Hier ist die Physik hinter diesem verrückten chinesischen Stau


Vor ein paar Tagen erfasst eine Drohne dieses ins Auge fallenden Video der weltweit schlimmsten Stau auf dem G4 Beijing-Hong Kong-Macao Expressway. Nebliges Wetter Schuld, wenn du willst, aber Physik sagt es läuft alles auf eine Frage der Dichte – nämlich eine ungewöhnlich hohe Zahl von Menschen, die seiner Rückkehr nach Peking nach einem einwöchigen Urlaub fest.

Ich habe so etwas noch nie gesehen, und ich lebe in Los Angeles; die Stadt der Engel an der Spitze häufig der Liste der Orte mit den schlimmsten Verkehr in das Land, zusammen mit Washington, DC, San Francisco, New York City, Atlanta, Chicago und sogar Seattle. Verkehrsfluss ist ein großes Problem in den meisten großen städtischen Zentren. Der durchschnittliche US-Autofahrer verbringt 36 Stunden jährlich im Verkehrsbehinderungen. Aber China-Mann, China nimmt die Krone wenn es darum geht wahnsinnig Stau. Letzten Jahr eine Studie fand, dass der durchschnittliche chinesische Fahrer das Äquivalent von neun Tage pro Jahr im Stau stecken verbringt.

Wissenschaftler studiere Datenverkehrsmuster seit Jahren versuchen, mathematische Modelle, um irgendeine Art von Lösung um uns zu entwickeln, zu bauen alles aus schnappen und verwandelte in Michael Douglas wütende Autofahrer, D-FENS, der 1993 film Falling Down.

Einer von ihnen ist ein Physiker Boris Kerner mit dem Daimler Benz Research Institute in Stuttgart, Deutschland, die eine Samen-Papier im Jahr 1998 in Physical Review Letters veröffentlicht. Er analysierte Daten von mehreren Jahren der Verkehr auf deutschen Autobahnen gesammelt und festgestellt, dass Verkehr die Physik der Selbstorganisation folgt.

Kerners Modell Verkehr in drei Kategorien sortiert: frei fließende, gestaute (solid-State) und einem Zwischenstadium genannt synchronisierte fließen in die dicht "Auto Moleküle" Bewegung im Unisono gepackte, wie Mitglieder von einer Blaskapelle. Als ich wieder im Jahr 2011 schrieb:

Wenn dies geschieht – wenn alle Autos, bei annähernd gleich unterwegs sind Durchschnittsgeschwindigkeit aufgrund der Fahrzeugdichte auf der Fahrbahn – sie werden stark von einander abhängig. Ein Physiker könnte die Beziehung, die korrelierte Bewegung von Elektronen in Metallen, vergleichen, die Anlass zu seltsamen Erscheinungen wie Supraleitung.

Hochkorrelierten Verkehr bedeutet, dass eine kleine Störung – ein Schmetterling flattern seine Flügel oder ein einziger Treiber unerwartet Bremsen – sendet kleine Wellen des entsprechenden Verzögerungen durch die gesamte Kette der Autos hinter ihm/ihr. Das ist ein Grund, warum Verzögerungen und Staus auftreten, am häufigsten an Merge stellen, vor allem beenden und Rampen, Eintritt, oder wenn Bahnen durch Straßenbau geschlossen sind.

Oder an Mega-Autobahnen Maut stellen wenn nicht genügend Stände geöffnet sind, zwingen Sie 50 Bahnen vollgestopft mit Autos – 50 Bahnen? WTF, China?!? -bis zu 20 zu verschmelzen.

Zugegeben, können so genannte "phantom" Staus (oder "Jamitons") passieren, auch wenn es keine Verschärfung Faktor gibt. Es ist ein schwieriger Balanceakt. Gibt es eine kritische Schwelle für den Verkehr, und sobald es erreicht ist, können selbst kleinste Schwankungen eine Kettenreaktion, die schließlich in einem Stau resultiert verursachen. Schließlich erhalten Sie einen "Pinch-Effekt" –, dass frustrierend "stop and go"-Phänomen, in dem Sie entkommen einem schmalen Marmelade nur um eine weitere Begegnung ein wenig weiter die Straße hinunter, bis sie alle in einen einzigen großen Stau und Verkehr konvergieren zum Stillstand kommt.

Nur etwas zu denken, das nächste Mal finden Sie sich am Stau fluchen.

Referenzen:

Kerner, Boris. (1998) "experimentelle Funktionen der Selbstorganisation im Verkehrsstrom," Physical Review Letters 81:3797.

Flynn, m.r. Et Al. (2009) "selbsttragenden nichtlineare Wellen im Verkehrsstrom," Physische Überprüfung E 79(5): 056113.

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