ETH -forskare har visat att vi kan använda strukturen för stadsvägsnät för att förutsäga deras trafikkapacitet. Denna information gör det möjligt för stadsplanerare och transportplanerare att kvantifiera hur förändringar kommer att påverka trafikvolymerna.

Människor som pendlar med bil kommer att ha en uppfattning om vad "trafikkapacitet" betyder, hämtade från sin egen erfarenhet:när en ström av bilar beger sig in i en stad tidigt på morgonen, trafikflödet ökar initialt - tills en kritisk punkt har nåtts när det gäller antalet fordon på vägarna. Från och med nu, varje ytterligare bil minskar trafikflödet, och fordon stannar eller bildar en trafikstockning. Denna kritiska punkt representerar en stads trafikkapacitet, eller dess möjliga maximala trafikvolym.

Antalet fordon som ett vägnät kan stödja varierar från stad till stad, och de faktorer som påverkar dessa olika trafikkapaciteter var tidigare okvantifierade. ETH -forskare under ledning av Kay Axhausen, Professor i trafik- och transportplanering, och professor Monica Menendez (nu vid New York University Abu Dhabi) har nu använt miljarder trafikmätningar för att avslöja en uppsättning regler som gör det möjligt för oss att enkelt uppskatta det kritiska antalet fordon, och i förlängningen, trafikkapaciteten i en stads vägnät.

Analys av trafikdata från 41 städer

För deras studier i tidningen Vetenskapliga rapporter , forskarna tittade på miljarder fordonsobservationer från stationära trafikdetektorer i 41 städer runt om i världen, inklusive Tokyo och Los Angeles, såväl som många europeiska nav som Paris, London, Zürich, Basel, Bern och Lucerne. När forskarna väl hade förenklat de enorma datamängderna och satt dem i en användbar form, de började med att beräkna varje stads individuella trafikkapacitet. De fokuserade på bilar, uttryckligen utesluter andra transportformer.

De jämförde sedan städernas trafikkapacitet och letade efter egenskaper som kunde förklara skillnaderna mellan dem. Som ett resultat, de upptäckte att vissa topologiska egenskaper relaterade till vägsystemet och bussnätet kunde förklara omkring 90 procent av skillnaderna i trafikkapacitet som de observerade mellan de olika städerna.

Fyra karakteristiska nätverksvariabler

Forskarna under ledning av Axhausen och Menendez identifierade fyra faktorer som formar en stads vägnät och slutligen definierar dess trafikkapacitet:vägnätstätheten (mätt i kilometer körfält per ytarea), och redundansen av nätet för att tillhandahålla alternativa rutter för att komma till en viss destination. Trafikljusfrekvensen påverkade också, liksom tätheten av buss- och spårvagnslinjer som konkurrerar med fordonstrafiken om både utrymme och vägrätt (som signalprioritet eller bussfiler, en vanlig syn i Zürich).

"Dessa fyra faktorer, alla härrör från buss-/spårvägsnät och vägsystemet, är förvånansvärt noggranna med att förklara skillnaderna i kapacitet som vi ser från stad till stad, "förklarar Axhausen. Dessa fynd gjorde att de kunde fastställa en teori som de länge hade funderat över, hämtat från tidigare simuleringar och en liten mängd empirisk data:att, föremål för fordonstäthet i olika städer, trafikmängder beter sig på ett liknande sätt och följer samma mönster.

"Detta innebär att vi kan använda en stads infrastruktur för att förutsäga den kritiska punkten, och i förlängningen, nätverkets trafikkapacitet, "förklarar Lukas Ambühl, en doktorand i gruppen Traffic Engineering och en av studiens första författare.

Beräkna den ideala infrastrukturen

En lekman kan tycka att det är ganska självklart att ett nätverks form är kopplat till dess trafikkapacitet. Dock, transportexperterna på ETH ser det som allt annat än självklart att ett system som är lika kaotiskt som ett stadstransportnät, med tusentals deltagare som alla agerar självständigt, skulle verkligen följa samma mönster i alla undersökta städer. Det är därför de är särskilt fascinerade av denna enkla modell.

Resultaten är också praktiskt relevanta:stadsplanerare kan nu kvantifiera sina förväntningar på hur planerade investeringar eller byggnadsarbete kommer att förbättra eller begränsa nätverkets trafikkapacitet. Till exempel, att bygga (eller ta bort) vägfiler ändrar nätverkets täthet, medan en nyckelbro som görs oanvändbar på grund av renoveringsarbeten minskar dess redundans. Och om transportföretag ordnar att kollektivtrafiken körs oftare, det blir fler bussar på vägarna.

Dock, författarna noterar också studiens begränsningar. De förklarar att provet, täcker 41 städer, var liten, och att de flesta av dessa städer låg i Europa. Dessutom, de utförde ingen detaljerad undersökning av hur trafikljus kontrollerades vid korsningar. Till sist, studien fokuserade bara på infrastruktur, bortse från frågor om efterfrågan, som hur pendlare reagerar på en förändrad trafiksituation.

Trots detta, resultaten kan hjälpa städer att skapa sin ideala infrastruktur. "Vår nya förståelse av trafikkapacitet inom stadsnät kanske inte försvinner med trafikstockningar för gott. det kommer sannolikt att spela en nyckelroll för att förbättra transportsituationen, " förklarar Axhausen.