Kā mūs uzmācas automašīnas, radot sastrēgumus un sabrukumus

2024 Autors: Seth Attwood | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2023-12-16 16:11

Šoseju būvniecība pasliktina situāciju uz ceļiem. Jauni maršruti noved pie satiksmes sabrukuma. Navigatori paātrina sastrēgumus. Kāpēc šķietami pareizie pasākumi saasina satiksmes sastrēgumu problēmu?

Varas iestādes priecīgi ziņo par paveikto, lai uzlabotu situāciju uz ceļiem, un pārvietošanās pa pilsētu aizņem arvien vairāk laika. Autovadītāji sastrēgumus uzskata par korumpētas sazvērestības vai amatpersonu totālas neizdarības rezultātu, jo katrs, kuram ir mašīna, ir pārliecināts, ka zina atbildes uz mūžīgajiem krievu jautājumiem.

KURŠ IR VAINĪGS?

CEĻI

Ceļa pamatīpašība, kas nosaka, vai uz tā veidosies sastrēgumi, ir caurlaidspēja. Un tā ierobežojums ir aptuveni 1500 automašīnu stundā uz joslu. Ne asfalta kvalitāte, ne bamperi, ne marķējumi nespēj palielināt šo rādītāju, jo automašīnām jāietur vairāku sekunžu distance un tām ir fiziskais izmērs. "Turklāt ceļa caurlaidību parasti nosaka tā šaurākā punkta caurlaidība," atzīmē matemātiķis, Ekonomikas augstskolas Sarežģītu sistēmu modelēšanas tehnoloģiju katedras vecākais pasniedzējs Jurijs Dorns. – Teiksim, ja skaista piecu joslu šoseja 1000 km garumā vienā vietā sašaurinās līdz divām joslām, tās kopējā ietilpība būs kā divu joslu ceļam. Un vēl sliktāk: sakarā ar to, ka automašīnas palēninās, mainoties no piecām rindām uz divām, galīgā caurlaidspēja būs mazāka.

Ceļiem ir arī citas iezīmes, kas, šķiet, ir pretrunā veselajam saprātam. Tātad, palielinoties kustības ātrumam, ceļa kapacitāte var samazināties. "Ielas šķērsgriezumu laika vienībā izbraucošo automašīnu skaits, automašīnu ātrums un satiksmes blīvums transporta mehānikā ir savienoti ar vienkāršu formulu N = vq," skaidro Jevgeņijs Nurminskis, matemātiskās modelēšanas eksperts. satiksmes plūsmas, Tālo Austrumu federālās universitātes Dabaszinātņu skolas Ekonomikas matemātisko metožu katedras profesors. … - N ir satiksmes intensitāte, auto / h; v - transportlīdzekļa ātrums, km / h; q - plūsmas blīvums, auto / km. Mainot vienu parametru, pārējos velkam līdzi. Ja automašīnas pārvietojas ar ātrumu 200 km/h, satiksmes blīvums būs ļoti zems, jo autovadītājiem būs jāievēro liela distance. Attiecīgi automašīnu plūsma, kas ir vienāda ar blīvuma un ātruma reizinājumu, būs mazāka nekā tā būtu ar ātrumu 60 km / h.

PATS KORĶIS

Lai gan ātruma palielināšana var izraisīt satiksmes samazināšanos uz ceļa, tāda pati ietekme tiek panākta, samazinot ātrumu. Automašīnu satiksme krasi samazinās, kad automašīnas brauc lēnāk par 20 km/h. “Pie tik maza ātruma maksimāli iespējamās 1500 mašīnas stundā neizkļūs no sastrēgumiem: tās tam brauc pārāk lēni. Ja aizbrauks tikai 1000 mašīnas, stundas laikā sastrēgumā tiks samontēti 500 auto. Ņemot vērā automašīnas fizisko izmēru (apmēram pieci metri) un attālumu līdz blakus esošajām automašīnām, sastrēgums ir 2,5 km garš, saka vadošais Yandex analītiķis. Satiksmes sastrēgumi Leonīds Medņikovs. Un sastrēguma vietai pastāvīgi piebrauc jaunas automašīnas, tāpēc tas var neizšķīst ļoti ilgu laiku.

