การจราจรคับคั่ง

การจราจรคับคั่ง () คือสภาวะในการขนส่งที่มีลักษณะเด่นคือความเร็วที่ช้าลง เวลาในการเดินทางที่นานขึ้น และมีแถวคอยของยานพาหนะที่เพิ่มขึ้น ปัญหาการจราจรคับคั่งบนโครงข่ายถนนในเมืองได้เพิ่มขึ้นอย่างมากนับตั้งแต่ทศวรรษ 1950 เป็นต้นมา ซึ่งส่งผลให้ถนนหลายสายกลายเป็นสิ่งที่ล้าสมัย เมื่อความต้องการจราจรมีมากพอจนการปฏิสัมพันธ์ระหว่างยานพาหนะทำให้กระแสจราจรช้าลง สิ่งนี้จะนำไปสู่ความคับคั่ง แม้ความคับคั่งสามารถเกิดขึ้นได้กับการขนส่งทุกรูปแบบ แต่บทความนี้จะมุ่งเน้นไปที่ความคับคั่งของยานยนต์บนถนนสาธารณะ ในทางคณิตศาสตร์ การจราจรถูกจำลองเป็นการไหลผ่านจุดที่กำหนดบนเส้นทาง โดยเปรียบเทียบกับพลศาสตร์ของไหล

เมื่อความต้องการเข้าใกล้ขีดความสามารถของถนน (หรือของทางแยกต่าง ๆ ตามแนวถนน) การจราจรคับคั่งรุนแรงก็จะเริ่มขึ้น เมื่อยานพาหนะหยุดนิ่งโดยสมบูรณ์เป็นระยะเวลาหนึ่ง สภาวะนี้เรียกว่า รถติด (traffic jam, traffic snarl-up หรือ tailback) ผู้ขับขี่อาจรู้สึกหงุดหงิดและแสดงความเดือดดาลบนท้องถนนบ่อยครั้งที่ผู้ขับขี่และหน่วยงานวางแผนถนนที่เน้นรถยนต์มักเสนอให้บรรเทาความคับคั่งด้วยการเพิ่มช่องจราจร อย่างไรก็ดี วิธีนี้ไม่เกิดผลดีนักเพราะการเพิ่มขีดความสามารถของถนนเป็นการกระตุ้นให้เกิดความต้องการในการขับขี่มากขึ้น

สาเหตุ
การจราจรคับคั่งเกิดขึ้นเมื่อปริมาณการจราจรที่ต้องการใช้พื้นที่มีมากกว่าความจุของถนนที่มีอยู่ จุดนี้มักถูกเรียกว่า "จุดอิ่มตัว" (saturation) มีหลายสถานการณ์ที่เฉพาะเจาะจงสามารถเป็นสาเหตุหรือทำให้การจราจรคับคั่งรุนแรงขึ้นได้ ส่วนใหญ่มักจะลดความจุของถนน ณ จุดใดจุดหนึ่งหรือตลอดความยาวของถนนนั้นหรือเพิ่มจำนวนยานพาหนะที่จำเป็นต่อการขนส่งผู้คนหรือสินค้าในปริมาณที่กำหนด การจราจรคับคั่งประมาณครึ่งหนึ่งเป็นปัญหาที่เกิดขึ้นซ้ำและมีสาเหตุมาจากปริมาณรถที่หนาแน่นเป็นหลัก ส่วนที่เหลือส่วนใหญ่เกิดจากอุบัติเหตุ การซ่อมถนน และสภาพอากาศ ในแง่ของการปฏิบัติการจราจร ปริมาณน้ำฝนที่ตกลงมาจะลดความจุและความเร็วในการขับขี่ ส่งผลให้เกิดความคับคั่งและความสูญเสียด้านประสิทธิภาพของเครือข่ายถนนเพิ่มขึ้น

