Cómo nos acosan los coches, provocando atascos y derrumbes

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Última modificación: 2023-12-16 16:02

La construcción de carreteras empeora la situación en las carreteras. Las nuevas rutas conducen al colapso del tráfico. Los navegantes aceleran la congestión. ¿Por qué aparentemente las medidas adecuadas agravan el problema de los atascos?

Las autoridades informan alegremente sobre lo que se ha hecho para mejorar la situación en las carreteras, y moverse por la ciudad toma cada vez más tiempo. Los automovilistas consideran que los atascos de tráfico son el resultado de una conspiración corrupta o la total incompetencia de los funcionarios, porque todo el que tiene un automóvil está seguro de que conoce las respuestas a las eternas preguntas rusas.

¿QUIÉN ES CULPABLE?

CARRETERAS

Una característica fundamental de una carretera que determina si se producirán atascos en ella es el rendimiento. Y su límite es de unos 1.500 coches por hora por franja. Ni la calidad del asfalto, ni los paragolpes, ni las marcas consiguen incrementar este indicador, porque los coches deben mantener una distancia de varios segundos y tienen un tamaño físico. “Además, el rendimiento de una carretera generalmente está determinado por el rendimiento de su punto más estrecho”, señala el matemático, profesor titular del Departamento de Tecnologías de Modelado de Sistemas Complejos de la Escuela Superior de Economía Yuri Dorn. - Digamos, si una hermosa carretera de cinco carriles de 1000 km de largo en un lugar se estrecha a dos carriles, su capacidad total será como una carretera de dos carriles. Y lo que es peor: debido al hecho de que los autos están desacelerando, cambiando de cinco filas a dos, el rendimiento final será menor.

Las carreteras tienen otras características que parecen contradecir el sentido común. Entonces, con un aumento en la velocidad de movimiento, la capacidad de la carretera puede disminuir. "El número de coches que pasan por la sección transversal de la calle por unidad de tiempo, la velocidad de los coches y la densidad del tráfico en la mecánica del transporte están conectados por una fórmula simple N = vq", explica Evgeny Nurminsky, experto en modelos matemáticos de flujos de tráfico, profesor del Departamento de Métodos Matemáticos en Economía de la Facultad de Ciencias Naturales de la Universidad Federal del Lejano Oriente. … - N es la intensidad del tráfico, auto / h; v - velocidad del vehículo, km / h; q - densidad de flujo, auto / km. Al cambiar un parámetro, arrastramos el resto con nosotros. Si los coches se mueven a una velocidad de 200 km / h, la densidad del tráfico será muy baja, porque los conductores deberán mantener una gran distancia. En consecuencia, el flujo de automóviles, que es igual al producto de la densidad y la velocidad, será menor de lo que sería a una velocidad de 60 km / h ".

EL CORCHO USTED MISMO

Si bien un aumento de la velocidad puede provocar una disminución del tráfico en la carretera, el mismo efecto se logra mediante una disminución de la velocidad. El tráfico de automóviles se reduce drásticamente cuando los automóviles van a menos de 20 km / h. “A una velocidad tan baja, el máximo posible de 1.500 coches por hora no saldrá del atasco: se mueven demasiado lento para eso. Si solo salen 1000 automóviles, se ensamblarán 500 automóviles en un atasco en una hora. Teniendo en cuenta el tamaño físico del automóvil (unos cinco metros) y la distancia a los automóviles vecinos, un atasco tiene una longitud de 2,5 km ", dijo un destacado analista de Yandex. Atascos de tráfico "Leonid Mednikov. Y los automóviles nuevos conducen constantemente hasta el lugar de la congestión, por lo que es posible que no se disuelva durante mucho tiempo.

TÉCNICA

¿Qué Yandex. Atascos de tráfico"

El servicio más popular en Rusia que muestra la congestión en tiempo real es Yandex. Atascos de tráfico". Los conductores lo acusan de "tergiversar" los datos y tergiversar la situación. El analista líder del servicio Leonid Mednikov respondió a las principales quejas de los usuarios.

