Kako nas maltretiraju automobili, stvaraju gužve i kolapse

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Zadnja izmjena: 2023-12-16 15:59

Izgradnja autoputeva pogoršava stanje na putevima. Nove rute dovode do saobraćajnog kolapsa. Navigatori ubrzavaju zastoje. Zašto naizgled prave mjere pogoršavaju problem sa saobraćajnim gužvama?

Nadležni veselo izvještavaju šta je urađeno na poboljšanju stanja na putevima, a kretanje gradom oduzima sve više vremena. Vozači smatraju da su saobraćajne gužve rezultat korumpirane zavere ili potpune nekompetentnosti službenika, jer svako ko ima automobil siguran je da zna odgovore na večna ruska pitanja.

KO JE KRIV?

PUTEVI

Osnovna karakteristika puta koja određuje da li će na njemu doći do zastoja je propusnost. A njegova granica je oko 1.500 automobila na sat po traci. Ni kvalitet asfalta, ni branici, ni oznake ne mogu povećati ovaj pokazatelj, jer automobili moraju držati razmak od nekoliko sekundi i imaju fizičku veličinu. „Štaviše, propusnost puta je uglavnom određena propusnošću njegove najuže tačke“, napominje matematičar, viši predavač na Katedri za tehnologije modeliranja složenih sistema na Višoj ekonomskoj školi Yuri Dorn. - Recimo, ako se prelepi autoput sa pet traka dužine 1000 kilometara na jednom mestu suzi na dve trake, njegov ukupni kapacitet će biti kao put sa dve trake. I još gore: zbog činjenice da automobili usporavaju, prelazeći iz pet redova u dva, konačna propusnost će biti manja."

Putevi imaju i druge karakteristike koje su u suprotnosti sa zdravim razumom. Dakle, s povećanjem brzine kretanja, kapacitet ceste se može smanjiti. „Broj automobila koji prolaze poprečnim presekom ulice u jedinici vremena, brzina automobila i gustina saobraćaja u transportnoj mehanici povezani su jednostavnom formulom N = vq“, objašnjava Evgenij Nurminski, stručnjak za matematičko modeliranje saobraćajnih tokova, profesor Katedre za matematičke metode u ekonomiji na Fakultetu prirodnih nauka Dalekoistočnog federalnog univerziteta. - N je intenzitet saobraćaja, auto/h; v - brzina vozila, km/h; q - gustina protoka, auto/km. Promjenom jednog parametra povlačimo i ostatak sa sobom. Ako se automobili kreću brzinom od 200 km/h, gustina saobraćaja će biti veoma mala, jer će vozači morati da održavaju veliku udaljenost. Prema tome, protok automobila, koji je jednak proizvodu gustine i brzine, bit će manji nego što bi bio pri brzini od 60 km/h."

ČEP SEBE

Dok povećanje brzine može dovesti do pada prometa na putu, isti efekat se postiže smanjenjem brzine. Promet automobila dramatično opada kada automobili idu sporije od 20 km/h. “Pri tako maloj brzini, maksimalnih mogućih 1.500 automobila na sat neće izaći iz gužve: oni se kreću presporo za to. Ako ode samo 1.000 automobila, 500 automobila će biti sastavljeno u saobraćajnoj gužvi za sat vremena. Uzimajući u obzir fizičku veličinu automobila (oko pet metara) i udaljenost do susjednih automobila, prometna gužva je duga 2,5 km“, navodi vodeći analitičar Yandexa. Saobraćajne gužve Leonid Mednikov. A novi automobili stalno dolaze do mjesta zagušenja, tako da se možda neće rastopiti jako dugo.

TEHNIKA

Šta Yandex. Saobraćajne gužve"

Najpopularnija usluga u Rusiji koja prikazuje zastoje u realnom vremenu je Yandex. Saobraćajne gužve". Vozači ga optužuju za "izvrtanje" podataka i lažno predstavljanje situacije. Vodeći analitičar usluge Leonid Mednikov odgovorio je na glavne pritužbe korisnika.

