Hoe we worden lastiggevallen door auto's, waardoor files en instortingen ontstaan

2024 Auteur: Seth Attwood | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2023-12-16 16:13

De aanleg van snelwegen verslechtert de situatie op de wegen. Nieuwe routes leiden tot instorting van het verkeer. Navigators versnellen congestie. Waarom ogenschijnlijk de juiste maatregelen het fileprobleem verergeren?

De autoriteiten brengen vrolijk verslag uit over wat er is gedaan om de situatie op de wegen te verbeteren, en het verplaatsen in de stad kost steeds meer tijd. Automobilisten beschouwen files als het resultaat van een corrupt complot of de totale incompetentie van ambtenaren, want iedereen die een auto heeft, weet zeker dat hij de antwoorden weet op eeuwige Russische vragen.

WIE IS SCHULDIG?

WEGEN

Een fundamenteel kenmerk van een weg dat bepaalt of er files op zullen ontstaan, is de doorstroming. En de limiet is ongeveer 1.500 auto's per uur per strip. Noch de kwaliteit van het asfalt, noch de bumpers, noch de markeringen kunnen deze indicator vergroten, omdat de auto's een afstand van enkele seconden moeten houden en ze een fysieke grootte hebben. "Bovendien wordt de doorvoer van een weg over het algemeen bepaald door de doorvoer van het smalste punt", zegt wiskundige, hoofddocent bij de afdeling Complex Systems Modeling Technologies van de Higher School of Economics Yuri Dorn. - Laten we zeggen dat als een prachtige vijfbaans snelweg van 1000 km lang op één plaats versmalt tot twee rijstroken, de totale capaciteit zal zijn als een tweebaansweg. En erger nog: doordat de auto’s langzamer gaan rijden, van vijf rijen naar twee, zal de uiteindelijke doorzet lager zijn.”

Wegen hebben andere kenmerken die in tegenspraak zijn met het gezond verstand. Dus met een toename van de bewegingssnelheid kan de capaciteit van de weg afnemen. "Het aantal auto's dat per tijdseenheid door de dwarsdoorsnede van de straat rijdt, de snelheid van auto's en de verkeersdichtheid in de transportmechanica zijn verbonden door een eenvoudige formule N = vq", legt Evgeny Nurminsky uit, een expert in wiskundige modellering van verkeersstromen, professor van de afdeling Wiskundige Methoden in Economie aan de School of Natural Sciences van de Far Eastern Federal University. … - N is de verkeersintensiteit, auto / h; v - voertuigsnelheid, km / u; q - stroomdichtheid, auto / km. Door één parameter te veranderen, trekken we de rest met ons mee. Als auto's met een snelheid van 200 km/u rijden, zal de verkeersdichtheid erg laag zijn, omdat automobilisten een lange afstand moeten aanhouden. Dienovereenkomstig zal de stroom auto's, die gelijk is aan het product van dichtheid en snelheid, minder zijn dan bij een snelheid van 60 km / u."

DE KURK ZELF

Terwijl een verhoging van de snelheid kan leiden tot een daling van het verkeer op de weg, wordt hetzelfde effect bereikt door een verlaging van de snelheid. Het autoverkeer daalt drastisch wanneer auto's langzamer gaan dan 20 km/u. “Bij zo'n lage snelheid komen de maximaal mogelijke 1.500 auto's per uur niet uit de file: daarvoor rijden ze te langzaam. Als er maar 1000 auto's vertrekken, staan er in een uur tijd 500 auto's in een file. Rekening houdend met de fysieke grootte van de auto (ongeveer vijf meter) en de afstand tot aangrenzende auto's, is een file 2,5 km lang', zegt een vooraanstaande analist van Yandex. Verkeersopstoppingen Leonid Mednikov. En nieuwe auto's rijden constant naar de plaats van de congestie, dus het kan zijn dat het niet heel lang oplost.

TECHNIEK

Wat Yandex. verkeersopstoppingen"

De meest populaire service in Rusland die congestie in realtime weergeeft, is Yandex. Verkeersopstoppingen". De chauffeurs beschuldigen hem van het "verdraaien" van de gegevens en het verkeerd weergeven van de situatie. Vooraanstaand analist van de dienst Leonid Mednikov beantwoordde de belangrijkste klachten van gebruikers.