เหตุการณ์เล็กน้อย เช่น การชน หรือแม้แต่การเบรกรถอย่างรุนแรงเพียงคันเดียวในสภาพการจราจรที่เคยไหลลื่น ก็อาจทำให้เกิดผลกระทบแบบระลอกคลื่นหรือความล้มเหลวแบบต่อเนื่องที่เรียกว่าคลื่นจราจร (traffic wave) ซึ่งจะแพร่กระจายออกไปและสร้างการจราจรติดขัดที่ยืดเยื้อ ทั้งที่หากไม่มีเหตุการณ์นี้ การจราจรปกติอาจดำเนินต่อไปได้อีกระยะหนึ่ง

การแยกพื้นที่ทำงานและที่พักอาศัย
ผู้คนมักทำงานและอาศัยอยู่ในพื้นที่ที่แตกต่างกันของเมือง สถานที่ทำงานหลายแห่งตั้งอยู่ในย่านธุรกิจกลาง (central business district) ซึ่งอยู่ห่างไกลจากพื้นที่อยู่อาศัย ทำให้เกิดการเดินทางไปกลับระหว่างบ้านและที่ทำงานตามรายงานที่เผยแพร่โดยสำนักสำมะโนสหรัฐใน ค.ศ. 2011 พบว่ามีประชากรในสหรัฐรวม 132.3 ล้านคนที่เดินทางไปกลับระหว่างที่ทำงานและที่อยู่อาศัยทุกวัน

การเดินทางเพื่อรับหรือให้บริการ
ผู้คนอาจต้องเดินทางไปมาภายในเมืองเพื่อรับสินค้าและบริการ เช่น การไปซื้อสินค้าหรือเข้าชั้นเรียนในส่วนอื่นของเมือง บรัสเซลส์ เมืองในเบลเยียมที่มีเศรษฐกิจภาคบริการแข็งแกร่ง มีปัญหาการจราจรคับคั่งที่เลวร้ายที่สุดแห่งหนึ่งของโลก โดยผู้คนต้องเสียเวลาอยู่ในรถติดถึง 74 ชั่วโมงใน ค.ศ. 2014

ทฤษฎีทางเศรษฐศาสตร์

ถนนที่มีการจราจรคับคั่งอาจถูกมองว่าเป็นตัวอย่างของ "โศกนาฏกรรมของส่วนรวม" (tragedy of the commons) เพราะถนนในพื้นที่ส่วนใหญ่ใช้งานได้ฟรี ณ จุดใช้งาน จึงมีแรงจูงใจทางการเงินเพียงเล็กน้อยที่ทำให้ผู้ขับขี่ไม่อยากใช้งานถนนมากเกินไป จนกระทั่งการจราจรล่มสลายกลายเป็นรถติด ซึ่งเป็นจุดที่อุปสงค์จะถูกจำกัดด้วยค่าเสียโอกาส มีการเสนอให้ใช้มาตรการทั้งการแปรรูปทางหลวง และการเก็บภาษีจราจร (road pricing) เพื่อลดความคับคั่งผ่านแรงจูงใจและแรงจูงใจเชิงลบทางเศรษฐกิจ ความคับคั่งยังสามารถเกิดขึ้นได้จากเหตุการณ์ที่ไม่เกิดขึ้นซ้ำบนทางหลวง เช่น อุบัติเหตุ หรือการซ่อมถนน ซึ่งอาจลดความจุของถนนให้ต่ำกว่าระดับปกติ
นักเศรษฐศาสตร์ แอนโทนี ดาวนส์ ให้เหตุผลว่า การจราจรคับคั่งในช่วงเร่งด่วนนั้นเลี่ยงไม่ได้เพราะประโยชน์ของการมีวันทำงานที่เป็นมาตรฐานค่อนข้างชัดเจน ในระบบเศรษฐกิจแบบทุนนิยม สินค้าสามารถจัดสรรได้ด้วยการกำหนดราคา (ความสามารถในการจ่าย) หรือการเข้าคิว (ใครมาก่อนได้ก่อน) และความคับคั่งเป็นตัวอย่างของอย่างหลัง แทนที่จะใช้วิธีแก้ปัญหาแบบดั้งเดิมที่เรียกว่า "การขยายท่อ" (making the "pipe" large enough) เพื่อรองรับอุปสงค์รวมสำหรับการเดินทางในช่วงเวลาเร่งด่วน (วิธีแก้ปัญหาด้านอุปทาน หรือ supply-side solution) โดยการขยายถนนหรือเพิ่ม "แรงดันการไหล" ผ่านระบบทางหลวงอัตโนมัติ ดาวนส์สนับสนุนให้มีการใช้การเก็บภาษีจราจรมากขึ้นเพื่อลดความคับคั่ง (วิธีแก้ปัญหาด้านอุปสงค์ หรือ demand-side solution ซึ่งเป็นการปันส่วนอุปสงค์อย่างมีประสิทธิภาพ) และนำรายได้ที่ได้ไปใช้ในโครงการขนส่งสาธารณะ

