Wymiary przestrzeni. Korek – dżdżownica ze szklanych tygrysów

Jak jeździć płynnie? Wie to każdy, kto prowadzi pojazd. W korku jednak o to trudno. Rosnące zniecierpliwienie przestawia kierowców na jeden z trzech ewolucyjnie uwarunkowanych trybów: fight, flight lub freeze, czyli walki, ucieczki lub zastygnięcia. Uciekać się nie da, więc jednych dopada rezygnacja, za to w drugich wstępuje duch szablozębnego tygrysa Diego z „Epoki lodowcowej”, który chce być drapieżnikiem, a nie ofiarą. W tym stanie ducha płynna jazda wydaje się zupełnie bez sensu.

Tygrys Diego szczególnie nie lubi, gdy zator powstaje bez fizycznej przeszkody na drodze: na przykład pojazdy ruszają i nagle ponownie stają (dzieje się tak, gdy sznur samochodów jest odpowiednio długi). Utrata płynności może przybrać formę kinetycznej „czkawki”, czyli krótkich przyśpieszeń i hamowań, albo postoju na tyle długiego, że kierowcy wysiadają z aut, żeby zobaczyć, co się stało.

Naukowcy nazywają takie zjawiska korkiem fantomowym (phantom jam) albo korkową falą uderzeniową (shockwave jam). Zostały one teoretycznie wyjaśnione na modelach ruchu już w latach 90., ale udało się je odtworzyć dopiero w 2008 r. japońskim badaczom z uniwersytetu w Nagoi.

W ich eksperymencie 22 samochody miały jechać po kolistym torze jeden za drugim ze stałą prędkością 30 km/h. Już po kilku minutach pojawiły się pierwsze zagęszczenia i rozrzedzenia pojazdów (a zatem odcinki szybszej i wolniejszej jazdy), które w dodatku przemieszczały się po torze w odwrotnym kierunku z prędkością 20 km/h.

Przyczyną były reakcje kierowców na realne albo pozorne niedokładności jazdy – własne lub poprzednika. Jeśli ktoś uznał, że za bardzo zbliżył się do auta z przodu lub od niego oddalił, nawet minimalne przyśpieszenie lub hamowanie, wywoływało reakcję łańcuchową burzącą równowagę płynnej jazdy w całym pierścieniu pojazdów.

Ogarnięta takim „skurczem” kolumna aut zachowuje się jak dziwna dżdżownica, która miejscowo rozciąga się i kurczy, ale skurcze jej segmentów przemieszczają się do tyłu, co wygląda jak impuls nerwowy biegnący przez żywy organizm od głowy do ogona. Wynika to z interakcji kilku czynników.

Kolumna pojazdów rzeczywiście jest lokalnie elastyczna, a jej rozciągliwość zależy od liczby opóźnień ruchu na danej długości jezdni. Dlatego właśnie warto na światłach zatrzymywać się za tirami. Tir jest długi, przez co ten współczynnik zmniejsza – 15 m jednego zwalnia nam drogę szybciej niż 15 metrów trzech osobówek.

Kolumna pojazdów jest też przewodem komunikacyjnym. Składa się on z ogniw – jak sieć komórkowa lub telegraf optyczny. W dodatku informacja biegnie nim niejako z prędkością światła. Gdy jeden kierowca dotknie hamulca, następny widzi błysk światła „stop” i robi to samo. I tak dalej.

Kolejnym czynnikiem są nawyki z jazdy miejskiej. Kierowcy starają się trzymać jak najbliżej poprzedników, bo w mieście pozwala to zdążyć przed czerwonym i zrobić miejsce dla aut jadących z tyłu. Do tego po prostu naśladują swoje zachowania.

Dlaczego w takim razie korki fantomowe nie pojawiają się w kolejkach osób? Ludzki „ogonek” przypomina raczej zwykłą dżdżownicę, której skurczone pierścienie nie poruszają się względem powierzchni, a rozciągnięte doganiają awangardę. Odpowiada za to jej szkielet hydrostatyczny. Ludzie w kolejce zachowują się podobnie, bo są dobrze dostosowani pod względem fizycznym i kinetycznym do skali impulsowego ruchu swojej kolejki tak, jak segmenty pierścienicy do swojej.

Układ kierowca-pojazd jest natomiast fizycznie zbyt kruchy i bezwładny, by osiągnąć podobny efekt w roli ogniwa kolejki samochodów. Tym bardziej, jeśli kierowcę zastąpi tygrys Diego. Z jednej strony, chce być drapieżnikiem, ale z drugiej musi myśleć o ubezpieczeniu. Zachowuje się, jakby był ze szkła, co jest bliskie prawdy – łączy werwę i tkliwość.

Dlatego właśnie kierowca w korku powinien wybrać raczej drogę wody niż tygrysa. Modele i eksperymenty drogowe wykazują, że nawet jeden jadący płynnie kierowca rozładowuje fantomowy korek za sobą, bo przerywa falę zbiorowej reakcji generującej zatory. Działa jak bufor pochłaniający napięcie w ciele samochodowej dżdżownicy.

Żeby być takim „amortyzatorem” wystarczy unikać zmian prędkości dzięki utrzymywaniu stałego odstępu na tyle dużego, żeby móc reagować łagodnie. Modele adaptacyjne ruchu drogowego takiej jak Intelligent Driver Model zalecają nawet opóźnianie reakcji o 1-2 s. Wbrew tygrysiej intuicji, takie zachowanie zwiększa przepustowość, czyli szybkość całej auto-dżdżownicy.

Wraz z rozwojem cywilizacyjnym stajemy się elementami coraz bardziej złożonych systemów dynamicznych interakcji. Aby ułatwić sobie w nich życie, nie możemy już zdawać się na ewolucyjne schematy. Zachowanie kierowców w korku też powinno wynikać z ich samoświadomości ruchomych części większej całości.