Auto >> Fordonsteknik >  >> Bilvård

Vad orsakar trafikstockningar? Fysiken bakom du behöver veta

Jag bor i Seattle och mina två dagliga pendlingar tar cirka 45 minuter. (Det är då jag har tur; ibland är det mer som två timmar vardera.) Detta har gett mig oerhört mycket tid att titta på de intressanta mönstren i bilarna. Tristess fick mig att fantisera om att trafiken skulle vara som en flödande vätska, med bilar som fungerar som gigantiska vattenmolekyler. Under många månader insåg jag sakta att detta inte bara var en fantasi.

Varför hade jag aldrig lagt märke till all "trafikvätskedynamik" där ute? När min hjärna väl blev känslig för det, började jag se en mängd intressanta saker hända. Så småningom började jag använda min bil för att peta i den strömmande trafiken. Observation leder så småningom till experiment, eller hur? Det finns fantastiska saker du kan göra som "amatörtrafikdynamiker." Men först några grundläggande fenomen.

Har du någonsin kört på en mellanstatlig motorväg när trafiken plötsligt saktar ner till en krypning? Du tar dig fram i många minuter medan du väntar på att se olyckan som måste ha orsakat stopp. Samtidigt förbannar du också "gummibrännarna" som orsakar hela problemet. Men sedan lyfter alla bilar framför dig i hög hastighet. Jamen är över, men ingen olycka, inga polisbilar, ingenting.

VAD FAN VAR DET! En trafikstockning utan orsak? I backspegeln ser du alla stackars safter bakom dig fortfarande fast i sylten. Men varför? Om alla dessa människor bara kunde sätta fart på samma gång, skulle hela trafikstockningen förångas. Varför gör de aldrig det? Vad orsakade den mystiska avmattningen i första hand?

Efter att ha upplevt många av dessa "osynliga olyckor" kom jag på följande förklaring. För att på bästa sätt förstå detta, föreställ dig att du ser ner på trafiken från en flygplanssynpunkt. Låtsas att du är i en trafikrapportörs helikopter och tittar nedåt.


Bild 1:Bilar som ställer sig bakom en olycka

Ovan i fig. 1 Jag har ritat en enfilig väg, en olycka och en rad bilar som fastnat bakom vraket. Andra bilar närmar sig från vänster och stannar också. Antag att den "havererade" bilen (den röda) helt enkelt har fastnat tillfälligt. Kanske snurrade den ut på is. Vad händer när den röda bilen rör sig och kopplar ur flödet?


Fig 2:En våg av "kondenserad" trafik kryper bakåt

Se fig. 2 ovan. I den översta raden (fig. 2A) kopplas plötsligt flödet bort. Men alla bilar kan inte röra sig, eftersom de flesta bilar sitter fast bakom förare som stoppas. Figur 2B visar trafiken några ögonblick senare, och figur 2C visar den några ögonblick efter det. Lägg märke till den orangea bilen i 2A och se hur den till slut lossnar i 2D och börjar röra sig. Samtidigt närmar sig den röda bilen i 2A sylten och slukas upp.

EN RÖRANDE VÅG AV "JAM"

Efter att vraket avlägsnats verkar det inte finnas någon anledning till att trafikstockningen ska fortsätta. Ändå gör det det. Anledningen till detta är förnuftig:om jag sitter fast bakom en bil som står stilla måste jag också stanna, och det gör även bilen bakom mig.

Alla bilar i sylten är i den här situationen. Även om vraket är borta förblir de låsta i stillastående för om de vill flytta måste de ALLA flytta på en gång. Det gör de aldrig, eftersom varje förare väntar på att bilen framför ska röra sig. Om jag är i trafikstockningen kommer jag inte att gå vidare eftersom jag inte har något utrymme att göra det. Jag skulle stöta bilen framför mig. Vi tänker alla så här, så ingen av oss kan röra oss.

När bilen framför mig går kan jag fortfarande inte accelerera direkt, så jag stannar ett ögonblick. Jag måste skjuta upp avresan ett ögonblick. Om jag startade omedelbart skulle jag stanna för nära bilen framför mig, och det skulle inte vara säkert.

