Os pesquisadores da ETH mostraram que podemos usar a estrutura das redes viárias urbanas para prever sua capacidade de tráfego. Essas informações permitem que planejadores urbanos e de transporte quantifiquem como as mudanças influenciarão os volumes de tráfego.

As pessoas que se deslocam de carro terão uma ideia do que significa "capacidade de tráfego", extraídos de sua própria experiência:enquanto um fluxo de carros entra em uma cidade no início da manhã, o fluxo de tráfego aumenta inicialmente - até que um ponto crítico seja alcançado em termos de número de veículos nas estradas. Deste ponto em diante, cada carro adicional reduz o fluxo de tráfego, e os veículos param ou formam um engarrafamento. Este ponto crítico representa a capacidade de tráfego de uma cidade, ou seu possível volume máximo de tráfego.

O número de veículos que uma rede rodoviária pode suportar difere de cidade para cidade, e os fatores que influenciam essas diferentes capacidades de tráfego não eram previamente quantificados. Pesquisadores ETH liderados por Kay Axhausen, Professor de Planejamento de Tráfego e Transporte, e a professora Monica Menendez (agora na New York University Abu Dhabi) já usou bilhões de medições de tráfego para revelar um conjunto de regras que nos permitem estimar facilmente o número crítico de veículos, e por extensão, a capacidade de tráfego da rede viária de uma cidade.

Análise de dados de tráfego de 41 cidades

Para seu estudo no jornal Relatórios Científicos , os pesquisadores analisaram bilhões de observações de veículos a partir de detectores de tráfego estacionários em 41 cidades ao redor do mundo, incluindo Tóquio e Los Angeles, bem como vários centros europeus, como Paris, Londres, Zurique, Basel, Berna e Lucerna. Depois que os cientistas simplificaram os enormes conjuntos de dados e os colocaram em uma forma utilizável, eles começaram calculando a capacidade de tráfego individual de cada cidade. Eles se concentraram em carros, excluindo explicitamente outras formas de transporte.

Posteriormente, compararam as capacidades de tráfego das cidades e procuraram características que pudessem explicar as diferenças entre elas. Como resultado, eles descobriram que certas características topológicas relacionadas ao sistema viário e à rede de ônibus poderiam explicar cerca de 90 por cento das diferenças na capacidade de tráfego que observaram entre as várias cidades.

Quatro variáveis ​​de rede características

Os pesquisadores liderados por Axhausen e Menendez identificaram quatro fatores que moldam a rede rodoviária de uma cidade e, em última análise, definem sua capacidade de tráfego:a densidade da rede rodoviária (medida em quilômetros de pistas por superfície), e a redundância da rede no fornecimento de rotas alternativas para chegar a um determinado destino. A frequência dos semáforos também teve um impacto, assim como a densidade das linhas de ônibus e bonde que competem com o tráfego de veículos por espaço e direitos de passagem (como prioridade de sinalização ou faixas de ônibus, uma visão comum em Zurique).

"Esses quatro fatores, todos derivados de redes de ônibus / bonde e do sistema viário, são surpreendentemente precisos ao explicar as diferenças de capacidade que vemos de cidade para cidade, "explica Axhausen. Essas descobertas permitiram que eles firmassem uma teoria sobre a qual vinham refletindo há muito tempo, extraído de simulações anteriores e uma pequena quantidade de dados empíricos:que, sujeito à densidade veicular em várias cidades, os volumes de tráfego se comportam de maneira semelhante e seguem os mesmos padrões.

"Isso significa que podemos usar a infraestrutura de uma cidade para prever o ponto crítico, e por extensão, a capacidade de tráfego da rede, "explica Lukas Ambühl, Doutoranda do grupo de Engenharia de Tráfego e uma das primeiras autoras do estudo.

Calculando a infraestrutura ideal

Um leigo pode pensar que é bastante óbvio que a forma de uma rede está ligada à sua capacidade de tráfego. Contudo, os especialistas em transporte da ETH consideram tudo menos evidente que um sistema tão caótico quanto uma rede de transporte urbano, com milhares de participantes agindo de forma independente, realmente seguiria os mesmos padrões em todas as cidades examinadas. É por isso que eles estão particularmente fascinados por este modelo simples.

Os resultados também são de relevância prática:os planejadores urbanos podem agora quantificar suas expectativas de como os investimentos planejados ou as obras de construção irão melhorar ou limitar a capacidade de tráfego de sua rede. Por exemplo, construir (ou remover) faixas de rodagem muda a densidade da rede, enquanto uma ponte-chave sendo tornada inutilizável devido a trabalhos de reforma diminui sua redundância. E se as empresas de transporte providenciarem que o transporte público funcione com mais frequência, haverá mais ônibus nas estradas.

Contudo, os autores também observam as limitações do estudo. Eles explicam que a amostra, cobrindo 41 cidades, Era pequeno, e que a maioria dessas cidades ficava na Europa. Além disso, eles não empreenderam uma exploração detalhada de como os semáforos eram controlados nos cruzamentos. Finalmente, o estudo focou apenas em infraestrutura, desconsiderando questões de demanda, por exemplo, como os passageiros reagem a uma situação de tráfego alterada.

Apesar disso, os resultados podem ajudar as cidades a criar sua infraestrutura ideal. "Nosso novo entendimento da capacidade de tráfego nas redes urbanas pode não acabar com os engarrafamentos para sempre. No entanto, provavelmente terá um papel fundamental na melhoria da situação do transporte, "Axhausen explica.