De werkdruk van de stad wordt bepaald op basis van de inschatting van de situatie op de hoofdstraten en snelwegen, waarvan de lijst weinig verandert. Deze wegen vormen een "transportframe" waarmee je door de stad kunt reizen. De service hanteert een beoordelingsschaal zodat 10 punten echt "dood" verkeer weerspiegelen. Als de beoordelingen ongewijzigd blijven, zal de service met een algemene verslechtering van de situatie in de stad (helaas!), altijd 10 punten geven en zullen chauffeurs niet goed kunnen voorspellen hoe lang de reis zal duren.

Voorheen werden wegen met een snelheid hoger dan 30 km/u in het groen getoond, minder dan 15 km/u in het rood, alles in het midden werd in het geel getoond. Maar nu gebruikt de dienst een relatieve kleurgradatie: het weerspiegelt de verkeersopstoppingen niet in het algemeen, maar in vergelijking met de gebruikelijke situatie voor deze plek. Daarom kan het verkeer op het "gele" gedeelte van de ringweg van Moskou in feite sneller zijn dan op het "groene" gedeelte van een zijstraat met verkeerslichten en oversteekplaatsen.

De service toont de voorspelde situatie op basis van gegevens uit het verleden op een specifieke site. Maar de route wordt nog steeds gebouwd zonder rekening te houden met deze informatie. Daarom, als je net voor de avondspits bent vertrokken, kun je halverwege de weg in een dichte verkeersopstopping komen, die zich in een paar minuten vormde. "Rekening houden met de prognose van de ontwikkeling van de situatie is tot nu toe het enige waarin mensen de navigator voor zijn", zegt Leonid Mednikov.

STRUCTUUR VAN DE STAD

Een van de meest efficiënte structuren van de stad, die een optimale verdeling van verkeersstromen mogelijk maakt, is de vierkantsneststructuur. Maar de meeste steden in Rusland hebben een ringstructuur met straalwegen. Dergelijke steden werden gevormd op de plaats van forten en breidden zich geleidelijk uit. Zo'n structuur was ideaal ter bescherming tegen oorlogvoerende buren, maar de verkeersstromen in ringsteden zijn zo slecht mogelijk verdeeld: zowel de centrale ringwegen als de uitvalswegen, waarlangs men 's ochtends het centrum bereikt en 's avonds verlaat, blijken overbelast te zijn. “Bovendien ervaren chauffeurs in megapolen met een ringstructuur enorme overschrijdingen, soms tientallen kilometers per rit”, vult Yuri Dorn aan.

Wetenschappers zeggen dat ringvormige steden vaak een lage connectiviteit hebben. Dat wil zeggen, er zijn maar weinig manieren om van de ene plaats naar de andere te komen, en auto's stapelen zich op op belangrijke wegen die anders niet kunnen passeren.

De autoriteiten proberen de altijd bestaande snelwegen die verschillende wijken van de stad met elkaar verbinden, te ontlasten, en breiden de wegen uit, maar dit is niet effectief. Veel van de uitgaande snelwegen van Moskou komen bijvoorbeeld aan de ene kant uit op een overvol centrum en aan de andere kant op dichtbevolkte slaapzakken. “Afrit / oprit van dergelijke snelwegen creëert verkeersopstoppingen, die zich met de groei van de stad diep van binnen bevinden.

Bovendien snijden dergelijke snelwegen de bestaande transportroutes af, merkt Nurminsky op. "Om het schadelijke effect te neutraliseren, moet je veel knooppunten en omleidingen aanleggen, wat het oorspronkelijke idee weerlegt en erg kostbaar is."

BETALING

zichthoek:

Verkeersstromen kunnen in verschillende mate van "benadering" worden beschreven en hiervoor wordt een wiskundig apparaat uit verschillende wetenschapsgebieden gebruikt. Lokale beslissingen van bestuurders worden gemodelleerd met behulp van de theorie van cellulaire automaten. Om het gedrag van verkeersstromen op het niveau van individuele wegen te beschrijven, wordt het apparaat van de hydrodynamica gebruikt - de wetenschap van het gedrag van vloeistoffen. Speltheorie en optimalisatietheorie worden gebruikt om de belasting van het transportnetwerk en de verdeling van stromen langs routes te voorspellen.

BESTUURDERS

Iedereen die een auto bestuurt, weet dat een nanoseconde de tijd is waarna de bestuurder van achteren begint te toeteren na het aanzetten van het groene verkeerslicht. Automobilisten die zichzelf redelijk vinden, ergeren zich op zulke momenten erg aan het idee dat een korte vertraging geen invloed heeft op de verkeerssituatie. En ze hebben het mis."Traag rijden kan congestie veroorzaken", zegt Nurminsky. - Verkeersopstopping is een niet-lineair systeem met sterke positieve feedback, dat wil zeggen dat het zich in reactie op binnenkomende signalen totaal anders gedraagt dan u verwacht. U was bijvoorbeeld aan het telefoneren tijdens het rijden en remde af. Het lijkt mee te vallen, maar alle chauffeurs achter je zijn genoodzaakt om langzamer te rijden - en er is een file die een uur kan oplossen."

