaan on keskittynyt valtava määrä toimintoja, myös varsin spesifisiä: rahoitussektori, tiede ja liike. Henkilön, joka työskentelee esimerkiksi jossain instituutissa, on mentävä sinne. Ja myyjälle tai muulle erikoistumattomalle ammatille linkki paikkaan ei ole niin relevantti”, Dorn sanoo. Lisäksi valtaosa työpaikoista on keskittynyt keskustaan, kun taas ihmiset asuvat lähempänä esikaupunkia. Tämän seurauksena muodostuu heilurivirtoja, jotka miehittävät samoja teitä, joilla on liikenneruuhkia suurimman osan päivästä.

Keskustan korkea asumisen hinta ja venäläinen tapa pitää omaa asuntoa suurena arvona estävät ihmisiä muuttamasta lähemmäs työpaikkaa. Myös pääkaupungin viranomaisten ajatus virkamiesten "siirtämisestä" laitamille on hiljaa haihtunut. Siirto ei kuitenkaan ratkaise ongelmaa: jos toimisto, jossa virkamies työskentelee, siirretään keskustasta vaikkapa Mitinoon, mutta virkamies asuu Chertanovossa, hän kulkee silti töissä puolet Moskovasta.

MITÄ TEHDÄ?

ÄLÄ YRITÄ IRROTTAA ERILLISIÄ PISTOKEJA

Liikennetieteen pääpostulaatti on sama kuin lääketieteessä: liikenneruuhkat on hoidettava ennen kuin ne ilmaantuvat. Toimet, jotka estävät ruuhkien muodostumisen, ovat hedelmällisiä sen sijaan, että yritettäisiin poistaa haitallisimmat liikenneruuhkat kohta kohdalta.”Tilannetta on mahdollista korjata paikallisesti tehottomia paikoissa, joskus riittää yksinkertaiset toimenpiteet - esimerkiksi vasemman käännöksen poistaminen ja U-käännös 500 metriä risteyksen jälkeen. Liikenneruuhka poistuu täältä, mutta se ei katoa ollenkaan, vaan siirtyy yksinkertaisesti toiseen paikkaan”, Nurminsky selittää.

MATEMATIIKKA

BRESAN PARADOSI

Vanhoja yhdistävän uuden tien rakentaminen voisi pahentaa koko liikenneverkon tilannetta. Koska tiet ovat yhteydessä toisiinsa, uuden osuuden ilmaantuminen radalle, jolla on nyt aina autoja, lisää matka-aikaa kaikilla reiteillä. Tilannetta voidaan parantaa sulkemalla tämä "Braesov-tie". Sen havaitseminen on kuitenkin mahdotonta: liikenneruuhkat eivät kerry sille, vaan muille reiteille.

POSTULAATI LEWIS-MOHRIDGE

Mitä enemmän teitä rakennetaan, sitä enemmän autoja ilmestyy. Jotkut ihmiset haluavat vaihtaa julkisesta liikenteestä henkilökohtaiseen.

DOWNS-THOMSON-PARADOKSI

Yksityisen ajoneuvon keskinopeus riippuu nopeudesta, jolla julkiset käyttäjät pääsevät määränpäähänsä. Mitä vähemmän kehittynyt joukkoliikenne on, sitä enemmän ihmiset pitävät yksityisautosta.

PIGU-YÖN PARADOKSI

Vaihtoehtoisten teiden lisääminen, joissa ihmiset valitsevat reitin järkevästi ("itsekkäästi"), johtaa vakaaseen tasapainoon: jokainen ajaa omilla ajoneuvoillaan ja bussit pysyvät tyhjinä. Lisäksi matka-aika on sama.

ÄLÄ RAKENNA teitä EIKÄ KÄYTÄ UUSIA REITTEITÄ

Ilmeisenä ilmeinen päätös rakentaa mahdollisimman paljon teitä liikenneverkon kapasiteetin lisäämiseksi ei myöskään toimi. "Kun vapaita teitä on paljon, useat miljoonat ihmiset siirtyvät autoon ja kaikki uudet reitit myös pysähtyvät", Dorn sanoo. Jos teiden kasvava kysyntä tyydytetään loputtomasti, ennemmin tai myöhemmin kaikki kaupungin vapaa tila rakennetaan moottoriteillä, joille autoja pysäköidään ympäri vuorokauden.

Myös uusien joukkoliikennereittien satunnainen käyttöönotto on turhaa. "Tyypillinen esimerkki on uusien metroasemien käyttöönotto laitamilla", Dorn sanoo. "Kun otetaan huomioon, että keskustan keskeisten risteysten kapasiteetti ja yhdellä linjalla ajettavien junien määrä on rajallinen, tällaiset toimenpiteet johtavat yksinkertaisesti metron ruuhkautumiseen."

ASETTAA VALOT

Liikennettömät moottoritiet, joita monet autoilijat rakastavat, pahentavat myös liikenteen romahtamista. "Liikennevalot ohentavat virtausta eivätkä anna sen sakeutua", Nurminsky selittää. - Ihannetapauksessa liikennevalon tehtävänä on ylläpitää optimaalista liikennetiheyttä, jossa liikennevirta on suurin. Kaupungissa tämä saavutetaan noin 60 km / h nopeudella.

TEE MAKSULLISIA teitä

Useimmille suurille kaupungeille tyypillisissä olosuhteissa, kun teillä matkustaa halukkaita on enemmän kuin he voivat majoittaa, tulee reitityksestä tehokkain toimenpide, eli keinotekoisesti vähentää tiettyjen polkujen houkuttelevuutta. Esimerkiksi ottamalla käyttöön hinta.”Kun kaistanleveysraja ylittyy, hukkaat varmasti jonkin verran resursseja korvataksesi eron tehokkaamman ja vähemmän tehokkaan reitin välillä. Yleensä nämä resurssit ovat liikenteessä hukattua aikaa ja hermoja. Maksulliset tiet antavat niille, jotka haluavat kompensoida tätä eroa, ei ajalla, vaan rahalla”, Juri Dorn selittää.

