Com ens assetgen els cotxes, provocant embussos i col·lapses

2024 Autora: Seth Attwood | [email protected]. Última modificació: 2023-12-16 16:00

La construcció d'autopistes empitjora la situació a les carreteres. Les noves vies provoquen col·lapse del trànsit. Els navegadors acceleren la congestió. Per què, aparentment, les mesures adequades agreugen el problema dels embussos de trànsit?

Les autoritats informen alegrement del que s'ha fet per millorar la situació a les carreteres, i moure's per la ciutat requereix cada cop més temps. Els automobilistes consideren que els embussos de trànsit són el resultat d'una conspiració corrupta o de la total incompetència dels funcionaris, perquè tothom que té un cotxe està segur que coneix les respostes a les eternes preguntes russes.

QUI ÉS CULPABLE?

CARRETERES

Una característica fonamental d'una carretera que determina si hi haurà embussos de trànsit és el rendiment. I el seu límit és d'uns 1.500 cotxes per hora per franja. Ni la qualitat de l'asfalt, ni els para-xocs, ni les marques poden augmentar aquest indicador, perquè els cotxes han de mantenir una distància de diversos segons i tenen una mida física. "A més, el rendiment d'una carretera està determinat generalment pel rendiment del seu punt més estret", assenyala el matemàtic, professor titular del Departament de Tecnologies de Modelització de Sistemes Complexos de l'Escola Superior d'Economia Yuri Dorn. - Diguem, si una bonica autopista de cinc carrils de 1000 km de llarg en un sol lloc s'estreny a dos carrils, la seva capacitat total serà com una carretera de dos carrils. I encara pitjor: a causa del fet que els cotxes estan alentint-se, passant de cinc files a dues, el rendiment final serà menor".

Les carreteres tenen altres característiques que semblen contradir el sentit comú. Així, amb un augment de la velocitat de moviment, la capacitat de la carretera pot disminuir. "El nombre de cotxes que passen per la secció transversal del carrer per unitat de temps, la velocitat dels cotxes i la densitat del trànsit en la mecànica del transport estan connectats per una fórmula simple N = vq", explica Evgeny Nurminsky, expert en modelització matemàtica de fluxos de trànsit, professor del Departament de Mètodes Matemàtics en Economia de l'Escola de Ciències Naturals de la Universitat Federal de l'Extrem Orient. … - N és la intensitat del trànsit, auto/h; v - velocitat del vehicle, km / h; q - densitat de flux, automàtic / km. Si canviem un paràmetre, en fem la resta amb nosaltres. Si els cotxes es mouen a una velocitat de 200 km/h, la densitat de trànsit serà molt baixa, perquè els conductors hauran de mantenir una llarga distància. En conseqüència, el flux dels cotxes, que és igual al producte de la densitat i la velocitat, serà inferior al que seria a una velocitat de 60 km / h ".

EL SURO TU MATEIX

Si bé un augment de la velocitat pot provocar una disminució del trànsit a la carretera, el mateix efecte s'aconsegueix amb una disminució de la velocitat. El trànsit de cotxes disminueix dràsticament quan els cotxes van a menys de 20 km/h. “A una velocitat tan baixa, el màxim possible de 1.500 cotxes per hora no sortiran de l'embús: es mouen massa lentament per a això. Si només surten 1000 cotxes, 500 cotxes es muntaran en un embús en una hora. Tenint en compte la mida física del cotxe (uns cinc metres) i la distància als cotxes veïns, un embús té 2,5 km de llarg ", un analista líder de Yandex. Embussos de trànsit "Leonid Mednikov. I els cotxes nous condueixen constantment fins al lloc de la congestió, de manera que és possible que no es dissolgui durant molt de temps.

TÈCNICA

Quin Yandex. Embussos de trànsit"

El servei més popular a Rússia que mostra congestió en temps real és Yandex. Embussos de trànsit". Els conductors l'acusen de "torcer" les dades i tergiversar la situació. L'analista líder del servei Leonid Mednikov va respondre a les principals queixes dels usuaris.

