Fyzika dopravní zácpy

Překlad článku The Physics Behind Traffic Jams od Williama Beaty. Poznámka překladatele: Nechávám vše v ich-formě. Takže pedem upozorňuji, že nežiju v Seattlu, a netrávím každý den 2 hodiny v zácpě, jako původní autor. Nicméně mi článek přišel natolik zajímavý, že ho tu překládám. Myslím, že pražáci mají s dopravou podobné zkušenosti jako lidi v Seattlu. (Článek jsem lehce zkrátil.)

Žiju v Seattlu a denně dojíždím do práce, což mi zabere tak 45 minut. To když mám štěstí. Když ho nemám, je to třeba i 2 hodiny jedním směrem. To mi dává dostatek času všímat si zajímavých vzorů chování aut. Nuda mě vedla k tomu, představovat si dopravu jako proud tekutiny a auta jako její molekuly. Během měsíců jsem si pomalu uvědomil, že to není jen fantasie. Proč jsem si jen toho nevšiml dříve? Od té doby jsem začal s dopravní situací experimentovat. Je spousta věcí, co můžete dělat jako “amatérský dopravní fyzik” 🙂 Ale nejdříve si vysvětlíme některé základní úkazy.

Taky se vám stalo, že jste svištěli po dálnici a najednou se provoz zpomalil na jízdu krokem? Jste si jistí, že někde vpředu musí být nějaká nehoda, která tu zácpu způsobila. Ale najednou se všechny auta před vámi rozjedou a nikde ani památky po nějaké nehodě. CO TO SAKRA BYLO??? Dopravní zácpa bez příčiny? Ve zpětném zrcátku vidíte ty chudáky za vámi pořád ještě uvězněné v zácpě. Ale proč? Kdyby se všichni najednou rozjeli, bylo by hned po zácpě. Vypařila by se. Tak proč to nikdy neudělají? A co vůbec způsobilo to záhadné zpomalení?

Po mnoha takovýchto “neviditelných nehodách” jsem přišel na následující vysvětlení. Podívejme se na to pro názornost z ptačí perspektivy.

traf1
Obr. č 1 – Auta se hromadí za nehodou

Na obrázku č. 1 jsem nakreslil jednoproudou silnici, nehodu a řadu aut za ní. Další auta se blíží zleva a také zastavují. Předpokládejme, že porucha červeného auta byla jen dočasná. Co se stane, když se červené auto rozjede a uvolní tak cestu?

traf2
Obr č. 2 – Vlna “zhuštěného provozu” se pomalu šíří dozadu

Na obrázku č. 2 je překážka najednou odstraněna. Proud aut může zase téct. (2A) Ale ne všechny auta se můžou rozjet, protože většina aut stojí za jinými auty, která taky stojí. 2B ukazuje situaci po chvíli a 2C o něco později. Všimněte si oranžového auta na 2A, jak stojí v zácpě a postupně se dostává k jejímu konci. Červené auto se blíží a když oranžové odjíždí, tak červené je chycené uprostřed zácpy.

Pohybující se vlna zácpy

Po té, co je rozbité auto odstraněno není, zdá se, žádný důvod pro to, aby zácpa přetrvávala. Přesto tam zůstává. Důvod je nasnadě: Když auto přede mnou stojí, musím také zastavit, stejně tak, jako další auta za mnou. Všechny auta v zácpě jsou na tom stejně. I když je překážka odstraněna, stejně zůstávají stát, protože kdyby se chtěli rozjet, museli by se rozjet VŠICHNI najednou. To se ale nikdy nestane, protože každý čeká na to, až se rozjede ten před ním.

A když se auto přede mnou konečně rozjede, stejně nemůže hned jet, protože si potřebuji nechat bezpečný odstup. Každé odjíždějící auto si nechává nějaký odstup, což vede k tomu, že se zácpa “vypařuje” postupně směrem odpředu. Vypařuje se jako pohybující se vlna, která začíná u místa nehody. Postupně se šíří dozadu, jak další auta přijíždějí a musejí také zastavit. Auta před nimi se ještě nerozjela.

Podívejte se znovu na obrázek 2A. Nová auta přijíždějí a postupně se pohybují směrem doprava. Zácpa se pohybuje opačným směrem jako pevný objekt. Můžeme ji připodobnit k objektu, který se na jednom konci vypařuje a na druhém kondenzuje jako krystal.

