Kiedy zagęszcza się korek przed zwężeniem drogi, coraz mniej samochodów znajdujących się z przodu zatoru opuszcza zakorkowane miejsce - pisze DZIENNIK. To samo dziwaczne zjawisko możemy czasem zaobserwować, stojąc w kolejce po popcorn. W miarę jak kolejka staje się dłuższa, sprzedający podaje torebeczki z popcornem coraz wolniej tylko dlatego, że coraz więcej ludzi czeka - dodaje gazeta.

  Poniedziałek - korek. Wtorek - korek. Środa, czwartek, piątek to samo. Sobota - jeśli mieszkasz w Warszawie - korek. Problemy z dojazdem do pracy to zmora naszych czasów. Stojąc w korkach, stresujemy się, wdychamy szkodliwe spaliny, a tym samym narażamy na kłopoty z sercem i krążeniem. Korki to również zwiększona emisja CO2 (samochód zużywa najwięcej paliwa podczas ruszania z miejsca), a zatem - zatruwanie środowiska.

  Ale to nie koniec kłopotów. Oblicza się, że zatory komunikacyjne na terenie Unii Europejskiej przynoszą rocznie 50 mld euro strat, co stanowi 0,5 proc. PKB Wspólnoty, a do roku 2010 odsetek ten może wzrosnąć nawet do 1 proc. Skąd się biorą te koszty? Stojąc w korkach, tracimy czas, który moglibyśmy wykorzystać na pracę. Mówiąc krótko: korki są równie dokuczliwe jak najgorsze choroby. I dlatego od dawna interesują naukowców. Uczeni badając ruch drogowy, starają się wyjaśnić, dlaczego i gdzie powstają. Na szczęście dla nas wszystkich, z powodzeniem.

  Typy korków

  Nauka o korkach, chociaż sama nie doczekała się jeszcze oddzielnej nazwy, zdołała sklasyfikować różne jego typy. Według najbardziej popularnej teorii wyróżnia się: korek klasyczny, który składa się z poruszającej się i zatrzymującej fali, ruch swobodny i tzw. ruch synchronizowany (odkryty niedawno przez Huberta Rehborna i Borisa Kernera z DaimlerChrystler Research Centre). Ten ostatni pojawia się, gdy na dwóch lub więcej pasach fale samochodów poruszają się z podobną, niewielką prędkością, chociaż poszczególne auta mogą w ramach tego ruchu przyspieszać lub zwalniać.

  Ta klasyfikacja jest oczywiście skrajnie uproszczona. Wśród badaczy ruchu drogowego istnieje bowiem daleko posunięta specjalizacja. I tak na przykład Dirk Helbing i Martin Treiber z Technische Universitat Dresden zajęli się analizowaniem różnych stadiów ruchu w okolicach wjazdów na autostrady. W zależności od natężenia ruchu uczeni ci wyróżnili: fale typu "stoisz - jedziesz", ruch synchronizowany wahadłowy czy formę jednorodną ruchu wahadłowego, która powstaje, gdy z drogi podrzędnej dość szybko daje się wjechać na autostradę.

  "Wydaje się, że nowy model opisujący ruch na drogach powstaje na świecie co dwie sekundy" - ironizuje Michael Schreckenberg z University of Duisburg w Niemczech. "Wśród modeli jest tyle rozmaitości, ile można spotkać w zoo. Przeciętnemu kierowcy żarty te mogą wydawać się mocno nie na miejscu. Jednak niesłusznie, ponieważ uczeni analizujący ruch drogowy nie poprzestali na dowcipach".

  Dyscypliny okołokorkowe

  Na Zachodzie naukowcy zainteresowali się korkami już czterdzieści lat temu. W badaniu ruchu drogowego pociągała ich mnogość dyscyplin, jakie trzeba wprząc do opisu ruchu samochodów na prostej drodze. Wykorzystywano do tego m.in. dynamikę nieliniową, mechanikę płynów, statystykę czy wreszcie teorię chaosu. Szczególnie ta ostatnia była przydatna, bo pomogła odpowiedzieć na najbardziej fundamentalne pytanie: czy powstanie korka da się przewidzieć?

  Niestety odpowiedź brzmi - nie, a przynajmniej - nie zawsze. Zgodnie z teorią chaosu bowiem ruch drogowy jest typowym układem chaotycznym. Podstawową jego cechą jest ogromna czułość na choćby niewielkie zmiany warunków początkowych. Działa tu tzw. efekt motyla, według którego motyl, machnąwszy skrzydełkami w Krakowie, może wywołać huragan na Florydzie. Na drodze zaś wygląda to tak, że jeden nieszczęśliwy manewr kierowcy, na przykład na trasie toruńskiej w północnej Warszawie, może spowodować za jakiś czas korki na Pradze. Uczonym udało się nawet wyjaśnić, dlaczego tak się dzieje.

