トラフィックのボトルネック

交通のボトルネックは、道路、道路、または高速道路での車両交通の局所的な混乱です。交通渋滞とは対照的に、ボトルネックは特定の物理的状態の結果であり、多くの場合、道路の設計、タイミングの悪い信号機、または急カーブです。また、車両事故などの一時的な状況によっても発生する可能性があります。

ボトルネックは、他の輸送手段でも発生する可能性があります。キャパシティのボトルネックは、ネットワーク内で最も脆弱なポイントであり、非常に多くの場合、攻撃的または防御的な軍事行動の対象となります。インフラストラクチャによってトラフィックが制限されるパナマ運河など、戦略的に重要な容量のボトルネックは、通常、チョークポイントと呼ばれます。戦術的価値のキャパシティボトルネックは、モビリティコリドーと呼ばれます。

原因

トラフィックのボトルネックは、さまざまなものが原因です。

• 1つ以上の既存の車線が利用できなくなる建設ゾーン（右の図に示されているように）
• 一時的に車線を閉鎖する事故現場
• 低容量の高速道路道路を狭くする
• 地形（例：上り坂、非常に鋭いカーブ）
• タイミングの悪い信号機
• 上流の交通流を中断させる低速車両（「移動ボトルネック」とも呼ばれる）
• ラバーネッキング

ラバーネッキングは、心理的要因によってボトルネックがどのように誘発されるかの例です。たとえば、パトカーで安全に肩に引っ張られた車両は、多くの場合、ドライバーを追い越して、状況を「よく見る」ようにします。

グラフィカルおよび理論的表現

交通流理論を使用して、ボトルネックをモデル化および表現できます。

定常的なボトルネック

一方向に2車線の高速道路を考えてみましょう。基本図が次のようにモデル化されているとします。高速道路のピーク収容能力は、1時間あたりQ台の車両で、1マイルあたりのkc台の車両の密度に対応しています。高速道路は通常、1マイルあたりkj台の車で渋滞します。

容量に達する前に、トラフィックは1時間あたりA台の車両、または1時間あたりより高いB台の車両で流れる場合があります。いずれの場合も、車道の容量が不足しているため、車両の速度はvf （または「フリーフロー」）です。

ここで、特定の位置x0で、高速道路が1車線に狭まると仮定します。 2つのレーンのうち1つしか使用できないため、最大容量はD '（ Qの半分）に制限されています。状態Dは、状態D」と同じ流量を共有し、その車両の密度が高くなっています。

時空間図を使用して、ボトルネックイベントをモデル化できます。時間t0で 、トラフィックがレートBおよび速度vfで流れ始めると仮定します。時間t1の後、車両はより軽い流量Aに到達します。

最初の車両が位置x0に到達する前に、交通の流れは妨げられません。ただし、 x0の下流では、道路が狭くなり、容量が半分に減り、状態Bの容量を下回ります。このため、車両はx0の上流でキューイングを開始します。これは、高密度状態Dで表されます。この状態での車両速度は、基本図からわかるように 、より遅いvdです。ボトルネックの下流で、車両は状態D 'に移行し、再び自由流動速度vfで走行します。

車両が時刻t1からレートAで到着すると、キューは空になり、最終的に消散します。状態Aの流量は、状態DおよびD 'の1レーン容量を下回っています。

時空間図では、サンプルの車両軌道は点線の矢印線で表されます。この図は、車両の遅延とキューの長さを簡単に表すことができます。状態Dの領域内で水平および垂直測定を行うのは簡単です。

動的なボトルネック

この例では、一方向の3車線の交通を考えます。トラックがフリーフロー速度vfよりもゆっくりと速度vで走行を開始すると仮定します。以下の基本図に示すように、速度quは、トラック周辺の減少した容量（ Qの 3分の2、つまり3レーンのうち2レーン）を表します。

状態Aは、速度vfでの通常の接近トラフィックフローを表します。流量quの状態Uは、トラックの上流の待ち行列に対応します。基本図では、車両速度vuは速度vfよりも遅くなっています。しかし、ドライバーがトラックの周りをナビゲートすると、再びスピードアップして下流の状態Dに移行できます。この状態は自由な流れで移動しますが、ボトルネックを回避する車両が少なくなるため、車両密度は低くなります。

時間tで、トラックが自由流動速度からvに減速するとします。状態Uで表されるトラックの後ろにキューが構築されます。状態Uの領域内では、サンプルの軌跡で示されるように、車両はより遅くなります。状態Uは状態Aよりも小さいフローに制限されるため、キューはトラックの後ろに戻り、最終的に高速道路全体を混雑させます（勾配sは負です）。状態Uのフローが高い場合でも、キューは増え続けます。ただし、勾配sが正であるため、バックアップされません。

ボトルネックの特定

パーコレーション理論に基づいて、都市の全世界の交通に影響を及ぼす再発性のボトルネックを検出する方法は、大慶李によって開発されました。