Come siamo molestati dalle auto, causando ingorghi e crolli

2024 Autore: Seth Attwood | [email protected]. Ultima modifica: 2023-12-16 16:08

La costruzione di autostrade peggiora la situazione sulle strade. Nuove rotte portano al collasso del traffico. I navigatori accelerano la congestione. Perché apparentemente le misure giuste aggravano il problema degli ingorghi?

Le autorità riferiscono allegramente di quanto è stato fatto per migliorare la situazione sulle strade e gli spostamenti in città richiedono sempre più tempo. Gli automobilisti considerano gli ingorghi il risultato di una cospirazione corrotta o della totale incompetenza dei funzionari, perché chiunque abbia un'auto è sicuro di conoscere le risposte alle eterne domande russe.

CHI È COLPEVOLE?

STRADE

Una caratteristica fondamentale di una strada che determina se si verificheranno ingorghi su di essa è il throughput. E il suo limite è di circa 1.500 auto all'ora per striscia. Né la qualità dell'asfalto, né i paraurti, né la segnaletica sono in grado di aumentare questo indicatore, perché le auto devono mantenere una distanza di diversi secondi e hanno una dimensione fisica. "Inoltre, il rendimento di una strada è generalmente determinato dal rendimento del suo punto più stretto", osserva il matematico, docente senior presso il Dipartimento di tecnologie di modellazione dei sistemi complessi presso la Higher School of Economics Yuri Dorn. - Diciamo che se una bella autostrada a cinque corsie lunga 1000 km in un punto si restringe a due corsie, la sua capacità totale sarà come una strada a due corsie. E ancora peggio: per il fatto che le vetture stanno rallentando, passando da cinque file a due, la resa finale sarà inferiore”.

Le strade hanno altre caratteristiche che sembrano contraddire il buon senso. Quindi, con un aumento della velocità di movimento, la capacità della strada potrebbe diminuire. "Il numero di auto che passano attraverso la sezione trasversale della strada per unità di tempo, la velocità delle auto e la densità del traffico nella meccanica dei trasporti sono collegate da una semplice formula N = vq", spiega Evgeny Nurminsky, un esperto di modelli matematici di flussi di traffico, docente del Dipartimento di Metodi Matematici in Economia presso la Scuola di Scienze Naturali dell'Università Federale dell'Estremo Oriente. … - N è l'intensità del traffico, auto/h; v - velocità del veicolo, km / h; q - densità di flusso, auto / km. Modificando un parametro, portiamo con noi il resto. Se le auto si muovono a una velocità di 200 km/h, la densità del traffico sarà molto bassa, perché i conducenti dovranno mantenere una lunga distanza. Di conseguenza, il flusso di auto, che è uguale al prodotto di densità e velocità, sarà inferiore a quello che sarebbe ad una velocità di 60 km/h".

IL SUGHERO DA TE

Mentre un aumento della velocità può portare a un calo del traffico sulla strada, lo stesso effetto si ottiene con una diminuzione della velocità. Il traffico automobilistico diminuisce drasticamente quando le auto vanno più lente di 20 km/h. “A una velocità così bassa, il massimo possibile di 1.500 auto all'ora non uscirà dall'ingorgo: si stanno muovendo troppo lentamente per questo. Se partiranno solo 1000 auto, in un'ora verranno assemblate 500 auto in un ingorgo. Tenendo conto delle dimensioni fisiche dell'auto (circa cinque metri) e della distanza dalle auto vicine, un ingorgo è lungo 2,5 km", afferma uno dei principali analisti di Yandex. Ingorghi "Leonid Mednikov. E le nuove auto guidano costantemente fino al luogo della congestione, quindi potrebbe non dissolversi per molto tempo.

TECNICHE

Che Yandex. Ingorghi stradali"

Il servizio più popolare in Russia che mostra la congestione in tempo reale è Yandex. Ingorghi stradali". Gli autisti lo accusano di "distorcere" i dati e di travisare la situazione. Il principale analista del servizio Leonid Mednikov ha risposto alle principali lamentele degli utenti.

