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Le strade a senso unico nei centri città stanno ricevendo uno sguardo critico. I funzionari della città e gli urbanisti hanno iniziato un movimento per convertire le reti stradali del centro città dal loro tradizionale funzionamento a senso unico al funzionamento a due vie. Questo sforzo sembra avere molto successo – molte città (per esempio, Denver, CO; Dallas e Lubbock, TX; Tampa, FL; Des Moines, IA; Salina, KS; Kansas City, MO; Sacramento, CA) hanno recentemente fatto o sono in procinto di fare tali conversioni. Queste conversioni sono destinate a migliorare l’accesso veicolare e a ridurre la confusione del conducente. Molti altri fattori entrano in questa decisione, ma la premessa generale è chiara: i viaggiatori e i residenti preferiscono le strade a doppio senso per una serie di ragioni economiche e di vivibilità, mentre gli ingegneri del traffico e i pianificatori dei trasporti credono che le strade a senso unico servano il traffico in modo più efficiente.
Il nostro studio utilizza un modello di rete del traffico idealizzato per confrontare direttamente l’efficienza delle reti stradali a senso unico e a doppio senso. Si scopre che le strade a doppio senso possono servire il traffico in modo più efficiente, specialmente quando i viaggi all’interno della rete sono brevi.
Le reti stradali a doppio senso aumentano l’attività economica e la vivibilità
L’attuale letteratura sulla progettazione della rete stradale urbana sottolinea che le strade a doppio senso creano livelli più alti di attività economica e migliorano la vivibilità delle aree del centro città. Per esempio, le strade a doppio senso sono migliori per le imprese locali che dipendono fortemente dal traffico di passaggio. Inoltre, i tempi dei segnali stradali sulle strade a doppio senso costringono i veicoli a fermarsi più frequentemente che sulle strade a senso unico, dando ai conducenti una maggiore esposizione alle imprese locali.
Le strade a doppio senso sono anche risultate essere più sicure delle strade a senso unico, per diverse ragioni. Anche se le intersezioni delle strade a doppio senso hanno più manovre conflittuali, le strade a senso unico sono correlate a livelli ridotti di attenzione del conducente. Le strade a senso unico permettono anche velocità di viaggio più elevate, dato che la tempistica dei segnali comporta fermate meno frequenti per i veicoli. I pedoni preferiscono anche attraversare le strade a doppio senso, poiché i conducenti tendono a viaggiare più lentamente su di esse e i conflitti veicolari sono più prevedibili.
Una rete a senso unico può impedire ai conducenti di avvicinarsi alla loro destinazione dalla direzione più logica. Questa incertezza può intimidire i guidatori e, in alcuni casi, renderli riluttanti a tornare.
I visitatori del centro città, sia che arrivino in auto o con i mezzi pubblici, preferiscono le reti stradali a due sensi di marcia a quelle a senso unico perché sono meno confuse. I visitatori che guidano in una rete a due sensi di marcia possono facilmente avvicinarsi alla loro destinazione da qualsiasi direzione. Una rete a senso unico può impedire ai guidatori di avvicinarsi alla loro destinazione dalla direzione più logica. Questa incertezza può intimidire gli automobilisti e, in alcuni casi, renderli riluttanti a tornare. Allo stesso modo, le strade a doppio senso rendono più facile localizzare la fermata del transito per un viaggio di ritorno dal centro – in quasi tutti i casi, la fermata dell’autobus si trova semplicemente dall’altra parte della strada. Nelle reti a senso unico, invece, la fermata per il viaggio di ritorno è di solito su un’altra strada, il che può confondere i visitatori e farli perdere.
