在駕駛座上觀察“堵車波”

想象一下你是個認真負責的司機，怎樣作為一個業(yè)余的交通動力學家，去觀察其他司機造成的交通緩慢呢?

如果你每天往返于上班和住地需要30分鐘甚至更長時間，不妨在堵車的時候觀察一下交通流，轉移因為堵車造成的厭煩情緒。在最開始，可以將車流想象成流動的水，每一輛車就像一個水分子，很快你會意識到，這不僅僅是一種想象，事實上，車流和水流確有很多相似之處。

看不見的事故

相信你也有過這樣的經歷:開車行駛在公路上，前面的車緩慢移動，你被困在車陣之中。感到焦躁不安的你，一邊不停向前張望，想知道前方到底發(fā)生了什么，一邊心里抱怨是哪個新手或者女司機出事故了，讓我們困在這里不能移動!

接著，擁堵漸漸緩解，道路重新變得通暢，最終你卻發(fā)現(xiàn)前方沒有任何事故發(fā)生過的痕跡!見鬼了，似乎這是毫無緣由的堵車。你往后視鏡看，后面的車也還是在堵著。我們把以上現(xiàn)象叫做“幽靈式堵車”。其實，如果所有車都以相同速度行駛的話，這場交通擁堵根本就不會發(fā)生。那么為什么人們不去這樣做，到底是什么導致了這場怪異的交通堵塞呢?

這一類“幽靈式堵車”通常會在車流量大的時候出現(xiàn)，即使前方沒有事故，它們也會出現(xiàn)，公路上一些小小的插曲就可能導致它的發(fā)生。比如，一個三心二意的司機停下來，只為了看一眼路邊等公交車的美女，再比如，你降低車速，變線到另外一條車道，準備從前面的出口出去，沒有一個明確的誘因，導致堵塞的可能只是司機一個不經意的動作。

司機們的實際操作

有時候，的確是有事故發(fā)生，但是當事故車輛被移開，似乎就沒有了繼續(xù)堵車的理由，可實際上，交通卻依然堵塞，原因顯而易見:如果你被一輛停止的車攔在后面，那么你也不得不停車，以此類推，后面的車也只好這樣，堵車區(qū)域中所有的車輛都處于這樣的狀況，如果司機都想要擺脫堵塞，能夠移動，那么他們必須同時行動。

可是，司機們做不到，因為每一個司機都在等待前面一輛車移動。當你處在這么一場擁堵之中，你也不會向前移動——根本沒有空間讓你這么做。之所以沒有空間，是因為首先，你根本就不知道前面發(fā)生了什么情況而自然地向前，另外，你急于想要將車向前開動，因而盡量想要與前面的車靠得近點。每個人都這么想，所以就造成了沒一個人能開動。于是這場堵塞就像海浪一樣，由靠近事故車輛的地方開始，從前到后地擴散，新駛來的車也只能堵塞在后面。每輛車都是如此，這一小會兒時間被多次累積，如果后面駛來的車數(shù)量多于前方開走的車，堵塞就會繼續(xù)。

事故是已經解決了，但擁堵依舊存在，這已經不僅僅是一場交通堵塞，它是由汽車造成的沖擊渡。想象一下水波吧，當我們扔一顆石子到水里，會濺起一圈又一圈的波紋，然后波紋擴散開來，不穩(wěn)定的車流會導致車輛整體出現(xiàn)像爆炸波一樣的波形一前方車輛密度緩慢減小，后方車輛密度平穩(wěn)上升，這種波不會減弱，而是以恒定的速率傳播。如果把道路比作血管的話，交通堵塞就像是一顆在移動的血栓。

它會影響多長時間?

麻省理工學院的數(shù)學家們建立了一個數(shù)學模型來模擬“幽靈式堵車”，他們認為這是一種不斷重復的孤渡，“關于這類交通擁堵的數(shù)學和描述爆炸聲波的方程非常相似?！甭槭±砉さ腁slan Kasimov說，當然這也類似于流體力學的方程。

擁堵在公路上自發(fā)的形成，如果不考慮道路容量趕不上汽車數(shù)量的問題，從非線性動力學的角度講，這是一種突發(fā)現(xiàn)象。

在前方事故得到解決以后，這場堵塞的交通擁堵波還要持續(xù)多久呢?它持續(xù)的時間視車流量的多少和被堵車的數(shù)量而定，有時候這場堵塞會持續(xù)好幾個小時。當車流量減少時，擁堵很快就會消失，但如果大的車流量依舊持續(xù)，這場堵塞就不會停止。當后面的車輛越來越密集，而前方擁堵消散的速度又慢于后面車輛集中的速度時，即使只是一個小小的車流擁堵，最終都會變成一場大的堵塞。

車流穩(wěn)定的臨界點

Kasimov他們發(fā)現(xiàn)在“堵車波”中有一個臨界點，將堵住的車流分成了上游部分和下游部分。他們在交通模型中找到了兩個互相抗衡的作用:一方面，車流中有一種穩(wěn)定性，對車輛的行駛有控制作用;另一方面，當車與車的距離太近的時候，司機就會重新審視自己與前面車輛的距離，進行調整，以求重新達到開始時的穩(wěn)定狀態(tài)。如果車輛密度高于一定值，不穩(wěn)定作用就會大于穩(wěn)定作用，一些小小的干擾就出現(xiàn)了，它便會誘發(fā)交通堵塞波。

“幽靈式堵車”在交通中的存在，讓我們有必要進一步地了解它，這對模擬堵塞波以及預測公路堵塞臨界密度值都是有利的。“堵車波”的發(fā)生與一些實際參數(shù)有關，比如道路的車容量、最高限速以及司機的個人行為。深入了解之后，我們或許能找到方法，當堵塞波來臨時，改變道路狀況的臨界值，通過調節(jié)交通流量來消除“堵車波”的產生。

在麻省理工的研究中，研究者認為一旦堵塞形成，司機別無選擇，只好等待它慢慢緩解。作為司機，我們只有相信“堵車波”會在經過自己之后，正在一點點地蔓延到后面去，而一會之后道路就會暢通，以此來保持一點樂觀心態(tài)和良好的駕駛情緒吧。