Hur vi trakasseras av bilar, orsakar bilköer och kollapsar

2024 Författare: Seth Attwood | [email protected]. Senast ändrad: 2023-12-16 16:17

Byggandet av motorvägar förvärrar situationen på vägarna. Nya vägar leder till att trafiken kollapsar. Navigatorer påskyndar trängseln. Varför till synes rätt åtgärder förvärrar problemet med trafikstockningar?

Myndigheterna rapporterar glatt om vad som har gjorts för att förbättra situationen på vägarna och att flytta runt i staden tar allt mer tid. Bilister anser att trafikstockningar är resultatet av en korrupt konspiration eller tjänstemäns totala inkompetens, eftersom alla som har en bil är säkra på att han vet svaren på eviga ryska frågor.

VEM ÄR SKYLDIG?

VÄGAR

En grundläggande egenskap hos en väg som avgör om trafikstockningar kommer att uppstå på den är genomströmning. Och dess gräns är cirka 1 500 bilar per timme per remsa. Varken kvaliteten på asfalten, stötfångarna eller markeringarna kan öka denna indikator, eftersom bilarna måste hålla ett avstånd på flera sekunder och de har en fysisk storlek. "Dessutom bestäms genomströmningen av en väg i allmänhet av genomströmningen av dess smalaste punkt", konstaterar matematiker, universitetslektor vid institutionen för komplexa systemmodelleringstekniker vid Higher School of Economics Yuri Dorn. – Låt oss säga att om en vacker femfilig motorväg 1000 km lång på ett ställe smalnar av till två filer, blir dess totala kapacitet som en tvåfilig väg. Och ännu värre: på grund av att bilarna saktar ner, ändras från fem rader till två, kommer den slutliga genomströmningen att bli lägre."

Vägar har andra egenskaper som verkar strida mot sunt förnuft. Så med en ökning av rörelsehastigheten kan vägens kapacitet minska. "Antalet bilar som passerar genom gatans tvärsnitt per tidsenhet, bilarnas hastighet och trafiktäthet inom transportmekanik hänger samman med en enkel formel N = vq", förklarar Evgeny Nurminsky, expert på matematisk modellering av trafikflöden, professor vid institutionen för matematiska metoder i ekonomi vid School of Natural Sciences vid Far Eastern Federal University. … - N är trafikintensiteten, auto/h; v - fordonshastighet, km/h; q - flödestäthet, auto / km. Genom att ändra en parameter drar vi resten med oss. Om bilar rör sig med en hastighet av 200 km/h blir trafiktätheten mycket låg, eftersom förarna måste hålla ett långt avstånd. Följaktligen kommer flödet av bilar, som är lika med produkten av densitet och hastighet, att vara mindre än det skulle vara vid en hastighet av 60 km / h."

KORKEN SJÄLV

Medan en hastighetsökning kan leda till att trafiken på vägen minskar, uppnås samma effekt av en hastighetsminskning. Biltrafiken minskar dramatiskt när bilar går långsammare än 20 km/h. "Vid en så låg hastighet kommer de maximalt möjliga 1 500 bilarna per timme inte att ta sig ur bilkön: de rör sig för långsamt för det. Om bara 1000 bilar åker kommer 500 bilar att monteras i en bilkö på en timme. Med hänsyn till bilens fysiska storlek (cirka fem meter) och avståndet till närliggande bilar, är en trafikstockning 2,5 km lång, "en ledande analytiker av Yandex. Trafikstockningar "Leonid Mednikov. Och nya bilar kör ständigt fram till platsen för trängseln, så det kanske inte löser sig på väldigt länge.

TEKNIK

Vad Yandex. Trafikstockningar"

Den mest populära tjänsten i Ryssland som visar trafikstockningar i realtid är Yandex. Trafikstockningar". Chaufförerna anklagar honom för att ha "vridit" uppgifterna och förvrängt situationen. Ledande analytiker av tjänsten Leonid Mednikov svarade på användarnas huvudsakliga klagomål.

