Как ни тормозят колите, причинявайки задръствания и срутвания

2024 Автор: Seth Attwood | [email protected]. Последно модифициран: 2023-12-16 15:58

Изграждането на магистрали влошава ситуацията по пътищата. Новите маршрути водят до колапс на движението. Навигаторите ускоряват задръстванията. Защо привидно правилните мерки задълбочават проблема със задръстванията?

Властите весело отчитат какво е направено за подобряване на ситуацията по пътищата, а придвижването из града отнема все повече време. Автомобилистите смятат задръстванията за резултат от корупционен заговор или пълна некомпетентност на служителите, защото всеки, който има кола, е сигурен, че знае отговорите на вечните руски въпроси.

КОЙ Е ВИНОВЕН?

ПЪТИЩА

Основна характеристика на пътя, която определя дали ще възникнат задръствания по него, е пропускателната способност. А ограничението му е около 1500 коли на час на лента. Нито качеството на асфалта, нито броните, нито маркировката са в състояние да увеличат този показател, защото колите трябва да спазват разстояние от няколко секунди и имат физически размери. „Освен това пропускателната способност на пътя обикновено се определя от пропускателната способност на най-тясната му точка“, отбелязва математикът, старши преподавател в катедра „Технологии за моделиране на сложни системи“във Висшето училище по икономика Юрий Дорн. - Да речем, ако една красива петлентова магистрала с дължина 1000 км на едно място се стесни до две ленти, общият й капацитет ще бъде като двулентов път. И още по-лошо: поради факта, че колите забавят, преминавайки от пет реда на два, крайната пропускателна способност ще бъде по-ниска.

Пътищата имат други характеристики, които изглежда противоречат на здравия разум. Така че, с увеличаване на скоростта на движение, капацитетът на пътя може да намалее. „Броят на автомобилите, преминаващи през напречното сечение на улицата за единица време, скоростта на автомобилите и плътността на трафика в транспортната механика са свързани с проста формула N = vq“, обяснява Евгений Нурмински, експерт по математическо моделиране на транспортни потоци, професор в катедрата по математически методи в икономиката в Факултета по естествени науки на Далекоизточния федерален университет. - N е интензивността на трафика, авто/ч; v - скорост на превозното средство, km / h; q - плътност на потока, авто / км. Променяйки един параметър, дърпаме останалите заедно с нас. Ако автомобилите се движат със скорост от 200 км / ч, плътността на трафика ще бъде много ниска, тъй като шофьорите ще трябва да поддържат дълга дистанция. Съответно, потокът от автомобили, който е равен на произведението на плътността и скоростта, ще бъде по-малък, отколкото би бил при скорост от 60 км / ч."

СЕБЕ ТАПАТА

Докато увеличаването на скоростта може да доведе до спад в трафика по пътя, същият ефект се постига при намаляване на скоростта. Автомобилният трафик спада драстично, когато колите се движат по-бавно от 20 км/ч. „При такава ниска скорост максималните възможни 1500 коли на час няма да излязат от задръстването: те се движат твърде бавно за това. Ако си тръгнат само 1000 коли, за час ще се сглобят 500 коли в задръстване. Като се вземат предвид физическите размери на автомобила (около пет метра) и разстоянието до съседните коли, задръстването е с дължина 2,5 км“, казва водещ анализатор на Yandex. Задръствания „Леонид Медников. И нови коли постоянно се качват до мястото на задръстването, така че може да не се разтвори много дълго време.

ТЕХНИКА

Какъв Yandex. Задръствания"

Най-популярната услуга в Русия, която показва задръстванията в реално време, е Yandex. Задръствания". Шофьорите го обвиняват, че е "изкривил" данните и неправилно представил ситуацията. Водещият анализатор на услугата Леонид Медников отговори на основните оплаквания на потребителите.

