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lunes, 12 de agosto de 2013

Evitando la paradoja de Braess desinvirtiendo en rutas

Removing Roads and Traffic Lights Speeds Urban Travel
Urban travel is slow and inefficient, in part because drivers act in self-interested ways


By Linda Baker

Conventional traffic engineering assumes that given no increase in vehicles, more roads mean less congestion. So when planners in Seoul tore down a six-lane highway a few years ago and replaced it with a five-mile-long park, many transportation professionals were surprised to learn that the city’s traffic flow had actually improved, instead of worsening. “People were freaking out,” recalls Anna Nagurney, a researcher at the University of Massachusetts Amherst, who studies computer and transportation networks. “It was like an inverse of Braess’s paradox.”
The brainchild of mathematician Dietrich Braess of Ruhr University Bochum in Germany, the eponymous paradox unfolds as an abstraction: it states that in a network in which all the moving entities rationally seek the most efficient route, adding extra capacity can actually reduce the network’s overall efficiency. The Seoul project inverts this dynamic: closing a highway—that is, reducing network capacity—improves the system’s effectiveness.
Although Braess’s paradox was first identified in the 1960s and is rooted in 1920s economic theory, the concept never gained traction in the automobile-oriented U.S. But in the 21st century, economic and environmental problems are bringing new scrutiny to the idea that limiting spaces for cars may move more people more efficiently. A key to this counterintuitive approach to traffic design lies in manipulating the inherent self-interest of all drivers.
A case in point is “The Price of Anarchy in Transportation Networks,” published last September in Physical Review Letters by Michael Gastner, a computer scientist at the Santa Fe Institute, and his colleagues. Using hypothetical and real-world road networks, they explain that drivers seeking the shortest route to a given destination eventually reach what is known as the Nash equilibrium, in which no single driver can do any better by changing his or her strategy unilaterally. The problem is that the Nash equilibrium is less efficient than the equilibrium reached when drivers act unselfishly—that is, when they coordinate their movements to benefit the entire group.
The “price of anarchy” is a measure of the inefficiency caused by selfish drivers. Analyzing a commute from Harvard Square to Boston Common, the researchers found that the price can be high—selfish drivers typically waste 30 percent more time than they would under “socially optimal” conditions.
The solution hinges on Braess’s paradox, Gastner says. “Because selfish drivers optimize a wrong function, they can be led to a better solution if you remove some of the network links,” he explains. Why? In part because closing roads makes it more difficult for individual drivers to choose the best (and most selfish) route. In the Boston example, Gastner’s team found that six possible road closures, including parts of Charles and Main streets, would reduce the delay under the selfish-driving scenario. (The street closures would not slow drivers if they were behaving unselfishly.)
Another kind of anarchy could actually speed travel as well—namely, a counterintuitive traffic design strategy known as shared streets. The practice encourages driver anarchy by removing traffic lights, street markings, and boundaries between the street and sidewalk. Studies conducted in northern Europe, where shared streets are common, point to improved safety and traffic flow.
The idea is that the absence of traffic regulation forces drivers to take more responsibility for their actions. “The more uncomfortable the driver feels, the more he is forced to make eye contact on the street with pedestrians, other drivers and to intuitively go slower,” explains Chris Conway, a city engineer with Montgomery, Ala. Last April the city converted a signalized downtown intersection into a European-style cobblestone plaza shared by cars, bikes and pedestrians—one of a handful of such projects that are springing up around the country.
Although encouraging vehicular chaos seems at odds with the ideas presented in the price of anarchy study, both strategies downplay the role of the individual driver in favor of improved outcomes for everyone. They also suggest a larger transportationniche for bicycles and pedestrians. As the Obama administration prepares to invest in the biggest public works project since the construction of the interstate highway system, the notion that fewer, more inclusive roads yield better results is especially timely.
Faster Streets with Less Parking
New strategies in parking management could also improve urban traffic flow, remarks Patrick Siegman, a principal with Nelson/Nygaard Consulting Associates in San Francisco, a transportation-planning firm. In a misguided effort to reduce congestion, planners in the 1950s required developers to provide a minimum number of free parking spaces—a strategy that “completely ignored” basic economics, Siegman says, referring to how lower prices
increase demand.
Now limited urban space and concerns about global warming are inspiring city planners to eliminate these requirements. In San Francisco, for example, developers must restrict parking to a maximum of 7 percent of a building’s square footage, a negligible amount. Although downtown employment has increased, traffic congestion is actually declining, Seigard says. With fewer free spaces to park, drivers seem to be switching modes, relying more on mass transit, cycling and just plain walking.
Note: This article was originally printed with the title, "Detours by Design".