La carga de trabajo de la ciudad se determina a partir de la evaluación de la situación en las principales calles y carreteras, cuya lista cambia poco. Estos caminos forman un "marco de transporte" que le permite viajar por la ciudad. El servicio mantiene una escala de calificación para que 10 puntos reflejen tráfico realmente "muerto". Si las calificaciones permanecen sin cambios, entonces con un deterioro general de la situación en la ciudad (¡ay!), El servicio siempre dará 10 puntos y los conductores no podrán predecir adecuadamente cuánto tiempo tomará el viaje.

Anteriormente, las carreteras con una velocidad superior a 30 km / h se mostraban en verde, menos de 15 km / h en rojo, todo en el medio se mostraba en amarillo. Pero ahora el servicio utiliza una gradación de color relativa: refleja la congestión del tráfico no en general, sino en comparación con la situación habitual en este lugar. Por lo tanto, el tráfico en la sección "amarilla" de la carretera de circunvalación de Moscú puede ser más rápido que en la sección "verde" de una calle lateral con semáforos y cruces.

El servicio muestra la situación prevista basándose en datos anteriores en un sitio específico. Pero la ruta aún se está construyendo sin tener en cuenta esta información. Por lo tanto, habiendo salido justo antes de la hora pico de la tarde, en el medio del camino puede meterse en un atasco denso, que se formó en unos pocos minutos. “Teniendo en cuenta el pronóstico del desarrollo de la situación es hasta ahora lo único en lo que la gente está por delante del navegante”, dice Leonid Mednikov.

ESTRUCTURA DE LA CIUDAD

Una de las estructuras más eficientes de la ciudad, que permite la mejor distribución de los flujos de tráfico, es la estructura cuadrangular. Pero la mayoría de las ciudades de Rusia tienen una estructura circular con carreteras de radio. Tales ciudades se formaron en el sitio de fortalezas, expandiéndose gradualmente. Tal estructura era ideal para protegerse de los vecinos beligerantes, pero los flujos de tráfico en las ciudades del anillo se distribuyen lo peor posible: tanto las carreteras del anillo central como las carreteras de salida, a lo largo de las cuales la gente llega al centro por la mañana y lo deja por la noche., resultan estar sobrecargados. “Además, en las megalópolis con estructura de anillo, los conductores experimentan sobrecargas colosales, a veces decenas de kilómetros por viaje”, agrega Yuri Dorn.

Los científicos dicen que las ciudades en forma de anillo a menudo tienen poca conectividad. Es decir, hay pocas formas de ir de un lugar a otro, y los autos se acumulan en caminos clave que no pueden pasar de otra manera.

Intentando descargar las carreteras permanentes que conectan diferentes distritos de la ciudad, las autoridades están ampliando las carreteras, pero esto no es efectivo. Por ejemplo, muchas de las carreteras de salida de Moscú llegan a un centro congestionado en un extremo y en el otro extremo a sacos de dormir densamente poblados. “La salida / entrada a tales carreteras crea puntos de congestión de tráfico que, con el crecimiento de la ciudad, se encuentran muy adentro.

Además, tales carreteras cortan las rutas de transporte existentes, señala Nurminsky. "Para neutralizar el efecto dañino, es necesario construir muchos intercambios y desvíos, lo que refuta la idea original y es muy costoso".

PAGO

Ángulo de visión

Los flujos de tráfico se pueden describir con diversos grados de "aproximación", y para ello se utiliza un aparato matemático de diferentes campos de la ciencia. Las decisiones locales de los conductores se modelan utilizando la teoría de los autómatas celulares. Para describir el comportamiento de los flujos de tráfico a nivel de carreteras individuales, se utiliza el aparato de la hidrodinámica, la ciencia del comportamiento de los fluidos. La teoría de juegos y la teoría de la optimización se utilizan para predecir la carga en la red de transporte y la distribución de los flujos a lo largo de las rutas.