Натовареността на града се определя въз основа на оценката на ситуацията по главните улици и магистрали, чийто списък се променя малко. Тези пътища образуват "транспортна рамка", която ви позволява да пътувате из целия град. Услугата поддържа рейтингова скала, така че 10 точки отразяват наистина "мъртвия" трафик. Ако оценките останат непроменени, тогава при общо влошаване на ситуацията в града (уви!), Услугата винаги ще дава 10 точки и шофьорите няма да могат да предскажат адекватно колко време ще отнеме пътуването.

Преди това пътищата със скорост над 30 км/ч бяха показани в зелено, по-малко от 15 км/ч в червено, всичко в средата беше показано в жълто. Но сега услугата използва относителна градация на цветовете: тя отразява задръстванията не като цяло, а в сравнение с обичайната ситуация за това място. Следователно трафикът по „жълтия“участък на Околовръстния път на Москва всъщност може да бъде по-бърз, отколкото в „зеления“участък на странична улица със светофари и кръстовища.

Услугата показва прогнозираната ситуация въз основа на минали данни за конкретен сайт. Но маршрутът все още се изгражда, без да се вземе предвид тази информация. Ето защо, след като сте тръгнали точно преди вечерния пиков час, по средата на пътя можете да попаднете в гъсто задръстване, което се образува за няколко минути. „Отчитането на прогнозата за развитието на ситуацията засега е единственото нещо, в което хората изпреварват навигатора“, казва Леонид Медников.

СТРУКТУРА НА ГРАДА

Една от най-ефективните структури на града, която позволява най-доброто разпределение на транспортните потоци, е квадратно-гнездовата структура. Но повечето градове в Русия имат пръстеновидна структура с радиус пътища. Такива градове са се образували на мястото на крепости, като постепенно се разширяват. Такава структура беше идеална за защита от воюващи съседи, но транспортните потоци в околовръстните градове са разпределени възможно най-зле: както централните околовръстни магистрали, така и изходните магистрали, по които хората стигат до центъра сутрин и го напускат вечер, се оказва претоварен. „Освен това в мегаполисите с пръстеновидна структура шофьорите изпитват колосални претоварвания, понякога десетки километри на пътуване“, добавя Юри Дорн.

Учените казват, че градовете с форма на пръстен често имат ниска свързаност. Тоест има малко начини да стигнете от едно място на друго и колите се натрупват по ключови пътища, които не могат да минат по друг начин.

Опитвайки се да разтоварят вечно стоящите магистрали, свързващи различни квартали на града, властите разширяват пътищата, но това не е ефективно. Например, много от изходящите магистрали на Москва попадат в претоварен център в единия край, а в другия край в гъсто населени спални чували. „Изходът/входът към такива магистрали създава точки на задръствания, които с нарастването на града се оказват дълбоко вътре.

Освен това такива магистрали прерязват съществуващите транспортни маршрути, отбелязва Нурмински. „За да неутрализирате вредния ефект, трябва да построите много възли и заобиколни пътища, което опровергава първоначалната идея и струва много скъпо.“

ПЛАЩАНЕ

Ъгъл на виждане

Трафикните потоци могат да бъдат описани с различна степен на "приближаване", като за това се използва математически апарат от различни области на науката. Локалните решения на водачите се моделират с помощта на теорията на клетъчните автомати. За описание на поведението на транспортните потоци на ниво отделни пътища се използва апаратът на хидродинамиката - науката за поведението на флуидите. Теорията на игрите и теорията за оптимизация се използват за прогнозиране на натоварването на транспортната мрежа и разпределението на потоците по маршрутите.

Шофьори

Всеки, който кара кола, знае, че наносекунда е времето, след което шофьорът отзад започва да сигнализира, след като включи зеления светофар. Шофьорите, които се смятат за разумни, са много раздразнени в такива моменти, вярвайки, че кратко забавяне няма да повлияе на пътната обстановка. И грешат.„Бавността при шофиране може да провокира задръствания“, казва Нурмински. - Задръстването е нелинейна система със силна положителна обратна връзка, тоест в отговор на входящи сигнали се държи напълно различно от това, което очаквате. Например, вие сте говорили по телефона по време на шофиране и сте забавили скоростта. Изглежда, че е наред, но всички шофьори зад вас са принудени да забавят - и има задръстване, което може да се разпадне за час."

