第70节:为什么蚂蚁不会遭遇交通堵塞(13)



系列专题:《我们为什么这样开车:开车经济学》

  大米和交通的关系比你想象中的更相似。谈到交通时,很多人都喜欢用水来类比,因为要描述体积和容量,水是一个很不错的办法。俄亥俄州立大学有一位工程教授,本杰明·柯伊夫曼(Benjamin Coifman),他的专长是研究交通,他举了一个例子:取一桶水,水桶底部有个一英寸的洞。如果流进水桶的水在直径上是半英寸,那么桶内水的总量并没有增加。如果把注入水的直径增加到两英寸,桶内的水面就会上升,虽然水还是在流失。我们能不能遇到交通堵塞(或者交通堵塞遇到我们)取决于"水"-也就是试图通过瓶颈的车流,是在流失还是在增加。"作为司机,你首先遇到的是车队的队尾,"柯伊夫曼告诉我。水桶的比喻还教会我们路上的一些其他事:不管在水桶(或者道路)内还有多少空间,洞的尺寸(或者瓶颈)都可以反映出正在发生的一切。

 第70节:为什么蚂蚁不会遭遇交通堵塞(13)
  可是在瓶颈这种地方,交通的方式不像水(一方面,不像公路上的狭窄通道,水无法加速流动),而更像米:汽车,就像米粒一样,都属于离散物体,其运动方式很奇怪。米被称为"颗粒介质"(granular media),它虽然是一种固体,却很像液体。西德尼·内格尔(Sidney Nagel),芝加哥大学的一名物理学家,也是研究颗粒介质方面的专家,他打了个比方:在勺子上加糖。如果倒入过量的糖,勺子上的糖就会洒下来。溢出来的糖流起来很像液体,但是它确实是一组相互作用的物质,通常情况下这类物质没有相互作用。"它们相互之间没有引力,"内格尔说道,"它们不过相互分散开来。"将一把颗粒物质放在一起,想要了解颗粒之间的相互作用,这一点并不容易。这解释了谷物仓库一类的建筑常常塌陷的原因,也说明了为什么我的一盒"卡斯卡底农场"牌纯麦片倒出几次之后,盒子的底部开始向外突出的原因。

  为什么把米倒进漏斗时会造成堵塞?流入的米超出了漏斗开口的容量。系统的密度越来越大,颗粒之间相互接触的时间越来越长,米粒之间的接触越来越多。于是,由于米粒在漏斗壁上产生摩擦而被卡住。听上去耳熟吗?"这就像公路上的汽车,"内加尔说道。"当道路越来越窄时,情形就和这种想要穿过漏斗的物质很相像。"

  每次少倒出一些米,或者少开进一些汽车-保持相互之间的距离,减少彼此的接触,流动就会快起来。对于堵在公路上的司机来说,让他们接受这种"慢即是快"的看法并不是个一帆风顺的过程。在1999年,明尼苏达州的一位州参议员声称双城(Twin Cities)的匝道仪控的害处大于益处,于是抛出了一个"自由驾驶"提议,希望停止使用这种计量方法。这一立法提议没有成功,不过另外一项"假日"匝道计量法案却通过了。两个月后这种系统关闭。司机可以随意进入高速路,也就是所谓的正常车道,不受让人讨厌的红灯的影响。结果怎样?这种系统越来越糟糕。速度下降,等待时间反而增加。一项研究指出,在某些公路路段,配有匝道仪控的道路承载量已经翻倍。这种控制仪继续得到使用。

  "慢即是快"的思想经常体现在道路上,一个典型例子就是环形交叉路。很多人都有错误的印象,他们认为这种路会造成交通堵塞。不过在设有交通灯或者停车标志的十字路口,一个设计得当的环形交叉路可以降低高达65%的道路滞留现象。当然,在设置了交通灯的岔路口,如果司机前面是绿灯,他的速度要比通过环形岔路的速度快很多。然而,几乎有一半的时间交通灯都不是绿色;即使是绿灯,上一次的红灯也会累计很多车辆。如果情形已经很复杂,道路上又出现了左转弯箭头,那么多数司机都无法继续移动,更别提"清尾时间"(clearance phase)了-所有的交通灯都显示为红色,以确保行人已经通过路口。司机在接近环状岔路时一定要减速,不过在某种常见的交通情形之下,他们不大需要这样。  

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