П’ятниця, 19 Квітня, 2024

Як навігаційні додатки (Waze, Apple Maps, Google Maps) збільшують затори на дорогах

Поширення таких програм, як Waze, Apple Maps і Google Maps, мало зменшити наш час в дорозі, прокладаючи нам оптимальні маршрути. Але виявилося, що поширення навігаційних додатків спричиняє хаос на дорогах. Ці програми призвели до того, що затори тепер є навіть на тих вулицях, де їх ніколи не було.

Такі програми для смартфонів, як Waze , Apple Maps і Google Maps сьогодні широко використовуються, пропонуючи водіям маршрути в режимі реального часу в об’їзд заторів. Приблизно 1 мільярд водіїв у всьому світі використовують такі програми.

Ізраїль був одним із перших, хто відчув біль від навігаційних додатків, тому що там було засновано Waze. Поява цієї програми швидко спричинило такий хаос, що житель району Герцлія Бет подав до суду на компанію.

Проблема загострюється. Містобудівники в усьому світі прогнозували дорожній трафік на основі щільності житлової забудови. Вони передбачали, що будуть щоденні особливості трафіку. Наприклад, в Києві жителі лівого берега щодня масово їдуть вранці на роботу, а ввечері – назад додому. Щоб впоратися з такими денними змінами існує купа відпрацьованих рішень дорожньої інфраструктури: керовані світлофори, інформаційні дисплеї, регулюючи знаки тощо.

Але ці плани з керування трафіком руйнують додатки для онлайн-навігації, створюючи більше проблем, ніж вирішують. Ці навігатори, як правило, оптимізовані для того, щоб окремий водій їхав якомога меншу відстань. Додаткам байдуже, чи можуть вулиці житлових дворів поглинати інтенсивний рух, або те, що автомобілісти, які з’являються в несподіваних місцях, можуть поставити під загрозу безпеку людей.

В 2017 році під час лісових пожеж у  в Лос-Анджелесі чітко проявилась відсутність відповідності між навігаційними додатками і традиційним керуванням дорожнім рухом. Додатки спрямовували водіїв прямо в серце пожежі – на вулиці, які були закриті владою. Це не помилка алгоритмів, просто надзвичайно важко підтримувати актуальну інформацію на дорогах під час швидкоплинних подій. На щастя, у місті був офіцер поліції, який зміг фізично перевести рух на безпечніший маршрут.

Все було добре, поки маршрути були фіксовані

Як правило, базові дорожні карти, які використовуються навігаційними додатками, представляють дороги як п’ять функціональних класів – від багатосмугових автомагістралей до маленьких житлових вулиць. Кожен клас призначений для розміщення різної кількості транспортних засобів, що рухаються за годину зі швидкістю, яка регулюється відповідно до місцевих умов.

Навігаційні системи — спочатку доступні як спеціальні гаджети або вбудовані в панелі приладів автомобіля, а тепер у більшості смартфонів — давно використовують цю інформацію в своїх алгоритмах маршрутизації, щоб обчислити ймовірний час у дорозі та вибрати найкращий маршрут.

Спочатку навігаційні програми використовували ці карти для пошуку всіх можливих маршрутів до місця призначення. Це добре працювало, коли користувачі лише готувались вирушити в подорож.

Однак пошук оптимального маршруту вимагав надто інтенсивних обчислень, щоб бути корисними водіям, які вже в дорозі. Тож розробники програмного забезпечення створили алгоритми, які визначають лише кілька маршрутів, оцінюють час у дорозі кожного з них і вибирають найкращий.

Цей підхід міг пропустити найшвидший маршрут, але загалом він працював досить добре. Користувачі можуть налаштувати ці алгоритми, щоб віддавати перевагу певним типам доріг над іншими, наприклад, віддавати перевагу шосе або уникати їх.

Індустрія цифрових карт невелика. Navteq (тепер Here Technologies) і TomTom, два з перших виробників цифрових карт, почали свою діяльність близько 30 років тому. Вони зосереджені головним чином на створенні наборів даних, зазвичай випускаючи оновлені карти щокварталу. У період між цими випусками карти та маршрути, запропоновані навігаційними програмами, не змінювалися.

