Site Loader

Содержание

В КАКОМ НАПРАВЛЕНИИ ТЕЧЕТ ТОК

В каком направлении течет ток — от плюса к минусу или наоборот? И может ли электричество течь в двух направлениях одновременно? Давайте разберемся в этом запутанном вопросе.

В старых книгах про основы электроники любили сравнивать электрический ток с проточной водой. Именно там многие прочитали, что ток течет от плюса к минусу. Позже оказалось, что ток на самом деле течет наоборот, и вообще плюс-минус — это всё условно.

Создателем всей этой неразберихи был американец Бен Франклин — человек, который использовал воздушный змей, чтобы подвести электричество к земле. Он утверждал, что молнии не были признаком гнева богов, а лишь немного более крупными и опасными электрическими искрами. В подтверждение своих слов он решил запустить во время шторма воздушного змея и с его помощью поймать несколько огромных «искр» в банку. В конце концов, всё это дело привело к изобретению громоотвода.

Вскоре после этого Франклин предположил, что электричество имеет две природы, которые они назвали положительной (+) и отрицательной (-).

Важно отметить что в то время (около 1750 г.) элементарные частицы еще не были известны, поэтому электричество сравнивали с водой. Итак, если бы у данного объекта было много электричества, он стал бы положительно заряженным. В свою очередь, дефицит был отрицательным. Согласно Франклину, при объединении двух противоположно заряженных объектов «электрическая жидкость» естественным образом перетекает от положительного заряда к отрицательному, как водопад текущий сверху вниз. Эта теория имела смысл и была подтверждена многочисленными экспериментами независимых ученых.

В последующие годы исследования в области электричества получили ускорение. Были открыты способы передачи электричества по проводам, описан феномен электромагнетизма и созданы новые электрические устройства, такие как батарея и лампочка. Учёные понимали электричество все лучше и лучше, и теория электрической жидкости перестала соответствовать этому пониманию. Но последний удар был нанесен примерно через 150 лет, когда был открыт электрон — мельчайшая заряженная частица. Это достижение стало прямым доказательством того, что:

  • Электричество — это не жидкость, а физические частицы, которые несут с собой заряд,
  • Отрицательный заряд — это не «недостаток электрической жидкости», а избыток электронов.
  • Положительный заряд — это не «избыток электрической жидкости», а недостаток электронов.

Соединяя два противоположно заряженных объекта вместе, электроны перескакивают с отрицательно заряженного объекта на положительно заряженный. Электричество течет вопреки предположениям Франклина в другом направлении.

Представьте себе раздражение физиков того времени, когда они обнаружили что тысячи книг и публикаций, написанных за более чем 100 лет, были основаны на неправильном предположении. С одной стороны, все переписать уже невозможно, но после открытия электрона всё-таки не получится делать вид, что направление «от плюса к минусу» было правильным.

Да, возможно электроны перетекают с отрицательного на положительный, но мы все еще не можем видеть эти отдельные частицы. Горит же и обычная лампочка, как бы ее не подключали к батарее. Так есть ли смысл переворачивать мир науки с ног на голову? Может просто согласиться с тем, что электричество течет так, как сейчас? Вроде никто не заметит разницы.

Когда рассказывалась история Франклина, ни разу не использовался термин «электрический ток». Это потому, что в те времена такой концепции просто не существовало, и потребовалось еще 50 лет упорной работы блестящих умов, чтобы открыть «мобильность заряда». Прорыв произошел только в начале 19 века, благодаря новой области науки под названием электрохимия. Это не только позволило создать непрерывный поток электрического заряда, но и посеяло первое зерно сомнения среди поклонников теории перетекания электричества от плюса к минусу.

Погружение двух разных металлических пластин в раствор кислоты заставляло электричество течь между ними. Но природа этого явления была неизвестна, пока Фарадей не решил изучить его поближе. В ходе эксперимента он заметил, что одна из пластин буквально растворяется у него на глазах, а на другой появляется металлический налет.

Текущий заряд вызвал поток вещества, и Фарадей правильно сделал вывод, что поскольку пластины были сделаны из двух разных металлов, в растворе должен был быть поток двух разных зарядов одновременно — отрицательного и положительного, которые он назвал ионами.

Сначала считалось, что «движущееся электричество» полностью отличается от «статического электричества», и эти две области рассматривались отдельно. Но это было только начало проблемы. Следующие годы принесли еще больше интригующих открытий. Изучая поток заряда в проводах, начали замечать взаимосвязь между генерируемым напряжением, размерами проводника и температурой, до которой он нагревается. Возникла идея сопротивления, благодаря которому можно было определить количество протекающего электричества. В свою очередь, физик Эрстед заметил что электричество, протекающее по проводу, мешает работе компаса — так родилась другая, совершенно новая отрасль электротехники — электромагнетизм.

Каждое последующее открытие требовало создания новых математических уравнений и формул. Постепенно стали замечаться взаимосвязи между различными электрическими величинами. Были созданы законы Джоуля, Ома, Кирхгофа и электромагнитной индукции. Поток электричества мог вызвать явления, о которых Франклин даже не предполагал. Исследования становились все более точными, и все открытия приходилось как-то выражать, измерять и сравнивать. В какой-то момент в мире было 4 полностью отдельных системы электрических потоков. Чтобы во всем этом не запутаться, нужно было как-то все это стандартизировать.

Официальное электричество

Между 1881 и 1904 годами было проведено несколько собраний Международного электрического конгресса (МЭК), на котором был установлен ряд общих электромагнитных единиц, таких как ом, вольт, фарад и кулон. Именно в этот период было создано официальное определение электрического тока.

С открытием электрона и ионов все стало ясно, и теория электрической жидкости Франклина была похоронена. Доказано, что электричество состоит из небольших одиночных зарядов, которые могут перемещаться под действием напряжения.

И хотя электроны в проводах перетекали с отрицательного на положительный, а ионы в растворах текли в обоих направлениях, все эти частицы имеют одну общую черту — они заряжены одинаковым значением. Благодаря этому не было необходимости создавать несколько разных определений, и все эти явления были связаны одним общим термином: упорядоченный поток электрического заряда или электрический ток.

Единицей измерения электрического тока является ампер, а устройства для измерения тока называются амперметрами. Первый амперметр был в виде серебряной пластинки, которую погружали в раствор нитрата серебра. Под действием протекающего тока серебро выпало из раствора и оседало на пластине. Взвесив пластину до и после ученые определили, что один ампер тока соответствует осаждению 0,001118 грамма серебра в секунду. Это определение изменилось с годами, и сегодня один ампер — это поток заряда и значение одного кулона за одну секунду.

Условное направление тока

Хотя физики много знали о токе и могли его измерить, они все же не могли наблюдать отдельные заряды или точную траекторию их движения.

Все что они видели, — это последствия протекающего тока, такие как повышение температуры проводника, падение напряжения на резисторе, изменение магнитного поля или осаждение серебра на пластине. В этом контексте тип тока и его направление не имели значения. Два кулона в секунду в форме электронов, текущих от отрицательного к положительному, имеют тот же эффект что и один кулон положительных ионов и один кулон отрицательных ионов, текущие в противоположных направлениях. Так зачем это каждый раз различать? Разве не проще выбрать один знак и одно условное направление?

Если предположим что задача электрического тока — переносить энергию (например через лампочку), то каждый из трех случаев, показанных на рисунке, будет иметь точно такой же эффект.

Общий ток для всех

Развитие технологий и производства означало, что электричество постепенно покинуло лаборатории и начало проникать в дома. Коммерциализация электроэнергии потребовала унификации правил и положений и упрощения предположений. Появились электростанции, электросети и электроника. Созданы профессии электрика и электронщика. Благодаря созданию условного направления тока они могли использовать несколько простых и универсальных формул в своей повседневной работе, а более сложные вопросы, связанные с теорией электричества, оставить физикам и ученым.

В общем, что касается тока, учёные до конца не понимают это и сейчас. Но благодаря тому что выбрали условное направление от плюса к минусу, ток всегда будет течь в одном и том же направлении даже если произойдут новые открытия — стандартизация в этом вопросе лучшее решение.

   Форум по теории электроники

   Форум по обсуждению материала В КАКОМ НАПРАВЛЕНИИ ТЕЧЕТ ТОК




ПРОСТЕЙШИЙ ГАУСС ГАН

Обзор электромагнитного пистолета из китайского набора для самостоятельной сборки.


МИКРОФОНЫ MEMS

Микрофоны MEMS — новое качество в записи звука. Подробное описание технологии.



Чем постоянный ток отличается от переменного и как преобразовывается? В розетке постоянный ток или переменный.

В 21-веке электроника стала очень популярной. Многие люди хотят узнать больше о радиотехнике и начинают читать специальные книги, хотя многое в книгах не понятно. И поэтому начинают путаться, задавать много вопросов. Не могут найти подходящие и понятные сайты о электронике, где можно вкратце и просто понять что к чему. Но что-то мы далеко ушли, ладно давайте приступим к делу. Задача — рассказать всё подробнее и понятнее о постоянном и переменном токе.

Постоянный ток

До того времени, когда не было радиоприёмников и радиосвязи, был ток который тёк в одну сторону — его назвали постоянным, на графике он изображается прямой линией, как показано на рисунке ниже.

Давайте разберёмся, каков принцип работы этого тока, а он очень прост. Потому что постоянный ток течёт только в одну сторону. На мощных электростанциях вырабатывается переменный ток, его нужно сделать в постоянный. Постоянный ток может создать только гальванический элемент. Гальванический элемент — это элемент вырабатывающим постоянный ток, то есть обычная батарейка. Принцип работы батарейки разбирать не будем, нам сейчас главное, чтобы в вашей памяти уложился только постоянный и переменный ток. Допустим, мы выработали постоянный ток, он начнёт двигаться от плюса к минусу, это обязательно запомнить.

Переменный ток

Теперь переходим к переменному току, всё радиосвязь появилась, переменный ток стал изюминкой. Рассмотрим график переменного тока. Вы сразу обратили внимание на эти странные буквы, они нам не нужны, кроме одной — Т. У переменного тока есть особенность, он может менять своё направление, например: он, движется то в одну сторону, потом в другую. Этот процесс называется колебанием или периодом. На рисунке период обозначен этой самой буквой Т. Видно, что выше оси t волна, и ниже её, тоже волна. Это значит, что выше оси это движение к плюсу, а ниже, движение к минусу, проще говоря, это положительный полупериод, почему полупериод, потому что два полупериода равны T, то есть равны периоду, значит они всё таки полупериоды. Период — то же самое, что и колебание. Несколько колебаний совершённые в 1 секунду называют частотой. Итак, разобрались, что такое постоянный и переменный ток, думаю что разобрались.

Запомните: В розетке всегда 220 В переменного тока — он очень опасный. Один удар может даже убить человека, поэтому соблюдайте осторожность!

В памяти у вас должно отложиться: движение постоянного и переменного тока; графики постоянного и переменного тока; что такое частота, полупериод, период.

Кстати забыл сказать, в чём измеряется частота. Запомните: частота измеряется в Герцах . Допустим, совершается 50 колебаний в секунду, это значит что частота равна 50 герц. Таким образом можно определять любые другие значения. Всем пока, с вами был Дмитрий Цывцын.

В электричестве есть два рода тока – постоянный и переменный. Устройства также требуют для питания один или другой вид тока. От этого зависит возможность их работы, а иногда и целостность после подключения к неправильному питанию. Чем отличается переменный ток от постоянного мы расскажем в этой статье, дав краткий ответ наиболее простыми словами.

Определение

Электрическим током называется направленное движение заряженных частиц. Так звучит определение из учебника по физике. Простыми словами можно перевести так, что у его составляющих всегда есть какое-то направление. Собственно, это направление и является определяющем в сегодняшнем разговоре.

Переменный ток (Alternative Current – AC) отличается от постоянного (Direct Current – DC) тем, что у последнего электроны (носители заряда) всегда движутся в одном направлении. Соответственно отличием переменного тока является то, что направление движения и его сила зависят от времени. Например, в розетке направление и величина напряжения, соответственно и сила тока, изменяется по синусоидальному закону с частотой в 50 Гц (50 раз за секунду изменяется полярность между проводами).

Для так сказать чайников в электрике изобразим это на графике, где по вертикальной оси изображена полярность и напряжение, а по горизонтальной время:

Красной линией изображено постоянное напряжение, оно остаётся неизменным с течением времени, разве что изменяется при коммутации мощной нагрузки или КЗ. Зелеными волнами показан синусоидальный ток. Вы можете видеть, что он протекает то в одну, то в другую сторону, в отличие от постоянного тока, где электроны всегда протекают от минуса к плюсу, а направлением движения электрического тока выбран путь от плюса к минусу.

Если сказать по-простому, то разницей в этих двух примерах является то, что у постоянки всегда плюс и минус находятся на одних и тех же проводах. Если говорить о переменном, то в электроснабжении используют понятия фазы и нуля. Если рассматривать по аналогии с постоянкой, то фаза и ноль являются плюсом и минусом, только полярность меняется 50 раз в секунду (в США и ряде других стран 60 раз в секунду, а в самолётах более 400 раз).

Происхождение

Разница между AC и DC заключается в их происхождении. Постоянный ток можно получить из гальванических элементов, например, батареек и аккумуляторов.

Также его можно получить с помощью динамомашины – это устаревшее название генератора постоянного тока. Кстати с их помощью генерировалась энергия для первых электросетей. Мы об этом говорили в статье об , в заметках о войне идей между Теслой и Эдисоном. Позже так называли небольшие генераторы для питания велосипедных фар.