CONDUCTORES

Cualquiera que conduzca un automóvil sabe que un nanosegundo es el tiempo después del cual el conductor de atrás comienza a tocar la bocina después de encender el semáforo en verde. Los automovilistas que se consideran razonables están muy molestos en esos momentos, creyendo que una pequeña demora no afectará la situación del tráfico. Y están equivocados.“Conducir con lentitud puede provocar congestión”, dice Nurminsky. - El atasco es un sistema no lineal con una fuerte retroalimentación positiva, es decir, en respuesta a las señales entrantes, se comporta de manera completamente diferente a lo esperado. Por ejemplo, estaba hablando por teléfono mientras conducía y redujo la velocidad. Parece estar bien, pero todos los conductores detrás de usted se ven obligados a reducir la velocidad, y hay un atasco que puede disolverse durante una hora.

Pero la razón principal del aumento de los atascos es precisamente la mayor racionalidad de los conductores. Incluso si por simplicidad, el automovilista tiene la opción de dos caminos, por supuesto, se inclinará hacia la ruta más rápida. Otros conductores que tengan la intención de conducir en la misma dirección harán lo mismo. Como resultado, es más probable que una carretera más rápida se llene de automóviles, su capacidad ya no sea suficiente y se forme un atasco. Los automovilistas que se fueron más tarde, al ver que había un atasco en su ruta favorita, toman un camino más largo, pero más fácil, porque ahora los tiempos de viaje en ambas rutas son iguales. Si algunos de los conductores inicialmente preferían una ruta más larga, no habría atascos en la ruta corta.

La situación en la que el tiempo de viaje en todas las rutas realmente utilizadas se convierte en el mismo se denomina equilibrio de Nash-Wardrop en el modelado de transporte. En este estado, ningún intento por parte del conductor de cambiar la ruta puede reducir el tiempo de viaje. Además, como han demostrado recientemente científicos de Corea y Estados Unidos, arrojar a los automovilistas en carreteras de circunvalación para ahorrar unos minutos empeora notablemente la situación general. Cuando hay muchos coches, la situación de la carretera llega inevitablemente a un equilibrio de Nash-Wardrop. Con la proliferación de navegantes que muestran atascos de tráfico, el "arrastre" en él se ha acelerado: los conductores que salen más tarde ahora inmediatamente toman un desvío. Pero, como explica Yuri Dorn, los navegantes no empeoran la situación. Aceleran la formación de atascos, pero hay menos automóviles en cada uno; después de todo, algunos de los conductores toman inmediatamente una ruta alternativa. Además, algunos automovilistas cambian los horarios de salida para suavizar los picos de carga. Finalmente, gracias a los navegantes, muchas personas aprenden sobre las carreteras de circunvalación. “Por supuesto, para aquellos conductores que anteriormente viajaban libremente en rutas complicadas, la situación empeoró, pero el tiempo total de viaje en todas las carreteras disminuyó. Sin embargo, los tiempos de viaje totales e incluso individuales a menudo pueden aumentar”, concluye Dorn.

MOSCÚ

En Rusia, hay atascos de tráfico en cualquier gran ciudad, pero la capital es la que más sufre por ellos. “En Moscú se concentra una gran cantidad de actividades, incluidas algunas bastante específicas: el sector financiero, la ciencia y la empresa. Una persona que trabaja, digamos, en algún instituto, debe ir allí. Y para un vendedor o una persona con otra profesión no especializada, el vínculo con un lugar no es tan relevante”, dice Dorn. Además, la abrumadora proporción de puestos de trabajo se concentra en el centro, mientras que la gente vive más cerca de las afueras. Como resultado, se forman flujos pendulares que ocupan las mismas carreteras, en las que hay atascos la mayor parte del día.

El alto costo de la vivienda en el centro y la costumbre rusa de considerar su propio apartamento como un gran valor impiden que las personas se acerquen al trabajo. La idea de las autoridades de la capital de "reubicar" a los funcionarios en las afueras también se ha desvanecido silenciosamente. Sin embargo, la transferencia no resolverá el problema: si la oficina donde trabaja el funcionario se transfiere del centro, digamos, a Mitino, pero el funcionario vive en Chertanovo, seguirá yendo a trabajar a la mitad de Moscú.

¿QUÉ HACER?

