Как образуются транспортные волны и почему ваши поездки становятся хуже

11

Вы можете провести две недели своей жизни, сидя в пробках. Это не просто ощущение. Это статистика из Института транспортных исследований Техасского университета A&M. Математика проста. Если вы водите машину каждый день, счетчик на приборной панели отсчитывает часть вашей жизни.

В исследовании 2007 года не было попыток смягчить факты. В 28 городских районах водители тратили целый рабочий год, сидя в неподвижности. Бостон. Детройт. Атланта. Сан-Франциско. Орландо. Миннеаполис-Сент-Пол. Все они. Лос-Анджелес? Это эталон самых худших показателей. Почти две недели уходят впустую. Просто сидеть там. На холостом ходу.

Это не просто раздражает. Это дорого. Оценочная стоимость за 2005 год превышала 78 миллиардов долларов. Эта сумма охватывает расходы на топливо и потерянное время. Она не учитывает ущерб качеству воздуха. Она не учитывает расходы на здоровье из-за загрязнения. Американцы купили на 2,9 миллиарда галлонов бензина больше из-за заторов. Средний водитель платил 710 долларов в год за привилегию быстро никуда не ехать.

Почему это происходит? Основное объяснение — грубая сила. Слишком много машин. Недостаточно дорог. Пропускная способность дороги превышена. Просто. Но причины, по которым так много машин оказываются в одном месте в одно и то же время, запутаны. Инженеры-строители тратят сотни часов и миллионы долларов, пытаясь распутать этот узел. Городские планировщики. Политики. Ассоциации домовладельцев. У всех есть свое мнение. И у каждого решения есть своя цена. Кто платит? Это сложный вопрос.

Мы рассматриваем механику заторов. Как автомагистрали задыхаются. Как городские улицы зажимаются. И что вы можете сделать, чтобы продолжать двигаться.

Зміст

Физика транспортной волны

Вы едете по пятиполосной автомагистрали. Она переполнена. Кажется, что все машины в городе слились в один поток одновременно. Вы ползете вперед. Останавливаетесь. Ждете. Начинаете снова.

Предположим, нет аварии. Нет сломанного автомобиля. Нет строительной бригады, блокирующей полосу. Что остается?

Больше машин въезжает на автомагистраль, чем съезжает с нее.

Этот дисбаланс создает транспортную волну.

Все начинается с того, что один водитель нажимает на тормоза. Он вынужден это сделать, чтобы избежать столкновения. Машина позади него тоже тормозит. Затем следующая. Волна замедления распространяется назад. Эффект домино. Пока сзади продолжают подъезжать машины, затор движется волной. Он движется против потока. Назад. Пока интенсивность движения не снизится достаточно, чтобы волна рассеялась.

Вы можете ускориться, когда появляется место. Человек позади вас ждет немного. Затем ускоряется. Человек позади него ждет дольше. Затор медленно смещается вниз по автомагистрали. Он не исчезает мгновенно. Он сохраняется.

Перегрузка сети против возмущений

Факторы, способствующие заторам, делятся на две категории. Перегрузка сети. И возмущения движения.

Перегрузка сети

Если автомагистраль или городская улица испытывает интенсивное движение независимо от условий, это перегрузка сети. Спрос всегда превышает пропускную способность. Это узкие места. Постоянные заторы. Дорога слишком мала для объема движения.

Возмущения движения

Они непредсказуемы. Аварии. Поломки. Строительство. Суровая погода. Вы не можете предсказать, где они возникнут, но они сильно влияют на поток движения.

Водители замедляются, чтобы посмотреть на происшедшее (rubbernecking). Они меняют полосы движения. Дорожные работы закрывают полосы, заставляя машины съезжать в открытые, но переполненные пространства. Плохая погода заставляет людей ехать медленнее. Безопасность прежде всего.

В «Отчете об урбанистической мобильности 2007 года» Института транспортных исследований Техасского университета говорится, что дорожно-транспортные происшествия составляют от 52 до 58 процентов задержек. Более половины. Только происшествия.

Проблема автомагистралей

Исследование 1999 года, проведенное Институтом транспортных исследований Техасского университета, показало, что более 31 процента автомагистралей США страдают от серьезных заторов. Эта цифра, вероятно, выросла.

