Какво e „фантомно задръстванe“?

Случвало ли ви се е да заседнете в голямо задръстване, но да не виждате никакви следи от катастрофа или някаква друга причина за него?

Ако е така, може би сте били във „фантомно задръстване“, „призрачно задръстване“ или „вълново задръстване“, едно и също е. Тези задръствания, които нямат очевидна причина и могат да бъдат моделирани изненадващо добре с помощта на хидродинамиката, с която за описва потока от течности.

„Фантомното задръстване е явление, чието поведение живее свой собствен живот, по-голям от сумата на неговите части“, обяснява математикът и експерт по моделиране на трафика Бенджамин Сейболд във видеоклип за TED-Ed.

На слабо натоварен път, ако бързо движещ се шофьор натисне спирачките, когато наближи автомобила отпред, автомобилът зад него може да има достатъчно място да намали скоростта си, без това намаляне да накара пък следващият автомобила зад него да намали. Но след като се достигне определена гъстота на превозните средства на пътя – когато автомобилите обикновено са на разстояние по-малко от 35 метра – това вече не е така.

Това не означава, че на пътя има твърде много автомобили, за да се осъществи добър поток на движение. В ситуации, в които колите биха могли да се движат добре, ако всички поддържат удачна, постоянна скорост, все още могат да възникнат фантомни задръствания.

„В този гъст, но плавен трафик е необходимо само незначително смущение, за да се задейства веригата от събития, която предизвиква задръстване“, продължава Зайболд. „Да речем, че един шофьор натисне леко спирачката. След това всеки следващ шофьор назад спира малко по-силно, което създава вълна от спирачни светлини, която се разпространява назад през автомобилите на пътя. Тези вълни на спиране и движение могат да се разпространят по магистрала в продължение на километри.“

На километри след първоначалния автомобил – където трафикът е по-висока гъстота на превозните средства и по-ниски скорости – може да се получи спиране на движението.

Тези взаимодействия могат да бъдат изненадващо добре моделирани като представим автомобилите като частици, а вълните от спирането и връщането обратно през трафика като ударни вълни, подобни на тези в течност.

„Феноменът е емпирично изследван от множество автори, включително Еди и Фут (1958 г.), Мика и съавт. (1969 г.) и Коши и съавт. (1983 г.)“, обяснява Дирк Хелбинг от Института по икономика и трафик към Техническия университет в Дрезден в обзор по темата.

Изследвания показват, че вълните задръствания, при които движението ту тръгва, ту спира (т.нар. „стоп-старт вълни“), имат в себе си части, в които колите се движат плавно. Интересното е, че колко бързо се движат автомобилите и колко дълга е тази плавна част почти не зависи от натовареността на трафика. Това, което се променя, е колко често се появяват тези вълни.

Затова не можем да говорим за „една типична честота“ на появата им — те са непредсказуеми и се държат като нелинейни вълни.

Обикновено една такава вълна (от начало до край) продължава между 4 и 20 минути и се простира на дължина между 2,5 и 5 километра.

Така малки промени в движението могат да предизвикат големи нарушения в потока на колите. И такива „вълни“ изглежда се случват по целия свят, без значение от шофьори и пътищата.

В задръстен трафик вълните се разпространяват с почти постоянна скорост — като някаква „естествена константа“. Във всяка страна тази скорост е сходна — обикновено около 15 км/ч, с отклонения от около 5 км/ч, обяснява Хелбинг. Тя зависи най-вече от това колко разстояние оставят шофьорите помежду си и колко дълги са самите автомобили.

Поради тази стабилност, задръстванията могат да се движат „назад“ по пътя с часове и да обхванат дълги отсечки. Тази скорост на разпространение не се влияе нито от изходи и входове на пътя, нито от кръстовища или дори от участъци, в които трафикът е по-плавен.

Фантомните задръствания могат да бъдат доста досадни, но могат да бъдат частично предотвратени чрез по-разумно шофиране, като например да се остави повече място отпред, за да не се налага да спираме рязко заради някой. Компютърният учен от Масачузетския технологичен институт Бертолд Хорн обяснява пред Vox, че при интензивен трафик шофьорите трябва да се опитват да са в средата между автомобила отпред и този отзад, за да се избегне необходимостта от рязко спиране. Въпреки това, дори ако всички шофираме добре, при критична гъстота дори малко отклонение от плавното движение може да доведе до по-големи проблеми.