只有堵死了大家都不能動才能均勻分佈,越是能開得起速度來,越不是均勻分佈,越擁堵越接近均勻分佈。
據我所知這個結論最早是98年的BS Kerner的文章Experimental Features of Self-Organization in Traffic Flow
最後衍生了經典的三相交通理論—— "Jam without obvious reason" – F → S → J phase transitions”。
車輛或者以自由流(F)的方式運動,每輛車想怎麼開就怎麼開,和前後的車沒關係,這時候所有的車輛在道路上均勻地分佈;
或者以同步流(S)的方式運動,前面的車加速,你跟著加速,前面的車停下來,你也跟著停下來。
或者形成擁堵(J),汽車原地不動。
即使沒有什麼明顯的原因,自由流(F)的車輛交通,也會自發的形成同步流(S)並最終演化為擁堵(J)。而擁堵不是永久的,在擁堵的最前端車輛又會回到自由流(F)——也就是汽車剛剛蹭過了漫長的擁堵區段,立刻踩油門加大馬力往前飛奔的狀態。
的答案講得很理論。我這里分享一個Youtube上的一個很好的短視頻,希望能夠更科普一點,F->S->J->F到底是怎麼產生的。(視頻看前一半就好了,後面就和交通流沒什麼關係了)
The Simple Solution to Trafficwww.youtube.com
The simple solution to traffic
具體到高速路上的擁堵這個問題,我們可以先考慮一個單行道。最開始,所有的車都以基本相同的速度,相同的車間距來行使——也就是均勻分佈。
然後我們可以展示這個狀態是非常不穩定而脆弱的。
只要有一個司機不知道因為什麼原因,發生減速。可能只是油門沒控制好,走神了,或者是某種突發事件,比如視頻裡說的這種——一隻大公雞橫穿馬路。
因為所有的司機不能同步做出相同的動作,後面的司機就會比前面的司機晚一點減速,而且減速更多。
這個減速的狀態被不斷放大,直到有車完全停下來。
後面的車就必須都要在這個位置停下來,交通擁堵就形成了。即使那個橫穿馬路的大公雞早就走遠了。
這個現象就是
介紹的phantom traffic jam——一個高速路上的“幽靈”擋住了所有車
三相交通理論的一個更強的結論就是,即使沒有大公雞橫穿馬路,處於“自由流”狀態的高速公路,因為只要所有車的車速並不完全一致,一樣會自發地出現phantom traffic jam。
大公雞橫穿馬路這種事情很少見,但是在一般有四條車道的高速路上,突發並道是非常常見的。這時候,被並道的司機就不得不減速,然後一發後面一連串的同步減速,直到產生擁堵。
而在擁堵區段,人們會更加積極地來回並道,從而早點度過擁堵區。而後續的汽車因為此時離得過近,也就不得不剎車避免觸碰。這就導致擁堵加重。
如果在擁堵區的前端,汽車不能盡快進入自由行駛的狀態,擁堵就會越來越長。相反,如果進入擁堵的車比離開擁堵的車少,那麼擁堵區段就會逐漸自行消失。
一個有趣的思想實驗是,在一個環狀的高速路上,擁堵一旦形成永不消失,儘管路面上什麼毛病都沒有。
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