Переменный ток добывают также с помощью генераторов, в наше время в основном трёхфазных.

Также и то и другое напряжение можно получить с помощью полупроводниковых преобразователей и выпрямителей. Так вы можете выпрямить переменный ток или получить его же, преобразовав постоянный.

Формулы для расчета постоянного тока

Разницей между переменкой и постоянкой являются и формулы для расчетов процессов, происходящих в цепи. Так сопротивление рассчитываются по для участка цепи или для полной цепи:

E=I/(R+r)

Мощность также просто рассчитываются:

Формулы для расчета переменного тока

В расчётах цепей переменного тока разница в формулах обусловлена отличием процессов, протекающих в емкостях и индуктивностях. Тогда формула закона Ома будет для активного сопротивления.

Электричество – это тип энергии, передаваемый движением электронов через проводящий материал. Например, металлы представляют собой материалы с высокой электропроводностью и позволяют легко перемещать электроны. Внутри проводящего материала электроны могут двигаться в одном или нескольких направлениях.

Понятие о постоянном и переменном токе

Что такое постоянный ток, определяется из характера движения электрозарядов. Аналогично можно установить, что такое переменный ток.

  1. Когда поток электрозарядов задан в одном направлении, он считается постоянным током;
  2. Когда электронный поток меняет направление и интенсивность во времени, он называется переменным током. Причем изменения идут циклически, по синусоидальному закону.

Большинство современных электросетей используют переменный электрический ток, производящийся на электростанциях соответствующими генераторами.

Постоянный ток (DC) генерируется батареями, топливными элементами и фотоэлектрическими модулями. Существуют и генераторы постоянного тока . Другое его получение – преобразование из однофазного и трехфазного переменного тока (АС) с помощью выпрямительных устройств.

В обратном случае АС может быть получен из DC, используя инверторы, хотя технология здесь несколько сложнее.

История

В природе электричество встречается относительно редко: оно генерируется только несколькими животными и существует в некоторых природных явлениях. В поисках искусственной генерации потока электронов ученые поняли, что можно заставить электроны проходить через металлическую проволоку или другой проводящий материал, но только в одном направлении, так как они отталкиваются от одного полюса и притягиваются к другому. Так родились батареи и генераторы постоянного тока. Изобретение приписывается, в основном, Томасу Эдисону.

В конце 19-го века другой известный ученый, Никола Тесла, разрабатывал способы получения переменного тока. Основными причинами работ в этой области явились обнаруженные недостатки постоянного тока при передаче электроэнергии на большие дистанции. Оказалось, что для переменного тока гораздо проще повысить напряжение передающих линий, тем самым уменьшив потери и получив возможность транспортировки больших объемов электрической энергии, а эффективно повысить напряжение на линиях с постоянным током в те времена было неосуществимо.

Для получения переменного тока Тесла использовал вращающееся магнитное поле. Если МП изменяет направленность, направление электронного потока также варьируется, и генерируется переменный ток.

Изменение направления в электронном потоке осуществляется очень быстро, много раз в секунду. Измерения частоты производятся в герцах (равных циклам в секунду). Таким образом, переменный ток частоты 50 Гц можно представить, как выполнение 50 циклов в секунду. В каждом цикле электроны изменяют направление и возвращаются к первоначальному, поэтому поток электронов изменяет направленность 100 раз в секунду.

Сравнительные характеристики постоянного и переменного токов

Разница между двумя видами токов заключена в их природе и вытекающих из этого свойствах.

Отличие постоянного тока от переменного:

  1. При переменном токе изменяется направленность и интенсивность электронного потока, при постоянном – она неизменна;
  2. Частота постоянного тока не может существовать. Это понятие применимо только для переменного тока;
  3. Полюсы (плюс и минус) всегда одинаковы в электроцепи постоянного тока. В электроцепи переменного тока положительные и отрицательные полюса меняются с периодическими интервалами;
  4. При передаче переменного тока напряжение легко преобразуется и транспортируется с приемлемым уровнем потерь.

Изменение полярности подключения DC может привести к необратимому повреждению устройств. Чтобы этого избежать, на оборудовании обычно ставятся обозначения полюсов. Аналогично контакты отличаются традиционным использованием металлической пружины для отрицательного полюса и пластины – для положительного. В устройствах с перезаряжаемыми батареями трансформатор-выпрямитель имеет выход, так что соединение выполняется только одним способом, что предотвращает инверсию полярности.

В крупномасштабных установках, например, на телефонных станциях и другом телекоммуникационном оборудовании, где имеется централизованное распределение постоянного тока, используются специальные соединительные и защитные элементы,

Постоянный и переменный ток имеют свои достоинства и недостатки, отражающиеся на области их применения. По преимуществу широта использования переменного тока объясняется легкостью его преобразования.

Различия при транспортировке

Когда ток течет, часть энергии электронов преобразуется в тепло, благодаря активному сопротивлению проводов. Электрические нагреватели тоже основаны на этом эффекте. В конце линии меньше энергии передается потребителю. Рассеиваемые мощности называются потерями. Для уменьшения потерь применяется повышение напряжения при транспортировке. Эти физические зависимости применимы и к постоянному, и к переменному току, однако при реализации схем передачи возникают различия.

Достоинства и недостатки переменного тока

При начале строительства передающих электросетей использование трансформаторов было единственной возможностью получать высокие напряжения и затем снижать их до нужного уровня при распределении к потребителям. Такая технология называлась трансформаторной, и до сих пор структура транспортировки электроэнергии не изменилась. Почти повсеместно используется переменный ток, который представляет собой трехфазные системы.

Позже стали конструироваться и линии постоянного тока, которые последние годы используются все шире. Возросший интерес к их применению объясняется существенными недостатками систем переменного тока: в длинных линиях потери электроэнергии значительны. Причинами их являются наличие емкостного и индуктивного сопротивлений.

  1. При быстрой смене направления потока электронов наблюдается похожий на перезарядку конденсаторов эффект. Возникают дополнительные емкостные токи. Особенно это сказывается на наземных и подводных кабелях, изолирующий слой которых обладает высоким конденсаторным эффектом;
  2. Индуктивное сопротивление линий появляется потому, что электрические токи генерируют магнитные поля, меняющиеся с частотой тока. Появляются индуктивные токи.

Важно! Оба вида реактивных сопротивлений возрастают с увеличением протяженности линий.

Достоинства переменного тока:

  • легкая трансформация напряжения;
  • возможность комбинирования различных систем передачи;
  • возможность использования общесистемной частоты.

Недостатки переменного тока:

  • необходимость компенсации реактивной мощности при транспортировке на значительные расстояния;
  • сравнительно высокие потери.

Достоинства и недостатки постоянного тока

В первую очередь, чем отличается переменный ток от постоянного, – это присутствием источников потерь на реактивную энергию. Однако постоянный электрический ток предполагает потери на нагрев. Точное их определение зависит от технологии и уровня напряжения. Для высоких напряжений – около 3% на 1000 км.

Другим источником потерь в системах электропередачи на постоянном токе служат подстанции для преобразования переменного тока в постоянный, и наоборот. Суммарные потери намного ниже, чем для переменного тока, но существенными являются материальные затраты на строительство этих подстанций.

Важно! Для повышения рентабельности линий электропередачи на постоянном токе применяются ЛЭП большой длины.

Техническое развитие в последнее время получила передача электроэнергии на постоянном токе, благодаря разработке новых электронных компонентов для создания высоких уровней напряжения постоянного тока – высокопроизводительных тиристоров или биполярных транзисторов.

Интересно. Сегодня возможны системы передачи постоянного тока с напряжением до 800 кВ и пропускной способностью до 8000 мВт на расстояние более 2000 км.

Преимущества высоковольтных ЛЭП постоянного тока:

  • возможность передачи мощности по подводным, наземным и подземным кабельным линиям на большие расстояния;
  • нет потерь из-за реактивной мощности;
  • лучшее использование изоляции кабелей.

Недостатки высоковольтных ЛЭП постоянного тока:

  • недостаточно быстрая коммутация существующих каналов постоянного тока;
  • мало стандартизированной электротехники;
  • не развиты распределительные сети передачи электроэнергии, транспортировка ведется от пункта до пункта.

Другие варианты применения постоянного и переменного тока

  1. DC идеально подходит для зарядки аккумуляторов и батарей элементов. Им нужно такое питание, потому что зарядная мощность всегда должна идти в одном направлении. Соответственно, устройства, работающие от аккумуляторов, также нуждаются в DC, например, фонарик или ноутбук;
  2. Телевидение, радио, компьютерная техника используют DC;
  3. Используемые в промышленности и в быту электродвигатели работают как на АС, так и на DC. То же относится к плитам, утюгам, чайникам и лампам накаливания;
  4. DC нужен для установок электролиза, где важно наличие неизменных полюсов. Только иногда полярность соблюдать не обязательно, в частности при электролизе газов. Тогда может применяться переменный электроток;
  5. Около половины мировых контактных сетей железнодорожного транспорта используют DC. В начале развития электрифицированных железных дорог были попытки применения трехфазных двигателей, но создание контактной сети для них столкнулось с проблемами. На DC работает городской электротранспорт: трамваи, троллейбусы, метро. Другой способ устройства железнодорожных контактных сетей – применение одной фазы переменного тока;

Изначально люди не знали, что такое ток. Был известен статический заряд, но никто не понимал и не осознавал природы электричества. Понадобились долгие века, пока Кулон разработал собственную теорию, а немецкий священник фон Клейн обнаружил, что банка способна запасать энергию. К тому времени, как Ван де Грааф создал первый генератор, любой уже знал, в чем отличие постоянного тока от переменного.

История переменного и постоянного электрического тока

Издавна, к примеру, люди видели, что кристалл турмалина притягивает пепел. Кстати, свойства пьезоэлектричества впервые описаны именно на примере турмалина.

В начала 19-го века было показано, что нагретый кристалл приобретает электрический заряд. За счёт деформации образовались два полюса:

  • Южный (аналогический).
  • Северный (антилогический).

Причём если температура после нагрева остаётся постоянной, электричество исчезает. Потом появление полюсов отмечается уже при охлаждении. Выходит, кристалл турмалина при изменении температуры вырабатывает электричество. Дальнейшие исследования показали, что размер потенциала зависит от:

  1. Поперечного сечения кристалла (среза поперёк полюсов).
  2. Разницы температур.

Прочие факторы влияния на величину заряда не оказывают. Указанное явление получило название пироэлектричества. Диэлектрик турмалин потихоньку заряжался от тока, текущего внутри. А заряд оставался на месте (определённые участки поверхности) из-за изолирующих свойств. Пока не замкнуть полюса турмалина проводником, кристалл продолжит копить заряд по мере изменения температуры. Линию, объединяющую полюса, назвали пироэлектрической осью.

Пьезоэлектричество открыто известной парой Кюри на основе турмалина в 1880 году. Осознавалось, что при изменении размеров кристалла начнут вырабатываться заряды, осталось лишь придумать методику для проведения опыта. Кюри использовал для этого статическое давление обычной массы. Эксперимент проводится на изолирующей поверхности. К примеру, масса в 1 кг вызывает появление в кристалле турмалина электрического заряда в пределах пяти сотых статических единиц.

Как появляется электрический ток

Любопытно, что стройная теория по описанному явлению ещё не создана. Важно указание, что в природе присутствуют заряды, получаемые различными методами. Во время грозы это происходит за счёт сил трения воздушных масс, молекул влаги и прочих явлений. Земля заряжена отрицательно, вверх постоянно течёт ток через атмосферу. Током называется движение носителей заряда в силу неких причин. К примеру, разницы потенциалов – перепад в уровне носителей между двумя точками пространства.

Сравним с напором воды. Когда преграда устраняется, поток хлынет в направлении меньшего давления. Теперь возьмём аналогию с кристаллом турмалина. Допустим, появились на его концах заряды. Дальше потребуется вызвать движение, к примеру, медной жилкой провода. Объединим полюса, и потечёт электрический ток. Движение носителей продолжится, пока потенциал не уравняется. При этом кристалл разряжается.

О переменности или постоянстве тока нельзя сказать в ходе указанного ходе процесса. Переменный и постоянный ток являются физическими идеалами, а используются в силу относительной простоты получения математических моделей и управления при помощи них технологическим оборудованием.


Электрический ток в действительности

На практике форма тока (зависимость плотности зарядов от времени) не синусоидальная. По разным причинам вид графика искажается. Это, к примеру, происходит при запуске оборудования и остановке, из-за наведённых помех различной природы. Форма переменного и постоянного тока искажается. Причём давно установлено, что это вредит аппаратуре. Для борьбы с подобной напастью требовались методы, и математики придумали спектральный анализ.

Колебание любой формы возможно представить в виде суммы с различным удельным весом простейших синусоид разной частоты. Получается, что по цепи двигается одновременно масса составляющих, в совокупности дающих ток. Причём не обязательно все составляющие двигаются заодно с основной массой. Представим элементы как группу муравьёв, каждый тащит в свою сторону, а результирующий эффект заставляет груз перемещаться лишь в одну. Упомянем, что помимо коэффициента (амплитуды) каждая составляющая обладает фазой (направлением), а именуется гармоникой.

Каскады техники устроены так, чтобы полезные частоты (преимущественно 50 Гц) проходили внутрь прибора, а прочее уходило на землю. Указан признак для решения затруднения, упомянутого в начале. Любое колебание представляется в виде набора полезных и вредных сигналов, исходя из этого, аппаратуру полагается конструировать надлежащим образом. К примеру, на описанном принципе работают все приёмники: избирательно пропускают ток нужной частоты. Так удаётся отрезать помехи, а волна передаётся с минимальными искажениями на большие расстояния.

