Primjena dijagrama uzročnih petlji u (gradskom) prometnom sustavu.

Dijagram uzročnih petlji (Causal Loop Diagram) već sam spomenuo u jednoj prijašnjoj temi i koristio sam kao alat opisivanja problema sustavske dinamike. Promet je (pre)složen sustav i rijetko se može naći bolji analitički ili mentalni alat za opisivanje međusobnih odnosa u prometnom procesu. Uvodno ću telegrafski podsjetiti na osnovne pojmove.

Imamo sustav s varijablama (variables), međusobno povezanim svezama koje imaju određeni polaritet i određeno usmjerenje. Mnoge varijable su povezane u povratne petlje (feedback loops) – zatvoreni lanac uzročno-posljedičnih sveza u kojima promjena jedne varijable s vremenom djeluje na samu sebe i sve ostale varijable u petlji. Već sam se dotakao povratne petlje kao dobrog mentalnog modela.
Nabolje objasniti jednostavnim primjerom.

Imamo tri varijable:

• Zagušenje nam opisuje (ne)prihvatljivo stanje prometa,
• Korištenje automobila pokazuje razinu utjecaja individualnog motornog prometa,
• Privlačnost javnog prijevoza pokazuje stupanj atraktivnosti (i korištenja ) javnog prijevoza; valja naglasiti da govorimo o javnom prijevozu u razini s automobilskim prometom, što je karakteristično za hrvatske uvjete.

Sveza između Zagušenja i Privlačnosti javnog prijevoza je negativna (-) jer povećanje prve varijable dovodi do smanjenja druge i obrnuto. Veće zagušenje u prometu smanjuje atraktivnost javnog prijevoza ili obrnuto, manje zagušenje čini javni prijevoz bržim i točnijim (pouzdanijim) pa se povećava njegova atraktivnost.

Sveza između Korištenja automobila i Zagušenja je pozitivna (+) jer povećanje prve varijable uzrokuje povećanje druge (ili smanjenje prve uzrokuje smanjenje druge): veće korištenje automobila povećava prometna zagušenja, a manje korištenje automobila ide u prilog smanjenju zagušenja.

Sveza između Privlačnosti javnog prijevoza i Korištenja automobila je negativna, ali ima i oznaku dvije crtice. Crtice označavaju kašnjenje djelovanja (delay). To je važna karakteristika dijagrama uzročnih petlji; vremenski raskorak između uzroka i posljedice. Znamo da protek vremena znakovito utječe na ponašanje nekog sustava, najčešće negativno pa se ovom karakteristikom približavamo realnom svijetu. U ovoj svezi povećanje Privlačnosti javnog prijevoza neće odmah utjecati na promjenu Korištenja automobila. Utjecat će, ali s određenim vremenskim odmakom, jer znamo koliko je ljudima teško prihvatiti promjene.

U dijagramu možemo prepoznati dvije petlje. Jedna je označena kao uravnotežujuća petlja (B – Balancing loop). Kako znamo da je uravnotežujuća/balansirajuća? Gledamo broj predznaka “–”. Ako ih je neparan broj radi se uravnotežujućoj petlji koja teži stabilnosti (equilibrium). Promjena u jednom smjeru pokreće suprotnu reakciju koja sustav vraća prema ciljanom stanju:

• povećanje zagušenja će smanjiti broj automobila (dio korisnika će prestati koristiti automobil), a manje automobila će smanjiti zagušenje,
• malo zagušenje će potaknuti na veće korištenje automobila, što će u konačnici dovesti do povećanja zagušenja pa će su sustav reagirati prema prethodnom navodu.

Zato se govori da uravnotežujuća petalja sustav vodi prema dinamičkoj ravnoteži (dynamic equilibrium).

Druga petlja je pojačavajuća petlja (R – Reinforcing loop) jer imamo paran broj predznaka “–”, ili ne postoje negativne sveze, gdje promjena jedne varijable uzrokuje daljnje promjene u istom smjeru. Ove petlje stvaraju eksponencijalni rast ili pad (exponential growth or decay):

• povećanje zagušenja će smanjiti privlačnost javnog prijevoza čime se potiče korištenje automobila što u konačnici znači povećanje zagušenja,
• smanjenje zagušenja povećava privlačnost javnog prijevoza čime se smanjuje potreba za korištenjem automobila što još više smanjuje zagušenje.

Niti je svaka uravnotežujuća petlja dobra, niti je svaka pojačavajuća petlja loša, što pokazuju i prethodni opisi. Jasno je da treba težiti većem broju uravnotežujućih petlji jer omogućuju postizanje dinamičke ravnoteže sustava.