La càrrega de treball de la ciutat es determina a partir de l'avaluació de la situació dels principals carrers i autopistes, la llista de les quals canvia poc. Aquestes carreteres formen un "marc de transport" que permet circular per tota la ciutat. El servei manté una escala de valoració perquè els 10 punts reflecteixin el trànsit realment "mort". Si les qualificacions es mantenen sense canvis, amb un deteriorament general de la situació a la ciutat (ai!), El servei sempre donarà 10 punts i els conductors no podran predir adequadament quant de temps durarà el viatge.

Anteriorment, les carreteres amb una velocitat superior a 30 km/h es mostraven en verd, menys de 15 km/h en vermell, tot al mig es mostrava en groc. Però ara el servei utilitza una gradació de color relativa: reflecteix la congestió del trànsit no en general, sinó en comparació amb la situació habitual d'aquest lloc. Per tant, el trànsit al tram "groc" de la carretera de circumval·lació de Moscou pot ser, de fet, més ràpid que al tram "verd" d'un carrer lateral amb semàfors i encreuaments.

El servei mostra la situació prevista a partir de dades anteriors d'un lloc específic. Però la ruta encara s'està construint sense tenir en compte aquesta informació. Per tant, després d'haver sortit just abans de l'hora punta del vespre, al mig del camí et pots ficar en un dens embús, que es va formar en pocs minuts. "Tenint en compte la previsió de l'evolució de la situació és fins ara l'únic en què la gent està per davant del navegant", diu Leonid Mednikov.

ESTRUCTURA DE LA CIUTAT

Una de les estructures més eficients de la ciutat, que permet la millor distribució dels fluxos de trànsit, és l'estructura de niu de plaça. Però la majoria de ciutats de Rússia tenen una estructura d'anell amb carreteres de radi. Aquestes ciutats es van formar al lloc de les fortaleses, expandint-se gradualment. Aquesta estructura era ideal per protegir-se dels veïns bel·ligerants, però els fluxos de trànsit a les ciutats de circumval·lació es distribueixen tan malament com sigui possible: tant les carreteres centrals com les de sortida, per les quals la gent arriba al centre al matí i el surt al vespre., resulten estar sobrecarregats. "A més, a les megalòpolis amb estructura d'anell, els conductors experimenten desbordaments colossals, de vegades desenes de quilòmetres per viatge", afegeix Yuri Dorn.

Els científics diuen que les ciutats en forma d'anell sovint tenen poca connectivitat. És a dir, hi ha poques maneres d'anar d'un lloc a un altre, i els cotxes s'acumulen a les carreteres clau que no poden passar d'una altra manera.

Tractant de descarregar les carreteres sempre aturades que connecten diferents barris de la ciutat, les autoritats estan ampliant les carreteres, però això no és efectiu. Per exemple, moltes de les carreteres de sortida de Moscou arriben a un centre congestionat en un extrem, i a l'altre extrem amb sacs de dormir densament poblats. “La sortida / entrada d'aquestes autopistes creen punts de congestió de trànsit que, amb el creixement de la ciutat, es troben endins.

A més, aquestes autopistes tallen les rutes de transport existents, assenyala Nurminsky. "Per neutralitzar l'efecte nociu, cal construir molts intercanvis i desviaments, cosa que refuta la idea original i és molt costós".

PAGAMENT

Angle de visió

Els fluxos de trànsit es poden descriure amb diferents graus d'"aproximació", i per això s'utilitza un aparell matemàtic de diferents camps de la ciència. Les decisions locals dels conductors es modelen mitjançant la teoria dels autòmats cel·lulars. Per descriure el comportament dels fluxos de trànsit a nivell de carreteres individuals, s'utilitza l'aparell d'hidrodinàmica, la ciència del comportament dels fluids. La teoria de jocs i la teoria de l'optimització s'utilitzen per predir la càrrega a la xarxa de transport i la distribució dels fluxos al llarg de les rutes.

