A Узкое место трафика - это локальное нарушение движения транспортных средств на улице, дороге или шоссе. В отличие от пробки, узкое место является результатом определенных физических условий, часто из-за конструкции дороги, неправильно рассчитанного светофора или резких поворотов. Они также могут быть вызваны временными ситуациями, такими как автомобильные аварии.
Узкие места могут возникать и при использовании других способов 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 трафик ограничивается инфраструктурой, обычно называются узкими местами ; узкие места, имеющие тактическое значение, называются коридорами мобильности.
Узкие места трафика вызваны множеством причин:
Резиновое горлышко - это пример того, как узкие места могут быть вызваны психологическими факторов; например, транспортные средства, безопасно подтянутые к обочине полицейской машиной, часто приводят к тому, что проезжающие водители замедляют движение, чтобы лучше посмотрите "на ситуацию".
Теория транспортного потока может использоваться 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 забивается при 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 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 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 времени t 0 трафик начинает течь со скоростью B и скоростью v f. По прошествии времени t 1 транспортные средства прибывают с меньшим расходом A.
Прежде, чем первые транспортные средства достигнут точки x 0, транспортный поток беспрепятственный. Однако ниже по потоку от 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 транспортного средства в этом состоянии меньше v d, как взято 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 прибывают со скоростью A, начиная с момента времени t 1, очередь начинает очищаться и в конце концов рассосаться. 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. Достаточно просто выполнить горизонтальные и вертикальные измерения в области состояния D.
В этом примере рассмотрим три полосы движения в одной направление. Предположим, грузовик начинает движение со скоростью v, медленнее, чем со скоростью свободного потока v f. Как показано на основной диаграмме ниже, скорость q u представляет собой уменьшенную пропускную способность (две трети Q, то есть 2 из 3 доступных полос движения) вокруг грузовика.
Состояние A представляет нормальный приближающийся поток трафика, снова со скоростью v f. Состояние U с расходом q u соответствует постановке в очередь перед грузовиком. На основной диаграмме скорость транспортного средства v u меньше скорости v f. Но как только водители объезжают грузовик, они снова могут ускориться и перейти в состояние D вниз по потоку. В то время как это состояние движется со свободным потоком, плотность транспортных средств меньше, поскольку меньшее количество транспортных средств объезжает 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 замедляются, как показано в примере траектория. Поскольку состояние U ограничивается меньшим потоком, чем состояние A, очередь возвращается за грузовиком и в конечном итоге вытесняет всю трассу (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.
В недавних статьях теория просачивания применялась для изучения загруженности дорог 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. Критические показатели, характеризующие распределение хорошего трафика по размеру кластера, аналогичны показателям теории перколяции. Эмпирическое исследование распределения размеров пробок было недавно проведено Zhang et al. Они нашли примерный универсальный степенной закон для распределения размеров затора.