Mik azok a fantom dugók?

Ha igen, akkor valószínűleg egy „fantomforgalmi dugó”, „szellemdugó” vagy „forgalmi kígyó” áldozata lett, attól függően, hogy mennyire drámai módon szeretné leírni a helyzetet. Ezek a nyilvánvaló ok nélkül kialakuló forgalmi dugók meglepően jól modellezhetők a folyadékok áramlásának leírására használt hidrodinamika segítségével - írja az IFLScience.

„A fantomforgalmi dugó egy olyan emergens jelenség, amelynek viselkedése önálló életre kel, és meghaladja az egyes részek összességét” – magyarázza Benjamin Seibold matematikus és forgalmi modellezési szakértő TED-Ed videójában.

Egy kevésbé forgalmas úton, ha egy gyorsan haladó sofőr fékez, amikor megközelíti az előtte haladó járművet, a mögötte haladó autónak bőven lehet helye lassítani anélkül, hogy ez hatással lenne a mögötte haladó járműre. De ha az úton elér egy bizonyos járműsűrűség – amikor az autók általában kevesebb mint 35 méterre (115 láb) vannak egymástól –, akkor ez már nem így van.

Ez nem azt jelenti, hogy túl sok autó van az úton a forgalom zavartalan áramlásához. Olyan helyzetekben, amikor az autók jól áramolhatnának, ha mindenki jó, állandó sebességet tartana, akkor is előfordulhatnak fantomforgalmi dugók.

„Ebben a sűrű, de gördülékeny forgalomban csak egy kis zavar is elég ahhoz, hogy elinduljon az események láncolata, amely forgalmi dugót okoz” – folytatja Seibold. „Tegyük fel, hogy egy sofőr enyhén fékez. Az őt követő sofőrök ezután egy kicsit erősebben fékeznek, ami féklámpák hullámát eredményezi, amely hátrafelé terjed az autók között. Ezek a stop-and-go hullámok kilométereken át haladhatnak az autópályán.”

Kilométerekkel az első autó mögött a nagyobb járműsűrűség és a lassabb sebesség hulláma a forgalmat teljes leállásig okozhatja.

Az ilyen dugók különösen akkor fordulhatnak elő, amikor két forgalmi sáv egyesül (pl. egy autópálya csatlakozik egy másikhoz), vagy olyan utakon, ahol nincs látható zavar, mint például egy folyamatosan áramló körforgalom.

Ezeket a kölcsönhatásokat meglepően jól lehet modellezni úgy, hogy az autókat részecskéknek tekintjük, a stop-go hullámokat pedig a forgalomban visszaszóródó lökéshullámoknak, hasonlóan a folyadékban keletkező kompressziós hullámokhoz.

„A stop-and-go hullámok (start-stop hullámok) jelenségét számos szerző tanulmányozta empirikusan, köztük Edie és Foote (1958), Mika és társai (1969) és Koshi és társai (1983)” – magyarázza Dirk Helbing, a Drezdai Műszaki Egyetem Gazdaság- és Közlekedéstudományi Intézetének munkatársa.

„Utóbbiak megállapították, hogy a sebességprofilnak azok a részei, amelyek a stop-and-go hullámok folyékony szakaszaihoz tartoznak, nem függnek jelentősen az áramlástól (magasságuk és hosszúságuk tekintetében), míg a frekvencia igen. Ennek megfelelően a stop-and-go forgalomnak nincs jellegzetes frekvenciája, ami arra utal, hogy nemlineáris hullámokkal van dolgunk. Egy hullámperiódus átlagos időtartama széles forgalmi dugók esetén általában 4 és 20 perc között van, az átlagos hullámhossz pedig 2,5 és 5 km között.”

Ezek a kis zavarok nagy zavarokat okozhatnak a forgalom áramlásában. Furcsa módon, azok számára, akik szeretnék azt hinni, hogy az emberi sofőrök nem viselkednek úgy, mint a folyadékban lévő részecskék, ez a kialakuló „hullám” úgy tűnik, hogy világszerte jelen van, és alig befolyásolja a sofőrök és az utak változékonysága.

„A forgalmi dugókban a terjedési sebesség C nagyjából összehasonlítható egy „természetes állandóval”.

Minden országban tipikus értéke C₀ = 15 ± 5 km/h, az elfogadott biztonságos időtartamtól és az átlagos járműhossztól függően” – folytatja Helbing.

„Ezért a teljesen kialakult forgalmi dugók hosszú időn és hosszú útszakaszokon át párhuzamosan haladhatnak. Terjedési sebességüket még a felhajtók, kereszteződések vagy a szűkületek előtt szinkronizált forgalom sem befolyásolja. "

Azonban még akkor is, ha mindenki jól vezet, egy kritikus sűrűség felett még a folyamatos vezetéstől való kis eltérés is nagyobb problémákat okozhat a sorban.