Varje avgående bil måste försena på samma sätt, och detta gör att sylten "avdunstar" från den främre nedströmsänden. Det avdunstar i en våg som börjar vid den främre änden av sylten, (nära vraket). Vågen äter sig in i sylten från höger till vänster.

Med utgångspunkt från figur 2A, avgår bilarna från trafikstockningen i sekvens. I 2B har vågen av "avdunstning" flyttat sig bort från vraket, och i 2C och 2D är det långt från vraket. Men lägg märke till en intressant sak:även om BILAR SJÄLV rör sig från vänster till höger, rör sig "avdunstningsvågen" i motsatt riktning. Den rör sig åt vänster när den äter sig in i trafikstockningen.

Det finns en andra viktig sak att lägga märke till. Medan vissa bilar fortfarande sitter fast, samlas fler bilar bakom dem i den bakre änden av trafikstockningen. Även efter att vraket har tagits bort, "kondenserar" fortfarande fler bilar på baksidan av sylten. Trafikstockningen är som ett fast föremål vars framände avdunstar och vars baksida växer som en kristall. Bilar rör sig från vänster till höger, men titta på gruppen av stoppade bilar.

Stoppet smyger sig sakta uppströms, i motsatt riktning mot bilarna i rörelse. Olyckan är borta, men en rörlig våg av stannade bilar ligger kvar. Det är inte en trafikstockning, det är en chockvåg som fortplantar sig genom "bilmaterialet". Det är en trafikpropp i blodkärlet. Det är en resande våg av trafikkondens.

ORSAKADES INTE AV OLYCKOR

Dessa typer av resande vågor är vanliga under tunga trafikförhållanden. En olycka behövs inte för att skapa dem, ibland orsakas de av nästan olyckor, av att människor skär av varandra, genom att körfält sammanfogas på en byggarbetsplats eller helt enkelt av extra bilar som kommer in från en påfart. I trafiktekniskt språkbruk kan de orsakas av "incidenter" på motorvägen. En enda "rubbernecker" kan få en genom att tillfälligt stanna för att titta på något intressant. Närhelst du saktar ner för att gå över ett körfält för att komma till din kommande avfart, kan DU skapa en.

Ibland har de ingen orsak alls. De är som sandkransar och sanddyner, och de dyker upp utan tydlig anledning. De är som havsvågor orsakade av den stadiga brisen, eller som vågorna som rör sig längs en flaxande flagga. De bara "dyker upp" spontant från trafikens slingrande linjer. Inom vetenskapen om icke-linjär dynamik kallas detta för ett "EMERGENT PHENOMEON."

Hur länge kommer "trafikvågen" att pågå efter att olyckan har åtgärdats? Dess livslängd beror på mängden trafik och på antalet bilar som fastnat i trafikstockningen, men ibland kan dessa saker pågå i många timmar. När trafiken är liten kan trafikstockningen snabbt krympa till ingenting. Men om trafiken förblir tung finns det ingen anledning för resandevågen att någonsin skingras. Dessutom, om förhållandena är helt rätt (om "kondenseringen" sker snabbare än "avdunstningen"), kan även en liten våg växa sig stor och större. Ungefär som att tappa en liten frökristall i en övermättad lösning. När trafiken är tung och instabil kan en enda förare få trafiken att frysa till en gigantisk kristall. Liksom Kurt Vonneguts slut på världens historia CAT'S CRADLE, är det motorvägarnas "Ice Nine".

Så nästa gång du pendlar och närmar dig ett stopp, se inte på det som en dum f@#$% trafikstockning. Se det som en tryckvåg som har närmat sig din bil och slukat den. Se det som en enkel levande varelse som är gjord av bilar snarare än molekyler. Håll hopp om att den kristallina amöban bajsar ut din bil snart. Ta en vy från luften och visualisera vågen som rör sig bakåt när du går framåt.

Trafikstockningar med sammanslagna körfält, ett enkelt botemedel

<<<<


TILL HÖGER>>>>> FÖRARE MED OVENLIGT BETEENDE:DE UPPMANAR ANDRA ATT SLÄNGA SIG FÖRE DEM, OCH DE TÄNDER ATT BEHÅLLA STORA UTRYMME FRAMÅT, ÄVEN OM TRAFIKEN LÄMNAR TILL EN KRÄPNING. SAMMANSLUTNING ÄR LÄTT. SE HUR MYCKET SNABBARE DE GÅR?