NO INTENTE QUITAR LOS ENCHUFES SEPARADOS

El principal postulado de la ciencia del transporte es el mismo que el de la medicina: los atascos de tráfico deben resolverse antes de que aparezcan. Las acciones que eviten la formación de congestiones serán fructíferas, en lugar de los intentos de eliminar los atascos de tráfico más dañinos punto por punto.“Es posible corregir la situación en lugares localmente ineficaces, a veces es suficiente tomar algunas medidas simples, por ejemplo, quitar el giro a la izquierda y hacer un giro en U 500 metros después de la intersección. El atasco desaparecerá de aquí, pero no desaparecerá en absoluto, sino que simplemente se trasladará a otro lugar”, explica Nurminsky.

MATEMÁTICAS

PARADOJA DE BRESA

La construcción de una nueva carretera que une las existentes podría empeorar la situación en toda la red de transporte. Dado que las carreteras están interconectadas, la aparición de otro tramo de la pista, en el que ahora siempre hay coches, aumenta el tiempo de viaje en todas las rutas. La situación se puede mejorar cerrando esta "carretera Braesov". Sin embargo, es imposible detectarlo: los atascos no se acumulan en él, sino en otras rutas.

POSTULAR LEWIS-MOHRIDGE

Cuantas más carreteras se construyen, más coches aparecen. Algunas personas prefieren cambiar de transporte público a personal.

PARADOJA DOWNS-THOMSON

La velocidad media de un vehículo privado depende de la velocidad a la que los usuarios públicos llegan a su destino. Cuanto menos desarrollado está el transporte público, más gente prefiere un coche privado.

PARADOJA DE PIGU-NIGHT-DOWNS

Agregar caminos alternativos, donde la gente elige la ruta de manera racional (“egoísta”), conduce a un equilibrio estable: todos conducen sus propios vehículos y los autobuses permanecen vacíos. Además, el tiempo de viaje es el mismo.

NO CONSTRUYA CARRETERAS Y NO INTRODUZCA NUEVAS RUTAS

La decisión aparentemente obvia de construir tantas carreteras como sea posible para aumentar la capacidad de la red de transporte tampoco funciona. “Al ver que hay muchas carreteras libres, varios millones de personas más cambiarán a automóviles y todas las rutas nuevas también se detendrán”, dice Dorn. Si la creciente demanda de carreteras se satisface sin cesar, tarde o temprano todo el espacio libre de la ciudad se construirá con carreteras, donde los coches estarán aparcados las 24 horas.

Introducir nuevas rutas de transporte público al azar también es inútil. “Un ejemplo típico es la introducción de nuevas estaciones de metro en las afueras”, dice Dorn. “Teniendo en cuenta que la capacidad de los cruces clave en el centro y la cantidad de trenes que pueden circular en una línea son limitadas, tales medidas simplemente conducen a“lanzar”atascos de tráfico en el metro”.

INTRODUZCA LAS LUCES

Las carreteras libres de tráfico, amadas por muchos automovilistas, también están agravando el colapso del tráfico. “Los semáforos adelgazan el flujo y no permiten que se espese”, explica Nurminsky. - Idealmente, la tarea de un semáforo es mantener una densidad de tráfico óptima en la que el flujo de tráfico sea máximo. En la ciudad, esto se logra a una velocidad de unos 60 km / h.

HACER CARRETERAS PAGADAS

En condiciones típicas de la mayoría de las grandes ciudades, cuando hay más personas que quieren viajar por las carreteras de las que pueden acomodar, el enrutamiento se convierte en la medida más efectiva, es decir, reducir artificialmente el atractivo de ciertos caminos. Por ejemplo, introduciendo una tarifa. “Cuando se excede el límite de ancho de banda, definitivamente estará desperdiciando algunos recursos para compensar la diferencia entre la ruta más y menos eficiente. Por lo general, estos recursos son el tiempo y los nervios perdidos en el tráfico. Las carreteras de peaje permiten a quienes desean compensar esta diferencia no con tiempo, sino con dinero”, explica Yuri Dorn.