Inoltre, le reti stradali a doppio senso permettono agli automobilisti di prendere i percorsi più diretti dall’origine alla destinazione. Consideriamo, per esempio, il viaggio mostrato nella Figura 1a tra l’origine O e la destinazione D. In una rete bidirezionale (indicata dalle frecce che denotano la direzione del viaggio), il conducente può prendere il percorso più diretto da O a D. Confrontate questo percorso con lo stesso viaggio su una rete a senso unico, come mostrato nelle Figure 1b e 1c. Il conducente potrebbe dover percorrere una certa distanza aggiuntiva all’origine (come nella figura 1b), alla destinazione (come nella figura 1c), o a entrambe. Quindi, l’uso di reti stradali a senso unico aumenta la distanza media di guida tra qualsiasi punto di origine-destinazione accoppiato e si tradurrà in un maggior numero di miglia percorse dai veicoli (VMT). Aumentare il VMT significa aumentare il consumo di carburante, le emissioni e l’esposizione agli incidenti.
Le reti stradali a senso unico aumentano il flusso dei veicoli
Le reti stradali a senso unico hanno un vantaggio critico rispetto alle reti stradali a doppio senso: eliminano le manovre di svolta a sinistra in conflitto alle intersezioni. Questo è critico perché le svolte a sinistra riducono i flussi massimi di veicoli alle intersezioni. Per esempio, i veicoli che girano a sinistra che sono mescolati con il traffico di passaggio devono aspettare uno spazio vuoto nel traffico opposto e possono bloccare i veicoli a monte che aspettano di passare. Le corsie separate possono separare i veicoli che girano a sinistra dagli altri veicoli per ridurre questo blocco, ma questa strategia riduce anche la quantità di spazio disponibile per i veicoli rimanenti per muoversi attraverso l’intersezione. I segnali di svolta a sinistra dedicati possono essere usati per eliminare il blocco, ma la loro presenza porta a una tempistica del segnale più complicata e aumenta la quantità di tempo sprecato per il movimento dei veicoli nell’intersezione. Poiché le intersezioni limitano i flussi massimi della rete, ne consegue che le reti stradali a senso unico possono servire flussi massimi di rete più alti (cioè, avere una maggiore capacità di movimento dei veicoli) rispetto alle reti stradali a due vie.
Le ridotte capacità dei veicoli abbassano l’efficienza della rete.
I sostenitori della conversione delle strade a senso unico a due vie citano spesso questa diminuzione della capacità di movimento dei veicoli (oltre al costo e alla fattibilità). Anche se le strade a doppio senso possono aumentare la prosperità e la vivibilità, i decisori temono che la perdita di capacità di movimento dei veicoli si tradurrà in periodi di punta più lunghi e congestionati, in velocità medie dei veicoli più basse e in un aumento del ritardo veicolare. Così, le capacità ridotte dei veicoli abbassano l’efficienza della rete. Peggio ancora, la congestione derivante dalla perdita di capacità di movimento dei veicoli può indurre le persone a evitare il centro città e può contribuire al suo declino come centro di attività economiche e ricreative.
La capacità di trasporto: Una migliore metrica dell’efficienza della rete
La capacità di spostare molti veicoli non riflette l’obiettivo finale di qualsiasi rete di trasporto. L’obiettivo è quello di permettere alle persone di raggiungere le loro destinazioni il più velocemente possibile. La velocità massima alla quale le persone raggiungono le loro destinazioni, conosciuta anche come la capacità della rete di servire i viaggi, cattura più accuratamente questo obiettivo. A parità di condizioni, una rete con una maggiore capacità di trasporto servirà i viaggi dei veicoli con meno ritardo.
Pertanto, anche se la ricerca attuale e la saggezza convenzionale suggeriscono che le reti stradali a senso unico sono più efficienti delle loro controparti a due vie, noi dimostriamo che le reti a senso unico sono talvolta meno efficienti perché limitano la velocità con cui le persone raggiungono le loro destinazioni. Quando questo è il caso, c’è un maggiore incentivo a convertire le reti stradali tradizionali a senso unico in un funzionamento a doppio senso.
Confronto delle reti
Possiamo confrontare direttamente le capacità di servire i viaggi di varie reti a doppio senso e a senso unico. Le reti stradali a due vie differiscono nel loro trattamento delle svolte a sinistra in conflitto alle intersezioni. Qui, consideriamo tre trattamenti per una rete con due corsie di marcia in ogni direzione. La Figura 2 mostra le configurazioni delle intersezioni per queste reti. La tabella 1 riassume i vantaggi e gli svantaggi di questi tre trattamenti.