Trafikstockningar uppstår ofta på motorvägar där två körfält måste slås samman till ett. Bilbanor kan inte slås samman om det inte finns stora mellanrum mellan bilarna. Därför kommer förare som skapar stora klyftor mellan bilar att underlätta denna typ av trafikstockning.


För att underlätta den här typen av sylt:

  • Håll ett stort utrymme framför din bil.
  • Uppmuntra en, två till och med tre bilar att slås ihop före dig.
  • Om trafiken saktar ner till ett helt stopp, HÅLL TVÅ BILLÄNGDER PLATS ÖPPET FÖRE DIG.
  • Straffa aldrig sammanslagna förare genom att täppa till ditt gap.
  • Andra förslag

Otroligt nog är det inte nödvändigt att ALLA gör detta. Om endast ett fåtal förare upprätthåller stora luckor under tung trafik, är sammanslagningstrafik inte förbjuden, och situationen i det vänstra diagrammet kan förhindras.

Ja, du har rätt, du kan inte eliminera alla problem genom att helt enkelt göra en stor lucka framför din bil. När det är för många bilar på vägen saktar trafiken ner. Men om vi använder dessa speciella körvanor kan de mindre bilköerna raderas och stopp-och-kör-trafiken jämnas ut. Eftersom många trafikstockningar orsakas av sammanslagna körfält, kan många trafikstockningar förbättras med hjälp av bara en förare.


TRAFIK "EXPERIMENT" OCH ETT BOT MOT VÅGOR OCH JAMS

Mitt första "experiment"

En gång i tiden, för flera år sedan, körde jag genom ett antal stop/go-trafikvågor på I-520 vid rusningstid i Seattle. Jag bestämde mig för att prova något. En dag när jag omedelbart började träffa de vanliga "vågorna" av stoppad trafik, bestämde jag mig för att köra långsamt. Istället för att upprepade gånger rusa fram med alla andra, bara för att stanna, bestämde jag mig för att försöka köra med trafikens medelhastighet. Jag lät en stor lucka öppna sig framför mig och tajmade saker så att jag anlände till nästa "stoppvåg" precis när de sista röda bromsljusen släcktes framför mig. Det kändes verkligen konstigt att ha det där stora tomma utrymmet framför mig, men jag visste att jag inte körde långsammare än någon annan. Ibland slog jag precis rätt och behövde aldrig röra bromsarna alls, men ibland var jag för snabb eller långsam. Det var många "vågor" den kvällen, och detta gav mig många möjligheter att förbättra min skicklighet när jag körde.

Jag höll på det här i kanske en halvtimme när jag närmade mig staden. Till slut råkade jag titta på min backspegel. Det var en intressant syn.

Det var skymning, strålkastarna var tända och jag skulle nerför en lång backe till broarna. Jag hade utsikt över miles av motorväg bakom mig. I det andra körfältet kunde jag se kanske fem av trafikens stoppvågor. Men i körfältet bakom mig, miltals, HELT ENHETLIG DISTRIBUTION. Jag hade inte insett det, men genom att köra i medelhastigheten hade min bil "ätit" trafikvågor. Alla före mig fångades i stop/go-cykeln, medan alla bakom mig tvingades gå i en trevlig jämn 35 km/h eller så. Min enda lilla bil hade raderat mil och mil av stop-and-go-trafik. Bara en enda "smörjmedelsatom" hade en djupgående effekt på det turbulenta partikelflödet i "röret".

Det är alltid en bra idé att köra utan att ändra hastighet och utan att konkurrera med andra förare om bitar av framsteg. Men jag hade alltid antagit att skälen var filosofiska snarare än praktiska (dvs försök att vara en lugn, trevlig person.) Men min erfarenhet ovan visar annorlunda. En ensam förare kan, om de slutar "tävla" och istället antar några ovanliga körvanor, faktiskt radera bort några av de frustrerande trafikmönstren på en motorväg. Den där "trevliga" icke-konkurrenskraftiga föraren kan radera trafikvågor. Jag misstänker att motsatsen också är sant:normalt konkurrensbeteende SKAPAR trafikvågorna.

