Как и почему образуются пробки на дорогах – Наука – Коммерсантъ
Моделирование транспортных потоков — хороший пример междисциплинарного исследования. Основные вопросы для исследования звучат довольно просто. Как и почему образуются пробки (заторы)? Как формируется картина загрузки улиц, которую мы видим в «Яндекс.Пробки»? Что такое равновесное распределение водителей по маршрутам (путям)? Как определить, сколько водителей хотят проехать из одного района в другой, то есть как формируются корреспонденции? Как корреспонденции влияют на равновесие?
Для математического ответа на эти и многие другие вопросы привлекаются различные разделы современной теории игр — в частности, популяционные игры загрузки и теории макросистем, рассматривающие эргодические марковские процессы и явление концентрации меры. Ниже на простых примерах мы постараемся ответить на эти вопросы и объяснить основные механизмы формирования равновесных конфигураций в транспортных сетях, привлекая внимание к более естественным, на наш взгляд, подходам, чем те, которые в настоящее время широко используются на практике.
Как образуются пробки
Начнем c первого вопроса: как образуются пробки? Следуя Ю. Е. Нестерову (российский ученый, работающий сейчас в Бельгии, один из самых известных специалистов в мире в области численных методов оптимизации, лауреат премий Данцига и фон Неймана; описываемый далее подход был предложен им совместно с А. Де Пальмой в 2000 году), рассмотрим следующий пример. Пусть есть два района 1 и 2, которые соединены двумя дорогами A и Б. При этом максимальная пропускная способность каждой дороги 2 тыс. автомобилей в час. При потоке меньше максимального время движения по дороге A — 1 час, а по дороге Б — 30 минут. Если же поток равен максимальному, то время проезда может быть любым (зависит от размеров пробки на дороге), но не меньше времени свободного проезда. Чтобы понять, как образуется пробка, будем постепенно увеличивать поток автомобилей из района 1 в район 2, то есть число автомобилей, которое хочет переместиться из района 1 в район 2 за один час. При маленьком потоке обе дороги не будут загружены и водители, стремясь уменьшить свои временные затраты, будут выбирать маршрут, проходящий по дороге Б.
Как распределить водителей по дороге
Рассмотрим теперь вопрос равновесного распределения водителей по маршрутам. Для этого предположим, что поток из района 1 в район 2 составляет 3 тыс. машин в час. Поскольку пропускная способность дороги Б составляет 2 тыс. машин в час, то по ней и едет не больше 2 тыс. машин в час. Если по ней будет ехать меньше 2 тыс. машин в час, то водители, выбирающие, проехать ли им по дороге Б за 30 минут или по дороге А за 1 час, выберут дорогу Б, тем самым увеличив поток на дороге Б.
Рассмотренная ситуация является ситуацией, когда эгоистически (рационально) настроенные агенты пользуются общим ресурсом. Без вмешательства регулятора это может приводить к неоптимальности системы в целом. Так, если бы по дороге А проезжала 1001 машина в час, а по дороге Б — 1999, то для водителей, едущих по дороге А, ничего бы не изменилось в смысле затрат. А вот водители, использующие дорогу Б, добирались бы в два раза быстрее. Таким образом, равновесие по Нэшу может быть неэффективно по Парето.
Отметим, что этот пример не только удачно показывает, что такое равновесие в транспортной сети, но и демонстрирует важный факт: понятие «равновесие» вовсе не означает (социальный) оптимум.
Пожалуй, самым известным примером этого наблюдения является игра «дилемма заключенного», неоднократно обыгрываемая в совершенно разных контекстах (политика, биология и т. д.; см., например, Р. Докинз «Эгоистичный ген»). Механизм борьбы с такими «эгоистичными» равновесиями — штрафы. Конкретно в данном примере можно взимать плату за проезд с дороги Б в размере стоимости 30 минут времени водителей.
На основе описанного выше принципа можно сформировать задачу линейного программирования (с числом переменных, равным числу ребер транспортного графа, и аналогичным числом ограничений), решение которой будет давать искомое равновесие в общем случае. Вычислительно получаемая таким образом задача оказывается не такой уж и сложной задачей даже для мегаполисов. Да и в плане данных, все, что требуется знать, это два числа по каждому ребру (участку дороги): пропускная способность и время свободного прохождения дороги (при разрешенной на этом участке скорости).
Вся эта информация, как правило, выделяется из графа транспортной сети, полосности дорог и информации о светофорах. Также нужна матрица корреспонденций — информация о том, откуда, сколько и куда людей направляются в единицу времени.
Какие модели используются
В подавляющем большинстве пакетов транспортного моделирования используется модель, предложенная в 1956 году Beckmann, McGuire, Winsten, которую в литературе называют модель BMW, или модель Бекмана (см., например, Гасников А. В. и др.). В основе лежит тот же принцип поиска равновесия Нэша—Вардропа: каждый водитель выбирает для себя маршрут с наименьшими затратами, и равновесная конфигурация определяется таким распределением водителей по маршрутам, при котором никому не выгодно отклоняться от своего маршрута. Поиск равновесия сводится к решению задачи минимизации выпуклой функции, зависящей от затрат агентов на проезд по ребрам транспортной сети. Отличие от модели стабильной динамики состоит в том, что постулируется зависимость затрат времени на проезд по ребру от величины потока автомобилей на этом ребре.
Для определения этой зависимости используется простая физическая модель Танака, отражающая желание водителей, с одной стороны, двигаться как можно быстрее, а с другой стороны — безопасно. Возникает понятие безопасного расстояния между автомобилями как функции от их скорости в потоке. Расстояние в 2 м будет безопасным в пробке при движении со скоростью 5 км/ч, но не будет безопасным при движении со скоростью 100 км/ч. А именно, безопасное расстояние складывается из длины автомобиля, произведения времени реакции водителя на скорость автомобиля (это расстояние водитель пройдет, пока сообразит, что надо, например, затормозить) и слагаемого, пропорционального квадрату скорости. Квадрат скорости объясняется длиной тормозного пути (расстояние, которое проходит машина после торможения), определяемого, в свою очередь, переходом кинетической энергии в тепло за счет работы силы трения. Таким образом, у нас есть зависимость безопасного расстояния от скорости (1). Но безопасное расстояние есть величина обратная к плотности автомобилей (2).
На практике используют упрощенную версию этой модели, называемую BPR-моделью. В наших исследованиях удалось показать, что эту функцию затрат можно параметризовать с помощью одного параметра так, что при стремлении этого параметра к нулю модель Бекмана переходит в модель стабильной динамики. На наш взгляд, модель стабильной динамики более адекватно отражает реальное поведение водителей, поскольку исходит из более простой входной информации.
***
В первой части мы постулировали, что корреспонденции известны.
Но откуда они известны? Можно, конечно, их просто замерять, например, проводя опросы случайных респондентов. Однако по прошествии времени корреспонденции меняются, и хотелось бы знать модель, описывающую эти изменения.
Старые и новые модели
Первые такие модели (гравитационные, энтропийные) стали появляться в 60-е годы прошлого века (А. Дж. Вильсон «Энтропийные методы моделирования сложных систем»). Общая идея, заложенная в такие модели, довольно простая: люди стремятся работать ближе к месту жительства. Матрица корреспонденций зависит от того, сколько в каком районе мест жительства, рабочих мест и матрицы затрат (матрица стоимостей перемещений из одного района в другой). Совсем в вырожденном варианте модель расчета матрицы корреспонденций сводится к решению классической транспортной задачи линейного программирования (Толстой—Канторович—Гавурин) об организации наилучшей доставки товаров (водителей) из пунктов производства (мест жительства) в пункты потребления (рабочие места) с наименьшими суммарными затратами.
На практике же в такую идеализированную модель необходимо вносить поправки, связанные с ограниченной информированностью людей. А именно, считается, что каждый житель города имеет разную зашумленную информацию о том, где и какие условия (в модели распределения водителей по путям мы считали, что водители обладали точной информацией о том, какие затраты они будут нести, выбирая тот или иной маршрут; благодаря таким сервисам, как «Яндекс.Пробки», такое предположение, по-видимому, недалеко от истины).
2. Собрав разные мнения по одному и тому же району, житель ориентируется на наиболее критичные мнения (это в разной степени свойственно многим людям; другими словами, многие люди при оценке исходят из наихудших прогнозов, желая, таким образом, обезопасить себя в случае их реализации). За счет наличия шума в собираемых оценках каждый житель уже с ненулевой вероятностью (зависящей от T) может выбрать неоптимальный для себя район для жизни/работы. Все это в действительности приводит к тому, что равновесие в такой модели (теперь оно уже называется стохастическое равновесие Нэша, в литературе по теории игр также можно встретить название квантильное равновесие, равновесие дискретного отклика) следует искать не из решения транспортной задачи линейного программирования, а из решения энтропийно-регуляризованной транспортной задачи с коэффициентом регуляризации при энтропии, равным T (W. Sandholm «Population Games and Evolutionary Dynamics»).
В связи с вышенаписанным интересно заметить, что ряд специалистов в области численных методов оптимизации в числе одних из наиболее значимых достижений в области оптимизации за последние десять лет выделили наблюдение, экспериментально сделанное Марко Кутюри в 2013 году (Peyer G.
, Cuturi M. «Computational Optimal Transport»). Наблюдение состоит в том, что транспортные задачи линейного программирования (ЛП) намного эффективнее можно решать не с помощью соответствующих ЛП-солверов, а с помощью энтропийной регуляризации (как раз такой, как описано выше) и последующим применением к возникающей регуляризованной задаче алгоритма Синхорна (в транспортной литературе этот алгоритм использовался для расчета матрицы корреспонденций с 60-х годов прошлого века, и там этот метод получил название «метод балансировки» Брэгмана—Шелейховского; отличие от того, что предложил М. Кутюри, в том, что параметр T Кутюри выбирал сам должным образом (достаточно маленьким), а при расчете матрицы корреспонденций этот параметр отвечает за дисперсию шума в информации жителей города, и определяется этот параметр, как правило, из реальных данных путем калибровки (на него уже модель не строят)).
Неподвижная точка
Итак, выше мы ответили на вопрос о том, как формируется матрица корреспонденций и как эта матрица влияет на равновесное распределение потоков по путям.
Казалось бы, тут можно ставить точку! На самом деле, правильно задавать еще и обратный вопрос: как равновесное распределение потоков по путям влияет на матрицу корреспонденций? В действительности тут получается порочный круг! Матрица корреспонденций, с одной стороны, определяет то, как распределяются потоки по путям, но, с другой стороны, чтобы посчитать эту матрицу, требуется знать матрицу затрат, которая формируется, исходя из равновесного распределения потоков по путям. Ведь чтобы знать, какие затраты будут на перемещение из одного района в другой, нужно знать, какая будет загрузка дороги. На практике этот гордиев узел разрубается следующим образом — ищется неподвижная точка. А именно, ищется такая пара (матрица корреспонденций и распределение потоков по путям), при которой выход одной модели дает вход другой, и наоборот. Собственно, современные многостадийные модели равновесного распределения потоков — это последовательная прогонка моделей Бекмана для блока распределения потоков по путям плюс энтропийная модель расчета матрицы корреспонденций, плюс модели расщепления пользователей (по использованию личного и общественного транспорта, по цели поездки и т.
д. и т. п.; выше мы про это не писали, потому что идейно это не дает ничего нового относительно уже сказанного, впрочем, при желании посмотреть на простое объяснение модели расщепления передвижений на личном и общественном транспорте на том же самом модельном примере из двух районов можно рекомендовать модель М. Я. Блинкина, изложенную в приложении А книги Гасников А. В., Гасникова Е. В.). Прогонка (последовательные итерации) блоков модели осуществляется до тех пор, пока не будет стабилизации. На практике при должном выборе параметра T такую стабилизацию, как правило, можно наблюдать. Никаких теоретических объяснений для этого в таком варианте пока, насколько нам известно, не было.
***
Итак, в части 2 мы остановились на том, что для поиска равновесия в двухстадийной модели распределения транспортных потоков необходимо последовательно итерировать два блока, пока не будет наблюдаться стабилизация (выход на стационарный режим — неподвижную точку). То, что неподвижная точка существует,— известно, но вот то, что описанная процедура будет сходиться к этой неподвижной точке, пока не было строго обосновано.
В докторской диссертации А. В. Гасникова (руководитель — член-корреспондент РАН профессор А. А. Шананин, научный консультант — профессор Ю. Е. Нестерова) обоснование такой конструкции было дано. Точнее говоря, была предложена альтернативная схема, которая гарантированно сходится к нужной неподвижной точке. Причем сходится быстрее и на практике (во всяком случае, в тех экспериментах, которые удалось провести). Достаточно интересно, на наш взгляд, тут то, как именно эта схема родилась.
Складываем все вместе
Мы не случайно описали в первых двух частях два главных блока (модель распределения потоков по путям и модель расчета матрицы корреспонденций) в едином эволюционном ключе. Собственно, раньше на модель расчета матрицы корреспонденций так не смотрели. И та и другая модель на самом деле формализуются с математической точки зрения как равновесия в популяционных марковских динамиках «наилучших» ответов. В случае моделей Бекмана и стабильной динамики (последнюю модель в таком контексте, естественно, интерпретировать как частный случай модели Бекмана с вырожденными затратами: фиксированными до пропускной способности и бесконечными после) это и правда динамика наилучших действий (реакций) водителей на информацию о распределении водителей по путям с прошлой итерации (вчерашнего дня), а вот в случае динамики по расчету матрицы корреспонденций под «наилучшей» следует понимать так называемую логит-динамику, отражающую отмеченную в части 2 недоинформированность водителей и возможность принять в том числе не наилучшее решение, исходя из того, что было на прошлой итерации.
Что тут понимается под равновесием? Динамики стохастические. Со временем они выходят на стационарное распределение (эргодическая теорема), а с ростом числа агентов (водителей) эти стационарные распределения концентрируются (явление концентрации меры, а в более классической терминологии это также можно называть центральной предельной теоремой) около определенных макросостояний. Собственно, отмеченные макросостояния и будут равновесия. А функции, которые необходимо было минимизировать для поиска этих равновесий, с одной стороны, будут функциями, характеризующими концентрацию стационарных мер этих динамик (такие функции называют функционалы Санова), но в то же самое время эти функции будут в среднем монотонно убывать на траекториях этих динамик (специалисты по дифференциальным уравнениям называют такие функции функциями Ляпунова). Таким образом, получается, что те «вариационные принципы», которые лежат в основе описанных выше моделей, имеют вполне естественную природу. С учетом приведенной здесь интерпретации целевых функционалов в описанных моделях интересно заметить, что аналогичным образом в статистической физике смотрят на функционал энтропии термодинамической системы (Больцман, Гибсс).
Собственно, для чего все это мы сейчас привели? Для того чтобы пояснить главную идею, как можно получить эквивалентный способ поиска неподвижной точки в многостадийной транспортной модели, не прибегая к методу простой итерации. А именно, поскольку каждая из описанных моделей-блоков имеет такую эволюционную природу и эти модели «живут» в разном масштабе времени, может быть, можно рассмотреть эти динамики не по отдельности, а вместе (наложенными друг на друга, как в реальной жизни)? Даст ли это что-то?
Ну если мы верим в то, что достаточно неплохо описали реальность, то, наверное, мы вправе надеяться, что это что-то даст. Так оно и есть на самом деле. Оказывается, что в такой уже более сложной динамике с использованием теоремы Тихонова о разделении времен (точнее, стохастического варианта этой теоремы; в литературе также можно встретить близкие концепции, среди которых отметим принцип подчинения Хакена) также можно получить все то, что мы делали выше для каждого из блоков в отдельности.
Таким образом, получается целевой функционал (довольно сложной минмакс структуры; мы здесь не будем на этом останавливаться подробно, детали см. в книге Гасников А. В., Гасникова Е. В.), минимизация которого и дает искомое равновесие (неподвижную точку). Но в отличие от предыдущего подхода за счет того, что этот функционал получается выпуклым, можно строго обосновать интересующую нас сходимость к равновесию и изучать вопросы его единственности. Но самое главное тут то, что, сводя задачу поиска равновесия к задаче минимизации выпуклой функции, мы гарантированно можем находить настоящее равновесие с полным теоретическим контролем сложности этой задачи (см., например, Гасников А. В. «Современные численные методы оптимизации. Универсальный метод градиентного спуска»). Отметим также, что в отличие от упомянутого выше сюжета, связанного с энтропийной регуляризацией, в котором «природа» подсказала то, как стоит численно решать задачу, тут имеет место обратная ситуация. «Природа», ну а точнее, наше понимание ее, устроена тут так, что динамика модели расчета матрицы корреспонденций происходит в медленном времени (годы), и под нее подстраивается динамика распределения потоков по путям (дни—недели).
Таким образом, можно было бы ожидать, что и на практике следовало бы делать несколько итераций метода, который ищет равновесное распределение потоков по путям (решает соответствующую задачу), а потом одну итерацию по модели расчета матрицы корреспонденций (там решается уже другая задача оптимизации) и т. д. На самом деле, удалось строго доказать, что описанный выше подход полностью доминируется в вычислительном плане обратным подходом, когда на одну итерацию модели равновесного распределения потоков по путям приходятся несколько итераций по модели расчета матрицы корреспонденций.
Практическое применение
Все, что выше описано, было численно проверено на ряде американских городов (данные по которым удалось найти в свободном доступе). Мы думаем, что настал подходящий момент попробовать все это применить в должном объеме к ряду российских городов. Наши исследования на регулярной основе поддерживаются различными научными грантами. В частности, в данный момент мы работаем по гранту РФФИ 18–29–03071 мк (руководитель — профессор Е.
