Автомобильные заторы и транспортные инженерные решения

Эссе «Автомобильные заторы и транспортные инженерные решения»

Автомобильные пробки и транспортные инженерные решения для облегчения этой проблемы: Прошлое, Настоящее, Будущее

Пробки на дорогах стали головной болью для жителей многих городов современной Америки. Особенно это касается пробок на дорогах. Соединенные Штаты-это страна, которая больше всего страдает от этого вопроса. Ежедневно попадая в пробку по дороге на работу и обратно, бесконечные задержки на магистралях в начале праздников – заторы на дорогах стали вечным проклятием для американских автомобилистов. Кроме того, заторы на дорогах не только нарушают планы, но и являются основным источником загрязнения воздуха, что негативно сказывается на здоровье людей. Существуют также экономические издержки, связанные с потерянными часами (рабочими и нерабочими) при перегруженности и задержке поставок.

Естественно, эта проблема не нова. Заторы на дорогах начались много лет назад и продолжают набирать обороты. И в каждый период времени существовали и будут существовать различные транспортные инженерные решения, используемые для облегчения этой проблемы с различным уровнем успеха. Таким образом, в данной статье исследуются автомобильные пробки в прошлом, настоящем и будущем, а также транспортные инженерные решения, используемые для облегчения существующей проблемы, чтобы лучше понять проблему и найти наилучшие пути ее улучшения.

Прошлое

Проблема

Перегруженность не нова. Она предшествовала промышленной революции, автомобилестроению и современному городу. Он был распространен в древности, в Лондоне 17-го века и в Нью-Йорке 19-го века (Falcocchio & Levinson, 2015). Рынки, порты и городские центры прошлых лет были переполнены и переполнены людьми.

Заторы на дорогах появились с развитием автомобильного транспорта в первой половине ХХ века. 1930-е и 1940-е годы характеризовались постоянным ростом автомобильных пробок на радиальных магистралях, ведущих к центру города или в его пределах (Falcocchio & Levinson, 2015).

В годы, последовавшие за Второй мировой войной, заторы на дорогах в центре города и вокруг него стали еще более распространенными. Дальнейшая урбанизация привела к еще большим скоплениям людей. Поэтому во время автомобильного бума в середине ХХ века было только одно решение-строить больше и шире дорог (Москвич, 2014). Так, закон о федеральных автомагистралях 1956 года разрешил построить более 40 тысяч миль высокоскоростных дорог, которые должны были связать почти все города с населением 50 тысяч человек и более, а также многие более мелкие города к 1972 году (Falcocchio and Levinson, 2015). Проблема заторов была в конце концов решена благодаря созданию автострад. Многие города построили радиальные автострады с центральными кольцами автострад, которые отвлекали движение от городских улиц (Falcocchio & Levinson, 2015). Однако близость и сходство маршрутов, а также баланс полос движения и другие вопросы способствовали повторению проблемы, которая была очень острой в течение многих лет.

В результате в 1989 году задержки на одного водителя достигали в среднем 25 часов в год; топливо, “растраченное впустую” из-за пробок, достигало 1 миллиарда галлонов; а расходы достигали 62 миллиардов долларов с поправкой на инфляцию по состоянию на 2014 год (Shrank et al., 2015). Кроме того, в 1980 году разница между пройденными транспортными средствами километрами и километрами полос движения для межштатных и магистральных автомагистралей в городских районах была почти незаметна, но быстро росла с течением времени. Однако эти цифры не были огромными по сравнению с нынешними из-за меньшего населения, трафика, который преобладает больше на городских улицах, и меньшего количества автомобилей.

Решение

Единственным транспортным инженерным решением, способным облегчить существующую в то время проблему заторов на дорогах, было создание новых дорог, добавление полос движения к магистралям и строительство скоростных дорог, называемых автострадами (Москвич, 2014). На первом этапе проблема была решена. Проведенное в 1970 году исследование мобильности в 17 городах показало, что скорость движения увеличилась в 13 городах и снизилась в четырех. Скорость увеличилась более чем на 15% в 8 городах и снизилась более чем на 15% только в двух (Falcocchio & Levinson, 2015). Кроме того, в Лос-Анджелесе внепиковое время в пути сократилось до 7 минут, хотя в 1936-1967 годах количество зарегистрированных автомобилей выросло втрое. Кроме того, автострады резко сократили движение на местных улицах, как в с. Улица Фигероа (с 45 000 автомобилей в 1955 году до 13 500 автомобилей в 1958 году). Кроме того, скорость движения увеличилась более чем на 20% в Бостоне и Нью-Йорке (Falcocchio & Levinson, 2015).