Pokušat ću napraviti jedan koliko-toliko realan hrvatski lokalni prometni sustav gdje javni i individualni promet dijele najčešće iste prometne površine, a ujedno su i standardni oponenti. Javni prijevoz je predstavljen atributom privlačnosti (željom građana za korištenjem), a automobili su opisani njihovom „vječnom čežnjom“ – brzim nalaženjem parkirnog mjesta. Teško će me netko razuvjeriti da sam pogriješio s atribucijom. Prije ću ja uvjeriti „nevjernog Tomu“ da ima (pre)malo iskustva u hrvatskom prometnom inženjerstvu. U središtu je stanje prometa predstavljeno varijablom Zagušenje.

Svaki model je pristran pa će i ovaj moj imati naglasak na svakodnevni život. Model ima 10 varijabli:

1. Zagušenje; kolokvijalna riječ koja opisuje opće (ne)održivo stanje prometa,
2. Brzina javnog prijevoza; kao element koji pokazuje aktualnu kvalitetu javnog prijevoza,
3. Privlačnost javnog prijevoza; mjera kvalitete – stav stanovništva prema javnom prijevozu,
4. Korištenje automobila; varijabla koja pokazuje način (itinereri, pojedinačno/obiteljski) i stupanj korištenje automobila (povremeno/svakodnevno),
5. Broj automobila u prometu; izravno utječe na (ne)održivo stanje prometa – zagušenje,
6. Dostupnost parkiranja kao dvostruka mjera: (1) privlačenja korištenja automobila i (2) utjecaja na prometna zagušenja,
7. Pritisak javnosti; stav javnosti glede (ne)uspješnosti prometnih rješenja,
8. Prometna politika; promjene koje (ne) uvodi prometna administracija,
9. Pametno parkiranje; mjere za poboljšanje parkiranja,
10. Prioritet JP na semaforima; mjera davanja prioriteta javnog prijevoza na semaforiziranim raskrižjima kao paradigma izravne i aktivne mjere poboljšanja kvalitete javnog prijevoza,
11. Pametna rješenja u JP; mjere za poboljšanje javnog prijevoza (od infrastrukturnih i modalnih do organizacijskih).

Sveze između varijabli su sljedeće:
1 Zagušenje –> 2 Brzina javnog prijevoza (-): veće zagušenje uzrokuje manju brzinu vozila javnog prijevoza,
2 Brzina javnog prijevoza –> 3 Privlačnost javnog prijevoza (+): manja/veća brzina povlači manju/veću atraktivnost javnog prijevoza,
3 Privlačnost javnog prijevoza –> 4 Korištenje automobila (-): privlačniji javni prijevoz smanjuje korištenje automobila (kraći itinereri do bližeg stajališta ili P&R lokacije, …),
3 Privlačnost javnog prijevoza –> 5 Broj automobila u prometu (-): atraktivniji javni prijevoz izravno utječe i na smanjenje broja automobila jer će neki korisnici prijeći na javni prijevoz,
4 Korištenje automobila –> 5 Broj automobila u prometu (+): manje/veće korištenja automobila izravno smanjuje/povećava broj automobila u mreži,
5 Broj automobila u prometu –> 1 Zagušenje (+): manje/više automobila izravno znači manje/veće zagušenja,
5 Broj automobila u prometu –> 6 Dostupnost parkiranja (-): manje/više automobila u prometnoj mreži povećava/smanjuje dostupnost parkiranja,
1 Zagušenje –> 7 Pritisak javnosti (+): (ne)održivi promet znači i (ne)zadovoljne građane,
7 Pritisak javnosti –> 8 Prometna politika (+): (ne)zadovoljni građani (ne) podržavaju mjere prometne politike,
8 Prometna politika –> 9 Pametno parkiranje (+): (ne)progresivna prometna politika (ne) provodi mjere unaprjeđenja parkiranja; sveza ima kašnjenje jer za realizaciju treba određeno vrijeme,
9 Pametno parkiranje –> 6 Dostupnost parkiranja (+): (ne)provođenje mjera pametnog parkiranja (ne) povećava kvalitetu (dostupnost) parkiranja,
6 Dostupnost parkiranja –> 1 Zagušenje (-): ne/dostupno parkiranje povećava/smanjuje prometno zagušenje,
6 Dostupnost parkiranja –> 4 Korištenje automobila (+): (ne)dostupnost parkiranje (de)motivira na korištenje automobila,
8 Prometna politika –> 10 Prioritet JP na semaforima (+): (ne)progresivna prometna politika (ne) provodi mjere za prioritet javnog prijevoza; sveza ima kašnjenje jer za realizaciju treba određeno vrijeme,
10 Prioritet JP na semaforima –> 2 Brzina javnog prijevoza (+): (ne) davanje prioriteta javnom prijevozu (ne) povećava njegovu brzinu; sveza ima kašnjenje jer za realizaciju treba određeno vrijeme,
8 Prometna politika –> 11 Pametna rješenja u JP (+): (ne)progresivna prometna politika (ne) provodi mjere za poboljšanje javnog prijevoza,
11 Pametna rješenja u JP –> 3 Privlačnost javnog prijevoza (+): ne/provođenje mjere poboljšanja javnog prijevoza povlači manju/veću atraktivnost javnog prijevoza,