Интенсивность движения на автомагистралях увеличилась на 131 процент за 25-летний период. Министерство транспорта ожидало еще одного увеличения на 40 процентов к 2015 году. На долю автомагистралей приходится всего 1,2 процента от общей длины всех дорог США. Но они перевозят почти половину всего грузового движения. Почти четверть всего пассажирского движения.

Система испытывает напряжение. Инфраструктура старая. Объем движения высок. И волны заторов продолжают приходить.

Лос-Анджелес не одинок. Крупные мегаполисы потратили миллионы долларов на создание сложных систем управления дорожным движением. Эти системы мгновенно оповещают водителей об изменяющихся условиях на дорогах. Ремонтные бригады могут быстро выезжать на проблемные участки до того, как возникнет полная парализация движения.

В арсенале городов есть несколько приемов для борьбы с заторами на автомагистралях.

Регулирование въезда на магистраль

Регулирование въезда заставляет автомобили въезжать на автомагистраль через определенные временные интервалы. В конце съезда на магистраль находится светофор. Данные убедительны. Города, использующие этот метод, сообщают об экономии 29,4 миллиона часов в год на задержки в пути. Количество аварий значительно снижается. Фактическая пропускная способность автомагистрали увеличивается.

Департамент транспорта Миннесоты (Minnesota’s DOT) провел масштабные испытания этой системы. Они установили 430 светофоров на съездах. Затем в 2000 году они отключили их на семь недель. Каков же результат? Количество аварий выросло на 26 процентов. Когда светофоры снова включили, пропускная способность автомагистрали увеличилась на 14 процентов.

Регулирование въезда повышает скорость движения и сокращает число аварий. Однако этот метод не дает быстрого эффекта. На его внедрение уходит много времени. Инженеры должны проводить тщательное исследование. Они должны убедиться, что движение на прилегающих улицах не придет в упадок из-за очередей автомобилей, ожидающих зеленого света.

Полосы для автомобилей с несколькими пассажирами (HOV)

Полосы HOV встречаются повсеместно. Они предназначены для автомобилей с двумя или тремя пассажирами. Какова цель? Стимулировать совместные поездки, чтобы сократить общее количество транспортных средств.

Некоторые полосы HOV имеют выделенные съезды. Это исключает необходимость сливаться с хаотичным потоком. Это экономит время. Это поощряет совместные поездки.

Добавление полос

Расширение дороги является распространенной реакцией на заторы. Планировщики превращают обочины в дополнительные полосы. Они уменьшают ширину существующих полос. Это дорого. Это требует много времени. Это вызывает споры.

Исследования дают противоречивые результаты. Некоторые из них предполагают, что расширение дорог лишь увеличивает объем автомобильного движения, не решая проблему пробок. Другие утверждают, что это значительно снижает загруженность дорог.

Исследования Института транспорта Техасского университета A&M (TTI) предлагают суровую правду. Добавление полос и расширение дорог работает только в том случае, если пропускная способность опережает рост населения. Если население растет быстрее, чем прокладывают новое асфальтовое покрытие, вы просто копаете яму глубже.

Дебаты о расширении автомагистралей ведутся уже более десятилетия. С одной стороны, критики приводят латентный спрос. Эта теория утверждает, что по мере расширения автомагистрали и повышения скорости движения другие водители, которые ранее избегали этой проблемы, присоединятся к потоку. Вскоре новые водители заполнят образовавшуюся пустоту. Полезный эффект от расширения исчезает.

С другой стороны, сторонники утверждают, что более быстрая поездка просто помогает автомобилистам добраться до места назначения.

Какая сторона победит, когда дорога заполнена?

О дорожных заторах на магистралях пишут все. Но посмотрите вниз. Посмотрите на боковые улицы. Пригородная расползшаяся застройка превратила тихие жилые магистрали в кошмарные бутылочные горлышки. Инженеры-строители больше не просто заливают бетон; они играют в 4D-шахматы с ограниченным пространством. Плохо спроектированный перекрёсток не просто раздражает вас. Он создаёт угрозу безопасности. Он душит окружающие улицы. Он убивает поток движения.

