Ako nás obťažujú autá, spôsobujú zápchy a kolapsy

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Naposledy zmenené: 2023-12-16 16:15

Výstavba diaľnic zhoršuje situáciu na cestách. Nové trasy vedú k dopravnému kolapsu. Navigátory urýchľujú preťaženie. Prečo zdanlivo správne opatrenia zhoršujú problém s dopravnými zápchami?

Úrady veselo informujú o tom, čo sa urobilo pre zlepšenie situácie na cestách a presúvanie sa po meste zaberá stále viac času. Motoristi považujú zápchy za dôsledok korupčného sprisahania alebo totálnej neschopnosti úradníkov, pretože každý, kto má auto, si je istý, že pozná odpovede na večné ruské otázky.

KTO JE VINNÝ?

CESTY

Základnou charakteristikou cesty, ktorá určuje, či na nej vzniknú dopravné zápchy, je priepustnosť. A jeho limit je asi 1 500 áut za hodinu na jeden pás. Ani kvalita asfaltu, ani nárazníky, ani značenie nedokážu tento ukazovateľ zvýšiť, pretože autá si musia udržiavať niekoľkosekundový odstup a majú fyzickú veľkosť. „Navyše, priepustnosť cesty je vo všeobecnosti určená priepustnosťou jej najužšieho bodu,“poznamenáva matematik, docent na Katedre technológií modelovania komplexných systémov na Vysokej škole ekonomickej Yuri Dorn. - Povedzme, že ak sa krásna päťprúdová diaľnica v dĺžke 1000 km na jednom mieste zúži na dva pruhy, jej celková kapacita bude ako dvojprúdová cesta. A ešte horšie: v dôsledku toho, že autá spomaľujú a menia sa z piatich radov na dva, bude konečná priepustnosť nižšia.

Cesty majú ďalšie vlastnosti, ktoré sa zdajú byť v rozpore so zdravým rozumom. Takže so zvýšením rýchlosti pohybu sa môže znížiť kapacita cesty. „Počet áut prechádzajúcich prierezom ulice za jednotku času, rýchlosť áut a hustotu premávky v mechanike dopravy spája jednoduchý vzorec N = vq,“vysvetľuje Evgeny Nurminsky, odborník na matematické modelovanie. dopravné toky, profesor Katedry matematických metód v ekonómii na Fakulte prírodných vied Federálnej univerzity Ďalekého východu. … - N je intenzita dopravy, auto / h; v - rýchlosť vozidla, km / h; q - hustota prietoku, auto / km. Zmenou jedného parametra ťaháme zvyšok so sebou. Ak sa autá pohybujú rýchlosťou 200 km/h, hustota premávky bude veľmi nízka, pretože vodiči budú musieť udržiavať veľkú vzdialenosť. V súlade s tým bude tok áut, ktorý sa rovná súčinu hustoty a rýchlosti, menší, ako by bol pri rýchlosti 60 km/h.

SÁM KORKU

Kým zvýšenie rýchlosti môže viesť k poklesu premávky na ceste, rovnaký efekt sa dosiahne znížením rýchlosti. Automobilová premávka dramaticky klesá, keď autá idú pomalšie ako 20 km/h. „Pri takejto nízkej rýchlosti sa zo zápchy nedostane maximálne 1 500 áut za hodinu: na to sa pohybujú príliš pomaly. Ak odíde len 1000 áut, za hodinu sa v zápche zloží 500 áut. Ak vezmeme do úvahy fyzickú veľkosť auta (asi päť metrov) a vzdialenosť od susedných áut, dopravná zápcha je dlhá 2,5 km, “popredný analytik spoločnosti Yandex. Dopravné zápchy Leonid Mednikov. A k miestu zápchy neustále jazdia nové autá, takže sa nemusí veľmi dlho rozpustiť.

TECHNIKA

Čo Yandex. Dopravné zápchy"

Najpopulárnejšou službou v Rusku, ktorá zobrazuje preťaženie v reálnom čase, je Yandex. Dopravné zápchy . Vodiči ho obviňujú z „prekrúcania“údajov a skresľovania situácie. Vedúci analytik služby Leonid Mednikov odpovedal na hlavné sťažnosti používateľov.