CONDUCTORS

Qualsevol que condueixi un cotxe sap que un nanosegon és el temps després del qual el conductor del darrere comença a tocar el claxon després d'encendre el semàfor verd. Els motoristes que es consideren raonables estan molt molests en aquests moments, creient que una breu demora no afectarà la situació del trànsit. I s'equivoquen."Conduir lentament pot provocar congestió", diu Nurminsky. - L'embotellament és un sistema no lineal amb un fort feedback positiu, és a dir, en resposta als senyals entrants, es comporta de manera completament diferent del que espereu. Per exemple, estàveu al telèfon mentre conduïu i vau reduir la velocitat. Sembla que està bé, però tots els conductors que hi ha al teu darrere es veuen obligats a reduir la velocitat i hi ha un embús que es pot dissoldre durant una hora".

Però el motiu principal de l'augment dels embussos és precisament l'augment de la racionalitat dels conductors. Fins i tot si per senzillesa el motorista pot triar entre dues carreteres, és clar, s'inclinarà cap a la ruta més ràpida. Altres conductors que tinguin la intenció de circular en la mateixa direcció faran el mateix. Com a resultat, una carretera més ràpida és més probable que s'ompli de cotxes, la seva capacitat ja no és suficient i es forma un embull. Els automobilistes que van marxar més tard, en veure que hi havia un embús a la seva ruta preferida, prenen un camí més llarg, però més fàcil, perquè ara els temps de trajecte en ambdós itineraris són iguals. Si alguns dels conductors preferissin inicialment un recorregut més llarg, no hi hauria embussos en el recorregut curt.

La situació en què el temps de viatge en totes les rutes realment utilitzades esdevé el mateix s'anomena equilibri de Nash - Wardrop en el modelatge de transport. En aquest estat, cap intent del conductor de canviar la ruta pot reduir el temps de viatge. A més, com han demostrat recentment científics de Corea i els Estats Units, llançar motoristes a les carreteres de circumval·lació per tal d'estalviar uns minuts empitjora notablement la situació general. Quan hi ha molts cotxes, la situació de la carretera arriba inevitablement a un equilibri Nash-Wardrop. Amb la proliferació de navegadors que mostren embussos de trànsit, el "foc" s'ha accelerat: els conductors que marxen més tard ara es desvien immediatament. Però, com explica Yuri Dorn, els navegants no empitjoren la situació. Acceleren la formació d'embussos, però hi ha menys cotxes a cadascun; després de tot, alguns dels conductors van immediatament per una ruta alternativa. A més, alguns motoristes canvien els horaris de sortida per suavitzar les pics de càrrega. Finalment, gràcies als navegants, moltes persones aprenen sobre les carreteres de circumval·lació. "Per descomptat, per als conductors que abans circulaven lliurement per rutes complicades, la situació va empitjorar, però el temps total de viatge a totes les carreteres va disminuir. Tanmateix, els temps de viatge totals i fins i tot individuals sovint poden augmentar ", conclou Dorn.

MOSCOU

A Rússia, hi ha embussos de trànsit a qualsevol gran ciutat, però la capital en pateix sobretot. “A Moscou es concentren un gran nombre d'activitats, incloses algunes molt específiques: el sector financer, la ciència i els negocis. Una persona que treballa, diguem, en algun institut, hi ha d'anar. I per a un venedor o una persona amb una altra professió no especialitzada, la vinculació a un lloc no és tan rellevant”, diu Dorn. A més, la proporció aclaparadora de llocs de treball es concentra al centre, mentre que la gent viu més a prop dels afores. Com a conseqüència, es formen fluxos de pèndol, ocupant les mateixes carreteres, en les quals hi ha embussos la major part del dia.

L'elevat cost de l'habitatge al centre i l'hàbit rus de considerar el seu propi apartament un gran valor impedeixen que la gent s'apropi a la feina. La idea de les autoritats de la capital de "reubicar" els funcionaris als afores també s'ha esvaït tranquil·lament. Tanmateix, el trasllat no solucionarà el problema: si l'oficina on treballa l'oficial es trasllada del centre, per exemple, a Mitino, però el funcionari viu a Chertanovo, encara anirà a treballar per la meitat de Moscou.

QUÈ FER?

