Verkehrsengpass - Traffic bottleneck

Baubedingter Engpass.

Ein Verkehrsengpass ist eine lokalisierte Störung des Fahrzeugverkehrs auf einer Straße, Straße oder Autobahn. Im Gegensatz zu einem Stau ist ein Engpass das Ergebnis einer bestimmten körperlichen Verfassung, oft der Gestaltung der Straße, einer falsch getimten Ampel oder scharfen Kurven. Sie können auch durch vorübergehende Situationen, wie beispielsweise Fahrzeugunfälle, verursacht werden.

Auch bei anderen Transportmitteln können Engpässe auftreten. Kapazitätsengpässe sind die verwundbarsten Stellen in einem Netzwerk und sehr oft Gegenstand offensiver oder defensiver Militäraktionen. Kapazitätsengpässe von strategischer Bedeutung - wie der Panamakanal , wo der Verkehr durch die Infrastruktur begrenzt ist - werden in der Regel bezeichnet als Drosselstellen ; Kapazitätsengpässe von taktischem Wert werden als Mobilitätskorridore bezeichnet .

Ursachen

Verkehrsengpässe werden durch eine Vielzahl von Dingen verursacht:

  • Bauzonen, in denen eine oder mehrere vorhandene Fahrspuren nicht verfügbar sind (wie in der Abbildung rechts dargestellt)
  • Unfallstellen, die Fahrspuren vorübergehend sperren
  • Verengung einer Autobahn mit geringer Kapazität
  • Gelände (z. B. Bergaufpassagen, sehr scharfe Kurven)
  • Schlecht getaktete Ampeln
  • Langsame Fahrzeuge, die den stromaufwärtigen Verkehrsfluss stromaufwärts stören (auch bekannt als " bewegter Engpass ")
  • Gummihalsung

Rubbernecking ist ein Beispiel dafür, wie durch psychologische Faktoren Engpässe induziert werden können; beispielsweise Fahrzeuge an die sicher gezogen Schulter führen von einem Polizeiauto oft Fahrer im Vorbeigehen an der Situation zu verlangsamen, um „einen besseren Blick bekommen“.

Grafische und theoretische Darstellung

Die Verkehrsflusstheorie kann verwendet werden, um Engpässe zu modellieren und darzustellen.

Stationärer Engpass

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Betrachten Sie einen Autobahnabschnitt mit zwei Fahrspuren in eine Richtung. Angenommen, das Fundamentaldiagramm ist wie hier gezeigt modelliert. Die Autobahn hat eine Spitzenkapazität von Q Fahrzeugen pro Stunde, was einer Dichte von k c  Fahrzeugen pro Meile entspricht. Die Autobahn staut sich normalerweise bei k j Fahrzeugen pro Meile.

Bevor die Kapazität erreicht ist, kann der Verkehr mit A-  Fahrzeugen pro Stunde oder mit B-  Fahrzeugen pro Stunde höher fließen . In jedem Fall beträgt die Geschwindigkeit der Fahrzeuge v f (oder "freier Fluss"), da die Fahrbahn nicht ausgelastet ist.

Angenommen, an einer bestimmten Stelle  x 0 verengt sich die Autobahn auf eine Spur. Die maximale Kapazität ist nun auf D ' oder die Hälfte von Q begrenzt , da nur eine der beiden Lanes verfügbar ist. Zustand  D hat dieselbe Strömungsrate wie Zustand  D' , aber seine Fahrzeugdichte ist höher.

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Unter Verwendung eines Zeit-Raum-Diagramms können wir das Engpassereignis modellieren. Angenommen, zum Zeitpunkt  t 0 beginnt der Verkehr mit der Rate B und der Geschwindigkeit  v f zu fließen  . Nach der Zeit  t 1 erreichen die Fahrzeuge den geringeren Durchsatz  A .