Инженеры вынуждены балансировать между десяткой противоречивых переменных. Ваша линия обзора. Объём ожидаемого трафика. Геометрия угла. Одна ошибка — и у вас есть ежедневная цепная авария, ожидающая своего часа.

Проблема расползания пригородов и фиксированная инфраструктура

Пригороды раньше были сонными. Теперь? Они взрываются. Когда районы растут за одну ночь, существующая дорожная сеть не просто растягивается — она рвётся. Большинство городов застряли на устаревших системах. Вы не можете просто выкопать главную avenue, чтобы добавить полосу. Это слишком дорого. Это политически токсично. Это часто физически невозможно.

Так что остаётся? Светофоры.

Светофоры с таймером и датчиками

Большинство городов работают по гибридной модели. Некоторые светофоры работают по таймеру. Зелёный — 40 секунд. Красный — 40. Дождь или солнце. Полночь или час пик. Расписание может немного меняться между утренними и вечерними пиками, но оно статично. Предсказуемо. Часто неэффективно.

Другие используют датчики. Индукционные петли в асфальте или камеры над дорогой обнаруживают автомобиль. Свет меняется. Это кажется динамичным. Это должно быть лучше. Но продвинутые системы идут дальше. Они объединяют сигналы в сеть с главным компьютером. Цель? Согласованное время. Вы попадаете в «зелёную волну» за «зелёной волной».

«Даже хорошо спроектированная система координации светофоров снизит задержки в движении лишь примерно на 1 процент».

Один процент. Подумайте об этом. Вы сидите в пробке час, чтобы сэкономить 3,6 минуты? Вот это реальность постепенного повышения эффективности.

Канализация потока: запреты поворотов и ограниченные зоны

Если светофоры не могут это исправить, поможет геометрия. Эксперты по движению используют запреты поворотов, чтобы заставить водителей следовать определённым шаблонам. Здесь нельзя повернуть налево. Там нельзя повернуть направо. Вас направляют на более широкую магистраль, вместо того чтобы забивать улицу в жилом районе. Это не элегантно. Это карательно. Но это двигает транспорт.

Затем есть зоны с ограничением для автомобилей. Районы, куда машинам просто въезд запрещён. Проект Downtown Crossing в Бостоне — яркий пример. Он охватывает 12 городских кварталов. Пешеходы ходят свободно. Машины? Едут в обход. Это сохраняет исторические районы. Это снижает выбросы в локальном масштабе. Но это также переносит заторы в другие места.

Дебаты о ценообразовании за проезд в зонах с интенсивным движением

Некоторые эксперты считают, что мы слишком усложняем эту задачу. Элистер Дарлинг, бывший британский министр торговли и промышленности, выступает за ценообразование за проезд в зонах с интенсивным движением. Логика проста. Водители создают затраты на дорогах. Износ. Загрязнение. Шум. Они должны за это платить.

Это как платная дорога, но для всего центра города.

Представьте электронную систему, отслеживающую каждый автомобиль. У каждой машины есть уникальный идентификатор в стиле RFID. Датчики отслеживают ваше движение. Тарифы колеблются. Час пик? Самая высокая цена. Вне часа пик? Дешевле. Езжайте в час пик в этой зоне, и вы получите штраф. Или вам начислят плату. В зависимости от того, как вы это подаёте.

Такой системы пока не существует. Не совсем. Не в масштабах всего города. Поэтому нет фиксированных тарифов. Нет установленных методов сбора платежей. Это всё теория.

Критики называют это политическим невозможным. Водители привыкли к бесплатным дорогам. Уберите это, и у вас будут бунты. Посмотрите на Сеул, Южная Корея. Они попробовали похожую идею. Массовая общественная реакция. Обвинения в скрытых налогах. Реакция была настолько сильной, что она убила импульс.

Что вы можете сделать?

Инфраструктура сломана. Ценообразование — это политическое минное поле. Так что остаётся для среднего водителя?