งานวิจัยใน ค.ศ. 2011 ในวารสาร The American Economic Review ชี้ให้เห็นว่า อาจมี "กฎพื้นฐานของจราจรคับคั่ง" (fundamental law of road congestion) นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยโทรอนโตและโรงเรียนเศรษฐศาสตร์ลอนดอนได้วิเคราะห์ข้อมูลจากระบบตรวจสอบและประสิทธิภาพทางหลวงสหรัฐใน ค.ศ. 1983, 1993 และ 2003 รวมถึงข้อมูลประชากร การจ้างงาน ภูมิศาสตร์ ระบบขนส่งมวลชน และปัจจัยทางการเมือง พวกเขาสรุปว่าจำนวนยานพาหนะ-กิโลเมตรที่เดินทาง (VKT) จะเพิ่มขึ้นในสัดส่วนโดยตรงกับความยาวช่องจราจร-กิโลเมตรของถนนที่มีอยู่ ข้อสรุปนี้บ่งชี้ว่าการสร้างถนนใหม่และการขยายถนนที่มีอยู่จะส่งผลให้มีปริมาณการจราจรเพิ่มขึ้นเท่านั้น ซึ่งจะเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องจนกระทั่งความคับคั่งสูงสุดกลับสู่ระดับเดิม

การจัดประเภทและการสร้างแบบจำลอง
การจัดประเภทการจราจรเชิงคุณภาพมักทำในรูปของมาตรวัดระดับการให้บริการ (Level of Service - LOS) แบบหกระดับ A–F ซึ่งถูกกำหนดไว้ในคู่มือความจุทางหลวง (Highway Capacity Manual) อันเป็นเอกสารของสหรัฐที่ใช้กันทั่วโลก (หรือใช้เป็นพื้นฐานสำหรับแนวปฏิบัติของประเทศต่าง ๆ) แม้ระบบนี้โดยทั่วไปจะใช้ความล่าช้าเป็นพื้นฐานในการวัด แต่การวัดและวิธีทางสถิติที่เจาะจงจะแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับลักษณะสถานที่ที่กำลังอธิบาย ตัวอย่างเช่น ขณะที่เปอร์เซ็นต์ของเวลาที่ใช้ในการขับตามยานพาหนะที่เคลื่อนที่ช้ากว่าเป็นปัจจัยในการกำหนด LOS สำหรับถนนสองเลนในชนบท แต่ LOS สำหรับสี่แยกในเขตเมืองจะรวมการวัด เช่น จำนวนผู้ขับขี่ที่ถูกบังคับให้ต้องรอผ่านรอบสัญญาณไฟมากกว่าหนึ่งรอบTraffic Engineering, Third Edition.  Roger P. Roess, Elana S. Prassas, and William R. McShane.  