Однако это была лишь верхушка айсберга. В конечном счете, это транспортное инженерное решение не сработало, хотя люди и не осознавали этого в то время (Москвич, 2014). За последние несколько десятилетий дорожные инженеры обнаружили, что человечество не в состоянии построить свой путь из заторов. Сами дороги вызывают движение транспорта. Это называется индуцированным спросом; увеличенное предложение чего-то (в данном случае полос), что заставляет людей желать этого больше. Однако в прошлом политики и ученые не до конца осознавали это (Нортон, н. д.). Таким образом, недавнее исследование, в котором сравнивалось количество построенных автомагистралей и количество миль, пройденных в США в 1980-2000 годах, обнаружило идеальную связь один к одному. Если пропускная способность шоссе увеличилась на 10% в 1980-2000 годах, то количество миль, проезжающих по этим шоссе, также увеличилось на 10% (Norton, n.d.).

Перегруженность дорог не может быть уменьшена путем добавления новых полос движения для удовлетворения текущего спроса или путем добавления новых полос движения для удовлетворения будущего спроса. Единственный способ избавиться от заторов-это удовлетворить потенциальный спрос. Однако не предпринималось никаких усилий для ограничения спроса или взимания полной платы за пользование городскими магистралями (Нортон, Нью-Йорк). таким образом, спрос рос, а пробки оставались упрямыми.

Настоящее

Проблема

Проблема заторов на дорогах еще больше выросла и ускорилась с двадцатого века и в настоящее время очень велика; она никогда не была хуже. В среднем в 2014 году задержки на одного водителя составили 42 часа в год, то есть примерно на 70% больше. Кроме того, топливо, “растраченное впустую” в заторах, увеличилось до 2,1 миллиарда галлонов к 2014 году (Sullivan, 2016). Более того, почти тридцать миллионов метрических тонн углекислого газа выбрасывается в настоящее время в дорожных заторах, что более чем на 200% больше, чем за последние двадцать пять лет. Кроме того, почти 2% всех выбросов углекислого газа связано с потреблением моторного топлива (Sullivan, 2016). Так, в 2014 году пробки на автомагистралях вынудили городских жителей США проехать почти семь миллиардов дополнительных часов и приобрести более трех миллиардов дополнительных галлонов топлива (Shrank et al., 2015). Более того, путешественники должны быть на дороге на двадцать восемь минут раньше по сравнению с обычными, не перегруженными транспортными часами только для того, чтобы успеть вовремя (Shrank et al., 2015). Как правило, автострады имеют меньшую скорость задержки, чем улицы. Только около 40% задержек происходят на автострадах, и почти 35% этих задержек находятся вне пика в городских районах с населением более 1 миллиона человек (Shrank et al., 2015). Задержка движения по автостраде является гораздо меньшей проблемой в районах с населением менее 1 миллиона человек.

Есть много фактов, способствующих этой проблеме. Во-первых, с 1970 года население США увеличилось более чем на 30%, количество лицензированных водителей увеличилось более чем на 60%, количество зарегистрированных транспортных средств увеличилось на 90%, а количество миль, пройденных автомобильным транспортом, увеличилось более чем на 130 % (FHWA, 2008). Однако дорожные мили увеличились всего на 6% (Mailto and Morgan, 2015). Кроме того, среднесуточное расстояние, пройденное транспортным средством за год, увеличилось на 100-200 миллионов миль (FHWA, 2015). Кроме того, с 2013 по 2014 год занятость увеличилась более чем на 500 000 рабочих мест, что привело к увеличению числа людей, нуждающихся в транспорте. Таким образом, по словам генерального директора American Highway Users Alliance, все это привело к тому, что гораздо больше людей ездили на большем количестве транспортных средств и большем количестве миль по почти той же системе шоссе по размеру, что и в прошлом (Mailto and Morgan, 2015).

Решение

Существует несколько транспортных инженерных решений, которые в настоящее время используются для облегчения современной проблемы заторов на автомагистралях. Во-первых, в отличие от добавления новых дорог и полос политиками в прошлом, сегодня они их убирают. Эффект работает в обратном направлении (Norton, n. d.). когда политики предлагают убрать некоторые полосы с автомагистралей, общественность начинает возмущаться, потому что это еще больше увеличит заторы. Однако различные данные показывают, что это так. Действительно, движение просто подстраивается. Так, в Сан-Франциско участок шоссе, который двадцать пять лет назад ежедневно перевозил около ста тысяч автомобилей, сегодня перевозит только 45 тысяч автомобилей ежедневно; и эта тенденция сохраняется (Нортон, штат Нью-Йорк).

