Giải mã bí ẩn của hiện tượng tắc đường “ma”

Mỗi tài xế đều đã trải qua những giây phút hoang mang vì tắc đường, không tai nạn, không đóng làn, không xe ưu tiên, tất cả chỉ là tình trạng chậm trễ đột ngột, khó chịu và không lý giải được. Tuy nhiên giờ đây bạn đã có thể khám giá hiện tượng này chỉ với một ứng dụng giả lập tương tác trực tuyến.

Đây là sản phẩm sáng tạo của Martin Treiber thuộc trường Đại học Công nghệ Dresden Đức, người đã nghiên cứu một hiện tượng gọi là ‘tắc đường ma.’ Ông đã thiết kế mô hình tương tác này nhằm minh họa cách thức kết hợp của những nhiễu loạn và nút thắt cổ chai với luồng giao thông mật độ cao gây ra những kiểu giao thông khác nhau. Mục đích cao nhất là tìm ra phương thức tốt nhằm giảm tắc đường mà không phải bổ sung thêm làn hoặc mở rộng đường.

Hiện bạn có thể thử trải nghiệm với một hệ thống ‘đường vòng tròn’ đơn giản với xe hơi màu đỏ và xe tải màu đen, thay đổi mật độ phương tiện trung bình – một trong những biến quan trọng nhất khi nghiên cứu vật lý giao thông cùng khoảng cách trung bình giữa các xe hơi và các tốc độ trung bình.

Giả lập này rất giống một thí nghiệm thế giới thật mà một đội các nhà khoa học Nhật Bản thuộc trường Đại học Nagoya đã thực hiện. Họ bố trí 22 chiếc xe hơi đi vòng quanh một đường tròn, yêu cầu các tài xế di chuyển với tốc độ không đổi là 30km/h. Dù các tài xế có cố gắng đến mức nào thì vẫn có những dao động nhỏ khi phanh và tăng tốc, và hiện tượng này lặp đi lặp lại trên cùng đường. Kết quả là thỉnh thoảng lại xảy ra ùn tắc.

Thí nghiệm về tắc đường của các nhà khoa học ở đại học Nagoiya, Nhật Bản.

Đội nghiên cứu đã kết luật rằng hiện tượng tắc đường ma xảy ra vì có quá nhiều xe hơi trên đường. Đó là vấn đề mật độ. Nếu có một ngưỡng mật độ tối đa nhất định đối với giao thông, và một khi đạt được ngưỡng này, thì ngay cả những dao động rất nhỏ cũng có thể gây ra phản ứng chuỗi mà cuối cùng sẽ gây ra tắc đường.

Kết luận này phù hợp với mô hình giao thông được xây dựng bởi Boris Kerner, Viện nghiên cứu Daimler Benz ở Stuttgart, Đức, người đã phát hiện ra rằng giao thông tuân thủ quy luật vật lý về tính tự tổ chức. Có 3 nhóm gồm giao thông di chuyển tự do, giao thông tắc nghẽn và một tình trạng trung gian gọi là luồng giao thông đồng bộ hóa, trong đó xe hơi bị dồn ứ trở nên ‘liên quan mật thiết’, tức là chúng di chuyển đồng loạt. Điều này đã tạo ra một cơ chế phản hồi trong đó một sai lệch rất nhỏ - ví dụ một tài xế phanh đột ngột – sẽ gây ra một chuỗi những chậm trễ tương ứng đến toàn bộ chuỗi xe hơi di chuyển sau người đó.

Ngay cả một điều đơn giản như chậm trễ một giây trong thời gian phản ứng của người lái cũng có thể có một tác động lớn, đặc biệt là ở những tốc độ lớn. Theo nhà toán học Gaboz Orosz của trường Đại học Exeter thì một chiếc xe giảm tốc độ từ 129km/h xuống còn 105km/h có thể gây ra một ‘gợn sóng’ mà sau đó sẽ biến mất, trong khi đó nếu giảm tốc từ 129km/h xuống còn 100km/h thì có thể gây ra một ‘làn sóng’ bị khuếch đại và dẫn đến tắc đường.

Mô hình giả lập tương tác của Treiber cũng cho thấy những điều tương tự. Ông dự định sẽ bổ sung thêm các giả lập tương tác khác trong thời gian tới để cho phép người sử dụng khám phá cách thức tác động đến luồng giao thông của những biến khác: trên đường dốc, quy tắc chuyển làn, giới hạn tốc độ hay đóng làn.

Theo Trí thức trẻ/autopro