NeoFronteras

Explican las congestiones fantasma de tráfico

Área: Física — Miércoles, 9 de Abril de 2008

Logran explicar por qué se producen atascos de tráfico cuando no hay cuellos de botella ni otras causas externas que los pudieran producir.

Foto
Circuito experimental con veintidós vehículos circulando. Foto: Yuki Sugiyama.

¿Se ha preguntado alguna vez qué provoca esos atascos de tráfico en las autopistas cuando no ha habido accidentes (ni siquiera en el otro lado), no hay obras ni ningún otro cuello de botella y la densidad de tráfico no parece muy alta? Un grupo de investigadores japoneses tiene la respuesta: es Física pura.
Un experimento muy simple muestra que cuando la densidad de vehículos en una carretera supera cierto umbral la congestión de tráfico aparece debido a las inestabilidades inherentes de un sistema de partículas interactúantes. Es decir, bastan que haya unos pocos conductores inconsistentes sobre el asfalto para que se produzcan fluctuaciones que atasquen la carretera.
Dirk Helbing es un investigador que estudia la física de las interacciones sociales en el Instituto federal de Tecnología en Zürich (Suiza). Según él la causa de los atascos fantasma de tráfico es controvertida.
Unos creen que los atascos fantasma tienen una causa externa, como el tráfico de incorporación, la presencia de curvas, de cambios de rasante o incluso el cambio continuo de carril de los conductores idiotas. Sin embargo, otros mantienen que este tipo de atascos aparecen espontáneamente si la densidad de vehículos supera cierto valor crítico.
Yuki Sugiyama, físico en la Universidad de Nagoya (Japón), mantiene que las predicciones de estos modelos encajan con las observaciones del tráfico de las autopistas, pero nadie había realizado un experimento controlado.
Por tanto Sugiyama y sus colaboradores buscaron voluntarios que condujesen sus vehículos en un circuito especial de 230 metros de circunferencia (es increíble lo que pueden dar de sí unas condiciones de contorno periódicas) para así realizar un experimento que pusiera a prueba un modelo.
En un principio los vehículos fueron dispuestos a la misma distancia unos de otros. Además se dijo a los conductores que mantuvieran una velocidad de crucero de 30 km/h y una distancia de seguridad con el automóvil que estuviera delante. Al principio el tráfico era fluido y suave, pero como los conductores no mantienen exactamente la misma velocidad, al poco aparecían pequeñas variaciones en el espaciado de los vehículos. En menos de un minuto varios vehículos se apelotonaban en un punto de la carretera y los conductores tenían que reducir su velocidad o incluso detenerse según aumentaba la aglomeración. El umbral crítico en este caso era de 22 vehículos: si en el circuito se introducían 22 o más vehículos aparecían los atascos, pero eso no sucedía por debajo de ese umbral. Además este número era precisamente el que predecía el estudio teórico previo, algo que impresionó a los investigadores. Un artículo con los resultados fue publicado en New Journal of Physics.
Según Helbing, que no participó en el estudio, los investigadores del campo deberán de incluir a partir de ahora este efecto de la inestabilidad inherente en sus modelos de flujo de tráfico, y que este trabajo contribuye a la comprensión de situaciones en las que numerosos humanos interactúan entre sí. Aunque conseguir menos congestiones de tráfico a partir de este resultado requerirá de mucho más trabajo.

Fuentes y referencias:
Traffic jams without bottlenecks.
Noticia en Science.
Vídeo.

Salvo que se exprese lo contrario esta obra está bajo una licencia Creative Commons.
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4 Comentarios

  1. Uno:

    No sé hasta qué punto es válido un experimento de estas características. Al ser un circuito tan pequeño y circular, el efecto de cierto fenómeno se amplifica porque repercute en el flujo de atrás y, por tanto, también en el de delante (desde un punto dado). Digamos que es un sistema realimentado. ¿Serviría para extrapolarlo sobre una autopista? Espero que la teoría que usan sea más general y el experimento solo sea una concreción aislada con más o menos acierto. En cualquier caso, no considero que sea una prueba concluyente. Deberán seguir experimentando en este sentido.

  2. NeoFronteras:

    Ciertamente el circuito es pequeño y los autores lo reconocen en su artículo cuando admiten:

    “If we had used a longer circuit, the experiment could have been performed much more easily.”

    Quizás la densidad de tráfico crítica sea un poco distinta en el mundo real pero los investigadores se muestran bastante seguros de que el mecanismo es el mismo.

  3. Rompememes:

    Hace tiempo, cuando estudié algo de hidráulica, me pregunté si las ecuaciones de dinámica de fluidos para régimen laminar (no turbulento) se podrían aplicar a la circulación. No se si a alguien se le ha ocurrido ya eso o incluso si existen modelos basados en eso. A fin de cuentas, hay cierta similitud entre los coches circulando por calles y carreteras y las partículas de un fluido por los canales. Este artículo me ha vuelto a recordar esa vieja idea :)

  4. RicardM:

    Si se vierte arena fina en un embudo, la arena se comportará de forma similar a un fluido viscoso, siempre que los granos sean suficientemente finos. Si aumentamos el tamaño de los granos, llega un momento en que el embudo se atasca, aún cuando el diámetro de los granos sea inferior al diámetro menor del embudo. La manera en que no suceda este atasco es verter los granos más lentamente. Esto evita que se “apelotonen”. Por lo tanto, reduciendo la velocidad en autovías congestionadas se pueden evitar las retenciones. La explicación teórica de porqué esto es así se me escapa…

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