А. Нурминский, известный специалист в области транспортного моделирования в России). Однако хотелось бы отметить проблему нехватки данных для моделирования. Надеемся, что данные заметки обратят внимание не только на научные вопросы, связанные с тем, как моделировать и считать, но и на то, где и как брать для этого данные. Ведь чем системнее будут данные, тем надежнее и точнее могут быть расчеты и польза от них.
Александр Гасников, д.ф.-м.н., доцент МФТИ, в.н.с. ИППИ РАН, профессор ВШЭ; Павел Двуреченский, к.ф.-м.н., с.н.с. ИППИ РАН
8 способов победить пробки — журнал За рулем
Рост автопарка и устаревшая дорожная инфраструктура приводят к тому, что в крупных населенных пунктах автомобильные пробки стали обыденностью. Можно ли что-то изменить?
Откуда берутся автомобильные пробки? Одна из основных причин — банальная нехватка дорог. Машин с каждым годом все больше, тогда как дорог не прибавляется. По словам Петра Шкуматова, координатора сообщества «Синие ведерки», жесточайший дефицит городской улично-дорожной сети приводит к тому, что даже незначительное по европейским меркам количество автомобилей уже стоит в заторах, а проехать без пробок можно только глубокой ночью.
Для наглядности можно сравнить два мегаполиса, поясняет Шкуматов, — Москву и Токио.
Катастрофическая нехватка дорог заставляет нас непрерывно стоять в пробках.Катастрофическая нехватка дорог заставляет нас непрерывно стоять в пробках.
«Оба города приблизительно равны по площади (Москва в пределах МКАД — 870 км2, Токио — 615 км2), по населению и по количеству автомобилей. Однако количество дорог в Токио, в том числе и так называемых Express Way, в семь раз больше по протяженности, чем в Москве. Это и объясняет то, почему в Токио пробок фактически нет, а в Москве они являются уже давно чем-то привычным», — объясняет эксперт.
Следующая причина — аварии. Даже небольшое столкновение двух автомобилей приводит к параличу движения. Автовладельцы, вместо того чтобы убрать машины с проезжей части и оформить аварию самостоятельно, часами ждут приезда сотрудников ДПС.
Даже незначительная авария может остановить движение.
Здесь машины уже перекрыли выезд со двора. Через полчаса тут будет пробка.Даже незначительная авария может остановить движение. Здесь машины уже перекрыли выезд со двора. Через полчаса тут будет пробка.
Материалы по теме
Еще одна проблема — это длительный и, как правило, плохо организованный ремонт улиц и дорог. Мы часто видим, как в часы пик дорожники начинают латать дорожное полотно. А если у ремонтников еще и с материалами да с необходимой техникой проблемы — пиши пропало! Что уж говорить о капитальных ремонтных работах. Взять, к примеру, нынешнюю реконструкцию центра Москвы: работы в рамках программы «Моя улица» фактически убили движение в пределах Садового кольца.Это три основные причины возникновения пробок. Конечно, есть еще и проблемы с организацией движения. Так, например, в большинстве случаев населенные пункты разделены радиальными дорогами. Причем это магистрали, которые не позволяют жителям одного района попасть в другой. Мест пересечения таких магистралей мало, поэтому и возникает постоянное затруднение движения.
Точно так же останавливают движение и железнодорожные пути.
«Вся транспортная структура российских городов двухмерная. У нас отдельно по земле проложена железная дорога, отдельно по земле проложена магистраль. А как быть с их пересечением, никто не подумал. В результате дикие перепробеги, большое неудобство для всех участников движения и деградация городских районов, прилегающих к таким искусственным препятствиям», — говорит Шкуматов.В идеале, любые строительные и ремонтные работы должны проводиться как спецоперация — быстро, тихо и незаметно.
В идеале, любые строительные и ремонтные работы должны проводиться как спецоперация — быстро, тихо и незаметно.
Материалы по теме
Так можно ли побороть пробки? При желании — безусловно. Конечно, одного желания мало, необходимы и значительные финансовые ресурсы.Способ номер один
Строительство в крупных мегаполисах многоуровневой дорожной сети. Так делают в той же Японии.
На нижних уровнях — районные дороги, на средних — межрайонные, на самых верхних — магистрали, через которые можно проехать весь город без единой остановки. Этот способ самый затратный, и большинство городов его не могут потянуть финансово. Но если государство заинтересовано в дорожной безопасности и экономическом и экологическом благополучии населения, деньги нужно в первую очередь выделять именно на эти цели.
Способ номер два
Как ни странно, многоуровневые развязки не всегда помогают улучшить ситуацию в городе, поэтому строить их нужно в строго ограниченных местах, там, где это оправданно. А в остальных нужно задуматься о связанности дорог, чтобы у автомобилистов было больше вариантов добраться до нужного места. Только при таком условии автомобили будут относительно равномерно распределяться по дорогам, что резко улучшит движение хотя бы в районном масштабе.
Для этого нужно строить мосты, эстакады, а железнодорожные пути в городе стараться убрать на другой уровень.
Понятно, что и этот способ требует серьезной денежной подпитки.
Развитие парковочного пространства как один из способов борьбы с пробками. Здесь припаркованные автомобили не затрудняют движение остальным.
Материалы по теме
Способ номер три
Если посмотреть места наибольшего сосредоточения автомобильных пробок, то помимо мест пересечения районных дорог с магистралями основные центры притяжения стоящих на дорогах машин — торговые и бизнес-центры, а также понатыканные жилые высотки.
— По мнению Александра Евсина, начальника ситуационного центра — заместителя руководителя Центра организации дорожного движения (ЦОДД) Правительства Москвы, для решения проблемы дорожных пробок нужно очень аккуратно подходить к вопросу застройки. Только грамотная градостроительная политика и рассредоточение центров притяжения позволят снизить транспортную нагрузку в проблемных местах, — уверен Евсин.
Но в крупных городах мы видим противоположное. В центральной части сосредоточено, наверное, 90% бизнес-центров и офисов. И все едут на работу на машине.
Способ номер четыре
Быстрая ликвидация последствий ДТП. Тут все просто. С одной стороны, водители должны понимать, что при любой возможности нужно убрать автомобили с проезжей части. Речь идет об авариях. Если это сделать невозможно (авария серьезная, есть пострадавшие), то тут уже задача городских служб оперативно среагировать и не допустить затора. При всей, казалось бы, простоте решения этого вопроса водители продолжают ждать до победного приезда Госавтоинспекции. Да и службы спасения, как правило, не отличаются оперативностью.
Выделенные полосы позволяют общественному транспорту двигаться быстро и подъезжать к остановкам вовремя. Вот только полосу эту украли у автомобилистов. А значит, водители будут ехать еще медленнее.Выделенные полосы позволяют общественному транспорту двигаться быстро и подъезжать к остановкам вовремя. Вот только полосу эту украли у автомобилистов. А значит, водители будут ехать еще медленнее.
Способ номер пять
Так как одной из причин пробок являются дорожные работы, Александр Евсин предлагает проводить их в режиме спецопераций. Конечно же, это не касается масштабных работ. Но то, что ямочный ремонт, очистка дорог от грязи, нанесение разметки должны выполняться быстро и желательно не в часы пик, очевидно. Осталось с этим достучаться до исполнителей. Они с упорством продолжают выгонять технику в самые нагруженные часы.
Пробки собираются, как правило, в часы пик. И связано это, в том числе, с неграмотной организацией движения.Пробки собираются, как правило, в часы пик. И связано это, в том числе, с неграмотной организацией движения.
Способ номер шесть
Развитие общественного транспорта. Этот способ люто ненавидит большинство автомобилистов. Оно и понятно. Ни один автобус не сравнится по комфорту и удобству с личным автомобилем. Тем не менее, если у властей получится сделать общественный транспорт комфортным, если автобусы, троллейбусы и трамваи будут ходить точно по расписанию, то многие водители превратятся в пассажиров. А чтобы таких было больше, переходим к следующему способу.
Материалы по теме
Способ номер семь
Если у автовладельца будет возможность оставить автомобиль на перехватывающей парковке и пересесть на автобус, желающих ехать на машине — к примеру, в перегруженный центр — станет в разы меньше. Но для таких парковок нужно место. А место это на вес золота. Чиновники предпочитают отдавать подобные участки под строительство жилых домов или торговых центров, создавая тем самым еще большую нагрузку на дорожное движение. Единственное, на что не жалеют места, так это на платные парковки.
Способ номер восемь
Чтобы крупные города «ехали», нужно создавать мощные центры по управлению и мониторингу дорожного движения. В столице такой создан и успешно работает. Но без применения всех вышеперечисленных способов толку от него немного.
Подобные центры должны постоянно мониторить и анализировать дорожную ситуацию в режиме онлайн. При необходимости вмешиваться в работу тех же светофоров, чтобы эффективнее распределять потоки автомобилей. Как вы видите, решить проблему заторов вполне возможно. Так почему же этого не происходит? Все просто. На строительство новых дорог и развязок не хватает денег. А что касается управленческих решений, то чиновники продолжают в первую очередь удовлетворять свои личные интересы (разрешая вести точечную и необдуманную застройку высотными зданиями).
А без решения этих самых важных вопросов остальные способы — как мертвому припарка.
Россияне рассказали о причинах городских пробок — НАФИ
МОСКВА, 29 июня 2020 года. Четверть россиян считают проблему городских пробок острой. В числе основных причин пробок называют слишком большое количество автомобилей, плохое состояние дорог и частые ДТП. Таковы результаты исследования Аналитического центра НАФИ*.
Для 54% россиян автомобильные заторы являются проблемой, причем 24% считают эту проблему очень острой. Только 12% не обращают внимания на дорожные пробки.
Чем крупнее город, тем больше загруженность дорог: почти половина (47%) жителей Москвы и Санкт-Петербурга охарактеризовали проблему пробок как постоянную и очень острую, тогда как 45% опрошенных из городов с населением до 50 тысяч человек и ПГТ пробок на улицах практически не встречают. Подробнее – в таблице 2.
Россияне назвали причины автомобильных пробок. 53% россиян считают пробки естественным явлением, возникающим из-за скопления автомобилей на дорогах в часы-пик. 40% полагают, что главная причина – в слишком большом количестве машин, которыми владеют жители города. Опрошенные также отмечают в числе причин проблемы, связанные с качеством дорог: 34% говорят о плохом состоянии дорожного полотна, 31% – о плохой пропускной способности дорог, 21% и 18% соответственно – о некачественной уборке и постоянных ремонтах дорог. Также часто называют проблемы, связанные с состоянием автомобилей и нарушением ПДД: регулярные аварии на дорогах (28%) и припаркованные на проезжей части автомобили (26%).
Четверть россиян (24%) недовольны тем, как работает общественный транспорт в их городе. Меньше всего недовольных работой общественного транспорта – среди жителей Москвы и Санкт-Петербурга (18%).
54% из тех, кто недоволен работой общественного транспорта и пользуется личным автомобилем, отметили, что стали бы чаще пользоваться общественным транспортом вместо личного автомобиля, если бы система городского транспорта была развита и он работал хорошо (подробнее – в таблицах 5-7).
На данный момент вклад каршеринга в борьбу с пробками на дорогах незначительный – 92% опрошенных заявили, что не планируют пользоваться каршерингом или в их городе нет таких услуг. Пользуются каршерингом всего 3% россиян. В Москве и Санкт-Петербурге доля тех, кто использовал этот сервис, втрое выше – до 9%.
Ирина Иванкова, руководитель направления исследований «Туризм и транспорт», Аналитический центр НАФИ:
«Население России сконцентрировано в крупных городах, а большая часть территории остается малонаселенной, поэтому неудивительно, что жители крупнейших городов страны связывают возникновение пробок с большим количеством автомобилей. Инфраструктура крупных городов давно не справляется с постоянно растущим количеством жителей. Причем в пиковые часы сильно перегружены не только дороги, но и общественный транспорт.
Для эффективной борьбы с дефицитом инфраструктуры необходимо развивать как сами регионы, так и транспортные связи между ними – автомобильные дороги, железные дороги и авиасообщение. Тогда постепенно население более равномерно распределится по территории страны и это поспособствует решению транспортной проблемы крупных городов.
В среднесрочной перспективе необходимо пересмотреть подход к решению проблемы городских пробок – одновременно с действиями по изменению транспортных привычек населения необходимо стремиться равномерно распределить суточную нагрузку на дорожно-транспортную инфраструктуру. Для этого нужно разработать программы по стимулированию предприятий к изменению графиков работы сотрудников (таким образом, чтобы начало и окончание рабочего дня не совпадали с часами пиковой загрузки дорог), переводу персонала на частично удаленный формат работы. Также необходимо развивать деловую инфраструктуру (бизнес-центры и предприятия) вблизи крупных жилых массивов, мотивировать население искать работу рядом с домом».
Таблица 1. «Насколько остро стоит проблема пробок на дорогах в вашем городе?», в % от всех опрошенных
| % | |
| Очень остро, пробки на дорогах почти постоянно | 24 |
| Довольно остро, пробки возникают часто | 30 |
| Скорее не остро, пробки возникают, но редко | 29 |
| Проблемы нет, пробок на дорогах практически не бывает | 12 |
| Затрудняюсь ответить | 5 |
Власти назвали причину пробок в Москве :: Autonews
Власти Москвы объяснили серьезные дорожные затруднения, с которыми столкнулись водители в сентябре нынешнего года в столице. Как сообщает Центр организации дорожного движения (ЦОДД) в своем Twitter, крупные пробки в первом месяце осени возникали из-за неоконченных строительных работ.
«Одна из причин — неоконченные строительные работы. В сентябре этого года их на 88% больше, чем в сентябре 2018 года (т.е. плюс 122 дополнительных участка). Закончатся работы, снимут ограничения — станет полегче», — говорится в сообщении ведомства.
Ранее ЦОДД предупредил москвичей о серьезном ухудшении дорожной ситуации в конце сентября. Тогда в ведомстве объяснили, что это связано с окончанием сезона отпусков и плохими погодными условиями. Также в ЦОДД заявили о росте числа автомобилей в столице. По данным ведомства, москвичи за семь месяцев приобрели 200 тыс. новых автомобилей. Это примерно столько же, сколько и год назад.
По данным портала «Яндекс.Пробки», автомобильные заторы в Москве на данный момент достигают 5 баллов из 10 возможных. Небольшие затруднения наблюдаются на шоссе Энтузиастов, Носовихинском шоссе и Рязанском проспекте. Кроме того, дорожные заторы наблюдаются на МКАД. Серьезно осложнено движение и на Третьем транспортном кольце.
В начале года аналитическая компания INRIX опубликовала ежегодный рейтинг городов с самыми большими пробками в мире. Как и годом ранее, Москва заняла второе место в списке населенных пунктов с наиболее сложной дорожной ситуацией. Эксперты подсчитали, что в прошлом году водители в российской столице в среднем простояли в пробках 91 час — примерно 26% от времени, проведенного за рулем. В часы пик москвичи простаивают в пробках треть от всего времени (34%), затраченного на поездку, а по выходным — 15%.
Почему пробки иногда образуются без причины?
Из-за чего пробки на дорогах.
Если вы водитель, то наверняка не раз видели на шоссе ситуацию, когда движение автомобилей замедляется, а затем неожиданно полностью останавливается. Через несколько минут поток машин начинает двигаться на небольшой скорости снова, а затем движение транспорта продолжает с прежней скоростью. Самое странное, что такое происходит в местах, где не ведется какого-то дорожного строительства, нет ДТП и других препятствий для движения. Почему это происходит?
На этот вопрос попытались ответить различные исследовательские группы, которые использовали сложные математические расчеты и реальные эксперименты. Предлагаем посмотреть результаты их работы, которая возможно помогла узнать истинную причину пробок на пустом месте. Также у специалистов есть решение, как сократить количество заторов из-за ничего.
Почему образуются фантомные пробки
Если на шоссе плотное движение, то любые даже незначительные нарушения в потоке могут привести к самоусиливающейся цепной реакции. Например, один автомобиль немного притормозил, а следующий за ним, притормозил чуть больше, чтобы сохранить дистанцию и избежать столкновения. За ним еще затормозил один автомобиль, которому приходится еще больше снижать скорость. И так далее. В итоге мы видим замедление движение полосы, а порой и на всех полосах движения.
Эти движения называются волнами замедления движения транспортных средств, которые двигаются в одном направлении по одной или нескольким полосам. Такое понятие придумали ученые из Университета Темпл, США. По словам специалистов, которые проводили исследование на тему феномена пробок на пустом месте, причина подобного прерывания волны движения в невнимательности водителей, которые отвлекаются на дороге (разговоры по телефону, прослушивание громкой музыки и т.п.) и в последний момент замечают, что перед ними притормаживает автомобиль. В результате потеряны доли секунды и водителю приходится тормозить сильнее, что и вызывает торможение потока по инерции.
Смотрите также: Как избавиться от пробок?
Самое плохое, что даже если первые автомобили, которые начали волну снижения скорости в полосе, начнут свободно двигаться на большой скорости, волна замедления трафика продолжается еще определенное время, растягиваясь от 100 до 1000 метров. В итоге если волна растянулась на большое расстояние, мы можем увидеть, как в конце волны автомобили полностью останавливаются. Затем по очереди машины начинают снова набирать скорость, и скопление машины начинает постепенно исчезать.
В итоге специалисты из Американского Университета придумали концепцию подобных волн, которую назвали «jamitons», в честь аналогичного понятия волн-солитонов, которые изучает современная физика. Так специалисты с помощью компьютерных алгоритмов проводят тестирования имитирующие поведение водителей на дороге.
Но не одних Американских специалистов беспокоит проблема пробок, возникающих в буквальном смысле на пустом месте. Например, этой проблемой озаботились и Японские исследователи, которые проводят свои собственные эксперименты. Но самое удивительное, что они также пришли к такому же выводу, что и Американские ученые.