Maar de belangrijkste reden voor de toename van files is juist de toegenomen rationaliteit van chauffeurs. Zelfs als de automobilist voor de eenvoud de keuze heeft uit twee wegen, zal hij natuurlijk naar de snelste route neigen. Andere bestuurders die in dezelfde richting willen rijden, zullen hetzelfde doen. Als gevolg hiervan zal een snellere weg eerder vol raken met auto's, is de capaciteit niet langer voldoende - en ontstaat er een file. Automobilisten die later vertrokken en zagen dat er een file was op hun favoriete route, nemen een langere, maar gemakkelijkere weg, omdat nu de reistijden op beide routes gelijk zijn. Als een deel van de automobilisten aanvankelijk de voorkeur gaf aan een langere route, zou er geen file zijn op de korte route.

De situatie waarin de reistijd op alle daadwerkelijk gebruikte routes hetzelfde wordt, wordt het Nash-Wardrop-evenwicht genoemd in transportmodellering. In deze toestand kan geen enkele poging van de bestuurder om de route te wijzigen de reistijd verkorten. Bovendien, zoals onlangs is aangetoond door wetenschappers uit Korea en de Verenigde Staten, verslechtert het aanmerkelijk verslechteren van de algehele situatie door automobilisten op ringwegen te gooien om een paar minuten te besparen. Wanneer er veel auto's zijn, komt de wegsituatie onvermijdelijk tot een Nash-Wardrop-evenwicht. Met de wildgroei aan navigators die files laten zien, is de 'kruip' erin versneld: automobilisten die later vertrekken maken nu meteen een omweg. Maar, zoals Yuri Dorn uitlegt, navigators maken de situatie niet erger. Ze versnellen de vorming van files, maar er zijn minder auto's in elk - een deel van de automobilisten neemt immers meteen een alternatieve route. Daarnaast verschuiven sommige automobilisten de vertrektijden om piekbelastingen weg te werken. Eindelijk, dankzij navigators, leren veel mensen over bypass-wegen. “Voor die chauffeurs die voorheen vrij op lastige routes reden, werd de situatie natuurlijk erger, maar de totale reistijd op alle wegen daalde. De totale en zelfs individuele reistijden kunnen echter vaak oplopen”, besluit Dorn.

MOSKOU

In Rusland zijn er files in elke grote stad, maar de hoofdstad heeft er het meest last van. “Een groot aantal activiteiten is geconcentreerd in Moskou, waaronder heel specifieke: de financiële sector, de wetenschap en het bedrijfsleven. Iemand die bijvoorbeeld in een of ander instituut werkt, moet daarheen gaan. En voor een verkoper of een persoon met een ander niet gespecialiseerd beroep is de link naar een plek niet zo relevant”, zegt Dorn. Daarnaast is het overgrote deel van de banen geconcentreerd in het centrum, terwijl mensen dichter bij de rand wonen. Als gevolg hiervan worden slingerstromen gevormd, die dezelfde wegen bezetten, waarop het grootste deel van de dag files staan.

De hoge kosten van huisvesting in het centrum en de Russische gewoonte om hun eigen appartement als een grote waarde te beschouwen, verhinderen dat mensen dichter bij hun werk gaan wonen. Het idee van de autoriteiten van de hoofdstad om functionarissen naar de buitenwijken te "verplaatsen" is ook stilletjes vervaagd. De overdracht zal het probleem echter niet oplossen: als het kantoor waar de officiële werken worden overgedragen van het centrum, laten we zeggen, naar Mitino, maar de functionaris in Chertanovo woont, zal hij nog steeds door de helft van Moskou aan het werk gaan.

WAT TE DOEN?

PROBEER GEEN APARTE STEKKERS TE VERWIJDEREN

Het belangrijkste postulaat van de transportwetenschap is hetzelfde als in de geneeskunde: files moeten worden aangepakt voordat ze verschijnen. Maatregelen die congestie voorkomen, zullen vruchtbaar zijn, in plaats van pogingen om de meest schadelijke files stapsgewijs op te heffen.“Het is mogelijk om de situatie op lokaal ondoelmatige plaatsen te corrigeren, soms is het voldoende om enkele eenvoudige maatregelen te nemen - bijvoorbeeld de linkerbocht verwijderen en 500 meter na de kruising een U-bocht maken. De verkeersopstopping zal van hier verdwijnen, maar hij zal helemaal niet verdwijnen, maar zal gewoon naar een andere plaats gaan, legt Nurminsky uit.