Кроме того, существует более эффективное транспортное инженерное решение, которое в настоящее время используется, - это ценообразование заторов (Norton, n.d.). Это решение предполагает повышение цены за проезд по шоссе, когда спрос высок. Таким образом, в часы пик водителям приходится платить за проезд по наиболее загруженным магистралям. Следовательно, многие решают, что не стоит пользоваться дорогой прямо сейчас. Пропускная способность магистралей используется недостаточно; они почти пусты в начале дня или поздним вечером. Кроме того, стимулы избегать заторов также помогают более эффективно использовать пропускную способность магистралей. Этот метод в настоящее время широко используется в Америке, хотя он отвергается в Нью-Йорке и Сан-Франциско из-за мнения избирателей, которые не хотят платить за то, что раньше было бесплатным (Norton, n.d.).

Другими актуальными транспортными инженерными решениями являются HOV-полосы и горячие полосы. HOV lane (high-occupation vehicle lane) - это полоса движения, которая в основном используется на автомагистралях в часы пик; она предназначена исключительно для транспортных средств с двумя или более пассажирами, включая водителя. Он направлен на увеличение количества пассажиров в одном автомобиле, тем самым уменьшая скопления людей и загрязнение воздуха. В 2012 году количество таких полос движения на автострадах достигло 126 в 27 мегаполисах США (FHA, 2012). HOV-полосы очень эффективны с той точки зрения, что в часы пик они увеличивают количество людей, путешествующих в меньшем количестве транспортных средств, а также меньше времени (FHWA, 2008). Однако эффективность ХОВ-лейнов вызывает сомнения. Положительные изменения происходят только для пользователей HOV, поскольку задержка заторов увеличивается для транспортных средств, не являющихся HOV (Varaiya, 2005).

Горячая полоса (платные полосы с высокой заполняемостью) предполагает оплату платы за пользование ею пассажирами в автомобилях с низкой или одноместной заполняемостью, которые хотят избежать заторов. В настоящее время они широко используются в США. Они являются лучшими решениями, чем HOV-полосы, поскольку обеспечивают более эффективную пропускную способность, ограничивают спрос в час пик, тем самым уменьшая потребность в дополнительных полосах движения на автострадах, и выгодны как для пользователей HOV-полос, так и для пользователей, не являющихся HOV-полосами (Poole and Orski, n.d.).
Кроме того, существует ряд приложений (таких как Google Maps, Waze, INRIX Traffic, Beat the Traffic и Uber), которые можно загрузить на мобильный телефон и которые помогают избежать заторов, информируя и показывая лучшие маршруты. В настоящее время они набирают обороты.

Будущее

Проблема

Демографические тенденции последних двадцати пяти лет, как ожидается, сохранятся и в последующие двадцать пять лет. Согласно исследованию рынка Sullivan, население США увеличится на 19% и достигнет 60 миллионов человек к 2040 году (Sullivan, 2016). Кроме того, число лицензированных водителей также увеличится более чем на сорок миллионов по сравнению с текущими цифрами. Кроме того, количество автомобилей также увеличится на 50 миллионов, достигнув почти 1,5 миллиарда в годовом пробеге транспортных миль (Sullivan, 2016). Ожидается, что заторы на дорогах значительно возрастут и распространятся за пределы крупных городов. В то же время, будет отсутствие такого расширения в милях шоссе. Таким образом, ожидаемые демографические изменения на остальных магистралях будут способствовать увеличению задержек на одного путешественника до 72 часов в год. Водители собираются тратить около 5,3 миллиарда галлонов в год и добавить почти 50 миллионов метрических тонн углекислого газа к 2040 году (Sullivan, 2016). Таким образом, загруженность автомобильных дорог будет ухудшаться, способствуя увеличению количества растраченного топлива или выбросов углекислого газа, если только не будет увеличен акцент на инфраструктурные расходы (Sullivan, 2016).

Согласно системе показателей городской мобильности, к 2020 году национальная стоимость перегруженности, или, другими словами, стоимость задержки времени и потраченного впустую топлива, увеличится почти до двухсот миллиардов долларов и до 1100 долларов на пригородный поезд; задержка увеличится до более чем восьми миллиардов часов и до 47 часов на пригородный поезд; а потраченное впустую топливо увеличится почти до четырех миллиардов галлонов или 21 галлона на средний пригородный поезд (Shrank et al., 2015).

Решение

Растущие темпы технологических изменений станут одним из основных движущих факторов для транспортных инженерных решений в будущем (Goulding & Morrel, 2015). Передовое технологическое развитие способно решительно облегчить проблему заторов на автомагистралях в Соединенных Штатах. Кроме того, США всегда были на вершине технологического развития.