Anta att vi ständigt pressar oss framåt, byter fil för att ta en bit framåt och alltid eliminera vårt främre utrymme för att förhindra att andra förare "avbryter oss". Om det dyker upp små trafikvågor kommer vi att rusa fram och sedan bromsa hårt och lämna större vågor bakom oss. Upprepade åtgärder får vågorna att växa. Ironiskt att de arga människor som kör så fort som möjligt omedvetet kan delta i att "förstärka" just de vågor som de hatar så mycket.

FLERA EXPERIMENT

Jag pendlar sällan på 520 där de goda trafikvågorna dyker upp. Jag började sakna möjligheter att avbryta dem. Men jag insåg snart att samma process också kunde användas för att påverka små trafikstockningar. Trafikvågor är helt enkelt en serie små trafikstockningar med jämna mellanrum.

Varje liten sylt förstörs när ett stort tomt utrymme närmar sig det bakifrån. Om inga nya bilar matar in i sylten bakifrån, men ändå bilar lämnar framifrån, så håller på att erodera bort. Om sylten är tillräckligt liten, eller om det tomma utrymmet är tillräckligt stort, så kan jammen förintas helt av en enda bil, som jag hade gjort med trafikvågor.

Nu minns jag något från flera år tillbaka. När jag lämnade en av dessa "rubbernecker-avmattningar" försökte jag alltid accelerera som en galning. Jag tänkte att om alla gjorde det här, så skulle avmattningen avdunsta. Ändå gjorde detta lite nytta, eftersom bilen framför mig inte skulle accelerera. Jag kunde inte tvinga bilarna framför mig att trampa på gasen, så jag kunde inte göra något för att hjälpa till att "avdunsta" trafikstoppet.

A ha! Jag kan kontrollera människorna bakom mig genom att sakta ner, men jag kan inte kontrollera människorna framför mig genom att snabba upp. Därför kan jag förstöra ett litet trafikstopp genom att sakta ner långt innan jag närmar mig det, men jag kan inte göra någonting för att hjälpa "avdunstningen" i andra änden av köningen. Att accelerera ut ur sylten gör ingenting om inte ALLA skulle göra detsamma, och det finns inget sätt att ändra allas beteende.

Men bara en enda bil, om den bromsar när den närmar sig, kan förändra beteendet hos alla bakom den. Det kan bita en bit ur regionen av stoppad trafik. Om den föraren gradvis bygger upp lite tomt utrymme innan den stöter på avmattningen, kan avmattningen "ätas upp" precis som trafikvågorna "äts upp".

På min kvällspendling på I-5 söderut från Everett är det alltid en trafikstockning på höger körfält vid en av Lynnwoods avfarter. Tättpackade bilar måste krypa fram i 2 km/h under mycket lång tid. Därför närmade jag mig avsiktligt den där sylten i högerfilen och började släppa ett riktigt stort tomt utrymme framför mig. När jag hamnade i trängseln fanns det kanske 1000 fot tom väg framför mig.

Visst stoppade mitt stora tomma utrymme trafiken från att mata den bakifrån, medan den främre delen av sylten fortsatte att lösas upp som vanligt. När jag kom var sylten ungefär hälften så stor som den hade varit. Fantastisk. Det här var ingen liten trafikvåg, men bara en enda förare kunde ta en stor tugga ur den.

Uppenbarligen gjorde mina handlingar mer än att bara minska storleken på sylten. För att skapa det tomma utrymmet körde jag tillfälligt cirka 10 mph under den tunga trafikens hastighet. Jag gjorde detta i flera minuter, och därför orsakade jag en liten avmattning bakom mig.

Efter att jag kom fram till sylten var sylten mindre. När allt var klart hade en del av trafikstockningen tagits bort. Det ändrades dock till en mild avmattning, och den spreds bakåt uppströms över flera mils trafik. Istället för att köra i 80 km/h bara för att krypa genom en trafikstockning i flera minuter, körde alla nu i 60 km/h i några minuter innan köningen, men sedan hade en mycket mindre trafikstockning att utstå.