Il carico di lavoro della città è determinato sulla base della valutazione della situazione sulle strade principali e sulle autostrade, la cui lista cambia poco. Queste strade formano un "telaio di trasporto" che consente di viaggiare in tutta la città. Il servizio mantiene una scala di valutazione in modo che 10 punti riflettano il traffico veramente "morto". Se le valutazioni rimangono invariate, quindi con un generale deterioramento della situazione in città (ahimè!), Il servizio darà sempre 10 punti e gli autisti non saranno in grado di prevedere adeguatamente quanto durerà il viaggio.

In precedenza, le strade con una velocità superiore a 30 km / h erano mostrate in verde, meno di 15 km / h in rosso, tutto al centro era mostrato in giallo. Ma ora il servizio utilizza una relativa gradazione di colore: riflette la congestione del traffico non in generale, ma rispetto alla situazione abituale per questo luogo. Pertanto, il traffico sulla sezione "gialla" della tangenziale di Mosca potrebbe in effetti essere più veloce rispetto alla sezione "verde" di una strada laterale con semafori e incroci.

Il servizio mostra la situazione prevista in base ai dati passati su un sito specifico. Ma il percorso è ancora in costruzione senza tenere conto di queste informazioni. Pertanto, essendo partito poco prima dell'ora di punta serale, a metà strada puoi entrare in un denso ingorgo, che si è formato in pochi minuti. "Tenere conto della previsione dello sviluppo della situazione è finora l'unica cosa in cui le persone sono davanti al navigatore", afferma Leonid Mednikov.

STRUTTURA DELLA CITTÀ

Una delle strutture più efficienti della città, che consente la migliore distribuzione dei flussi di traffico, è la struttura a piazzale. Ma la maggior parte delle città in Russia ha una struttura ad anello con strade a raggio. Tali città si formarono sul sito di fortezze, espandendosi gradualmente. Una tale struttura era ideale per proteggersi dai vicini belligeranti, ma i flussi di traffico nelle città ad anello sono distribuiti nel modo più cattivo possibile: sia le tangenziali centrali che le autostrade di uscita, lungo le quali le persone raggiungono il centro al mattino e lo lasciano la sera, risultano essere sovraccarichi. "Inoltre, nelle megalopoli con una struttura ad anello, i conducenti subiscono sorpassi colossali, a volte decine di chilometri a viaggio", aggiunge Yuri Dorn.

Gli scienziati affermano che le città a forma di anello spesso hanno una bassa connettività. Cioè, ci sono pochi modi per andare da un luogo all'altro e le auto si accumulano su strade chiave che non possono passare altrimenti.

Cercando di scaricare le autostrade sempre esistenti che collegano diversi quartieri della città, le autorità stanno ampliando le strade, ma questo non è efficace. Ad esempio, molte delle autostrade in uscita da Mosca corrono in un centro congestionato a un'estremità e all'altra in sacchi a pelo densamente popolati. “L'uscita/ingresso a tali autostrade crea punti di congestione del traffico, che, con la crescita della città, si ritrovano nel profondo.

Inoltre, tali autostrade tagliano le rotte di trasporto esistenti, osserva Nurminsky. "Per neutralizzare l'effetto dannoso, è necessario costruire molti svincoli e deviazioni, il che confuta l'idea originale ed è molto costoso".

PAGAMENTO

Angolo di visione

I flussi di traffico possono essere descritti con vari gradi di "approssimazione", e per questo viene utilizzato un apparato matematico di diversi campi della scienza. Le decisioni locali dei conducenti sono modellate utilizzando la teoria degli automi cellulari. Per descrivere il comportamento dei flussi di traffico a livello delle singole strade, viene utilizzato l'apparato dell'idrodinamica, la scienza del comportamento dei fluidi. La teoria dei giochi e la teoria dell'ottimizzazione vengono utilizzate per prevedere il carico sulla rete di trasporto e la distribuzione dei flussi lungo i percorsi.

AUTISTI

Chiunque guidi un'auto sa che un nanosecondo è il tempo dopo il quale il guidatore da dietro inizia a suonare il clacson dopo aver acceso il semaforo verde. Gli automobilisti che si considerano ragionevoli sono molto infastiditi in questi momenti, ritenendo che un breve ritardo non influirà sulla situazione del traffico. E hanno torto."La lentezza alla guida può provocare congestione", afferma Nurminsky. - L'ingorgo è un sistema non lineare con un forte feedback positivo, cioè in risposta ai segnali in arrivo, si comporta in modo completamente diverso da quello che ti aspetti. Ad esempio, eri al telefono durante la guida e hai rallentato. Sembra tutto a posto, ma tutti i conducenti dietro di te sono costretti a rallentare e c'è un ingorgo che può dissolversi per un'ora".

