Waarom ontstaan ​​er soms zonder reden files?

(Mario Villafuerte / Getty Images)

Als je ooit op een snelweg hebt gereden, heb je het waarschijnlijk wel eens zien gebeuren. Het verkeer vertraagt ​​tot een kruipgang en stopt dan helemaal. Minuten later begint het weer te bewegen, en dan plotseling, beweeg je op volle snelheid.

Het raarste: er is geen constructie, ongeval of andere mogelijke verklaring voor het verkeer. Waarom gebeurt dit?

Het blijkt dat een paar verschillende groepen onderzoekers wiskundige berekeningen en praktijkexperimenten hebben gebruikt om deze vraag te beantwoorden. En ze denken het antwoord te hebben. Ze hebben ook suggesties om deze opstoppingen te stoppen.



Waarom er spookfiles ontstaan?

Als er voldoende auto's op een snelweg zijn, kunnen kleine verstoringen van de verkeersstroom een ​​zichzelf versterkende kettingreactie veroorzaken: de ene auto remt een beetje, en de auto erachter remt net iets meer om niet te raken, met uiteindelijk het remmen versterken totdat het een golf van stilstaand of vertraagd verkeer produceert.

'Deze verkeersgolven ontstaan ​​door kleine verstoringen in een uniforme verkeersstroom, zoals een hobbel in de weg of een bestuurder die remt na een moment van onoplettendheid', zegt Benjamin Seibold , een wiskundige aan de Temple University die met collega's heeft gewerkt aan het fenomeen begrijpen .

de ene auto remt een beetje, en die erachter remt nog een beetje meer

Maar ook als auto's deze verkeersgolf verlaten, verdwijnt de golf zelf niet: hij drijft geleidelijk achteruit, tegen de rijrichting in. 'Het is meestal 100 tot 1000 meter lang en het begint meestal met voertuigen die in het begin een plotselinge toename van de dichtheid en een afname van de snelheid tegenkomen', zegt Seibold. 'Daarna gaan ze weer langzaam accelereren.'

Hij en anderen ontwikkelden het concept van deze golven (die ze jamitons noemen, omdat ze analoog zijn aan golven in de natuurkunde die solitons ) met behulp van computeralgoritmen die rijgedrag simuleren:

verkeersgif

( Seibold et al. bij de. )

Japanse onderzoekers hebben ook praktijkexperimenten uitgevoerd die tot dezelfde conclusie komen. In één daarvan gaven ze 22 chauffeurs de opdracht om met dezelfde snelheid (18,6 mph) te rijden en dezelfde hoeveelheid ruimte tussen auto's te behouden op een kleine rondweg. Onvermijdelijk vormden zich verkeersgolven:

Dus wie is er verantwoordelijk voor deze files?

In zekere zin lijkt het redelijk om individuele chauffeurs de schuld te geven van deze spookfiles. De modellen geven aan dat deze opstoppingen zich eerder voordoen wanneer mensen zo snel mogelijk rijden en dan uiteindelijk remmen wanneer dat nodig is om te voorkomen dat ze de auto voor hen raken, wat een kettingreactie veroorzaakt.

'Als mensen anticiperen op een hogere verkeersdichtheid, eerder gas geven en meer ruimte voor zich laten - in plaats van te wachten tot ze moeten remmen - kan dat verkeersopstoppingen voorkomen', zegt Seibold.

Een andere manier om erover na te denken, zegt Berthold Horn — een computerwetenschapper van het MIT die aan hetzelfde onderwerp heeft gewerkt — moet proberen te rijden zodat je halverwege tussen de auto voor je en die achter je blijft. Dit zal ertoe leiden dat u zo mogelijk plotseling remmen vermijdt.

verkeersopstopping 2

(Justin Sullivan/Getty Images)

Aan de andere kant elimineert dit soort gedragsverandering niet volledig fantoomfiles - het maakt ze alleen minder waarschijnlijk (het betekent met name dat er een hogere dichtheid van auto's op de weg nodig is om verkeersgolven te ontwikkelen). Maar als er genoeg auto's op de weg zijn, zelfs als mensen zo goed mogelijk anticiperen op naderend verkeer, ontstaan ​​er spookfiles.

'Meestal zijn we geneigd te denken dat deze veroorzaakt moeten worden door een individuele bestuurder', zegt Seibold. 'Maar de modellen laten zien dat zelfs als alle chauffeurs volgens exact dezelfde regels rijden, en niemand iets verkeerd doet, deze golven toch kunnen ontstaan.'

Deze storingen ontstaan ​​​​in wezen wanneer je genoeg mensen hebt die auto's op een snelweg rijden. Dus de enige echte manier om ze te elimineren, is waarschijnlijk door het stuur over te dragen aan iets anders dan een menselijke bestuurder.

De oplossing voor spookfiles

Google auto

waarom worden mensen wagenziek?

Een prototype van De zelfrijdende auto van Google . (Google)

Op korte termijn zijn er enkele dingen die ingenieurs kunnen doen om deze files te verminderen.

Hoe rechter en gladder een weg is, hoe kleiner de kans dat er zich opstoppingen vormen, omdat bestuurders hierdoor niet zo abrupt hoeven te remmen. De meeste snelwegen zijn al zo recht mogelijk aangelegd, dus het is vooral door de huidige beter te onderhouden dat dit het verschil kan maken.

zelfrijdende auto's kunnen beter anticiperen op vertragingen dan mensen

Een meer innovatief idee, zegt Seibold, is: variabele snelheidslimieten , die op een paar plaatsen in de VS al aanwezig zijn (maar voornamelijk worden gebruikt om snelheden aan te passen op basis van weersomstandigheden). Met behulp van led-borden konden de snelheidslimieten worden verlaagd in het gebied dat leidde tot een spookfile, waardoor auto's geleidelijk langzamer gingen rijden in plaats van allemaal tegelijk. In sommige gevallen kan dit de golf breken.

Ten slotte gelooft Seibold dat er een alomvattende oplossing zal komen in de vorm van: zelfrijdende auto's . Omdat ze hun snelheid nauwkeuriger kunnen regelen en gegevens over kilometers verderop in het verkeer kunnen gebruiken, kunnen ze veel effectiever anticiperen op vertragingen dan enig mens.

Een auto die plotseling remt, kan bijvoorbeeld een signaal sturen naar alle auto's binnen een mijl achter de auto en hen opdragen geleidelijk te vertragen in plaats van plotseling wanneer ze bij de ontluikende verkeersgolf aankomen. In theorie zal dit in ieder geval verkeersgolven gladstrijken voordat ze zich kunnen vormen.