渋滞が起きる本当の理由
大型連休の只中、渋滞に巻きまれている人も多いことでしょう。何時間も高速（拘束？）道路に缶詰になっていると「きっとこの先には大事故など、何かトンでもないことが起こっているに違いない」と想像していまうものです。しかし、実際には何もない・・・ある地点を過ぎると自然に動き出します。
勿論、本物の事故やトンネル、 ゆるい上り坂などが原因で渋滞は起きます。しかし、そうしたボトルネックが無くても、渋滞は発生してしまう。このメカニズムについて面白い実験がありました。
校庭に作った円形のトラックに、22台のクルマを集めて30km/ｈで走ってもらう。 すると、最初はスムーズに流れるが、そのうち渋滞部分が現れ、その”shock wave”は20km/ｈで後方に移動する。
確かに、渋滞の衝撃波のようなものが後方に流れているのが判りますね。
理論上は全員が30km/ｈで走っていれば、何処にも淀みが生じないはず。しかし、実際には正確に30km/ｈをキープするのはかなり難しいし、速度計だってクルマによって結構誤差があります。
よって、各車の微妙な揺らぎが、後続のクルマの走りに影響を与え、それがさらに後続のクルマに影響を与える・・・うーん、輪廻転生、複雑系でしょうか。
勿論、十分車間距離が空いていれば、その程度の揺らぎは吸収してしまい、全体としてはスムーズに流れるはずです。しかし、クルマの密度がある値以上になると、途端に相互作用が増大してスタックすると言うことでしょう。
未来の交通システム？
実際の道路では、ドライバーの行動もまちまちで、環境にも多少ボトルネックになるようなものもあったりと、上の実験より遥かに厳しい条件で動いているわけですから、許容密度も遥かに低く（厳しく）なるはず。
だから、大型連休のように、同じエリアに多くのクルマが殺到したら、どうあがいても渋滞は発生するってことです。それが嫌なら、もう電車みたいにクルマを連結してしまうしかないですね。そうすれば、上の実験でも30km/ｈで永遠に流れ続けるでしょう。いや、60km/ｈでも可能なはず。
まあ、物理的に連結するのは無理だと思うので、電子的に制御するしかないでしょう。つまり、 道路に埋め込まれたセンサーがクルマの密度を検出し、ある一定の値を超えると、全てのクルマは自動的かつ強制的にオートドライブモードとなり、セントラルコンピュータによって制御される。こんな感じでしょうか。まあ、すでに多くの研究がなされていると思いますが。
いくずく
この問題は、理論的にはかなり古くから色々な切り口からやられてますね。まさか、実際に実験する研究者がいるとはびっくりしました。(^^♪
この問題、僕は、物質の相転移が思い浮かびますね。整然と流れている状態でも、ちょっとした擾乱が刺激となり、渋滞状態に移行する。過冷却状態と似たようなアナロジーを感じますね。
たしか、渋滞を回避する方法もシンクタンクなどでは色々考案されていました。電子制御的なものばかりではなく、道路の構築、運用上の方法など色々きいたことがあります。
コメント 2008/4/30 19:45:51