Примеры использования переменного и постоянного тока

Приблизительно постоянным считается ток разряда автомобильного аккумулятора. Напряжение здесь постепенно падает, а потому даже при одинаковой нагрузке эффект разнится хронометрически. В целом, происходит это плавно. Ток течёт в одном направлении и проявляет приблизительно постоянную плотность. Аналогично работают:

  1. Аккумулятор сотового телефона.
  2. Батарейка любого типа.
  3. Аккумулятор питания ноутбуков.

В природе источников постоянного тока (генераторов), за исключением матушки-Земли, нет. Человеку гораздо удобнее создавать роторы, которые, вращаясь с конкретной частотой, создают условия для образования в катушках статора переменного электрического тока. Потом промышленная частота 50 Гц проходит по проводам и через подстанцию подаётся на потребителя.

Источником постоянного тока допустимо считать адаптеры. Это устройства, выполняющие преобразование переменного тока в постоянный. Допустим, у сотовых телефонов это +5 В, а для мобильных раций характерен большой разброс. Устройство постоянного тока может функционировать исключительно от номинала, для которого сконструировано. В противном случае либо работоспособность нарушается, либо – при больших отклонениях – возможен полный выход из строя.

Это касается и переменного, и постоянного тока. Теперь пришла пора сказать, что в промышленности преобразование постоянного тока в переменный и обратно не практикуется. Из соображений экономии двигатели работают от трёх фаз. Каждая считается переменным током частоты 50 Гц. Говорили выше, что у любой гармоники присутствует фаза. В рассматриваемом случае фаза равна 120 градусов. А круг образуется за счёт 360 градусов. Получается, что три фазы равно отстоят друг от друга. При подобном раскладе генераторам ГЭС легче производить энергию, поступающую в дома в неизменном виде. Но в квартиру заходит единственная фаза переменного тока.

Поэтому бытовые приборы по внутреннему устройству сильно отличаются от промышленных. Важными признаются параметры переменного тока. В любом государстве они стандартизированы и чётко выдерживаются. К параметрам переменного тока относят:

  1. Действующее значение напряжения — вызывающее в обычном проводнике постоянное идентичного номинала. Действующее значение ниже амплитуды в корень из двух раз либо близко к указанному. Требования для РФ составляют 220-230 В плюс-минус 10% от номинала.
  2. К частоте переменного тока предъявляются повышенные строгие требования. Предел отклонений от 50 Гц измеряется десятыми долями процента. Потому стабилизации движения вала на ГЭС уделяется столько внимания. От скорости его вращения зависит параметр.
  3. Нелинейные искажения считаются отдельной темой. Требований множество, определиться непросто. Особенно строго нормируются гармоники основной частоты, к примеру: 100, 150, 200, 250 Гц.

Подобные требования предъявляются и к параметрам постоянного тока. Допустим, известные автомобильные аккумуляторы в действительности включают в арсенал не 12, а 14 В. По мере разряда вольтаж падает. Если на аккумуляторе зарегистрировано напряжение 11,9 В, банка считается вышедшей из строя. Предлагаем внимательно читать инструкции. Дополним: в отдельных ноутбуках присутствует заряд бережного расхода энергии аккумулятора. В этом случае уровень поддерживается в рамках двух третей от полного. Считается, что тогда батарея прослужит дольше.

Итак, требования направлены на поддержание долгого и правильного функционирования оборудования. Параметры постоянного и переменного тока считаются фактором, определяющим надёжность и работоспособность системы.

Содержание:

Не первое десятилетие продолжаются споры, какой же вид тока опаснее — переменный или постоянный. Одни утверждают, что именно выправленное напряжение несет большую угрозу, другие искренне убеждены, что синусоида переменного тока, совпав по амплитуде с биением человеческого сердца, останавливает его. Но, как всегда бывает в жизни, сколько людей — столько и мнений. А потому, стоит взглянуть на этот вопрос чисто с научной точки зрения. Но сделать это стоит языком, понятным даже для чайников, т.к. не у каждого имеется электротехническое образование. При этом, наверняка любому хочется узнать происхождение постоянного и переменного тока.

С чего же стоит начать? Да, наверное, с определений — что же такое электричество, почему его называют переменным либо постоянным, какой из этих видов опаснее и почему.

Большинству известно, что постоянный ток можно получить от различных блоков или элементов питания, а переменный поступает в квартиры и помещения посредством электросети и благодаря ему работают бытовые электроприборы и освещение. Но мало кто задумывался, почему одно напряжение позволяет получить другое и для чего это нужно.

Имеет смысл ответить на все возникшие вопросы.

Что такое электрический ток?

Электрическим током называют постоянную или переменную величину, которая возникает на основе направленного или упорядоченного движения, создаваемого заряженными частицами — в металлах это электроны, в электролите — ионы, а в газе — и те, и другие. Иными словами, говорят, что электрический ток «течет» по проводам.

Некоторые ошибочно полагают, что каждый заряженный электрон двигается по проводнику от источника до потребителя. Это не так. Он лишь передает заряд на соседние электроны, сам оставаясь на месте. Т.е. его движение хаотично, но микроскопично. Ну а уже сам заряд, двигаясь по проводнику, достигает потребителя.

Электрический ток имеет такие параметры измерения, как: напряжение, т.е. его величина, измеряющаяся в вольтах (В) и сила тока, которая измеряется в амперах (А). Что очень важно, при трансформации, т.е. уменьшении или увеличении при помощи специальных устройств, одна величина воздействует на другую обратно пропорционально. Это значит, что уменьшив напряжение посредством обычного трансформатора, добиваются увеличения силы тока и наоборот.

Ток постоянный и переменный

Первое, что следует понять — это разницу между постоянным и переменным током. Дело в том, что переменный ток не только проще получить, хотя это тоже немаловажно. Его характеристики позволяют передачу на любые расстояния по проводникам с наименьшими потерями, особенно при более высоком напряжении и меньшей его силе. Именно поэтому линии электропередач между городами являются высоковольтными. А уже в населенных пунктах ток трансформируется в более низкое напряжение.

А вот постоянный ток очень просто получить из переменного, для чего используют разнонаправленные диоды (т. н. диодный мост). Дело в том, что переменный ток (АС), вернее частота его колебаний, представляет собой синусоиду, которая, проходя через выпрямитель, теряет часть колебаний. Тем самым на выходе получается постоянное напряжение (АС), не имеющее частоты.

Имеет смысл конкретизировать, чем же, все-таки, они отличаются.

Различия токов

Конечно же, главным различием переменного и постоянного тока является возможность переправки DC на большое расстояние. При этом, если таким же путем переправить постоянный ток, его просто не останется. По причине разности потенциалов он израсходуется. Так же стоит отметить то, что преобразовать в переменный очень сложно, в то время как в обратном порядке подобное действие вполне легко выполнимо.

Намного экономичнее преобразование электричества в механическую энергию именно при помощи двигателей, работающих от АС, хотя и имеются области, в которых возможно применение механизмов только прямого тока.

Ну и последнее по очереди, но не по смыслу — все-таки переменный ток безопаснее для людей. Именно по этой причине все приборы, используемые в быту и работающие от DC, являются слаботочными. А вот совсем отказаться от применения более опасного в пользу другого никак не получится именно по указанным выше причинам.

Все изложенное приводит к обобщенному ответу на вопрос, чем отличается переменный ток от постоянного — это характеристики, которые и влияют на выбор того или иного источника питания в определенной сфере.

Передача тока на большие расстояния

У некоторых людей возникает вопрос, на который выше был дан поверхностный ответ: почему по линиям электропередач (ЛЭП) приходит очень высокое напряжение? Если не знать всех тонкостей электротехники, то можно согласиться с этим вопросом. Действительно, ведь если бы по ЛЭП приходило напряжение в 380 В, то не пришлось бы устанавливать дорогостоящие трансформаторные подстанции. Да и на их обслуживание тратиться не пришлось бы, разве не так? Оказывается, что нет.

Дело в том, что сечение проводника, по которому протекает электричество, зависит только от силы тока и от его потребляемой мощности и совершенно в стороне от этого остается напряжение. А это значит, что при силе тока в 2 А и напряжении в 25 000 В можно использовать тот же провод, как и для 220 В с теми же 2 А. Так что же из этого следует?

Здесь необходимо вернуться к закону обратной пропорциональности — при трансформации тока, т.е. увеличении напряжения, уменьшается сила тока и наоборот. Таким образом, высоковольтный ток отправляется к трансформаторной подстанции по более тонким проводам, что обеспечивает и меньшие потери при передаче.

Особенности передачи

Как раз в потерях и состоит ответ на вопрос, почему невозможно передать постоянный ток на большие расстояния. Если рассмотреть DC под этим углом, то именно по этой причине через небольшой отрезок расстояния электроэнергии в проводнике не останется. Но главное здесь не энергопотери, а их непосредственная причина, которая заключается, опять же, в одной из характеристик AC и DC.

Дело в том, что частота переменного тока в электрических сетях общего пользования в России — 50 Гц (герц). Это означает амплитуду колебания заряда между положительным и отрицательным, равную 50 изменений в секунду. Говоря простым языком, каждую 1/50 с. заряд меняет свою полярность, в этом и заключается отличие постоянного тока — в нем колебания практически либо совершенно отсутствуют. Именно по этой причине DC расходуется сам по себе, протекая через длинный проводник. Кстати, частота колебаний, к примеру, в США отличается от российской и составляет 60 Гц.

Генерирование

Очень интересен вопрос и о том, как же генерируется постоянный и переменный ток. Конечно, вырабатывать можно как один, так и другой, но здесь встает проблема размеров и затрат. Дело в том, что если для примера взять обычный автомобиль, ведь куда проще было бы поставить на него генератор постоянного тока, исключив из схемы диодный мост. Но тут появляется загвоздка.

Если убрать из автомобильного генератора выпрямитель, вроде бы должен уменьшиться и объем, но этого не произойдет. А причина тому — габариты генератора постоянного тока. К тому же и стоимость при этом существенно увеличится, потому и применяются переменные генераторы.

Вот и получается, что генерировать DC намного менее выгодно, чем АС, и тому есть конкретное доказательство.

Два великих изобретателя в свое время начали так называемую «войну токов», которая закончилась только лишь в 2007 году. А противниками в ней были Никола Тесла совместно с Джорджем Вестингауз ом, ярые сторонники переменного напряжения, и Томас Эдисон, который стоял за применение повсеместно постоянного тока. Так вот, в 2007 году город Нью-Йорк полностью перешел на сторону Теслы, ознаменовав тем самым его победу. На этом стоит немного подробнее остановиться.

История

Компания Томаса Эдисона, которая называлась «Эдисон Электрик Лайт», была основана в конце 70-х годов XIX века. Тогда, во времена свечей, керосиновых ламп и газового освещения лампы накаливания, выпускаемые Эдисоном, могли работать непрерывно 12 часов. И хотя сейчас этого может показаться до смешного мало — это был настоящий прорыв. Но уже в 1880-е годы компания смогла не только запатентовать производство и передачу постоянного тока по трехпроводной системе (это были «ноль», «+110 В» и «-110 В»), но и представить лампу накаливания с ресурсом в 1200 часов.

Именно тогда и родилась фраза Томаса Эдисона, которая впоследствии стала известна всему миру, — «Мы сделаем электрическое освещение настолько дешевым, что только богачи будут жечь свечи».

Ну а уже к 1887-му в Соединенных Штатах успешно функционирует больше 100 электростанций, которые вырабатывают постоянный ток и где используется для передачи именно трехпроводная система, которая применяется в целях хотя бы небольшого снижения потерь электроэнергии.

А вот ученый в области физики и математики Джордж Вестингауз после ознакомления с патентом Эдисона нашел одну очень неприятную деталь — это была огромная потеря энергии при передаче. В то время уже существовали генераторы переменного тока, которые не пользовались популярностью по причине оборудования, которое бы на подобной энергии работало. В то время талантливый инженер Никола Тесла еще работал у Эдисона в компании, но однажды, когда ему было в очередной раз отказано в повышении зарплаты, Тесла не выдерживал и ушел работать к конкуренту, которым являлся Вестингауз. На новом месте Никола (в 1988 году) создает первый прибор учета электроэнергии.

Именно с этого момента и начинается та самая «война токов».

Выводы

Попробуем обобщить изложенную информацию. На сегодняшний день невозможно представить пользование (как в быту, так и на производствах) каким-то одним из видов электричества — практически везде присутствует и постоянный, и переменный ток. Ведь где-то необходим постоянный, но его передача на дальние расстояния невозможна, а где-то переменный.

Конечно, доказано, что АС намного безопаснее, но как быть с приборами, помогающими экономить электроэнергию во много раз, в то время как они могут работать только на DC?

Именно по этим причинам сейчас токи «мирно сосуществуют» в нашей жизни, закончив «войну», которая продлилась более 100 лет. Единственное, что не стоит забывать — насколько бы одно ни было безопаснее другого (постоянное, переменное напряжение — не важно), оно может нанести огромный вред организму, вплоть до летального исхода.

И именно поэтому при работе с напряжением необходимо тщательно соблюдать все нормы и правила безопасности и не забывать про внимательность и аккуратность. Ведь, как говорил Никола Тесла, электричества не стоит бояться, его стоит уважать.