TEHNIKA

Kas Yandex. Satiksmes sastrēgumi"

Vispopulārākais pakalpojums Krievijā, kas reāllaikā parāda sastrēgumus, ir Yandex. Satiksmes sastrēgumi". Autovadītāji viņam pārmet datu "sagrozīšanu" un situācijas sagrozīšanu. Pakalpojuma vadošais analītiķis Leonīds Medņikovs atbildēja uz galvenajām lietotāju sūdzībām.

Pilsētas slodze noteikta, pamatojoties uz situācijas novērtējumu galvenajās ielās un maģistrālēs, kuru saraksts mainās maz. Šie ceļi veido "transporta rāmi", kas ļauj pārvietoties pa visu pilsētu. Pakalpojums uztur vērtēšanas skalu, lai 10 punkti atspoguļotu patiesi "mirušo" trafiku. Ja vērtējumi paliks nemainīgi, tad, vispār pasliktinoties situācijai pilsētā (ak!), serviss vienmēr iedos 10 balles un autovadītāji nevarēs adekvāti paredzēt, cik ilgs būs brauciens.

Iepriekš ceļi ar ātrumu virs 30 km/h tika rādīti zaļā krāsā, mazāk par 15 km/h sarkanā krāsā, viss pa vidu tika rādīts dzeltenā krāsā. Bet tagad pakalpojums izmanto relatīvu krāsu gradāciju: tas atspoguļo satiksmes sastrēgumus nevis kopumā, bet gan salīdzinājumā ar parasto situāciju šajā vietā. Tāpēc satiksme Maskavas apvedceļa “dzeltenajā” posmā faktiski var būt ātrāka nekā sānielas “zaļajā” posmā ar luksoforiem un pārejām.

Pakalpojums parāda prognozēto situāciju, pamatojoties uz iepriekšējiem datiem par konkrētu vietni. Bet trase joprojām tiek veidota, neņemot vērā šo informāciju. Tāpēc, izbraucot īsi pirms vakara sastrēgumstundas, ceļa vidū var iekļūt blīvā sastrēgumā, kas izveidojās dažu minūšu laikā. "Situācijas attīstības prognozes ņemšana vērā pagaidām ir vienīgā lieta, kurā cilvēki apsteidz stūrmani," saka Leonīds Medņikovs.

PILSĒTAS STRUKTŪRA

Viena no efektīvākajām pilsētas struktūrām, kas ļauj vislabāk sadalīt satiksmes plūsmas, ir kvadrātveida ligzdošanas struktūra. Bet lielākajā daļā Krievijas pilsētu ir gredzenveida struktūra ar rādiusa ceļiem. Šādas pilsētas veidojās cietokšņu vietā, pakāpeniski paplašinās. Šāda konstrukcija bija ideāli piemērota aizsardzībai no karojošiem kaimiņiem, taču apvedpilsētās satiksmes plūsmas ir sadalītas pēc iespējas sliktāk: gan centrālās apvedceļi, gan izbraucamās maģistrāles, pa kurām cilvēki no rīta nokļūst centrā un vakarā to atstāj., izrādās pārslogots. "Turklāt megapolēs ar gredzenveida struktūru autovadītāji piedzīvo milzīgus pārbraucienus, dažkārt desmitiem kilometru vienā braucienā," piebilst Jurijs Dorns.

Zinātnieki saka, ka gredzenveida pilsētām bieži ir zema savienojamība. Tas ir, ir maz veidu, kā nokļūt no vienas vietas uz otru, un automašīnas uzkrājas uz galvenajiem ceļiem, kas citādi nevar izbraukt.

Mēģinot atslogot pastāvīgi stāvošās šosejas, kas savieno dažādus pilsētas rajonus, varas iestādes paplašina ceļus, taču tas nav efektīvi. Piemēram, daudzas Maskavas izejošās maģistrāles vienā galā iebrauc pārslogotā centrā, bet otrā galā – blīvi apdzīvotos guļammaisos. “Izbraukšana/iebraukšana uz šādām maģistrālēm rada satiksmes sastrēgumu punktus, kas, pilsētai augot, nonāk dziļi iekšā.