Но основната причина за увеличаването на задръстванията е именно повишената рационалност на шофьорите. Дори ако за простота шофьорът има избор от два пътя - разбира се, той ще се наклони към най-бързия маршрут. Други шофьори, които възнамеряват да карат в същата посока, ще направят същото. В резултат на това по-бърз път е по-вероятно да се запълни с автомобили, капацитетът му вече не е достатъчен - и се образува задръстване. Мотористите, тръгнали по-късно, виждайки, че има задръстване по любимия им маршрут, поемат по по-дълъг, но по-лесен път, тъй като сега времената за пътуване и по двата маршрута са равни. Ако някои от шофьорите първоначално предпочетоха по-дълъг маршрут, нямаше да има задръстване по краткия маршрут.

Ситуацията, когато времето за пътуване по всички реално използвани маршрути става еднакво, се нарича равновесие на Неш - Уордроп в транспортното моделиране. В това състояние никакъв опит на водача да промени маршрута не може да намали времето за пътуване. Освен това, както наскоро показаха учени от Корея и Съединените щати, хвърлянето на автомобилистите по обходни пътища, за да спестят няколко минути, значително влошава цялостната ситуация. Когато има много автомобили, ситуацията на пътя неизбежно идва до равновесие на Неш-Уордроп. С разпространението на навигатори, които показват задръствания, „вмъкването“в него се ускори: шофьорите, които тръгват по-късно, сега веднага поемат по заобикаляне. Но, както обяснява Юрий Дорн, навигаторите не влошават ситуацията. Те ускоряват образуването на задръствания, но има по-малко коли във всяка - в края на краищата някои от шофьорите веднага тръгват по алтернативен маршрут. Освен това някои шофьори сменят часовете на тръгване, за да изгладят пиковите натоварвания. И накрая, благодарение на навигаторите, много хора научават за обходни пътища. „Разбира се, за онези шофьори, които преди това се движеха свободно по трудни маршрути, ситуацията се влоши, но общото време за пътуване по всички пътища падна. Въпреки това, общото и дори индивидуалното време за пътуване често може да се увеличи “, заключава Дорн.

МОСКВА

В Русия има задръствания във всеки голям град, но столицата страда най-много от тях. „Огромен брой дейности са съсредоточени в Москва, включително доста специфични: финансовият сектор, науката и бизнеса. Човек, който работи, да речем, в някакъв институт, трябва да отиде там. А за продавач или човек с друга неспециализирана професия връзката към място не е толкова уместна “, казва Дорн. Освен това преобладаващият дял от работните места е концентриран в центъра, докато хората живеят по-близо до покрайнините. В резултат на това се образуват махални потоци, заемащи същите пътища, по които през по-голямата част от деня има задръствания.

Високата цена на жилищата в центъра и руският навик да смятат собствения си апартамент за голяма стойност пречат на хората да се приближат до работа. Идеята на столичните власти да „преместят” служители в покрайнините също тихо избледня. Преместването обаче няма да реши проблема: ако офисът, в който работи чиновникът, бъде преместен от центъра, да речем, в Митино, но чиновникът живее в Чертаново, той пак ще ходи на работа през половината Москва.

КАКВО ДА ПРАВЯ?

НЕ СЕ ОПИТАЙТЕ ДА махнете отделни щепсели

Основният постулат на транспортната наука е същият като в медицината: задръстванията трябва да се справят, преди да се появят. Действията, които предотвратяват образуването на задръствания, ще бъдат ползотворни, а не опитите за премахване на най-вредните задръствания на база точка по точка.„Възможно е да се коригира ситуацията на локално неефективни места, понякога е достатъчно да се вземат някои прости мерки - например да се премахне левия завой и да се направи обратен завой на 500 метра след кръстовището. Задръстването ще си отиде оттук, но изобщо няма да изчезне, а просто ще се премести на друго място “, обяснява Нурмински.