3.2.1 Сила тока. Постоянный ток

Видеоурок 1: Электрический ток. Сила тока

Видеоурок 2: Электродвигатель постоянного тока

Лекция: Сила тока. Постоянный ток


Электрический ток

Ни один современный человек не может обойтись без использования электрического тока. Данное понятие характеризует упорядоченное движение зарядов, благодаря чему происходит их перенос из одной области пространства в другую. Такое упорядоченное движение может происходить во многих веществах — будь-то твердые тела, жидкости, газы или даже вакуум.

Например, если мы возьмем аккумулятор, полюса соединим проводниками, то начнется движение зарядов от плюса к минусу. Это является примером тока в металлических телах.

А теперь давайте представим соль, растворенную в воде. В эту воду опускаем два электрода, подключенных к электричеству. В результате прохождения тока к одному электроду будут стремиться положительные ионы раствора, а к другому — отрицательные ионы. Это является примером тока в электролитах.

Примером тока в газовой среде является молния. В результате создания двух мощных полей происходит пробой диэлектрической среды. Это, в свою очередь, влечет за собой появление искры.

А давайте теперь рассмотрим иной пример: возьмем большое заряженное тело и начнем передвигать его в пространстве. Исходя из определения электрического тока, имеется и заряд, и его направленное движение. Это значит, что намеренное перемещение объемного заряда также является током. Он называется конвекционным.

А теперь давайте рассмотрим проводник, который нагревают. Что с ним происходит? Электроны начинают двигаться. И чем выше температура проводника, тем быстрее они двигаются. Но давайте ответим, какое это движение? Хаотическое! Основной отличительной чертой тока от любого другого движения является то, что все заряды должны двигаться направленно. Поэтому движение заряженных частиц, вызванное увеличением температуры, нельзя назвать током.

Также стоит отметить, что при любом перемещении нейтрально заряженного тела, такое движение также нельзя назвать током, поскольку не происходит перемещение заряда в пространстве.


Направление движения частиц

Все это время мы говорили о заряженных частицах, не уточняя, какой знак они имеют. Следует отметить, что все положительные частицы двигаются от положительного полюса к отрицательному. Отрицательные же частицы наоборот. Однако положительные и отрицательные частицы имеются далеко не во всех веществах. Они есть, например, в электролитах, газах и других веществах.

Однако, во всем мире, за направление тока принимают то направление, в котором двигаются положительные частицы. То есть принято считать, что ток двигается от положительного полюса к отрицательному. Данное правило противоречит движение тока в металлах, поскольку в этих веществах заряд несут именно электроны, а двигаться они должны от плюса к минусу. Данное направление исторически выбрано А. Ампером в начале 19 века.


Действия тока

Ток используют для самых разнообразных целей. Однако существует несколько основных видов действия электрического тока.

1. Тепловое. Как нам известно, все тела, которые двигаются, обладают кинетической энергией. А чем больше данная энергия, тем больше температура тела. В данном случае движение заряженных частиц приводит к нагреванию проводника. Именно благодаря такому свойству тока мы используем утюг, фен, нагревательные печи и многие другие приборы.

2. Магнитное. Во время прохождения электрического тока вокруг тела начинает появляться магнитное поле. Это заметил Ампер, проводивший опыты с током рядом с компасом. Во время прохождения тока стрелка компаса начинала двигаться. Именно на основе данного свойства изготавливают электромагниты.

3. Химическое. В то время, когда ток проходит через произвольный электролит, происходит разделение его на положительные и отрицательные ионы. Этот принцип лежит в основе покрытия некоторых деталей или украшений медью, серебром или другими элементами.

Постоянный ток

В школьной программе используется понятие постоянного тока. Если за некоторые одинаковые промежутки времени через одинаковое сечение проводника прошло определенное равное значение тока, то такой ток называется постоянным.


Физическая величина, что характеризует величину заряда, прошедшего за определенное время называют силой тока

Сила тока измеряется в Амперах (А)


Еще одна ФВ, что характеризует ток, — это его плотность. 

Плотность показывает насколько много зарядов прошло через некоторое сечение за единицу времени.

Скорость движения зарядов

Если мы включим свет в какой-либо комнате, то нам покажется, что он загорится моментально. Однако на самом деле это не так. Между тем, как вы включили выключатель, и тем, когда заряды дойдут до лампочки, проходит некоторое время. Ток передвигается со скоростью равной скорости света, то есть 3*108 м/с.


Примечания к текущему потоку для электронного урока 4

Эти заметки взяты из Урока 4 моего бесплатного курса электронной почты. Вы знаете кого-нибудь еще, кто хотел бы изучать электронику? Пожалуйста, поделитесь с ними этой ссылкой.

Ниже вы можете увидеть схему, о которой мы сейчас говорим.

Резистор и конденсатор слева от инвертора составляют RC-элемент задержки:

Но как протекает ток в этой цепи?

Если вы попытаетесь следовать текущему потоку, вы можете в конечном итоге почесать голову.

Во-первых, вам нужно знать одну важную вещь:

Инвертор действительно имеет соединения с плюсом и минусом. Для упрощения они обычно скрыты на принципиальных схемах. Просто нужно знать, что они есть.

Это означает, что это не так просто, как «то, что входит, должно выходить», поскольку ток может течь и от плюса, и от минуса.

Но важно помнить одну важную вещь, когда у вас есть логические вентили:

На вход не поступает ток.

И вы можете думать, что выход подключен либо напрямую к плюсу (если он равен 1), либо к минусу (если он равен 0).

Это означает, что мы можем смотреть на левую и правую стороны инвертора по отдельности.

Течение тока с правой стороны

Правая сторона инвертора простая:

Если инвертор выдает 1, токи текут с выхода инвертора, через резистор и светодиод, вниз к минусу.

Если выход инвертора равен 0, ток с правой стороны не течет.

Течение тока с левой стороны

Левая сторона инвертора требует большей концентрации.

Но помните наше правило:

Ток всегда течет от более высокого напряжения к более низкому, если есть путь для прохождения тока.

Когда вы переключаете переключатель с 0 на 1, левая сторона переключателя подключается к плюсу. Конденсатор в настоящее время разряжен, поэтому на нем 0 вольт. Это означает, что есть путь от плюса через резистор и конденсатор к минусу, поэтому будет течь ток.

Когда конденсатор полностью заряжен, он больше не пропускает через себя ток. Таким образом, текущий поток останавливается.

«Полностью заряжен» означает, что напряжение на нем достигло напряжения, которым он заряжается.

Когда вы снова переключаете переключатель с 1 на 0, вы видите, куда течет ток?

Прежде чем ответить на этот вопрос, вот важный факт: Конденсатор всегда будет разряжаться в направлении, противоположном тому, в котором он был заряжен!

Похоже, ток течет в обратном направлении. .!

Но, как вы теперь понимаете, ток просто течет от более высокого напряжения к более низкому. Если напряжения меняются — а это происходит часто — ток перенаправляется с нового «высокого» на новый «низкий».

Теперь у вас есть положительное напряжение на конденсаторе. Выключатель подключен к 0 вольт. А есть путь от конденсатора, через резистор и вниз к минусу через коммутатор. Так что ток будет течь здесь.

Ток протекает до полной разрядки конденсатора (т.е. больше нет напряжения на конденсаторе), что делает его таким же напряжением (т.е. нулем), что и минус батареи.

Что предполагает отрицательный денежный поток от операций? | Малый бизнес

Автор Devra Gartenstein Обновлено 29 октября 2018 г.

Если у вашей компании отрицательный денежный поток от операционной деятельности, возможно, вы ничего не зарабатываете. Существует множество причин, по которым у компании может быть общий отрицательный денежный поток, например, долгосрочные инвестиции в инфраструктуру. Но если ваш денежный поток именно от операционной деятельности недостаточен, значит, вы либо не зарабатываете достаточно денег, чтобы покрыть свои расходы, либо вам не платят достаточно быстро. В любом случае, рекомендуется взглянуть как на вашу бизнес-модель, так и на условия оплаты.

Что такое операционный денежный поток?

Операционный денежный поток описывает взаимосвязь между тем, что ваш бизнес тратит и зарабатывает от повседневной операционной деятельности, или расходами и доходами, связанными с созданием и предоставлением ваших продуктов и услуг.Когда вы покупаете материалы и платите работникам за производство инвентаря, вы несете операционные расходы. Когда вы берете деньги со своих клиентов, вы получаете операционный доход. Если ваша бизнес-модель здорова, вы будете получать больше денег, чем тратите, и ваш операционный денежный поток будет положительным. Если вы тратите слишком много на материалы и рабочую силу или если ваши клиенты не платят вам достаточно быстро, ваш операционный денежный поток может быть отрицательным, и вам придется разработать другие стратегии для оплаты счетов.

Использование формулы операционного денежного потока

Формула операционного денежного потока отслеживает изменения в ваших доходах и активах по отношению к доходам, показанным в вашем отчете о прибылях и убытках.Формула выглядит следующим образом: чистая прибыль плюс или минус изменения в активах и обязательствах плюс неденежные расходы равняются операционному денежному потоку. Чистая прибыль в этой формуле — это сумма, указанная в вашем отчете о прибылях и убытках, которая учитывает некоторые активы и обязательства с использованием правил бухгалтерского учета, таких как износ и амортизация, которые следуют рекомендациям IRS, но не обязательно отражают способы поступления и оттока денежных средств. вашего бизнеса. Из-за этой незначительной корреляции эти вычеты называются «безналичными расходами».Учет изменений в активах и обязательствах, а затем добавление амортизации и износа, которые вы фактически не потратили в течение текущего налогового года, приводит числа в вашем отчете о прибылях и убытках в соответствие с вашим фактическим или операционным денежным потоком.

Оценка вашей бизнес-модели

Ваша бизнес-модель — это то, как ваша компания зарабатывает и тратит деньги. Чтобы получить чистую прибыль, вы должны зарабатывать больше, чем тратите, по крайней мере, в долгосрочной перспективе. Будут времена, когда ваш бизнес будет инвестировать в инфраструктуру.Когда вы обновляете свое оборудование, вы можете тратить больше, чем зарабатываете, но если ваша компания здорова и ваши инвестиции надежны, эти покупки с лихвой окупятся за счет дополнительного долгосрочного потенциала заработка. Но обновление оборудования происходит время от времени, и регулярные операционные расходы вашей компании, такие как арендная плата, материалы и фонд заработной платы, не должны превышать доход, который вы получаете от продажи своих товаров и услуг. Если вы зарабатываете больше, чем тратите, ваш денежный поток будет отрицательным, если только вы не возьмете кредит, чтобы покрыть разницу.Однако, если вы используете финансирование для покрытия операционного дефицита, ваши займы будут отображаться как изменения в ваших активах и обязательствах, когда вы используете формулу операционного денежного потока.

Роль дебиторской задолженности

Дебиторская задолженность в вашем балансе представляет собой суммы, которые вы заработали, но еще не заплатили. Формула операционного денежного потока корректирует дебиторскую задолженность, потому что это актив, который добавляется обратно к вашей общей сумме, даже если у вас еще нет денег.Но если ваши клиенты не платят вам достаточно быстро, у вас могут возникнуть проблемы с денежными потоками, даже если вы на самом деле заработали достаточно, чтобы оставаться платежеспособным. При оценке денежных потоков важно иметь в виду тот факт, что вы проделали работу, и это всего лишь вопрос времени, пока вам не заплатят, а также признавать, что вам может понадобиться больше денег на вашем банковском счете, чтобы фактически покрыть ваши расходы. счета.

Печатный онлайн-журнал Design & Fab

Укорачивание и сгибание трасс требует творчества и настойчивости, пока укладывается бюджет времени.

Печатные платы становятся все более сложными, с более распространенными высокоскоростными интерфейсами. Будь то PCIe, Ethernet, USB или какая-либо память, сети синхронизации распространяются по всем направлениям. У этих часов есть родственные души в сетях, которые хотят попасть в приемник вместе с тикающими часами.

Важнейшие параметры группы трасс включают целевую длину или максимум. Меньше — больше. Большинство других сигналов на плате будут периодически переключаться. При этом часы все время переключаются.Часы используют то же напряжение, но постоянный поток «10101010101…» создает больше энергетических полей, чем кажущаяся случайной последовательность единиц и нулей. Эти постоянно меняющиеся поля сети реактивных часов являются причиной того, что мы защищаем часы, давая им пространство для выполнения своих задач.

Чем короче дорожки, тем меньше электромагнитное излучение. Более короткие часы имеют сравнительно меньшие выбросы и меньше потерь. Это приводит к использованию доступного допуска соответствия длины, чтобы минимизировать длину часов, начиная с поиска самого длинного члена группы. Посмотрите на эту сеть; найдите любые дополнительные изгибы или места, где его можно укоротить.

 

Рис. 1. Одна из моих любимых задач маршрутизации: односторонняя со 128 дорожками, с использованием двух из 12 слоев. Из-за размещения было много настройки, еще два слоя заполнены дифференциальными парами.

Помните, что углы 45° — это хорошо, но не обязательно, при условии, что при фрезеровании избегают острых углов. Растяните этот след, как резиновую ленту, вокруг препятствий, пока он не станет как можно короче.В идеале он должен находиться на втором месте или дальше по списку, отсортированному по длине. Теперь, можете ли вы сделать второй по длине еще короче, используя тот же процесс? Продолжайте массировать следы, сосредоточив внимание на укорачивании самых длинных. После оптимизации этих более длинных трасс можно рассчитать идеальную длину тактового сигнала, вычитая допуск временного бюджета из длины самого длинного соединения.

