Пробка на дорогах — это локальное нарушение движения транспортных средств на улице, дороге или шоссе. В отличие от пробки , узкое место является результатом определенного физического состояния, часто конструкции дороги, неправильно рассчитанного светофора или крутых поворотов. Они также могут быть вызваны временными ситуациями, такими как автомобильные аварии.
Узкие места могут возникать и при других способах транспортировки. Узкие места в пропускной способности являются наиболее уязвимыми точками сети и очень часто становятся объектом наступательных или оборонительных военных действий. Узкие места стратегического значения, такие как Панамский канал , где движение ограничено инфраструктурой, обычно называются узкими местами ; Узкие места пропускной способности, имеющие тактическое значение, называются коридорами мобильности .
Пробки на дорогах возникают по самым разным причинам:
«Резиновые горлышки» — это пример того, как узкие места могут быть вызваны психологическими факторами; например, транспортные средства, безопасно прижатые к обочине полицейской машиной, часто приводят к тому, что проезжающие мимо водители замедляются, чтобы «лучше рассмотреть» ситуацию.
Теорию транспортных потоков можно использовать для моделирования и представления узких мест.
Рассмотрим 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 k c автомобилей на милю. Шоссе обычно забито транспортными средствами со скоростью kj на милю.
До того, как пропускная способность будет достигнута, движение может проходить со скоростью A транспортных средств в час или более высокой скоростью B транспортных средств в час. В любом случае скорость транспортных средств равна v f (или «свободный поток»), поскольку пропускная способность дороги недостаточна.
Теперь предположим, что в определенном месте x 0 шоссе сужается до одной полосы. Максимальная пропускная способность теперь ограничена D ' или половиной Q , поскольку доступна только одна полоса из двух. Состояние D имеет тот же расход, что и состояние D' , но плотность транспортных средств здесь выше.
Используя пространственно-временную диаграмму, мы можем смоделировать событие узкого места. Предположим, что в момент времени t 0 трафик начинает течь со скоростью B и скоростью v f . По истечении времени t 1 транспортные средства прибывают к более легкому потоку A .
Прежде чем первые транспортные средства достигнут точки x 0 , транспортный поток станет беспрепятственным. Однако ниже по течению от точки x 0 проезжая часть сужается, уменьшая пропускную способность вдвое — и ниже, чем в состоянии B. Из-за этого транспортные средства начнут стоять в очереди перед x 0 . Это представлено состоянием высокой плотности D. Скорость автомобиля в этом состоянии меньше v d , как следует из фундаментальной диаграммы. 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 времени t 1 , очередь начнет очищаться и в конечном итоге исчезнет. В штате А расход ниже пропускной способности одной полосы в штатах 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 проведения горизонтальных и вертикальных измерений в области состояния D.
В этом примере рассмотрим три полосы движения в одном направлении. Предположим, что грузовик начинает двигаться со скоростью v медленнее, чем со скоростью свободного потока v f . Как показано на фундаментальной 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 фундаментальной 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 . Хотя это состояние движется в свободном потоке, плотность транспортных средств меньше, поскольку меньшее количество транспортных средств обходит узкое место.
Предположим, что в момент времени t грузовик замедляется от скорости свободного потока до v . За грузовиком выстраивается очередь, представленная состоянием U. В области состояния U транспортные средства медленнее, как показано на примере траектории. Поскольку в состоянии U поток ограничен меньшим, чем в состоянии A , очередь будет скатываться за грузовиком и в конечном итоге вытеснит все шоссе (уклон s отрицательный). Если бы в штате U поток был выше, очередь все равно была бы растущей. Однако обратного хода не произойдет, поскольку наклон s будет положительным. [1]