Opterećenost grada utvrđuje se na osnovu procjene stanja na glavnim ulicama i autoputevima, čiji se spisak malo mijenja. Ovi putevi čine "transportni okvir" koji vam omogućava da putujete kroz grad. Usluga održava skalu ocjenjivanja tako da 10 bodova odražava istinski "mrtav" promet. Ako ocjene ostanu nepromijenjene, onda s općim pogoršanjem situacije u gradu (avaj!), usluga će uvijek dati 10 bodova i vozači neće moći adekvatno predvidjeti koliko će putovanje trajati.

Ranije su putevi sa brzinom većom od 30 km/h bili prikazani zelenom bojom, manje od 15 km/h crvenom bojom, sve u sredini bilo je prikazano žutom. Ali sada usluga koristi relativnu gradaciju boja: ona odražava prometnu gužvu ne općenito, već u poređenju sa uobičajenom situacijom za ovo mjesto. Dakle, saobraćaj na „žutoj“deonici Moskovskog obilaznog puta u stvari može biti brži nego na „zelenom“delu sporedne ulice sa semaforima i prelazima.

Servis prikazuje predviđenu situaciju na osnovu prošlih podataka na određenom sajtu. Ali ruta se još uvijek gradi bez uzimanja u obzir ovih informacija. Stoga, nakon što ste krenuli neposredno prije večernje špice, usred puta možete ući u gustu saobraćajnu gužvu, koja se stvorila za nekoliko minuta. "Uzimanje u obzir prognoze razvoja situacije za sada je jedina stvar u kojoj su ljudi ispred navigatora", kaže Leonid Mednikov.

STRUKTURA GRADA

Jedna od najefikasnijih građevina grada, koja omogućava najbolju distribuciju saobraćajnih tokova, je kvadratno-gniježđena struktura. Ali većina gradova u Rusiji ima prstenastu strukturu sa putevima radijusa. Takvi su gradovi formirani na mjestu tvrđava, postepeno se šireći. Takva je struktura bila idealna za zaštitu od zaraćenih susjeda, ali su saobraćajni tokovi u gradovima u krugu raspoređeni što je moguće lošije: i centralni prsten autoputa i izlazni autoput, kojim ljudi ujutro dolaze do centra i napuštaju ga u večernjim satima., ispostavilo se da je preopterećen. „Pored toga, u megalopolisima sa prstenastom strukturom, vozači doživljavaju kolosalna prekoračenja, ponekad desetine kilometara po putovanju“, dodaje Yuri Dorn.

Naučnici kažu da gradovi u obliku prstena često imaju nisku povezanost. Odnosno, malo je načina da se stigne s jednog mjesta na drugo, a automobili se nakupljaju na ključnim putevima koji drugačije ne mogu proći.

Pokušavajući da rasterete stalno postojeće autoputeve koji povezuju različite četvrti grada, vlasti proširuju puteve, ali to nije efikasno. Na primjer, mnogi od moskovskih autoputeva nailaze na zakrčeni centar na jednom kraju, a na drugom kraju u gusto naseljene vreće za spavanje. “Izlaz/ulazak na takve autoputeve stvara tačke zagušenja saobraćaja, koje se sa rastom grada nalaze duboko unutra.

Osim toga, takvi autoputevi presecaju postojeće transportne rute, napominje Nurminski. „Da biste neutralizirali štetni učinak, potrebno je izgraditi mnoge petlje i obilaznice, što pobija prvobitnu ideju i veoma je skupo.“

PLAĆANJE

Ugao gledanja

Saobraćajni tokovi se mogu opisati sa različitim stupnjevima "približavanja", a za to se koristi matematički aparat iz različitih oblasti nauke. Lokalne odluke vozača modeliraju se korištenjem teorije ćelijskih automata. Za opisivanje ponašanja saobraćajnih tokova na nivou pojedinačnih puteva koristi se aparat hidrodinamike – nauka o ponašanju fluida. Teorija igara i teorija optimizacije koriste se za predviđanje opterećenja na transportnoj mreži i distribucije tokova duž ruta.

DRIVERS

Svako ko vozi automobil zna da je nanosekunda vrijeme nakon kojeg vozač otpozadi počne trubiti nakon što upali zeleno svjetlo na semaforu. Vozači koji sebe smatraju razumnim u ovakvim trenucima jako se nerviraju, vjerujući da kratko zadržavanje neće uticati na saobraćajnu situaciju. I nisu u pravu.„Spora vožnja može izazvati zastoje“, kaže Nurminsky. - Saobraćajna gužva je nelinearan sistem sa jakom pozitivnom povratnom spregom, odnosno kao odgovor na dolazne signale ponaša se potpuno drugačije od onoga što očekujete. Na primjer, razgovarali ste na telefonu dok ste vozili i usporili. Čini se da je u redu, ali svi vozači iza vas su primorani da uspore - i nastaje gužva koja se može otopiti na sat vremena."

