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2017年1月 4日 (水)

自然渋滞はなぜ起こる?

高速道路でしばしば自然渋滞が起きる。大抵はトンネルの前だったり、大きなサービスエリアの前だったりする。そこで、トンネルの前での減速が原因で自然渋滞が起きるのかどうか考えてみた。
 
多分、交通工学では、自然渋滞はきちんと定式化されていると思うし、素人考えなので、専門家から見たら陳腐かもしれないが、一つの考え方としてみていただければ嬉しい。
ここで、仮定として、時速100 kmで走行している自動車がトンネルに差し掛かり、急に速度制限の時速80 kmに減速したとします。
 
14台の車が車間距離50 mでその後に同じ速度で続いている場合を考えることとします。
 
前の車が時速80 kmに減速して、後続の車は車間距離 10 m まで近づいて減速しますが、近づき過ぎたため、時速80 kmよりさらに10%遅くなって、車間距離が50 mに回復してから再加速するとします。
さらにその後ろの後続車両も前の速度より10%減速するとします。これを繰り返すと、最終的にはほとんど止まってしまうということです。下の図はその関係をグラフにしたものです。

車間距離が50 mの場合、減速で車間距離を10 mまで近づいてしまうと後続車15台目50mぐらいで渋滞が起きてしまうことがわかります。前の車が減速したときに、車間距離を50 mのままにしておけば、原則的には渋滞は起きないのですが、車間を詰めてしまうために渋滞が起き始めるようです。


車間距離が100 mの場合は、下の図のように一部の車が車間距離を詰めたとしても渋滞が起きにくいことも分かります。すなわち、全ての車がある程度車間距離を取っていれば渋滞が起きにくいのですが、交通量が多いと、全ての車が車間距離を詰めているため、一台の車が減速しただけで、後続車のそれ以上の減速を引き起こして、自然渋滞になると思われます。車間距離が50 mの場合、減速で車間距離を10 mまで近づいてしまうと後続車15台目ぐらいで渋滞が起きてしまうことがわかります。前の車が減速したときに、車間距離を50 mのままにしておけば、原則的には渋滞は起きないのですが、車間を詰めてしまうために渋滞が起き始めるようです。


車間距離が100 mの場合は、下の図のように一部の車が車間距離を詰めたとしても渋滞が起きにくいことも分かります。すなわち、全ての車がある程度車間距離を取っていれば渋滞が起きにくいのですが、交通量が多いと、全ての車が車間距離を詰めているため、一台の車が減速しただけで、後続車のそれ以上の減速を引き起こして、自然渋滞になると思われます。 100m
 

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