科學家開發出交通擁堵數學模型－冒牌自然老師

莫里斯·弗林

科學家開發出交通擁堵數學模型

作者：莫里斯·弗林（Morris R. Flynn）來源：《物理評論E》時間：2009-6-19 16:06:40

來自美國麻省理工學院的一組研究人員日前稱，他們設計出一種用於描述交通擁堵的數學模型，通過該模型可對交通擁堵出現的時間和狀況進行模擬。相關資料可為道路設計和時速設定提供參考。相關研究近日發表在美國《物理評論E》雜誌網站上。

交通擁堵耗費了人們大量的時間，而最讓人難以忍受的是一種被稱為“幽靈堵塞”的狀況：沒有事故、沒有停頓車輛，也沒有封閉施工的車道，但當你開始加速時，看上去也在前行的車輛卻又迅速加入了另一處交通擁堵。高密度的交通中更是如此，無論是一個新手急刹車還是太近的車距都會導致擁堵。

此前日本科學家的一項實驗也證實了這一現象。在一條環形的實驗路段上，雖然參與測試的司機都被要求以30公里的時速和固定的車距行駛，但沒過多久還是出現了擁堵。

麻省理工學院數學系講師阿斯蘭·凱西莫夫（Aslan Kasimov）解釋稱，這種現象類似於爆炸後所產生的爆震波，這種爆震波是一個可以自我持續的波形。在這種波形中存在一個被稱為“聲速點”的臨界點，交通流量以其分為上游和下游兩個組成部分。就像黑洞的“事件穹限（即黑洞邊緣）”一樣，當發生“幽靈堵塞”時，位於交通堵塞內外的司機都無法得知對方區域的情況，而自由流動的資訊也只能傳遞到交通擁堵區域“聲速點”的上游。在這樣的情況下，車輛就會陷入交通擁堵之中，司機卻無法找到明確的原因。相應的他們也無法判斷何時交通狀況才能得到改善。而研究人員借用流體力學方程，以交通的速度和密度為變數，就可以推算出導致出現擁堵的條件，以及蔓延趨勢。