أصبح الازدحام المروري جزءًا من الحياة اليومية في المدن حول العالم، وخاصة خلال ساعة الذروة. هذه الظاهرة، على الرغم من أننا جميعا سئمنا منها، إلا أنها تحدث بشكل متكرر في بعض الأماكن، مما يجعلنا نتساءل: لماذا تكون هذه المناطق مزدحمة دائمًا؟ ويقول الخبراء إن أسباب الازدحام المروري والاختناقات المرورية معقدة وبعيدة المدى.
لا يأخذ تحليل تدفق حركة المرور في الاعتبار عدد المركبات فحسب، بل يتضمن أيضًا عوامل متعددة مثل سلوك القيادة البشري، وتصميم الطريق، وتأثير الصوت.
يمكن إرجاع الأصول النظرية لتدفق حركة المرور إلى أوائل القرن العشرين. ومن بين المساهمين الأكثر شهرة الاقتصاديين الأمريكيين فرانك نايت وواردروب. ولا يزال مهندسو وعلماء النقل يستشهدون على نطاق واسع بالأبحاث الأولية حول توازن حركة المرور. يهدف البحث إلى إنشاء نموذج يمكنه التنبؤ بفعالية وتفسير تدفق حركة المرور في سيناريوهات مختلفة وإجراء التعديلات اللازمة للطلب المتزايد على حركة المرور.
"حتى مع التقدم الذي أحرزناه اليوم في تكنولوجيا الحوسبة، لا يزال هناك نقص في نظرية شاملة تتناسب مع واقع تدفق حركة المرور."
في سلوك تدفق حركة المرور، وعلى عكس الحركة الفيزيائية البسيطة، سوف تظهر المركبات سلوكيات غير خطية تؤثر على بعضها البعض. وتشمل هذه السلوكيات تشكيل مجموعات وموجات من المركبات، وعندما تزداد كثافة المركبات، حتى الأحداث الصغيرة يمكن أن تؤدي إلى ازدحام مروري واسع النطاق. على سبيل المثال، عندما تتجاوز كثافة المركبات على مسار ما نقطة حرجة، حتى إجراء الكبح الصغير قد يؤدي إلى سلسلة من ردود الفعل في المستقبل، مما يؤدي إلى حالة "توقف وانطلاق" في حركة المرور.
تعد الاختناقات المرورية أحد العوامل الرئيسية المسببة للازدحام المروري. وفقا للإدارة الفيدرالية للطرق السريعة، فإن حوالي 40% من الازدحام ناجم عن الاختناقات المرورية. قد تكون هذه الاختناقات ثابتة (مثل الجسر أو النفق) أو عائمة (مثل الاحتكاك عند إشارة المرور). مع زيادة حركة المرور، يصبح تأثير الاختناق المروري أكثر وضوحًا، مما يؤدي إلى تقليل السرعة الإجمالية بشكل أكبر.
لا تؤثر الاختناقات المرورية على استقرار حركة المرور فحسب، بل إنها أيضًا السبب الجذري للتأخيرات ومشاكل الأمن المحتملة.
يعتمد تحليل تدفق حركة المرور عادة على ثلاثة متغيرات أساسية: السرعة والتدفق والكثافة. عادة ما يحدث التدفق المروري الحر فقط عندما يكون هناك أقل من 12 مركبة في كل حارة. وبمجرد تجاوز هذا العدد، يصبح التدفق غير مستقر وربما تحدث اختناقات مرورية، خاصة عندما تصل كثافة الذروة إلى 185 إلى 250 مركبة لكل ميل، حيث يتوقف التدفق بشكل شبه كامل.
يمكن البدء في تحليل مشكلة تدفق حركة المرور بشكل أساسي من ثلاثة مستويات: المستوى الصغير والمستوى الكبير والمستوى المتوسط. وتتوافق هذه المقاييس الثلاثة المختلفة مع نماذج تحليل مختلفة. على سبيل المثال، يركز المستوى الجزئي على سلوك المركبات الفردية ويستخدم معادلات تفاضلية عادية لمحاكاة التفاعل بين المركبات؛ ويستخدم المستوى الكلي معادلات تفاضلية جزئية لوصف اتجاه التدفق العام. بالإضافة إلى ذلك، يتم استخدام المقياس المتوسط لوصف احتمالية توزيع المركبات في وقت وموقع محددين. تتيح هذه الأساليب لمهندسي المرور الحصول على فهم أكثر شمولاً لعملية تدفق المرور.
مع استمرار التقدم التكنولوجي، هل من الممكن إيجاد حل مثالي من شأنه القضاء على الازدحام إلى الأبد؟