WISKUNDE

PARADOX VAN BRESA

De aanleg van een nieuwe weg die de bestaande verbindt, zou de situatie in het hele vervoersnetwerk kunnen verslechteren. Omdat de wegen met elkaar zijn verbonden, verhoogt het verschijnen van een ander deel van het spoor, waarop nu altijd auto's staan, de reistijd op alle routes. De situatie kan worden verbeterd door deze "Braesov-weg" af te sluiten. Het is echter onmogelijk om het te detecteren: files stapelen zich niet op, maar op andere routes.

POSTULAAT LEWIS-MOHRIDGE

Hoe meer wegen er worden aangelegd, hoe meer auto's er verschijnen. Sommige mensen stappen liever over van het openbaar vervoer naar persoonlijk.

DOWNS-THOMSON PARADOX

De gemiddelde snelheid van een privévoertuig is afhankelijk van de snelheid waarmee openbare gebruikers hun bestemming bereiken. Hoe minder ontwikkeld het openbaar vervoer is, hoe meer mensen de voorkeur geven aan een eigen auto.

PARADOX VAN PIGU-NIGHT-DOWNS

Het toevoegen van alternatieve wegen, waar mensen rationeel (“egoïstisch”) de route kiezen, leidt tot een stabiel evenwicht: iedereen rijdt met zijn eigen auto en de bussen blijven leeg. Bovendien is de reistijd hetzelfde.

BOUW GEEN WEGEN EN INVOER GEEN NIEUWE ROUTES

Ook de schijnbaar voor de hand liggende keuze om zoveel mogelijk wegen aan te leggen om de capaciteit van het vervoersnetwerk te vergroten, werkt niet. “Aangezien er veel vrije wegen zijn, stappen enkele miljoenen meer mensen over op de auto en stoppen ook alle nieuwe routes”, zegt Dorn. Als de groeiende vraag naar wegen eindeloos wordt bevredigd, zal vroeg of laat alle vrije ruimte in de stad worden bebouwd met snelwegen, waar auto's de klok rond staan geparkeerd.

Het lukraak introduceren van nieuwe OV-routes heeft ook geen zin. “Een typisch voorbeeld is de introductie van nieuwe metrostations aan de rand”, zegt Dorn. “Aangezien de capaciteit van belangrijke knooppunten in het centrum en het aantal treinen dat op één lijn kan rijden beperkt is, leiden dergelijke maatregelen simpelweg tot het ‘gooien’ van files in de metro.”

PLAATS DE LICHTEN

De verkeersvrije snelwegen, geliefd bij veel automobilisten, verergeren ook het verkeer. "Verkeerslichten verdunnen de stroom en laten deze niet dikker worden", legt Nurminsky uit. - Idealiter is de taak van een verkeerslicht het handhaven van een optimale verkeersdichtheid waarbij de doorstroming maximaal is. In de stad wordt dit bereikt met een snelheid van ongeveer 60 km/u."

MAAK BETAALDE WEGEN

In omstandigheden die typisch zijn voor de meeste grote steden, wanneer er meer mensen zijn die over de weg willen reizen dan ze kunnen accommoderen, wordt routering de meest effectieve maatregel, dat wil zeggen het kunstmatig verminderen van de aantrekkelijkheid van bepaalde paden. Bijvoorbeeld door een tarief in te voeren. “Als de bandbreedtelimiet wordt overschreden, verspil je zeker wat middelen om het verschil tussen de meer en minder efficiënte route te compenseren. Meestal zijn deze middelen tijd en zenuwen die verloren gaan in het verkeer. Met tolwegen kunnen degenen die dit verschil niet met tijd, maar met geld willen compenseren, legt Yuri Dorn uit.

Bijtende prijzen dwingen mensen hun gewoontes te veranderen: bijvoorbeeld op zoek naar een baan waarbij ze gedeeltelijk thuis kunnen werken of het uitstellen van het tijdstip van vertrek. “Natuurlijk voelen mensen zich minder op hun gemak dan met lege wegen. Maar in steden zijn lange tijd geen lege wegen: je moet de huidige situatie vergelijken met de situatie als de stad in de file staat. Voor wie een omweg heeft gemaakt of later is vertrokken, is er niets veranderd: de kosten blijven hetzelfde. Maar voor degenen die besloten te betalen, is de situatie verbeterd. Tegelijkertijd neemt de efficiëntie van de wegen in het algemeen toe, omdat deze niet wordt gemeten aan de afwezigheid van files, maar aan de totale tijd die alle reizigers op de weg doorbrengen', merkt Dorn op.

