Fizyka korka…

Tomasz Rożek

GN 03/2013 |

publikacja 17.01.2013 00:15

Przy polskich drogach mają – jak grzyby po deszczu – wyrastać radary mierzące prędkość samochodów. Choć ostatnio toczyła się sprawa przeciwko złapanemu na radar rowerzyście, który jechał za szybko. Czy ograniczenie prędkości zwiększa bezpieczeństwo jazdy?

Fizyka korka… henryk przondziono

Nie! Nie ma żadnych dowodów na to, że ograniczanie prędkości automatycznie zwiększa bezpieczeństwo ruchu. Nie ma też dowodów na to, że stawianie fotoradarów (czy atrap fotoradarów) czyni jazdę bezpieczniejszą. W niektórych sytuacjach fotoradar może zwiększać zamieszanie na drodze. Generalna i zawsze sprawdzająca się zasada mówi, że bezpieczna droga (i dla kierowców, i dla pieszych) to taka, na której samochody poruszają się w sposób przewidywalny.

Styl jest ważny
Według powszechnej opinii, korki powstają, bo jest za mało dróg. Ale to nieprawda. Ilość dróg ma znaczenie drugorzędne; pierwszorzędne ma ich jakość. To problem znacznie bardziej złożony. Tam, gdzie gęstość samochodów jest duża, tam rzeczywiście łatwiej o korek, ale ważne są także inne czynniki. Przede wszystkim kultura jazdy. W krajach południowych korki występują znacznie częściej niż na przykład w Skandynawii. Nawet porównując tereny o tej samej ilości samochodów w przeliczeniu na kilometr drogi. Dlaczego styl jazdy jest ważny? Fizycy ruch samochodów porównują z przepływem wody. Na jezdni za wszelką cenę trzeba zachować ruch analogiczny do przepływu laminarnego. To taki, w którym kolejne warstwy płynu nie ulegają mieszaniu. Gdy w rzece poruszających się samochodów zaczynają pojawiać się wiry (przepływ z laminarnego staje się turbulentny), kłopoty są już blisko. Te wiry to wyrwa w jezdni, roboty drogowe, wypadek czy zwężenie. Wiry to także skrzyżowanie, zbyt brawurowa, ale także zbyt wolna jazda jednego z samochodów.

Nie wszystkiego da się uniknąć. W mieście nie sposób pozbyć się skrzyżowań, chociaż… Gdyby dobrze zsynchronizować sygnalizację świetlną wzdłuż głównych arterii (zrobić tzw. zieloną falę), można zminimalizować niekorzystny z punktu widzenia płynności ruchu wpływ skrzyżowań. Z punktu widzenia powstawania korków tylko jeden procent dróg w każdej aglomeracji ma kluczowe znaczenie. System musi być inteligentny i sam adaptować się do dynamicznej sytuacji. Gdy samochodów jest więcej, na niektórych kierunkach dozwolony czas przejazdu (czas świecenia zielonego światła) powinien się wydłużać. W Kansas City w USA na jednej z najbardziej obciążonych ulic w mieście zainstalowano system adaptujących się do sytuacji oznaczeń drogowych. Obliczono, że ogranicza on korki o 13 proc. (zaoszczędzono 100 tys. godzin oraz 350 tys. litrów benzyny).

Zamek błyskawiczny
Płynny ruch gwarantują także ronda i bezkolizyjne skrzyżowania. Ale te wymagają dużej ilości miejsca, a z tym w miastach jest problem. Poza tym bezkolizyjne zjazdy sprawdzają się tylko wtedy, gdy kultura jazdy kierowców jest na odpowiednio wysokim poziomie. Chodzi między innymi o wpuszczanie jadących kończącym się pasem na „zamek błyskawiczny”. Dlaczego tak ważne jest, by samochody jechały laminarnie, a nie turbulentnie? Bo ten ostatni rodzaj ruchu jest nieprzewidywalny, a chaos to ostatnia rzecz, która powinna występować na drodze. Nawet najnowsze rozwiązania technologiczne niewiele pomogą, jeżeli do trudnych warunków jazdy nie będzie dostosowana kultura jazdy. Kolumna samochodów ma pewną bezwładność. Gdy nagle hamuje ktoś na jej początku, na błysk czerwonych świateł zaczynają się zatrzymywać samochody jadące dalej. Każdy następny zatrzymuje się później (co oczywiste) i każdy następny zatrzymuje się na dłużej. Gdy pierwszy samochód w kolumnie zaczyna przyspieszać, w kolejnym pedał gazu zostanie przyciśnięty nieco później. To także oczywiste, ale to, co istotne, jego przyspieszenie będzie mniejsze. Samochód trzeci w kolejce ruszy jeszcze później, z powodu reakcji drugiego kierowcy i swojej własnej. W efekcie nawet na szerokiej drodze hamowanie jednego samochodu może spowodować całkiem spory zamęt. Ten mechanizm bardzo dobrze widać, czekając na zmianę świateł na skrzyżowaniu. Zapalenie zielonego światła nie oznacza, że wszyscy ruszają równocześnie. Niektórzy dopiero wtedy przekręcają kluczyk w stacyjce, inni dopiero wtedy włączają pierwszy bieg. W efekcie na zielonym świetle przejeżdża tylko kilka, kilkanaście samochodów. Korek powodować mogą znacznie bardziej, wydawać by się mogło, niewinne poczynania na drodze niż brawura. Na zatłoczonej szosie wystarczy jeden nieprzewidywalny ruch. Zmiana pasa „na wcisk” albo wymuszenie lub przepuszczenie kogoś z bocznej drogi. Kolejne samochody nie wiedząc, co się dzieje, zaczynają zwalniać. I korek gotowy. W tym kontekście warto wspomnieć o tym, że z punktu widzenia płynności ruchu niepożądane jest przepuszczanie kogoś z boku. Nie powinno się ustępować miejsca tym, którzy akurat czekają na drodze podporządkowanej. To wprowadza lokalne zaburzenie, czynnik, którego inni kierowcy nie mogą przewidzieć. Bardzo często kończy się to zakorkowaniem drogi.