Zaťaženie mesta sa určuje na základe posúdenia situácie na hlavných uliciach a diaľniciach, ktorých zoznam sa mení len málo. Tieto cesty tvoria „prepravný rám“, ktorý vám umožňuje cestovať po celom meste. Služba udržiava hodnotiacu škálu tak, aby 10 bodov odrážalo skutočne „mŕtvu“návštevnosť. Ak sa hodnotenia nezmenia, potom pri všeobecnom zhoršení situácie v meste (bohužiaľ!) služba vždy udelí 10 bodov a vodiči nebudú schopní primerane predpovedať, ako dlho bude cesta trvať.

Predtým boli cesty s rýchlosťou vyššou ako 30 km/h zobrazené zelenou farbou, menej ako 15 km/h červenou, všetko v strede bolo zobrazené žltou farbou. Teraz však služba používa relatívnu farebnú gradáciu: odráža dopravné zápchy nie vo všeobecnosti, ale v porovnaní s obvyklou situáciou pre toto miesto. Preto môže byť premávka na „žltej“časti Moskovského okruhu v skutočnosti rýchlejšia ako na „zelenej“časti bočnej ulice so semaformi a prechodmi.

Služba zobrazuje predpokladanú situáciu na základe údajov z minulosti na konkrétnej stránke. Ale trasa sa stále buduje bez zohľadnenia týchto informácií. Preto po odchode tesne pred večernou špičkou sa uprostred cesty môžete dostať do hustej dopravnej zápchy, ktorá sa vytvorila za pár minút. „Zohľadnenie prognózy vývoja situácie je zatiaľ jediná vec, v ktorej sú ľudia pred navigátorom,“hovorí Leonid Mednikov.

ŠTRUKTÚRA MESTA

Jednou z najefektívnejších štruktúr mesta, ktorá umožňuje najlepšie rozloženie dopravných tokov, je štruktúra štvorcového hniezda. Ale väčšina miest v Rusku má kruhovú štruktúru s okruhmi ciest. Takéto mestá vznikali na mieste pevností, ktoré sa postupne rozširovali. Takáto štruktúra bola ideálna na ochranu pred agresívnymi susedmi, ale dopravné toky v okružných mestách sú rozložené tak zle, ako je to len možné: centrálne okružné diaľnice aj výjazdové diaľnice, po ktorých sa ľudia dostanú do centra ráno a opustia ho večer., ukáže sa, že je preťažený. „Navyše v megalopolisoch s prstencovou štruktúrou vodiči zažívajú obrovské prekročenia, niekedy aj desiatky kilometrov za jazdu,“dodáva Yuri Dorn.

Vedci tvrdia, že mestá v tvare prstenca majú často nízku konektivitu. To znamená, že existuje len málo spôsobov, ako sa dostať z jedného miesta na druhé a autá sa hromadia na kľúčových cestách, ktoré inak nemôžu prejsť.

V snahe vyložiť stále stojace diaľnice spájajúce rôzne časti mesta, úrady rozširujú cesty, ale to nie je efektívne. Napríklad mnohé moskovské diaľnice vedú na jednom konci do upchatého centra a na druhom konci do husto osídlených spacích vakov. „Výjazd/vjazd na takéto diaľnice vytvára dopravné zápchy, ktoré sa s rastom mesta ocitnú hlboko vo vnútri.

Takéto diaľnice navyše prerušia existujúce dopravné trasy, poznamenáva Nurminsky. "Na neutralizáciu škodlivého efektu je potrebné vybudovať veľa prestupových uzlov a obchvatov, čo vyvracia pôvodnú myšlienku a je to veľmi nákladné."

PLATBA

Uhol pohľadu

Dopravné toky možno opísať s rôznym stupňom „aproximácie“a na tento účel sa používa matematický aparát z rôznych oblastí vedy. Miestne rozhodnutia vodičov sú modelované pomocou teórie celulárnych automatov. Na popis správania sa dopravných prúdov na úrovni jednotlivých komunikácií sa využíva aparát hydrodynamiky - náuka o správaní kvapalín. Teória hier a teória optimalizácie sa používajú na predpovedanie zaťaženia dopravnej siete a rozloženia tokov pozdĺž trás.

VODIČOV

Každý, kto šoféruje auto, vie, že nanosekunda je čas, po ktorom začne vodič zozadu trúbiť po zapnutí zeleného semafora. Motoristi, ktorí sa považujú za rozumných, sú v takýchto chvíľach veľmi mrzutí, pretože veria, že krátke zdržanie neovplyvní dopravnú situáciu. A mýlia sa."Pomalosť jazdy môže vyvolať preťaženie," hovorí Nurminsky. - Dopravná zápcha je nelineárny systém so silnou pozitívnou spätnou väzbou, to znamená, že v reakcii na prichádzajúce signály sa správa úplne inak, ako očakávate. Napríklad ste počas jazdy telefonovali a spomalili. Zdá sa, že je to v poriadku, ale všetci vodiči za vami sú nútení spomaliť - a je tu dopravná zápcha, ktorá sa môže rozpustiť aj na hodinu."