Turklāt šādas maģistrāles pārgriež esošos transporta maršrutus, atzīmē Nurminskis. "Lai neitralizētu kaitīgo ietekmi, jums ir jāizbūvē daudzi krustojumi un apvedceļi, kas atspēko sākotnējo ideju un ir ļoti dārgi."

MAKSĀJUMS

Redzes leņķis

Satiksmes plūsmas var raksturot ar dažādu "tuvināšanas" pakāpi, un šim nolūkam tiek izmantots dažādu zinātņu nozaru matemātiskais aparāts. Vadītāju lokālie lēmumi tiek modelēti, izmantojot šūnu automātu teoriju. Lai aprakstītu satiksmes plūsmu uzvedību atsevišķu ceļu līmenī, tiek izmantots hidrodinamikas aparāts - zinātne par šķidrumu uzvedību. Spēļu teorija un optimizācijas teorija tiek izmantota, lai prognozētu transporta tīkla slodzi un plūsmu sadalījumu pa maršrutiem.

VADĪTĀJI

Ikviens, kurš brauc ar automašīnu, zina, ka nanosekunde ir laiks, pēc kura vadītājs no aizmugures sāk dungot pēc zaļā luksofora signāla ieslēgšanas. Autovadītāji, kuri uzskata sevi par saprātīgiem, šādos brīžos ir ļoti nokaitināti, uzskatot, ka neliela kavēšanās satiksmes situāciju neietekmēs. Un viņi kļūdās."Lēna braukšana var izraisīt sastrēgumus," saka Nurminskis. - Satiksmes sastrēgums ir nelineāra sistēma ar spēcīgu pozitīvu atgriezenisko saiti, tas ir, reaģējot uz ienākošajiem signāliem, tā uzvedas pilnīgi savādāk, nekā jūs gaidāt. Piemēram, jūs vadījāt tālruni un samazinājāt ātrumu. Šķiet, ka viss ir kārtībā, bet visi aiz jums braucošie ir spiesti samazināt ātrumu - un ir sastrēgums, kas var izšķīst uz stundu.

Taču galvenais sastrēgumu pieauguma iemesls ir tieši autovadītāju racionalitātes palielināšanās. Pat ja vienkāršības labad autobraucējam ir iespēja izvēlēties divus ceļus – viņš, protams, sliecas uz ātrāko maršrutu. Līdzīgi rīkosies arī citi autovadītāji, kuri plāno braukt tajā pašā virzienā. Līdz ar to ātrāks ceļš, visticamāk, piepildīsies ar automašīnām, tā ietilpība vairs nav pietiekama – un veidojas sastrēgums. Autobraucēji, kuri izbrauca vēlāk, redzot, ka viņu iecienītajā maršrutā izveidojies sastrēgums, dodas pa garāku, bet vieglāku ceļu, jo šobrīd abos maršrutos braukšanas laiki ir vienādi. Ja daži autovadītāji sākotnēji izvēlētos garāku maršrutu, tad īsajā maršrutā nebūtu sastrēgumu.

Situāciju, kad brauciena laiks visos faktiski izmantotajos maršrutos kļūst vienāds, transporta modelēšanā sauc par Neša – Vardropa līdzsvaru. Šajā stāvoklī neviens vadītāja mēģinājums mainīt maršrutu nevar samazināt brauciena laiku. Turklāt, kā nesen pierādīja Korejas un ASV zinātnieki, autobraucēju mētāšana pa apvedceļiem, lai ietaupītu dažas minūtes, ievērojami pasliktina kopējo situāciju. Ja automašīnu ir daudz, situācija uz ceļiem neizbēgami nonāk līdz Neša-Vordropa līdzsvaram. Izplatoties navigatoriem, kas rāda satiksmes sastrēgumus, “ielīst” tajā ir paātrinājusies: autovadītāji, kas izbrauc vēlāk, tagad nekavējoties izvēlas līkumu. Bet, kā skaidro Jurijs Dorns, navigatori situāciju nepasliktina. Tie paātrina sastrēgumu veidošanos, bet katrā ir mazāk automašīnu - galu galā daži autovadītāji uzreiz dodas pa alternatīvu maršrutu. Turklāt daži autobraucēji maina izbraukšanas laikus, lai izlīdzinātu maksimālo slodzi. Visbeidzot, pateicoties navigatoriem, daudzi cilvēki uzzina par apvedceļiem. “Protams, tiem autovadītājiem, kuri iepriekš brīvi brauca pa sarežģītiem maršrutiem, situācija pasliktinājās, taču kopējais braukšanas laiks pa visiem ceļiem samazinājās. Tomēr kopējais un pat individuālais ceļojuma laiks bieži vien var palielināties,” secina Dorns.