Den otäcka, frustrerande delen av 2-mph jam ändrades till ett stort "fuzzy" område med reducerad hastighet. Om jag hade gjort det rätt hade jag kunnat radera hela sylten och förvandlat det till många minuter av lite långsam körning för alla bakom mig. (Om jag kunde ha startat 30 mil uppströms om köningen, kanske jag bara hade behövt köra 3 km/h långsammare än trafiken.)

"Anti-trafik"

Här är en allmän princip jag tar från ovanstående. (Jag antar att det är uppenbart i efterhand!) ANTITRAFIK FÖRSTÖR TRAFIK. Tomma utrymmen kan äta en trafikstockning. Medan jag saktade ner farten något för att tillåta ett utrymme att gradvis öppna sig framför mig, skapade jag en puls av "antitrafik".

När min antitrafik-puls äntligen kolliderade med den täta "trafiken" av jammen, utplånade de två varandra som en positron som möter en elektron. Det är olinjär solitonfysik. Solitonvågorna förstör varandra och lämnar bara en liten fläck efter sig.

Min nästa tanke:om jag tog med mig flera vänner på mitt experiment, kunde vi ha fördelat våra bilar över många mil. Var och en av oss kunde ha låtit en stor klick anti-trafik dyka upp, och sedan kunde de successiva effekterna av antitrafiken helt ha utplånat trafikstockningen vid Lynnwood-avfarten.

När trafiken är sparsam kan vi inte hålla ett stort utrymme framför oss, eftersom det är lätt för bilar att passera en lite långsam förare. Men ett antal separata förare kunde ta med sig mindre utrymmen och alla trafikstockningar skulle ge efter för störtfloden av "antitrafik".

En annan läxa jag lärde mig:planera i förväg. Planera LÅNGT framåt. När jag fastnade i bilköer upptäckte jag att jag inte kan påverka dem genom att "skalas ut" efter att jag tagit mig igenom bilköerna. Jag hoppades få den bortre änden av sylten att lösas upp snabbare.

Det fungerade aldrig för jag kunde inte bli av med den långsamma killen framför mig. Men om jag hade planerat långt i förväg och tagit med mig ett tomt utrymme in i sylten, skulle jag kunna använda det utrymmet för att manipulera sylten. När jag väl packar ihop mig med alla andra kan jag inte göra något. För att få effekt måste jag bete mig annorlunda FÖRE sylten, inte när jag är instängd i den.

Hoppsan! Fan!

Medan jag gjorde allt ovan, fick jag en gång mig själv att bete mig normalt och skapa en enorm trafikvåg. Vilken hycklare! Dåliga vanor dör hårt.

Trafiken var tung och jag var i vänster körfält. Jag var tvungen att gå över flera körfält för att komma till min utgång. Jag slog ihop rätt en gång, men nästa körfält var fullpackat (men rörde sig, inte fastnat.) Ingen släppte in mig.

Jag körde så här en lång stund och började sedan köra ganska långsamt för att driva baklänges längs körfältet. Jag hittade en lucka och kom in, men nu var jag tvungen att slå ihop rätt en gång till. Många minuter hade gått och min utgång var på väg upp. Högerfilen var fullpackad, INGEN SLIPPADE IN MIG. Jag körde långsammare och långsammare, och i panik tvingade jag mig till slut in i en liten lucka, vilket fick killen bakom mig att bromsa.

Efter ett tag insåg jag att jag precis hade skapat en enorm trafikvåg med mitt beteende. Precis som vilken gummihals som helst hade jag plötsligt saktat ner. Men jag hade en ursäkt, jag var tvungen att komma till min utgång! För att göra saken värre, hade jag nästan stannat och även två körfält stannade nästan. Jag lämnade förmodligen en långvarig trafikvåg på den där platsen på motorvägen. Men det var inte mitt fel! Ja, suuuure.

När jag höll på med detta insåg jag att ALLA har samma problem:en oförmåga att smälta samman i tät trafik. Andra gjorde förmodligen samma sak som jag gjorde, och detta skulle göra "vågen" värre och värre. Det enkla botemedlet är att ge upp, inte gå samman och missa utgången. Jag borde inte ha tvingat fram problemet, jag borde ha låtit min utgång gå förbi. Men det finns en större fråga här. Människor SKA kunna gå samman.