Например, с помощью реального теста, специалисты из Японии установили причину бессмысленных пробок. Для того чтобы воссоздать прерывистое движение на дороге в реальной жизни, специалисты дали указания водителям, которые двигались на круговом движении с опозданием тормозить автомобиль для поддержания безопасной дистанции. В результате эксперимента удалось полностью сымитировать торможение движения в потоке.
Всего в эксперименте участвовало 22 автомобиля, которые двигались со скоростью 30 км/час.
Посмотрите, как легко образуются волны снижения движения в потоке автомашин:
Так кто же является виновником пробок?
С одной стороны кажется разумным, что эти фантомные пробки на дороге образуются по вине самих водителей. Как мы уже сказали, Американские и Японские исследователи заявляют, что замедление трафика на дорогах, где нет препятствий, аварий, ремонтных работ и т.п. связано с тем, что многие водители превышают установленную скорость движения на шоссе, а в случае замедления резко нажимают педаль тормоза. Как правило, быстрое снижение скорости, связано с несоблюдением не только скоростного режима, но и дистанции.
Также подобные бессмысленные пробки образуются не только из-за несоблюдения скорости и дистанции, а из-за необдуманных действий водителя. Например, видя, что поток машин на дороге достаточно плотный, вместо того чтобы постепенно снизить скорость, многие водители начинают разгоняться. Примечательно, что это происходит даже в том случае, если водители видят впереди себя красный свет и скопление машин.
С другой стороны поведенческие факторы водителей не смогут полностью избавиться от фантомных пробок. К подобному заключению пришли ученые из Массачусетского технологического института. По их мнению, если все водители изменят свое поведение на дороге и не будут превышать скорость движения в плотном потоке автомобилей, соблюдать большую дистанцию и не разгоняться перед самым светофором, где горит красный свет, то все равно время от времени будут образовываться заторы на пустом месте. Да, конечно, изменение поведение водителей улучшит ситуацию на дороге, но не полностью. К подобному заключению специалисты пришли в результате компьютерного моделирования.
Например, если на дороге будет очень плотный поток автомобилей, то поведение водителей не сможет полностью исключить образование волны заторы в полосе. Обычно мы склонны обвинять в причинах пробок водителей, которые движутся вместе с нами в общем потоке транспорта. Но на самом деле компьютерное моделирование показывает, что пробки могут возникать не только из-за водителей.
Как решить проблему пробок
Казалось бы, что проблему пробок, которые возникают на пустом месте, не решить. Но специалисты считают что все-таки можно принять некоторые меры, которые снизят вероятность возникновения стопорного движения потока автомашин. Например, при проектировании автострад, необходимо исключить частые извилистые повороты, чтобы снизить вероятность частого замедления автомобилей на таких участках.
Более инновационная идея, это установка автономных интеллектуальных светодиодных дорожных знаков, которые будут ограничивать среднюю скорость движения и автоматически менять максимально разрешенную скорость для определенного количества транспорта на каком-то ограниченном участке дороге.
Если на каком-нибудь шоссе, где часто наблюдается плотный поток машин поставить несколько таких знаков, то получится ограничивать скорость движения потока, равномерно распределяя общую скорость потока транспорта, предотвращая образования волны, которая может привести к затору.
Кстати подобные идеи уже применяются в некоторых странах в рамках эксперимента. И надо признать, что результаты эксперимента удачные. Например, со слов разработчиков подобной интеллектуальной системы, там где были установлены электронные светодиодные знаки скорости, снижение скорости происходит постепенно, а не быстро. В итоге на таких участках полностью исчезли фантомные пробки.
Наконец если смотреть в будущее, то комплексное решение проблем пробок может решиться с появление на дорогах автономных автомобилей, которые в настоящий момент разрабатывают многие автомобильные компании. Ведь такие транспортные средства могут с высокой точностью, используя данные о дорожно-транспортных происшествий, автоматически перестраивать маршруты, прокладывая оптимальный путь к пункту назначения, а также более правильнее поддерживать среднюю скорость движения и дистанцию. Дело в том, что электроника более эффективно управляет автомобилем, чем человек.
Планируется, что все автономные машины будут в электронном виде передавать другим транспортным средствам различную информацию. Например, если из-за плотного потока полоса движения транспорта начинает замедлять скорость, автономная машина может сообщить всем транспортным средствам позади о том, что уже необходимо снизить среднюю скорость движения. В теории это должно помочь сглаживать волны заторов, прежде чем снижение скорости потока превратиться в настоящую пробку.
Будущее без пробок на дорогах может наступить прямо завтра
- Дэвид К. Гибсон
- BBC Autos
Автор фото, Getty Images
Искусственный разум автомобилей сможет устранить заторы еще до их появления, считает обозреватель BBC Autos.
Автомобильные пробки по определению создает каждый из нас.
Их причиной может стать авария, строительные работы, столкновение внедорожников на выезде с концерта Билли Джоэла…
И если вы являетесь частью транспортного потока, вы же автоматически становитесь и частью проблемы.
Однако устранить проблему некоторых заторов, которые, казалось бы, не имеют очевидной причины, можно при помощи одного неочевидного решения.
Один-единственный водитель, вооруженный начальными познаниями в гидродинамике, может предотвратить или «растворить» даже километровую пробку.
Используя те же методы (и некоторые современные технологии) совместно, водители могут существенно и надолго сократить количество пробок на автострадах.
И для этого не надо дожидаться появления беспилотных автомобилей.
Шокирующая правда об автомобильных пробках
В браузерной видеоигре Error-Prone вы сами и еще 25 участников можете контролировать скорость нарисованного автомобиля, нажимая или отпуская клавишу на клавиатуре.
Конечно, машины собьются в кучу, но это еще не все печальные последствия: как вы понимаете, даже небольшие отклонения в скорости приведут к эффекту резонанса в кольце машин, который будет усиливаться по легко рассчитываемой формуле, пока эти виртуальные путешественники не превратятся в груду металлолома.
Попробуйте поиграть сами, используя всего одну клавишу, и вы, скорее всего, придете к такому же результату.
Error-Prone была придумана, чтобы показать, насколько безопаснее и эффективнее на дорогах были бы автомобили-роботы: действительно, когда все машины запрограммированы из единого центра на движение с одинаковой скоростью по одному и тому же маршруту, они не сталкиваются.
Довольно-таки очевидно, правда?
Но игра еще и отлично демонстрирует формирование так называемых фантомных пробок — тех самых каждодневных ситуаций, когда затор образуется, казалось бы, безо всякой видимой причины.
Как и в большинстве случаев, виновато в этом несовершенство человеческой природы.
Автор фото, Thinkstock
Подпись к фото,Кто-то впереди притормаживает — в итоге стоит весь поток
Где-то там, в километрах впереди от той точки, в которой вы в итоге застрянете вне себя от злости, некий водитель немного притормаживает, заставляя идущую позади машину тормозить чуть сильнее.
Эта волна замедления движения катится по трассе назад, одновременно расширяясь и замедляясь, пока дорога не превратится в гигантскую парковку.
(Впрочем, стоит отметить, что объяснить их появление можно на цифровых моделях, и множество инженеров и ученых занимаются именно этим.)
С математической точки зрения эти волны напоминают ударные; в 2009 году их открыла и назвала «джемитонами» (от английского jam — «затор». — Прим. переводчика) группа ученых, работающая при поддержке Национального научного фонда США.
Даже тогда решение этой проблемы видели в технологиях: они должны были обеспечить перспективу, в которой «электронные вспомогательные устройства будут ненавязчиво помогать водителю разгоняться и тормозить более плавно, что снизит вероятность образования джемитонов».
Дело не только в научном интересе: джемитоны заставляют транспорт двигаться «короткими перебежками», что приводит к авариям, которые могут обернуться серьезными задержками движения и иногда — тяжелыми травмами.
Сегодня, когда автомобили без водителя кажутся уже почти сбывшимся будущим, мы надеемся, что технологии избавят нас от пробок.
По умным улицам поедут напичканные датчиками машины, которые будут обмениваться данными друг с другом и с центральной сетью.
Некий продвинутый алгоритм оптимизирует транспортный поток, машины будут соблюдать достаточную дистанцию на случай снижения скорости, а стоп-сигналы перестанут вспыхивать во время движения.
В этом прекрасном будущем автомобили будут двигаться как детали на конвейере или сцепленные вместе вагоны поезда (иногда о таком варианте говорят в буквальном смысле).
Но, возможно, ждать этого будущего не надо. Может быть, необходимые технологии у нас уже есть: надо только собрать их воедино.
Дорожный воин-одиночка
«В 1996 году я решил в одиночку изменить взгляды людей на вождение», — вспоминает Уильям Бити год открытия сайта trafficwaves.org.
Это лишь маленькая тихая заводь в громадном море страниц и ссылок, собранных инженером-исследователем из Сиэтла за долгие годы, но она снискала ему репутацию серьезного ученого (коллеги из Би-би-си беседовали с ним еще в 2000 году).
«Я занялся созданием этого сайта еще на заре интернета, во время споров с подписчиками новостных групп Usenet, — вспоминает он. — Чтобы не печатать одни и те же три абзаца всякий раз, когда кто-то начинал рассказывать мне, как надо водить, я просто создал веб-страничку».
На этой страничке Бити изложил теорию, в которой сравнивал фантомные пробки и те заторы, которые остаются после устранения аварии, с ударными волнами.
Там же было предложено и решение проблемы: Бити не собирался ждать появления спасительных технологий.
Если эти явления подобны ударным волнам, рассуждал он, то их можно погасить, убрав среду, в которой они распространяются.
Дополнительное пространство между машинами приведет к рассасыванию пробок, а «бутылочные горлышки» расширятся, если дать людям возможность перестроиться заранее.
В целом, речь идет о том, что если водители будут ехать медленнее, то доберутся до места назначения быстрее.
По сути, его теория заключается в том, что водителям следует поддерживать постоянную среднюю скорость вместо того, чтобы резко разгоняться и тормозить до остановки.
Бити строил модели, снимал видео и претворял свои рекомендации в жизнь во время 45-минутных поездок на работу.
Но, кроме собственных экспериментов, получал он и другие практические подтверждения этой теории.
Автомобили дорожной полиции зачастую без видимой причины вклиниваются в трафик, чтобы замедлить поток: обычно таким образом они создают разрыв, который останавливает волну торможения, идущую от аварии в нескольких километрах впереди.
«В Бельгии и Голландии уже около 15 лет, когда вся страна одновременно отправляется на каникулы, используются так называемые Blokrijden — автомобили, регулирующие скорость потока», — отмечает Бити.
Методы Бити (которые, впрочем, в сухом остатке сводятся к рекомендации «быть вежливым и не торопиться») получили популярность среди некоторых водителей, хотя невозможно определить, какой эффект они оказывают на ежедневные поездки.
Ведь принимать в расчет приходится и такие факторы, как GPS-навигация, возросшая загрузка и адаптивный круиз-контроль.
Бити надеется, что его теории будут включены в программы автошкол, но он знает, что главное препятствие на дороге — сами водители и их навязчивое желание доехать до цели назначения как можно быстрее.
Сегодняшние технологии — завтра!
Люди — иррациональные существа. Даже если они теоретически понимают, что соблюдение дистанции и отсутствие разгонов и резких торможений позволит им самим и всем остальным участникам движения добраться до цели быстрее, в действительности они так поступать не будут.
Как же, ведь это означает, что какой-то другой тип прибудет на место на целых 2,35 секунды быстрее, чем я!
Но лень, орудием которой станет адаптивный круиз-контроль, может победить эту дурную наклонность.
Автор фото, Getty Images
Подпись к фото,Чтобы у агрессивных водителей не было соблазна отключить круиз-контроль, ученые предлагают лишить беспилотные автомобили руля
«Даже если лишь немногие водители будут использовать адаптивный круиз-контроль при затрудненном движении, их машины уже не станут демонстрировать агрессивную и опасную езду впритирку», — говорит Бити.
«Всего 10% таких машин на автостраде приведут к тому, что пробки исчезнут. Но, подозреваю, что если водитель заподозрит круиз-контроль в том, что тот мешает его агрессивной манере езды, он просто его отключит».
Ситуацию ничуть не улучшает тот факт, что адаптивный круиз-контроль, как правило, ставят на автомобили с шикарными кожаными сиденьями и громогласными злобными двигателями, чьи водители редко отличаются особенным бескорыстием.
Но есть и другой класс водителей, которые, возможно, справятся с природной тягой к резкому и неровному вождению: это шоферы-профессионалы.
Дальнобойщики, шоферы служб доставки, такси Uber или автобусов — все они финансово заинтересованы в том, чтобы поток продолжал двигаться.
Если добавить сюда муниципальный и государственный транспорт, легко понять, что как только этот транспорт оснастят соответствующим образом и сделают использование адаптивного круиз-контроля обязательным, 10-процентный порог будет преодолен.
Будущее без пробок
Наши проблемы решит за нас искусственный разум.
Но он бывает самостоятельным лишь в фантастических фильмах: в реальности это только обозначение (с научной точки зрения неточное) систем, которые обучаются недоступными для человека способами: например, при помощи скоростного анализа данных и использования сложнейшей сети датчиков.
Все дело в алгоритмах: в их мире пробки превращаются в математическую задачу, обрабатываемую сверхбыстрыми компьютерами.
Доктор Ларри Хэд из недавно созданного Института транспортных исследований Аризонского университета видит два научно-исследовательских подхода к решению проблемы пробок.
«Первый и наиболее реальный пункт — взаимосвязанные автомобили (в Европе эта технология называется V2X, — говорит он. — Машины «разговаривают» друг с другом (протокол V2V), обмениваясь информацией 10 раз в секунду».
«Каждый автомобиль узнает, что делают машины вокруг него, гораздо быстрее, чем может понять и среагировать человек. Благодаря этому такие автомобильные приложения, как коллективный адаптивный круиз-контроль, смогут помочь человеку за рулем значительно повысить уровень безопасности».
Технология V2V уже не за горами: в США Национальное управление безопасности дорожного движения провозгласило ее внедрение первоочередной задачей, и в 2017 году она появится на Cadillac CTS.
Автор фото, General Motors
Подпись к фото,Седан Cadillac CTS 2017 модельного года получит технологию V2V
«Взаимосвязанные автомобили — важный шаг вперед, который позволит сократить смертность в авариях в США, составляющую сегодня 34 тысячи человек в год, — уверен Хэд. — Мы считаем, что эффект от их внедрения будет таким же, как от появления ремней безопасности».
«Другое приложение под названием «Упорядочение скорости» меняет скоростной лимит в динамическом режиме, выравнивая поток», — поясняет Хэд.
«Приложение «Предупреждение о затруднениях» сообщит автомобилям и их водителям об «ударных волнах» торможения, движущихся им навстречу, чтобы автомобилисты были начеку и при необходимости реагировали более быстро».
Эта технология, снижающая воздействие волн путем замедления всех водителей до средней скорости на данном отрезке дороги, недавно заменила Blokrijden в странах Бенилюкса; ее даже применяют на том самом участке автострады, где Уильям Бити снимал на видео свои самые первые водительские эксперименты. И то, и другое оказалось весьма успешным.
«Второе направление исследований — автономные, или беспилотные автомобили, — продолжает Хэд. — На сегодняшний день эти направления развиваются независимо».
«Думаю, дело в том, что беспилотники должны работать в любых обстоятельствах — есть на дороге взаимосвязанные автомобили или нет. До тех пор, пока на рынке не появится достаточное количество моделей с возможностью взаимосвязи, чтобы это положительно сказалось на беспилотниках, интеграция вряд ли произойдет».
Итак, полный переход на автомобили, не нуждающиеся в водителях, остается волшебной палочкой, способной сделать транспортный поток плавным и безопасным.
Но Бити все равно настроен скептически: «Хорошо воспитанные» и безопасные беспилотные автомобили будут подрезаться агрессивными водителями».
Он изображает разгневанного автомобилиста: «Нет, так дело не пойдет!» — одно нажатие на кнопку, и вот он уже переключился в ручной режим управления».
Решая задачу, как добиться идеального транспортного потока, мы не можем перестать быть самими собой.
Может быть, именно поэтому в прототипе беспилотного автомобиля Google нет рулевого колеса.
Сможем ли мы когда-нибудь победить дорожные пробки?
- Катя Москвич
- BBC Future
Автор фото, AP
Пробки на дорогах стали головной болью для жителей многих современных мегаполисов. Но существует ли кардинальное решение этой проблемы? Могут ли Москва, Лондон или Сан-Паулу полностью избавиться от пробок?
Ежедневное попадание в затор по дороге на работу и с работы, бесконечные задержки на автомагистралях в начале праздников – пробки на дорогах стали вечным проклятием автомобилистов. И если вы сегодня с утра в плохом настроении из-за того, что добирались до работы слишком долго, вспомните о судьбе водителей бразильского города Сан-Паулу. По данным городского агентства по управлению движением транспорта, как-то в вечерний час пик в мае этого года общая длина пробок там достигла 344 км.
Пробки не только нарушают наши планы. Они – основной источник загрязнения воздуха, что негативно отражается на здоровье каждого из нас. По данным Центра анализа рисков Гарвардского университета, пробки в 83 крупнейших городах Соединенных Штатов стали причиной более 2200 случаев преждевременной смерти в 2010 году и увеличили затраты на общественное здравоохранение на 18 млрд долларов.
А ведь есть еще экономические издержки, связанные с потерянными в пробках часами (рабочими и нерабочими) и с задержкой доставок. Водители в 10 американских городах с самым перегруженным движением ежегодно проводят в пробках около 42 часов, неся убыток на более чем 121 млрд долларов.
Разумеется, проблема не нова. В период автомобильного бума 1960-х градостроители видели только одно, казалось бы, очевидное решение: строить больше дорог и делать их более широкими. Но это не сработало. Чем больше дорог строилось, тем больше автомобилей на них появлялось. К примеру, исследование, проведенное в Калифорнии в 1997 году, показало, что как бы ни увеличивалась пропускная способность дорог, понадобится всего пять лет, чтобы уровень их загрузки достиг 90%.