No hlavným dôvodom nárastu dopravných zápch je práve zvýšená racionalita vodičov. Aj keď má motorista pre jednoduchosť na výber z dvoch ciest – samozrejme, prikloní sa k najrýchlejšej trase. To isté urobia aj ostatní vodiči, ktorí majú v úmysle jazdiť rovnakým smerom. Výsledkom je, že rýchlejšia cesta sa skôr zaplní autami, jej kapacita už nepostačuje – a vzniká dopravná zápcha. Motoristi, ktorí odišli neskôr, vidiac, že na ich obľúbenej trase je dopravná zápcha, idú po dlhšej, ale jednoduchšej ceste, pretože teraz sú cestovné časy na oboch trasách rovnaké. Ak by niektorí z vodičov spočiatku uprednostnili dlhšiu trasu, na krátkej by nevznikla zápcha.

Situácia, keď sa cestovný čas na všetkých skutočne používaných trasách zhoduje, sa v dopravnom modelovaní nazýva Nash - Wardropova rovnováha. V tomto stave žiadny pokus vodiča o zmenu trasy nemôže skrátiť čas jazdy. Navyše, ako nedávno ukázali vedci z Kórey a Spojených štátov, vyhadzovanie motoristov na obchvaty, aby ušetrili pár minút, výrazne zhoršuje celkovú situáciu. Keď je veľa áut, situácia na ceste sa nevyhnutne dostane do rovnováhy Nash-Wardrop. S rozšírením navigátorov, ktoré ukazujú dopravné zápchy, sa „vkrádanie“do nich zrýchlilo: vodiči, ktorí teraz odchádzajú neskôr, okamžite použijú obchádzku. Ako však vysvetľuje Jurij Dorn, navigátori situáciu nezhoršujú. Urýchľujú vznik dopravných zápch, no v každej je menej áut – niektorí vodiči totiž hneď idú po náhradnej trase. Niektorí motoristi navyše posúvajú časy odchodov, aby vyrovnali špičkové zaťaženie. Napokon, vďaka navigátorom sa veľa ľudí dozvie o obchádzkových cestách. „Samozrejme, pre tých vodičov, ktorí predtým voľne jazdili na zložitých trasách, sa situácia zhoršila, ale celkový čas jazdy na všetkých cestách sa znížil. Celkové a dokonca aj jednotlivé cestovné časy sa však často môžu predĺžiť, “uzatvára Dorn.

MOSKVA

V Rusku sú zápchy v každom veľkom meste, no najviac nimi trpí hlavné mesto. „V Moskve sa sústreďuje veľké množstvo aktivít, vrátane celkom špecifických: finančný sektor, veda a podnikanie. Človek, ktorý pracuje povedzme v nejakom ústave, tam musí ísť. A pre predajcu alebo osobu s inou nešpecializovanou profesiou nie je odkaz na miesto taký relevantný, “hovorí Dorn. Okrem toho sa drvivá časť pracovných miest sústreďuje v centre, pričom ľudia bývajú bližšie k okrajom. V dôsledku toho sa vytvárajú kyvadlové prúdy, ktoré zaberajú rovnaké cesty, na ktorých sú väčšinu dňa dopravné zápchy.

Vysoké náklady na bývanie v centre a ruský zvyk považovať vlastný byt za veľkú hodnotu bránia ľuďom sťahovať sa bližšie k práci. Myšlienka úradov hlavného mesta „presídliť“úradníkov na perifériu sa tiež potichu rozplynula. Presunom sa však problém nevyrieši: ak sa kancelária, kde úradník pracuje, presunie z centra povedzme do Mitina, ale úradník býva v Čertanove, aj tak bude chodiť do práce cez polovicu Moskvy.

ČO ROBIŤ?