МАТЕМАТИКА

ПАРАДОКС НА БРЕЗА

Изграждането на нов път, свързващ съществуващите, може да влоши положението в цялата транспортна мрежа. Тъй като пътищата са свързани помежду си, появата на друг участък от пистата, на който сега винаги има автомобили, увеличава времето за пътуване по всички маршрути. Положението може да се подобри със затварянето на този „Браесов път“. Невъзможно е обаче да го откриете: задръстванията не се натрупват по него, а по други маршрути.

ПОСТУЛАТ ЛУИС-МОХРИДЖ

Колкото повече пътища се строят, толкова повече коли се появяват. Някои хора предпочитат да преминат от обществен транспорт към личен.

ПАРАДОКС НА ДАУНС-ТОМСЪН

Средната скорост на частно превозно средство зависи от скоростта, с която обществените потребители стигат до местоназначението си. Колкото по-слабо е развит градският транспорт, толкова повече хора предпочитат личен автомобил.

ПАРАДОКС НА PIGU-NIGHT-DOWNS

Добавянето на алтернативни пътища, при които хората избират маршрута рационално („егоистично“), води до стабилен баланс: всеки кара собствените си превозни средства, а автобусите остават празни. Освен това времето за пътуване е същото.

НЕ СТРОЙТЕ ПЪТИЩА И НЕ ВЪВЕЖДАТЕ НОВИ МАРШРУТИ

Не работи и очевидното на пръв поглед решение да се строят колкото се може повече пътища, за да се увеличи капацитетът на транспортната мрежа. „Виждайки, че има много безплатни пътища, още няколко милиона души ще преминат към автомобили и всички нови маршрути също ще спрат“, казва Дорн. Ако нарастващото търсене на пътища бъде безкрайно задоволено, рано или късно цялото свободно пространство в града ще бъде застроено с магистрали, където колите са паркирани денонощно.

Случайното въвеждане на нови маршрути на градския транспорт също е безполезно. „Типичен пример е въвеждането на нови метростанции в покрайнините“, казва Дорн. „Като се има предвид, че капацитетът на ключовите кръстовища в центъра и броят на влаковете, които могат да се движат по една линия, са ограничени, подобни мерки просто водят до „изхвърляне“на задръствания в метрото.

ПОСТАВЕТЕ СВЕТЛИНИ

Магистралите без трафик, обичани от много шофьори, също засилват колапса на движението. „Светофарите разреждат потока и не му позволяват да се сгъсти“, обяснява Нурмински. - В идеалния случай задачата на светофара е да поддържа оптимална гъстота на трафика, при която трафикът е максимален. В града това се постига при скорост от около 60 км/ч."

НАПРАВЕТЕ ПЛАТЕНИ ПЪТИЩА

В условия, характерни за повечето големи градове, когато има повече хора, които искат да пътуват по пътищата, отколкото могат да поемат, маршрутизирането се превръща в най-ефективната мярка, тоест изкуствено намаляване на привлекателността на определени пътеки. Например чрез въвеждане на тарифа. „Когато ограничението на честотната лента бъде надвишено, определено ще губите някакъв ресурс, за да компенсирате разликата между по-малко и по-ефективния маршрут. Обикновено тези ресурси са време и нерви, изгубени в трафика. Платените пътища позволяват на тези, които желаят да компенсират тази разлика не с време, а с пари “, обяснява Юри Дорн.