Le capacità di servire gli spostamenti di queste reti variano in base a fattori quali la distribuzione della domanda, la tempistica dei segnali alle intersezioni e gli schemi di instradamento dei conducenti. Per semplificare l’analisi, confrontiamo le reti in condizioni ideali, che includono modelli di viaggio uniformi, segnali di svolta a sinistra dedicati che sono temporizzati per servire la domanda esistente di svolta a sinistra, e l’instradamento più diretto del conducente. Queste condizioni ideali facilitano una soluzione analitica delle capacità di trasporto delle diverse reti, ma i risultati di questa analisi si applicano anche alle condizioni del mondo reale dove questi presupposti sono rilassati.
La capacità di trasporto di una rete risulta essere un rapporto di due quantità: la sua capacità di movimento dei veicoli e la lunghezza media del viaggio. Il numero di veicoli che possono attraversare un’intersezione durante un ciclo di segnale determina la capacità di movimento dei veicoli. L’applicazione della teoria delle probabilità alla geometria della rete può aiutarci a determinare la lunghezza media del viaggio, determinando quanta distanza i veicoli devono percorrere date le restrizioni di movimento. Entrambe le quantità, e quindi la capacità di movimento della rete, risultano essere una funzione di due parametri chiave: 1) la distanza media tra origini e destinazioni nella rete; e 2) la quantità di tempo sprecato ai segnali di svolta a sinistra. La figura 3 mostra il rapporto tra le capacità di servire gli spostamenti per le reti stradali a due vie rispetto alla rete stradale a senso unico per diversi valori di queste variabili. Questo rapporto misura l’efficienza relativa di una rete bidirezionale rispetto a una rete a senso unico. Valori maggiori di uno implicano che la rete bidirezionale serve i viaggi ad un tasso più alto, mentre valori minori di uno implicano che la rete a senso unico è superiore.
Nella Figura 3 le reti bidirezionali che permettono le svolte a sinistra hanno capacità di servire i viaggi più alte per lunghezze di viaggio più brevi. Quando gli spostamenti sono brevi, la circuitazione aggiuntiva delle reti a senso unico è così dannosa che una più semplice temporizzazione dei segnali all’intersezione (e una maggiore capacità di movimento dei veicoli) non può compensare la distanza di viaggio aggiuntiva. Quando gli spostamenti sono più lunghi, comunque, una temporizzazione più semplice del segnale compensa la corsa aggiuntiva richiesta dalla rete a senso unico. Poiché la lunghezza media degli spostamenti dovrebbe essere proporzionale alla dimensione del centro città, una conversione da senso unico a doppio senso di marcia di una rete cittadina può effettivamente aumentare la capacità della rete di servire gli spostamenti nelle città più piccole. La Figura 3 mostra anche che anche se gli spostamenti sono lunghi, le reti a doppio senso di marcia con tasche di svolta a sinistra possono fornire una capacità di servire gli spostamenti che è solo del 10% inferiore alle reti a senso unico. La lunghezza critica del viaggio che separa i viaggi “brevi” da quelli “lunghi” è una funzione della quantità di tempo sprecato ai segnali di svolta a sinistra dedicati. Come più tempo viene sprecato ai segnali di svolta a sinistra dedicati, questa lunghezza critica di viaggio diminuisce.
La lunghezza critica di viaggio che separa i viaggi “brevi” e “lunghi” è una funzione della quantità di tempo sprecato ai segnali di svolta a sinistra dedicati.
In particolare, la rete a due vie con svolta a sinistra vietata ha sempre una maggiore capacità di servire viaggi anche quando i viaggi sono lunghi. Entrambe le strategie forniscono la stessa capacità di movimento dei veicoli (poiché entrambe eliminano le manovre di svolta conflittuali), ma la rete a due vie con divieto di svolta a sinistra impone percorsi meno tortuosi della rete a senso unico. Infatti, la distanza di viaggio aggiuntiva richiesta in una rete a senso unico è almeno il doppio di quella di una rete a due vie con divieto di svolta a sinistra. Questo ha un senso fisico perché le reti a senso unico sono più restrittive e vietano più movimenti veicolari. Quindi, se le svolte a sinistra sono vietate alle intersezioni, la conversione di una rete a senso unico in una rete a due vie può sempre aumentare la capacità della rete di servire i viaggi anche per le città più grandi con lunghezze medie di viaggio più lunghe.