การจัดความคับคั่งของการจราจรอีกรูปแบบหนึ่งเชื่อมโยงกับลักษณะเชิงพื้นที่และเวลาที่พบบ่อยของการจราจรคับคั่งที่พบในข้อมูลการจราจรที่วัดได้ ลักษณะเชิงประจักษ์เชิงพื้นที่และเวลาที่พบบ่อยเหล่านี้คือลักษณะที่มีคุณภาพเหมือนกันสำหรับทางหลวงที่แตกต่างกันในประเทศต่าง ๆ ซึ่งวัดผลตลอดหลายปีของการสังเกตการณ์จราจร ลักษณะที่พบบ่อยของการจราจรคับคั่งนั้นไม่ขึ้นอยู่กับสภาพอากาศ สภาพถนน โครงสร้างพื้นฐานของถนน เทคโนโลยียานยนต์ ลักษณะของผู้ขับขี่ ช่วงเวลาของวัน ฯลฯ ตัวอย่างของลักษณะที่พบบ่อยของการจราจรคับคั่งคือลักษณะ [J] และ [S] สำหรับระยะของการจราจรติดขัดแบบกว้างที่เคลื่อนที่ (wide moving jam) และการไหลแบบซิงโครไนซ์ (synchronized flow) ตามลำดับ ซึ่งพบในทฤษฎีจราจรสามระยะของบอริส เคอร์เนอร์ ลักษณะที่พบบ่อยของการจราจรคับคั่งสามารถสร้างขึ้นใหม่ในพื้นที่และเวลาได้โดยใช้แบบจำลอง ASDA และ FOTOthumb|300px|right|แผนภาพความเร็ว-การไหลสำหรับทางหลวง ละเว้นมาตราส่วน เมื่อปริมาณยานพาหนะต่อชั่วโมงขึ้นไปถึงระดับ 75%-100% ของความจุถนน การไหลของการจราจรจะเปลี่ยนจากการไหลอย่างอิสระ (สีเขียว) ไปสู่การจราจรคับคั่ง (สีเทา) และทำให้ทั้งปริมาณและความเร็วลดลง วงรีสีแดงแสดงถึงการจราจรในช่วงชั่วโมงเร่งด่วน

วิศวกรจราจรบางคนพยายามนำกฎของพลศาสตร์ของไหลมาประยุกต์ใช้กับการไหลของการจราจร โดยเปรียบเทียบกับการไหลของของไหลในท่อ การจำลองความคับคั่งและการสังเกตการณ์แบบเรียลไทม์แสดงให้เห็นว่าในการจราจรที่หนาแน่นแต่ยังไหลลื่นอยู่ รถติดสามารถเกิดขึ้นได้เองตามธรรมชาติ โดยมีสาเหตุมาจากเหตุการณ์เล็กน้อย ("เอฟเฟกต์ผีเสื้อ") เช่น การเลี้ยวอย่างกะทันหันของผู้ขับขี่เพียงคนเดียว นักวิทยาศาสตร์ด้านการจราจรเปรียบเทียบสถานการณ์เช่นนี้กับการแข็งตัวอย่างกะทันหันของของเหลวเย็นยวดยิ่งCritical Mass – Ball, Philip, 

เนื่องจากมีความสัมพันธ์ที่ไม่ดีระหว่างแบบจำลองทางทฤษฎีกับการไหลของการจราจรที่สังเกตการณ์ได้จริง นักวางแผนการขนส่งและวิศวกรทางหลวงจึงพยายามคาดการณ์การไหลของการจราจรโดยใช้แบบจำลองเชิงประจักษ์ แบบจำลองการจราจรที่ใช้งานของพวกเขามักใช้การผสมผสานของคุณสมบัติแบบมหภาค จุลภาค และเมโซสโคปิก และอาจเพิ่มผลกระทบของเอนโทรปีของเมทริกซ์ โดยการจัดกลุ่มยานพาหนะเป็น "ขบวน" และการสุ่มรูปแบบการไหลภายในส่วนย่อยแต่ละส่วนของเครือข่าย จากนั้นแบบจำลองเหล่านี้จะถูกปรับเทียบโดยการวัดการไหลของการจราจรจริงบนเส้นทางในเครือข่ายและปรับการไหลพื้นฐานตามนั้น