Mądre znaki
Czynnikami, które mają wpływ na płynność jazdy, są także rozmowa przez telefon komórkowy, palenie papierosa czy jedzenie kanapki w trakcie prowadzenia samochodu. Przewidywalność ruchu powinny zapewniać odpowiednio rozstawione znaki drogowe i mądre ograniczenia prędkości. Gdy jednak znaki czy światła ustawione są w sposób nieodpowiedzialny, nie polepszają, tylko pogarszają sytuację. Są źródłem chaosu, a nie porządku. Przykładów każdy kierowca może podawać na pęczki. Ja podam tylko jeden. Na warszawskich Młocinach, na niezbyt uczęszczanym skrzyżowaniu ulic Zgrupowania AK „Kampinos” i Encyklopedycznej, inżynier ruchu ustawił 64 sygnalizatory świetlne.

Zwykle światła są wyłączone. Dlaczego? Gdy działają, kierowcy są tak zdezorientowani, że natychmiast tworzy się korek. Nawet tramwaje z zajezdni nie potrafią wyjechać. Gdy światła są wyłączone, korek znika, a ruch przebiega płynnie. A wracając do ograniczenia prędkości. Im wolniej, tym bezpieczniej? Niekoniecznie. Jest pewne minimum, granica prędkości. Gdy samochody poruszają się zbyt wolno, wcale nie ułatwia to ruchu. Ta prędkość graniczna jest zależna od typu drogi (jakości, ilości pasów, zakrętów czy wzniesień), a także od ilości poruszających się nią samochodów. Ograniczenia prędkości powinny być określane właśnie na podstawie takiej analizy. Ruch może być wolniejszy, o ile pozostanie płynny. Zbyt wolny nie jest wskazany z wielu powodów. Wydłuża czas przejazdu, a to wiąże się z tym, że w ciągu godziny drogą przejedzie mniej samochodów. Ograniczenie ich prędkości np. do 30 km/h na trasach przelotowych nie zmniejszyłoby więc wcale ilości korków. Przeciwnie, byłoby ich źródłem. Prędkość optymalna zależna jest oczywiście od liczby samochodów na jezdni. Dlatego jednym z lepszych rozwiązań jest stosowanie wyposażonych w fotokomórki elektronicznych znaków drogowych. Mogą ograniczać (albo znosić ograniczenie) prędkość w zależności od natężenia ruchu, warunków atmosferycznych czy wypadku, który zdarzył się kilka kilometrów dalej. To wszystko działa pod warunkiem, że ktokolwiek przejmuje się tym, co one wskazują. Kilka lat temu w Fargo, w Dakocie Północnej w USA, przeprowadzono dokładne analizy skuteczności takich systemów. Okazało się, że adaptujące się do sytuacji na drodze oznaczenia pionowe skutkują prawie 20-procentową redukcją czasu podróży i redukują zużycie paliwa o około 13 proc.

Z masowych do indywidualnych
Inteligentna sygnalizacja świetlna, zatopione w asfalcie czujniki natężenia ruchu czy skomplikowane systemy wykorzystujące technologie satelitarne... to wszystko, gdy jest mądrze stosowane, może ograniczyć ilość korków i zwiększyć bezpieczeństwo na drodze. Ale coraz częściej mówi się o tym, by z systemów ogólnych przejść na indywidualne. By wyposażyć samochody w narzędzia, które umożliwią im (samochodom) dogadywanie się między sobą. Takie systemy już działają w samochodach z najwyższej półki. Z symulacji komputerowych wynika, że gdyby takie urządzenia zainstalować tylko w co 10. samochodzie, ilość korków spadłaby aż o około 30 proc., a czas opóźnień nawet o 50 proc. Ale to już temat na zupełnie inny artykuł.

Dostępna jest część treści. Chcesz więcej? Zaloguj się i rozpocznij subskrypcję.
Kup wydanie papierowe lub najnowsze e-wydanie.