MASKAVA

Krievijā sastrēgumi ir jebkurā lielā pilsētā, bet visvairāk no tiem cieš galvaspilsēta. “Maskavā ir koncentrēts ļoti daudz aktivitāšu, tostarp diezgan specifiskas: finanšu sektors, zinātne un bizness. Cilvēkam, kurš strādā, teiksim, kādā institūtā, ir jāiet tur. Un pārdevējam vai personai ar citu nespecializētu profesiju saite uz vietu nav tik būtiska,”saka Dorns. Turklāt lielākā daļa darbavietu ir koncentrētas centrā, savukārt cilvēki dzīvo tuvāk nomalēm. Rezultātā veidojas svārsta plūsmas, kas aizņem tos pašus ceļus, uz kuriem lielāko dienas daļu ir sastrēgumi.

Mājokļa augstās izmaksas centrā un krievu ieradums uzskatīt savu dzīvokli par lielu vērtību neļauj cilvēkiem pārcelties tuvāk darbam. Arī galvaspilsētas varas iestāžu ideja par ierēdņu "pārvietošanu" uz nomali ir klusi izgaisusi. Taču pārcelšana problēmu neatrisinās: ja birojs, kurā strādā ierēdnis, tiks pārcelts no centra, teiksim, uz Mitino, bet ierēdnis dzīvo Čertanovā, viņš tik un tā dosies strādāt caur pusi Maskavas.

KO DARĪT?

NEMĒĢINĀT ATŅEMT ATSEVIŠĶUS SPRIEŽU

Transporta zinātnes galvenais postulāts ir tāds pats kā medicīnā: ar sastrēgumiem jātiek galā, pirms tie parādās. Darbības, kas novērš sastrēgumu veidošanos, būs produktīvas, nevis mēģinājumi novērst viskaitīgākos satiksmes sastrēgumus pa punktu.“Situāciju var labot lokāli neefektīvās vietās, dažkārt pietiek ar dažiem vienkāršiem pasākumiem - piemēram, noņemt kreiso pagriezienu un veikt U-pagriezienu 500 metrus pēc krustojuma. Sastrēgums no šejienes pazudīs, taču tas nemaz nepazudīs, bet vienkārši pārcelsies uz citu vietu,”skaidro Nurminskis.

MATEMĀTIKA

BRESAS PARADOKS

Jauna ceļa būvniecība, kas savienos esošos, var pasliktināt situāciju visā transporta tīklā. Tā kā ceļi ir savstarpēji savienoti, jauna trases posma parādīšanās, kurā tagad vienmēr ir automašīnas, palielina braukšanas laiku visos maršrutos. Situāciju var uzlabot, slēdzot šo "Braesovas ceļu". Taču atklāt to nav iespējams: sastrēgumi neuzkrājas uz tā, bet gan citos maršrutos.

POSTULĀTS LŪISS-MORIDS

Jo vairāk ceļu būvē, jo vairāk parādās automašīnu. Daži cilvēki dod priekšroku pārsēsties no sabiedriskā transporta uz personīgo.

DAUNS-TOMSONA PARADOKSS

Privātā transportlīdzekļa vidējais ātrums ir atkarīgs no ātruma, ar kādu sabiedriskie lietotāji nokļūst galamērķī. Jo mazāk attīstīts sabiedriskais transports, jo vairāk cilvēku dod priekšroku privātajam auto.