Varför var trafiken så tätt packad? En uppenbar anledning:att straffa idioterna som hoppar in i vilket litet utrymme som helst. Jag hade alltid gjort samma sak själv. Jag tillåter aldrig ett utrymme att dyka upp framför mig eller någon annan förare kommer omedelbart att fylla det i sin strävan efter att få ett par fot framsteg. Men den här typen av körning skulle också förhindra alla nödvändiga sammanslagningar vid avramper (och vid på ramper, naturligtvis.) Genom att eliminera utrymmet framför mig blir jag en del av den ogenomträngliga väggen som skapar "vågorna" och skruvar upp trafik vid motorvägsramper.

Så om jag har några billängder framför mig, kan jag inte bara använda den för att förånga vågor och störningar, utan det eliminerar också en av de främsta orsakerna till vågor och störningar. Det eliminerar den "solida muren" av trafik vid sammanslagningsområden och låter människor smälta samman utan att sakta ner och skapa trafikvågor. Ta en titt på den här animationen.

Helst kommer ett sammanslagningsområde att fungera som kugghjul. Men om alla försvarar sig mot opportunistiska förare genom att eliminera alla luckor i trafiken, så kan de giltiga sammanslagningarna inte heller ske. En trafikstockning skapas. Ibland är jammen fel på människor som jag som får panik över att missa sin utgång och stannar helt.

Ibland är köandet felet på den enorma blinkande pilen som blockerar ett helt körfält under byggnationen. Men trafikstockningen är ALLTID de som vägrar låta någon smälta samman före dem. "Sluta ihop bakom mig." Nej, det fungerar inte, eftersom alla i hela körfältet säger samma sak!

Vanföreställningar om storhet

Seattle suffers from many separate rush-hour traffic jams. Why stop with the Lynnwood I-5 jam? With enough people (maybe with cellphones and GPS units), we could intentionally smooth out ALL the traffic jams on all the main Seattle highways!

This is all fantasy at this point. It’s probably illegal for several people to “conspire” to mess with traffic patterns (would we be arrested under a drag-racing law?) And while it is possible for a single driver to have huge effects on traffic patterns, some things can’t be done by a few people.

For example, suppose I want to eat the I-5 traffic jam south of the city. I would have to go all the way to Tacoma, then drive north. But if I tried driving slightly slow, a space would not open up ahead of me because nothing stops other drivers from passing me. In my experiments, I could make “antitraffic” spaces only because traffic was very heavy, and because only a very few people had the ambition to leave their lane and move into the empty space.

Rolling barriers made of State Troopers

OK, so here’s how to dissolve a major interstate traffic jam. Start many miles upstream from the jam. Put a row of State Trooper vehicles across the road and have them drive towards the jam. They drive perhaps at 55 or 50 rather than 70 as everyone else had been driving.

Nobody can get by them, and so all the traffic behind the State Troopers is moving at 55 or so. In front of them, a vast space opens up. After many minutes, the traffic which had been feeding into the traffic jam simply stops arriving. The jam trickles away. Just as the last of it is gone, the row of State troopers arrives, and the jam has been transformed into miles and miles of slightly slow traffic upstream from the old location of the jam.

The situation is not so simple if extra traffic is entering from numerous on-ramps. The “rolling barrier” can’t affect these extra inputs, and if the major portion of the traffic is from on-ramps, then the “rolling barrier” idea would be worthless. Ah, but what about “rubbernecker slowdowns”? A rolling barrier could let the slowdown evaporate, and change it into a wide area of slightly-slow traffic a few miles upstream from the accident.

Would the slowdown re-form? Would rubberneckers hit the brakes and re-create the “traffic standing wave”? I don’t know. Sometimes “rubbernecker slowdowns” persist for hours after the accident has been cleared. This suggests that the slowdown is self-perpetuating. If so, then “erasing” the slowdown might be worthwhile, because once it’s erased, it will only re-form very slowly (or not at all).