Ne znam koliko dijagram ima petlji, nisam brojao. Izdvojit ću one tipične za prometno inženjerstvo i svakodnevni život. Nisam htio puno “pametovati“, ipak je ovo blog (lakše štivo) i treba omogućiti čitatelju/ici lakše donošenje odluke o (ne)korištenju dijagrama uzročnih petlji. Zato sam pa sam poštivao Millerov broj.

Petlja 1 je najpoznatija u prometnom inženjerstvu. Nazvao sam je „začarani krug“ neodrživog prometa. Ta pojačavajuća petlja (postoje dvije negativne sveze) pokazuje zašto i kako se urušava neki prometni sustav:
više zagušenja –> manja brzina JP –> JP postaje manje atraktivan –> više ljudi bira automobil –> više automobila –> generira više zagušenja, odnosno uzrokuje neodrživa stanja prometa.
Prekid ove petlje treba tražiti kroz bolji javni prijevoz što će se pokazati kasnije u Petlji 3, ili kroz smanjenje privlačnosti vožnje automobilom – Petlja 6.
Opravdano je pitati, zašto ne bi napravili inverziju? Zašto ne bi krenuli s tezom: manje zagušenja –> veća brzina JP –> JP je atraktivniji –> … ? Javite mi kad nađete neki svjetski primjer, a da prije toga nije došlo do djelovanja drugih petlji koje ću opisati u nastavku.

Petlja 2, nazvana parkirni balans, tiče se isključivo automobilskog prometa i pokazuje zašto je razina korištenja automobila uvijek jednaka u ustaljenom (nepromjenjivom) parkirnom sustavu. Balans (jedna negativna sveza) se postiže djelovanjem dostupnosti parkiranja:
više automobila –> smanjuje dostupnost parkiranja –> smanjena dostupnost (jer je teže naći mjesto) smanjuje motivaciju korištenja auta pa se –> smanjuje broj automobila u prometu.

Petlja 3 je dobra balansirajuća petlja (jedna negativna sveza) i ona je protuteža Petlji 1. Nazvao sam je dobra prometna politika koja je ili samopotaknuta, ili je krenula zbog javnog mijenja – pritiska javnosti:
zagušenje prometa –> stvara pritisak javnosti –> na što prometna politika mora odgovoriti određenim mjerama –> kroz davanje prioriteta JP –> za povećanje njegove brzine –> čime se povećava i atraktivnost –> što mijenja navike korištenja automobila (drugačiji itinereri i(li)kraće vožnje do prvog stajališta (Park & Ride) –> pa se smanjuje broj automobila u mreži –> što smanjuje prometna zagušenja.
Drugi krak, koji je isto balansirajući jer nema promjene polariteta sveza, vodi od prometne politike prema uvođenju pametnih rješenja u prometu. Prometna politika može djelovati kroz obje grane pa će učinak prema smanjenju korištenja automobila biti još i veći.

Što je problem kod Petlje 3? Sveze koje označavaju kašnjenje. Za uspostavljenje prioriteta na semaforima i uvođenje novih pametnih rješenja u javnom prijevozu treba određeno vrijeme (administrativno i tehničko), pa dolazi do tzv. oscilacija, jer se obično reagira nakon eskalacije problema pa za stabilizaciju sustava treba određeno vrijeme. Ukratko, svako kašnjenje u dijagramu uzročnih petlji ima dva jasna efekta:

• kratkoročan; pojačane oscilacije, smanjivanje i povećanje vrijednosti određenih varijabli,
• dugoročan; stabilizacija petlje, a time i ukupnog sustava.