Например, самая длинная дорожка в группе составляет 18,5 мм, а требование соответствия длины — все дорожки равны тактовой частоте плюс/минус 0.5мм. Это указывает на длину часов 18 мм. Почему бы нам не сопоставить все длины точно? Во-первых, это выходит за рамки спецификации. Во-вторых, это заставит естественно более короткие дорожки вырасти до полных 18,5 мм, а не извиваться до точки, где они приближаются к 18 мм тактовой частоты за вычетом допуска 0,5 мм. Полный диапазон дорожки составляет от 18,5 до 17,5 мм, при этом часы охватывают разницу. Опять же, эта идеальная длина для часов рассчитывается путем вычитания допуска (или его большей части) из самой длинной трассы после того, как все будет оптимизировано.Предостережение заключается в том, что любое редактирование часов или трасс на границе диапазона допустимых отклонений может привести к нарушению временного бюджета.

Рисунок 2. В некоторых ситуациях требуется маршрутизация на внешнем уровне, например, в этой реализации DDR3, где контакты микроконтроллера в основном совпадают с микросхемой памяти.

Преимущество заключается в том, что при этом используется минимальное количество меди, каждый сегмент которой является потенциальной проблемой выбросов. Этот шаблон также может использовать наименьшее количество недвижимости, складывая трассы, чтобы занимать пустые места в общем лабиринте.Как только трассы уложатся в бюджет времени, несложно добавить одну морщинку здесь и убрать одну из той же трассы в другом месте. Морщина, которая уходит, оставляет место для следующего следа, который повторяет новые контуры. Это может показаться утомительным, но это одна из моих любимых задач по проектированию печатных плат, поскольку она вознаграждает творческий подход и настойчивость.

Сопоставьте каждую трассу в группе как можно точнее. Иногда допуск по длине настолько мал, что эти выигрыши не имеют значения. Одним из примеров является EMMC, где общее количество проводов равно шести, и только пять из них совпадают.Они хорошо согласованы, и это один из тех случаев, когда я хочу, чтобы каждая трасса была строго ограничена.

Рис. 3. Другой подход с внешним уровнем, основанный на последовательных элементах поверх решения для маршрутизации на 4-уровневой печатной плате.

В этом случае план игры состоит в том, чтобы сделать каждую трассу такой же длины, как самая длинная естественная трасса. Размещение становится критическим, поэтому пути соединений совпадают. Инженеры по целостности сигналов обычно предпочитают, чтобы критические трассы, подобные этим, имели все свои допуски, что означает нулевой или почти нулевой зазор в правилах сопоставления.Назовите это неприятием риска, но иногда у вас есть только один шанс проявить себя для клиента.

Время полета, а не длина трассы. До сих пор речь шла о длине трасс. В абсолютном выражении мы действительно говорим о задержке распространения. Задержка не измеряется в миллиметрах; измеряется в миллисекундах. Когда допуски становятся необычно тонкими, мы хотим учитывать действующую физику, когда трассировки на внешних слоях позволяют данным передаваться быстрее, чем трассировки на внутренних слоях.

При расчете времени прохождения необходимо учитывать топологию. Обычно мы предпочитаем, чтобы маршрутизация проходила по внутренним слоям, чтобы уменьшить электромагнитные помехи, даже если внешние слои быстрее с точки зрения задержки распространения. Это немного сложнее, чем измерение длин трасс. Ограничение открытых трасс областями разветвления — простой способ справиться с несоответствием.

Джон Беркхерт-младший — профессиональный разработчик печатных плат, имеющий опыт работы в военной, телекоммуникационной, бытовой технике и, в последнее время, в автомобильной промышленности.Первоначально он был специалистом по радиочастотам, но время от времени ему приходится переключаться, чтобы удовлетворить потребность в высокоскоростном цифровом дизайне. Ему нравится играть на басу и гоняться на мотоциклах, когда он не пишет о разводке печатных плат или не выполняет ее. Его колонка производится Cadence Design Systems и выходит ежемесячно.

Какое устройство используется для управления протеканием тока в цепи? – Реабилитацияроботикс.нет

Какое устройство используется для управления потоком тока в цепи?

Предохранитель

Что происходит с проводом в лампочке, когда через него проходит электричество?

Когда ток проходит по проводам внутри лампочки, электрическая энергия превращается в тепловую и световую энергию.Точно так же, когда ток проходит через зуммер, электрическая энергия превращается в звуковую. А когда через вентилятор проходит ток, электрическая энергия превращается в механическую.

Как подключить лампочку к электрической цепи?

Часть 1 – Создание схемы:

  1. Подсоедините один конец каждого провода к винтам на основании держателя лампочки.
  2. Подсоедините свободный конец одного провода к отрицательному («-») концу одной батареи.
  3. Подсоедините свободный конец другого провода к положительному («+») концу аккумулятора.

Как переключатель влияет на поток электроэнергии?

Электрический выключатель — это устройство, прерывающее поток электронов в цепи. Отрицательная клемма соединяется с зарядом, и электроны движутся по цепи. Нагрузка получает ток и возвращает его через плюсовую клемму в источник питания. Электрический выключатель вставлен в эту петлю.

Почему электричество течет от плюса к минусу?

Направление электрического тока принято определять как направление движения положительного заряда.Таким образом, ток во внешней цепи направлен от положительной клеммы к отрицательной клемме батареи. На самом деле электроны будут двигаться по проводам в противоположном направлении.

Является ли поток электричества от положительного к отрицательному?

Ток — это поток электронов, но ток и электроны текут в противоположном направлении. Ток течет от плюса к минусу, а электроны текут от минуса к плюсу. Сила тока определяется количеством электронов, проходящих через поперечное сечение проводника за одну секунду.

В какую сторону должна быть обращена батарея?

Вставьте аккумулятор положительной стороной вверх, если не указано иное. Если вы не видите никаких маркировок на вашем устройстве, вы должны предположить, что положительная сторона батареи должна быть обращена лицевой стороной вверх.

Почему батареи имеют знак плюс и минус?

Если электроны делают одну сторону батареи отрицательной, то другая сторона не имеет этих электронов и хочет их. Поскольку на положительной клемме отсутствуют эти электроны, она имеет гораздо более положительное напряжение.Вероятно, в ней намного больше протонов (положительных), чем на отрицательной стороне батареи.

Какая связь между напряжением и током?

Закон Ома определяет соотношение между напряжением, током и сопротивлением в электрической цепи: i = v/r. Ток прямо пропорционален напряжению и обратно пропорционален сопротивлению.

В чем разница между напряжением питания и током?

Напряжение, также называемое электродвижущей силой, представляет собой просто энергию на единицу заряда.Другими словами, напряжение — это разница электрических потенциалов между двумя точками… Статьи по теме:

Электроэнергия Формула электрического тока
Формула ЭДС Закон Ома

Уголок Antero Midstream Corporation (NYSE:AM)

Klubovy/E+ via Getty Images

Когда предприятия восстанавливаются после катастрофических событий, на пути появляются поворотные точки, образуя углы, из которых инвесторы могут заглянуть и заглянуть в далекое будущее.Корпорация Antero Midstream (NYSE:AM) только что достигла своего пика восстановления, предлагая инвесторам великолепный обзор. Забегая вперед, денежные потоки за вычетом текущего распределения и капитала определялись положительно, но сколько, вопрос, на который должны ответить опытные инвесторы.

Прошлогодние результаты и компания

Для распределительных компаний денежные потоки имеют первостепенное значение. На последней конференции руководство заявило: «За весь год мы получили 439 миллионов свободных денежных средств до выплаты дивидендов и 10 миллионов свободных денежных средств после выплаты дивидендов, что позволило нам сохранить профиль долга на неизменном уровне 3.1 миллиард и кредитное плечо в 3,6 раза». «Капитальные затраты в квартале составили 80 миллионов, в результате чего наши капитальные затраты за весь год достигли 262 миллионов благодаря ускорению работы компрессорной станции Lincoln, о котором Пол только что говорил в своих комментариях».

Мы начнем с краткого обзора компании. Antero Midstream перевозит природный газ (NG), сжиженный природный газ (NGL) для Antero Resources (AR) плюс пресную буровую воду. первоклассные районы.

Antero Midstream (презентация результатов за 4 квартал 2021 г.)

Таким образом, за 2021 г. доход, полученный каждым бизнесом, составил 550 млн долл. США от сбора, 135 млн долл. США от доставки воды и 200 млн долл. США за счет сжатия.

На повороте к положительному денежному потоку

Брендан Крюгер, финансовый директор Antero Midstream, сказал: «Antero Midstream быстро приближается к переломному моменту в своих долгосрочных перспективах, переходя к бизнес-модели, которая, как мы полагаем, обеспечит последовательную и устойчивую работу Бесплатно Денежный поток после выплаты дивидендов, начиная со второй половины 2022 года.Этот переход, которому способствовал рост EBITDA и сокращение капитальных вложений, еще больше снижает риски в нашей долгосрочной перспективе. Antero Midstream имеет хорошие возможности для достижения нашей долгосрочной цели по левериджу в 3,0x в течение следующих нескольких лет, после чего мы сможем начать оценку дальнейшего возврата капитала акционерам».

Продолжая, Крюгер отметил: сокращая ежеквартальный капитал в течение года, расходы фактически остались позади, поскольку мы переходим к генерированию свободного денежного потока после выплаты дивидендов во второй половине 2022 года.» К июню компания будет двигаться вперед с положительным денежным потоком. На следующем слайде приводится сводка бизнес-оценки руководства. сокращающаяся, но важная программа капиталовложений плюс сокращение левериджа с 3,6 до менее 3 в конце 2024 года. Мы подозреваем, что компания планирует удерживать дивиденды постоянными на уровне 0,90 доллара в год, пока не будет достигнута цель по левериджу.Компания рассчитывает получить от 700 до 800 миллионов свободного денежного потока после выплаты дивидендов с 2022 по 2026 год.

На следующем слайде дополнительно приводится расчетный денежный поток до 2026 года.

Antero Midstream (презентация результатов и доходов за четвертый квартал 2021 года)

2022 год, похоже, является пиком капитальных затрат. Поскольку компания не включила данные о денежных потоках по годам, мы разработали таблицу ниже для оценки.

Денежные потоки (миллионы) EBITDA * (+ 5%) Capital ($ 800m) Распределение Net Cash
2023 $ 920 $ 250 $ 430 $ 2401992
2024 $ 960 $ 200 $ 430 $ 330
2025 $ 1000 $ 175 $ 430 + ** $ 400
2026 1060 $ 175 $ 430 +** 450$

*875$ (2021) умножить на 1.05 (низкий однозначный рост) равняется 920 миллионам долларов. Кроме того, инвесторы могут подумать о том, является ли 5% низким однозначным числом?

** Остатки денежных средств для увеличения распределения подлежат определению.

В следующей таблице приведены расчеты подразумеваемого кредитного плеча.

Подразделение EBITDA EBITDA MEBIT
2022 $ 3.1B * $ 3,1B $ 875 млн 3,6
2023 $ 2.85b ** $ 920m $ 920m 3.1
$ 2.55 $ 2.55 $ 960 $ 960 2,7 **

* Не изменяются от 2021

* ** Предполагается, что все дополнительные деньги используются для оплаты долга.

***Целевое значение компании было значительно меньше 3.

Следует сделать пометку о погашении долга. Отвечая на вопрос Тарека Хамида из JPMorgan, Пол Рэди, генеральный директор, прокомментировал: «Да. Итак, я думаю, что, когда мы смотрим на погашение долга, у нас определенно есть некоторые, некоторые банкноты с купонами, которые не так… это не очень привлекательно. нам сегодня.Так что я думаю, что это будет первое его использование, я думаю, нам удобно немного порисовать револьвер. И затем, как только вы пройдете через часть более высокой стоимости долга, вы, вероятно, просто отсрочите или погасите револьвер с течением времени, и у вас также не будет ничего на это. Так что, я думаю, на стороне AM много гибкости, чтобы иметь возможность атаковать его». ближайшие несколько лет возможно.Во-вторых, к 2024 году руководство может рассчитывать на значительное увеличение распределения, которое, безусловно, восстановит сокращение на 0,30 доллара, сделанное в начале прошлого года. Это может удвоить дивиденды к 2025-2026 гг., хотя это маловероятно.

Midstream реализует программу выкупа, в которой все еще есть «150 миллионов оставшихся мощностей». Инвесторы должны ожидать, что это станет более активным в ближайшие несколько лет.

Заключение и риски

Простая математика открывает окно в вероятное светлое будущее Антеро.По нашему мнению, на горизонте ожидается увеличение распределения на 50% и более. Также грядет значительно более низкое кредитное плечо в средних и высоких двойках. При доходности 8-9% цены за единицу в диапазоне от 14 до 18 долларов могут быть в картах, что, безусловно, выше, чем сегодняшние 10 долларов. Вид, созданный руководством, когда он смотрит за этот угол, подобен боксеру, которому нужен специалист по стрижке, настоящее откровение.

Антеро, как и многие другие энергетические компании, сильно пострадала во время борьбы в 2020 году, но эффективные действия до сих пор оказались сильнее противника.

