用数学解决“鬼塞车”

作者:万杰来源:《大科技百科》2010年第18期，每个月，你在堵车上浪费了多少个小时，答案是:很难计算 最让人沮丧的是表面上看似没有原因的拥堵:没有事故，没有车辆的停靠，没有封闭的施工车道，但道路会突然莫名其妙的被堵死。时间长了，交通会畅通无阻，毫无预兆。 这种莫名其妙的拥堵现象被交通专家称为“幽灵堵车” 在拥挤的道路上，很可能由司机急刹车、突然变道或超车引起的短暂停顿会引发汽车后面的一系列停顿——这条道路像幽灵一样堵车。 即使第一辆车停下来后只需要2秒钟就能启动，最后一辆车启动时也可能需要几十分钟 研究表明，如果你在繁忙的高速公路上，新手司机突然刹车可能会引发“交通海啸”，受影响的路段可能长达80公里 其实路并没有真的“堵”，只是造成了车与车的时差 越晚，累计时差越大 由于第一辆车刹车，后面的所有司机也必须刹车，一辆车就过去了，会带来连锁反应。因此，走走停停的“波动效应”会导致大规模道路交通的整体减速 此外，人们的反应千差万别，这也是“鬼塞车”不断扩大的原因 如果每个人都能做出正确的反应，那么几秒钟的停顿就很容易解决 但事实恰恰相反。越是堵车，越是有人想钻空，希望插队往前走，只能让堵的路况更差 麻省理工学院的数学家试图通过数学模型分析找到解决“幽灵交通堵塞”的方法 他们发现这种现象类似于爆炸后产生的爆震波。这种爆震波是一种向外扩展的自持波形 而且这个波形有一个临界点，就像黑洞的“事件视界” 当“幽灵交通堵塞”发生时，临界点内外的司机无法知道另一个区域的情况，因此他们无法判断何时可以改善交通状况 掌握了这些情况后，麻省理工学院的数学家团队试图用流体动力学方程来计算导致交通拥堵的变量，从而控制交通拥堵蔓延的趋势 同时，数学模型还表明，如果驾驶员降低车速，以固定速度行驶而不是突然停车，不仅可以节省燃油，而且可以消除“鬼堵”现象 比如在高速公路上，以80 km/h的恒定速度行驶，比以110 km/h的速度停车、停车要好得多 在车辆众多的普通道路上也是如此