PIGU-NAKTSU PARADOKSS

Pievienojot alternatīvus ceļus, kur cilvēki maršrutu izvēlas racionāli (“savtīgi”), tiek panākts stabils līdzsvars: katrs brauc ar savu transportu, un autobusi paliek tukši. Turklāt ceļojuma laiks ir vienāds.

NEBŪVĒ CEĻUS UN NEIEVIEST JAUNUS MARŠRUTU

Nestrādā arī šķietami pašsaprotamais lēmums būvēt pēc iespējas vairāk ceļu, lai palielinātu transporta tīkla kapacitāti. "Redzot, ka ir daudz brīvu ceļu, vēl vairāki miljoni cilvēku pārsēdīsies uz automašīnām, un visi jaunie maršruti arī apstāsies," saka Dorns. Ja pieaugošais pieprasījums pēc ceļiem tiks bezgalīgi apmierināts, agri vai vēlu visa brīvā vieta pilsētā tiks apbūvēta ar maģistrālēm, kur visu diennakti stāv automašīnas.

Bezjēdzīgi ir arī nejauši ieviest jaunus sabiedriskā transporta maršrutus. "Tipisks piemērs ir jaunu metro staciju ieviešana nomalē," saka Dorns. "Ņemot vērā, ka centrālo galveno mezglu kapacitāte un vienā līnijā kursējamo vilcienu skaits ir ierobežots, šādi pasākumi vienkārši noved pie sastrēgumu "izmešanas" metro."

IEVIETOJIET GAISMAS

Satiksmes sabrukumu pastiprina arī daudzu autobraucēju iemīļotās bezsatiksmes šosejas. "Luksofori samazina plūsmu un neļauj tai sabiezēt," skaidro Nurminskis. - Ideālā gadījumā luksofora uzdevums ir uzturēt optimālu satiksmes blīvumu, pie kura satiksmes plūsma ir maksimāla. Pilsētā tas tiek sasniegts ar ātrumu aptuveni 60 km / h.

VEIKT MAKSAS CEĻUS

Apstākļos, kas raksturīgi vairumam lielo pilsētu, kad ceļot gribētāju pa ceļiem ir vairāk nekā spēj uzņemt, par visefektīvāko pasākumu kļūst maršrutēšana, tas ir, mākslīgi samazinot atsevišķu taku pievilcību. Piemēram, ieviešot braukšanas maksu. “Kad joslas platuma ierobežojums tiek pārsniegts, jūs noteikti tērēsit daļu resursu, lai kompensētu atšķirību starp vairāk un mazāk efektīvu maršrutu. Parasti šie resursi ir satiksmē zaudētais laiks un nervi. Maksas ceļi ļauj tiem, kas vēlas šo starpību kompensēt nevis ar laiku, bet gan ar naudu,”skaidro Jurijs Dorns.

Nokožamās cenas liek cilvēkiem mainīt savus ieradumus: piemēram, meklēt darbu, kas ļauj daļēji strādāt mājās vai atlikt izbraukšanas laiku. “Protams, cilvēki jūtas mazāk ērti nekā tad, ja ceļi būtu tukši. Taču tukšu ceļu pilsētās jau sen nav: jāsalīdzina šī brīža situācija ar situāciju, kad pilsēta atrodas sastrēgumā. Tiem, kas izbrauca ar apkārtceļu vai aizbrauca vēlāk, nekas nav mainījies: izmaksas paliek nemainīgas. Bet tiem, kas nolēma maksāt, situācija ir uzlabojusies. Tajā pašā laikā ceļu efektivitāte kopumā palielinās, jo to mēra nevis pēc satiksmes sastrēgumu trūkuma, bet gan ar kopējo laiku, ko visi ceļotāji pavadīja ceļā,”atzīmē Dorns.