NO INTENTAR D'EXTREURE ELS TOPES SEPARATS

El postulat principal de la ciència del transport és el mateix que en medicina: els embussos s'han de tractar abans que apareguin. Les accions que eviten les congestions seran fructíferes, més que els intents d'eliminar puntualment els embussos de trànsit més nocius."És possible corregir la situació en llocs localment ineficaços, de vegades n'hi ha prou amb prendre algunes mesures senzilles, per exemple, treure el gir a l'esquerra i fer un gir en U 500 metres després de la intersecció. L'embús desapareixerà d'aquí, però no desapareixerà en absolut, sinó que simplement es traslladarà a un altre lloc ", explica Nurminsky.

MATEMÀTIQUES

PARADOXA DE BRESA

La construcció d'una nova carretera que uneixi les existents podria empitjorar la situació de tota la xarxa de transport. Atès que les carreteres estan interconnectades, l'aparició d'un altre tram de la via, en el qual ara sempre hi ha cotxes, augmenta el temps de recorregut en totes les rutes. La situació es pot millorar tancant aquesta "carretera de Braesov". Tanmateix, és impossible detectar-ho: no s'acumulen embussos en ell, sinó en altres vies.

POSTULAT LEWIS-MOHRIDGE

Com més carreteres es construeixen, més cotxes apareixen. Algunes persones prefereixen canviar de transport públic a personal.

PARADOXA DE DOWNS-THOMSON

La velocitat mitjana d'un vehicle privat depèn de la velocitat amb què els usuaris públics arriben al seu destí. Com menys desenvolupat està el transport públic, més gent prefereix un cotxe privat.

PARADOXA DEL PIGU-NIT-BAIXES

Afegir carreteres alternatives, on la gent tria la ruta de manera racional (“egoistament”), porta a un equilibri estable: cadascú condueix el seu propi vehicle i els autobusos romanen buits. A més, el temps de viatge és el mateix.

NO CONSTRUIXEU CARRETERES I NO INTRODUIXEU NOVES RUTES

Tampoc funciona la decisió aparentment evident de construir el màxim de carreteres per augmentar la capacitat de la xarxa de transport. "Vent que hi ha moltes carreteres gratuïtes, diversos milions de persones més canviaran als cotxes i totes les rutes noves també s'aturaran", diu Dorn. Si la creixent demanda de carreteres es satisfà sense parar, tard o d'hora tot l'espai lliure de la ciutat es construirà amb autopistes, on els cotxes s'aparquen les 24 hores del dia.

Introduir noves vies de transport públic a l'atzar també és inútil. "Un exemple típic és la introducció de noves estacions de metro als afores", diu Dorn. "Tenint en compte que la capacitat de les cruïlles clau al centre i el nombre de trens que es poden circular en una línia són limitades, aquestes mesures simplement condueixen a" llançar "embussos de trànsit al metro".

INSERIMENT ELS LLUMS

Les autopistes sense trànsit, estimades per molts motoristes, també agreugen el col·lapse del trànsit. "Els semàfors redueixen el flux i no permeten que s'engrossi", explica Nurminsky. - Idealment, la tasca d'un semàfor és mantenir una densitat de trànsit òptima en la qual el flux de trànsit sigui màxim. A la ciutat, això s'aconsegueix a una velocitat d'uns 60 km/h".

FER CARRETERES DE PAGAMENT

En condicions típiques de la majoria de les grans ciutats, quan hi ha més gent que vol circular per les carreteres de la que poden acollir, l'itinerari esdevé la mesura més eficaç, és a dir, reduir artificialment l'atractiu de determinats camins. Per exemple, introduint una tarifa. "Quan se superi el límit d'ample de banda, definitivament malgastareu alguns recursos per compensar la diferència entre la ruta més eficient i la menys eficient. Normalment aquests recursos són temps i nervis perduts en el trànsit. Les autopistes permeten compensar aquesta diferència no amb temps, sinó amb diners", explica Yuri Dorn.

