O curioso fenmeno do engarrafamento fantasma replicado em uma pista LEGO

Ns j falamos em mais de uma oportunidade sobre o curioso fenmeno do “engarrafamento fantasma“, aqueles inexplicveis ​​congestionamentos em trechos de rodovia sem acidentes, obras ou outros gargalos bvios? Um estudo realizado em 2008 poder cientistas japoneses estudou o assunto e descobriu que se trata de pura fsica. Um experimento simples mostra que, quando a densidade de veculos em uma estrada ultrapassa um certo limite, os congestionamentos surgem devido a instabilidades fundamentais inerentes s interaes entre mltiplas partculas.

Em outras palavras, apenas alguns motoristas com comportamentos um pouco inconsistentes na estrada eventualmente causaro uma onda de engarrafamentos.

A causa dos chamados “engarrafamentos fantasmas” sempre foi bastante controversa. A maioria dos pesquisadores de trfego acreditavam que mesmo os engarrafamentos fantasmas tm causas externas, sejam elas a convergncia de trfego, curvas, subidas ou at mesmo alguns motoristas imprudentes mudando de faixa abruptamente.

Mas os pesquisadores japoneses argumentaram que os engarrafamentos surgem espontaneamente simplesmente se a densidade de veculos exceder um certo valor crtico. Yuki Sugiyama, fsico da Universidade de Nagoya, no Japo, afirmou que as previses desses modelos coincidiram com as observaes do trfego em rodovias.

Mas ningum havia realizado um experimento controlado, ento Yuki e seus colegas pediram a voluntrios que dirigissem diferentes nmeros de carros em fila nica em uma pista circular de 230 metros de circunferncia.

Os veculos comearam uniformemente espaados e os motoristas foram instrudos a manter uma velocidade de 30 km/h e uma distncia segura do carro da frente.

Nesse sentido o canal do YouTube Brick Technology replicou o experimento de Yuki com uma simulao de trfego com peas LEGO como uma verso em miniatura. Embora envolva uma pista circular sem cruzamentos ou curvas, os resultados so semelhantes ao que podemos encontrar na vida real.

Primeiro, ele constri a pista usando orientao magntica e, em seguida, os carrinhos. Eles so programados para se comportarem como motoristas humanos ou robs, acelerando, freando e parando.

Os resultados dependem da densidade do trfego, pois um carro a mais pode causar lentido em todos. Ento, ele adiciona fatores de confuso: um motorista bbado, depois um humano real com um controle remoto e, finalmente, aumenta o limite de velocidade.

No final, um caos total. Voc pode ter a impresso de que robs dirigem melhor, mas lembre-se de que no h pedestres andando na pista.

Como podemos ver claramente tanto na simulao acima, quanto em um vdeo do experimento mostrado abaixo, o trfego inicialmente flui sem problemas. Mas, como os motoristas no mantm exatamente a mesma velocidade, logo surgem pequenas variaes no espaamento entre os veculos e, em menos de um minuto, os carros se agrupam em um ponto da pista.

Os motoristas precisam reduzir a velocidade e at parar dentro do grupo de carros para depois acelerar ao escapar dele. O limite de densidade crtica, nesse caso, foi de 22 veculos (18 no LEGO): os agrupamentos ocorreram com 22 ou mais carros, mas se resolveram com menos de 22.

Os congestionamentos nas grandes metrpoles no so apenas um incmodo dirio, so uma das principais causas de fatalidades, desperdcio de recursos e poluio que ameaa o planeta. O problema pode ser reduzido, mas poucas vezes 100 resolvido, com sincronizao de semforos.

J nas rodovias, novas tecnologias podem ajudar a reduzir esses padres. Voc provavelmente j cruzou com um redutor de velocidade no meio do nada ou do mato, que parecem no fazer sentido, pois fazem.

Os engenheiros de trnsito, com base em modelos matemticos de Yuki e e outras dezenas de modelos topolgicos, colocam estes redutores em lugares chave para evitar que dezenas ou centenas de metros frente no ocorram colises traseiras ou engavetamentos, tornando nossas estradas mais seguras e nossos deslocamentos dirios mais eficientes.