Узкое место трафика является локализованным нарушением автомобильного движения на улице, дорогу или шоссе. В отличие от пробки , узкое место является результатом определенного физического состояния, часто из-за конструкции дороги, несвоевременного светофора или резких поворотов. Они также могут быть вызваны временными ситуациями, такими как автомобильные аварии.
Узкие места могут возникать и в других способах транспортировки. Узкие места в пропускной способности являются наиболее уязвимыми точками в сети и очень часто становятся предметом наступательных или оборонительных военных действий. Узкие места в пропускной способности, имеющие стратегическое значение, такие как Панамский канал, где движение ограничено инфраструктурой, обычно называют узкими местами ; узкие места в пропускной способности, имеющие тактическое значение, называются коридорами мобильности .
Причины [ править ]
Узкие места в трафике вызваны множеством причин:
- Зоны строительства, в которых одна или несколько существующих полос становятся недоступными (как показано на схеме справа)
- Места происшествий, которые временно закрывают полосы движения
- Сужение шоссе с низкой пропускной способностью
- Местность (например, участки в гору, очень крутые повороты)
- Плохо рассчитанные светофоры
- Медленные транспортные средства, которые мешают движению вверх по течению (также известное как « движущееся узкое место »).
- Rubbernecking
«Резиновые горлышки» - это пример того, как узкие места могут быть вызваны психологическими факторами; например, транспортные средства, безопасно подтянутые к обочине полицейской машиной, часто приводят к тому, что проезжающие водители замедляют скорость, чтобы «лучше рассмотреть» ситуацию.
Графическое и теоретическое представление [ править ]
Теорию транспортных потоков можно использовать для моделирования и представления узких мест.
Стационарное узкое место [ править ]
Представьте себе участок шоссе с двумя полосами движения в одном направлении. Предположим, что фундаментальная диаграмма смоделирована, как показано здесь. Пиковая пропускная способность шоссе составляет Q автомобилей в час, что соответствует плотности в k c автомобилей на милю. На шоссе обычно бывает забито k j автомобилей на милю.
До того, как будет достигнута пропускная способность, трафик может идти со скоростью A автомобилей в час или более B транспортных средств в час. В любом случае скорость транспортных средств равна v f (или «свободный поток»), потому что проезжая часть не имеет пропускной способности.
Теперь предположим, что в некотором месте x 0 шоссе сужается до одной полосы. Максимальная вместимость теперь ограничена D 'или половиной Q , поскольку доступна только одна дорожка из двух. Состояние D имеет ту же скорость потока, что и состояние D ' , но его транспортная плотность выше.
Используя пространственно-временную диаграмму, мы можем смоделировать событие узкого места. Предположим, что в момент t 0 трафик начинает движение со скоростью B и скоростью v f . По истечению времени T 1 , транспортные средства прибывают на зажигалках расхода A .
Прежде чем первые автомобили достигнут точки x 0 , транспортный поток будет беспрепятственным. Тем не менее, ниже по течению от й 0 , проезжей части сужается, уменьшая способность наполовину-и ниже, чем состояния B . В связи с этим автомобили начнут стоять в очереди перед x 0 . Это представлено с высокой плотностью состояния D . Скорость автомобиля в этом состоянии меньше v d , как показано на основной диаграмме. После узкого места транспортные средства переходят в состояние D ' , где они снова движутся со скоростью свободного потока v f .
Как только транспортные средства прибудут со скоростью A, начиная с момента t 1 , очередь начнет очищаться и в конечном итоге исчезнет. Состояние A имеет скорость потока ниже пропускной способности одной полосы состояний D и D ' .
На пространственно-временной диаграмме примерная траектория транспортного средства представлена пунктирной стрелкой. Диаграмма может легко представить задержку транспортного средства и длину очереди. Это простой вопрос принятия горизонтальных и вертикальных измерений в пределах области состояния D .
Динамическое узкое место [ править ]
В этом примере рассмотрим три полосы движения в одном направлении. Предположим , что грузовик начинает путешествовать со скоростью V , более медленно , чем в свободном потоке скорость об е . Как показано на основной диаграмме ниже, скорость q u представляет собой уменьшенную пропускную способность (две трети Q , т. Е. 2 из 3 доступных полос движения) вокруг грузовика.
Состояние A представляет собой нормальный приближающийся транспортный поток, опять же со скоростью v f . Состояние U с расходом q u соответствует очереди перед грузовиком. На основной диаграмме скорость автомобиля v u меньше скорости v f . Но как только водители объезжают грузовик, они снова могут ускориться и перейти в состояние D ниже по потоку . В то время как это состояние движется со свободным потоком, плотность транспортных средств меньше, поскольку меньшее количество транспортных средств преодолевает узкое место.
Предположим, что в момент времени t грузовик замедляет скорость от скорости свободного потока до v . Очередь строит за грузовиком, в лице государства U . В области состояния U транспортные средства медленнее, как показано на траектории образца. Поскольку состояние U ограничивается меньшим потоком, чем состояние A , очередь возвращается за грузовиком и в конечном итоге вытесняет всю магистраль (уклон s отрицательный). Если бы у состояния U был более высокий поток, все равно была бы растущая очередь. Тем не менее, он не будет возвращаться, потому что наклон s будет положительным. [1]
Выявление узких мест [ править ]
В недавних статьях теория перколяции применялась для изучения транспортных заторов в городе. Качество глобального трафика в городе в данный момент времени определяется одним параметром - критическим порогом перколяции. Критический порог представляет собой скорость, ниже которой можно двигаться в значительной части городской сети. Этот метод позволяет выявлять повторяющиеся узкие места трафика. [2] Критические показатели, характеризующие распределение хорошего трафика по размеру кластера, аналогичны показателям теории перколяции. [3] Эмпирическое исследование распределения размеров пробок было недавно проведено Zhang et al. [4] . Они нашли примерный универсальный степенной закон для распределения размеров затора.
См. Также [ править ]
- Точка дросселирования
- Принцип минимизации пробоя Кернера
- Теория трехфазного движения
- Заторы на дорогах
- Пробки: реконструкция с помощью трехфазной теории Кернера
Ссылки [ править ]
- ^ Даганзо, Роберт, изд. (1997). Основы транспортно-транспортных операций . Пергамон-Эльзевир, Оксфорд, Великобритания
- ^ Ли, Дацин; Фу, Боуэн; Ван, Юньпэн; Лу, Гуанцюань; Березин, Йехиель; Стэнли, Х. Юджин; Хавлин, Шломо (2015). «Перколяционный переход в динамической сети трафика с развивающимися критическими узкими местами» . Труды Национальной академии наук . 112 (3): 669–672. Bibcode : 2015PNAS..112..669L . DOI : 10.1073 / pnas.1419185112 . ISSN 0027-8424 . PMC 4311803 . PMID 25552558 .
- ↑ G Zeng, D Li, S Guo, L Gao, Z Gao, HE Stanley, S Havlin (2019). «Переключение критических режимов перколяции в динамике городского движения» . Труды Национальной академии наук . 116 (1): 23–28. DOI : 10.1073 / pnas.1801545116 .CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
- ^ Лимиао Чжан, Гуаньвэнь Цзэн, Дацин Ли, Хай-Цзюнь Хуанг, Х. Юджин Стэнли, Шломо Хавлин (2019). «Безмассовая устойчивость к настоящим пробкам» . Труды Национальной академии наук . 116 (18): 8673–8678. DOI : 10.1073 / pnas.1814982116 .CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