  Otóż ruch drogowy może przypominać - co zasugerował Joseph Treiter z Ohio State University - znaną chemikom fazę przejścia. Jest to stan, w którym np. woda zamienia się w parę lub odwrotnie. Gdy para wodna jest bliska temperatury skraplania, wystarczy pojedyncza molekuła, by wywołać reakcję łańcuchową i by miliardy molekuł zmieniły się w wodę.

  Z kolei Rehborm i Kerner zauważyli, że różnym stanom skupienia wody odpowiadają różne typy ruchu drogowego - korki, ruch synchronizowany i swobodny. Badacze obserwujący ruch na autostradzie niedaleko Frankfurtu spostrzegli, że wystarczy jedno ostre hamowanie, by ruch zamienił się z wolnego w synchronizowany. A kiedy ustali się ruch synchronizowany, liczba samochodów musi spaść o połowę, by znów przywrócono ruch swobodny - co jest analogiczne do obiegu woda - para. Jak widać, teoria chaosu daje eleganckie wytłumaczenie problemu korków - skoro może je wywołać wszystko i wszędzie, nic dziwnego, że nie da się przewidzieć momentu ich pojawienia się.

  Proste jak korek

  Dotyczy to jednak wyłącznie przypadków ekstremalnych. Najczęściej bowiem sytuacja jest boleśnie prosta - korek powstaje, bo liczba samochodów, które w danym czasie chcą przejechać jakąś drogą, jest większa od przepustowości tego odcinka. Craig Davis, badacz ruchu drogowego z Ford Motor Co., policzył, że kiedy liczba samochodów przekracza magiczną granicę dwóch tysięcy, przepustowość drogi spada przynajmniej o 10 proc. Spadek przepustowości może też nastąpić na skutek zamknięcia części jezdni czy rozkraczonej zepsutej ciężarówki. Korki mogą wywołać też źle ustawione światła lub brak ich synchronizacji albo zbyt duża liczba samochodów wjeżdżających z drogi podrzędnej na główną.

  Jak w takich sytuacjach tworzą się korki, pokazują świetne symulacje stworzone Martina Treibera z Technische Universitat Dresden, które można obejrze pod adresem www.traffic-simulation.de.

  To nie koniec. Uczeni zajmujący się ruchem drogowym zauważyli dwa zaskakujące zjawiska. Pierwsze, polegające na tym, że kiedy w miarę zagęszczania się korka przed zwężeniem drogi, coraz mniej samochodów znajdujących się z przodu zatoru opuszcza zakorkowane miejsce, badał Carlos Daganzo z University of California, Berkeley. - To samo dziwaczne zjawisko możemy czasem zaobserwować, stojąc w kolejce po popcorn - opowiada Daganzo. - W miarę jak kolejka staje się dłuższa, sprzedający podaje torebeczki z popcornem coraz wolniej, tylko dlatego, że coraz więcej ludzi czeka.

  Ten zaprzeczający zdrowemu rozsądkowi efekt udało się jednak wyjaśnić. Otóż uczeni spostrzegli, że stanie w korku powoduje, że kierowcy coraz chętniej zmieniają pas, po którym jadą. W rezultacie luki między samochodami zwiększają się (gdy ktoś wpycha się przed nas, najczęściej musimy gwałtownie zahamować, a obok powstaje dziura). A większe przerwy oznaczają, że w danym czasie mniej samochodów opuszcza zakorkowaną część drogi.

  Z pasa na pas

  Problem zmiany pasów doczekał się oddzielnych badań. Dowodzą one, że zmiana pasa wynikająca z przekonania, że sąsiedzi obok jadą szybciej, zazwyczaj jest iluzją. Zjawisko to analizował dr Don Redelmeier z University of Toronto. Redelmeier pokazywał swoim studentom nagrania z ulic Toronto, przy czym uczestnicy badań widzieli na ekranie to samo, co kierowca stojący w korku - drogę przed sobą i dwa pasy obok. Ku zdumieniu uczonego okazało się, że nawet gdy samochody na pasie obok jechały wolniej, ochotnikom wydawało się, że zmieniając pas, szybciej dojadą do celu.

  Dlaczego tak się dzieje? "Samochody, gdy jadą szybko, znajdują się w większej przestrzeni i mijają się rzadko. Natomiast gdy nie mogą rozwinąć wielkiej prędkości, pozostają blisko siebie, w efekcie w krótkim czasie może je minąć więcej samochodów i powstaje wrażenie, że jadą one szybciej. Do tego dochodzą czynniki psychologiczne. W trakcie prowadzenia auta koncentrujemy się na tym, co przed nami, a samochody wyprzedzone stają się dla nas niewidzialne. Nie zwracamy uwagi na auta, które są za nami, natomiast boli nas widok wozów, które nas mijają. Co gorsza, iluzja, że pas obok jedzie szybciej, pogłębia się wraz z gęstością korka" - wyjaśnia Redelmeier.

  Fantomy atakują

  Drugą tajemnicą związaną z ruchem drogowym są tzw. korki fantomowe. W ten sposób określa się zatory powstające na prostych drogach bez żadnej przyczyny. Według niektórych obliczeń stanowią one aż trzy czwarte wszystkich korków. Korki fantomowe zna chyba każdy kierowca. Nie ma zwężenia jezdni, żaden wariat drogowy nie spowodował wypadku, a mimo to nie jedziemy. Dlaczego?