viernes, 28 de junio de 2013

La ciencia de la congestión

La ciencia de los embotellamientos

Si los atascos son la pesadilla de las ciudades, un grupo de investigadores podrían tener la salvación: son de Tandil y estudian cómo reorganizar el tránsito con semáforos inteligentes y con datos transmitidos por Wi-Fi 


Por Jonathan Rovner

Cada día tiene menos sentido salir en auto, y sin embargo, cada día hay más autos. El tránsito porteño se ha vuelto imposible, y el gran culpable, señalan todos, es la sobresaturación de vehículos. Las cifras globales no son nada alentadoras. De acuerdo con estadísticas de la Dirección de Registros del Automotor, hay más de 10 millones de vehículos en la Argentina, más del 52% de los cuales circulan por Capital y Gran Buenos Aires. De esos casi 5 millones de vehículos, el 74% son automóviles. La cantidad de autos aumenta, la cantidad de calles no. El resultado es bastante evidente. El tráfico apenas se mueve: no solo acá, sino en todo el mundo. ¿Hay alguna solución? ¿Hay alguien que se esté ocupando del tema? 
En los Estados Unidos, investigadores de la Universidad Estatal de California, en Fullerton,trabajan sobre un prototipo de navegación satelital, GeoTNavi, que relaciona el registro histórico del tránsito con la data agregada por los distintos servicios de información vehicular, a lo que se le suma la respuesta en tiempo real de los usuarios que están circulando por una ruta en un momento dado. De esta manera, el sistema puede calcular el camino más rápido y la velocidad promedio más eficiente en función de la densidad de tránsito, los atascos, desvíos, etcétera. En Europa, en cambio, por iniciativa de Volvo, la consultora británica de ingeniería Ricardo está desarrollando un proyecto llamado SARTRE (Safe Road Trains for the Environment), que consiste en formar trenes de hasta cinco vehículos, entrelazados en forma inalámbrica y conducidos por quien encabece el convoy. Los ocupantes de los vehículos de atrás pueden hablar por teléfono, ver películas, sin tener que preocuparse por mantener la velocidad ni la dirección. 
A nivel local, en la ciudad de Tandil, un equipo de investigadores trabaja desde 2007 en un proyecto para la optimización de los sistemas de tránsito. Aunque su implementación todavía es experimental, el proyecto propone algo con lo que todo conductor sueña: un semáforo inteligente, sensible a la demanda en tiempo real. De hecho, las tecnologías necesarias -reconocimiento óptico de imágenes, conectividad Wi-Fi- ya están disponibles desde hace tiempo; solo faltaban la voluntad y los recursos para aplicarlas a esta necesidad. 
En la Facultad de Exactas de la Universidad Nacional del Centro de la Provincia de Buenos Aires,el equipo que dirige el tandilense Pablo Lotito (doctor en Matemáticas, cerebro argentino repatriado del Instituto de investigación del transporte en Francia al Conicet) persigue tres objetivos: 
1) Planificación del tránsito vehicular
2) Planificación del transporte público
3) rRegulación del tráfico a través de tiempos de semáforo óptimos. 
La idea, según se describe en el proyecto, consiste en "desarrollar un sistema integral de control de tránsito con la finalidad de optimizar el uso de las redes de tránsito mejorando el tiempo de viaje, minimizando los recursos energéticos consumidos, disminuyendo los efectos nocivos y maximizando la seguridad de todos los usuarios". El sistema de control óptimo integral de tránsito se propone medir, mediante cámaras digitales ubicadas en cada esquina, la cola de autos que se forma detrás de la luz roja. La imagen de cada semáforo es enviada a un programa de reconocimiento óptico que cuantifica la demanda vehicular y la ingresa a un algoritmo que establece el mejor tiempo de verde para cada vía, según las necesidades relativas de cada momento. Según explica Lotito: "Se trata de aliviar las vías más sobrecargadas, sin por ello tener que saturar las otras". El proyecto obtuvo el premio Innovar, en el Concurso Nacional de Innovaciones, en la categoría Concepto Innovador. 
Para desarrollar el sistema ideado por el equipo de Lotito, habría que equipar una cantidad de semáforos estratégicos con una cámara digital, una conexión a internet y un centro de control capaz de responder e intervenir en tiempo real. Lamentablemente, hasta ahora, ningún municipio argentino ha dado muestras de querer avanzar en la implementación. 
El desafío más importante, reconoce Lotito, tiene que ver con la recolección de datos en tiempo real. Si bien el proyecto parte de la idea de colocar cámaras digitales en los semáforos, actualmente se está en condiciones de incorporar información de las antenas de telefonía móvil. Aunque todavía no pasa del estadio experimental, los nodos de la red de celulares permitirían computar, en forma anónima, la cantidad de personas que circulan por una determinada vía en un momento dado. "Google ya lo hace -cuenta Lotito-. Por ser el dueño de Android, está en condiciones de ofrecer información de tráfico en tiempo real".  
Conexión Brando