Подпись к фото,Пробка на Варшавке — одна из визитных карточек российской столицы
Каждый город – будь то Лондон, Пекин, Москва или Нью-Йорк – имеет свой уникальный набор транспортных проблем, однако есть и общие моменты. Во-первых, вместо того чтобы совершать совместные поездки или использовать велосипед, многие предпочитают ездить на собственной машине, причем в одиночестве. Во-вторых, до трети автомобилей на дорогах – это водители, ищущие место для парковки. Кроме того, существует и человеческий фактор: большинство из нас — просто не очень умелые водители.
Так в чем же состоит решение? Некоторые планировщики дорожного движения делают ставку на карпулинг (от англ. carpooling — совместное использование автомобилей на определенных маршрутах – Ред.), на расширение сети перехватывающих (собирающих) парковок, а также улучшение работы общественного транспорта.
В ряде городов прибегли к более жестким методам — таким как запрет на вождение автомобилей в определенные дни, поочередно распространяющийся на машины с номерными знаками, которые заканчиваются, скажем, на четные или нечетные числа.
Агрессия против нерешительности
Первым шагом может стать понимание того, что является главной причиной заторов. Это, казалось бы, очевидно – узкие места на дорогах и скопление автомобилей. Тем не менее, некоторые пробки, на первый взгляд возникающие спонтанно, могут быть вызваны так называемым эффектом бабочки, когда всего один водитель вдруг делает ничем не оправданный маневр – например, резко перестраивается в другой ряд. Автомобилям, едущим за ним, приходится резко тормозить, что вызывает цепную реакцию, мгновенно приводящую к образованию пробки на трассе.
Автор фото, ThinkStock
Подпись к фото,В пробках мы теряем многое, не только терпение
Исследование, проведенное в находящемся в Атланте Технологическом университете штата Джорджия, видит проблему в сочетании агрессивных водителей (едущих слишком быстро и слишком близко к машине впереди) и робких водителей, соблюдающих слишком большую дистанцию. И первые, и вторые заставляют других водителей тормозить, в результате чего движение замедляется еще больше, вплоть до полной остановки.
Ученые пытались смоделировать транспортные потоки, ища аналогии в том, как текут жидкость или газ, перемещаются птицы или лыжники. Однако, считает Габор Орос из Университета штата Мичиган, «хотя подобные аналогии помогают понять кое-какие закономерности, становится все более и более очевидным, что транспортные потоки не похожи ни на какие другие потоки в ньютоновской Вселенной».
Поскольку большая часть машин на дороге – это те, чьи водители ищут место для парковки, в некоторых городах пытаются управлять дорожным движением, используя датчики для определения того, занято конкретное место на улице или на автостоянке или свободно.
Автор фото, Reuters
Подпись к фото,Бейруту тоже не чужды пробки. Правда, только накануне праздника
Если связать эти умные датчики с системой, которая быстро и эффективно направляет водителей на свободные парковочные места, есть надежда, что это снизит уровень загруженности дорог. Первым такие датчики опробовал Сан-Франциско. Не отстает от соседа и Лос-Анджелес. Сегодня оба города обслуживает ACS, дочерняя компания корпорации Xerox.
Два года назад в Москве протестировали провайдеров «умной парковки», и сейчас в городе используется система, разработанная компанией Worldsensing, помогающая водителям быстрее находить свободные места. По оценке Миши Долера, профессора Королевского колледжа в Лондоне и одного из основателей этой компании, Москва на сегодняшний день является мировым лидером по количеству умных парковочных мест. Здесь их почти 20 тысяч.
Количество пробок сократилось, отмечает Долер, «в основном потому, что люди получают информацию об отсутствии места для парковки и стараются держаться подальше от узеньких улочек с односторонним движением в центре города».
Цепная реакция
Однако чтобы положить конец проклятию перегруженных городских улиц, нужно что-то более радикальное. Что если начать не с дорог, а с автомобилей?
Автор фото, Reuters
Подпись к фото,Google интересует многое — в том числе создание самоуправляемого автомобиля
Используя беспроводную связь «машина-машина», автомобили могли бы «разговаривать» друг с другом, делая движение транспортного потока более равномерным. «Во многих случаях причиной заторов на дорогах становится поведение людей, – утверждает Орос. – Мы реагируем на движение транспортных средств, находящихся непосредственно перед нами, с некоторой задержкой. Другие водители тоже жмут на тормоз, усиливается неравномерность движения. В результате цепной реакции, распространяющейся вдоль всего потока транспорта, движение останавливается».
Но если бы автомобили могли взаимодействовать друг с другом в режиме реального времени, эту неравномерность можно было бы сгладить. «Ваш автомобиль мог бы отслеживать движение машины, находящейся в пяти автомобилях впереди вас, и заранее подготовиться к тому, что произойдет – например, начав тормозить раньше, но менее резко, – рассказывает Орос. – Полученная информация доводится до сведения водителя (например, в виде рекомендации по скоростному режиму) или используется системами управления автомобиля».
Автор фото, AP
Подпись к фото,Пересадить водителей на общественный транспорт можно. Но не превратится ли это в ежедневный кошмар?
В настоящее время Орос руководит размещением экспериментальной модели системы безопасности на почти трех тысячах транспортных средств, оснащенных GPS-устройством, каждые 100 миллисекунд передающим свои координаты и информацию о скорости, с которой едет машина.
Есть и другие идеи. Израильский стартап Waze, в прошлом году купленный компанией Google, для более рационального использования перегруженных дорог применяет краудсорсинг, помощь онлайнового сообщества. Навигационное приложение Waze для смартфонов работает как социальная сеть для водителей. Оно предлагает своим пользователям не только мобильную карту, но и получаемую от других водителей в режиме реального времени обновленную информацию о пробках, дорожных работах и авариях.
«Waze использует переулки, проселочные дороги и пустые «карманы», прокладывая маршрут через наименее перегруженные участки дороги и, таким образом, минимизируя трафик на главной магистрали», – говорит пресс-секретарь компании Waze Джули Мосслер.
Автомобили, сбивающиеся в стаи
Компания Urban Engines предпочитает несколько иной подход. «Мы разработали для пассажиров онлайн-игру с вариантами поездки и поощрениями, получатели которых выбираются случайным образом с помощью мини-лотереи. Цель этой игры – стимулировать изменения в поведении пассажиров, в том числе переход от поездок в часы пик к поездкам в непиковое время», – рассказывает Шива Шивакумар, один из основателей и главный исполнительный директор Urban Engines.
Подпись к фото,В Лондоне за въезд в центр города приходится платить
За последние два с половиной года компания провела в крупных городах, включая Бангалор и Сингапур, предварительные исследования того, как повлияет ее подход на работу общественного транспорта и поведение водителей автомобилей. В результате каждый шестой участник «игры» Urban Engines в Бангалоре и каждый восьмой в Сингапуре перестал пользоваться автомобилем в часы пик.
Еще одним способом избавиться от пробок, как полагают некоторые, может стать автоматизация самого процесса вождения. Недавно компания Google представила свой собственный прототип полностью автономного самоуправляемого автомобиля, которому не нужен водитель.
По словам Долера, «автоматизация вождения в городах позволит формировать автотранспортные колонны (более плотные цепочки автомобилей). При условии, что общее количество автомобилей будет контролироваться, это позволит существенно уменьшить количество пробок». Другие, однако, считают, что этого надолго не хватит – надо предложить людям больше причин для отказа от использования автомобиля. «Единственным эффективным долгосрочным решением является улучшение условий для других способов передвижения – пешком, на велосипеде, и в особенности — создание высококачественного общественного транспорта», – утверждает Тодд Литман, глава находящегося в канадском городе Виктория Института транспортной политики.
Подпись к фото,…Но и плата за проезд в центр города не спасает Лондон от пробок
Одним из инструментов может стать увеличение платы за пользование дорогами, если водители выезжают в час пик. В таких городах, как Сингапур, Лондон и Стокгольм, этот метод уже успешно используется. Стимулом, в свою очередь, может стать разветвленная система общественного транспорта – дополнительные полосы для движения автобусов, более удобные железнодорожные станции и даже такие, казалось бы, мелочи, как держатели для стаканов и Wi-Fi на борту пригородных автобусов, полагает Литман.
Кроме того, добавляет он, такое решение может быть реализовано в течение считанных месяцев. Это обычная практика во время крупных мероприятий, таких как Олимпийские игры и чемпионаты мира, когда города отдают часть дорожных полос под транспорт для спортсменов, тренеров и официальных лиц, благодаря чему они вовремя прибывают на место проведения соревнований.
«Во время зимних Олимпийских игр 2010 года в Ванкувере не было никаких транспортных проблем, – добавляет Литман, — и даже состоятельные пассажиры, такие как мой шурин — адвокат, работающий в самом центре города, — прекрасно добирались на работу на автобусе. Тем не менее, после того как Игры закончились, все вернулось на круги своя, в том числе и проблема пробок».
Автор фото, Thinkstock
Подпись к фото,Нью-Йорк. На воде пока свободно. Но это только пока…
Возможно также, что пришла пора вернуться к практике «доавтомобильных» времен, когда важными внутренними путями для транспорта в таких странах, как Великобритания и Швеция, были реки и озера.
Карл Гарме, научный сотрудник Королевского технологического института в Стокгольме, в настоящее время проводит исследование, получившее название Waterway 365 («Водный путь 365»). При финансовой поддержке Шведской морской администрации Гарме сначала хочет изучить факторы, имеющие ключевое значение для использования водных путей «в качестве инфраструктурного ресурса для общественного транспорта и городских логистических систем 365 дней в году».
Ванкувер, Сидней и Стамбул уже превратились в города, эффективно использующие водные пути. «Вопрос не стоит так – либо суша, либо вода. Надо присоединять имеющиеся водные пути к имеющейся транспортной системе, а при планировании новых предусматривать для них то же самое, – говорит Гарме. – Человек, совершающий поездку, должен без каких-либо затруднений пересаживаться с пригородного поезда на метро, катер, автобус или любой другой вид транспорта – желательно, даже не задумываясь о средствах передвижения, а просто используя маршрут, предложенный программой в его смартфоне».
Похоже, что даже если решение проблемы будет найдено, мы еще не скоро сможем наслаждаться его плодами. Впрочем, если хотя бы некоторые из описанных здесь новых идей будут иметь успех, времена огромных пробок в Сан-Паулу и Москве рано или поздно станут достоянием истории.
Что вызывает пробки на дорогах? | Geotab
Сколько времени тратится на трафик? Это время, потраченное на нажатие на педаль тормоза, когда вы задаетесь вопросом, почему это место на автостраде всегда резко останавливается. Это время, когда вы медленно продвигаетесь вперед, пока вы ползаете по дороге, которая заперта в пробках. Это время, проведенное сидя, когда вы с разочарованием спрашиваете, как вообще началась пробка.
Каковы причины этого явления, связанные со стрессом, повышенным кровяным давлением и увеличением веса? Мы смотрим в этой статье.
См. Также :
Как автономное вождение изменит наши шоссе и города
Что такое глушители GPS и как с ними бороться?
Типы заторовПо данным Министерства транспорта, существует два основных типа заторов: повторяющиеся и единовременные. DOT утверждает, что около половины заторов на дорогах являются повторяющимися, которые происходят ежедневно и вызваны нехваткой пропускной способности на дороге — или, другими словами, в данный момент времени едет больше транспортных средств, чем может поместиться физически.Другой тип заторов, не повторяющийся, — это то, что DOT называет «временными сбоями» в поездке, например, плохая погода или столкновение с транспортным средством.
В рамках этих двух типов перегрузок на дорогах мы рассмотрим четыре более конкретных категории:
- Окружающая среда (единовременно)
- Механическая (единовременная)
- Человеческая (единовременная)
- Инфраструктура (повторяется)
Взятые вместе, эти причины объясняют, почему горожане, вероятно, увидят, что 30-минутная поездка превратится в 45-минутную поездку.
1. Окружающая среда
Исследование д-ра Жана Андрея и Даниэля Унрау показало, что количество дорожно-транспортных происшествий увеличивается примерно на 50 процентов во время снегопада и дождя. От дождливой или туманной погоды до сильной метели, которая останавливает водителей, погода оказывает неконтролируемое влияние не только на движение, но и на дорожные условия. Даже слабый дождь может оказать влияние, если все водители вместе снизят скорость.
Что-то более серьезное, например, внезапный оползень, может не только остановить движение, но и вызвать столкновение, если водитель окажется в неправильном грязном месте в неправильное время.Это пример того, как погода может влиять на дорожное движение, создавая плохие ситуации или усугубляя и без того плохие дорожные ситуации.
В целом, по данным DOT, плохая погода является основной причиной 15% дорожных заторов.
Узнайте, как защитить свой автопарк от зимних погодных условий с помощью интеллектуального оповещения о погодных условиях в кабине.
2. Механический
Еще одним фактором, который может вызвать заторы на дорогах, является механический отказ.Хотя, возможно, механический сбой может попасть в категорию вызванных человеком, например, если человек не смог должным образом обслуживать шины транспортного средства, это не всегда так.
Механические неисправности также могут возникать из-за внешних факторов, таких как острый предмет на дороге, и могут произойти внезапно во время вождения, даже если вы только что прошли техобслуживание вашего автомобиля.
Хотя люди могут помочь предотвратить и уменьшить механические проблемы, осматривая автомобили перед каждой поездкой и обеспечивая соблюдение циклов профилактического обслуживания, в любом случае эти проблемы требуют от водителя съезда с дороги.Когда вы едете по пятиполосному шоссе, эта задача может оказаться сложной. Когда другие водители спешат обойти остановившееся транспортное средство, это только еще больше ослабляет воздействие на движение, поскольку водители сливаются с окружающими полосами, вместо того, чтобы останавливаться, чтобы позволить человеку быстро добраться до обочины.
Опять же, хотя в некоторых сценариях водитель мог бы предотвратить проблему, даже некоторые из самых опытных и ответственных водителей могут оказаться в таких ситуациях.
3.Человек
Самая частая причина дорожного движения — люди. От рассеянного или пьяного вождения до сонного вождения или эмоционального вождения — существует множество опасных сценариев — даже с нашими противоборствующими большими пальцами и большими лобными долями, — которые люди запускают на дороге. Достаточно беглого взгляда на статистику дорожно-транспортных происшествий со смертельным исходом за 2016 год, предоставленную Национальной администрацией безопасности дорожного движения, дает четкое представление о том хаосе, который наши решения могут вызвать на дороге:
- За день за рулем погибло 29 погибших из-за алкоголизма.Это число неуклонно растет в течение последних нескольких лет.
- В сегменте легковых автомобилей 21% водителей, попавших в аварию со смертельным исходом, имели содержание алкоголя в крови 0,08 или выше.
- Дорожные происшествия, связанные с превышением скорости, составили 27% смертельных случаев.
В отчете NHTSA за 2016 год также было обнаружено, что отвлеченное вождение и сонливое вождение снизились по сравнению с 2015 годом. Хотя отвлеченное вождение может не приводить к такому количеству смертельных случаев, это область, в которой поведение водителя может регулярно влиять на движение.Подумайте об этом — в исследовании AAA Foundation for Traffic Safety, посвященном когнитивной нагрузке на мозг во время вождения, водителю требуется в среднем 27 секунд, чтобы снова полностью сосредоточиться на вождении.
Фантомные пробки: неудивительно, что водители в конечном итоге принимают быстрые решения и начинают действовать, например, при торможении в последнюю минуту. Как только водитель нажимает на тормоз, потому что он отвлекся, начинается волновой эффект. В зависимости от других дорожных условий, эта единственная ошибка при торможении может замедлить движение на этой полосе и прилегающих полосах на несколько часов.Это то, что называется фантомными пробками, потому что, когда водители проезжают через заторможенное место, будет казаться, что замедление движения не вызвано абсолютно ничем. Исследователи описывают это как такой же волновой эффект, который производит бомба.
Прочтите отчет Geotab: Прогнозирование пробок с учетом поведения вождения
Еще хуже ситуация, когда сценарий торможения в последнюю минуту превращается в изгиб крыльев. Опять же, это время съезда с дороги приводит к еще большему остаточному движению, особенно когда присутствует «резина».
Но правда в том, что большая часть заторов, вызванных людьми, вызвана гораздо более простой причиной, чем любая из перечисленных выше, — обучением водителей. Многие из читателей нашего автопарка, прошедшие программы обучения водителей, вероятно, согласятся. Чтобы получить права, водитель должен продемонстрировать понимание правил дорожного движения, не обязательно того, как лучше всего выехать на автостраду или использовать акселератор вместо торможения в последнюю минуту, чтобы справиться с пробками. Если все водители прошли обучение и инструктаж по технике безопасности, которые проходят многие водители автопарков, можно утверждать, что некоторые заторы на дорогах можно было бы предотвратить.
4. Инфраструктура
Другой категорией, которая, возможно, также может быть вызвана деятельностью человека, является инфраструктура. Однако, хотя люди создали его, инфраструктура настолько обширна, а мир вокруг нее меняется так быстро, что это не обязательно вина инженеров, которые не предвидели требований, которые будут предъявляться к дорогам с экспоненциальной скоростью. От выбоин, которые вызывают замедление движения, до узких мест в районах, где дороги не заселены, инфраструктура — это скрытый тролль, который усугубляет проблемы с дорожным движением во многих городских и пригородных районах.
По данным DOT, одни только узкие места составляют 40% причин перегрузки трафика. По иронии судьбы, в наших усилиях по улучшению инфраструктуры строительство также составляет 10% трафика.