Риски существуют, мы прекрасно понимаем. Хотя природный газ считается переходным источником энергии, сторонники изменения климата отчаянно борются за то, чтобы отключить всю энергию, связанную с ископаемым топливом, к которой принадлежит Antero. К счастью, действие их кажется прерывистым, ибо ясно, что давно созданные природой источники все еще совершенно необходимы. Еще один раунд более смертоносной версии вируса может охватить мир, вызвав еще больший хаос. Но Антеро гораздо лучше подготовлен и находится в гораздо лучшей финансовой форме, чем в предыдущие годы.Мы владеем значительной частью и планируем продолжать это делать. В течение следующих нескольких лет это может и, вероятно, вознаградит инвесторов как распределением, так и ростом капитальных вложений. Мы, очевидно, настроены очень оптимистично в отношении Антеро, несмотря на риск.

Меры по борьбе с заторами в городах Китая с точки зрения системной динамики

В последние годы заторы в городах серьезно повлияли на здоровое развитие урбанизации в Китае. И многие меры по борьбе с заторами малоэффективны.Цель этой статьи состоит в том, чтобы найти наиболее разумные и устойчивые меры по борьбе с заторами на дорогах. На основе теории системной динамики данное исследование строит модель механизма формирования городских транспортных заторов в Китае и анализирует ошибочность мышления традиционной стратегии «строительство дорог для устранения транспортных заторов». управления транспортными заторами в модели системной динамики и анализирует влияние каждой меры на механизм формирования городских транспортных заторов.Затем он критикует неустойчивость жестких политик, таких как ограничение количества транспортных средств и политика «подобного строительства дорог для контроля заторов на дорогах». Это исследование показывает, что из пяти политик, принятых правительством для уменьшения заторов на дорогах, и приходит к выводу, что политика «разреженного расположения блоков» является наиболее устойчивой и фундаментальной мерой контроля заторов. Чтобы достичь эффективного контроля заторов на дорогах и поддержать здоровое развитие урбанизации в Китае в будущем, правительство должно увеличить баланс инвестиций в инфраструктуру, чтобы улучшить медленную среду общественного транспорта, придерживаться политики землеустройства, ориентированной на общественный транспорт, повысить стоимость поездок на автотранспорте и содействовать городскому движению.

1. Введение

В последние годы проблема городских пробок в Китае становится все более серьезной. Заторы на дорогах впервые появились в мегаполисах, таких как Пекин, Шанхай и Гуанчжоу, и быстро распространились на небольшие города. Заторы в городах не только задерживают нормальный передвижение людей и наносят ущерб их физическому и психическому здоровью [1], но и снижают эффективность городской хозяйственной жизни и энергопотребления, интенсифицируют выбросы парниковых газов, которые представляют серьезную угрозу для здорового развития городских территорий в Китай.Поэтому необходимо срочно выдвинуть и реализовать разумные и устойчивые меры по контролю заторов. И целью данного исследования является выявление наиболее разумной и устойчивой лечебной меры. Дискуссии о городских пробках в академических кругах и обществе включали железнодорожный транспорт, интеллектуальный транспорт, качество граждан, этап развития, население, автобус и системные теории. Эти теории использовались для определения причин городских пробок на основе их конкретных областей и личного опыта, чтобы обеспечить соответствующие контрмеры.Например, Минхуа и Чжэнхэ изучили методы решения проблем с дорожным движением в больших городах и обнаружили, что необходимо принимать эффективные контрмеры для регулирования объема городского движения, исходя из двух принципов: разумного сокращения количества пробок и максимально возможного повышения эффективности движения [2]. Юаньцин и др. изучали институциональные причины и пути решения транспортных проблем в крупных городах Китая и рассматривали роль устойчивого развития городского транспорта с точки зрения закона развития городского транспорта [3].Сянлинь и др. исследовал связанное картографирование, следуя модели, и контроль заторов на дорогах на основе интеллектуальной транспортной системы [4]. Как сообщает Nanfang Daily, депутаты Всекитайского собрания народных представителей заявили, что большое количество автомобилей не является первопричиной заторов [5]. Фэн и др. изучали, как регулировать численность населения в мегаполисах, и считали, что население в основных городских районах должно быть эвакуировано, инвестиции в инфраструктуру должны быть увеличены, а городские промышленные структуры и скорость экономического развития должны быть скорректированы [6].Взяв в качестве примера Нанкин, Xianteng et al. исследовали противоречие между предложением и спросом на трафик в больших городах и мерами противодействия развитию и считали, что фундаментальной причиной заторов на дорогах является дисбаланс между спросом и предложением трафика [7]. Вышеупомянутые исследования предложили причины городских пробок с разных точек зрения и предложили соответствующие меры управления. А результаты предыдущего исследования служат отправной точкой и источником вдохновения для этого исследования.Тем не менее, в этих исследованиях отсутствует критический синтез и не представлен подробный анализ городских пробок с систематической точки зрения. Таким образом, с точки зрения системной динамики (SD) настоящее исследование представляет собой подробный анализ городских транспортных заторов и мер по управлению ими, что является в определенной степени новаторским и имеет определенное значение для этой области.

Под давлением заторов на дорогах центральное правительство и местные органы власти в Китае постоянно обсуждали и ввели ряд мер по борьбе с заторами.Министерство транспорта заявило, что необходимо приложить усилия для создания городской системы общественного транспорта и увеличения инвестиций в автобусную инфраструктуру и узловые станции для решения проблемы городских заторов [8]. Пекин также опубликовал «Заключения о дальнейшем содействии работе по уменьшению транспортных заторов в столице», в которых сформулированы комплексные меры по следующим пяти аспектам: улучшение городского планирования, ускорение строительства дорожно-транспортной инфраструктуры, приоритетное развитие общественного транспорта, улучшение неавтомобильного транспорта. система движения транспортных средств, а также усиление управления и научного управления автотранспортными средствами [9].В ответ на заторы и с целью достижения скорости не менее 25 км/ч на центральных городских дорогах в течение 5 лет Гуанчжоу издал 30 постановлений, в том числе о повышении платы за парковку, изучении взимания платы за пробки и изучении запрет въезда иномарок в город [10].

Заторы на дорогах, как актуальная городская проблема, в последние годы также применялись в исследованиях SD. Например, Ван и др. изучал SD-модель городской транспортной системы и ее применение.Основываясь на методе SD, авторы создали модель городской транспортной системы на основе анализа структуры системы и анализа причинно-следственной связи [11]. Кроме того, Шуанг провел эмпирическое исследование механизма эволюции городских транспортных структур на основе SD [12]. Наконец, Йимей и Йи изучили предыдущие модели SD-модели городских заторов, проанализировали механизм формирования городских заторов и создали SD-модель городских заторов [13].

К сожалению, существующие SD-модели заторов на дорогах в вышеупомянутых исследованиях характеризуются макроскопической сложностью, многочисленностью внутренних модульных элементов и попытками охватить все аспекты городской экономики и общества.Основные недостатки заключаются в том, что настройка модуля формирования спроса на трафик слишком проста, а некоторые важные факторы (например, скрытый спрос) игнорируются. Кроме того, при построении моделей в прошлом часто подчеркивалась способность прогнозирования моделирования, уделялось внимание проверке параметров модели и количественному описанию результатов моделирования, и отсутствовала всесторонняя и глубокая проработка структуры модели. В результате процесс моделирования превратился в «черный ящик» из-за его чрезвычайной сложности и недостаточного объяснения неудач прошлых политик контроля.Что еще более важно, предыдущие модели игнорировали субъективную инициативу правительства по формулированию соответствующей политики для решения конкретных проблем; то есть влияние заторов на трафик на продвижение политики предотвращения заторов. Таким образом, в предыдущих моделях отсутствовала инклюзивность новых политик управления перегрузкой, и они сталкивались с трудностями при целенаправленной оценке конкретных политик.

На основании этих наблюдений, Мы предлагаем следующую гипотезу:

Гипотеза:. Политика «Разреженного размещения блоков» была, вероятно, наиболее устойчивой и фундаментальной мерой контроля перегрузки.
Затем в этом исследовании используется регрессия SD, чтобы улучшить основную цель ментальной модели и выделить функцию анализа модели SD, чтобы вывести влияние реализации политики. Метод SD используется для анализа текущих мер контроля заторов на дорогах в Китае и определения наиболее эффективных и устойчивых мер контроля. Изображая диаграмму причинно-следственной связи механизма перегрузки (также известную как блок-схема системы, которая относится к органической комбинации основных переменных SD и ее символов, внутренней структуры системы и ее механизма обратной связи для качественного анализа) , это исследование отвечает на следующий вопрос: какие популярные транспортные политики действительно эффективны и устойчивы? И главная цель этой работы — предоставить правительству консультации для выдвижения разумных и эффективных мер по контролю заторов на дорогах.

2. Материалы и методы
2.1. SD Method

SD был основан в 1956 г. Джеем Форрестером и представляет собой метод, используемый для количественного исследования сложных социальных и экономических систем, основанный на теории управления с обратной связью и технологии компьютерного моделирования [14]. Метод SD реализуется путем создания петли обратной связи (также известной как причинно-следственная петля обратной связи) и установки различных переменных и уравнений. Петля обратной связи относится к замкнутой последовательности причинно-следственных связей, состоящей из различных элементов или переменных в системе.В 1988 году Маклафлин опубликовал книгу «Применение системного подхода к городскому и региональному планированию», в которой утверждал, что «города можно рассматривать как динамические системы, которые постоянно меняются под влиянием многих факторов, поэтому планирование городов с динамическими системами должно также быть динамичным планированием с постоянными изменениями» [15] (с.105).

Компания Forrester опубликовала Urban Dynamics в 1969 году; однако SD был представлен в Китае только в 1980 году, когда в 1986 году состоялась первая национальная конференция по академическому обмену по этой теме.С тех пор многие институты проводили исследования и рассматривали применение этой концепции [16]. Например, в области городского транспорта в Китае изучалось владение частными автомобилями. Ли и Япин изучали развитие городского движения, используя модель динамики системы потребления личных автомобилей в Пекине. Он был основан на структуре системы и анализе причинно-следственной связи; и он обсудил сдерживающий эффект развития общественного транспорта, особенно скоростного железнодорожного транспорта, и развития частных автомобилей; и послужил основой для принятия решений по формированию политики развития городского транспорта [17].Упомянутые выше модели и методы схожи и развиваются постепенно, что послужило источником вдохновения и ориентиров для данного исследования.

2.2. Построение модели механизма формирования транспортных заторов

Наиболее важным аспектом построения карты причинно-следственной обратной связи механизмов заторов является понимание того, что в системе есть две петли обратной связи: положительная и отрицательная. Каждая петля обратной связи состоит из более чем двух переменных с четкой причинно-следственной связью между переменными, и существует два вида положительной (+) и отрицательной (-) причинно-следственной связи.Петля положительной обратной связи означает, что количество отрицательных причинно-следственных связей в петле обратной связи четно. Петля отрицательной обратной связи — это петля, в которой число положительных причинно-следственных связей нечетно. Петли положительной обратной связи характеризуются самоусилением и самоусилением [18]. Типичными примерами являются курица–яйцо и яйцо–курица (①⟶②⟶①, рис. 1, а). Петли отрицательной обратной связи самоконтролируются и самоослабевают. Типичным примером является усилие, направленное на достижение определенной цели. Например, учащиеся могут определить свою будущую степень усилий в учебе в соответствии с разрывом между их результатами тестов и целевыми баллами, чтобы гарантировать, что их академическая успеваемость будет ближе к их цели благодаря их постоянным усилиям (③⟶④⟶⑤, рис. 1, b). ).В этом исследовании всесторонняя оценка заторов на дорогах является результатом цикла, вызванного городским строительством и ухудшением дорожной среды под руководством механизма самоулучшения.


2.3. Метод анализа
2.3.1. Оперативная причинно-следственная цепочка

Определение 1. Если уравнением моделирования причинно-следственной цепочки от переменной X(t) до зависимой переменной Y(t) является функция Y(t) = f(X(t)), где f — символ операции функции, тогда причинная цепочка, которая дает символ операции моделирования, называется причинной цепью операции.

Определение 2. Если запустить причинно-следственную цепочку, то она называется причинно-следственной цепочкой одновременной работы размера шага моделирования. Если причинная цепочка операции равна , то она называется причинной цепочкой гетеромасштабной операции длины шага моделирования.
Длина шага моделирования переменной уровня потока многоуровневая причинно-следственная цепочка операций . Поскольку бит потока имеет следующую функциональную взаимосвязь: тогда T — время начала моделирования, а левая часть функции переменной бита потока — длина шага моделирования, а правая сторона — время шага моделирования, с разница в один шаг моделирования DT.
Значение в левой части переменной потенциала потока представляет собой алгебраическую сумму трех членов в правой части , скорости притока и скорости оттока . Имеются три соответствующие причинно-следственные цепи справа налево: три цепочки справа налево переменной потенциального потока наделены различными операциями для формирования алгебраической суммы трех членов и функционального выражения:
① , которое представляет собой сложение три алгебраические суммы, операции «+» и причинная цепочка со знаком «+». В этом исследовании «+» в причинной цепочке представляет символ операции «плюс», но это не означает, что причинная цепочка полярность положительная.«-» находится в середине причинно-следственной цепочки и представляет собой знак «минус» в операции. То же самое относится и к операциям, описанным ниже.
② является дополнением к алгебраической сумме трех терминов, а также плюс термин. Тем не менее, есть оператор операции снова, поэтому существует причинно-следственная цепочка с символом двойной операции «+» и ««. Он отмечен следующим образом: ③ является элементом вычитания в трехчленной алгебраической сумме и является элементом операции «-», а также элементом операции с , поэтому существует причинно-следственная цепочка с символом двойной операции «-» и «». .Приведенные выше три причинно-следственные цепочки операций показывают, что причинно-следственная цепочка переменной потенциала потока состоит из следующих трех диаграмм причинно-следственных цепочек операций различных слоев. На рис. 2 показано, что вершина переменной потенциала потока в графе причинно-следственной цепи вычислений является вершиной кадра в графе потока удержания.