MĀCĪTIES ZINĀTNES

"Ceļu sastrēgumu problēmas var atrisināt tikai kompleksā veidā, aprēķinot visu ieviesto pasākumu ilgtermiņa ietekmi, izmantojot sarežģītus matemātiskos modeļus," saka Jevgeņijs Nurminskis. "Zinātne ir pārdomāta dāma, lai sniegtu pareizo atbildi, ir nepieciešams laiks, un ierēdņi vēlas, lai viss tiktu izdarīts vakar." Tāpēc nereti tiek tērēta kolosāla nauda projektiem, kas nedod nulles efektu vai pat pasliktina situāciju uz ceļiem.

Problēmu vēl vairāk sarežģī fakts, ka Krievijai ļoti trūkst datu, uz kuru pamata varētu izveidot atbilstošus transporta modeļus. “ASV, piemēram, šī problēma tika atrisināta ar likumu: ja attīstītājs vēlas saņemt subsīdijas ceļu vai ēku būvniecībai, viņam jāiesniedz priekšizpēte, kurā pēc noteiktām metodēm tiks aprēķināti visi būvniecības parametri. Līdz ar to pašvaldību līmenī ir izveidojies daudz transporta un analītisko nodaļu, kas sagatavo visu nepieciešamo informāciju. Tas radīja spēcīgu pasūtījumu transporta speciālistiem, un tagad gandrīz katrā lielākajā Amerikas universitātē ir transporta pētniecības nodaļa,”saka Nurminskis.

MEHĀNISMS

Viss ir loģiski

Bieži vien šķiet, ka kontaktdakša ir izveidojusies bez iemesla. Taču noslēpumainajam sastrēgumam ir izskaidrojums.

KORĶIS NO NEKĀ

Šajā ceļa posmā, kas jau sen tika aizvests, parasti notika avārija. Kamēr automašīnas atradās vietā, ceļa jauda samazinājās, piemēram, no 1500 līdz 1000 transportlīdzekļiem stundā. Pēc negadījuma izraisītāju aizbraukšanas no notikuma vietas sastrēgums saglabājas līdz brīdim, kad pabraukušas visas uzkrātās automašīnas. Ja stundā sapulcējušās 500 mašīnas, tad tās "bez iemesla" pametīs sastrēgumus vēl uz 20 minūtēm, un visu šo laiku sastrēguma astē celsies jaunas mašīnas.

KONFLIKTI SLIKTOS LAIKA LAIKOS

Pat tad, ja nav negadījumu, ceļa sastrēgumi palielinās: autovadītāji mēdz ievērot drošu distanci, samazinās transportlīdzekļu blīvums un ceļa ietilpība.

Jammers negadījuma otrā pusē

Šādi sastrēgumi veidojas autobraucēju zinātkāres dēļ. Pat ja vadītājs nedaudz bremzē, visas aiz viņa braucošās automašīnas arī ir spiestas samazināt ātrumu. Jauda samazinās, un šis palēninājuma vilnis izplatās lejup pa straumi. Automašīnas, kas pārsēžas no vienas rindas uz otru, dod tādu pašu efektu: tās piespiež vairākas joslas vienlaikus samazināt ātrumu.

MAINĪT DOMĀJUMU

Nav iespējams iznīcināt sastrēgumus Krievijas pilsētās, nemainot sociālos stereotipus. “Ir veltīgi risināt problēmu, kā cilvēki katru dienu nokļūst centrā un atpakaļ. Jums ir jāmotivē cilvēki izvēlēties citas vietas, kur doties,”saka Dorns. Bet, kamēr darbavietas, īpaši Maskavā, ir koncentrētas centrā, kur mājokļi ir nežēlīgi dārgi un praktiski nav “baltā” īres tirgus, nav reālu instrumentu, kas varētu palielināt iedzīvotāju mobilitāti.

"Lai atrisinātu satiksmes sastrēgumu problēmu un padarītu dzīvi pieņemamu ikvienam, ir nepieciešams ilgtermiņa pilsētas plāns, kurā ņemts vērā ne tikai satiksmes situācija," saka Dorns. – Šī plāna loģika noteiks, kā veidot transporta sistēmu. Un bezgalīgi pielāgojoties pašreizējām autobraucēju vajadzībām, pēc 10 gadiem problēma var saasināties, un to atrisināt kļūs nereāli.