Таким образом, чтобы положить конец перегруженным магистралям, нужно что-то более радикальное. Хороший способ-начать не с дорог, а с автомобилей. Используя беспроводное соединение "автомобиль-автомобиль“, автомобили могут” разговаривать" друг с другом, делая транспортный поток более равномерным. Габор Орош из Мичиганского университета говорит, что во многих случаях основной причиной заторов является поведение людей (Москвич, 2014). Люди реагируют на движение транспортных средств прямо перед собой с некоторой задержкой. Другие водители тоже нажимают на тормоз, тем самым увеличивая неравномерность потока. Поэтому в результате цепной реакции, распространяющейся вдоль транспортного потока, движение прекращается.

Однако, если бы транспортные средства могли общаться друг с другом в реальном времени, эта неравномерность могла бы быть уменьшена. По словам Ороша, автомобиль может отслеживать движение пяти автомобилей перед собой и быть готовым к тому, что произойдет заранее, например начать тормозить раньше, но менее резко (Москвич, 2014). Полученная информация доводится до сведения водителя (например, в виде рекомендаций по скоростному режиму) или используется системами управления автомобилем. В настоящее время Орош руководит внедрением экспериментальной модели обеспечения безопасности почти в три тысячи автомобилей, оснащенных GPS-устройствами. Система передает координаты и информацию о скорости, с которой движется автомобиль, каждые 100 миллисекунд (Москвич, 2014).

Есть и другие идеи, например израильский стартап Waze, который был куплен Google в прошлом году. Он предназначен для более рационального использования перегруженных дорог с помощью краудсорсинга, онлайн-поддержки сообщества. Навигационное приложение Waze для смартфонов работает как социальная сеть для водителей. Он предлагает своим пользователям не только мобильные карты, но и обновленную в режиме реального времени информацию о пробках, дорожных работах или авариях (Москвич, 2014). Это транспортное инженерное решение будущего.

Еще одним способом избавиться от пробок в будущем, как считают некоторые, может стать автоматизация процесса вождения. Недавно Google представила собственный прототип полностью самоуправляемого автономного транспортного средства, которому не нужен водитель. По мнению профессора Лондонского Королевского колледжа и одного из основателей Worldsensing, автоматизация городского движения позволит формировать колонны автотранспорта (более плотные цепи транспортных средств) (Москвич, 2014). При условии, что общее количество транспортных средств будет контролироваться, это позволит значительно сократить количество автомобильных пробок. Другие, однако, считают, что это не продлится долго, так как необходимо предложить людям больше причин для отказа от использования автомобиля. По мнению руководителя Института транспортной политики, единственным эффективным долгосрочным решением является улучшение условий для других видов транспорта: пешеходного, велосипедного, а также создание качественного общественного транспорта в частности (Москвич, 2014).

Одним из решений здесь может быть увеличение платы за проезд, если водители едут в час пик. Стимулом, в свою очередь, может стать разветвленная система общественного транспорта: дополнительные автобусные полосы, более удобные железнодорожные вокзалы и даже такие, казалось бы, мелочи, как подстаканники и Wi-Fi в маршрутных автобусах. Кроме того, это решение может быть реализовано в течение нескольких месяцев. Это обычная практика во время крупных соревнований, таких как Олимпийские игры и чемпионаты мира, когда города предоставляют отдельные полосы для автомобилей спортсменов, тренеров и официальных лиц, чтобы они вовремя прибывали на место проведения (Москвич, 2014). Однако после этого события все возвращается на свои места. Это то, что должно измениться в будущем и стать постоянным.

Вывод

Дорожные заторы менялись в разные времена и будут меняться так же, как и транспортные инженерные решения, которые могли бы облегчить эту проблему. Причина в том, что мир и люди меняются. Таким образом, в прошлом проблема заторов на дорогах была наименее острой. Там было меньше населения, меньше рабочих мест, меньше автомобилей, и шоссе только начали появляться. Тем не менее, скопления все еще присутствовали; более того, они также присутствовали, даже когда не было автомобилей. Единственным решением транспортной инженерии было добавить больше дорог и полос движения к магистралям, но это только ускорило проблему. В настоящее время заторы на дорогах сильно возросли. Люди проводят много времени в пробках. Однако в настоящее время существуют некоторые решения, которые являются более эффективными, такие как цены затор, HOV и горячие полосы движения, а также различные приложения для трафика. В будущем население и число пользователей автомобилей увеличатся еще больше, что, возможно, будет способствовать увеличению заторов на дорогах. Тем не менее, решения будут гораздо более эффективными благодаря технологическому развитию, поэтому проблема может быть облегчена. Наконец, в целом, лучше использовать сочетание различных транспортных инженерных решений, которые будут способствовать лучшему результату.