Verkehrsstaus können in der gesamten Metropolregion verringert werden, indem Fahrten in bestimmten Stadtteilen geändert werden, Modellausstellungen

Verkehrsstaus können in der gesamten Metropolregion verringert werden, indem Fahrten in bestimmten Stadtteilen geändert werden, Modellausstellungen
Verkehrsstaus können in der gesamten Metropolregion verringert werden, indem Fahrten in bestimmten Stadtteilen geändert werden, Modellausstellungen
Anonim

In den meisten Städten hat das Verkehrswachstum die Straßenkapazität übertroffen, was zu erhöhten Staus führt, insbesondere während der morgendlichen und abendlichen Fahrten zur Arbeit. Im Jahr 2007 waren Staus auf US-Straßen für 4,2 Milliarden Stunden zusätzliche Reisezeit sowie 2,8 Milliarden Gallonen Kraftstoffverbrauch und eine damit einhergehende Zunahme der Luftverschmutzung verantwortlich.

Eine Möglichkeit, Staus zu vermeiden, besteht darin, weniger Autos auf den Straßen zu haben, indem Alternativen wie öffentliche Verkehrsmittel, Fahrgemeinschaften, Gleitzeit und Heimarbeit gefördert werden.Aber eine neue Studie – von Forschern des MIT, der Central South University in China, der University of California in Berkeley und des Austrian Institute of Technology – bezieht Daten von den Mobiltelefonen der Fahrer ein, um zu zeigen, dass diese Alternativen von einem kleinen Prozentsatz der Menschen angenommen werden ein Großstadtgebiet ist möglicherweise nicht sehr effektiv. Wenn sich jedoch die gleiche Anzahl von Personen, aber aus einem sorgfältig ausgewählten Segment der fahrenden Bevölkerung, dafür entscheidet, nicht zur Hauptverkehrszeit zu fahren, könnte dies die Staus erheblich reduzieren.

Die in der Ausgabe vom 20. Dezember der Zeitschrift Scientific Reports veröffentlichte Studie zeigt, dass die Stornierung oder Verzögerung der Fahrten von 1 Prozent aller Fahrer über ein Straßennetz die durch Staus verursachten Verzögerungen um nur etwa 3 Prozent reduzieren würde. Aber die Stornierung der Fahrten von 1 Prozent der Fahrer aus sorgfältig ausgewählten Stadtteilen würde die zusätzliche Reisezeit für alle anderen Fahrer in einem Ballungsgebiet um bis zu 18 Prozent reduzieren.

"Dies hat eine Analogie zu vielen anderen Flüssen in Netzwerken", sagt die Forschungsleiterin Marta González, Gilbert W.Winslow Career Development Assistant Professor am Department of Civil and Environmental Engineering des MIT. "In der Lage zu sein, die Verstopfung in den am stärksten betroffenen Arterien zu erkennen und dann zu lösen, verbessert die Funktion des gesamten Koronarsystems."

Die Studie, die von González und dem ehemaligen MIT-Postdoc Pu Wang, jetzt Professor an der Central South University, entworfen wurde, ist die erste groß angelegte Verkehrsstudie, die Reisen anhand anonymer Handydaten verfolgt, anstatt Umfragedaten oder Informationen aus den USA. Reisetagebücher des Census Bureau. Beides ist fehleranfällig aufgrund der zeitlichen Verzögerung zwischen dem Sammeln und Freigeben von Daten und der Abhängigkeit von Selbstauskünften.

González und Wang nutzten Handydaten von drei Wochen, um Informationen über die Routen anonymer Fahrer und das geschätzte Verkehrsaufkommen und die Geschwindigkeit auf diesen Routen zu erh alten. Sie schlossen die Wohngegend eines Fahrers aus der Regelmäßigkeit der zurückgelegten Route und aus den Standorten von Mobilfunkmasten, die zwischen 21:00 Uhr und 21:00 Uhr Anrufe entgegennahmen.m. und 6 Uhr morgens. Sie kombinierten dies mit Informationen über die Bevölkerungsdichte und die Lage und Kapazität von Straßen in den Netzwerken von zwei Metropolregionen - Boston und San Francisco -, um zu bestimmen, welche Stadtteile die größten Quellen von Fahrern auf jedem Straßenabschnitt sind und welche Straßen diese Autofahrer verbinden sich von zu Hause aus mit Autobahnen und anderen wichtigen Straßen.