Коли можливості навігації перемістилися в додатки на смартфонах, постачальники навігаційних систем почали збирати інформацію про швидкість і місцезнаходження всіх користувачів, які дозволили програмі ділитися своєю інформацією.

Спочатку постачальники систем використовували ці дані GPS як історичні дані в алгоритмах, призначених для оцінки реалістичних швидкостей на дорогах у різний час доби. Вони об’єднали ці оцінки з картами, визначивши червоні, жовті та зелені маршрути, де червоний означав ймовірні затори, а зелений – необмежений потік.

У міру того, як історичні записи даних GPS зростали, а покриття та пропускна здатність стільникових мереж покращилися, розробники почали надавати інформацію про дорожній рух користувачам майже в реальному часі. Оцінки були досить точними для більш популярних програм, які мали найбільше водіїв у певному регіоні.

Динамічне прокладання маршрутів породило хаос

А потім, приблизно у 2013 році, Here Technologies, TomTom, Waze і Google вийшли за рамки простого позначення заторів. Вони почали пропонувати пропозиції щодо зміни маршруту в реальному часі, враховуючи поточний трафік на додаток до характеристик дорожньої мережі. Це дало користувачам можливість обійти уповільнення трафіку, і ось як почався хаос.

На перший погляд, зміна маршруту в реальному часі не є проблемою. Влада населених пунктів робить це постійно, змінюючи сигнали, фази та час світлофорів або встановлюючи знаки про об’їзди.

Справжня проблема полягає в тому, що додатки для керування трафіком не працюють із існуючою міською інфраструктурою, щоб максимально ефективно переміщати дорожній трафік.

По-перше, додатки не враховують особливості того чи іншого району. Пам’ятаєте п’ять класів доріг разом із розрахунковими швидкостями вільного руху, згадані раніше? Це практично все, що програми знають про самі дороги.

Наприклад, вулиця Бакстер у Лос-Анджелесі, де також збільшується кількість аварій через скорочення, викликані додатками, — це надзвичайно крута дорога, яка слідує за тим, що спочатку було мережею козячих доріжок. Але для додатків ця дорога виглядає як будь-яка інша житлова дорога з низьким обмеженням швидкості. Вони припускають, що з обох боків є паркінг, а між ними є місце для двостороннього руху. Додаток не бере до уваги, що дорога має 32-відсотковий ухил і що, коли водій перебуває на вершині, він не бачить дороги попереду та зустрічні машини. Ця сліпа зона змушує водіїв несподівано зупинятися, спричинюючи аварії на цій колись тихій вулиці.

Алгоритми також можуть не враховувати інші характеристики обраного ними шляху. Наприклад, чи входять до маршруту дороги, на яких багато пішоходів? Чи проходить він повз початкову школу? Чи включає він перехрестя, які важко перетнути, наприклад невелику вулицю, що перетинає головну магістраль без світлового сигналу?

На додаток до всіх цих проблем з браком інформації про фактичний стан дороги, навігаційні програми погіршують ситуацію своєю егоїстичністю. З їхньої точки зору кожен транспортний засіб змагається за найшвидший шлях до місця призначення. Це може призвести до того, що маршрутизатор створить нові затори в неочікуваних місцях.

Розглянемо автомобілі, які перетинають вулицю без світлофора. Можливо, автомобіль на меншій дорозі має знак «стоп». Ймовірно, її було спроектовано з цим знаком тому, що рух на головній дорозі зазвичай був досить слабким, і очікувати на перетин було комфортно коротко. Однак додайте автомобілі до цієї головної дороги, і можливості виїхати з другорядної дороги стануть невеликими. Черги автомобілів, які чекають біля знака «стоп», перетікають на сусідні вулиці.

Якщо ви їдете в машині на великій дорозі, можливо, ви мчите до місця призначення. Але якщо ви на меншій дорозі, вам, можливо, доведеться чекати дуже довго, щоб поїхати. І якщо програми спрямовують все більше і більше автомобілів на ці сусідні дороги, коли на головних магістралях виникають аномальні затримки, на невеликих вулицях створюються затори та збільшується ймовірність аварій.