Stadens arbetsbelastning bestäms utifrån bedömningen av situationen på huvudgatorna och motorvägarna, vars lista ändras lite. Dessa vägar bildar en "transportram" som gör att du kan resa genom hela staden. Tjänsten upprätthåller en betygsskala så att 10 poäng återspeglar verkligt "död" trafik. Om betygen förblir oförändrade, med en allmän försämring av situationen i staden (tyvärr!), kommer tjänsten alltid att ge 10 poäng och förare kommer inte att kunna förutsäga hur lång tid resan kommer att ta.

Tidigare visades vägar med en hastighet högre än 30 km/h i grönt, mindre än 15 km/h i rött, allt i mitten visades i gult. Men nu använder tjänsten en relativ färggradering: den återspeglar trafikstockningen inte i allmänhet, utan i jämförelse med den vanliga situationen för denna plats. Därför kan trafiken på den "gula" delen av Moskvas ringväg faktiskt vara snabbare än på den "gröna" delen av en sidogata med trafikljus och korsningar.

Tjänsten visar den förutsedda situationen baserat på tidigare data på en specifik webbplats. Men rutten byggs fortfarande utan att ta hänsyn till denna information. Därför, efter att ha lämnat strax före kvällsrusningen, kan du mitt på vägen komma in i en tät trafikstockning, som bildades på några minuter. "Att ta hänsyn till prognosen för utvecklingen av situationen är hittills det enda där människor är före navigatören", säger Leonid Mednikov.

STADENS STRUKTUR

En av de mest effektiva strukturerna i staden, som möjliggör den bästa fördelningen av trafikflöden, är den kvadratiska häckningsstrukturen. Men de flesta städer i Ryssland har en ringstruktur med radievägar. Sådana städer bildades på platsen för fästningar och expanderade gradvis. En sådan struktur var idealisk för skydd mot krigförande grannar, men trafikflödena i ringstäder är fördelade så dåligt som möjligt: både de centrala ringmotorvägarna och avfartsmotorvägarna, längs vilka människor kommer till centrum på morgonen och lämnar det på kvällen, visar sig vara överbelastad. "Dessutom, i megalopoliser med ringstruktur, upplever förarna kolossala överskridanden, ibland tiotals kilometer per resa", tillägger Yuri Dorn.

Forskare säger att ringformade städer ofta har låga anslutningsmöjligheter. Det vill säga att det finns få sätt att ta sig från en plats till en annan, och bilar samlas på viktiga vägar som inte kan passera annars.

För att försöka lossa de ständigt stående motorvägarna som förbinder olika distrikt i staden, utökar myndigheterna vägarna, men detta är inte effektivt. Till exempel kör många av Moskvas utgående motorvägar in i ett överbelastat centrum i ena änden och i andra änden i tättbefolkade sovsäckar. Avfart / infart till sådana motorvägar skapar trafikstockningar, som, med stadens tillväxt, befinner sig djupt inne.

Dessutom skär sådana motorvägar de befintliga transportvägarna, noterar Nurminsky. "För att neutralisera den skadliga effekten måste du bygga många byten och omvägar, vilket motbevisar den ursprungliga idén och är mycket kostsamt."

BETALNING

Synvinkel

Trafikflöden kan beskrivas med varierande grad av "approximation", och för detta används en matematisk apparat från olika vetenskapsområden. Lokala beslut av förare modelleras med hjälp av teorin om cellulära automater. För att beskriva beteendet hos trafikflöden på nivån för enskilda vägar används hydrodynamikens apparat - vetenskapen om vätskors beteende. Spelteori och optimeringsteori används för att förutsäga belastningen på transportnätet och fördelningen av flöden längs rutter.