Purevat hinnat pakottavat ihmiset muuttamaan tapojaan: esimerkiksi etsimään työtä, joka mahdollistaa osittaisen kotityöskentelyn tai lykkäävän lähtöaikaa.”Tietenkin ihmiset viihtyvät vähemmän kuin tyhjillä teillä. Mutta kaupungeissa ei ole tyhjiä teitä pitkään aikaan: sinun on verrattava nykyistä tilannetta tilanteeseen, jossa kaupunki on liikenneruuhkassa. Kiertotien käyttäneiden tai myöhemmin lähteneiden kohdalla mikään ei ole muuttunut: kustannukset pysyvät ennallaan. Mutta niiden, jotka päättivät maksaa, tilanne on parantunut. Samaan aikaan teiden tehokkuus yleisesti kasvaa, koska sitä ei mitata ruuhkautumisen puutteella, vaan kaikkien matkustajien tiellä viettämänä kokonaisajalla”, Dorn huomauttaa.

OPPIA TIETEELLE

”Ruhkien ongelmat voidaan ratkaista vain kokonaisvaltaisesti laskemalla kaikkien käyttöön otettujen toimenpiteiden pitkän aikavälin vaikutukset monimutkaisten matemaattisten mallien avulla”, Jevgeni Nurminski sanoo. "Tiede on huomaavainen nainen, oikean vastauksen antaminen vaatii aikaa, ja virkamiehet haluavat kaiken tapahtuvan eilen." Tästä johtuen valtavia rahoja käytetään usein hankkeisiin, jotka antavat nollavaikutusta tai jopa pahentavat teiden tilannetta.

Ongelmaa vaikeuttaa entisestään se, että Venäjältä puuttuu kipeästi tietoa, jonka pohjalta olisi mahdollista luoda riittäviä liikennemalleja.”Esimerkiksi USA:ssa tämä ongelma ratkaistiin lailla: jos rakennuttaja haluaa saada tukea teiden tai rakennusten rakentamiseen, hänen on toimitettava kannattavuustutkimus, jossa kaikki rakentamisen parametrit lasketaan tietyin menetelmin. Tämän seurauksena kuntatasolle on syntynyt paljon liikenne- ja analyyttisiä osastoja, jotka valmistelevat kaiken tarvittavan tiedon. Tämä loi voimakkaan tilauksen kuljetusalan asiantuntijoille, ja nyt lähes jokaisessa suuressa amerikkalaisessa yliopistossa on liikenteen tutkimusjaosto”, Nurminsky sanoo.

MEKANISMI

Kaikki on loogista

Usein näyttää siltä, että pistoke on muodostunut ilman syytä. Mutta salaperäiselle ruuhkalle on selitys.

KORKKIA Tyhjältä

Pääsääntöisesti tällä tieosuudella tapahtui onnettomuus, joka vietiin pois kauan sitten. Autojen ollessa paikoillaan tien kapasiteetti putosi esimerkiksi 1500:sta 1000 ajoneuvoon tunnissa. Onnettomuuden tekijöiden poistuttua paikalta liikenneruuhka jatkuu, kunnes kaikki kertyneet autot ovat ohi. Jos tunnissa on kertynyt 500 autoa, niin ne poistuvat ruuhkasta "ilman syytä" vielä 20 minuutiksi, ja koko tämän ajan uudet autot nousevat ruuhkan perässä.

KONFLIKTI HUONOSSA SÄÄSSÄ

Myös ilman onnettomuuksia tieruuhkat lisääntyvät: kuljettajilla on tapana pitää turvaetäisyys, ajoneuvotiheys ja tien kapasiteetti laskevat.

Häiriöt onnettomuuden toisella puolella

Tällaiset ruuhkat muodostuvat autoilijoiden uteliaisuudesta. Vaikka kuljettaja jarruttaisi hieman, kaikki hänen takanaan ajavat autot pakotetaan myös hidastamaan vauhtia. Kapasiteetti laskee ja tämä hidastusaalto etenee myötävirtaan. Riviltä toiseen vaihtavat autot antavat saman vaikutuksen: ne pakottavat useita kaistaa hidastamaan kerralla.

MUUTA AJATTELUA

Venäjän kaupunkien liikenneruuhkia on mahdotonta tuhota muuttamatta sosiaalisia stereotypioita.”On turhaa ratkaista se ongelma, kuinka ihmiset pääsevät joka päivä keskustaan ja takaisin. Sinun on motivoitava ihmisiä valitsemaan muita paikkoja”, Dorn sanoo. Mutta vaikka työpaikat, erityisesti Moskovassa, keskittyvät keskustaan, missä asuminen on hirvittävän kallista ja "valkoisia" vuokramarkkinoita ei käytännössä ole, ei ole olemassa todellisia työkaluja, jotka voisivat lisätä kansalaisten liikkuvuutta.

"Liikenneruuhka-ongelman ratkaiseminen ja elämän tekeminen kaikille hyväksyttäväksi edellyttää pitkän aikavälin kaupunkisuunnitelmaa, jossa otetaan huomioon muutakin kuin liikennetilanne", Dorn sanoo. - Tämän suunnitelman logiikka sanelee, miten liikennejärjestelmä rakennetaan. Ja sopeutumalla loputtomasti autoilijoiden nykyisiin tarpeisiin, 10 vuodessa ongelma voi pahentua, ja sen ratkaiseminen tulee epärealistiseksi."