Щоб посилити проблему «егоїстичного маршрутизації», кожен постачальник навігаційних програм — Google, Apple, Waze (зараз належить Google) — працює незалежно. Кожен провайдер отримує дані, що надходять на його сервери, лише зі своїх додатків. Це означає, що кількість користувачів навігаційного додатка змінює розуміння реальності цим додатком.

Якщо аудиторія навігаційного додатку невелика, система може використовувати історичні показники швидкості трафіку в цьому районі замість того, щоб отримувати поточне уявлення про наявні затори.

Міські інженери контролю за дорожнім трафіком також працюють ізольовано, з неповною інформацією, оскільки вони не мають уявлення, про дії навігаційних додатків. Зараз місто втрачає розуміння кількості транспорту, який потребує доступу до його доріг.

Це проблема безпеки в короткостроковій перспективі та проблема планування в довгостроковій: це не дозволяє місту бачити інформацію, яку воно може використати для розробки кращих стратегій пом’якшення трафіку, наприклад, спонукання компаній розглядати різні робочі зміни або операторів автопарків розглядати різні маршрути.

Тим часом райони та жителі дають відсіч чужинцям, які використовують їхні вулиці як проїзди. У перші дні виникнення проблеми, приблизно у 2014 році, жителі намагалися обдурити додатки, щоб вони повірили, що в їхньому районі є аварії, які перешкоджають руху, реєструючи неправдиві інциденти в додатку. Також деякі райони переконали владу встановити лежачі поліцейські, сповільнюючи рух і роблячи час у дорозі більшим. Тобто навігаційний додаток з меншою ймовірністю направлятиме водіїв таким районом.

Місто в Нью-Джерсі, штат Леонія, просто закрило багато своїх вулиць для руху транзитного транспорту, стягуючи великі штрафи з водіїв-нерезидентів. Сусідні міста наслідували цей приклад. І всі зіткнулися з непередбачуваним наслідком того, що їхні місцеві підприємства тепер втрачають клієнтів, які раніше вільно їздили вулицями, зупиняючись біля магазинів та кафе.

Це лише тимчасові заходи; вони служать для зменшення, а не покращення загальної мобільності. Чого ми дійсно хочемо, так це соціально оптимального стану, в якому середній час у дорозі всюди мінімізований.

Як ми об’єднаємо натовпи людей, які стежать за додатками, з  оптимальним керуванням трафіком? Можна почати, об’єднавши всіх гравців у сфері дорожньої мережі в єдину мережу з показом даних в реальному часі. Але залучити всіх до пулу даних буде непросто.

Проте потрібно переконати виробників додатків, що якщо вони обмінюватимуться інформацією один з одним і з міською владою, алгоритми зміни маршруту зможуть розглядати набагато ширшу картину. Вони включатимуть інформацію з фізичної інфраструктури, таку як розклад світлофорів і лічильників, а також кількість транспортних засобів на дорозі. Такий обмін даними зробить їхні додатки кращими, водночас надаючи руку допомоги міським планувальникам.

Справжня проблема з контролем руху полягає у величезному масштабі проблеми. Використання потоку даних від користувачів додатків разом із даними міських датчиків вимагатиме нового рівня аналізу даних, який бере ключову інформацію, об’єднує її, анонімізує та подає у форму, яку легше засвоїти урядом.

Але є й нетехнічні перешкоди. Наприклад, дані про місцезнаходження можуть містити особисту інформацію, якою не можна ділитися без розбору. І поточні бізнес-моделі можуть призвести до того, що комерційні компанії не бажають надавати цінні дані.

Щоб розв’язати як технічні, так і нетехнічні проблеми, знадобляться дослідження та державно-приватне партнерство, щоб зібрати цю кооперативну екосистему дорожнього трафіку.

За матеріалами: Spectrum IEEE

НАПИСАТИ ВІДПОВІДЬ

Коментуйте, будь-ласка!
Будь ласка введіть ваше ім'я

Євген
Євген
Євген пише для TechToday з 2012 року. Інженер за освітою. Захоплюється реставрацією старих автомобілів.

Vodafone

Залишайтеся з нами

10,052Фанитак
1,445Послідовникислідувати
105Абонентипідписуватися