ทีมนักคณิตศาสตร์จาก MIT ได้พัฒนาแบบจำลองที่อธิบายถึงการก่อตัวของ "รถติดผี" (phantom jams) ซึ่งความปั่นป่วนเล็กน้อย (ผู้ขับขี่เหยียบเบรกแรงเกินไปหรือขับเข้าใกล้รถคันอื่นมากเกินไป) ในการจราจรที่หนาแน่นสามารถถูกขยายกลายเป็นรถติดเต็มรูปแบบที่พยุงตัวเองไว้ได้ หัวใจสำคัญของการศึกษานี้คือการตระหนักว่าคณิตศาสตร์ของการจราจรติดขัดดังกล่าว ซึ่งนักวิจัยเรียกว่า "jamitons" นั้นมีความคล้ายคลึงอย่างน่าประหลาดกับสมการที่อธิบายคลื่นระเบิดที่เกิดจากการระเบิด ตามคำกล่าวของอัสลัน คาซิมอฟ อาจารย์ประจำภาควิชาคณิตศาสตร์ของ MIT การค้นพบดังกล่าวทำให้ทีมสามารถแก้ไขสมการการจราจรติดขัดที่ถูกตั้งทฤษฎีไว้ครั้งแรกในทศวรรษ 1950 ได้

ผลกระทบด้านลบ
การจราจรคับคั่งมีผลกระทบด้านลบหลายประการ:
 การเสียเวลา ของผู้ขับขี่และผู้โดยสาร ("ค่าเสียโอกาส" ) เนื่องจากเป็นกิจกรรมที่ไม่ได้ก่อให้เกิดผลผลิตสำหรับคนส่วนใหญ่ ความคับคั่งจึงลดความแข็งแกร่งทางเศรษฐกิจในระดับภูมิภาค
 ความล่าช้า ซึ่งอาจส่งผลให้มาถึงที่ทำงาน การประชุม และการศึกษาล่าช้า นำไปสู่การสูญเสียทางธุรกิจ การดำเนินการทางวินัย หรือความสูญเสียส่วนตัวอื่น ๆ
 การไม่สามารถคาดการณ์เวลาเดินทางได้อย่างแม่นยำ ทำให้ผู้ขับขี่ต้องจัดสรรเวลาเดินทางเผื่อไว้ ("just in case") มากขึ้น และมีเวลาน้อยลงสำหรับกิจกรรมที่สร้างสรรค์
 การสิ้นเปลืองเชื้อเพลิงซึ่งเพิ่มมลพิษทางอากาศและการปล่อยคาร์บอนไดออกไซด์เนื่องจากการติดเครื่องยนต์อยู่กับที่การเร่งความเร็วและการเบรกบ่อยครั้ง
 การสึกหรอของยานพาหนะอันเป็นผลมาจากการติดเครื่องยนต์อยู่กับที่และการเร่งและเบรกบ่อยครั้ง นำไปสู่การซ่อมแซมและการเปลี่ยนอะไหล่บ่อยขึ้น
 ผู้ขับขี่ที่เครียดและหงุดหงิด กระตุ้นให้เกิด "ความเดือดดาลบนท้องถนน" และลดสุขภาพของผู้ขับขี่
 กรณีฉุกเฉิน การจราจรที่ถูกปิดกั้นอาจขัดขวางการเดินทางของรถฉุกเฉินที่กำลังมุ่งหน้าไปยังจุดหมายที่จำเป็นเร่งด่วน
 ผลกระทบรั่วไหลจากถนนสายหลักที่คับคั่งไปยังถนนรองและถนนซอยเมื่อผู้คนพยายามใช้เป็นเส้นทางทางเลือก ('rat running' หรือการลัดเลาะ) ซึ่งอาจส่งผลกระทบต่อความน่าอยู่ของย่านที่อยู่อาศัยและราคาอสังหาริมทรัพย์
 โอกาสเกิดการชนสูงขึ้น เนื่องจากระยะห่างที่กระชั้นชิดและการหยุด-ออกตัวอย่างต่อเนื่อง