См. Также: Подкаст: Умные города и трафик, управляемый данными
Получение контроля над причинамиХотя факторы окружающей среды находятся вне нашего контроля, технологии дают некоторую надежду в решении проблем трафика.Технология автономных транспортных средств может уменьшить вероятность человеческой ошибки, интеллектуальные сигналы светофора могут интуитивно поддерживать движение дорог, а интеллектуальные транспортные коридоры могут раз и навсегда положить конец этому фантомному движению. Нашему кровяному давлению, безусловно, пригодится перерыв.
Связанные :
Оптимизация маршрута: улучшайте планирование доставки с помощью моделирования трафика
6 Статистику ДТП, которую не следует игнорировать
7 решений Smart City для уменьшения заторов на дорогах
‘Phantom ‘Пробки реальны — и ученые знают, как их остановить
Каждый водитель сталкивался с «фантомными» пробками, в которых плотный транспортный поток останавливается без видимых на то причин.
«Вы все время говорите:« Должна быть авария, строительство или что-то в этом роде », — сказал профессор информатики Массачусетского технологического института (MIT) Бертольд Хорн. «А потом вы едете, едете и едете … а там ничего нет».
Теперь, новое исследование, возможно, дало решение этой неприятной схемы движения: поддержание равного расстояния между машинами на дороге, а не движение сзади. [От роботов-гуманоидов к летающим машинам: 10 самых крутых проектов DARPA]
Равное расстояние
Хорн сказал, что фантомные пробки — это неотъемлемая часть движения транспортных средств по шоссе.Фантомная пробка начинается, когда автомобиль в плотном потоке замедляется даже немного, что заставляет автомобиль позади этого транспортного средства замедляться еще больше — и замедление распространяется назад по полосе движения, как волна, и тем сильнее, чем дальше оно распространяется.
В конце концов, машины, находящиеся далеко позади, вынуждены полностью останавливаться или рискуют столкнуться с более медленными машинами впереди — и поэтому движение останавливается из-за ничего, сказал Хорн.
Хорн много лет работал над проблемой фантомных пробок и нашел решение: разделив разницу между машинами впереди и сзади, можно изменить расстояние между машинами в потоке движения. как демпфер на фантомных пробках.То есть, это может предотвратить усиление эффекта замедления движущимися за ним автомобилями, сказал он. По сути, каждый водитель будет постоянно вносить коррективы, чтобы держать свою машину примерно на полпути между автомобилем впереди и автомобилем сзади.
Хорн называет этот метод регулирования расстояния между автомобилями двусторонним и сказал, что это может быть достигнуто с помощью относительно простых модификаций адаптивного круиз-контроля (ACC), который уже есть во многих новых автомобилях. Такие модификации, по словам Хорна, могут помочь бороться с фантомными заторами в течение нескольких лет — может быть, за десятилетия до того, как альтернативное решение, такое как подключенные к сети беспилотные автомобили, станет реальностью на дорогах.
Нет упущений
Пробки на дорогах вызваны рядом факторов, например плохо спроектированными или перегруженными дорогами, локализованными факторами, такими как схемы освещения городского движения, и такими событиями, как аварии и строительство.
Но фантомные пробки могут усугубить все эти проблемы, — сказал Хорн. И исследователи в новом исследовании подсчитали, что устранение фантомных пробок может сэкономить, по крайней мере, часть примерно 121 миллиарда долларов в год, которые, по оценкам, обходятся U.Экономика С., — сказал Хорн Live Science.
Новое исследование Хорна и научного сотрудника Массачусетского технологического института Лян Ванга, опубликованное 6 декабря 2017 года в журнале IEEE Transactions on Intelligent Transportation Systems, показывает, как двусторонний контроль может помочь в решении этой проблемы.
Исследователи создали компьютерные модели реальных условий дорожного движения, показывающие, как типичная американская автострада может выиграть от использования автомобилей с двусторонним контролем. По словам Хорна, это могло бы заменить стандартное правило большинства водителей-людей, которое заключается в том, чтобы «проехать на выхлопной трубе» идущего впереди автомобиля автомобиля, который движется слишком близко, — сказал Хорн.
«При разумных условиях сегодня вы можете получить 1800 автомобилей на полосу в час», — сказал Хорн. — Но «с двусторонним контролем вы можете почти вдвое больше».
Основной альтернативой увеличению пропускной способности полосы движения было строительство большего количества полос и шоссе, а прокладка новых дорог обходится очень дорого, сказал он.
«Если мы сможем увеличить пропускную способность на основных автомагистралях, даже если это всего лишь на 50 процентов, это будет большим делом», — сказал Хорн .
Мудрость животных
С помощью студентов инженерных специальностей средних школ в штате Мэн Хорн и Ван также создали симуляцию робота, которая показывает, как двустороннее управление может подавлять фантомные пробки.По словам исследователей, увеличение расстояния между транспортными средствами ослабляет эффект замедления движения автомобилей перед данным автомобилем, так что замедление не усиливается до тех пор, пока оно не станет фантомным затором.
На видео с проекта показан поезд автономных роботов, бегущий по рельсам без двустороннего управления; в конечном итоге они попадают в фантомные пробки. Но когда роботы переключаются на двустороннее управление (мигая светом в комнате), каждый автономный робот пытается удержаться на полпути между роботом впереди и сзади; По словам Хорна, в результате исчезнут фантомные пробки.
Начиная свое исследование фантомных пробок, Хорн узнал, что косяки рыб, стаи птиц и летучих мышей используют одинаковые стратегии расстановки, чтобы избежать столкновения друг с другом во время плавания или полета плотными группами.
В частности, исследования миллионов летучих мышей, появляющихся в сумерках из пещер в Юго-Восточной Азии, показали, что каждая летучая мышь использовала форму двустороннего контроля, чтобы уменьшить вероятность столкновения с другими летучими мышами в плотно упакованном рое, сказал Хорн.
Однако, в отличие от летучих мышей, птиц и рыб, людям трудно определять расстояние позади себя.Чтобы устранить эту слабость, Хорн в настоящее время работает с автомобильной компанией Toyota, чтобы обеспечить возможность двустороннего управления путем модификации существующих систем адаптивного круиз-контроля, которые используют датчики, направленные вперед, для определения расстояния до впереди идущего автомобиля. Двусторонний подход к управлению будет включать добавление датчиков, обращенных назад, для определения расстояния до автомобиля, следующего за автомобилем.
Но до тех пор, пока эти системы не станут стандартными, водители-люди могут помочь уменьшить фантомные пробки, просто не следуя так внимательно за другими автомобилями, — сказал Хорн.«Нет никакого преимущества в том, чтобы ездить по выхлопной трубе», — сказал он.
Оригинальная статья о Live Science.
Что вызывает пробки? Физика, которую вам нужно знать
Я живу в Сиэтле, и мои два ежедневных поездок на работу длятся около 45 минут. (Вот когда мне везет; иногда это больше похоже на два часа каждый.) Это дало мне огромное количество времени, наблюдая за интересными узорами в машинах. Скука заставила меня фантазировать о движении транспорта, похожем на текущую жидкость, а автомобили — на гигантские молекулы воды.В течение многих месяцев я постепенно осознавал, что это не просто фантазия.
Почему я никогда не замечал всю «динамику движения транспорта»? Как только мой мозг стал восприимчивым к этому, я начал наблюдать множество интересных вещей. В конце концов, я начал использовать свою машину, чтобы тыкать в поток машин. Наблюдение в конечном итоге приводит к эксперименту, не так ли? Есть удивительные вещи, которые вы можете сделать как «любитель дорожного движения». Но сначала несколько основных явлений.
Вы когда-нибудь проезжали по шоссе между штатами, когда движение внезапно замедлялось до ползания? Вы продвигаетесь вперед в течение многих минут, ожидая увидеть аварию, которая, должно быть, стала причиной затора.В то же время вы проклинаете «болванов», которые создают всю проблему. Но тогда все машины впереди вас взлетают на большой скорости. Пробка закончилась, но ни аварии, ни полицейских машин, ничего.
ЧТО ЭТО БЫЛ ЭТО! Пробка без причины? В зеркало заднего вида ты видишь, что все бедняги позади тебя все еще застряли в пробке. Но почему? Если бы все эти люди могли просто разогнаться одновременно, вся пробка испарилась бы. Почему они никогда этого не делают? Что в первую очередь вызвало загадочное замедление?
Пережив многие из этих «невидимых происшествий», я пришел к следующему объяснению.Чтобы лучше понять это, представьте, что вы смотрите на трафик с высоты птичьего полета. Представьте, что вы находитесь в вертолете Traffic Reporter и смотрите вниз.
Рис. 1: Автомобили выстраиваются в очередь после аварии
На рис. 1 Я нарисовал дорогу с односторонним движением, аварию и ряд машин, застрявших за местом крушения. Остальные машины приближаются слева и тоже останавливаются. Предположим, что «разбитая» машина (красная) просто временно застряла. Может, на льду закрутилось. Что произойдет, когда красная машина двинется и отключит поток?
Рис. 2: Волна «конденсированного» трафика ползет назад
См. Рис.2 выше. В верхнем ряду (рис. 2A) поток внезапно перекрывается. Но не все машины могут двигаться, так как большинство машин застревают позади остановленных водителей. Рисунок 2B показывает трафик через несколько мгновений, а рисунок 2C показывает его через несколько мгновений после этого. Обратите внимание на оранжевую машину в 2А и посмотрите, как она в конечном итоге выходит из строя в 2D и начинает движение. В это же время красная машина в 2А приближается к пробке и поглощается.
ДВИЖУЩАЯСЯ ВОЛНА «ЗАМКА»
После того, как обломки устранены, похоже, нет причин для сохранения затора.Тем не менее, это так. Причина этого разумная: если я застрял за остановленной машиной, то мне тоже нужно остановиться, как и машина позади меня.
Все машины в пробке в таком положении. Даже несмотря на то, что обломки нет, они остаются заблокированными, потому что, если они хотят двигаться, они ВСЕ должны двигаться сразу. Они никогда не делают этого, потому что каждый водитель ждет, когда машина впереди двинется. Если я нахожусь в пробке, я не собираюсь двигаться вперед, потому что у меня нет для этого места. Я бы столкнул машину впереди меня.Мы все так думаем, поэтому никто из нас не может пошевелиться.
Когда машина передо мной уезжает, я все еще не могу мгновенно ускориться, поэтому на мгновение останусь остановленным. Я должен отложить отъезд на мгновение. Если бы я завелся мгновенно, я бы остановился слишком близко к идущей впереди машине, и это было бы небезопасно.
Каждая отправляющаяся машина должна задерживаться одинаково, и это заставляет затор «испаряться», начиная с переднего нижнего конца. Он испаряется волной, которая начинается в переднем конце затора (возле места крушения).Волна въедается в варенье справа налево.
Начиная с рисунка 2А, автомобили последовательно выезжают из пробки. В 2B волна «испарения» отошла от места крушения, а в 2C и 2D — далеко от места крушения. Но обратите внимание на одну интересную вещь: даже если САМЫЕ АВТОМОБИЛИ движутся слева направо, «волна испарения» движется в противоположном направлении. Он движется влево, въезжая в пробку.
Следует обратить внимание на второй важный момент.В то время как некоторые машины все еще остаются в пробке, новые машины накапливаются позади них в конце пробки. Даже после того, как обломки устранены, больше автомобилей все еще «скапливаются» на задней части пробки. Пробка подобна твердому объекту, передняя часть которого испаряется, а задняя часть растет, как кристалл. Машины движутся слева направо, но следите за группой остановившихся машин.
Остановка медленно движется вверх по потоку в направлении, противоположном движущимся машинам. Авария ушла, но движущаяся волна остановившихся машин остается позади.Это не пробка, это ударная волна, которая распространяется по «автомобильному материалу». Это сгусток в кровеносном сосуде. Это бегущая волна скопления людей на дорогах.
НЕ ВЫЗЫВАЕТСЯ В АВАРИЯХ
Бегущие волны такого типа часто встречаются в условиях интенсивного движения. Для их создания не требуется происшествие, иногда они возникают из-за непредвиденных ситуаций, когда люди перерезают друг друга, сливаются полосы движения на строительной площадке или просто из-за въезда дополнительных автомобилей со съезда.На жаргоне дорожного движения они могут быть вызваны «происшествиями» на шоссе. Одинокая «резиновая голова» могла заставить человека на мгновение остановиться, чтобы посмотреть на что-нибудь интересное. Каждый раз, когда вы замедляетесь, чтобы пересечь полосу движения и добраться до предстоящего съезда, ВЫ можете создать ее.
Иногда у них вообще нет причины. Они похожи на песчаную рябь и песчаные дюны, и появляются они просто без видимой причины. Они подобны океанским волнам, вызванным устойчивым ветром, или волнам, движущимся вдоль развевающегося флага.Они просто спонтанно «выходят» из извивающихся полос движения. В науке о нелинейной динамике это называется «НЕОБХОДИМЫМ ЯВЛЕНИЕМ».
Как долго продлится «дорожная волна» после ликвидации аварии? Его срок службы зависит от интенсивности движения и количества автомобилей, застрявших в пробке, но иногда это может сохраняться в течение многих часов. Когда движение невелико, пробка может быстро сузиться до нуля. Но если движение остается интенсивным, то у бегущей волны нет причин вообще когда-либо рассеиваться.Кроме того, если условия подходящие (если «конденсация» происходит быстрее, чем «испарение»), то даже крошечная волна может становиться все больше и больше. Что-то вроде падения крошечного затравочного кристалла в перенасыщенный раствор. Когда трафик интенсивный и нестабильный, один драйвер может превратить трафик в гигантский кристалл. Подобно рассказу Курта Воннегута о конце света «КОШКА-КОЛЫБЕЛЬ», это «Ледяная девятка» шоссе.
Итак, в следующий раз, когда вы едете на работу и приближаетесь к остановке, не думайте об этом как о дурацкой пробке на дорогах.Думайте об этом как о волне давления, которая приблизилась к вашей машине и поглотила ее. Думайте об этом как о простом живом существе, состоящем из автомобилей, а не молекул. Не теряйте надежды, что кристаллическая амеба скоро вылетит из вашей машины. Возьмите точку обзора с воздуха и визуализируйте волну, которая движется назад по мере вашего движения вперед.
Пробки с пересекающимися полосами движения, простое решение
<<<<< СЛЕВА: ОБЫЧНЫЕ ВОДИТЕЛИ, КОТОРЫЕ ПЛОТНО УПАКОВЛЯЮТСЯ ВМЕСТЕ, КОГДА ДВИЖЕНИЕ ОСТАНАВЛИВАЕТСЯ.НИКТО НЕ МОЖЕТ ОБЪЕДИНЯТЬСЯ, ЗА ИСКЛЮЧЕНИЕМ КОНЦА ЗАЛИВАНИЯ. ОБРАТИТЕ ВНИМАНИЕ ИХ НИЗКАЯ СКОРОСТЬ.
СПРАВА >>>>> ВОДИТЕЛИ С НЕОБЫЧНЫМ ПОВЕДЕНИЕМ: ОНИ ПОДТВЕРЖДАЮТ ДРУГИХ ОБЪЕДИНЯТЬСЯ ВПЕРЕДИ НИХ, И ОНИ СТРЕЛЯЮТСЯ СОХРАНЯТЬ БОЛЬШОЕ ПРОСТРАНСТВО ВПЕРЕДИ, ДАЖЕ ЕСЛИ ДВИЖЕНИЕ ЗАМЕДЛЯЕТСЯ. СЛИЯНИЕ ПРОСТО. ПОСМОТРЕТЬ НАМНОГО БЫСТРЕЕ ОНИ ЕСТЬ?
Пробки часто возникают на автомагистралях там, где две полосы должны слиться в одну. Полосы машин не могут сливаться, если между машинами нет больших промежутков. Таким образом, водители, которые создают большие промежутки между автомобилями, облегчат этот вид пробок.
Для устранения этого типа застревания:
- Обеспечьте большое пространство перед автомобилем.
- Поощряйте одну, две или три машины слиться впереди вас.
- Если движение замедляется до полной остановки, ДЕРЖИТЕ ДВА МАШИНЫ ДЛИНЫ ПРОСТРАНСТВА ОТКРЫТЫМ ВПЕРЕДИ ВАС.
- Никогда не «наказывайте» сливающихся водителей, сокращая свой пробел.
- Другие предложения
Как ни удивительно, не обязательно, чтобы ВСЕ это делали. Если только несколько водителей будут поддерживать большие промежутки во время интенсивного движения, то объединение трафика не запрещено, и ситуацию на левой диаграмме можно предотвратить.
Да, вы правы, вы не можете устранить каждую проблему, просто сделав большую щель перед автомобилем. Когда на дороге слишком много машин, движение замедляется. Но если мы будем использовать эти особые привычки вождения, небольшие пробки можно будет стереть, а движение с остановками — сгладить. Поскольку многие пробки возникают из-за слияния полос, многие пробки могут быть устранены действиями всего лишь одного водителя.
«ЭКСПЕРИМЕНТЫ» ДВИЖЕНИЯ И ЛЕКАРСТВО ОТ ВОЛН И ЗАМКОВ
Мой первый «эксперимент»Давным-давно, много лет назад, я проезжал через несколько волн движения с остановками на дороге I- 520 в час пик в Сиэтле.Решил кое-что попробовать. В тот день, когда я сразу же начал попадать на обычные «волны» остановленного транспорта, я решил ехать медленно. Вместо того, чтобы постоянно мчаться вперед со всеми и останавливаться, я решил попробовать ехать со средней скоростью движения. Я позволил огромному просвету образоваться передо мной и рассчитал время так, чтобы прибыть на следующую «стоп-волну» как раз в тот момент, когда передо мной выключались последние красные стоп-сигналы. Конечно, было странно иметь впереди это огромное пустое пространство, но я знал, что еду не медленнее, чем кто-либо другой.Иногда я ударил его просто правильно, и мне вообще не приходилось касаться тормозов, но иногда я был слишком быстрым или медленным. В тот вечер было много «волн», и это дало мне много возможностей улучшить свои навыки, пока я ехал.
