圣彼得堡州立大学的科学家们使用数学算法提出了一种解决交通拥堵的方法。 Alexander Krylatov 和 Viktor Zakharov 的研究表明，为了改善大城市的交通状况，基础设施的平衡变化和统一的导航系统会有所帮助。 斯普林格出版了一本数学家专着。
自 50 年代以来，科学家们一直在研究这个问题的答案：
“科技能减少交通拥堵吗？”
随着乘用车在世界范围内变得越来越方便，给大城市带来了交通问题。 长期以来，科学家们一直在寻找解决方案。 自 1950 年代后期以来，交通流理论已成为应用数学的一个独立部分。 并且在最近几十年里，作品的数量成倍增加。
圣彼得堡国立大学能源系统数学建模系教授 Alexander Krylatov 说：“在俄罗斯，组织交通的任务历来都落在运输工程师的肩上。 同时，他们更专注于与网络各个部分的结构变化相关的解决方案，在其吞吐量的系统性增长领域不具备能力。 因此，在交通流量不断增加的情况下，即使工程师设法实现了局部改进，过一段时间交通流量又会恢复到原来的水平，其他地方也会出现同样的拥堵。”
这本专着由两位科学家共同撰写，圣彼得堡州立大学能源系统数学建模系教授 Krylatov 和物理和数学博士 Viktor Zakharov 提出了交通优化的新数学方法，以及尽可能实施它们的方法。
英国数学家的理论指导他们
科学家提出的原则是由英国数学家和运输分析师约翰·格伦·沃德普 (John Glen Wardrop) 的公式指导的。 1952 年，Wardrop 提出了两个原则。 第一个——平衡原则——是一个数学结构，允许你模拟系统，在交通情况下，假设每个司机只追求个人目标。 这就是为什么创建的模型基于这样一个事实，即交通流量的任何变化都应该基于驾驶员的自私行为。
第二个原则——Wardrop 系统优化——表明有可能管理所有车辆。 然而，该专着的作者在第一个原则中准确强调了他们认为驾驶员的行为可以通过道路基础设施的变化间接受到影响。 数学模型使我们能够预测这将如何改变网络每个本地部分的流量。
导航系统必须同步
作者指出，我们今天使用的导航系统对交通流量的管理有很大影响。 在他们看来，最有效的情况是所有司机都使用相同的系统并从一个中心接收有关合适路线的信息。 否则，如果其中一个主要导航突然宣布将其用户重定向以改善城市的交通状况而其他导航不支持它，则更改仍将保留在本地级别 – 系统将重建并且问题不会得到解决。
由于道路的扩展或变窄，交通优化也是可能的，这对于已经存在网络的城市尤其重要。 在这种情况下，通常不可能将道路从交叉路口延伸到交叉路口，并且并不总是建议建造新的交叉路口。
驾车者、电动汽车，也许还有新的道路
Krylatov 解释说：“使用数学方法，我们证明了改善道路网络拓扑结构的最佳方法是最大限度地扩大确定的出发点和驾驶员到达点之间最短路线的路基。 同时，要扩大整条路线，而不能只是一条或几条街道，否则可能会出现“瓶颈”。 之后，您可以前往下一个对驾车者来说最重要的路线。 这保证会导致整个网络的平均移动时间减少”。
在无法修路的情况下，建议采用其他方式：例如禁止沿途停车。 此外，如果城市管理部门希望以这种方式激励司机改用绿色汽车，科学可以帮助为电动汽车开辟专用道路。 特别是对他们来说，可以规划单独的路线。
数字孪生可以帮助我们预见变化的影响
“每年，都会分配大量预算用于改善道路。 交通流量分布的数学理论为有效管理这笔钱提供了一套解决方案，”这位科学家说。 “在这种情况下，数学方法优于工程和经济方法，因为它允许您分析整个运输网络，考虑到其各个元素相互影响的复杂规律。 我们在交通流和网络建模领域做得很好。 现在我们要进入将我们的想法付诸实践的阶段”。
使用数学模型的方法之一可以是在其基础上开发交通系统的数字双胞胎。 这些以计算机程序形式实施的模拟将成为运输工程师手中极其有用的智力工具。
“通过构建运输系统的数字孪生并使用它们来优化流量，可以在使用系统的需求和基础设施能力之间实现平衡。 在经济数字化的背景下，这不太可能被免除，”Viktor Zakharov 补充道。