Предложение 1. Причинная цепочка операций переменных потенциала потока на блок-схеме системной динамики представляет собой всю трехслойную причинно-следственную цепочку операций переменных потенциала потока .Это комбинация причинно-следственной цепочки переменных потенциала потока на блок-схеме и уравнения моделирования: .
Интуитивно раскрывая причинно-следственную цепочку операций на разных уровнях, значение переменной уровня потока равно ее значению в последний момент, плюс скорость притока, умноженная на значение размера шага, и минус скорость оттока, умноженная на значение размера шага. Комбинируя причинно-следственную цепочку с уравнением моделирования, можно установить внутреннюю связь между причинно-следственной цепочкой и уравнением моделирования, а также повысить интуитивность модели.
Шаг моделирования переменной скорости потока, длительность, время, одновременная работа, причинно-следственная цепочка. После имитационного расчета переменной уровня потока модели динамики системы выполняется имитационный расчет переменной расхода, и имитационный расчет переменной расхода аналогичен расчету длины шага моделирования. Например, частное уравнение скорости оттока: . Независимыми переменными в обеих частях уравнения являются t, и на блок-схеме существует причинно-следственная цепочка от переменной потенциала потока до скорости оттока: Оператор этого частного уравнения при длине шага моделирования равен Причинная цепочка его параллельной работы: Причинная цепочка расхода представляет собой комбинацию переменной уровня потока с причинной цепочкой расхода и ее уравнением моделирования.
Согласно определению, в блок-схеме динамики системы, расход к расходу, расход к вспомогательной переменной, вспомогательная переменная к расходу и вспомогательная переменная к вспомогательной переменной — все это причинно-следственные цепи операции одного и того же слоя.

Утверждение 2. В динамической блок-схеме системы причинно-следственная цепочка самой операции изменения уровня потока представляет собой причинно-следственную цепочку длины шага моделирования и времени работы различных слоев, а причинно-следственная цепочка другой переменной операция представляет собой причинно-следственную цепочку длины шага моделирования и времени той же операции слоя.

Предложение 3. Системная динамика любой длины шага моделирования время . Прежде всего, в соответствии с причинно-следственной цепочкой каждой переменной потенциала потока с 3 различными уровнями работы корреляционный множитель предыдущего шага моделирования используется для расчета причинной цепочки каждой переменной потенциала потока и значений всех переменных потенциала потока. время рассчитываются. Затем выполните ту же операцию уровня для других переменных, вычислите причинно-следственную цепочку и рассчитайте значения времени для всех других переменных.
Приведенные выше три предложения являются стандартными требованиями программы моделирования системной динамики.

2.3.2. Схема рабочего процесса

Определение схемы рабочего процесса . Позвольте быть упорядоченным бинарным, является набором вершин, ; — направленное множество дуг, дуга — упорядоченная пара, состоящая из различных элементов множества вершин . Тогда называется ориентированным графом.

Определение 3. ориентированный граф , t — время шага моделирования, — множество вершин процесса обработки данных, множество дуг — множество операций, причинно-следственная цепочка символа операции присваивания, упорядоченный двоичный набор наборов вершин процедур данных а причинно-следственная цепочка множеств операций называется графом процедуры операции, записывается как .

Определение 4. Диаграмма процесса вычислений имитационной модели представляет собой упорядоченный двоичный набор вершин процесса обработки данных и множества причинно-следственной цепочки вычислений.
Этапы построения схемы рабочего процесса

Шаг 1. На основании таблицы моделирования или некоторых известных условий причинно-следственная цепочка переменной потокового графа комбинируется с уравнением имитационного моделирования, а оперативный граф причинно-следственной цепи без вычисления значение вершины устанавливается слой за слоем.

Шаг 2. Переменный процесс вычисления невычисленных значений вершин каждого слоя графа причинно-следственной цепи, показывающий процесс вычисления переменных значений вершин.

3. Результаты и обсуждение
3.1. Логика традиционной политики «Строительство дорог и контроль за дорожными заторами»

С точки зрения УР, в этом разделе описываются два недостатка традиционной стратегии дорожного строительства и контроля за дорожными заторами: высвобождение краткосрочного скрытого спроса и формирование среднесрочного и долгосрочного спроса. -срочный спрос.В некоторой степени это открывает анализ и оценку нескольких мер контроля перегрузки в последующем обсуждении.

Непосредственной причиной заторов на дорогах является дисбаланс между спросом на автомобильные перевозки и предложением дорожных сооружений. В последние десятилетия процесс урбанизации Китая ускорился. Все большее число людей переезжает в города, а уровень жизни постоянно повышается. Частные автомобили постепенно превратились из предметов роскоши высокого класса в товары массового потребления.В сочетании с увеличением численности населения и увеличением количества частных автомобилей спрос на автомобильные перевозки увеличился, что сделало транспортную инфраструктуру во многих городах недостаточной для поддержки этого сдвига, что привело к дополнительным заторам на дорогах [19]. .

Что касается жалоб населения, то давление правительства на контроль заторов увеличилось, и строительство дорог долгое время было доминирующим решением. Расширение дорог, строительство виадука, строительство скоростных автомагистралей вокруг города и другие беспрепятственные проекты распространены в различных городах Китая.Кроме того, движимые стремлением к имиджевым проектам и расширению городов, китайские городские власти ежегодно инвестируют миллиарды в планирование, строительство и управление дорогами. Эта инфраструктура предоставляется автомобильной группе бесплатно вместе со многими современными менеджерами трафика и методами управления. Более того, от 70% до 80% усилий исследователей дорожного движения приходится на пользователей автомобилей [20].

С точки зрения SD, причинно-следственная связь групп ①⟶②⟶③⟶④ образует замкнутую петлю отрицательной обратной связи, тем самым указывая на то, что строительство дорог может в краткосрочной перспективе уменьшить местные транспортные заторы (рис. 3).Если бы трафик был просто саморазрушающимся механизмом, как его представляют себе многие правительственные чиновники и технологи, тогда проблема была бы решена. Однако это не так, потому что существует ряд самоусиливающихся механизмов, которые играют более доминирующую роль.


3.1.1. Пост-дорожный эффект 1: Высвобождение краткосрочного скрытого спроса

Когда правительство было занято строительством дорог и перерезанием ленточки, городские заторы сразу же уменьшились.Однако в краткосрочной перспективе привлекательность поездок на автомобиле быстро повысилась, что напрямую побудило людей ездить как чаще, так и на большие расстояния, что привело к увеличению числа поездок на автомобиле и, как следствие, к перегруженности новых дорог (петля отрицательной обратной связи ①). ⟶②⟶③⟶④, рис. 4). И наоборот, привлекательность автомобильных путешествий стала наиболее важным фактором, побуждающим граждан покупать частные автомобили, помимо увеличения доходов, что также привело к увеличению объема автомобильных поездок и ухудшению загруженности дорог (петля отрицательной обратной связи ①⟶⑤). ⟶⑥⟶⑦⟶④, рис. 4).На рисунке 4 показано, что в процессе устранения эффекта управления заторами, вызванного строительством дорог, возникают две петли отрицательной обратной связи, что указывает на то, что подавленные скрытые требования исходного периода заторов высвобождаются и трансформируются в явные требования, тем самым усугубляя дорожную нагрузку.


Однако четырехэтапная модель движения «создание поездок — распределение поездок — разделение видов транспорта — распределение дорожной сети», широко используемая профессионалами в области транспорта, не может точно имитировать скрытые потребности, что приводит к выводу, что большее количество дорог может решить заторы.Хотя специалисты по моделированию дорожного движения предполагают будущее увеличение спроса на поездки в сценариях прогнозирования дорожного движения, этот спрос часто считается продуктом экономического роста и наличия автомобилей. В этой модели расширение предложения дорожной инфраструктуры не влияет на прогноз будущего роста спроса на транспорт [21]. Другими словами, значение скрытого спроса было проигнорировано.

3.1.2. Пост-дорожный эффект 2: формирование среднесрочного и долгосрочного производного спроса

В среднесрочной и долгосрочной перспективе строительство дорог также приведет к циклу «заторы, строительство дорог, заторы и строительство дорог» ( Рисунок 5), потому что правительство строит дороги на внешней окраине города, чтобы оградить землю.В этом строительстве обычно используется модель развития с участием автомобилей, что приводит к большому объему индуцированного спроса. Три петли положительной обратной связи объясняют быстрое ухудшение состояния городских пробок в Китае.


Во-первых, дисбаланс между рабочими местами и жильем в новых районах привел к появлению нескольких спящих городов вокруг центральных городов (таких как Хуйлунгуань и Тяньтунъюань в Пекине). Миграция жителей значительно увеличила ежедневное расстояние до работы, что вызывает заторы.Тем не менее, правительство продолжает строить дороги, чтобы контролировать заторы, что создает порочный круг (петля положительной обратной связи ①⟶②⟶③⟶④⟶⑤⟶⑥⟶⑦⟶⑧⟶①, рис. 5).

Во-вторых, большие новые городские районы вмещают больше городского населения, тем самым объективно увеличивая общую численность городского населения и перегружая транспортную систему. Главные улицы и крупные дорожные сети приводят к низкой пропускной способности автобусных систем, и удовлетворение потребностей клиентов в отношении скорости и эффективности является распространенной проблемой.Что касается среды с медленным движением, дноуглубительные работы и строительство основных дорог блокируют микроциркуляцию сети с медленным движением, что приводит к необходимости делать объезд на дальние расстояния, чтобы не пересекать дорогу. Однако перекрестки более широких дорог образуют более крупные перекрестки, что вызывает чрезмерно длительное ожидание на красный свет, нарушение движения на перекрестках, необходимость подниматься по эстакаде под подземным переходом; все это доставляет неудобства. Кроме того, управление автомобильными парковками в новых районах осуществляется небрежно, и заметно явление, когда велосипедные дорожки и тротуары заняты припаркованными автомобилями.Кроме того, из-за отсутствия мест для парковки велосипедов парковка затруднена, и легко потерять велосипеды в пунктах назначения из-за плохого управления парковкой. Впоследствии велосипеды стали вторым видом транспорта даже для поездок на короткие и средние расстояния, тем самым увеличивая зависимость от автомобилей (петля положительной обратной связи ①⟶⑫⟶⑬⟶⑭⟶④⟶⑤⟶⑥⟶⑦⟶⑧⟶① , рис. 5).

Аналогичным образом, третья петля связана с ухудшением состояния общественного транспорта и медленным движением, а также привела к резкому увеличению числа владельцев автомобилей в новых районах.Многие люди рассматривают проживание в больших районах и покупку личных автомобилей как обязывающие переходные узлы образа жизни (петля положительной обратной связи ①⟶⑫⟶⑬⟶⑮⟶⑯⟶⑪⟶⑤⟶⑥⟶⑦⟶⑧⟶①, рис. 5).

Три контура положительной обратной связи, описанные выше, являются основными причинами быстрого ухудшения заторов на дорогах в городах Китая. Взяв в качестве примера Пекин, за последние 10 лет функции Пекина были сосредоточены в центральной части города, что привело к значительному увеличению доли поездок на дальние расстояния, которые трудно совершить на велосипеде.Согласно опросу Пекинского исследовательского центра развития транспорта, доля велосипедных поездок в Пекине снизилась с 30,3% в 2005 г. до 17,9% в первой половине 2019 г. [22]. Среди автомобильных поездок доля поездок на короткие расстояния в пределах 5 км составила более 40% [23]. Причина вождения заключается в том, что ухудшается среда для ходьбы и езды на велосипеде, что тесно связано с новой городской формой, в которой преобладают большие кварталы и широкие дороги.

Приведенный выше анализ показывает механизм высвобождения неявного спроса на автомобильные перевозки и создания производного спроса в период после строительства дорог.Можно предсказать, что, когда доход на душу населения достигнет уровня, когда он перестанет быть основным препятствием для потребления автомобиля домохозяйствами (для значительной части домохозяйств), благодаря предоставлению возможности путешествовать на автомобиле, заторы на дорогах последуют за эффект бочонка с медленной доступностью автобуса как недостаток.

3.2. Анализ нескольких политик управления перегрузками

В соответствии со структурой, приведенной в предыдущем разделе, политики управления перегрузками можно разделить на пять категорий: аналогичное строительство дорог, жесткое вмешательство, корректировка предложения, руководство спросом и размещение разреженных блоков.Используя структуру, установленную в предыдущем разделе, мы затем анализируем политики управления перегрузкой.

3.2.1. Аналогичная политика дорожного строительства

Такая политика включает увеличение предложения парковочных мест, повышение уровня обслуживания перекрестков (строительство эстакад и пешеходных переходов), повышение эффективности дорожных сетей (использование интеллектуальных транспортных систем и создание коридоров «зеленой волны» для транспортных средств), и так далее [24]. Целью этих политик является увеличение вместимости автотранспортных средств или увеличение пропускной способности дорожного движения путем обобщения их как политики «подобного строительства дорог и контроля заторов».Как и в случае со строительством дорог, замыкание петли отрицательной обратной связи указывает на то, что уровень предложения дорог действительно может увеличиться в краткосрочной перспективе. Однако вскоре он будет поглощен высвободившимся скрытым спросом и вновь полученным спросом, что еще больше усугубит перегрузку трафика (рис. 6).