Los precios altos obligan a las personas a cambiar sus hábitos: por ejemplo, a buscar un trabajo que les permita trabajar parcialmente en casa o posponer la hora de salida. “Por supuesto, la gente se siente menos cómoda de lo que estaría con carreteras vacías. Pero no hay carreteras vacías en las ciudades durante mucho tiempo: debe comparar la situación actual con la situación cuando la ciudad está en un atasco. Para quienes se desviaron o se fueron más tarde, nada ha cambiado: los costos siguen siendo los mismos. Pero para quienes decidieron pagar, la situación ha mejorado. Al mismo tiempo, la eficiencia de las carreteras en general aumenta, ya que no se mide por la ausencia de atascos, sino por el tiempo total que todos los viajeros pasaron en la carretera”, apunta Dorn.

APRENDER CIENCIA

“Los problemas de la congestión de las carreteras solo pueden resolverse de manera integral, calculando los efectos a largo plazo de todas las medidas introducidas utilizando modelos matemáticos complejos”, dice Yevgeny Nurminsky. "La ciencia es una dama reflexiva, para dar la respuesta correcta, necesita tiempo y los funcionarios quieren que todo se haga ayer". Debido a esto, a menudo se gasta dinero colosal en proyectos que dan un efecto nulo o incluso empeoran la situación en las carreteras.

El problema se complica aún más por el hecho de que Rusia carece de datos sobre los que sea posible crear modelos de transporte adecuados. “En Estados Unidos, por ejemplo, este problema fue resuelto por ley: si un desarrollador quiere recibir subsidios para la construcción de carreteras o edificios, debe presentar un estudio de viabilidad, en el que todos los parámetros de construcción se calcularán de acuerdo con ciertos métodos. Como resultado, han aparecido muchos departamentos de transporte y análisis a nivel municipal, que preparan toda la información necesaria. Esto creó un pedido poderoso para los especialistas en transporte, y ahora casi todas las universidades estadounidenses importantes tienen una división de investigación del transporte”, dice Nurminsky.

MECANISMO

Todo es lógico

A menudo parece que el tapón se ha formado sin motivo. Pero hay una explicación para la misteriosa congestión.

CORCHO DE NADA

Como regla general, se produjo un accidente en este tramo del camino, que fue retirado hace mucho tiempo. Mientras los autos estaban en su lugar, la capacidad de la carretera se redujo de, digamos, 1,500 a 1,000 vehículos por hora. Después de que los perpetradores del accidente abandonan la escena, el atasco permanece hasta que todos los autos acumulados hayan pasado. Si 500 coches se han reunido en una hora, saldrán del atasco "sin motivo" durante otros 20 minutos, y durante todo este tiempo los coches nuevos se levantarán en la cola del atasco.

CONFLICTOS EN MAL TIEMPO

Incluso en ausencia de accidentes, aumenta la congestión de las carreteras: los conductores tienden a mantener una distancia segura, la densidad de vehículos y la capacidad de las carreteras están disminuyendo.

Jammers al otro lado de un accidente

Tales congestiones se forman debido a la curiosidad de los automovilistas. Incluso si el conductor frena ligeramente, todos los vehículos que circulan detrás de él también se ven obligados a reducir la velocidad. La capacidad cae y esta ola de desaceleración se propaga corriente abajo. Los coches que cambian de una fila a otra producen el mismo efecto: obligan a varios carriles a reducir la velocidad a la vez.

CAMBIAR EL PENSAMIENTO

Es imposible acabar con los atascos de tráfico en las ciudades rusas sin cambiar los estereotipos sociales. “Resolver el problema de cómo la gente llega al centro y regresa todos los días es inútil. Es necesario motivar a las personas para que elijan otros lugares a donde ir”, dice Dorn. Pero mientras los puestos de trabajo, especialmente en Moscú, se concentran en el centro, donde la vivienda es monstruosamente cara y prácticamente no existe un mercado de alquiler “blanco”, no existen herramientas reales que puedan incrementar la movilidad de los ciudadanos.

“Resolver el problema de la congestión del tráfico y hacer que la vida sea aceptable para todos requiere un plan de la ciudad a largo plazo que tenga en cuenta más que solo la situación del tráfico”, dice Dorn. - La lógica de este plan dictará cómo construir un sistema de transporte. Y al ajustarse sin cesar a las necesidades actuales de los automovilistas, en 10 años el problema puede agravarse y será poco realista resolverlo.