NEPOKÚŠAJTE SA ODSTRÁNIŤ SAMOSTATNÉ ZÁSTRČKY

Hlavný postulát dopravnej vedy je rovnaký ako v medicíne: dopravné zápchy sa musia vysporiadať skôr, ako sa objavia. Opatrenia, ktoré zabránia vzniku zápch, budú plodné, a nie pokusy odstrániť najškodlivejšie dopravné zápchy na bodovej báze.„Na lokálne neefektívnych miestach je možné situáciu napraviť, niekedy stačí urobiť niekoľko jednoduchých opatrení – napríklad odstrániť odbočenie doľava a 500 metrov za križovatkou odbočiť. Dopravná zápcha odtiaľto zmizne, ale vôbec nezmizne, ale jednoducho sa presunie na iné miesto, “vysvetľuje Nurminsky.

MATEMATIKA

PARADOX BRESA

Vybudovanie novej cesty spájajúcej existujúce by mohlo zhoršiť situáciu v celej dopravnej sieti. Keďže cesty sú prepojené, vzhľad ďalšieho úseku trate, na ktorom sú teraz vždy autá, zvyšuje čas jazdy na všetkých trasách. Situáciu možno zlepšiť uzavretím tejto „Braesovskej cesty“. Nedá sa to však odhaliť: dopravné zápchy sa nehromadia na ňom, ale na iných trasách.

POSTULUJE LEWIS-MOHRIDGE

Čím viac ciest sa postaví, tým viac áut sa objaví. Niektorí ľudia uprednostňujú prestup z verejnej dopravy na osobnú.

DOWNS-THOMSONOV PARADOX

Priemerná rýchlosť súkromného vozidla závisí od rýchlosti, akou sa verejní používatelia dostanú do cieľa. Čím je verejná doprava menej rozvinutá, tým viac ľudí preferuje súkromné auto.

PARADOX PIGU-NIGHT-DOWNS

Pridanie alternatívnych ciest, kde si ľudia vyberajú trasu racionálne („sebecky“), vedie k stabilnej rovnováhe: každý jazdí vlastným vozidlom a autobusy zostávajú prázdne. Navyše čas cesty je rovnaký.

NESTAVAJTE CESTY A NEZAVÁDZAJTE NOVÉ TRASY

Nefunguje ani zdanlivo samozrejmé rozhodnutie postaviť čo najviac ciest, aby sa zvýšila kapacita dopravnej siete. „Keďže je veľa voľných ciest, niekoľko miliónov ľudí prejde na autá a všetky nové trasy sa tiež zastavia,“hovorí Dorn. Ak sa donekonečna uspokojí rastúci dopyt po cestách, skôr či neskôr sa všetok voľný priestor v meste zaplní diaľnicami, kde autá parkujú nonstop.

Náhodne zavádzať nové trasy MHD je tiež zbytočné. „Typickým príkladom je zavedenie nových staníc metra na okraji mesta,“hovorí Dorn. "Vzhľadom na to, že kapacita kľúčových uzlov v centre a počet vlakov, ktoré môžu jazdiť na jednej linke, sú obmedzené, takéto opatrenia jednoducho vedú k "vyhadzovaniu" dopravných zápch v metre."

VLOŽTE SVETLÁ

Dopravný kolaps prehlbujú aj diaľnice bez premávky, ktoré milujú mnohí motoristi. „Semafory obmedzujú tok a nedovoľujú mu zhustnúť,“vysvetľuje Nurminsky. - V ideálnom prípade je úlohou semafora udržiavať optimálnu hustotu premávky, pri ktorej je plynulosť premávky maximálna. V meste sa to dosiahne rýchlosťou asi 60 km/h.

UROBIŤ PLATENÉ CESTY

V podmienkach, ktoré sú typické pre väčšinu veľkých miest, keď sa po cestách chce pohybovať viac ľudí, ako sa im zmestí, sa najúčinnejším opatrením stáva routing, teda umelé znižovanie atraktivity určitých ciest. Napríklad zavedením cestovného. „Keď sa prekročí limit šírky pásma, určite budete míňať nejaké zdroje, aby ste vyrovnali rozdiel medzi viac a menej efektívnou cestou. Zvyčajne sú tieto zdroje čas a nervy stratené v premávke. Spoplatnené cesty umožňujú tým, ktorí chcú tento rozdiel kompenzovať nie časom, ale peniazmi, “vysvetľuje Yuri Dorn.

