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Giovedì, 20 Giugno 2024
la fisica del traffico

Perché si formano gli ingorghi in autostrada? Spesso è colpa delle "code fantasma"

Incidenti o lavori stradali non sono le uniche cause. Le code si possono creare anche spontaneamente, un fenomeno noto come "coda fantasma" e molto studiato da fisici e matematici. Vediamo di cosa si tratta

È capitato a tutti di trovarsi imbottigliati nel traffico, e di chiedersi cosa possa aver provocato la coda. A volte è colpa di un semaforo infausto. Altre volte lavori in corso, incidenti, auto in doppia fila, o altri impedimenti che riducono la carreggiata o rallentano il traffico. Ancor più spesso, però, la ragione non esiste. O meglio, è connaturata alla presenza stessa di tanti veicoli sulla carreggiata. In questi casi si parla di “code fantasma”, un fenomeno studiato dalla scienza, che emerge dal sistema complesso composto dalle auto e dai loro piloti, senza bisogno di interferenze esterne.

Un fenomeno reale

Uno studio giapponese nel 2008 ha osservato sperimentalmente il fenomeno delle code fantasma. I ricercatori dell’Università di Nagoya hanno fatto guidare 22 volontari lungo un anello stradale lungo 230 metri a velocità e distanza costanti. Nei primi minuti, il traffico ha proceduto regolarmente senza intoppi. Ma poi i ricercatori hanno visto formarsi una coda che si propagava all’indietro: una coda fantasma, appunto, ed un “jamiton”, cioè l’onda di traffico che viaggia all’indietro tra le auto presenti sulla strada. 

Gli studi svolti sul tema hanno permesso di capire che si tratta di un fenomeno spontaneo, che la matematica può spiegare facilmente approcciando il traffico automobilistico come un problema di fluidodinamica. Considerando il traffico stradale come un fluido, e le automobili come particelle del fluido, è stato infatti dimostrato che superata una soglia critica di densità (il numero di macchine presenti sulla strada), la coda fantasma si produce invariabilmente, senza bisogno di errori o comportamenti scorretti o poco accorti da parte dei piloti.

Il meccanismo delle code fantasma

La teoria dice che i veicoli in viaggio su una strada sono sottoposti a due effetti contrastanti: un effetto stabilizzante legato all’azione proattiva dei piloti, che cercano di prevedere l’evoluzione del traffico e di adeguare la velocità del loro veicolo, e di contro, un effetto destabilizzante, legato al fatto che gli autisti devono decelerare quando aumenta la densità di veicoli sulla strada, e che questo cambiamento di velocità non è istantaneo. Quando la densità di automobili sulla strada supera la soglia critica, l’effetto stabilizzante della guida proattiva non bilancia più quello destabilizzante causato dai cambi di velocità, e si crea una coda fantasma, che viaggia all’indietro lungo la fila di macchine sulla via fino a quando non arriva in un’area della strada sufficientemente libera, e si dissipa naturalmente. 

Immaginatelo così: in un punto particolarmente trafficato, basta che un autista qualunque rallenti anche di poco per far si che l’autista che lo segue rallenti allo stesso modo, e poi quello dopo, e così via, i rallentamenti continuano a propagarsi all’indietro peggiorando progressivamente perché i riflessi dei piloti non sono perfetti e ogni piccolo ritardo non fa che costringere chi ci sta dietro a rallentare ancora un po’ di più, fin che il rallentamento è tale che comincia a costringere le auto a fermarsi. 

Trattandosi di un fenomeno che emerge naturalmente dalla densità di auto presenti sulla strada, non esistono purtroppo soluzioni per le code fantasma, almeno fino a quando alla guida ci saremo noi esseri umani, con tutte le nostre imperfezioni. Le auto a guida autonoma, d’altro canto, avrebbero pochi problemi a coordinarsi tra loro, e reagire con la velocità necessaria a impedire la nascita di code. Se mai arriveranno davvero sulle nostre strade, quindi, probabilmente il traffico, a meno di incidenti e lavori stradali, diventerà un ricordo del passato. 

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