Предотвращение дорожных заторов

Прекратите способствовать заторам, начав с ремонта собственного автомобиля. Хорошо отрегулированный автомобиль не ломается. Он не заставляет вас останавливаться на опасной полосе. Он не добавляет еще один заглохший автомобиль в общую картину хаоса. Регулярная замена масла и техническое обслуживание имеют значение. Но самый большой выигрыш кроется в ваших шинах. Держите давление в шинах на правильном уровне. Вы сэкономите деньги. Вы сэкономите время. И расход топлива может улучшиться на величину до 3,3%. Это также безопаснее. Внезапный взрыв шины на шоссе — это не просто неудобство. Это опасность, создающая цепную реакцию торможения позади вас.

Когда вы движетесь, не разгоняйтесь, а затем резко тормозите. Именно так начинаются волны затора. Водитель позади вас реагирует. Затем реагирует водитель позади него. Прежде чем вы успеете осознать, вы застреваете в волне дорожной агрессии и застывшего металла.

Логика виртуальных слотов

Исследования Рикардо Морлы о дорожном движении без заторов предлагают иной взгляд. Он предлагает представлять автомобили в виртуальных слотах. Каждый слот занимает физическое пространство и движется с постоянной скоростью. Цель проста: не перекрывайте друг друга. Регулируйте свою скорость так, чтобы не столкнуться со слотом впереди вас.

«Поддерживая безопасную дистанцию между вами и другими транспортными средствами, вы можете помочь минимизировать заторы».

Это не идеальная система. Если на шоссе въедет слишком много автомобилей, слоты заполнятся. Модель рухнет. Но для всех остальных поддержание дистанции обеспечивает плавность потока. Это базовая физика. Меньше торможения означает меньше потраченной впустую энергии и меньше разочарования.

Проблема ценообразования на основе загруженности дорог

Некоторые люди хотят решить проблему трафика, взимая плату в часы пик. Теория звучит обоснованно. Если поездка в 8 утра обходится дороже, вы можете выехать в 10 утра. Результат? Меньше автомобилей на дорогах в самый разгар часами пик.

Но все не так просто. Критики называют это регрессивным налогообложением. Почему? Потому что только определенные люди могут позволить себе изменить свой график. Офисные работники часто имеют гибкий график. Они могут перенести свои встречи. Они могут работать из дома. Они могут заплатить сбор и легко проехать сквозь затор.

Кто не может? Люди с фиксированным графиком. Работники сферы услуг. Работники с низкой оплатой труда. Они не имеют выбора. Они появляются на работе тогда, когда им приказывают. И если есть сбор, они все равно его платят. Люди, наименее способные позволить себе это, в итоге оказываются теми, кто платит по счетам. Это система, которая наказывает бедных за то, что они делают именно то, что должны: идут на работу.

Совместные поездки и общественный транспорт

Совместные поездки (карпулинг) работают, если вы живете и работаете рядом. В большинстве городов есть полосы для автомобилей с несколькими пассажирами (HOV), поощряющие такое сотрудничество. Меньше загрязнения. Меньше нагрузки на окружающую среду. Но вы теряете свободу. Вы должны согласовывать свой график с кем-то еще. Вы должны откладывать дела до возвращения домой. Вы должны доверять тому, что этот человек будет вовремя.

Общественный транспорт — еще один вариант. Если в вашем городе хорошая система, используйте ее. Это снижает количество автомобилей. Это сокращает выбросы. Но снова, вы отказываетесь от гибкости. Вы привязаны к расписанию. Вы подвержены задержкам. Это компромисс. Вы получаете эффективность. Вы теряете автономию.

Скрытая плата для здоровья

Хотя современные автомобили выделяют меньше загрязнений, чем старые модели, загрязнение от трафика все еще растет. В среднем городе 60–70 процентов частиц, которые вы вдыхаете, исходят от выхлопных газов автомобилей. Это немалая цифра.

Исследование в Европе связало более 40 000 смертей в год с загрязнением от трафика. Астма. Бронхит. Сердечные заболевания. Химические вещества в выхлопных газах канцерогенны. Они не просто портят запах воздуха. Они повреждают ваши легкие. Они нагружают ваше сердце.

В Соединенных Штатах Америки Лос-Анджелес, штат Калифорния, носит звание города с худшим качеством воздуха согласно Американской легочной ассоциации. Речь идет не только о пробках. Речь идет о том, кто заболевает. Речь идет о том, кто дышит легче. В следующем разделе рассматривается, какие города больше всего страдают от трафика, но цена для здоровья повсюду.