Els preus mossegants obliguen la gent a canviar els seus hàbits: per exemple, buscar una feina que els permeti treballar parcialment a casa o ajornar l'hora de sortida. “Per descomptat, la gent està menys còmoda del que estaria amb carreteres buides. Però fa molt de temps que no hi ha carreteres buides a les ciutats: cal comparar la situació actual amb la situació en què la ciutat es troba en un embull. Pels que van fer un desviament o van marxar més tard, res no ha canviat: els costos segueixen sent els mateixos. Però per als que van decidir pagar, la situació ha millorat. Al mateix temps, l'eficiència de les carreteres en general augmenta, ja que no es mesura per l'absència d'embussos, sinó pel temps total que tots els viatgers van passar a la carretera”, assenyala Dorn.

APRENDRE EN CIÈNCIA

"Els problemes de la congestió de les carreteres només es poden resoldre d'una manera integral, calculant els efectes a llarg termini de totes les mesures introduïdes mitjançant models matemàtics complexos", diu Yevgeny Nurminsky. "La ciència és una dama reflexiva, per donar la resposta correcta, necessita temps i els funcionaris volen que tot es faci ahir". Per això, sovint es gasten diners colossals en projectes que no tenen efecte o fins i tot empitjoren la situació a les carreteres.

El problema es complica encara més pel fet que Rússia té una gran manca de dades sobre la base de les quals sigui possible crear models de transport adequats. “Als EUA, per exemple, aquest problema es va resoldre per llei: si un promotor vol rebre subvencions per a la construcció de carreteres o edificis, ha de presentar un estudi de viabilitat, en el qual es calcularan tots els paràmetres de construcció segons determinats mètodes. Com a conseqüència, a nivell municipal han aparegut molts departaments de transport i d'anàlisi, que preparen tota la informació necessària. Això va crear una poderosa comanda per als especialistes en transport, i ara gairebé totes les grans universitats nord-americanes tenen una divisió d'investigació del transport , diu Nurminsky.

MECANISME

Tot és lògic

Sovint sembla que l'endoll s'ha format sense cap motiu. Però hi ha una explicació per a la misteriosa congestió.

SURO DEL RES

Per regla general, en aquest tram del camí s'ha produït un accident, que es va emportar fa temps. Mentre els cotxes estaven al seu lloc, la capacitat de la carretera va baixar de, per exemple, 1.500 a 1.000 vehicles per hora. Després que els autors de l'accident abandonin el lloc, l'embotellament es manté fins que han passat tots els cotxes acumulats. Si en una hora s'han aplegat 500 cotxes, deixaran l'embotellament "sense motiu" durant 20 minuts més, i durant tot aquest temps s'aixecaran cotxes nous al final de l'embotellament.

CONFLICTES EN MAL TEMPS

Fins i tot en absència d'accidents, la congestió de les carreteres augmenta: els conductors tendeixen a mantenir la distància de seguretat, la densitat de vehicles i la capacitat de les carreteres estan disminuint.

Jammers a l'altre costat d'un accident

Aquestes congestions es formen a causa de la curiositat dels automobilistes. Encara que el conductor freni lleugerament, tots els cotxes que circulen darrere seu també es veuen obligats a reduir la velocitat. La capacitat disminueix i aquesta ona de desacceleració es propaga aigües avall. Els cotxes que canvien d'una fila a una altra donen el mateix efecte: obliguen a reduir la velocitat de diversos carrils alhora.

CANVIAR EL PENSAMENT

És impossible destruir els embussos de trànsit a les ciutats russes sense canviar els estereotips socials. “Solver el problema de com la gent arriba al centre i torna cada dia és inútil. Heu de motivar la gent perquè escolliu altres llocs on anar", diu Dorn. Però mentre els llocs de treball, sobretot a Moscou, es concentren al centre, on l'habitatge és monstruosament car, i pràcticament no hi ha mercat de lloguer "blanc", no hi ha eines reals que puguin augmentar la mobilitat dels ciutadans.

"Solucionar el problema de la congestió del trànsit i fer la vida acceptable per a tothom requereix un pla de ciutat a llarg termini que tingui en compte més que només la situació del trànsit", diu Dorn. - La lògica d'aquest pla dictarà com construir un sistema de transport. I ajustant-se sense parar a les necessitats actuals dels automobilistes, d'aquí a 10 anys el problema es pot agreujar i es tornarà poc realista resoldre'l".