Ma la ragione principale dell'aumento degli ingorghi è proprio la maggiore razionalità dei conducenti. Anche se per semplicità l'automobilista ha la possibilità di scegliere tra due strade, ovviamente tenderà al percorso più veloce. Altri conducenti che intendono guidare nella stessa direzione faranno lo stesso. Di conseguenza, è più probabile che una strada più veloce si riempia di auto, la sua capacità non è più sufficiente e si forma un ingorgo. Gli automobilisti che sono partiti più tardi, vedendo che c'era un ingorgo sulla loro strada preferita, prendono una strada più lunga, ma più facile, perché ora i tempi di percorrenza su entrambi i percorsi sono uguali. Se alcuni conducenti inizialmente preferissero un percorso più lungo, non ci sarebbero ingorghi sul percorso breve.

La situazione in cui il tempo di viaggio su tutte le rotte effettivamente utilizzate diventa la stessa è chiamata equilibrio di Nash - Wardrop nella modellazione dei trasporti. In questo stato, nessun tentativo da parte del conducente di modificare il percorso può ridurre il tempo di percorrenza. Inoltre, come recentemente dimostrato da scienziati provenienti da Corea e Stati Uniti, gettare gli automobilisti sulle tangenziali per risparmiare qualche minuto peggiora notevolmente la situazione generale. Quando ci sono molte auto, la situazione stradale arriva inevitabilmente a un equilibrio Nash-Wardrop. Con il proliferare dei navigatori che segnalano gli ingorghi, la “strisciata” al suo interno si è accelerata: gli automobilisti che partono più tardi ora fanno subito una deviazione. Ma, come spiega Yuri Dorn, i navigatori non peggiorano la situazione. Accelerano la formazione di ingorghi, ma ci sono meno auto in ciascuno - dopotutto, alcuni dei conducenti percorrono immediatamente un percorso alternativo. Inoltre, alcuni automobilisti spostano gli orari di partenza per attenuare i picchi di carico. Infine, grazie ai navigatori, molte persone imparano a conoscere le tangenziali. “Naturalmente, per quegli automobilisti che in precedenza guidavano liberamente su percorsi difficili, la situazione è peggiorata, ma il tempo di percorrenza totale su tutte le strade è diminuito. Tuttavia, i tempi di viaggio totali e anche individuali possono spesso aumentare”, conclude Dorn.

MOSCA

In Russia, ci sono ingorghi in qualsiasi grande città, ma la capitale ne soffre soprattutto. “A Mosca si concentra un numero enorme di attività, comprese quelle piuttosto specifiche: il settore finanziario, la scienza e gli affari. Una persona che lavora, diciamo, in qualche istituto, deve andarci. E per un venditore o una persona con un'altra professione non specializzata, il collegamento a un luogo non è così rilevante , afferma Dorn. Inoltre, la quota preponderante di posti di lavoro è concentrata nel centro, mentre le persone vivono più vicino alle periferie. Di conseguenza, si formano flussi pendolari, che occupano le stesse strade, su cui ci sono ingorghi per la maggior parte della giornata.

L'alto costo delle abitazioni in centro e l'abitudine russa di considerare il proprio appartamento un grande valore impediscono alle persone di avvicinarsi al lavoro. Anche l'idea delle autorità della capitale di "trasferire" i funzionari in periferia è svanita silenziosamente. Tuttavia, il trasferimento non risolverà il problema: se l'ufficio in cui lavora il funzionario viene trasferito dal centro, ad esempio, a Mitino, ma il funzionario vive a Chertanovo, andrà comunque a lavorare per mezza Mosca.

COSA FARE?