FÖRARE

Alla som kör bil vet att en nanosekund är tiden efter vilken föraren bakifrån börjar tuta efter att ha slagit på det gröna trafikljuset. Bilister som anser sig rimliga är mycket irriterade i sådana ögonblick, och tror att en kort fördröjning inte påverkar trafiksituationen. Och de har fel."Att köra långsamt kan provocera trafikstockningar," säger Nurminsky. – Trafikstockning är ett icke-linjärt system med stark positiv feedback, det vill säga att det som svar på inkommande signaler beter sig helt annorlunda än man förväntar sig. Du var till exempel i telefon när du körde och saktade ner. Det verkar vara okej, men alla förare bakom dig tvingas sakta ner - och det blir en bilkö som kan lösas upp i en timme."

Men den främsta orsaken till ökningen av trafikstockningar är just förarnas ökade rationalitet. Även om bilisten för enkelhetens skull kan välja mellan två vägar - naturligtvis kommer han att luta mot den snabbaste vägen. Andra förare som tänker köra i samma riktning kommer att göra detsamma. Som ett resultat är det mer sannolikt att en snabbare väg fylls upp med bilar, dess kapacitet räcker inte längre till - och en trafikstockning bildas. Bilister som åkte senare och såg att det var trafikstockning på deras favoritväg, tar en längre men lättare väg, för nu är restiderna på båda rutterna lika. Om några av förarna från början föredrog en längre sträcka skulle det inte bli någon trafikstockning på den korta rutten.

Situationen då restiden på alla faktiskt använda rutter blir densamma kallas Nash - Wardrop-jämvikten i transportmodellering. I detta tillstånd kan inga försök från föraren att ändra rutten minska restiden. Dessutom, som nyligen visades av forskare från Korea och USA, förvärrar situationen märkbart att kasta bilister på förbifartsvägar för att spara några minuter. När det är många bilar kommer vägsituationen oundvikligen till en Nash-Wardrop-jämvikt. Med spridningen av navigatorer som visar trafikstockningar har "krypningen" in i den accelererat: förare som åker senare tar nu omedelbart en omväg. Men, som Yuri Dorn förklarar, förvärrar inte navigatörer situationen. De påskyndar bildandet av bilköer, men det är färre bilar i varje - trots allt går några av förarna omedelbart längs en alternativ väg. Dessutom ändrar vissa bilister avgångstider för att jämna ut toppbelastningar. Slutligen, tack vare navigatörer, lär sig många människor om förbifartsvägar. – Naturligtvis blev situationen värre för de förare som tidigare åkt fritt på kluriga sträckor, men den totala restiden på alla vägar sjönk. Däremot kan de totala och även individuella restiderna ofta öka, avslutar Dorn.

MOSKVA

I Ryssland finns det trafikstockningar i vilken stor stad som helst, men huvudstaden lider mest av dem. Ett stort antal aktiviteter är koncentrerade till Moskva, inklusive ganska specifika sådana: finanssektorn, vetenskapen och näringslivet. En person som arbetar, säg, på något institut, måste gå dit. Och för en säljare eller en person med ett annat icke-specialiserat yrke är länken till en plats inte så relevant, säger Dorn. Dessutom är den överväldigande delen av jobben koncentrerad till centrum, samtidigt som människor bor närmare utkanten. Som ett resultat bildas pendelflöden som upptar samma vägar, på vilka det är trafikstockningar större delen av dagen.

De höga bostadskostnaderna i centrum och den ryska vanan att se sin egen lägenhet som ett stort värde hindrar människor från att flytta närmare jobbet. Idén från huvudstadens myndigheter att "flytta" tjänstemän till utkanten har också tyst försvunnit. Överföringen kommer dock inte att lösa problemet: om kontoret där tjänstemannen arbetar flyttas från centrum, säg, till Mitino, men tjänstemannen bor i Chertanovo, kommer han fortfarande att gå till jobbet genom halva Moskva.

VAD SKA MAN GÖRA?