Imaju li vremena, strpljivosti i snage prometni inženjeri/ke i nositelji prometne politike, svatko će pronaći svoj opći i(li) konkretan odgovor. Što odgovor ima više pozitivnih nijansi i petlja (prometna situacija) će se brže stabilizirati (poboljšati, balansirati).

U Petlji 4 se vraćamo opet automobilima. Ako rješenjima pametnog parkiranja pristupimo na pametan način onda dobivamo uravnotežujuću petlju (jedna negativna sveza):
zagušenja u prometu –> izazivaju reakciju javnosti –> na što reagira prometna politika –> uvođenjem rješenja pametnog parkiranja –> čime se povećava dostupnost parkiranja (vozila manje borave u mreži i ometaju tok prometa, nema „praznih vožnji“ – kruženje u potrazi za parkirnim mjesto) –> smanjuje se zagušenje.

I ovdje ne smijemo zaboraviti čimbenik kašnjenja, potrebno vrijeme za implementaciju i oživotvorenje pametnog parkiranja i tek tada možemo očekivati stabilizaciju (uravnoteženje ) sustava.

Petlja 5 je neizbježna i pokazuje što se može dogoditi ako primijenimo „pametno parkiranje“. Sve su sveze pozitivne pa se radi o pojačavajućoj petlji, a kritična je sveza između dostupnosti parkiranja i korištenja automobila. Nije moguće napraviti rješenje povećanja dostupnosti (kvalitete) parkiranja bez privlačenja novih korisnika. Što je naše rješenje više usmjereno na samu srž problema to ćemo zadovoljiti postojeće korisnike i privući određeni manji broj, a moguće neke i odbiti od korištenja automobila. Primjerice, promjenom tarifne politike dobit ćemo manje/više novih korisnika, a izgubit ćemo više/manje postojećih korisnika.

Ako politiku dostupnosti parkiranja promijenimo u politiku „dostupnosti parkiranja za sve“, onda ne možemo izbjeći pogubne učinke Petlje 5.

Možemo sada kombinirati. Poguban utjecaj Petlje 1, možemo ublažiti ili eliminirati petljama 3 i 4. Očekivane i neizostavne efekte Petlje 5 možemo ublažiti djelovanjem petlji 2 i 4. Kakva, koliko velika i znakovita (utjecajna) i u kojem vremenu će biti ta djelovanja? Jasan odgovor dao sam u temi o sustavskoj dinamici, gdje sam jasno opisao međudjelovanje javnog i automobilskog prometa kroz djelovanje ITS rješenja koja imaju svoju funkcionalnu i vremensku dinamiku (kašnjenja).

Ima li sve ovo neki smisao? Ako na trenutak pretpostavimo da negdje postoji ovakvo prometno okruženje, onda imamo vrlo konkretne odgovore:

• što će se dogoditi ako prometna politika ne reagira na vrijeme ili se implementiraju loša (inženjerska) rješenja,
• gdje (ne) možemo očekivati brže rezultate/promjene,
• pogrešna percepcija uzroka i djelovanja rješenja zbog sveza koje imaju kašnjenje,
• koliko ćemo (ne)kvalitetu postići ako (ne) djelujemo proaktivno (predikcija, preskripcija).

Kreiranjem dijagrama uzročnih petlji možemo osvijestiti sebe i druge o stvarnoj naravi naših prometnih problema. Za kraj ću spomenuti još jednu mogućnost koja se i koristi u stvarnom životu. Izravno djelovanje 8 Prometne politike na 4 Korištenje automobila predstavlja negativnu svezu jer predmnijevamo progresivnu (i hrabru) prometnu politiku koja će prema automobilima djelovati:

• restrikcijama kroz ograničenja pristupa, izmjenama organizacije i regulacije prometa, naplatom korištenja određenih prometnih resursa (područja, koridora),
• subvencijama prema korisnicima javnog prijevoza i mikromobilnosti,
• promocijama i podizanjem opće svijesti o zdravlju u mobilnosti bez automobila.

Ove akcije (politike) će dio vozača potaknuti na promjenu moda prijevoza, a dio vozača na promjenu ponašanje (kraće i(li) rjeđe vožnje), čime će zasigurno smanjiti korištenje automobila.

Čitatelj(ica) može sam odgovoriti mijenja li se išta uspostavljanjem izravne pozitivne sveze između 1 Zagušenja i 8 Prometne politike (postoji administrativni entitet koji prati i planira prometni sustav) ili negativne sveze između 6 Dostupnosti parkiranja i 7 Pritiska javnosti.