If the slowdown normally persists for several hours, yet it only takes half of an hour to erase it, why not erase it? True, the slowdown is not “gone,” since it has become a wide area of slightly slow traffic. However, over many months of slowdown-erasure, this could prevent lots of fender-benders and road-rage incidents, and eliminate thousands of man-years of anger and frustration.

Also, the average speed and traffic throughput on the highway MIGHT actually improve if the region of stopped traffic could be removed. “Removing” the jam just spreads it out and does not immediately alter the average speed.

But the resulting improvements in speed might be more than you’d expect. After all, things are not “linear” in traffic flow, since those who sit at 0 mph for many minutes in a jam cannot compensate by driving at twice the speed limit afterwards. And once a jam is gone, the remaining region of slightly-slowed traffic might disperse fairly rapidly, whereas a traffic jam/stoppage is a different animal and can self-perpetuate once it has formed. And there’s another thing that happens when we spread out a “jam”…

MAKING A REAL DIFFERENCE

During a year of practicing the “wave-smoothing” driving habits, I kept looking for places where I could make a big difference in traffic flow. Yes, I could always use an empty space to move a piece of the traffic jam to another location. With a big empty space, I could even spread the cars apart as I moved them, the way I did it with the jammed sections in the “traffic wave.” Finally, I saw that there was one common situation where I could do some real good.

If you drive in heavy highway traffic, you’ve probably seen a traffic wave develop at a construction site where one lane is blocked. You crawl and crawl at 3 mph until you get to the bottleneck, then you take your turn merging as the two lanes slooooowly come together. Then you race off at 60 mph! The merging lanes formed a terrible bottleneck. A “traffic wave” develops at (and behind) the merge zone. After the bottleneck, it’s clear sailing.

Why?

WHY must a bottleneck develop at a merge zone? Well, because everyone must take turns. Wrong! Under low-traffic conditions, everyone still takes turns, yet everyone merges at high speed. A bottleneck never appears.

Traffic jams develop at a merge zone whenever the cars get so close together that there are no gaps between them. Without gaps, nobody can merge, and so the traffic comes to a near halt. But whenever traffic comes to a near halt, people always pack themselves together.

Huh. This is screwy. At the place where the lanes merge together, close-packed cars cause the bottleneck, but the bottleneck is the cause of the close-packed cars. But, but… do traffic jams CAUSE THEMSELVES? After thinking about this even more, I realized that the answer is yes. It goes like this:

  • Traffic is going slow
  • Everyone packs together and closes up the gaps
  • Fast merging becomes impossible
  • Incoming cars create a huge back-up
  • Cars must slooooowly take turns merging
  • This makes traffic go slow
  • Go back to the top of the loop.

This is absolutely fascinating, since this self-caused situation has a counterpart:

No. 2

  • Traffic flows along rapidly
  • Nobody closes the gaps (they follow the 2-second rule?)
  • Merging is easy
  • Streams of traffic flow together like a zipper
  • This allows traffic to go fast
  • Go back to the top of the loop.

At a merge zone, fast traffic causes traffic to be fast, while slow traffic causes a jam. Weird! The difference between these two situations is enormous, yet EITHER ONE can arise on the exact same highway under the exact same amount of traffic.

In the first one, the speed might be 2 mph, while in the second one it could be 40 mph. And here’s the important part:because the situations create themselves once they are established, they can sometimes switch from one to the other. Or somebody can switch them intentionally.

Suppose the traffic at a merge zone was flowing fast as in number 2 above. Suppose I wanted to wreck everything. I could slow way down and make all the cars pack together behind me. This would keep the other lane from merging into the close-packed lane. Cars in the merge-lane would pile up too. Then I drive off laughing evilly, because I have just caused a MASSIVE LONG-TERM TRAFFIC JAM!

Or, I could do the opposite. Suppose everything is jammed up at the merge zone. Suppose I accumulate a huge space ahead of me and bring it into the jam. When the huge space gets there, the other lane can suddenly change lanes, spread out, and start flowing fast.

Next, I speed up and merge with it, and so do the cars behind me. The “zipper-like” flow has begun. The switch has flipped. I have just ERASED a long-term bottleneck. As they say in Seattle, pretty cool, eh?