Ali glavni razlog povećanja saobraćajnih gužvi je upravo povećana racionalnost vozača. Čak i ako vozač radi jednostavnosti ima izbor između dva puta - naravno, on će se nagnuti prema najbržoj ruti. Isto će učiniti i drugi vozači koji namjeravaju voziti u istom smjeru. Kao rezultat toga, veća je vjerovatnoća da će brži put biti ispunjen automobilima, njegov kapacitet više nije dovoljan - i stvara se gužva. Vozači koji su kasnije krenuli, videvši da je na njihovoj omiljenoj ruti zastoj u saobraćaju, kreću dužim, ali lakšim putem, jer su sada vremena putovanja na obe rute izjednačena. Ako bi neki od vozača u početku preferirali dužu rutu, na kratkoj ruti ne bi bilo gužve.

Situacija kada vrijeme putovanja na svim stvarno korištenim rutama postane isto naziva se Nash - Wardrop ravnoteža u transportnom modeliranju. U ovom stanju, nijedan pokušaj vozača da promijeni rutu ne može smanjiti vrijeme putovanja. Štoviše, kako su nedavno pokazali naučnici iz Koreje i Sjedinjenih Država, bacanje vozača na obilaznice kako bi se uštedjelo nekoliko minuta značajno pogoršava cjelokupnu situaciju. Kada ima puno automobila, situacija na putu neizbježno dolazi do ravnoteže Nesh-Wardrop. Sa povećanjem broja navigatora koji pokazuju saobraćajne gužve, „uvlačenje“u njega se ubrzalo: vozači koji kasnije odlaze sada odmah kreću zaobilaznim putem. Ali, kako objašnjava Yuri Dorn, navigatori ne pogoršavaju situaciju. Oni ubrzavaju stvaranje saobraćajnih gužvi, ali u svakom je manje automobila - uostalom, neki od vozača odmah idu alternativnim putem. Osim toga, neki vozači pomjeraju vrijeme polaska kako bi izgladili vršna opterećenja. Konačno, zahvaljujući navigatorima, mnogi ljudi uče o obilaznim putevima. “Naravno, za one vozače koji su se ranije slobodno vozili na nezgodnim rutama situacija se pogoršala, ali je ukupno vrijeme putovanja na svim putevima palo. Međutim, ukupno, pa čak i pojedinačna vremena putovanja često se mogu povećati”, zaključuje Dorn.

MOSKVA

U Rusiji postoje saobraćajne gužve u svakom velikom gradu, ali glavni grad najviše pati od njih. „U Moskvi je koncentrisan veliki broj aktivnosti, uključujući sasvim specifične: finansijski sektor, nauku i biznis. Osoba koja radi, recimo, u nekom institutu, mora tamo ići. A za prodavača ili osobu s drugom nespecijaliziranom profesijom, veza do mjesta nije toliko relevantna - kaže Dorn. Osim toga, najveći dio poslova koncentrisan je u centru, dok ljudi žive bliže periferiji. Kao rezultat, formiraju se tokovi klatna koji zauzimaju iste puteve, na kojima su prometne gužve veći dio dana.

Visoka cijena stanovanja u centru i ruska navika da vlastiti stan smatraju velikom vrijednošću sprečavaju ljude da se približe poslu. Ideja prestoničkih vlasti da "presele" zvaničnike na periferiju takođe je tiho nestala. Međutim, premeštanje neće rešiti problem: ako se kancelarija u kojoj radi funkcioner premesti iz centra, recimo, u Mitino, a službenik živi u Čertanovu, on će i dalje na posao ići preko pola Moskve.

ŠTA RADITI?