Почему Лос-Анджелес по-прежнему удерживает корону самого проблемного города с пробками

Вы знаете эту историю. Лос-Анджелес неизменно занимает первое место в ежегодном списке «страданий» Института транспортных исследований Техаса (TTI). Это постоянная шутка в каждом ситкоме, фильме и песне, где фигурирует поездка на работу. Забудьте о вымышленном временном масштабе «24 часов», когда можно пересечь метрополию за пятнадцать минут. В реальности рейтинг пробок Лос-Анджелеса — это суровое напоминание о заторах.

Индекс времени в пути достигает 1,92. Сделайте простые вычисления. Поездки в часы пик занимают почти вдвое больше времени, чем в непиковые часы. Если вы планируете поездку на машине во время часа пик, удвойте свое расчетное время прибытия.

Реальность ежедневных поездок в районе 605

Данные переписи населения 2000 года рисуют резкую картину того, как мы передвигаемся. Около 81% работников Лос-Анджелеса полагаются на личные автомобили — легковые автомобили, грузовики, фургончики. Из этого огромного числа 66% ездят в одиночку. Совместные поездки (карпулинг)? Они составляют лишь 14,7% от общего потока. При почти 1,5 миллионах работников в системе большинство из них находятся на дорогах в часы пик.

Расходы включают не только топливо. В среднем водитель теряет 72 часа в год из-за пробок. Это две полные рабочие недели, проведенные за созерцанием заднего бампера впереди идущей машины. Дорожная ярость — это не просто чувство; это статистически неизбежная реакция на сидение в металлических коробках почти три месяца своей жизни каждый год.

Пять главных очагов заторов в США

Лос-Анджелес лидирует в стране по потерям времени впустую. Он не одинок. В топ-5 списка TTI доминируют разрастание городов и высокая плотность населения:

  • Сан-Франциско, Калифорния
  • Вашингтон, округ Колумбия
  • Атланта, Джорджия
  • Хьюстон, Техас

Калифорния занимает пять из двенадцати лучших мест в общем зачете. Эксперты сходятся во мнении, что заторы будут усиливаться по мере роста населения. Любопытно, что Бостон и Нью-Йорк отсутствуют в верхних эшелонах этого списка. Возможно, их системы общественного транспорта или географическое положение предлагают некоторое облегчение. Возможно, у них просто есть другие, еще более неэффективные способы тратить время впустую.

Городское планирование против немедленного облегчения

Некоторые города пробуют новые модели землепользования. Зоны с высокой плотностью застройки, предназначенные для магазинов и жилья, спроектированные с учетом велосипедистов и пешеходов. Цель? Вывести людей из автомобилей.

Это хорошая долгосрочная стратегия. Она не решит проблему пробок завтра. Для снижения загруженности дорог требуются трудные, непопулярные решения. От городских советов до отдельных водителей необходимы изменения. Эти сообщества нуждаются в бдительности, чтобы достичь реального эффекта. Краткосрочные решения не сработают.

Глобальные заторы: за пределами границ Америки

Американские политики следят за ситуацией за рубежом. Пробки в США плохи. За границей они катастрофичны. В глобальном списке городов с худшими пробками находятся:

  • Бангкок, Таиланд
  • Пекин, Китай
  • Каир, Египет
  • Калькутта, Индия
  • Ченнаи, Индия
  • Джакарта, Индонезия
  • Сан-Паулу, Бразилия
  • Шанхай, Китай

В этих городах commuters (водители и пассажиры) пробираются между крупными транспортными средствами на велосипедах и мопедах. В Индии и Китае огромные концентрации населения сосредоточены в городских центрах. Их репутация в области пробок вполне заслуженна. Огромный объем транспортных потоков создает уникальный вид хаоса.

«Снижение загруженности дорог требует трудных и иногда непопулярных решений как на правительственном уровне, так и со стороны каждого отдельного водителя».

Проблема заключается не просто в добавлении новых полос. Речь идет о том, как мы используем пространство. По мере ухудшения ситуации чиновники будут внимательнее присматриваться к своим решениям. Вопрос остается открытым: успеют ли они действовать до того момента, когда дороги просто перестанут двигаться.