Выявление проблем дорожной сети с помощью Яндекс.Пробок. Лекция в Яндексе
Яндекс.Пробки и связанные с ними функции в Навигаторе и Картах работают благодаря данным о скорости машин на разных участках дорог. Это совсем не новая, но по-прежнему эффективная схема. Вопрос, возникший уже по мере развития Пробок — можно ли использовать указанные данные как-нибудь ещё?
Аналитик Карт Леонид Медников рассказал о примере такого использования на конференции Яндекса «Пути Сообщения 2016». Под катом — расшифровка доклада и большинство слайдов.
Тема моего рассказа — выявление проблемных мест на дороге при помощи данных, которые у нас есть. Вначале расскажу, почему это так важно, и потом мы увидим, насколько просто при помощи Яндекс.Пробок находить проблемные места, которые и создают заторы в городе.
Итак, начну с теории. Довольно простой.
Вот у нас есть дорога, дороги состоят из полос, по одной полосе в теории не может проехать более 1,5 тыс. автомобилей, около того, за час. Это связано с тем, что они держать дистанцию друг за другом где-то в две секунды. Если мы хотим перевозить больше людей, там либо надо больше людей в один автомобиль помещать, либо все-таки сажать туда автобус, чтобы он ехал. Очень здорово, что общественный транспорт развивается.
Но если мы говорим про автомобилистов, то всё, 1,5 тыс. автомобилей и не больше. Проблема только в том, что может быть меньше. С этим хочется что-то делать.
Из-за чего может быть меньше автомобилей? Первый самый распространенный случай — просто столько автомобилей нет. Проезжает меньше автомобилей, дороги пустуют. С этим отлично борется Яндекс.Навигатор, если какая-то дорога пустует, он отправит туда всех водителей, чтобы они поскорее ее заняли и объехали существующую пробку.
Проблема в том, что как раз существующие пробки — это второй фактор, который снижает пропускную способность дороги. Может, это не очень очевидный факт, заключающийся в том, что если мы собрали пробку, то мы теперь эту дорогу используем менее эффективно. Про это хочу подробнее поговорить на примере графика.
По горизонтальной оси мы видим скорость движения в км/ч, по вертикали — количество машин, которое может проехать, если скорость потока такая.
Что здесь важно? Здесь есть зона высоких скоростей, где пропускная способность дороги мало меняется. Это важный практический факт. Он говорим о том, что если у нас разрешенная скорость 60 км/ч, мы можем сделать ее 100, 50 или 40 км/ч, пропускная способность дороги сильно не изменится. Это высокие скорости.
Но на скоростях где-то ниже 20 км/ч, ситуация прямо противоположна. Здесь каждый км/ч отнимает пропускную способность дороги очень заметно. Если мы с 60 км/ч снизили скорость до 7 км/ч по какой-то причине, то мы потеряли в два раза пропускную способность дороги. То есть построили двухполосную дорогу, а едет как будто однополосная.
Продемонстрирую, как это работает. Предположим, есть поток машин определенный. Если у нас скорость выше границы по этому графику, выше 20 км/ч, то спокойно дорога справляется, машины едут. Если по какой-то причине замедлились машины, значит, уже пропускная способность стала ниже той, которая требуется от дороги, и это значит, что машины начинают скапливаться. В данном случае у нас 1200 машин проезжает в час, а выехать может на такой скорости только 1000. Значит, мы собираем 200 машин в час, при длине машины в 5 метров это у нас уже километровая пробка.
Почему же снижаются скорости? Что с этим можно делать?
Первое — когда весь поток останавливается светофором или лежачим полицейским, разбитой дорогой, по какой-то причине дорога есть, но все движутся медленнее.
Вторая причина — сужение дороги из-за конструктивных особенностей, ремонта и так далее. На втором примере хочу чуть подробнее разобраться с поиском проблемных мест.
Типичная картинка, здесь она немного гипертрофирована, дорога по какой-то причине сужается. Проблема в том, что пропускная способность всей дороги определяется тем местом, где она самая низкая. Как цепь рвется по самому слабому звену, так и здесь пропускная способность всей дороги определяется одним место. До и после у нас есть пять полос, они бесполезны. У нас реально есть одна полоса.
