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獨厚心得

春節返鄉高速公路不塞車的祕密!

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春節連續假期馬上就要到了,屆時電視新聞仍免不了來一則「國道壅塞(或不壅塞)」的應景新聞,而提到這個,在鼠年春節來臨之前,莽斯特也應景地跟大家分享人、車、螞蟻、網路、細胞一路暢通的祕密,那就是《壅塞學》。但是要揭開「壅塞」的神祕面紗前,你的腦袋可得裝點料。

這裡莽斯特就先來簡單說明一下,一個關於理解壅塞主題的良好模型:

這個模型就是「ASEP」(Asymmetric Simple Exclusion Process,非對稱簡單排斥過程),看似困難,但卻是非常容易理解的單純模型,所以,忍耐一下,且聽莽斯特繼續道來……

ASEP模型規則是「先準備很多格子,排成一直線。假設一個格子裡頂多只能放一顆球,並隨便挑幾個格子把球放進去。接著,把球全部往右移一格。假如隔壁的格子本來就裝了球,就不移動。」用這樣單向移動的規則來模擬朝著同一方向的移動的人潮或車潮,相信大家都能簡單理解。

然後我們定義臨界密度1為格子全滿(每個格子都有一顆球),而0為格子中無球,經過ASEP模型會發現,當臨界密度為0.5時,就會產生「相變化」*從不壅塞的狀態轉變為壅塞的狀態。因此,簡單的說,如果經由號誌或閘道管制,讓道路上的車輛臨界密度不超過0.5,理論上可以解決國道壅塞問題。

當然,車輛在各路段行駛或許還有各種實際的狀況考量,比如:緩坡、收費站、車禍等現場狀況都會影響行車速度,進而影響某段道路車輛的臨界密度,因此,如何整體設計一個理想的系統,正是壅塞學希望以物理學的手法,將複雜的壅塞狀況還原為單純的要素,在模型化、解析模型後,能夠實際應用於生活之中。

這門新的學科,若要認真探究,可得精通物理與數學等專業領域,如果真要看門道,除了拜讀《壅塞學》之外,還得對流體力學與統計力學等有較深入的認識。當然,作者西成活裕著作《壅塞學》並非設定為「專業讀物」,對於群眾行為之一的「壅塞」主題有興趣的讀者,仍可在翻看本書第一章「雍塞是什麼?」之後,即按照自己的喜好與知識涉獵程度隨意翻讀。

*統計力學中,以「相」稱呼狀態,在此指從自由無壅塞狀態轉變為壅塞狀態。

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