头车一个急刹,第7辆车与第6辆追尾了。
图中14号车远距离跟车,造成车队越开越慢。 (韩丹航拍画面)
随着中国越来越快的城市化进程,大规模堵车已经成为很多大城市中司空见惯的场景。为此,很多人埋怨城市规划、道路设计得不合理、管理者的水平低下。
那么,在一个交通顺畅、路况良好,车辆能匀速通过的理想状态下,就一定不会发生堵车吗?
很多时候你会发现,路面交通状况良好,没有施工封道、也没事故发生,但就是毫无原因地堵在那里,尤其是在高架上。这种莫名其妙的堵塞现象被交通专家称为“幽灵堵车”。
“幽灵堵车”,之所以叫得这么诡异,是因为它找不到可以直接观察到的堵车原因。那“幽灵堵车”的原因究竟是什么?口说无凭,实验为证!本期《好奇实验室》组织23辆汽车模拟实验,寻找答案。
实验一
23辆车绕操场匀速行驶“幽灵堵车”无法避免
要模拟一个很长的车队,最好的办法就是封闭绕圈——车速保持一致、车距相对固定,这样的理想状态,想象中车队可以通畅、无限地循环下去,不会停滞。但事实真是这样吗?
日本科学家曾经做过研究,把22辆车围成一圈匀速前进,不经意间,堵车还是发生了。
浙江大学交通工程研究所的梅振宇教授说,可以模拟这个实验来寻找答案,不过他建议:把圆形场地换成椭圆形操场更接近现实环境。
“椭圆操场有直道、弯道,直道速度快,弯道反应慢,走走停停,更像城市道路。”
《好奇实验室》征集了23辆汽车,在杭州师范大学的操场上进行实验——操场周长300米,直道100米,宽约8米,可以容下两辆车并排行驶。
在保证没有干扰、不能超车的前提下,《好奇实验室》让车队保持在10-15米的车距、匀速单向绕操场行驶。
结果是,从一开始,车队就行驶得不顺畅,最快车速只有20码,很快,整个车队出现了滞缓——这种状况一直保持了三圈,而且毫无缓解的迹象。
梅振宇教授说,“幽灵堵车”的起源,很可能在某一位司机不经意间的一脚刹车上。
“前车一脚刹车,后车需要反应时间,接着传递到第三辆、第四辆……这样一个层层传递、反应时间逐渐累加的过程,类似大自然中的水流。”
这种现象在交通上叫做“激波效应”,就好比水在管子里流动,当前方遇到瓶颈的时候,水会形成激波,往后传播。
“换成路面交通,‘瓶颈’就从某一辆车的刹车动作开始,激波效应越传越远,造成拥堵传递,最终导致堵车。”
外部的交通环境再好,但每个人驾驶习惯不同,跟车距离不等,比如激进型跟车和保守型跟车都会带来不同结果,这很容易造成车队不经意的滞缓。
“这种滞缓往往在车流量较大的时候更容易发生,比如早晚高峰的高架桥上。”梅振宇教授说。
从实验结果看,“幽灵堵车”中的“幽灵”其实就是司机自己——更准确地说,是每位司机的驾驶习惯、技术、反应速度不经意间造成的。从这点来说,“幽灵堵车”是不可避免的。
实验二
短时缓降刹车对车队影响不大急刹车致7号车追尾
一脚刹车,对一个顺畅的车队到底有多少影响?《好奇实验室》决定,把车队缩减到18辆,整个车队的车速保持在三四十码、车距保持在10-15米。
车队绕操场匀速行驶两圈后,头车一个点刹,车速从30码减到了20码、然后很快加速开走。
这时,后方车辆明显做出了刹车反应,但这块“多米诺骨牌”只影响了后方的10辆车,车队很快恢复通畅。
“头车踩了刹车,但是我这里没感觉,我还是以30码的速度在前进。”车队的尾车司机说。
梅振宇教授说,“激波传递”不是无限的,因为头车减速并不快,恢复车速的时间很小,车距保持在10米左右,所以造成的“激波”传递范围也很小,到一定距离后就慢慢消散了;可如果是急刹,结果就严重多了。
在第二轮实验中,头车猛一个急刹车,车速从40码降到0,然后提速开走,整个过程约花了15秒时间,这时,悲剧发生了——第7辆车的女司机追尾了。
梅振宇教授说,这是在顺畅车队中急刹车的最直观表现,因为司机个体驾驶水平有差异,而前车一脚刹车,后方反应各不相同,如果一个反应快、一个反应慢,追尾就不可避免了。
实验三
14号车习惯远距离跟车造成车队离散流
很多司机认为,只要保持较远的车距、留出足够的反应时间,大家都守规矩开车,就能减少堵车的发生。这种理论听起来很美,实际上真的有用吗?
实验中,14号车司机就有这样的驾驶习惯,无论车队是什么速度,他和前车的距离总是在25米开外,无法稳定到10-15米左右,结果他的车一度成了整个车队的累赘,让后面的车辆很不耐烦,因为规定不许超车,所以车队在他的干扰下越开越慢。
“从通行能力来讲,车间保持合适的距离,就好比是一段连续流动的液体,是顺畅的;可如果管子中出现一段空气后,水再这样流过去,通行能力就下降了。”梅振宇教授说,车流当中某一段跟车距离变长了,就会产生这样一个空隙,车与车之间不是“连续流”,而是“离散流”,通行能力就会降低。
事实上,大家的车距都跟得远点、保持匀速,在实际操作中是不可行的。如果车队中其中一位司机技术差,跟得太远,即使大家都有很好的驾驶习惯,不超车、不加塞,车队速度依然会被这辆车给带慢。
实验四
不断并线超车为何不影响车队速度
对于马路上横冲直撞、并线、夹塞的车辆,许多司机朋友都是恨之入骨,认为这样的行为才是导致拥堵的主要原因,实际情况是不是如此呢?
实验开始,整个车队的行驶速度保持在30-40码,车间距保持在10-15米之间,《好奇实验室》安排了一位10年驾龄、技术很好的司机,不断并线超车。
结果让人很意外,车队几乎没受到任何影响,依然保持着匀速前进。
夹塞超车并不影响交通?梅振宇教授说,这种情况确实会发生,要点是大家的车距都保持在一个“可穿插距离”。
“所谓可穿插距离,就是车距能够满足其他车辆安全穿过去的时间。如果有一个可穿插距离,驾驶员技术非常高,合理利用间歇,对后面影响非常小。”
实验当中,10—15米的车距,正好是满足了“可穿插距离”的条件,但现实是,“可穿插距离”在市区路面、尤其是高峰期,几乎不存在。
“市区本来就很拥挤,你要通过车头不断地挤进去,挤出这么一个安全距离的话,那样对车流通过肯定影响就很大了。”梅振宇教授说。
特别感谢:杭州师范大学、杭州湖滨消防中队对本次实验提供的大力支持,杭州湖滨消防中队提醒:遇到堵车,大家尽量耐心地保持自己的车道、排队通行,看到救援车辆,请主动让出一个安全通道。
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