Но самое худшее еще и то, что у нас нет даже этой одной полосы, потому что только что мы выяснили, что если у нас в самом узком месте машины двигаются медленно, то здесь пропускная способность дороги теряется. У нас на вид пятиполосная дорога, по факту — 0,5 полос. Таких ситуаций допускать совсем не хотелось бы.
Что с этим можно сделать? Какие есть идеи? Везде сделать одну полосу. Казалось бы, парадокс. Давайте уберем эти полосы, или если это какое-то временное явление, просто обеспечить плавное сужение дороги. Нельзя давать водителям в последний момент перестраиваться, они в этот момент теряют скорость в самом узком месте, это недопустимо. Нужно дать возможность достаточного расстояния, чтобы машины перестроились и не теряя скорости проехали узкое место.
Казалось бы, простая теория, но я покажу пару примеров, как это используется или не используется.
Это, слава богу, исторический снимок в Москве, но он имел место быть. Съезд с внешней стороны МКАД на Ленинградское шоссе в сторону области. Думаю, многие там стояли. Рам сейчас реконструируют, все-таки уже не совсем всё так. Что здесь важно, что мы особенно остров видим? Здесь создана ситуация, когда машины вынуждены снижать скорость. Потому что три полосы врезаются в основной поток, невозможно это сделать неаварийно, если ты не один глубокой ночью, то есть ты вынужден снижать скорость, другие машины снижают скорость, дорога потом сужается, и мы в самом узком месте получаем снижение скорости, и без того в сложной ситуации мы получаем еще снижение пропускной способности.
Второй пример, тоже реальный снимок из того же космоса. Та же ситуация: основная дорога даже более узкая, на съезде у нас не три полосы, а две, но что сделано? Когда происходит слияние, машины, в принципе, друг друга не чувствуют, две полосы параллельно встали. Одни другой не мешают. И дальше у них есть полкилометра на то, пока у них отнимут одну полосу, и еще полкилометра, пока отнимут вторую полосу. Как раз на скорости у них есть возможность перестроиться. Конечно, можно и на такую развязку подать такой поток машин, что она не справится, потому что полос становится меньше, но до определенного предела мы здесь не получим пробку и позволим полной пропускной способности дороги работать.
Хочу подвести итог первой части. На дорогах существуют так называемые бутылочные горлышки, узкие места, которые и определяют пропускную способность дороги, они создают пробки, и если мы хотим что-то с этим делать — два вывода. Надо лечить здесь и не надо лечить больше нигде. Потому что если мы вспомним пятиполосную магистраль, можно ее в любом другом месте расширить до 10 полос, сузить до двух, пригласить ремонтников — никакой проблемы, ничего не поменяется.
Но вот это одно единственное узкое место задает параметры всей трассы.
Мой дальнейший рассказ будет посвящен выяснению того, где же эти места. И не всегда решение проблемы дорогостоящее, не всегда надо строить лишнюю развязку. Иногда надо отнять лишнюю полосу, или если там стоит светофор — может, перенастроить его навсегда или в зависимости от времени дня. Решения необязательно какие-то суперсложные и дорогостоящие.
Как же мы находим эти узкие места? Достаточно просто. Этих данных у Яндекс.Пробок нет, сколько там полос, что и как, но мы можем видеть скорость движения, а она имеет совершенно понятный паттерн: сначала машины едут медленно, потом быстро. И видя такую картинку, особенно если пробка крупная, мы можем сказать, что в этом месте есть какая-то проблема. Какая? Надо идти на место и изучать.
Давайте посмотрим, как можно находить на реальных примерах, где же у нас узкие места. Это Шоссе Энтузиастов, одна из лучших трасс для иллюстрации пробок в Москве. Здесь типичные ежедневные пробки, в начале этой пробки мы должны смотреть, что здесь происходит.
Важный практический нюанс: мы видим, что красное переходит в желтое, а потом в зеленое. Скорее всего, проблема где-то на границе желтого и зеленого. Если у нас есть два узких места, если мы упираемся во второе, то бесполезно расширять первое. Мы расширим первое, и сразу же вся пробка перенесется дальше, в данном случае на 100 метров, поэтому надо смотреть второе узкое место, там стоит светофор, ну и в целом, например, если мы хотим решить проблему пробок, и знаем, что где-то неровная дорога, в первую очередь ее надо здесь выравнивать. Если мы хотим перенастроить светофор, надо в первую очередь посмотреть здесь. Если хотим посмотреть, что там с ограждениями, в первую очередь надо смотреть здесь, в узком месте.
