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好讀周報/為什麼會塞車?車陣最前端到底發生了什麼事?

國道塞車。聯合報系資料照/記者劉明岩 攝影
國道塞車。聯合報系資料照/記者劉明岩 攝影

文/洪介興(台北市石牌國中教師,教育部適性教學計畫「數學建築活動」教案設計人)

每逢長假,媒體總是報導國道塞車的新聞,每天上下班的尖峰時間,人口集中的地區也有塞車的狀況,你是否曾經仔細想過塞車的原因呢?為什麼大家要塞在路上不動?車陣的最前端又是怎樣的狀況?

●考考你/前面若有30台車 通過路口要多久

我們先從有號誌燈的路口談起,假設現在我們因為紅燈而停下,且前面有30台轎車,那麼我們需要幾秒的時間才能通過前面的路口呢?

理想上,只要一綠燈,所有等待的車子就可以一起用相同的速度前進,但其實這是不可能的,每個駕駛都是等到前一台車開動一小段距離以後才開始前進,以每台車等待1.5秒計算,要綠燈亮起45秒後我們才會開動。

由於前面有30台車,所以我們距離路口大約會有160公尺的距離,由於剛起步比較慢,前5秒大約走20公尺,接下來13秒把剩下的140公尺走完,再加上通過路口要2至3秒,總共需要行進約20秒;再加上前面等待的45秒,要通過這個路口大約需要65秒。

如果這個路口的綠燈只有60秒,我們很可能就正好會被下一個紅燈攔下,最令人難以接受的是,這60秒中絕大多數的時間都是在等前面的車子開動!如果所有的車子可以同時起步,就不會浪費這些時間了不是嗎?

●看實際/兩車隔2秒距離 有狀況才可應變

但事實上,駕駛們等待前車前進一段距離後再開動的行為,其實才是比較合理的駕駛方式。如果後車貼著前車駕駛,那麼當前車一減速,不論反應再怎麼快,因為是前車先開始減速,兩車間的距離必定會縮小,只要距離太近就一定會撞上。

一般會建議後車和前車要相隔2秒以上的距離,遇到突發狀況時,才有比較足夠的時間可以應變。因此對單一條車道而言,若以每兩輛車都至少相隔大約2秒計,60秒的時間最多大約只能讓30輛左右的車輛通過

假設某條馬路由西向東有兩條直行車道,路口處每60秒變換一次紅綠燈,也就是每2分鐘會有60秒的綠燈可以直行。根據前面的計算可知,每2分鐘大約有60台由西向東的直行車可以通過,如果每2分鐘想通過的車子超過60台,那麼此處就會開始產生堵塞

最壞的狀況就是堵塞久了以後,可能回堵到前一個路口,當發生這樣的情形,前一個路口消化車輛的速度就會被大幅減低,進而產生更嚴重的大塞車!

如果路口的綠燈秒數小於車流的起動秒數,我們很可能就正好會被下一個紅燈攔下。(繪圖/洪介興)
如果路口的綠燈秒數小於車流的起動秒數,我們很可能就正好會被下一個紅燈攔下。(繪圖/洪介興)

●告訴你/車距過小 導致減速 高速公路 就會堵車

有時候高速公路上會出現一大段路的車子完全動彈不得,這又是怎麼一回事呢?

當前車因為某種緣故而減速,受到前車的影響,後車也勢必會跟著減速。這時,如果後車離前車太近,因為緩衝的距離較小,所以後車會有較大的反應,而做出比前車更急、更大幅的減速

只要車輛間的車距較小,這個效應就會持續向後傳遞,也就是第三台車會比第二台車更大幅地減速,而第四台車又會比第三台車更大幅地減速,依此類推……;不久後,就會有一輛車減速到幾乎停止,而下一台車會是停止後一下下再開動,再下一台車停止的時間會比前一台車更長,依次越後面的車停止時間越長,車陣也就越來越長。

假設現在我們因為紅燈而停下,且前面有30台轎車,那麼我們需要幾秒的時間才能通過前面的路口呢?(繪圖/洪介興)
假設現在我們因為紅燈而停下,且前面有30台轎車,那麼我們需要幾秒的時間才能通過前面的路口呢?(繪圖/洪介興)

●怎解套/龜速車有緩衝空間 可以終止減速效應

能緩解這種連鎖效應的救星是俗稱的「龜速車」,它們的特性是明明距離前車很遠,自己也還沒達到最高速限,卻不願加速。絕大多數的駕駛都希望車速能快就盡量開快,假如前面擋著一台龜速車,後面的駕駛往往心情不會太好,因此龜速車通常是背負罵名,但這回,它卻將成為英雄。

由於龜速車和前車保持相當遠的距離,所以當前車減速時,它有很大的緩衝空間,可以慢慢地減速就好,不至於減速過頭,如果前車只是短時間的減速,龜速車甚至可能完全不受影響,減速的連鎖效應就此告終。

即便在前車減速到停下的狀況,龜速車都有緩解堵塞的作用,由於它遠遠就看到前車減速,因此它能緩緩減速,不用煞得太急,前車停下時它也還有一大段距離可以慢慢往前滑,有可能在龜速車還沒停下前,前車已經開動,那麼龜速車不必停下來,原本的小車陣就這麼消除了!就算沒有完全消除車陣,龜速車停下來的時間也一定比前車短上許多。

另一種緩解減速連鎖效應的可能就是後方車流小,相隔比較久才多跟上一台車,後面跟上的車就會和龜速車一樣,比較不受前車減速的影響。

高速公路塞車成因。(繪圖/洪介興)
高速公路塞車成因。(繪圖/洪介興)

●看原因/車道匯流 容易回堵 亂變車道 影響車流

由前面說明可知,並不是把路上擺滿車才會塞車,而是當車流量大到車距都不甚寬鬆時,就有可能從一台車因某種緣故而短暫減速開始,經過連鎖效應後導致塞車,但最初開始減速的那台車為何需要減速呢?

其中一個常見原因是車道匯流,遇到上高速公路的交流道時,因為多了一些車要加入行列,如果原本的車流已經很密集,匯入的車流就會影響原本車流的行駛速度,如果要上高速公路的車很多,就容易在交流道前形成回堵

另一個車子會突然減速的原因,是被任意變換車道的魯莽駕駛切到前面,這時候被切的一方只好減速拉開與前車的距離,如果後面的車子又跟得很緊,就要進入通往堵塞的連鎖效應了

身為有素養的公民,行車時一定要注意與前車維持足夠的距離,除了安全因素,還能避免壅塞發生。此外,也不該輕率變換車道,絕不要為了求快、貪圖自身一點便利,帶給其他用路人更大的麻煩。

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