ความเดือดดาลบนท้องถนน
คือพฤติกรรมก้าวร้าวหรือโกรธโดยผู้ขับขี่ยานยนต์หรือยานพาหนะอื่น ๆ พฤติกรรมดังกล่าวอาจรวมถึงการแสดงท่าทางหยาบคาย การดูถูกด้วยวาจา การขับขี่อย่างจงใจในลักษณะไม่ปลอดภัยหรือคุกคาม หรือการขู่คุกคาม ความเดือดดาลบนท้องถนนสามารถนำไปสู่การทะเลาะวิวาท การทำร้ายร่างกาย และการชนที่ส่งผลให้เกิดการบาดเจ็บและถึงแก่ชีวิตได้ อาจถูกพิจารณาว่าเป็นกรณีรุนแรงที่สุดของการขับขี่ที่ก้าวร้าว (aggressive driving)thumb|ตัวอย่างสถานการณ์การจราจรในอักกรา ประเทศกานา ที่มีการปล่อยคาร์บอนในอากาศเพิ่มมากขึ้น|257x257pxคำนี้มีต้นกำเนิดในสหรัฐในช่วง ค.ศ. 1987–1988 (โดยเฉพาะจากผู้ประกาศข่าวที่ KTLA สถานีโทรทัศน์ท้องถิ่น) เมื่อเกิดเหตุกราดยิงบนทางด่วนหลายครั้งบนทางด่วน 405, 110 และ 10 ในลอสแอนเจลิส รัฐแคลิฟอร์เนีย การกราดยิงเหล่านี้ถึงกับกระตุ้นให้สโมสรยานยนต์ AAA ออกคำแนะนำแก่สมาชิกเกี่ยวกับวิธีการตอบสนองต่อผู้ขับขี่ที่มีความเดือดดาลบนท้องถนนหรือการขับขี่และการแสดงท่าทางก้าวร้าว

 ความสูญเสียทางเศรษฐกิจ 
+พื้นที่ความสูญเสีย (พันล้านดอลลาร์สหรัฐ)อ้างอิงสหรัฐอเมริกา305สหราชอาณาจักร52.01 นครนิวยอร์ก33.7ลอสแอนเจลิส19.2เมโทรมะนิลา18.615 บังกลาเทศ11.4ซานฟรานซิสโก10.6แอตแลนตา7.1 จาการ์ตา5ธากา4.463เขตมหานครโทรอนโตและแฮมิลตัน3.3

ผลกระทบด้านบวก
การจราจรคับคั่งมีประโยชน์ในการกระตุ้นให้ผู้ขับขี่ปรับเวลาการเดินทางใหม่เพื่อให้พื้นที่ถนนที่มีราคาสูงถูกใช้งานอย่างเต็มที่มากขึ้นต่อวัน นอกจากนี้ยังอาจส่งเสริมให้ผู้เดินทางเลือกรูปแบบการเดินทางทางเลือกที่มีผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมน้อยกว่า เช่น ระบบขนส่งสาธารณะ หรือจักรยาน

มีการโต้แย้งว่าการจราจรคับคั่งโดยการลดความเร็วของถนนในเมืองอาจช่วยลดความถี่และความรุนแรงของการเกิดอุบัติเหตุบนท้องถนนได้ งานวิจัยล่าสุดชี้ให้เห็นว่ามีความสัมพันธ์ในรูปแบบ "เส้นโค้งรูปตัวยู" ระหว่างจำนวนอุบัติเหตุกับการไหลของการจราจร หมายความว่าอุบัติเหตุไม่ได้เกิดขึ้นมากแค่เฉพาะในช่วงที่มีความคับคั่งสูงเท่านั้น แต่ยังเกิดขึ้นเมื่อมียานพาหนะบนถนนน้อยมากด้วย

 อ้างอิง 

หมวดหมู่:การขนส่งทางถนน
หมวดหมู่:การจัดการจราจรทางถนน
หมวดหมู่:ความน่าเชื่อถือในการขนส่ง