FÖRSÖK INTE TA BORT SEPARA KOPPLAR

Transportvetenskapens huvudpostulat är detsamma som inom medicinen: trafikstockningar måste åtgärdas innan de uppstår. Åtgärder som förhindrar trafikstockningar från att bildas kommer att vara fruktbara, snarare än försök att eliminera de mest skadliga trafikstockningarna punkt för punkt.”Det går att rätta till situationen på lokalt ineffektiva platser, ibland räcker det med några enkla åtgärder – till exempel ta bort vänstersvängen och gör en U-sväng 500 meter efter korsningen. Trafikstockningen kommer att försvinna härifrån, men den kommer inte att försvinna alls, utan kommer helt enkelt att flytta till en annan plats, förklarar Nurminsky.

MATEMATIK

PARADOX MED BRESA

Byggandet av en ny väg som förbinder befintliga kan förvärra situationen i hela transportnätet. Eftersom vägarna är sammankopplade ökar utseendet på en annan del av banan, som det alltid finns bilar på nu, restiden på alla sträckor. Situationen kan förbättras genom att stänga denna "Braesov-väg". Det är dock omöjligt att upptäcka det: trafikstockningar samlas inte på det, utan på andra vägar.

POSTULAT LEWIS-MOHRIDGE

Ju fler vägar som byggs, desto fler bilar dyker upp. Vissa människor föredrar att byta från kollektivtrafik till privat.

DOWNS-THOMSON PARADOX

Medelhastigheten för ett privat fordon beror på den hastighet med vilken offentliga användare tar sig till sin destination. Ju mindre utvecklad kollektivtrafiken är, desto fler föredrar en privat bil.

PARADOX MED PIGU-NIGHT-DOWS

Att lägga till alternativa vägar, där människor väljer vägen rationellt (”egoistiskt”), leder till en stabil balans: alla kör sina egna fordon och bussarna förblir tomma. Dessutom är restiden densamma.

BYG INTE VÄGAR OCH INTRODUCERA INTE NYA RUTAR

Det till synes självklara beslutet att bygga så många vägar som möjligt för att öka kapaciteten i transportnätet fungerar inte heller. "När vi ser att det finns många fria vägar kommer flera miljoner fler människor att byta till bil, och alla nya rutter kommer också att stanna", säger Dorn. Om den växande efterfrågan på vägar tillfredsställs oändligt, kommer förr eller senare all ledig yta i staden att byggas upp med motorvägar, där bilar står parkerade dygnet runt.

Att införa nya kollektivtrafikleder på måfå är också meningslöst. "Ett typiskt exempel är införandet av nya tunnelbanestationer i utkanten", säger Dorn. "Med tanke på att kapaciteten hos centrala knutpunkter i centrum och antalet tåg som kan köras på en linje är begränsad leder sådana åtgärder helt enkelt till att" kasta "köer i tunnelbanan."

SÄTT IN LJUSEN

De trafikfria motorvägarna, älskade av många bilister, förvärrar också trafikkollapsen. "Trafikljus tunnar ut flödet och låter det inte tjockna", förklarar Nurminsky. – Helst är uppgiften för ett trafikljus att upprätthålla en optimal trafiktäthet där trafikflödet är maximalt. I staden uppnås detta med en hastighet av cirka 60 km / h."

GÖR BETALDA VÄGAR

Under förhållanden som är typiska för de flesta stora städer, när det är fler som vill resa på vägarna än de kan ta emot, blir färdväg den mest effektiva åtgärden, det vill säga att på konstgjord väg minska attraktionskraften för vissa vägar. Till exempel genom att införa ett pris. När bandbreddsgränsen överskrids kommer du definitivt att slösa lite resurser för att kompensera för skillnaden mellan den mer och mindre effektiva vägen. Vanligtvis är dessa resurser tid och nerver som förloras i trafiken. Avgiftsvägar tillåter dem som vill kompensera för denna skillnad inte med tid, utan med pengar, förklarar Yuri Dorn.