Prehnané ceny nútia ľudí zmeniť svoje návyky: napríklad hľadať si prácu, ktorá im umožní čiastočne pracovať doma alebo odložiť čas odchodu. „Samozrejme, ľudia sa cítia menej pohodlne, ako by boli s prázdnymi cestami. V mestách však už dávno nie sú prázdne cesty: je potrebné porovnať súčasnú situáciu so situáciou, keď je mesto v dopravnej zápche. Pre tých, ktorí išli obchádzkou alebo odišli neskôr, sa nič nezmenilo: náklady zostávajú rovnaké. No pre tých, ktorí sa rozhodli zaplatiť, sa situácia zlepšila. Zároveň sa vo všeobecnosti zvyšuje efektívnosť ciest, pretože sa nemeria absenciou dopravných zápch, ale celkovým časom, ktorý všetci cestujúci strávili na ceste, “poznamenáva Dorn.

UČTE SA O VEDE

„Problémy preťaženia ciest možno vyriešiť iba komplexným spôsobom, a to výpočtom dlhodobých účinkov všetkých zavedených opatrení pomocou zložitých matematických modelov,“hovorí Jevgenij Nurminsky. "Veda je premyslená dáma, dať správnu odpoveď potrebuje čas a úradníci chcú, aby sa všetko stihlo včera." Z tohto dôvodu sa často míňajú obrovské peniaze na projekty, ktoré majú nulový efekt alebo dokonca zhoršujú situáciu na cestách.

Problém ďalej komplikuje fakt, že Rusku veľmi chýbajú dáta, na základe ktorých je možné vytvárať adekvátne dopravné modely. “Napríklad v USA tento problém riešili zákonom: ak chce developer získať dotácie na výstavbu ciest alebo budov, musí predložiť štúdiu realizovateľnosti, v ktorej budú podľa určitých metód vypočítané všetky parametre stavby. Na magistráte sa tak objavilo množstvo dopravných a analytických oddelení, ktoré pripravujú všetky potrebné informácie. To vytvorilo silnú objednávku pre dopravných špecialistov a teraz má takmer každá veľká americká univerzita divíziu dopravného výskumu, “hovorí Nurminsky.

MECHANIZMUS

Všetko je logické

Často sa zdá, že zátka sa vytvorila bez dôvodu. Záhadná zápcha má ale vysvetlenie.

KORKU Z NIČA

Na tomto úseku cesty sa spravidla stala nehoda, ktorá bola už dávno odvezená. Kým boli autá na mieste, kapacita cesty klesla povedzme z 1 500 na 1 000 vozidiel za hodinu. Po tom, čo vinníci nehody odídu z miesta, zápcha zostáva, kým neprejdú všetky nahromadené autá. Ak sa za hodinu zhromaždí 500 áut, opustia zápchu „bezdôvodne“ďalších 20 minút a celý tento čas sa na konci zápchy dostanú nové autá.

KONFLIKTY ZA ZLÉHO POČASIA

Dokonca aj bez nehôd narastá preťaženie ciest: vodiči majú tendenciu dodržiavať bezpečnú vzdialenosť, hustota vozidiel a kapacita ciest klesá.

Rušičky na druhej strane nehody

Takéto zápchy sa tvoria kvôli zvedavosti motoristov. Aj keď vodič mierne pribrzdí, všetky autá jazdiace za ním sú tiež nútené spomaliť. Kapacita klesá a táto spomaľovacia vlna sa šíri po prúde. Autá prechádzajúce z jedného radu do druhého majú rovnaký efekt: nútia spomaliť niekoľko jazdných pruhov naraz.

ZMENIŤ MYSLENIE

Je nemožné zničiť dopravné zápchy v ruských mestách bez zmeny spoločenských stereotypov. „Riešiť problém, ako sa ľudia každý deň dostanú do centra a späť, je márne. Musíte motivovať ľudí, aby si vybrali iné miesta, kam ísť, “hovorí Dorn. No zatiaľ čo sa pracovné miesta, najmä v Moskve, sústreďujú v centre, kde je bývanie monštruózne drahé a prakticky neexistuje „biely“trh s prenájmom, neexistujú žiadne skutočné nástroje, ktoré by mohli zvýšiť mobilitu občanov.

„Riešenie problému s dopravnými zápchami a prijateľnosť života pre každého si vyžaduje dlhodobý plán mesta, ktorý zohľadňuje nielen dopravnú situáciu,“hovorí Dorn. - Logika tohto plánu bude diktovať, ako vybudovať dopravný systém. A nekonečným prispôsobovaním sa aktuálnym potrebám motoristov sa o 10 rokov môže problém zhoršiť a bude nereálne ho vyriešiť.