NE POKUŠAVAJTE DA UKLONITE ODVOJENE Utikače

Glavni postulat transportne nauke isti je kao u medicini: saobraćajne gužve se moraju riješiti prije nego što se pojave. Radnje koje sprečavaju stvaranje gužvi će biti plodotvorne, a ne pokušaji da se eliminišu najštetnije saobraćajne gužve od tačke do tačke.“Moguće je ispraviti situaciju na lokalno neefikasnim mjestima, ponekad je dovoljno poduzeti neke jednostavne mjere – na primjer, ukloniti lijevo skretanje i polukružno skrenuti 500 metara nakon raskrsnice. Gužva će otići odavde, ali neće uopće nestati, već će se jednostavno preseliti na drugo mjesto “, objašnjava Nurminski.

MATEMATIKA

PARADOKS OD BRESE

Izgradnja nove ceste koja povezuje postojeće mogla bi pogoršati situaciju u cijeloj transportnoj mreži. Budući da su putevi međusobno povezani, pojava još jedne dionice staze, na kojoj sada uvijek ima automobila, povećava vrijeme putovanja na svim pravcima. Situacija se može popraviti zatvaranjem ovog "Braesovskog puta". Međutim, nemoguće ga je otkriti: gužve se ne nakupljaju na njemu, već na drugim rutama.

POSTULAT LEWIS-MOHRIDGE

Što se više puteva izgradi, to se više automobila pojavljuje. Neki ljudi više vole da pređu sa javnog prevoza na lični.

DOWNS-THOMSON PARADOX

Prosječna brzina privatnog vozila ovisi o brzini kojom javni korisnici stignu do odredišta. Što je javni prevoz manje razvijen, to više ljudi preferira privatni automobil.

PARADOKS SVINJSKIH NIGHT-DOWNS

Dodavanje alternativnih puteva, gdje ljudi racionalno („sebično”) biraju rutu, dovodi do stabilne ravnoteže: svako vozi svoja vozila, a autobusi ostaju prazni. Štaviše, vrijeme putovanja je isto.

NE GRADITE PUTEVE I NEMOJTE UVODITI NOVE TRASE

Ne ide ni naizgled očigledna odluka da se izgradi što više puteva kako bi se povećao kapacitet transportne mreže. „S obzirom da ima mnogo slobodnih puteva, još nekoliko miliona ljudi će se prebaciti na automobile, a sve nove rute će takođe stati“, kaže Dorn. Ako rastuća potražnja za putevima bude beskrajno zadovoljena, prije ili kasnije sav slobodan prostor u gradu će biti zatrpan autoputevima, gdje su automobili parkirani danonoćno.

Beskorisno je i nasumično uvođenje novih ruta javnog prevoza. „Tipičan primjer je uvođenje novih stanica podzemne željeznice na periferiji“, kaže Dorn. “S obzirom na to da su kapaciteti ključnih čvorišta u centru i broj vozova koji mogu saobraćati na jednoj liniji ograničen, takve mjere jednostavno dovode do “nastajanja” saobraćajnih gužvi u metrou.

UMETNI SVJETLA

Autoputevi bez saobraćaja, koje vole mnogi vozači, takođe pogoršavaju saobraćajni kolaps. „Semafori razrjeđuju tok i ne dozvoljavaju da se zgusne“, objašnjava Nurminski. - U idealnom slučaju, zadatak semafora je da održava optimalnu gustinu saobraćaja pri kojoj je protok saobraćaja maksimalan. U gradu se to postiže brzinom od oko 60 km/h."

NAPRAVITE PLAĆENE PUTEVE

U uslovima koji su tipični za većinu velikih gradova, kada ima više ljudi koji žele da putuju na putevima nego što ih može primiti, rutiranje postaje najefikasnija mera, odnosno veštačko smanjenje atraktivnosti pojedinih staza. Na primjer, uvođenjem tarife. “Kada se prekorači granica propusnog opsega, definitivno ćete gubiti neke resurse da nadoknadite razliku između više i manje efikasne rute. Obično su ti resursi vrijeme i živci izgubljeni u saobraćaju. Putevi sa naplatom putarine omogućavaju onima koji žele da ovu razliku nadoknade ne vremenom, već novcem “, objašnjava Yuri Dorn.