Я держал это примерно полчаса, пока приближался к городу. Наконец я случайно взглянул в зеркало заднего вида. Было интересное зрелище.
Были сумерки, горели фары, и я спускался по длинной горке к мостам. Позади меня открывался вид на километры шоссе.На другой полосе я видел, может быть, пять стоп-сигналов. Но в переулке позади меня, на многие мили, ПОЛНОСТЬЮ ЕДИНОЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЕ. Я не осознавал этого, но, двигаясь со средней скоростью, моя машина «съедала» волны движения. Все впереди меня застряли в цикле «стоп-вперед», в то время как все позади меня были вынуждены ехать с хорошей плавностью 35 миль в час или около того. Моя единственная крошечная машина стерла мили и километры пробок. Всего один-единственный «атом смазки» оказал сильное влияние на турбулентный поток частиц внутри «трубки».”
Всегда полезно водить машину, не меняя скорости и не соревнуясь с другими водителями за небольшую скорость. Но я всегда предполагал, что причины были скорее философскими, чем практическими (то есть попытаться быть спокойным, приятным человеком). Но мой вышеупомянутый опыт показывает иное. Одинокий водитель, если он перестанет «соревноваться» и вместо этого перейдет к каким-то необычным привычкам вождения, может фактически избавиться от некоторых неприятных схем движения на шоссе. Этот «приятный» неконкурентоспособный водитель может стереть волны трафика.Я подозреваю, что верно и обратное: нормальное конкурентное поведение СОЗДАЕТ волны трафика.
Предположим, мы постоянно продвигаемся вперед, меняем полосу движения, чтобы немного ускориться, и всегда сокращаем пространство впереди, чтобы другие водители не «подрезали нас». Если появляются крошечные волны движения, мы мчимся вперед, а затем резко тормозим, оставляя за собой более крупные волны. Повторяющееся действие заставляет волны расти. Иронично то, что разъяренные люди, которые водят как можно быстрее, могут невольно участвовать в «усилении» тех самых волн, которые они так ненавидят.
ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ЭКСПЕРИМЕНТЫ
Я редко езжу на работу по 520, где появляются хорошие пробки. Я начал упускать возможность их отменить. Однако вскоре я понял, что этот же процесс можно использовать и для устранения небольших пробок. Волны движения — это просто серия небольших пробок с равномерным расстоянием между ними.
Каждая маленькая пробка разрушается, когда к ней сзади приближается большое пустое пространство. Если новые машины не въезжают в пробку сзади, а машины уезжают спереди, значит, пробка стирается.Если затор достаточно мал или если пустое пространство достаточно велико, затор может быть полностью уничтожен одной машиной, как я сделал с волнами движения.
Теперь я припоминаю кое-что из более давних времен. Выходя из одного из этих «резиновых замедлений», я всегда пытался ускориться как сумасшедший. Я подумал, что если все так сделают, то замедление исчезнет. Но от этого было мало толку, потому что машина впереди меня не ускорялась. Я не мог заставить машины впереди меня давить на газ, поэтому я не мог ничего сделать, чтобы помочь «испарению» остановки движения.
Ага! Я могу контролировать людей позади меня, замедляясь, но я не могу контролировать людей передо мной, ускоряясь. Поэтому я могу уничтожить небольшую остановку движения, снизив скорость задолго до того, как подъеду к ней, но я ничего не могу сделать, чтобы помочь «испарению» на другом конце затора. Ускорение выхода из затруднительного положения ничего не даст, если ВСЕ не сделают то же самое, и нет никакого способа изменить поведение каждого.
Но даже одна-единственная машина, если она замедлится при приближении, может изменить поведение всех, кто стоит за ней.Он может откусить кусок из области остановленного движения. Если этот водитель постепенно создает некоторое пустое пространство до того, как столкнется с замедлением, замедление может быть «съедено» так же, как были «съедены» волны движения.
Во время моего вечернего движения по шоссе I-5 в южном направлении из Эверетта на одном из съездов Линнвуда всегда есть пробка с правой полосой движения. Плотно забитые машины должны очень долго ползать со скоростью 2 мили в час. Поэтому я намеренно приблизился к этой пробке на правой полосе и начал позволять ДЕЙСТВИТЕЛЬНО огромному пустому пространству открываться перед собой.К тому времени, как я попал в пробку, впереди меня было около 1000 футов пустой дороги.
Конечно же, мое большое пустое пространство не позволяло трафику питаться сзади, в то время как передняя часть пробки продолжала растворяться, как обычно. К тому времени, как я приехал, варенье было примерно вдвое меньше, чем было. Удивительный. Это не была небольшая волна трафика, но только один водитель смог извлечь из этого огромную выгоду.
Очевидно, мои действия не только уменьшили размер замятия. Чтобы создать пустое пространство, я временно ехал примерно на 10 миль в час ниже скорости интенсивного движения.Я делал это в течение нескольких минут, и поэтому у меня за спиной было небольшое замедление.
После того, как я дошел до замятия, замятие стало меньше. Когда все было сказано и сделано, часть пробки сняли. Однако оно сменилось умеренным замедлением и распространилось назад вверх по течению на несколько миль движения. Вместо того, чтобы ехать со скоростью 50 миль в час только для того, чтобы ползти через пробку в течение нескольких минут, теперь все ехали со скоростью 40 миль в час за несколько минут до пробки, но тогда им приходилось терпеть гораздо меньшую пробку.
Мерзкая, неприятная часть затора на скорости 2 миль в час была заменена на большую «нечеткую» область с пониженной скоростью. Если бы я сделал это правильно, я мог бы стереть всю пробку, превратив ее в несколько минут медленной езды для всех, кто позади меня. (Если бы я мог выехать на 30 миль вверх по течению от пробки, возможно, мне нужно было бы проехать на 3 мили в час медленнее, чем трафик.)
«Защита от трафика»
Вот общий принцип, который я беру из вышеизложенного. (Думаю, задним числом это очевидно!) АНТИТРАФИКА УНИЧТОЖАЕТ ДВИЖЕНИЕ.Пустые места могут съесть пробку. Пока я немного сбавлял скорость, чтобы пространство передо мной постепенно открывалось, я создавал импульс «противодействия трафику».
Когда мой противодорожный импульс наконец столкнулся с плотным «движением» пробки, эти двое аннигилировали друг друга, как позитрон, встречающий электрон. Это нелинейная солитонная физика. Солитонные волны разрушают друг друга, оставляя после себя лишь небольшое пятно.
Моя следующая мысль: если бы я взял с собой несколько друзей на свой эксперимент, мы могли бы разнести наши машины на много миль.Каждый из нас мог позволить появиться большому количеству анти-трафика, и тогда последовательные воздействия анти-трафика могли полностью стереть пробку на съезде Линнвуд.
Когда движение ограничено, мы не можем оставить впереди большое пространство, поскольку машинам легко обойти слегка медлительного водителя. Но несколько отдельных водителей могут привезти с собой меньшие пространства, и любая пробка не выдержит шквала «противодорожного движения».
Еще один урок, который я усвоил: планируйте заранее.Планируйте ПУТЬ заранее. Когда я застрял в пробках, я обнаружил, что не могу повлиять на них, «отклеиваясь» после того, как пробился через пробку. Я надеялся, что дальний конец варенья растворится быстрее.
Это не сработало, потому что я не мог избавиться от медлительного парня впереди меня. Но если бы я спланировал путь наперед и взял с собой пустое место в варенье, я мог бы использовать это пространство для манипулирования вареньем. Когда я собираюсь вместе со всеми, я ничего не могу сделать. Чтобы произвести эффект, я должен вести себя по-другому ДО затора, а не в ловушке внутри него.
Ой! Проклятие!Выполняя все вышеперечисленное, я однажды поймал себя на том, что веду себя нормально и создаю огромную волну трафика. Что за лицемер! От вредных привычек трудно избавиться.
Движение было тяжелым, и я ехал по левой полосе. Мне пришлось пересечь несколько полос, чтобы добраться до выхода. Один раз я выехал вправо, но следующая полоса была плотно забита (но двигалась, а не забита). Никто не впустил меня.
Я ехал так долго, а затем начал ехать довольно медленно, чтобы поехать назад по полосе. .Я нашел слот и залез, но теперь пришлось снова слить правильно. Прошло много минут, и приближался мой выход. Правая полоса была забита плотно, НИКТО МЕНЯ НЕ ПУСАЛ. Я ехал все медленнее и медленнее, и в панике я наконец пробился в небольшой зазор, заставив парня позади меня зажать тормоза.
Через некоторое время я понял, что только что вызвал огромную волну трафика своим поведением. Как и любой другой резиновый гвоздь, я резко притормозил. Но у меня был предлог, я должен был добраться до выхода! Что еще хуже, я почти остановился и почти остановил движение на двух полосах движения.Я, наверное, оставил длительную волну трафика на этом участке шоссе. Но это была не моя вина! Да, suuuure.
Обдумывая это, я понял, что у КАЖДОГО есть одна и та же проблема: невозможность слиться в плотном трафике. Другие, вероятно, делали то же самое, что и я, и от этого «волна» становилась все хуже и хуже. Простое лекарство — сдаться, а не сливаться и упустить выход. Я не должен был форсировать проблему, я должен был позволить своему выходу пройти мимо. Но здесь есть более серьезная проблема. Люди ДОЛЖНЫ иметь возможность объединяться.
Почему трафик был загружен так плотно? Одна очевидная причина: наказать идиотов, которые прыгнут в любое маленькое пространство. Я всегда делал то же самое. Я никогда не позволяю появиться передо мной пространству, иначе какой-нибудь другой водитель немедленно заполнит его, стремясь проехать пару футов. Но такой вид вождения также предотвратил бы любые необходимые слияния на съездах (и, конечно, на съездах). Устраняя пространство впереди меня, я становлюсь частью непроницаемой стены, которая создает «волны» и закручивает движение на съездах с автомагистралей.
Итак, если я оставлю перед собой немного места на длине машины, я не только смогу использовать его для испарения волн и пробок, но и устраню одну из основных причин волн и пробок. Это устраняет «прочную стену» трафика в зонах слияния и позволяет людям сливаться без замедления и создания волн движения. Взгляните на эту анимацию.
В идеале зона слияния будет действовать как зубья шестерни. Но если каждый защищается от оппортунистических драйверов, устраняя все пробелы в трафике, то действительное слияние также не может состояться.Создается пробка. Иногда в заторе виноваты такие люди, как я, которые паникуют из-за того, что не успевают выйти, и полностью останавливаются.
Иногда затор возникает из-за огромной мигающей стрелки, перекрывающей целую полосу движения во время строительства. Но в пробке ВСЕГДА виноваты те, кто не дает никому слиться впереди них. «Просто слейтесь за мной». Нет, это не сработает, потому что все на всем переулке говорят одно и то же!
Мания величия
Сиэтл страдает от множества отдельных пробок в часы пик.Зачем останавливаться на джеме Lynnwood I-5? Имея достаточное количество людей (возможно, с мобильными телефонами и устройствами GPS), мы могли бы намеренно сгладить ВСЕ пробки на всех основных шоссе Сиэтла!
На данный момент это все фантазия. Скорее всего, незаконно «сговор» нескольких человек вмешиваться в схему дорожного движения (могут ли мы быть арестованы по закону о драг-рейсинге?). И хотя один водитель может иметь огромное влияние на схему дорожного движения, некоторые вещи не могут сделать несколько человек.
Например, предположим, я хочу съесть пробку I-5 к югу от города.Мне пришлось бы ехать до Такомы, а потом ехать на север. Но если бы я попытался ехать немного медленнее, передо мной не открылось бы места, потому что ничто не мешало бы другим водителям обогнать меня. В своих экспериментах я мог создавать «антитрафикационные» пространства только потому, что движение было очень интенсивным, и потому, что лишь очень немногие люди имели амбиции покинуть свою полосу движения и переместиться в пустое пространство.
Роликовые заграждения из штатов
Хорошо, вот как развести крупную межгосударственную пробку.Старт за много миль вверх по течению от затора. Поставьте ряд автомобилей государственных войск через дорогу и пусть они едут в сторону пробки. Возможно, они водят 55 или 50, а не 70, как все ехали.
Никто не может пройти мимо них, поэтому весь трафик позади Государственных войск движется на отметке 55 или около того. Перед ними открывается огромное пространство. По прошествии многих минут движение, которое въезжало в пробку, просто перестало прибывать. Варенье утекает. Как только последний из них ушел, прибывает ряд государственных солдат, и затор превратился в мили и мили немного медленного движения вверх по течению от старого места затора.
Ситуация не так проста, если с многочисленных съездов идет дополнительный трафик. «Скользящий барьер» не может повлиять на эти дополнительные входы, и если основная часть трафика приходится на съезды, идея «катящегося барьера» будет бесполезна. А, а как насчет «резкого замедления»? Скатывающийся барьер может позволить замедлению улетучиться и превратить его в обширную зону с немного замедленным движением в нескольких милях вверх по течению от места аварии.
Возобновится ли замедление темпов роста? Смогут ли гусеницы нажать на тормоза и воссоздать «стоячую волну движения»? Я не знаю.Иногда «резкое замедление» сохраняется в течение нескольких часов после устранения аварии. Это говорит о том, что замедление темпов роста экономики продолжается. Если это так, то «стирание» замедления может иметь смысл, потому что, как только оно будет стерто, оно будет очень медленно восстанавливаться (или не будет вообще).
Если замедление обычно сохраняется в течение нескольких часов, но для его удаления требуется всего полчаса, почему бы не стереть его? Правда, замедление не «ушло», так как оно превратилось в обширную зону немного медленного движения. Тем не менее, за многие месяцы замедления-стирания это могло бы предотвратить множество изгибов крыльев и инцидентов, связанных с дорожной яростью, и устранить тысячи человеко-лет гнева и разочарования.
Кроме того, средняя скорость и пропускная способность на шоссе МОГУТ фактически улучшиться, если удастся удалить область остановленного движения. «Удаление» замятия просто разводит его, а не сразу меняет среднюю скорость.
Но в результате скорость может быть больше, чем вы ожидали. В конце концов, ситуация с транспортным потоком не является «линейной», поскольку те, кто сидит в пробке на скорости 0 миль в час в течение многих минут, не могут компенсировать это, проехав после этого с удвоенной скоростью. И как только затор исчезнет, оставшаяся область немного замедленного движения может довольно быстро разойтись, в то время как затор / остановка — это совсем другое дело, и после того, как она образовалась, она может самовоспроизводиться.И еще кое-что происходит, когда мы разбрасываем «пробку»…
ДЕЛАЯ РЕАЛЬНУЮ РАЗНИЦУ
В течение года практики вождения, «сглаживающей волны», я продолжал искать места, где я мог бы хорошо справиться с этим. разница в транспортном потоке. Да, я всегда мог использовать пустое пространство, чтобы переместить часть пробки в другое место. Имея большое пустое пространство, я мог даже раздвигать машины по мере их перемещения, как я делал это с забитыми участками в «дорожной волне».«Наконец, я увидел, что есть одна обычная ситуация, когда я мог бы принести пользу.
Если вы едете в плотном потоке на шоссе, вы, вероятно, видели волну движения на строительной площадке, где перекрыта одна полоса движения. Вы ползаете и ползаете со скоростью 3 мили в час, пока не доберетесь до узкого места, затем вы делаете свою очередь, сливаясь, когда две полосы медленно сходятся вместе. Затем вы разгоняетесь со скоростью 60 миль в час! Сливающиеся переулки образовали ужасное узкое место. В зоне слияния (и за ней) развивается «транспортная волна».После узкого места все идет гладко.
Почему?ПОЧЕМУ в зоне слияния должно образовываться узкое место? Ну, потому что все должны по очереди. Неправильный! В условиях низкой загруженности все по-прежнему ходят по очереди, но все объединяются на высокой скорости. Узкое место никогда не появляется.
Пробки возникают в зоне слияния, когда машины подходят так близко друг к другу, что между ними нет зазоров. Без пропусков никто не может слиться, поэтому движение почти полностью прекращается.Но когда движение почти останавливается, люди всегда собираются вместе.
Ага. Это круто. В том месте, где полосы сливаются друг с другом, плотно забитые автомобили создают узкое место, но узкое место является причиной плотно упакованных автомобилей. Но, но… пробки ВЫЗЫВАЮТ СЕБЯ? Поразмыслив над этим еще больше, я понял, что ответ — да. Это выглядит так:
- Движение замедляется
- Все собираются вместе и закрывают пробелы
- Быстрое слияние становится невозможным
- Входящие автомобили создают огромную резервную копию
- Машины должны медленно по очереди слиться
- Это делает трафик идет медленно
- Вернитесь к началу петли.
Это абсолютно захватывающе, поскольку у этой самовольной ситуации есть аналог:
№ 2
- Трафик движется быстро
- Никто не закрывает пробелы (они следуют правилу двух секунд?)
- Слияние — это easy
- Потоки трафика объединяются, как застежка-молния
- Это позволяет трафику идти быстро
- Вернуться к началу цикла.
В зоне слияния быстрый трафик приводит к быстрому трафику, а медленный — к заторам.Странный! Разница между этими двумя ситуациями огромна, но ЛЮБАЯ ОДНА может возникнуть на одном и том же шоссе при одинаковой загруженности.
В первом случае скорость может составлять 2 мили в час, а во втором — 40 миль в час. И вот что важно: поскольку ситуации возникают сами по себе, как только они возникают, они иногда могут переключаться с одной на другую. Или кто-то может переключить их намеренно.