Bevor die ersten Fahrzeuge den Standort  x 0 erreichen , ist der Verkehrsfluss ungehindert. Unterhalb von x 0 verengt sich die Fahrbahn jedoch, wodurch die Kapazität um die Hälfte reduziert wird – und zwar unter die des Zustands  B . Aus diesem Grund werden Fahrzeuge stromaufwärts von x 0 in die Warteschlange gestellt . Dies wird durch den Zustand hoher Dichte  D dargestellt . Die Fahrzeuggeschwindigkeit in diesem Zustand ist die langsamere v d , wie aus dem Fundamentaldiagramm entnommen. Stromabwärts des Engpasses gehen Fahrzeuge in den Zustand  D' über , wo sie wieder mit der freien Geschwindigkeit  v f fahren .

Sobald Fahrzeuge mit der Geschwindigkeit A beginnend zum Zeitpunkt t 1 ankommen,  beginnt sich  die Warteschlange zu leeren und schließlich aufzulösen. Zustand  A hat eine Flussrate unterhalb der Einspur-Kapazität der Zustände  D und D' .

Auf dem Zeit-Raum-Diagramm ist eine beispielhafte Fahrzeugtrajektorie mit einer gestrichelten Pfeillinie dargestellt. Das Diagramm kann leicht die Fahrzeugverzögerung und die Warteschlangenlänge darstellen. Es ist einfach, horizontale und vertikale Messungen innerhalb der Region des Zustands D durchzuführen  .

Dynamischer Engpass

Ein langsamer Traktor schafft einen beweglichen Engpass.

Betrachten Sie für dieses Beispiel drei Fahrspuren in eine Richtung. Angenommen, ein Lkw beginnt mit der Geschwindigkeit  v langsamer zu fahren als mit der Geschwindigkeit v f im freien  Verkehr . Wie das unten stehende Grunddiagramm zeigt , repräsentiert die Geschwindigkeit  q u die reduzierte Kapazität (zwei Drittel von Q , dh 2 von 3 verfügbaren Fahrspuren) um den LKW herum.

Zustand  A repräsentiert einen normalen sich nähernden Verkehrsfluss, wiederum mit der Geschwindigkeit  v f . Der Zustand  U mit der Durchflussmenge  q u entspricht der Warteschlange vor dem Lastwagen. Auf dem Fundamentaldiagramm ist die Fahrzeuggeschwindigkeit  v u langsamer als die Geschwindigkeit  v f . Sobald die Fahrer jedoch um den Lkw herum navigiert haben, können sie wieder beschleunigen und in den stromabwärtigen Zustand D übergehen  . Während dieser Zustand im freien Fluss unterwegs ist, ist die Fahrzeugdichte geringer, da weniger Fahrzeuge den Engpass umgehen.

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Angenommen , der LKW verlangsamt sich zum Zeitpunkt  t von der freien Fließgeschwindigkeit auf v . Hinter dem Lastwagen bildet sich eine Schlange, die durch den Zustand U repräsentiert wird  . Innerhalb der Region des Zustands  U werden Fahrzeuge langsamer, wie durch die Beispieltrajektorie angezeigt. Da der Zustand  U auf einen kleineren Fluss begrenzt ist als der Zustand  A , wird sich die Warteschlange hinter dem Lastwagen zurückziehen und schließlich die gesamte Autobahn verdrängen (Steigung  s ist negativ). Wenn der Zustand  U den höheren Fluss hätte, würde es immer noch eine wachsende Warteschlange geben. Es würde jedoch nicht zurückgehen, da die Steigung  s positiv wäre.

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Engpässe erkennen

In neueren Artikeln wurde die Perkolationstheorie angewendet, um Verkehrsstaus in einer Stadt zu untersuchen. Die Qualität des globalen Verkehrs in einer Stadt zu einem bestimmten Zeitpunkt wird durch einen einzigen Parameter, den kritischen Schwellenwert für die Perkolation, bestimmt. Der kritische Schwellenwert stellt die Geschwindigkeit dar, unterhalb derer man in einem großen Teil des Stadtnetzes reisen kann. Das Verfahren ist in der Lage, sich wiederholende Verkehrsengpässe zu identifizieren. Kritische Exponenten, die die Clustergrößenverteilung guten Verkehrs charakterisieren, ähneln denen der Perkolationstheorie. Eine empirische Studie zur Größenverteilung von Staus wurde kürzlich von Zhang et al. . Sie fanden ein ungefähres universelles Potenzgesetz für die Staugrößenverteilung.

Siehe auch

Verweise