NON TENTARE DI RIMUOVERE SPINE SEPARATE

Il postulato principale della scienza dei trasporti è lo stesso della medicina: gli ingorghi devono essere affrontati prima che si manifestino. Saranno fruttuose azioni che prevengano la formazione di congestioni, piuttosto che tentativi di eliminare punto per punto gli ingorghi più dannosi.“È possibile correggere la situazione in luoghi localmente inefficaci, a volte è sufficiente prendere alcune semplici misure: ad esempio, rimuovere la svolta a sinistra e fare un'inversione a U 500 metri dopo l'incrocio. L'ingorgo andrà via da qui, ma non scomparirà affatto, ma si sposterà semplicemente in un altro posto , spiega Nurminsky.

MATEMATICA

PARADOSSO DI BRESA

La costruzione di una nuova strada di collegamento con quelle esistenti potrebbe peggiorare la situazione dell'intera rete dei trasporti. Dato che le strade sono interconnesse, la comparsa di un'altra sezione del tracciato, sulla quale ormai ci sono sempre autovetture, aumenta il tempo di percorrenza su tutti i percorsi. La situazione può essere migliorata chiudendo questa "strada di Braesov". Tuttavia, è impossibile rilevarlo: gli ingorghi non si accumulano su di esso, ma su altre rotte.

POSTULATO LEWIS-MOHRIDGE

Più strade vengono costruite, più auto compaiono. Alcune persone preferiscono passare dal trasporto pubblico al personale.

DOWNS-THOMSON PARADOSSO

La velocità media di un veicolo privato dipende dalla velocità con cui gli utenti pubblici arrivano a destinazione. Più il trasporto pubblico è meno sviluppato, più le persone preferiscono un'auto privata.

PARADOSSO DI PIGU-NIGHT-DOWN

L'aggiunta di strade alternative, dove le persone scelgono il percorso razionalmente ("egoisticamente"), porta a un equilibrio stabile: ognuno guida i propri veicoli e gli autobus rimangono vuoti. Inoltre, il tempo di percorrenza è lo stesso.

NON COSTRUIRE STRADE E NON INTRODURRE NUOVE PERCORSI

Non funziona nemmeno la decisione apparentemente ovvia di costruire quante più strade possibili per aumentare la capacità della rete di trasporto. "Vedendo che ci sono molte strade libere, diversi milioni di persone in più passeranno alle auto e anche tutte le nuove rotte si fermeranno", afferma Dorn. Se la crescente domanda di strade è soddisfatta all'infinito, prima o poi tutto lo spazio libero della città sarà costruito con le autostrade, dove le auto sono parcheggiate 24 ore su 24.

Anche l'introduzione di nuove vie di trasporto pubblico a casaccio è inutile. "Un tipico esempio è l'introduzione di nuove stazioni della metropolitana in periferia", afferma Dorn. "Considerando che la capacità degli svincoli chiave del centro e il numero di treni che possono circolare su una linea sono limitati, tali misure portano semplicemente a" lanci "ingorghi nella metropolitana".

INSERIRE LE LUCI

Anche le autostrade prive di traffico, amate da molti automobilisti, stanno esacerbando il crollo del traffico. "I semafori assottigliano il flusso e non gli permettono di addensarsi", spiega Nurminsky. - Idealmente, il compito di un semaforo è mantenere una densità di traffico ottimale alla quale il flusso di traffico è massimo. In città, questo si ottiene a una velocità di circa 60 km/h».

FARE STRADE A PAGAMENTO

In condizioni tipiche della maggior parte delle grandi città, quando ci sono più persone che vogliono viaggiare sulle strade di quante ne possono ospitare, il routing diventa la misura più efficace, cioè riduce artificialmente l'attrattiva di determinati percorsi. Ad esempio, introducendo una tariffa. “Quando il limite di larghezza di banda viene superato, sprecherai sicuramente qualche risorsa per compensare la differenza tra il percorso più e meno efficiente. Di solito queste risorse sono tempo e nervi persi nel traffico. Le strade a pedaggio consentono a coloro che desiderano compensare questa differenza non con il tempo, ma con i soldi , spiega Yuri Dorn.

