I ricercatori dell'ETH hanno dimostrato che possiamo utilizzare la struttura delle reti stradali urbane per prevedere la loro capacità di traffico. Queste informazioni consentono ai pianificatori urbani e dei trasporti di quantificare come i cambiamenti influenzeranno i volumi di traffico.

Le persone che si spostano in auto avranno un'idea di cosa significhi "capacità di traffico", tratto dalla propria esperienza:come un flusso di auto si dirige verso una città la mattina presto, il flusso di traffico inizialmente aumenta, fino a raggiungere un punto critico in termini di numero di veicoli sulle strade. Da questo punto in avanti, ogni auto in più riduce il flusso di traffico, e i veicoli si fermano o formano un ingorgo. Questo punto critico rappresenta la capacità di traffico di una città, o il suo possibile volume massimo di traffico.

Il numero di veicoli che una rete stradale può supportare varia da città a città, ei fattori che influenzano queste diverse capacità di traffico non erano precedentemente quantificati. I ricercatori dell'ETH guidati da Kay Axhausen, Professore di Pianificazione del traffico e dei trasporti, e la professoressa Monica Menendez (ora alla New York University Abu Dhabi) hanno ora utilizzato miliardi di misurazioni del traffico per rivelare una serie di regole che ci consentono di stimare facilmente il numero critico di veicoli, e per estensione, la capacità di traffico della rete stradale di una città.

Analisi dei dati sul traffico di 41 città

Per il loro studio sulla rivista Rapporti scientifici , i ricercatori hanno esaminato miliardi di osservazioni di veicoli da rilevatori di traffico fissi in 41 città in tutto il mondo, tra cui Tokyo e Los Angeles, oltre a numerosi hub europei come Parigi, Londra, Zurigo, Basilea, Berna e Lucerna. Una volta che gli scienziati hanno semplificato gli enormi set di dati e li hanno messi in una forma utilizzabile, hanno iniziato calcolando la capacità di traffico individuale di ogni città. Si sono concentrati sulle auto, escludendo esplicitamente altre forme di trasporto.

Successivamente hanno confrontato le capacità di traffico delle città e hanno cercato caratteristiche che potessero spiegare le differenze tra loro. Di conseguenza, hanno scoperto che alcune caratteristiche topologiche relative al sistema stradale e alla rete di autobus potrebbero spiegare circa il 90 percento delle differenze di capacità di traffico osservate tra le varie città.

Quattro variabili di rete caratteristiche

I ricercatori guidati da Axhausen e Menendez hanno identificato quattro fattori che modellano la rete stradale di una città e ne definiscono infine la capacità di traffico:la densità della rete stradale (misurata in chilometri di corsie per superficie), e la ridondanza della rete nel fornire percorsi alternativi per raggiungere una determinata destinazione. Anche la frequenza dei semafori ha avuto un impatto, così come la densità delle linee di autobus e tram che competono con il traffico veicolare sia per lo spazio che per i diritti di passaggio (come priorità di segnale o corsie preferenziali, una vista comune a Zurigo).

"Questi quattro fattori, il tutto derivato dalle reti bus/tram e dalla viabilità, sono sorprendentemente precisi nello spiegare le differenze di capacità che vediamo da città a città, " spiega Axhausen. Questi risultati hanno permesso loro di consolidare una teoria su cui stavano rimuginando da tempo, tratti da simulazioni precedenti e da una piccola quantità di dati empirici:che, soggetto alla densità veicolare in varie città, i volumi di traffico si comportano in modo simile e seguono gli stessi schemi.

"Ciò significa che possiamo utilizzare l'infrastruttura di una città per prevedere il punto critico, e per estensione, la capacità di traffico della rete, " spiega Lukas Ambühl, uno studente di dottorato nel gruppo di Ingegneria del traffico e uno dei primi autori dello studio.

Calcolo dell'infrastruttura ideale

Un profano potrebbe pensare che sia piuttosto ovvio che la forma di una rete sia legata alla sua capacità di traffico. Però, gli esperti di trasporto dell'ETH considerano tutt'altro che scontato che un sistema caotico come una rete di trasporti urbani, con migliaia di partecipanti che agiscono tutti in modo indipendente, seguirebbero davvero gli stessi schemi in tutte le città esaminate. Ecco perché sono particolarmente affascinati da questo semplice modello.

I risultati sono anche di rilevanza pratica:gli urbanisti possono ora quantificare le loro aspettative su come gli investimenti pianificati oi lavori di costruzione miglioreranno o limiteranno la capacità di traffico della loro rete. Per esempio, la costruzione (o la rimozione) di corsie stradali modifica la densità della rete, mentre un ponte chiave reso inagibile a causa di lavori di ristrutturazione ne riduce la ridondanza. E se le compagnie di trasporto organizzano una corsa più frequente dei trasporti pubblici, ci saranno più autobus sulle strade.

Però, gli autori notano anche i limiti dello studio. Spiegano che il campione, che copre 41 città, era piccolo, e che la maggior parte di queste città erano in Europa. Inoltre, non hanno intrapreso un'esplorazione dettagliata di come i semafori fossero controllati agli incroci. Finalmente, lo studio si è concentrato solo sulle infrastrutture, ignorando le domande della domanda, come il modo in cui i pendolari reagiscono a una situazione del traffico modificata.

Nonostante questo, i risultati potrebbero aiutare le città a creare la loro infrastruttura ideale. "La nostra nuova comprensione della capacità di traffico all'interno delle reti urbane potrebbe non eliminare definitivamente gli ingorghi. Tuttavia, svolgerà probabilmente un ruolo chiave nel migliorare la situazione dei trasporti, " spiega Axhausen.