In der Gegend von Boston fanden sie heraus, dass die Stornierung von 1 Prozent der Fahrten durch ausgewählte Fahrer in den Gemeinden Everett, Marlborough, Lawrence, Lowell und W altham in Massachusetts die durch Verkehrsstaus verursachte zusätzliche Pendelzeit aller Fahrer um 18 Prozent verkürzen würde. In der Region San Francisco würde die Stornierung von Fahrten von Fahrern aus Dublin, Hayward, San Jose, San Rafael und Teilen von San Ramon die Reisezeit anderer Fahrer um 14 Prozent verkürzen.

"Diese Prozentsätze sind Durchschnittswerte basierend auf einer einstündigen Fahrt zur Arbeit mit zusätzlichen Minuten aufgrund von Staus", sagt Wang. „Die Fahrer, die auf den Straßen mit den schlimmsten Staus stecken, würden den größten Prozentsatz der Zeitersparnis sehen, weil die selektive Strategie den Verkehrsfluss auf überlasteten Straßen effizienter reduzieren kann."

Um die Methodik der Studie zu validieren, verglichen Alexandre Bayen, außerordentlicher Professor für Systemtechnik in Berkeley, und der Doktorand Timothy Hunter González und Wangs Schätzungen der Reisezeit basierend auf Handydaten mit ihren eigenen Daten, die von GPS-Sensoren in Taxis stammen im Raum San Francisco. Unter Verwendung von GPS-Daten berechneten Bayen und Hunter die Geschwindigkeit von Taxis basierend auf der Fahrzeit von einem Ort zum anderen; Aus dieser Reisegeschwindigkeit bestimmten sie dann die Staus. Ihre Ergebnisse stimmten mit denen von González und Wang überein.

Da die neue Methodik nur drei Arten von Daten benötigt - Bevölkerungsdichte, topologische Informationen über ein Straßennetz und Mobilfunkdaten - kann sie für fast jedes städtische Gebiet verwendet werden.

"In vielen Städten in den Entwicklungsländern sind Verkehrsstaus ein großes Problem, und es gibt keine Verkehrserhebungen", sagt González. „Die von uns entwickelte detaillierte Methodik zur Verwendung von Mobiltelefondaten zur genauen Charakterisierung der Straßennetznutzung könnte Verkehrsmanagern helfen, Staus zu kontrollieren, und es Planern ermöglichen, Straßennetze zu erstellen, die den Bedürfnissen einer Bevölkerung entsprechen."

González und Wang untersuchen derzeit die Straßennutzung in der Dominikanischen Republik, Frankreich, Portugal, Ruanda und Spanien. Sie behandeln die anonymen Mobiltelefondaten mit den Datenschutzmaßnahmen, die für die Behandlung menschlicher Subjekte im Rahmen eines institutionellen Prüfungsausschusses erforderlich sind.

Katja Schechtner, Leiterin der Gruppe für dynamische Transportsysteme am Austrian Institute of Technology und Gastwissenschaftlerin am MIT Media Lab, ist Co-Autorin des Scientific Reports-Papiers mit González, Wang, Bayen und Hunter.

"Wir befinden uns jetzt in einer Zeit, in der es dank Mobiltelefonen und anderen Geräten weniger schwierig ist, Mobilitätsdaten zu erh alten, und das Hauptproblem, das wir haben, besteht darin, nützliche Informationen aus all diesen Daten zu extrahieren", sagt Marc Barthelemy, leitender Forscher am Institut für Theoretische Physik des CEA in Frankreich. „[González] und ihr Team schlugen eine sehr interessante und neue Idee zum Aufbau des Straßennutzungsnetzes vor, die es uns ermöglicht zu verstehen, woher Personen auf einer bestimmten Straße kommen, und uns ermöglicht, neue Strategien zur Minderung von Staus vorzuschlagen.Dieser Ansatz wird sicherlich neue Wege der Forschung auf dem sehr aktiven Gebiet der Mobilität in urbanen Systemen eröffnen."

Die Studie wurde durch Zuschüsse des New England University Transportation Center, des NEC Corporation Fund, des Solomon Buchsbaum Research Fund und der National Natural Science Foundation of China finanziert. Wang wurde vom Shenghua Scholar Program der Central South University finanziell unterstützt.

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