LEER OVER WETENSCHAP

"De problemen van verkeersopstoppingen kunnen alleen op een alomvattende manier worden opgelost, door de langetermijneffecten van alle ingevoerde maatregelen te berekenen met behulp van complexe wiskundige modellen", zegt Yevgeny Nurminsky. "Wetenschap is een bedachtzame dame, om het juiste antwoord te geven, heeft het tijd nodig, en ambtenaren willen dat alles gisteren gedaan is." Hierdoor wordt er vaak kolossaal geld uitgegeven aan projecten die geen effect hebben of de situatie op de wegen zelfs verslechteren.

Het probleem wordt verder bemoeilijkt door het feit dat Rusland een groot gebrek aan gegevens heeft op basis waarvan het mogelijk is om adequate transportmodellen te creëren. “In de VS bijvoorbeeld werd dit probleem bij wet opgelost: als een ontwikkelaar subsidies wil ontvangen voor de aanleg van wegen of gebouwen, moet hij een haalbaarheidsstudie indienen, waarin alle constructieparameters volgens bepaalde methoden zullen worden berekend. Als gevolg hiervan zijn er op gemeentelijk niveau veel transport- en analytische afdelingen verschenen, die alle benodigde informatie voorbereiden. Dit zorgde voor een krachtige opdracht voor transportspecialisten, en nu heeft bijna elke grote Amerikaanse universiteit een transportonderzoeksafdeling', zegt Nurminsky.

MECHANISME

Alles is logisch

Het lijkt vaak alsof de plug zich zonder reden heeft gevormd. Maar er is een verklaring voor de mysterieuze congestie.

KURK UIT HET NIETS

Op dit deel van de weg gebeurde in de regel een ongeval, dat al lang geleden is weggenomen. Terwijl de auto's op hun plaats stonden, daalde de capaciteit van de weg van pakweg 1.500 naar 1.000 voertuigen per uur. Nadat de daders van het ongeval de plaats van het ongeval hebben verlaten, blijft de file bestaan totdat alle opgehoopte auto's zijn gepasseerd. Als er in een uur 500 auto's zijn verzameld, zullen ze "zonder reden" nog 20 minuten de file verlaten, en al die tijd zullen nieuwe auto's aan het uiteinde van de file staan.

CONFLICTEN BIJ SLECHT WEER

Zelfs als er geen ongevallen plaatsvinden, neemt de verkeerscongestie toe: automobilisten hebben de neiging om een veilige afstand aan te houden, de voertuigdichtheid en de wegcapaciteit nemen af.

Jammers aan de andere kant van een ongeval

Dergelijke congesties worden gevormd door de nieuwsgierigheid van automobilisten. Zelfs als de bestuurder licht remt, worden alle achter hem rijdende auto's ook gedwongen te vertragen. De capaciteit daalt en deze vertragingsgolf plant zich stroomafwaarts voort. Auto's die van de ene rij naar de andere gaan, hebben hetzelfde effect: ze dwingen meerdere rijstroken tegelijk te vertragen.

VERANDER DENKEN

Het is onmogelijk om files in Russische steden te vernietigen zonder de sociale stereotypen te veranderen. “Het is nutteloos om het probleem op te lossen hoe mensen elke dag naar het centrum en terug gaan. Je moet mensen motiveren om andere plekken te kiezen”, zegt Dorn. Maar terwijl banen, vooral in Moskou, geconcentreerd zijn in het centrum, waar huisvesting monsterlijk duur is, en er praktisch geen 'witte' huurmarkt is, zijn er geen echte instrumenten die de mobiliteit van burgers zouden kunnen vergroten.

"Om het verkeerscongestieprobleem op te lossen en het leven voor iedereen acceptabel te maken, is een stadsplan voor de lange termijn nodig dat rekening houdt met meer dan alleen de verkeerssituatie", zegt Dorn. - De logica van dit plan zal bepalen hoe een transportsysteem moet worden gebouwd. En door je eindeloos aan te passen aan de huidige behoeften van automobilisten, kan het probleem over 10 jaar verergeren en wordt het onrealistisch om het op te lossen."