  Pierwsza tego przyczyna jest prozaiczna. Zatory tego rodzaju pojawiają się w okolicach miejsc, gdzie godzinę, dwie lub nawet kilka temu istniał jak najbardziej zwyczajny, spowodowany np. wypadkiem zator. Jak wyjaśnia prof. Treiber, przy dużym ruchu nawet gdy przyczyna korka zniknie, zagęszczenie pozostaje, i to nieraz daleko od miejsca, gdzie powstał.

  Druga powód też jest prosty. Otóż za część korków fantomowych odpowiedzialni są sami kierowcy. I ci, którzy często zmieniają pasy - o czym było wyżej - i ci, którzy np. często hamują. A to błąd. Według Ivarsa Petersona, matematyka i redaktora Science Online, wystarczy jeden samochód jadący niezmiennie jednym pasem i często zmieniający prędkość, by powstał za nim klasyczny fantomowy korek. Wtóruje mu prof. Treiber. Gdy jadąc autem, zmuszeni jesteśmy zahamować (bo np. zbliżamy się do wjazdu z drogi podrzędnej i jadący przed nami też hamują), przestrzeń między nami a samochodem z przodu maleje. A wtedy odruchowo hamujemy jeszcze bardziej, by luka była sama jak poprzednio. Efekt: jedziemy wolniej i to samo dzieje się z samochodami za nami. W końcu gdzieś w tyle może powstać korek.

  Inny przypadek opisuje Craid Davis. Gdy zbliżamy się do miejsca wjazdu z drogi podrzędnej na naszą szosę i widzimy samochód, który chce wjechać przed nas, naciskamy na hamulec. On często robi to samo. Rada uczonych jest taka: starajmy się w takiej sytuacji hamować najmniej jak to możliwe i to zarówno wtedy, gdy jedziemy po drodze nadrzędnej, jak i gdy chcemy włączyć się do ruchu z podrzędnej. - Jeśli za bardzo nie zwolnimy, pozwoli to pojazdowi z boku wjechać na drogę z większą prędkością - tłumaczy Davis - i zapobiegamy powstaniu korka zarówno na drodze podrzędnej, jak i głównej.

  Jeźdźmy więc płynnie, nie hamujmy za często i zbyt gwałtownie, nie zmieniajmy pasów - jak widać uczeni dostarczyli nam sporo rad, które mogą wyeliminować przynajmniej część z nękających nas korków. Niestety wszystkie te rady mają wspólną wadę: nie uwzględniają naturalnej potrzeby kierowcy dojechania jak najszybciej na miejsce, choćby "po trupach".

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------

  Polskie korkowiska

  W każdym mieście są takie ulice i mosty, które wydają się stać niezależnie od pory dnia, tygodnia czy roku. By stworzyć ranking najbardziej zakorkowanych i nieprzejezdnych dróg, najlepiej sięgnąć po dane dotyczące średniego dobowego natężenia ruchu (zakorkowania jako takiego się nie bada).

  Do najbardziej obciążonych tras w Polsce należą drogi wylotowe z Warszawy oraz przelotowe przez naszą stolicę. W 2005 r. średnie natężenie ruchu na wylotach wynosiło 33,5 tys. pojazdów na dobę i było aż 3,6 razy wyższe niż średnia dla sieci dróg krajowych (ok. 9,5 tys. pojazdów). Najbardziej obciążona jest Trasa Toruńska po prawobrzeżnej stronie Warszawy - w ciągu doby przetacza się przez nią 55 tys. pojazdów.

  Prócz tras wylotowych z Warszawy trasy, na których w ciągu doby pojawia się więcej niż 50 tys. samochodów, to odcinek drogi Sosnowiec - Katowice na S67 oraz wyjazd przez Katowice na drogę A4.

  Niewiele w tyle zostaje odcinek drogi Środa Wielkopolska - Poznań z wynikiem ok. 29 tys. samochodów na dobę oraz trasa między Jaworzyną a Krakowem - ok 25. tys. Natomiast na trasie Tczew - Gdańsk pojawia się średnio 19 tys. pojazdów.

  Imponujące (a może raczej przerażające) są także dane dotyczące natężenia ruchu w godzinach porannego szczytu. Jeśli chodzi o Warszawę (i jak się wydaje - całą Polskę) na czele plasuje się most Grota-Roweckiego. Pomiary wykonane w 2006 r. wykazały, że rankiem w kierunku centrum przejeżdża nim niemal 8 tys. samochodów na godzinę. W tym samym czasie Trasą Toruńską przejeżdża ponad 5 tysięcy, a Trasą Gdańską (odcinek w obrębie miasta) - ok. 4,5 tys. samochodów na godzinę. Z kierunku Piaseczna nadjeżdża wtedy w kierunku Warszawy ok. 4,7 tys. samochodów na godzinę.