Bitande priser tvingar människor att ändra sina vanor: till exempel att leta efter ett jobb som gör att de delvis kan arbeta hemma eller skjuta upp tidpunkten för avresan. Självklart är folk mindre bekväma än de skulle vara med tomma vägar. Men det finns inga tomma vägar i städerna på länge: du måste jämföra den nuvarande situationen med situationen när staden är i trafikstockning. För den som tog en omväg eller åkte senare har ingenting förändrats: kostnaderna förblir desamma. Men för dem som bestämt sig för att betala har situationen förbättrats. Samtidigt ökar effektiviteten på vägarna i allmänhet, eftersom den inte mäts av frånvaron av trafikstockningar, utan av den totala tid som alla resenärer tillbringade på vägen, konstaterar Dorn.

LÄR OM VETENSKAP

"Problemen med trafikstockningar kan bara lösas på ett heltäckande sätt, genom att beräkna de långsiktiga effekterna av alla införda åtgärder med hjälp av komplexa matematiska modeller", säger Yevgeny Nurminsky. "Vetenskapen är en omtänksam dam, för att ge det rätta svaret, det behöver tid, och tjänstemän vill att allt ska göras igår." På grund av detta spenderas ofta kolossala pengar på projekt som ger noll effekt eller till och med förvärrar situationen på vägarna.

Problemet kompliceras ytterligare av det faktum att Ryssland i hög grad saknar data på basis av vilka det är möjligt att skapa adekvata transportmodeller.”I USA, till exempel, löstes detta problem genom lag: om en byggherre vill få subventioner för byggande av vägar eller byggnader måste han lämna in en förstudie, där alla byggparametrar kommer att beräknas enligt vissa metoder. Som ett resultat har det dykt upp många transport- och analysavdelningar på kommunal nivå, som förbereder all nödvändig information. Detta skapade en kraftfull order för transportspecialister, och nu har nästan alla stora amerikanska universitet en transportforskningsavdelning, säger Nurminsky.

MEKANISM

Allt är logiskt

Det verkar ofta som att pluggen har bildats utan anledning. Men det finns en förklaring till den mystiska trängseln.

KORKA UR INGENTING

Som regel inträffade en olycka på denna sträcka, som togs bort för länge sedan. Medan bilarna var på plats sjönk vägens kapacitet från exempelvis 1 500 till 1 000 fordon i timmen. Efter att förövarna till olyckan lämnat platsen kvarstår trafikstockningen tills alla ansamlade bilar har passerat. Om 500 bilar har samlats på en timme kommer de att lämna trafikstockningen "utan anledning" i ytterligare 20 minuter, och hela denna tid kommer nya bilar att resa sig i slutet av trafikstockningen.

KONFLIKTER I DÅLIGT VÄDER

Även i frånvaro av olyckor ökar trafikstockningarna: förare tenderar att hålla ett säkert avstånd, fordonstätheten och vägkapaciteten minskar.

Jammers på andra sidan av en olycka

Sådana trafikstockningar bildas på grund av bilisters nyfikenhet. Även om föraren bromsar något tvingas alla bilar som kör bakom honom också att sakta ner. Kapaciteten sjunker och denna retardationsvåg fortplantar sig nedströms. Bilar som byter från en rad till en annan ger samma effekt: de tvingar flera körfält att sakta ner på en gång.

ÄNDRA TÄNKANDE

Det är omöjligt att förstöra trafikstockningar i ryska städer utan att ändra sociala stereotyper. "Att lösa problemet med hur människor tar sig till centrum och tillbaka varje dag är meningslöst. Du måste motivera människor att välja andra platser att gå till, säger Dorn. Men medan jobben, särskilt i Moskva, är koncentrerade till centrum, där bostäder är monstruöst dyra och det praktiskt taget inte finns någon "vit" hyresmarknad, finns det inga verkliga verktyg som kan öka medborgarnas rörlighet.

"Att lösa problemet med trafikstockningar och göra livet acceptabelt för alla kräver en långsiktig stadsplan som tar hänsyn till mer än bara trafiksituationen", säger Dorn. – Logiken i den här planen kommer att diktera hur man bygger ett transportsystem. Och genom att oändligt anpassa sig till bilisternas nuvarande behov kan problemet förvärras om 10 år, och det kommer att bli orealistiskt att lösa det."