Ухапващите цени принуждават хората да променят навиците си: например да търсят работа, която им позволява да работят частично у дома или да отложат времето на заминаване. „Разбира се, хората са по-малко удобни, отколкото биха били с празни пътища. Но в градовете дълго време няма празни пътища: трябва да сравните текущата ситуация със ситуацията, когато градът е в задръстване. За тези, които са поели по заобиколен път или са тръгнали по-късно, нищо не се е променило: разходите остават същите. Но за тези, които са решили да платят, ситуацията се е подобрила. В същото време ефективността на пътищата като цяло се увеличава, тъй като не се измерва с липсата на задръствания, а с общото време, което всички пътуващи са прекарали на пътя “, отбелязва Дорн.

УЧЕТЕ СЕ НА НАУКАТА

„Проблемите със задръстванията по пътищата могат да бъдат решени само по изчерпателен начин, като се изчислят дългосрочните ефекти от всички въведени мерки с помощта на сложни математически модели“, казва Евгений Нурмински. "Науката е внимателна дама, за да даде правилния отговор, й трябва време, а служителите искат всичко да бъде направено вчера." Поради това често се харчат колосални пари за проекти, които дават нулев ефект или дори влошават ситуацията по пътищата.

Проблемът се усложнява допълнително от факта, че в Русия силно липсват данни, въз основа на които е възможно да се създадат адекватни транспортни модели. „В САЩ, например, този проблем беше решен със закон: ако предприемач иска да получи субсидии за изграждане на пътища или сгради, той трябва да представи предпроектно проучване, в което всички строителни параметри ще бъдат изчислени по определени методи. В резултат на това се появиха много транспортни и аналитични отдели на общински нива, които подготвят цялата необходима информация. Това създаде мощна поръчка за транспортни специалисти и сега почти всеки голям американски университет има отдел за транспортни изследвания “, казва Нурмински.

МЕХАНИЗЪМ

Всичко е логично

Често изглежда, че щепселът се е образувал без причина. Но има обяснение за мистериозното задръстване.

ОТ НИЩО ОТ НИЩО

По правило на този участък от пътя, който отдавна е отнесен, става катастрофа. Докато колите бяха на място, капацитетът на пътя спадна от, да речем, 1500 на 1000 превозни средства на час. След като извършителите на произшествието напуснат местопроизшествието, задръстването остава, докато не преминат всички натрупани автомобили. Ако за един час са се събрали 500 коли, тогава те ще напуснат задръстването „без причина“за още 20 минути и през цялото това време нови коли ще се изправят в опашката на задръстването.

КОНФЛИКТИ ПРИ ЛОШО ВРЕМЕ

Дори при липса на произшествия задръстванията по пътищата се увеличават: шофьорите са склонни да спазват безопасна дистанция, плътността на превозните средства и капацитетът на пътя намаляват.

Заглушаване от другата страна на инцидент

Такива задръствания се образуват поради любопитството на шофьорите. Дори ако водачът спре леко, всички автомобили, движещи се зад него, също са принудени да забавят. Капацитетът спада и тази вълна на забавяне се разпространява надолу по течението. Автомобилите, които преминават от един ред на друг, дават същия ефект: принуждават няколко ленти да забавят едновременно.

ПРОМЯНЕТЕ МИСЛЕНЕТО

Невъзможно е да се разрушат задръстванията в руските градове, без да се променят социалните стереотипи. „Решаването на проблема с това как хората стигат до центъра и обратно всеки ден е безполезно. Трябва да мотивирате хората да избират други места, където да отидат “, казва Дорн. Но докато работните места, особено в Москва, са съсредоточени в центъра, където жилищата са чудовищно скъпи и на практика няма „бял“пазар за наем, няма реални инструменти, които биха могли да увеличат мобилността на гражданите.

„Решаването на проблема със задръстванията и правенето на живот приемлив за всички изисква дългосрочен план на града, който отчита повече от ситуацията с трафика“, казва Дорн. - Логиката на този план ще диктува как да се изгради транспортна система. И чрез безкрайно приспособяване към настоящите нужди на автомобилистите, след 10 години проблемът може да се влоши и ще стане нереалистично да го решим.