Предположим, что трафик в зоне слияния движется быстро, как в пункте 2 выше.Предположим, я хотел все разрушить. Я мог бы сбавить скорость и собрать все машины позади меня. Это предотвратит слияние другой полосы движения с полосой с плотной застройкой. Машины на слиянии тоже скопились. Затем я уезжаю, злобно смеясь, потому что только что вызвал МАССИВНУЮ ДОЛГОСРОЧНУЮ ЗАЩИТУ НА ДОРОЖНОМ ДВИЖЕНИИ!
Или я мог бы сделать наоборот. Допустим, в зоне слияния все заклинило. Допустим, я накапливаю перед собой огромное пространство и вношу его в варенье. Когда появляется огромное пространство, другая полоса может внезапно сменить полосу движения, разойтись и начать быстрое движение.
Затем я ускоряюсь и сливаюсь с ним, как и машины позади меня. «Молниеносный» поток начался. Переключатель щелкнул. Я только что УСТРАНИЛ давнее узкое место. Как говорят в Сиэтле, довольно круто, а?
Что вызывает пробки?
Призрачный трафик и джамитоны
Одна машина может завести пробку. Призрачный трафик, когда машины на дороге останавливаются без (очевидной) причины. Движение — это функция потока, плотности транспортных средств (то есть того, насколько близко они находятся друг к другу) и скорости транспортных средств.
Когда плотность достигает определенной точки, при торможении одного автомобиля может возникнуть волна, называемая джамитон, которая движется в обратном направлении по полосе движения со скоростью около 20 км / ч.
Это видео прекрасно демонстрирует это — 22 машины были поставлены на круговую трассу, и водители попросили ехать со скоростью 30 км / ч. Достаточно одной машины, чтобы замедлиться, чтобы машины позади нее слиплись в кучу, а машина позади еще больше замедляет скорость, чтобы это компенсировать.
Когда плотность достаточно высока, наша естественная реакция на приближение всех машин позади нас — замедляться.Это уменьшает поток и скорость, а также увеличивает плотность, что может привести к еще большей медлительности. В конце концов, все это переходит на низкую скорость.
Плотность увеличивается, когда люди выезжают на дорогу с съездов, и это приводит к замедлению транспортных средств, то есть люди, как правило, плохо сливаются на скорости. Затем некоторые люди, задержанные на левой полосе движения, переходят на среднюю полосу, что вызывает ту же проблему на средней полосе — движение движется назад. Затем некоторые люди ныряют со средней полосы на полосу обгона, и это замедляется.
Оптимальный поток движения будет достигнут, если никто не меняет полосу движения без необходимости и все будут поддерживать постоянную скорость, которая считается безопасной для водителей. Вот почему в некоторых странах с интенсивным движением власти вместо того, чтобы увеличивать скорость движения, чтобы пропустить больше трафика, власти используют регулируемые ограничения скорости, чтобы немного замедлить движение. Общее замедление движения снижает вероятность панического торможения, снижает потребность людей менять полосу движения, чтобы попытаться получить преимущество, и, следовательно, увеличивает общую пропускную способность или поток движения.
Как помочь уменьшить количество заторов на автомагистралях?
Если вы видите, что перед вами движется задний ход, снизьте скорость раньше, чем внезапно, а затем попытайтесь поддерживать постоянную скорость без торможения. Делая это, вы поможете движущимся позади вас поддерживать постоянную скорость, и вы сможете помочь остановить формирование джамитонов или джамитонов (последовательных джамитонов).
По возможности ходите пешком, на велосипеде или пользуйтесь общественным транспортом — на один автомобиль меньше на дороге, что снижает плотность движения и увеличивает поток
Старайтесь водить машину в нерабочее время, чтобы не увеличивать критическую массу плотности, когда трафик внезапно становится слишком большим и останавливается.
Трафик по городам
Движение в городах в основном контролируется светофорами. Светофоры пытаются оптимизировать поток для большей части трафика, а это означает, что если вы едете против или поперек движения, вы можете увидеть много красных светофоров.
Чтобы уменьшить пробки, уважайте перекрестки и не загораживайте их очередями. Постарайтесь организовать поездку в нерабочие часы — например, можете ли вы использовать гибкий график. По возможности пользуйтесь общественным транспортом.Подойдите ближе к своей работе, чтобы вам пришлось преодолевать меньшее расстояние.
Что вызывает таинственные резервные копии на шоссе? : NPR
Иногда автомобильные пробки без видимых причин. Нет никаких происшествий и нет реальной причины нажимать на тормоза — за исключением того, чтобы не задеть машину перед вами. Что вызывает эти резервные копии? Ученый из Массачусетского технологического института считает, что нашел способ предотвратить эти связи.
ARI SHAPIRO, ВЕДУЩИЙ:
Если в эти выходные вы застряли в пробках в праздничные дни, наша следующая история вам не сильно поможет, но она вселяет надежду на менее напряженное будущее.Ученый-компьютерщик из Массачусетского технологического института считает, что он нашел способ устранить по крайней мере один вид действительно досадных пробок. Джо Палка из NPR объясняет.
ДЖО ПАЛКА, БЛАГОДАРНОСТЬ: Если вы хоть немного ездили по шоссе, вы, вероятно, испытали это: вы двигаетесь с довольно хорошей скоростью, когда внезапно движение замедляется до ползания. Вы какое-то время продвигаетесь вперед, а затем так же внезапно движение снова начинает движение.
БЕРТОЛЬД ХОРН: Это не случайно.Нет ни одного ограничителя скорости, и вы озадачены. Что происходит?
PALCA: Это Бертольд Хорн, ученый-компьютерщик Массачусетского технологического института. Так, что происходит? Хорн говорит, что для возникновения проблемы достаточно одного водителя.
HORN: Типичный случай, когда кто-то резко нажимает на тормоз. Автомобиль позади них вынужден резко нажать на тормоза и т. Д. Назад по течению.
ПАЛКА: Хорн говорит, что это как волна, текущая назад. Люди, изучающие это, говорят о хаотических системах и положительной обратной связи, но практические последствия заключаются в том, что количество драйверов, которые должны замедляться, увеличивается по мере удаления от исходного инцидента.
HORN: Может быть кто-то действительно вынужден остановиться.
ПАЛКА: Но Хорн думает, что он нашел способ сгладить эту волну и сохранить движение транспорта. Его метод заключается в отслеживании не только машины впереди вас, но и машины позади вас. Это может показаться нелогичным, но, по его расчетам, это может предотвратить эти фантомные связи.
HORN: Самый простой способ сначала подумать об этом — это вы пытаетесь выдержать расстояние на полпути между автомобилем впереди и автомобилем позади.
PALCA: Это сгладит трафик. Хорн говорит, что для того, чтобы схема действительно работала, вам нужны машины, которые могут самостоятельно контролировать движение вперед и назад и автоматически вносить необходимые корректировки. Но Хорн говорит, что была бы некоторая выгода, если бы многие люди отслеживали расстояние между ними, используя зеркала заднего вида, а не заднюю дверь.
HORN: Как только мне в голову пришла эта идея, я изменил свое собственное поведение за рулем.
PALCA: Хорн говорит, что в результате он заметил небольшое улучшение в поездках на работу.Конечно, вы не можете проводить слишком много времени, глядя в зеркала заднего вида; это вызовет собственный набор проблем. Джо Палка, Новости NPR.
Авторское право © 2013 NPR. Все права защищены. Посетите страницы условий использования и разрешений на нашем веб-сайте www.npr.org для получения дополнительной информации.
стенограмм NPR создаются в срочном порядке Verb8tm, Inc., подрядчиком NPR, и производятся с использованием патентованного процесса транскрипции, разработанного NPR. Этот текст может быть не в окончательной форме и может быть обновлен или изменен в будущем.Точность и доступность могут отличаться. Авторитетной записью программирования NPR является аудиозапись.
Почему иногда без причины образуются пробки?
Если вы когда-либо ездили по шоссе, вы наверняка видели, как это происходило. Движение замедляется до ползания, а затем полностью прекращается. Через несколько минут он снова начинает двигаться, а затем внезапно вы двигаетесь на полной скорости.
Самая странная часть: нет никакого строительства, аварии или другого возможного объяснения движения.Почему это происходит?
Как оказалось, несколько разных групп исследователей использовали математические вычисления и реальные эксперименты, чтобы попытаться ответить на этот вопрос. И они думают, что у них есть ответ. У них также есть предложения, как остановить эти застревания.
Почему образуются фантомные пробки
Если на шоссе достаточно машин, любые незначительные нарушения потока движения могут вызвать самоусиливающуюся цепную реакцию: одна машина притормаживает немного, а те, что позади нее, тормозят еще немного, чтобы избежать столкновения при торможении. в конечном итоге усиливается, пока не вызовет волну остановленного или замедленного движения.
«Эти дорожные волны возникают из-за небольших возмущений в однородном транспортном потоке, таких как неровность на дороге или торможение водителя после момента невнимательности», — говорит Бенджамин Зайболд, математик из Университета Темпл, который работал с коллегами над пониманием этого явления. .
Но даже когда автомобили покидают эту волну движения, сама волна не исчезает: она постепенно смещается назад, против направления движения.«Обычно это от 100 до 1000 метров в длину, и обычно он начинается с того, что транспортные средства сталкиваются с внезапным увеличением плотности на старте и падением скорости», — говорит Зайболд. «Затем, после этого, они снова медленно ускоряются».
Он и другие разработали концепцию этих волн (которые они называют джамитонами, потому что они аналогичны волнам в физике, называемым солитонами), используя компьютерные алгоритмы, имитирующие поведение движения:
(Seibold et.др.)
Японские исследователи также провели эксперименты в реальном мире, которые пришли к такому же выводу. В одном они проинструктировали 22 водителя двигаться с одинаковой скоростью (18,6 миль в час) и сохранять такое же пространство между автомобилями на небольшой кольцевой дороге. Неизбежно образовались волны движения:
Так кто виноват в этих пробках?
В каком-то смысле кажется разумным обвинить в этих фантомных пробках отдельных водителей. Модели показывают, что эти пробки с большей вероятностью образуются, когда люди едут как можно быстрее, а затем, наконец, тормозят, когда это необходимо, чтобы избежать столкновения с автомобилем перед ними, вызывая цепную реакцию.
«Если люди ожидают впереди более высокую плотность движения, раньше отключают педаль газа и оставляют перед собой больше места — вместо того, чтобы ждать, пока им придется тормозить, — это может предотвратить возникновение пробок», — говорит Зайболд.
Другой способ думать об этом, говорит Бертольд Хорн, ученый-компьютерщик Массачусетского технологического института, работавший над той же темой, — это попробовать водить машину так, чтобы оставаться на полпути между автомобилем перед вами и автомобилем позади вас. Это позволит вам по возможности избегать резкого торможения.
(Джастин Салливан / Getty Images)
С другой стороны, такое изменение поведения не устраняет полностью фантомные пробки — оно просто снижает вероятность их образования (в частности, это означает, что для развития транспортных волн требуется более высокая плотность автомобилей на дороге) . Но если на дороге будет достаточно машин, даже если люди будут предчувствовать приближающееся движение в меру своих возможностей, образуются фантомные пробки.
«Обычно мы склонны думать, что это должно быть вызвано отдельным водителем», — говорит Зайболд. «Но модели показывают, что даже если все водители едут по одним и тем же правилам и никто не делает ничего плохого, эти волны все равно могут возникать».
Эти пробки, по сути, возникают, когда на шоссе появляется достаточно людей, управляющих машинами. Так что единственный реальный способ устранить их, вероятно, заключается в передаче колеса кому-то другому, а не водителю-человеку.
Решение фантомных пробок
Прототип беспилотного автомобиля Google.(Google)
В краткосрочной перспективе инженеры могут кое-что сделать, чтобы сократить количество пробок.
Чем прямее и ровнее дорога, тем меньше вероятность образования пробок, так как это означает, что водители не будут резко торможения. Большинство автомагистралей уже построены так, чтобы они были как можно более прямыми, поэтому это может иметь значение, главным образом, за счет улучшения содержания текущих.
Более новаторская идея, по словам Зайболда, — это регулируемые ограничения скорости, которые уже действуют в нескольких местах в США (но в основном используются для изменения скорости в зависимости от погодных условий).Используя светодиодные знаки, можно было бы снизить ограничения скорости в зоне, ведущей к фантомной пробке, в результате чего автомобили замедлялись постепенно, а не сразу. В некоторых случаях это могло разбить волну.
И, наконец, Сейболд считает, что комплексное решение придет в виде беспилотных автомобилей. Поскольку они смогут более точно контролировать свою скорость и использовать данные о пробках на дорогах, они смогут предвидеть замедление движения намного эффективнее, чем любой человек.
Одна машина, внезапно затормаживающаяся, например, могла послать сигнал всем машинам в пределах мили позади нее, давая им указание замедлить скорость постепенно, а не внезапно, когда они прибудут на зарождающуюся волну движения. По крайней мере, теоретически это сгладит волны трафика, прежде чем они смогут сформироваться.
Почему становится хуже, что может сделать правительство
Содержание
Растущие заторы на дорогах — неизбежное условие в больших и растущих мегаполисах по всему миру, от Лос-Анджелеса до Токио, от Каира до Сан-Паулу.Пробки на дорогах в часы пик — неотъемлемый результат работы современного общества. Это проистекает из широко распространенного желания людей преследовать определенные цели, которые ежедневно неизбежно перегружают существующие дороги и транспортные системы. Но все ненавидят пробки на дорогах, и ситуация продолжает ухудшаться, несмотря на попытки исправить ситуацию.
Пассажиры пригородных поездов часто разочаровываются неспособностью политиков что-либо предпринять для решения проблемы, что представляет собой серьезную проблему для государственной политики. Хотя правительствам, возможно, никогда не удастся устранить заторы на дорогах, есть несколько способов, которыми города и штаты могут принять меры, чтобы обуздать их.
ОБЗОР ПОЛИТИКИ № 128
Настоящая проблема
Пробки на дорогах — это не проблема, а, скорее, решение нашей основной проблемы мобильности, заключающейся в том, что слишком много людей хотят перемещаться в одно и то же время каждый день. Почему? Потому что для эффективного функционирования как экономики, так и школьной системы необходимо, чтобы люди работали, ходили в школу и даже выполняли поручения примерно в одни и те же часы, чтобы они могли взаимодействовать друг с другом. Это основное требование нельзя изменить, не нанеся вред нашей экономике и обществу.Та же проблема существует во всех крупных мегаполисах мира.
В Соединенных Штатах подавляющее большинство людей, которые хотят передвигаться в часы пик, пользуются личными автомобилями по двум причинам. Во-первых, большинство американцев проживают в районах с низкой плотностью населения, которые общественный транспорт не может эффективно обслуживать. Во-вторых, частные автомобили удобнее, быстрее, удобнее, удобнее в выборе времени поездки и более гибки для выполнения нескольких задач за одну поездку, чем почти любой вид общественного транспорта.По мере роста доходов домохозяйств во всем мире все больше и больше людей переходят от более медленных и менее дорогих способов передвижения к частным автомобилям и грузовикам.
Поскольку 87,9% ежедневных пассажиров Америки пользуются личными автомобилями, а миллионы людей хотят передвигаться в одно и то же время суток, основная проблема Америки заключается в том, что ее дорожная система не способна выдерживать нагрузки в часы пик, не заставляя многих людей ждать. линия для этого ограниченного дорожного пространства. Ожидание в очереди — это определение перегруженности, и такое же состояние встречается во всех растущих крупных мегаполисах.Фактически, пробки в большинстве других стран хуже, потому что американские дороги намного лучше.
Наверх
Решение проблемы мобильности
Есть четыре способа, которыми любой регион может попытаться справиться с проблемой мобильности. Но три из них политически непрактичны или физически и финансово невозможны в Соединенных Штатах.
Взимание платы за проезд в часы пик. Правительства могут взимать с людей деньги за въезд на все полосы движения на основных дорогах в часы пик.Если бы плата за проезд была установлена достаточно высокой и взималась электронная система с помощью «смарт-карт», количество транспортных средств на каждой крупной дороге в часы пик можно было бы уменьшить настолько, чтобы они могли двигаться с высокой скоростью. Это позволило бы большему количеству людей путешествовать по одной полосе в час, чем в нынешних сильно загруженных условиях.
Экономисты-транспортники уже давно являются сторонниками этой тактики, но большинство американцев отвергают это решение политически по двум причинам. Плата за проезд будет благоприятствовать более богатым водителям или водителям, получающим субсидии, и причинит вред бедным, поэтому большинство американцев будут возмущаться ими, отчасти потому, что они считают, что окажутся в невыгодном положении.
Второй недостаток заключается в том, что люди думают, что эти сборы будут просто еще одним налогом, заставляющим их платить за то, что они уже заплатили в виде налогов на бензин. По обеим этим причинам немногие политики в нашей демократии — и пока что нигде в мире — защищают эту тактику. Схемы ограниченного дорожного ценообразования, принятые в Сингапуре, Норвегии и Лондоне, влияют только на заторы в многолюдных районах города, а это не тот вид заторов на основных артериях, с которым сталкивается большинство американцев.
Значительно увеличивается пропускная способность дороги. Второй подход заключается в создании достаточной пропускной способности дорог, чтобы обслуживать всех водителей, которые хотят путешествовать в часы пик, одновременно без задержек. Но это «лекарство» совершенно непрактично и непомерно дорого. Правительствам придется расширить все основные подъездные пути за счет сноса миллионов зданий, вырубки деревьев и превращения большей части каждого мегаполиса в гигантскую бетонную плиту. Тогда эти дороги будут сильно недоиспользоваться в непиковые часы.Есть много случаев, когда увеличение пропускной способности дорог — хорошая идея, но ни один крупный регион не может позволить себе построить достаточно, чтобы полностью устранить заторы в часы пик.
