Вы едете по трассе и внезапно ваша полоса встает колом. Вы медленно ползете метр за метром, теряя время и ожидая увидеть ДТП, сломанную фуру или сужение дороги.
Но вдруг поток просто начинает разгоняться, а дорога впереди абсолютно пустая. В голове одна мысль: «Почему мы вообще стояли?!» Знакомо?
У этого эффекта есть научное название - «фантомная пробка». Исследователи из Массачусетского технологического института (MIT) давно изучают этот феномен и доказали: один водитель способен остановить поток из сотен машин, создавая многокилометровый затор на ровном месте.
Эксперимент на кольце и затор из пустоты
Чтобы понять физику процесса, японские ученые из Университета Нагои провели наглядный эксперимент. Они запустили 22 автомобиля на 230-метровую круговую трассу с одинаковой скоростью 30 км/ч. Водителям дали простую задачу - держать ровную дистанцию до впереди идущей машины.
Сначала все шло гладко. Но люди не машиныы и не могут сохранять идеальную скорость. Один из водителей немного сбросил скорость всего на пару километров в час.
Следующий за ним среагировал с задержкой и нажал на тормоз уже сильнее. Третий водитель ударил по тормозам уже экстренно и всего через пару минут на пустом кольце образовалась глухая пробка.
Ученые зафиксировали удивительный факт: пробка двигалась как ударная волна против движения потока со скоростью около 20 км/ч. Первопричины затора в этом месте давно нет, а машины позади продолжают останавливаться.
Физика цепной реакции
Почему водители сзади тормозят сильнее? Все дело в биологии. Среднее время реакции человека - около 1 секунды.
На скорости 100 км/ч автомобиль пролетает почти 28 метров в секунду. Когда первый водитель нажимает на тормоз, второй успевает пролететь эти 28 метров, прежде чем среагирует. Чтобы избежать ДТП, ему приходится тормозить гораздо агрессивнее. Пятый водитель нажимает педаль «в пол», а десятому тормозить некуда - он останавливается полностью.
В физике транспортных потоков это называется «эффект гармошки».
3-х секундное касание педали тормоза одной машины способно создать 3-х километровую пробку, которая будет рассасываться часами.
Почему муравьи никогда не стоят в пробках
Интересный факт из биологии: муравьи передвигаются миллионными колониями по узким тропам, но у них никогда не бывает заторов. Если на пути возникает препятствие, муравьи не тормозят, а инстинктивно ускоряются и уплотняют строй, сохраняя кинетическую энергию потока.
Люди так не умеют. В реальной жизни на многополосных шоссе цепную реакцию запускает хаотичное поведение.
Первая причина - «шашечки»: машина резко перестраивается в ваш ряд, «срезает» безопасную дистанцию, и вы инстинктивно тормозите.
Вторая причина - сужение трассы из-за ремонта или перекрытия. Вместо плавного перестроения «елочкой» водители начинают агрессивно вклиниваться, другие же намеренно не впускать.
Итог один: волна уходит назад и останавливает трассу.
Эксперимент с автопилотом
Можно ли остановить фантомную пробку? В 2018 году исследователи Университета Вандербильта доказали, что да.
Они повторили дорожный эксперимент с кольцом, но среди 20 автомобилей с живыми водителями добавили одну машину с включенным адаптивным круиз-контролем (автопилотом). Как только поток начинал тормозить, эта машина плавно гасила волну: она не тормозила, а заранее плавно выравнивала скорость, оставляя буферную зону.
Всего один автомобиль-демпфер полностью погасил фантомную пробку и не дал потоку остановиться, сэкономив всем участникам 20% топлива.
Индустриальный демпфер
Казалось бы, это проблема автомобилистов. Но крупные производственные комплексы ежедневно теряют на этом явлении огромные деньги. Вместо машин здесь работают погрузчики, а роль резко тормозящего водителя играют медленные ворота.
Когда полотно открывается со скоростью 15-20 сантиметров в секунду, водитель погрузчика вынужден полностью остановиться и ждать. Сзади тут же тормозит второй погрузчик и если через проем проходит 300 единиц техники за смену, то ожидание по 15 секунд складывается в 75 минут простоя каждый день на одних воротах.
Инженеры знают правило: поток не должен останавливаться. Скорость проема должна быть такой, чтобы водителю погрузчика вообще не приходилось касаться тормоза.
Именно поэтому на интенсивных объектах используют промышленные скоростные ворота, такие как Dynaco.
По сути, скоростные ворота работают так же, как та самая автомобиль с автопилотом в дорожном эксперименте. Они выступают демпфером, который сохраняет непрерывность движения и не дает логистике входить в режим «фантомной пробки».
Иногда огромные проблемы начинаются с одной секунды.
DYNACO - скоростные промышленные ворота.
Единственный лицензированный представитель Dynaco в России.
dynaco.ru
Telegram I ВКонтакте I МАХ