Conclusione
Contrariamente alla saggezza convenzionale e ai manuali di progettazione, le reti a due vie sono spesso più efficienti delle reti a senso unico. Anche se le reti bidirezionali possono fornire una minore capacità di movimento dei veicoli, esse possono, in alcuni casi, servire i viaggi ad un tasso più alto. Questa capacità di servire i viaggi è una metrica migliore per prevedere le prestazioni della rete durante i periodi di punta. Quando gli spostamenti sono brevi, le reti a due vie che permettono manovre di svolta conflittuali hanno una maggiore capacità di servire gli spostamenti rispetto alle reti a senso unico, perché la circuitazione aggiuntiva nelle reti a senso unico compensa il controllo più efficiente delle intersezioni. Le reti a due vie sono più competitive all’aumentare della lunghezza del ciclo del segnale. Inoltre, le reti a due vie che vietano le svolte a sinistra possono sempre servire i viaggi a una velocità maggiore. Mentre entrambe le strategie eliminano le manovre di svolta conflittuali, le reti a due vie con divieto di svolta a sinistra impongono una minore circuitazione rispetto alle reti a senso unico.
A prescindere dalle dimensioni della città, tuttavia, una conversione da un senso unico a due vie dovrebbe sempre aumentare l’efficienza delle reti del centro città.
Quando si considera la conversione a due vie, gli urbanisti e gli ingegneri del traffico dovrebbero esaminare la lunghezza media del viaggio all’interno della rete. L’intuizione suggerisce che la lunghezza media degli spostamenti tende a essere proporzionale alla dimensione del centro città: i centri più grandi dovrebbero avere una lunghezza maggiore. I centri più piccoli dovrebbero quindi esaminare attentamente il tempo sprecato quando si forniscono segnali di svolta a sinistra dedicati per determinare quale tipo di configurazione di rete bidirezionale utilizzare. Poiché il tempo sprecato diminuisce con la lunghezza media del ciclo, le città più piccole dovrebbero consentire le svolte a sinistra solo quando la lunghezza del ciclo è lunga, e dovrebbero vietare le svolte a sinistra quando la lunghezza del ciclo è breve. I centri più grandi, tuttavia, dovrebbero anche convertirsi al funzionamento a doppio senso ma vietare le svolte a sinistra alle intersezioni. Indipendentemente dalle dimensioni della città, comunque, la conversione da un senso unico a due vie dovrebbe sempre aumentare l’efficienza delle reti cittadine. Dal momento che i residenti preferiscono le reti stradali a doppio senso per una serie di ragioni, la conversione di una rete stradale a senso unico al funzionamento a doppio senso può migliorare sia l’efficienza che la vivibilità delle città.
Questo articolo è adattato dalla versione più lunga, “Analytical Capacity Comparison of One-Way and Two-Way Signalized Street Networks”, originariamente pubblicata su Transportation Research Record.
Altre letture
Carlos F. Daganzo. 2007. “Urban Gridlock: Macroscopic Modeling and Mitigation Approaches”, Transportation Research Part B, 41 (1): 49-62.
Vikash V. Gayah e Carlos F. Daganzo. 2012. “Analytical Capacity Comparison of One-Way and Two-Way Signalized Street Networks,” Transportation Research Record, Forthcoming.
Richard W. Lyles, Chessa D. Faulkner, and Ali M. Syed. 2000. Conversione di strade da un senso unico a due sensi di marcia, East Lansing: Michigan State University, Department of Civil and Environmental Engineering.
G. Wade Walker, Walter M. Kulash, and Brian T. McHugh. 2000. “Strade del centro: Are We Strangling Ourself on One-Way Networks?” Transportation Research Circular, 501 (F-2): 1-18.
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