Значительно увеличивается пропускная способность общественного транспорта. Третий подход заключался бы в расширении пропускной способности общественного транспорта настолько, чтобы переместить такое количество людей с автомобилей на общественное, чтобы больше не было избыточного спроса на дороги в часы пик. Но в Соединенных Штатах в 2000 году только 4,7 процента всех пассажиров пригородных поездов путешествовали на общественном транспорте.(За пределами Нью-Йорка только 3,5% используют транзит и 89,3% используют частный транспорт.) Основная причина заключается в том, что большая часть транзитных поездок сконцентрирована в нескольких крупных густонаселенных регионах с развитыми системами фиксированного железнодорожного транспорта. На девять мегаполисов США с наибольшим количеством ежедневных транзитных пассажиров, вместе взятые, приходится 61 процент всех транзитных поездок в США, хотя в них проживает только 17 процентов от общей численности населения. В этих регионах транзитные пассажиры составляют 17 процентов от всех пассажиров, но в других местах транзитом перевозятся только двое.4 процента всех пассажиров и менее одного процента во многих регионах с низкой плотностью населения.
Даже если бы существующие транзитные возможности Америки были утроены и полностью использовались, утренние транзитные поездки в час пик вырастут до 11,0 процентов от всех утренних поездок. Но это сократит все утренние поездки на частном автомобиле всего на 8,0 процента — безусловно, прогресс, но вряд ли достаточный, чтобы положить конец заторам, — а утроение пропускной способности общественного транспорта будет чрезвычайно дорогостоящим. Есть много веских причин для расширения национальных систем общественного транспорта для повышения мобильности, но это не приведет к заметному сокращению существующих или будущих заторов на дорогах в часы пик.
Жить в условиях заторов. Это единственный жизнеспособный вариант. Единственный реальный способ удовлетворить избыточный спрос на дороги в периоды пиковой нагрузки — это заставить людей стоять в очереди. Это означает заторы на дорогах, которые являются абсолютно важным механизмом для американских регионов — и большинства других мегаполисов по всему миру — чтобы справляться с избыточным спросом на дорожное пространство в часы пик каждый день.
Хотя заторы могут показаться невыносимыми, альтернативы были бы еще хуже. Загруженность дорог в часы пик — это механизм уравновешивания, который позволяет американцам преследовать другие цели, которые они ценят, включая работу или отправку своих детей в школу одновременно со сверстниками, проживание в населенных пунктах с низкой плотностью населения и широкий выбор занятий. места для жизни и работы.
Наверх
Принцип тройной сходимости
Наименее понятным аспектом загруженности дорог в часы пик является принцип тройной конвергенции, который я обсуждал в исходной версии Stuck in Traffic (Brookings / Lincoln Institute of Land Policy, 1992). Это явление происходит из-за того, что потоки трафика в общей транспортной сети любого региона формируют почти автоматически саморегулирующиеся отношения между различными маршрутами, временем и видами транспорта.Например, главная скоростная автомагистраль может быть каждое утро перегружена настолько, что пробки будут ползать по крайней мере тридцать минут. Если бы пропускная способность этой скоростной автомагистрали была увеличена вдвое за ночь, на следующий день движение было бы быстрым, поскольку у того же числа водителей было бы вдвое больше места на дороге. Но вскоре распространились слухи, что это шоссе больше не перегружено. Водители, которые когда-то использовали эту дорогу до и после часа пик, чтобы избежать заторов, вернулись в пиковый период.Другие водители, которые использовали альтернативные маршруты, перешли на эту более удобную скоростную дорогу. Даже некоторые пассажиры, которые пользовались метро или поездами, начинали ездить по этой дороге в пиковые периоды. За короткое время этот тройной переход на расширенную дорогу в часы пик сделает дорогу такой же загруженной, как и до ее расширения.
Опыт показывает, что если дорога является частью более крупной транспортной сети в пределах региона, заторы в часы пик не могут быть устранены надолго на перегруженной дороге за счет увеличения пропускной способности этой дороги.
Принцип тройной конвергенции не означает, что увеличение пропускной способности перегруженной дороги не имеет преимуществ. После расширения дорога может перевозить больше автомобилей в час, чем раньше, независимо от того, насколько она загружена, поэтому больше людей могут путешествовать по ней в эти более желательные периоды. Кроме того, периоды максимальной загруженности могут быть короче, а заторы на альтернативных маршрутах — меньше. Это все преимущества, но эта дорога все равно будет ежедневно испытывать период максимальной загруженности.
Наверх
Тройная конвергенция и другие предложения
Тройная конвергенция влияет на практичность других предлагаемых способов устранения заторов на дорогах. Примером может служить шахматное рабочее время. Теоретически, если определенное количество рабочих сможет ездить на работу в менее загруженные части дня, это освободит место на ранее загруженных дорогах. Но если в часы пик движение по этим дорогам будет ускоряться, это привлечет других водителей с других маршрутов, в другое время и из других режимов, где условия не изменились, чтобы перейти на улучшенные дороги.Вскоре отмена водителей, работающих в шахматном порядке, будет полностью компенсирована конвергенцией.
То же самое произойдет, если больше рабочих станут надомными и будут работать дома, или если увеличится пропускная способность общественного транспорта на внедорожных маршрутах, параллельных загруженным скоростным шоссе. Вот почему строительство систем легкорельсового транспорта или даже новых метро редко снижает загруженность дорог в часы пик. В Портленде, где система легкорельсового транспорта увеличилась вдвое в 1990-х годах, и в Далласе, где открылась новая система легкорельсового транспорта, заторы не уменьшались еще долго после того, как эти системы были запущены и начали работать.Только дорожные сборы или более высокие налоги на бензин освобождаются от принципа тройной конвергенции.
Наверх
Как рост населения может снизить транспортные возможности
На равновесие системы наземного транспорта также могут повлиять большие изменения в населении региона или экономической активности. Если население региона быстро растет, как в Южной Калифорнии или Флориде, любое увеличение пропускной способности основных скоростных автомагистралей может вскоре быть затоплено большим количеством транспортных средств, создаваемых добавленным населением.Этот результат усиливается, потому что количество транспортных средств в Америке растет даже быстрее, чем население Америки. С 1980 по 2000 год на 1,2 дополнительных автотранспортных средства добавлялось автомобильное население Соединенных Штатов на каждые 1,0 человека, добавленного к численности населения (хотя это соотношение снизилось до 1: 1 в 1990-х годах). Ожидается, что к 2020 году человеческое население страны вырастет примерно на 60 миллионов, что, возможно, добавит еще 60 миллионов автомобилей в наш национальный парк. Вот почему перспективы сокращения загруженности дорог в часы пик в будущем действительно туманны.
Изменения в экономической активности также влияют на загруженность регионов. Во время бума Интернета и телекоммуникаций в конце 1990-х заторы в районе залива Сан-Франциско чрезвычайно усилились. После того, как в 2000 году лопнул экономический «пузырь», загруженность дорог заметно снизилась без каких-либо значительных изменений в численности населения. Таким образом, сильные пробки могут быть признаком сильного процветания региона, так же как уменьшение загруженности может сигнализировать об экономическом спаде.
Самая очевидная причина повсеместного увеличения загруженности дорог — рост населения.В богатой стране больше людей означает больше автомобилей. Но общий пробег транспортных средств рос намного быстрее, чем численность населения. С 1980 по 2000 год общая численность населения Соединенных Штатов выросла на 24 процента, но общее количество пройденных транспортных средств увеличилось на 80 процентов из-за более интенсивного использования каждого транспортного средства. Количество транспортных средств на 1 000 человек выросло на 14 процентов, а количество миль, пройденных одним транспортным средством, увеличилось на 24 процента. Даже без какого-либо прироста населения за эти два десятилетия пробег увеличился бы на 47 процентов.
Одна из причин, по которой люди ездили на своих автомобилях дальше, заключается в том, что сочетание снижения реальных цен на газ (с поправкой на инфляцию) и увеличения количества миль за галлон привело к снижению реальной стоимости каждой пройденной мили на 54 процента с 1980 по 2000 год. Это помогло повысить долю Количество владельцев автомобилей в США увеличилось с 86 процентов в 1983 году до 92 процентов в 1995 году.
Более того, американское дорожное строительство сильно отстало от роста проезда транспортных средств. Протяженность городских полос увеличилась на 37 процентов по сравнению с увеличением пройденных миль на 80 процентов.В результате количество ежедневных транспортных заторов, которые были перегружены в 75 районах, проанализированных в исследованиях Техасского транспортного института, увеличилось с 16 процентов в 1982 году до 34 процентов в 2001 году.
Еще одним фактором заторов на дорогах являются аварии и происшествия, на которые, по мнению некоторых экспертов, приходится половина всех заторов на дорогах. С 1980 по 2000 год абсолютное количество несчастных случаев каждый год оставалось удивительно постоянным, а годовое количество смертей в результате дорожно-транспортных происшествий в Соединенных Штатах упало на 18 процентов, несмотря на значительный рост пробега транспортных средств.Таким образом, аварии могли вызвать больше заторов только потому, что на дорогах было больше людей, и теперь каждая авария может вызывать более длительное резервное копирование, чем раньше.
Инциденты — это неаварийные причины задержки, такие как остановка автомобилей, ремонт дорог, опрокидывание транспортных средств и плохая погода. Никто не знает, сколько происшествий происходит, но это намного больше, чем несчастных случаев. И количество происшествий, вероятно, будет расти вместе с общим вождением. Так что это могло добавить к большей загруженности, и будет в будущем.
Наверх
Населенные пункты с низкой плотностью населения
Еще одним важным фактором, способствующим заторам на дорогах, является желание большинства американцев жить в населенных пунктах с низкой плотностью населения. В 1999 году Национальная ассоциация жилищных строителей спросила 2000 случайно выбранных домохозяйств, предпочтут ли они купить таунхаус за 150 000 долларов в городской местности, недалеко от остановок общественного транспорта, работы и магазинов, или более крупный отдельно стоящий дом на одну семью в отдаленном пригороде. район, где расстояние до работы, общественного транспорта и покупок было больше.Восемьдесят три процента респондентов выбрали более крупный и удаленный загородный дом. В то же время новые рабочие места расширяются в районах с низкой плотностью населения в большинстве столичных регионов.
Предыдущие исследования, в том числе опубликованное в 1977 году Борисом С. Пушкаревым и Джеффри М. Зупаном, показали, что общественный транспорт лучше всего работает там, где общая плотность населения превышает 4200 человек на квадратную милю; относительно плотная застройка сосредоточена рядом с остановками общественного транспорта или остановками; а большое количество рабочих мест сосредоточено в относительно компактных деловых районах.
Но в 2000 году по крайней мере две трети всех жителей урбанизированных районов США жили в поселениях с плотностью менее 4000 человек на квадратную милю. Эти плотности слишком малы для того, чтобы общественный транспорт мог работать. Следовательно, их жители вынуждены полагаться на частные автомобили почти во всех своих поездках, включая поездки в часы пик.
Признавая эту ситуацию, многие противники «разрастания» призывают к жестким границам роста городов, чтобы ограничить будущий рост более компактными структурами с более высокой плотностью населения, включая большее реинвестирование и увеличение плотности в существующих районах.Но большинство жителей этих районов категорически против повышения плотности населения, а в большинстве американских регионов плотность уже слишком мала, чтобы поддерживать общественный транспорт. Таким образом, эта стратегия не сильно снизит загруженность дорог в будущем.
Наверх
Возможные улучшения
Хотя устранить заторы практически невозможно, есть несколько способов замедлить темпы их роста в будущем:
Создание платных полос с высокой загруженностью (HOT).Ценообразование на дорогах в часы пик не было бы политически целесообразным, если бы политики вводили плату за проезд на всех основных пригородных полосах, но полосы HOT могут расширить выбор путешественников, добавив новые полосы платных дорог к существующим скоростным дорогам или преобразовав полосы неиспользуемых автомобилей с высокой посещаемостью (HOV) в полосы HOT , и оставив существующие полосы движения без взимания платы за проезд. Правда, ГОРЯЧИЕ полосы не устраняют заторов. Но они позволяют любому, кому нужно двигаться быстро в любой день, сделать это, не заставляя всех малообеспеченных водителей покидать одни и те же дороги в пиковые периоды.В некоторых регионах целые сети HOT-полос могут как увеличить общую пропускную способность, так и сделать выбор высокой скорости всегда доступным для тысяч спешащих людей.
Более оперативно реагируйте на дорожно-транспортные происшествия и инциденты. Более быстрое устранение аварий и происшествий на основных дорогах с помощью передвижных служебных автомобилей, находящихся в ведении государственных центров управления дорожным движением, оборудованных телевизором и электронным наблюдением за дорожными условиями, что является отличной тактикой для сокращения задержек из-за заторов.
Постройте больше дорог в растущих районах. Противники строительства большего количества дорог заявляют, что мы не можем проложить себе дорогу из заторов, потому что увеличение пропускной способности шоссе просто привлечет больше путешественников. Из-за тройного схождения эта критика верна в отношении уже существующих дорог, которые уже переполнены. Но прогнозируемый значительный рост населения США, безусловно, означает, что нам понадобится намного больше дорог и полос движения в периферийных районах.
Установить пандус-дозатор. Это означает, что автомобили должны въезжать на скоростные дороги постепенно.Он повысил скорость движения по автостраде в часы пик как в Сиэтле, так и в городах-побратимах, и его можно было бы гораздо более широко использовать.
Используйте устройства интеллектуальной транспортной системы для ускорения транспортных потоков. Эти устройства включают в себя электронную координацию сигнальных огней на местных улицах, большие переменные знаки, информирующие водителей об условиях дорожного движения впереди, схемы улиц с односторонним движением, оборудование глобальной системы позиционирования в легковых и грузовых автомобилях и радиопередачи о текущих дорожных условиях. Эти технологии существуют сейчас и могут быть эффективны на местных улицах и артериях и информативны на скоростных трассах.
Создание дополнительных полос движения для автомобилей с высокой загруженностью. Полосы HOV оказались успешными во многих областях, таких как Хьюстон. Больше регионов могло бы эффективно использовать полосы HOV, если бы для этой цели было построено больше полос, вместо того, чтобы пытаться преобразовать существующие. Простое преобразование существующих полос снизит общую пропускную способность дороги.
Внедрить программы «обналичивания парковки». Демонстрационные программы показали, что, если фирмы предлагают выплачивать лицам, которые сейчас получают бесплатную парковку для сотрудников, стипендию за переход на совместное использование автомобилей или транзит, значительный процент будет делать это.Это могло уменьшить количество машин на дороге. Однако такая тактика не предотвращает компенсирующих последствий тройной конвергенции.
Ограничить периферическое развитие с очень низкой плотностью. Границы роста городов, которые серьезно ограничивают развитие отдаленных пригородов, не сильно уменьшат загруженность дорог в будущем, особенно в быстрорастущих регионах. И такие границы могут привести к росту цен на периферийное жилье. Но требуя, по крайней мере, умеренной плотности проживания — скажем, 3500 человек на квадратную милю (4.38 единиц на чистый акр) — в новых зарослях может значительно снизить периферийное движение, по сравнению с допуском очень низкой плотности там, что, как правило, еще больше подталкивает рост. В 2000 году 36 урбанизированных районов имели плотность окраин 3500 и более. В этих 36 урбанизированных районах проживало 18,2 процента всех людей, проживающих во всех 476 урбанизированных районах США.
Скопируйте плотные жилые дома вокруг остановок общественного транспорта. Такие проекты, ориентированные на транзит, позволят большему количеству жителей добираться пешком до общественного транспорта, тем самым уменьшая количество частных транспортных средств на дорогах.Однако возможности этой тактики ограничены. Для того, чтобы перевести значительный процент пассажиров на общественный транспорт, количество таких «транзитных кругов» в каждом регионе должно быть очень большим, плотность внутри каждого круга должна быть намного больше, чем средняя плотность центральных городов в Америке. в пятидесяти крупнейших урбанизированных районах, а процент рабочих, живущих в TOD, которые добирались до города на общественном транспорте, должен был бы значительно превысить 10,5% в среднем по центральным городам в 2000 году.Даже в этом случае развитие многих из этих кластеров с высокой плотностью населения может сделать услуги общественного транспорта более доступными для многих других частей крупных регионов.
Дайте региональным транспортным властям больше власти и ресурсов. Конгресс создал столичные организации планирования для координации планирования наземного транспорта по всем видам транспорта в каждом регионе. Если бы им было предоставлено больше технической помощи и мощности, можно было бы создать более рациональные системы. Без гораздо более регионально ориентированного планирования землепользования, а также транспорта, немногие тактики борьбы с заторами будут работать эффективно.
Поднять налоги на бензин. Повышение налогов на бензин заметно замедлит темпы роста всех автомобильных поездок, а не только поездок на работу в часы пик. Но Конгресс отказался рассматривать его, потому что он политически непопулярен и с ним борются лоббисты отрасли. Несмотря на громкие жалобы американцев на перегруженность, они не хотят платить много за борьбу с ней.
Наверх
Заключение
Пиковые пробки на дорогах почти во всех крупных и растущих мегаполисах по всему миру сохранятся.Фактически, ситуация почти наверняка ухудшится, по крайней мере, в течение следующих нескольких десятилетий, в основном из-за роста населения и благосостояния. Это будет верно независимо от того, какие государственные и частные меры принимаются для борьбы с перегрузкой.
Но этот результат не следует рассматривать как знак социальной неудачи или ошибочной политики. Фактически, заторы на дорогах часто являются результатом экономического процветания и других видов успеха.
Хотя заторы на дорогах неизбежны, есть способы снизить скорость их обострения.Несколько тактик могут сделать это эффективно, особенно при совместном использовании, но ничто не может устранить заторы на дорогах в часы пик в крупных мегаполисах здесь и по всему миру.