Zácpu nezpůsobují nehody

Tyto cestující zácpové vlny jsou běžné v hustém provozu. Nemusí být způsobené žádnou nehodou, často stačí “těsné minutí”, nečekané předjíždění, kličky, slučování dvou jízdních pruhů z důvodu stavby, nebo prostě jen vstupem dalších aut z bočního vjezdu. Jeden jediný zpomalovač může způsobit zácpu, stačí, že se chce jen podívat na něco zajímavého. Kdykoliv výrazně zpomalíte, abyste přejeli z pruhu do pruhu a dostali se tak na svůj exit, můžete to být VY, kdo právě způsobil zácpu.

Někdy nemají žádnou příčinu. Jsou jako vzory v písku nebo písečné duny objevující se bez důvodně. Jako vlny na moři způsobené větrem nebo látka vlajky třepotající se ve větru. Prostě se najednou spontánně objeví. V jazyce nelineární dynamiky se tomu říká “Emergent phenomenon” (Nevím, jak to přeložit, něco jako spontánní úkaz.)

Jak dlouho vydrží “zácpová vlna” po odstranění překážky? To závisí na hustotě provozu a na počtu aut, které v zácpě uvízly, ale někdy může vydržet spoustu hodin. Když je provoz řídký, tak se většinou zácpa rozptýlí velmi rychle. Ale pokud provoz zůstává hustý, tak se zácpa taky nemusí vůbec rozptýlit. Když jsou podmínky tak akorát (tedy, když “kondenzace” nastává rychleji než “vypařování”), tak i malaá zácpová vlna může růst a růst. Podobně jako když ponoříte krystal do přesyceného roztoku. Když je provoz dostatečně hustý, tak jeden jediný řidič může způsobit že provoz zatuhne v jeden obrovský krystal.

Takže příště až se budete blížit k zácpě, neberte ji jako pitomou posr***nou zácpu. Berte ji jako tlakovou vlnu, která vás dostihla a pohltila. Zkuste si ji představit jako žijící organismus, který má místo buňek automobily a doufejte, že vás  ta améba zase brzy vyplyvne. Podívejte se na ni seshora jak se jako vlna pohybuje dozadu, zatímco vy se pohybujete kupředu.

Jednoduchý lék na zácpy vznikající sloučením pruhů

slomerg1

fasmerg1<<<<< VLEVO: BĚŽNÍ ŘIDIČI, KTEŘÍ JEDOU VELMI TĚSNĚ U SEBE KDYKOLIV SE PROVOZ VÝRAZNĚ ZPOMALÍ. NIKDO NEMŮŽE Z PRUHU DO PRUHU, JEDINĚ AŽ NA KONCI ZÁCPY. VŠIMNĚTE SI JEJICH NÍZKÉ RYCHLOSTI

VPRAVO >>>> NEOBVYKLÍ ŘIDIČI POUŠTÍ DRUHÉ PŘED SEBE A UDRŽUJÍ SI PŘED VOZEM VELKÝ PROSTOR, A TO I KDYŽ SE PROVOZ ZPOMALÍ NA RYCHLOST CHŮZE. SLUČOVÁNÍ JÍZDNÍCH PRUHŮ JE HLADKÉ. VŠIMNĚTE SI, JAK JEDOU RYCHLE.

Zácpy se objevují kdykoliv se 2 pruhy musí sloučit do jednoho. Řada aut nemá kam vjet, když mezi ostatními auty nejsou žádné mezery. Je vidět, že řidiči, kteří si udržují před vozem velkou mezeru pomáhají zácpu odlehčit.

Jak odlehčit tento typ zácpy

  • Udržujte si velký prostor před autem
  • Pusťte před sebe jedno, dvě, klidně i tři auta z vedlejšího pruhu
  • Když se provoz zastaví úplně, DRŽTE SI PŘED SEBOU PROSTOR NA DVĚ AUTA
  • Nikdy “netrestejte” řidiče z bočního pruhu tím, že zavřete mezeru

Skvělé na tom je, že není nutné, aby to tak dělali všichni. Když i jen pár řidičů si udržuje velký prostor před autem, tak umožní plynulé slučování jízdních pruhů a pomůžou tak zabránit situaci na obrázku vlevo.

POKRAČOVÁNÍ PŘÍSTĚ …

 

Pokud se vám článek líbil, nezapomeňte ho sdílet na Facebooku, Twitteru či jinak 🙂