Аналогичная ситуация в обратную сторону. Пробка, легко определяем узкое место, все то же самое.
Не только на эти вопросы можно ответить благодаря поиску узких мест.
В некоторых случаях можно даже ответить на вопрос, стоит ли строить дорогу или нет. Это можно делать не всегда, но иногда можно.
Вот пример из Новосибирска. Здесь предлагалось построить новую дорогу. Случай интересен тем, что она проходит параллельно существующей, поэтому получается достаточно простая аналитика.
Посмотрим пробки в утренний и вечерний час-пик, где у нас узкие места.
Типичная картина пробок в утренний час-пик. Здесь есть затруднение, которое упирается в этот перекресток. Все едут влево — вниз, на юге центр города, с утра. Возможно, надо дать больше приоритета тем, кто едет на юг на этом перекрестке в утренний час-пик.
Вторая проблема здесь — интересный пример, заключающийся в том, что дальше идет сплошная желтая линия почти чуть ли не до самого центра, и это значит, что уже всё, здесь проблема может быть нерешаемой. Когда все упираются в центр, здесь уже не расширишь, здесь опять слава общественному транспорту, потому что когда все пробки упираются в центр, таким способом проблему не решить. Дорога здесь не причем, она никак не расширяет узкое место, значит, никак не ситуацию с пробками не повлияет. Может быть, людям будет удобнее ездить, быстрее, все что угодно, в смысле комфортнее проезжать этот участок, но пробки она не изменит.
Картинка в вечерний час-пик, то же самое, узкие места, возможно, надо дать больший приоритет людям, поворачивающим на север из центра. Здесь какая-то проблема, тут можно дать приоритет тем, кто едет на север, но новая дорога проблему пробок не решит. Простой анализ можно сделать на сервисе за пять минут.
Говоря про сервис, в заключение хочу напомнить: посмотреть типичную карту пробок может любой человек, энтузиаст или мэр, достаточно зайти на Яндекс.Карты, включить Пробки, есть секретная кнопка с часиками, она является машиной времени, вы переключаетесь на статистику пробок, выбираете любой день недели, любое время. Обычно это будни — 8:30 утра, утренний пик, и где-то 18:30 — вечерний пик. И смотрим на пробки.
Вот здесь в Нижнем Новгороде можно выделить какие-то основные места на выезде в пятницу из города, где реально решать проблему и помогать автомобилистам легче выезжать.
Последний практический трюк на примере узкого места:
Те, кто выезжают из центра, на самом деле проходят ряд пробок. Бесполезно решать проблему в первой пробке, мы просто всех автомобилистов отправим удлинять вторую. Либо надо решать все, либо если по одной, то надо решать с последней, как здесь и выделено, потому что дальше уже автомобилисты поедут свободно, но в первых трех они постоят.
Как вариант, можно сказать, что мы проблему не решаем, она такая, здесь слишком много пока сложностей. Но решать только первую и ожидать, что мы что-то улучшим, к сожалению, не приходится.
Все это можно сделать самостоятельно, но если вы готовы влиять на ситуацию и изучать подробнее, то мы в этом готовы вам помочь. Можно через меня спросить. Мы можем не только глазами, но и автоматом находить узкие места, предоставлять такие данные.
Если вы готовы менять ситуацию, мы готовы посчитать уже по этим узким местам время проезда в течение дня, дней недели, и когда будут внесены какие-то изменения, это может быть изменение режима работы светофора, посмотреть, что стало.
Для тех, кто совсем серьезно хочет погружаться в аналитику, невозможно на все вопросы ответить только изучением узких мест. Есть Yandex Data Factory, это отдельное подразделение Яндекса, которое как раз занимается платной аналитикой, к ним уже на коммерческой основе можно приходить за более глубоким анализом, за автоматическими отчетами и тому подобным.
На этом у меня всё.