Izuzetne cijene tjeraju ljude da mijenjaju svoje navike: na primjer, traže posao koji im omogućava da djelimično rade kod kuće ili odlažu vrijeme odlaska. „Naravno, ljudima je manje udobno nego što bi bilo kada bi bili prazni putevi. Ali u gradovima već dugo nema praznih puteva: potrebno je uporediti trenutnu situaciju sa situacijom kada je grad u saobraćajnoj gužvi. Za one koji su krenuli zaobilaznim putem ili otišli kasnije, ništa se nije promijenilo: troškovi ostaju isti. Ali za one koji su odlučili da plate, situacija se popravila. Istovremeno, efikasnost puteva općenito raste, jer se ne mjeri po odsustvu saobraćajnih gužvi, već po ukupnom vremenu koje su svi putnici proveli na putu”, napominje Dorn.

UČITE O NAUCI

„Problemi zagušenja na putevima mogu se riješiti samo na sveobuhvatan način, izračunavanjem dugoročnih efekata svih uvedenih mjera korištenjem složenih matematičkih modela“, kaže Jevgenij Nurminski. "Nauka je promišljena dama, da bi dala tačan odgovor, potrebno joj je vrijeme, a zvaničnici žele da sve bude urađeno juče." Zbog toga se kolosalan novac često troši na projekte koji nemaju efekta ili čak pogoršavaju situaciju na cestama.

Problem dodatno komplikuje činjenica da Rusiji itekako nedostaju podaci na osnovu kojih je moguće kreirati adekvatne transportne modele. “U SAD je, na primjer, ovaj problem riješen zakonom: ako investitor želi da dobije subvencije za izgradnju puteva ili zgrada, mora dostaviti studiju izvodljivosti, u kojoj će se prema određenim metodama izračunati svi parametri izgradnje. Kao rezultat toga, pojavilo se mnogo transportnih i analitičkih odjela na općinskim nivoima, koji pripremaju sve potrebne informacije. To je stvorilo moćnu narudžbu za stručnjake za transport, a sada gotovo svaki veći američki univerzitet ima odjel za istraživanje transporta “, kaže Nurminsky.

MEHANIZAM

Sve je logično

Često se čini da se čep formirao bez razloga. Ali postoji objašnjenje za tajanstvenu gužvu.

PLUTO IZ NIŠTA

Na ovoj dionici puta, koja je davno odvezena, po pravilu se dešavala nezgoda. Dok su automobili bili na mestu, kapacitet puta je pao sa, recimo, 1.500 na 1.000 vozila na sat. Nakon što počinioci nesreće napuste mjesto događaja, gužva ostaje dok ne prođu svi nagomilani automobili. Ako se za sat vremena skupi 500 automobila, onda će "bez razloga" napustiti saobraćajnu gužvu još 20 minuta, a sve to vrijeme novi automobili će stati na rep gužve.

SUKOBI PO LOŠEM VREMENU

Čak i u odsustvu nesreća, zagušenja na putevima rastu: vozači teže da drže sigurnu udaljenost, gustina vozila i kapacitet puta opadaju.

Ometači s druge strane nesreće

Takve gužve nastaju zbog radoznalosti vozača. Čak i ako vozač lagano zakoči, svi automobili koji voze iza njega takođe su prisiljeni da uspore. Kapacitet opada i ovaj talas usporavanja se širi nizvodno. Automobili koji prelaze iz jednog reda u drugi daju isti efekat: prisiljavaju nekoliko traka da uspore odjednom.

PROMENI RAZMIŠLJANJE

Nemoguće je uništiti saobraćajne gužve u ruskim gradovima bez promjene društvenih stereotipa. “Rješavanje problema kako ljudi svakodnevno dolaze do centra i nazad je uzaludno. Morate motivirati ljude da izaberu druga mjesta na koja će otići”, kaže Dorn. Ali dok su poslovi, posebno u Moskvi, koncentrisani u centru, gdje su stanovi monstruozno skupi, a „bijelo“tržište iznajmljivanja praktično ne postoji, ne postoje pravi alati koji bi mogli povećati mobilnost građana.

“Rješavanje problema saobraćajne gužve i život prihvatljivim svima zahtijeva dugoročni plan grada koji uzima u obzir više od samo saobraćajne situacije”, kaže Dorn. - Logika ovog plana će diktirati kako izgraditi transportni sistem. A beskrajnim prilagođavanjem trenutnim potrebama vozača, za 10 godina problem se može pogoršati, i postat će nerealno riješiti ga."