Prezzi pungenti obbligano le persone a cambiare abitudini: per esempio, a cercare un lavoro che permetta loro di lavorare parzialmente a casa o posticipare l'orario di partenza. “Certo, le persone sono meno a loro agio di quanto sarebbero con le strade vuote. Ma non ci sono strade vuote nelle città da molto tempo: è necessario confrontare la situazione attuale con la situazione in cui la città è in un ingorgo. Per chi ha preso una deviazione o se ne è andato dopo, nulla è cambiato: i costi restano gli stessi. Ma per chi ha deciso di pagare, la situazione è migliorata. Allo stesso tempo, l'efficienza delle strade in generale aumenta, poiché non si misura dall'assenza di ingorghi, ma dal tempo totale che tutti i viaggiatori trascorrono sulla strada , osserva Dorn.

IMPARARE SULLA SCIENZA

"I problemi della congestione stradale possono essere risolti solo in modo completo, calcolando gli effetti a lungo termine di tutte le misure introdotte utilizzando modelli matematici complessi", afferma Yevgeny Nurminsky. "La scienza è una donna premurosa, per dare la risposta corretta, ha bisogno di tempo e i funzionari vogliono che tutto sia fatto ieri". Per questo motivo, spesso vengono spesi soldi colossali per progetti che non danno alcun effetto o addirittura peggiorano la situazione sulle strade.

Il problema è ulteriormente complicato dal fatto che in Russia mancano molti dati sulla base dei quali è possibile creare modelli di trasporto adeguati. “Negli USA, ad esempio, questo problema è stato risolto per legge: se un committente vuole ricevere sussidi per la costruzione di strade o edifici, deve presentare uno studio di fattibilità, in cui tutti i parametri di costruzione saranno calcolati secondo determinate modalità. Di conseguenza, a livello comunale sono comparsi molti dipartimenti di trasporto e di analisi, che preparano tutte le informazioni necessarie. Ciò ha creato un potente ordine per gli specialisti dei trasporti e ora quasi tutte le principali università americane hanno una divisione di ricerca sui trasporti , afferma Nurminsky.

MECCANISMO

Tutto è logico

Spesso sembra che la spina si sia formata senza motivo. Ma c'è una spiegazione per la misteriosa congestione.

SUGHERO DAL NULLA

Di norma, in questo tratto di strada si è verificato un incidente, che è stato portato via molto tempo fa. Mentre le auto erano sul posto, la capacità della strada è scesa da, diciamo, 1.500 a 1.000 veicoli all'ora. Dopo che gli autori dell'incidente hanno lasciato la scena, l'ingorgo rimane fino a quando tutte le auto accumulate non sono passate. Se 500 auto si sono raccolte in un'ora, allora lasceranno l'ingorgo "senza motivo" per altri 20 minuti, e per tutto questo tempo nuove auto si alzeranno in coda all'ingorgo.

CONFLITTI IN CASO DI MALTEMPO

Anche in assenza di incidenti, la congestione stradale aumenta: i conducenti tendono a mantenere la distanza di sicurezza, la densità dei veicoli e la capacità della strada diminuiscono.

Jammer dall'altra parte di un incidente

Tali congestioni si formano a causa della curiosità degli automobilisti. Anche se il pilota frena leggermente, anche tutte le auto che lo seguono sono costrette a rallentare. La capacità diminuisce e questa onda di decelerazione si propaga a valle. Le auto che passano da una fila all'altra danno lo stesso effetto: costringono più corsie a rallentare contemporaneamente.

CAMBIARE PENSIERO

È impossibile distruggere gli ingorghi nelle città russe senza cambiare gli stereotipi sociali. “Risolvere il problema di come le persone vanno al centro e tornano ogni giorno è inutile. Devi motivare le persone a scegliere altri posti dove andare , afferma Dorn. Ma mentre i posti di lavoro, soprattutto a Mosca, sono concentrati nel centro, dove gli alloggi sono mostruosamente costosi, e non esiste praticamente un mercato degli affitti “bianco”, non esistono veri e propri strumenti che possano aumentare la mobilità dei cittadini.

"Risolvere il problema della congestione del traffico e rendere la vita accettabile a tutti richiede un piano urbano a lungo termine che tenga conto di più della semplice situazione del traffico", afferma Dorn. - La logica di questo piano detterà come costruire un sistema di trasporto. E adattandosi all'infinito alle attuali esigenze degli automobilisti, in 10 anni il problema può aggravarsi e risolverlo diventerà irrealistico".