3.2.2. Политика жесткого вмешательства

Меры политики жесткого вмешательства включают контроль численности населения, лотерею номерных знаков и ограничения автомобильных номерных знаков, которые характеризуются прямым и насильственным вмешательством в рост ключевых элементов в системе движения (таких как население и автомобили или автомобильные перевозки). объем).Хотя эти меры будут иметь немедленный эффект в краткосрочной перспективе, они часто проводятся за счет более высоких личных и социальных издержек и подозреваются в том, что они направлены против групп с корыстными интересами. Например, после введения ограничений на эти ключевые элементы необходимость перехода на систему общественного транспорта усугубила и без того перенаселенную ситуацию [25]. Между тем, такие политики лишь временно трансформируют часть явного спроса в неявный спрос, который, вероятно, будет повторно выпущен, когда политика будет смягчена, что приведет к быстрому восстановлению системы и усугублению перегрузки.

Многие водители и группы дорожной полиции связывают заторы на дорогах с низкой цивилизованностью пешеходов и велосипедистов (например, проезд на красный свет, переход неположенной дороги и т. д.) и считают, что конструкцию дорожной цивилизации можно усилить, чтобы уменьшить заторы [26]. Однако, не обсуждая эффективность и отставание построения транспортной цивилизации, это можно объяснить следующими рассуждениями. Если с завтрашнего дня граждане начнут строго соблюдать порядок дорожного движения (например, не ездить на красный свет), то порядок дорожного движения может быть значительно улучшен в короткие сроки, что значительно повысит эффективность управления автотранспортом.Однако это улучшение возможно только за счет создания неудобств для пешеходов или велосипедистов (например, введение длительного ожидания на светофорах), что в долгосрочной перспективе побудит людей садиться за руль, как только они смогут купить автомобиль. , тем самым увеличивая заторы[27].

3.2.3. Политика корректировки предложения

В отличие от политики «жесткого типа вмешательства», политика корректировки предложения начинается со «стороны предложения», отдает приоритет медленному или общественному транспорту и пытается ввести новую петлю отрицательной обратной связи для достижения механизма самоуменьшения заторов. (Рисунок 7).Путем уменьшения ненужного пространства для транспортных средств (например, избегания чрезмерно широких полос движения транспортных средств, уменьшения радиуса поворота на перекрестках и добавления островков безопасности) можно сократить расстояние перехода для медленных пешеходов, снизить скорость транспортных средств и повысить безопасность и удобство. ходьба и езда на велосипеде могут быть улучшены. Этот результат косвенно улучшит доступность системы общественного транспорта и уменьшит зависимость от автомобилей, дальности поездки автомобилей и уровня владения личным автомобилем, тем самым сократив количество поездок на автомобиле и уменьшив заторы на дорогах (петля отрицательной обратной связи ①⟶②). ⟶③⟶④⟶⑤⟶⑥⟶⑦, рисунок 7; петля отрицательной обратной связи ①⟶②⟶③⟶④⟶⑧⟶⑨⟶⑩⟶⑦, рисунок 7).


Может показаться, что сокращение дорог уменьшает количество места, доступного для транспортных средств, но это не так. Таким образом, оптимизируя организацию дорог и эффективно уменьшая помехи смешанного движения, можно добиться беспроигрышной ситуации для медленного движения и автотранспорта. В последние годы некоторые иностранные города (например, Нью-Йорк, Копенгаген, Сеул и др.) смело превратили городские автомагистрали в медленные полосы движения или автобусные полосы. В результате они не только повысили жизнеспособность города и качество общественных пространств, но и уменьшили заторы на дорогах, что приветствуется горожанами.Например, проект реконструкции Бродвей-авеню в Нью-Йорке превратил перегруженную дорогу в специальную полосу для прогулок и отдыха пешеходов (рис. 8). Согласно недавнему оценочному исследованию, скорость транспортных средств в этом районе увеличилась почти на 17% после реализации проекта [28].


Другим примером является испытательная линия Bus Rapid Transit (BRT) в Гуанчжоу, которая была построена в наиболее загруженном районе, где до ее реконструкции автобусы и общественный транспорт серьезно взаимодействовали.Превратив автомобильную полосу посреди дороги в полосу для автобусов, удалось повысить скорость движения как общественного, так и социального транспорта (рис. 9). После ввода в эксплуатацию коридора BRT в феврале 2010 г. средняя скорость общественного транспорта по проспекту Чжуншань увеличилась на 28% по сравнению с предыдущим периодом [29].


3.2.4. Политика, ориентированная на спрос

С точки зрения управления спросом, политика экономического рычага для увеличения транспортных расходов привела к увеличению платы за парковку, взиманию платы за пробки и ужесточению ограничений на нерегулируемую парковку.Эти меры могут эффективно сдерживать неконтролируемое использование автомобилей в час пик (контур отрицательной обратной связи ①⟶②⟶③⟶④⟶⑤⟶⑥, рис. 10) и одновременно снижать популярность автомобилей, сокращать количество автомобильных поездок и уменьшить степень перегрузки (петля отрицательной обратной связи ①⟶②⟶③⟶⑦⟶⑧⟶⑨⟶⑥, рис. 10).


Еще одним преимуществом увеличения платы за парковку и ценообразования в пробках является сумма экономического дохода, который может генерировать городское правительство, который затем может быть использован для субсидирования строительства или повышения эффективности системы общественного транспорта [30].Это также может улучшить условия медленных поездок, повысить привлекательность медленных поездок на короткие и средние расстояния и решить проблему последней мили для дальних поездок на автобусе. Все эти изменения снизят зависимость граждан от автомобилей для поездок, расстояние, проходимое на автомобилях, уровень владения частными автомобилями и поездки на автомобиле, тем самым уменьшая заторы (петля отрицательной обратной связи ①⟶②⟶⑩⟶ ⟶ ⟶④⟶⑤⟶⑥ , рисунок 10; петля отрицательной обратной связи ①⟶②⟶⑩⟶ ⟶ ⟶⑦⟶⑧⟶⑨⟶⑥, рисунок 10). Аналогичные меры были приняты в Лондоне с февраля 2003 года, где часть доходов от платы за пробки была использована для улучшения общественного транспорта в регионе.В результате в центр города ежедневно въезжало не только на 20 % меньше автомобилей, но и автобусы двигались на 25 % быстрее, чем раньше, что позволило сократить время задержки автомобилей в перегруженных зонах зарядки в часы пик на 30 % (Рисунок 10). ) [31].

3.2.5. Политика совместного размещения разреженных блоков

С целью увеличения строительства систем общественного транспорта и принятия модели развития, ориентированного на транзит (TOD) при строительстве новых территорий вокруг автовокзалов, политика заключается в следующем: (1) проектирование пешеходных улиц и пешеходные блоки для увеличения пешеходного движения; (2) включить требования безопасности и удобства пешеходов в архитектурный проект; (3) сократить спрос на автомобили за счет создания дорожных сетей, удобных для велосипедистов; (4) увеличить использование общественного транспорта за счет строительства улиц и населенных пунктов, ориентированных на общественный транспорт; (5) выступать за смешанные модели землепользования для рассредоточения мест общественного транспорта; и (6) создание общественных зеленых зон и услуг в нескольких минутах ходьбы друг от друга [32].

Воздействие такой политики можно объяснить следующей серией циклов отрицательной обратной связи (рис. 11).


Смешанное землепользование обеспечивает более сбалансированную занятость и жилье, сокращает расстояние до работы и снижает интенсивность движения. Одновременно можно использовать велосипеды и ходить пешком на короткие и средние расстояния, что увеличивает долю зеленых поездок и снижает поездки на автомобиле (петля отрицательной обратной связи ①⟶②⟶③⟶④⟶⑤⟶⑥, рис. 11).

Увеличение строительства объектов общественного транспорта и достопримечательностей общественного транспорта может снизить зависимость от автомобилей.Благодаря распределению точек притяжения вдоль автобусного коридора можно избежать маятникового движения транспорта. Сокращение расстояния в одну сторону на человека может улучшить оборачиваемость автобусов и избежать заторов в одностороннем движении в часы пик. Развитие небольших кварталов может уменьшить узкие места на основных и второстепенных дорогах и крупных перекрестках, тем самым повысив проходимость услуг общественного транспорта и решив проблему последней мили за счет улучшения среды с медленным движением.Влияние этих аспектов может снизить привлекательность автомобильных путешествий за счет снижения доли владельцев личных автомобилей, интенсивности использования автомобилей и числа поездок на автомобиле, тем самым уменьшая заторы на дорогах (петля отрицательной обратной связи ①⟶②⟶⑦⟶⑧⟶⑨⟶⑤ ⟶⑥, рисунок 11; петля отрицательной обратной связи ①⟶②⟶⑦⟶⑧⟶⑩⟶ ⟶ ⟶⑥, рисунок 11).

Если количество парковочных мест будет уменьшено, а доля частных автомобилей жителей в районах TOD может быть эффективно снижена до низкого уровня, количество автомобильных поездок может быть уменьшено, а заторы уменьшены (контур отрицательной обратной связи ①⟶②⟶ ⟶ ⟶ ⟶ ⟶⑥, рисунок 11).

По сравнению с предыдущими типами политик контроля заторов, политика развития общественного транспорта и редкого размещения блоков могут создать многочисленные и эффективные механизмы смягчения последствий заторов от «открытых источников» (привлечение автомобилей к другим видам транспорта) до «дросселирования» (сокращение базовый объем поездок), тем самым обеспечивая более всеобъемлющее и более широкое управление дорожным движением.

4. Выводы

В этом исследовании строится модель механизма городских заторов на основе теории SD.Анализ показывает, что хотя традиционные методы строительства дорог и контроля заторов могут уменьшить заторы за короткий период времени, огромный скрытый спрос и развитие новых районов, ориентированных на автомобили, вызванные строительством дорог, будут преобладать в будущем. Под двойным влиянием производного спроса заторы на дорогах будут быстро восстанавливаться и усиливаться. К сожалению, одни только инженеры по дорожному движению не могут решить проблему заторов на дорогах, так как традиционные модели дорожного движения не могут имитировать эти взаимодействия.

Столкнувшись с необходимостью контролировать заторы, правительство приняло пять типов политики: аналогичное строительство дорог, жесткое вмешательство, корректировка предложения, регулирование спроса и размещение разреженных блоков. Это исследование представляет модель SD для анализа этих политик и показывает, что аналогичная политика строительства дорог по-прежнему неправильно понимает традиционное строительство дорог для предотвращения заторов на дорогах. Хотя жесткая политика вмешательства имеет немедленный эффект в краткосрочной перспективе, она будет осуществляться за счет личного удобства и социальных издержек, а подавленный скрытый спрос в конечном итоге будет высвобожден, что сделает его в целом неустойчивым.Политика с поправкой на предложение и политика управления спросом относительно более эффективны не только для краткосрочных результатов, но и для долгосрочной устойчивости. Между тем, политика редкого размещения блоков является наиболее устойчивой и фундаментальной мерой контроля заторов, в основе которой лежит ориентированное на общественный транспорт землепользование и развитие. Он формирует несколько циклов отрицательной обратной связи, чтобы уменьшить перегрузку трафика как со стороны спроса, так и со стороны предложения. Хотя политику землеустройства часто рассматривают как долгосрочную политику, необходимо срочно и необходимо принять эффективные меры по сдерживанию ее использования, а вместо этого внедрить концепцию развития, ориентированного на общественный транспорт, при формулировании политики городского планирования с учетом быстрое развитие новых областей, в которых преобладают автомобили в Китае в настоящее время.

Основная идея контроля заторов должна быть ориентирована на людей, а не на автомобили. В дебатах между мобильностью и доступностью правительство всегда преследовало мобильность дороги, которая практикует пренебрежение предметами первой необходимости. Некоторые чиновники утверждают, что основной целью решения проблемы пробок в городах является обеспечение основных прав жителей на удобное передвижение, включая свободу передвижения на автомобиле [33]. Во многих случаях лица, принимающие решения в городах, часто устно рекламируют меры по борьбе с заторами, направленные в первую очередь на медленное движение и ориентированные на людей; однако конечной целью является увеличение скорости автомобилей.Этот факт основан на предпосылке «не наносить ущерб интересам автомобильного путешествия» в отличие от предпосылки «медленного вождения и ориентированных на людей» мер, которые можно было бы обвинить в увеличении заторов [34]. Эта логика игнорирует суровую реальность, которая заключается в том, что, учитывая количество людей и высокую плотность городов Китая, быстрый рост экономики Китая и нехватку нефтяных ресурсов, вероятно, не существует решения, которое в конечном итоге удовлетворило бы право каждого жителя Китая водить машину. .

Следует признать, что небольшое количество людей в городах путешествует исключительно для того, чтобы насладиться транспортом, и что большинство людей путешествуют, чтобы получить социальные, рекреационные, образовательные, связанные с работой и другие возможности и выгоды от мест назначения [35].Таким образом, внимание правительства должно быть сосредоточено не на поддержании чистоты дорог (повышение мобильности), а на улучшении доступности и предоставлении гражданам самых простых и дешевых способов передвижения. Научное городское планирование и соответствующая государственная политика могут достичь вдвое большего результата, затрачивая половину усилий. Это исследование показало, что политика разреженного размещения блоков является наиболее устойчивой стратегией, но не анализировало детали реализации стратегии. Будущие исследования следует начать с конкретных деталей реализации политики совместного размещения разреженных блоков.

Доступность данных

Данные, использованные для поддержки результатов этого исследования, доступны на веб-сайте Национального бюро статистики.

alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.