Trafik Neden Sıkışıyor Derseniz Arka Plandaki Bilimi Öğrenin

Trafik sıkışıklıkları ve kalabalık otoyollar, hepimizin uğraşması gereken can sıkıcı gerçeklerdir. Ancak özellikle büyük şehirlerde yaşayanların deneyimlediği ve sebebini sorguladıkları garip bir durum vardır. Bu ortada kaza ya da polis çevirmesi gibi hiçbir sebep yokken meydana gelen trafik sıkışıklıklarıdır. Kalabalık bir yolda ilerlerken birden önünüzdeki trafik yavaşlar ve durmak zorunda kalırsınız. Bir süre bu biçimde adım adım ilerlersiniz ve sonra da mucizevi bir biçimde trafik açılıverir. Peki bu gizemli trafik sıkışıklığına ne sebep oluyor?

Az önce yaşadığın şey aslında hayali bir trafik (phantom traffic jam) denilen bir fenomendir. Birden fazla trafik şeridini yavaşlatan hayali bir trafik sıkışıklığı, tek bir sürücünün gereksiz yere frene basmasından bile kaynaklanıyor olabilir. Bunun nasıl gerçekleştiğini anlamak için gelin konuya biraz daha detaylı bakalım.

Trafik Sıkışıklığının Ardındaki Bilim

Konuyla ilgili bir çalışma 2007 yılında yapıldı. Araştırmada yaklaşık 73 m çapında bir çemberin etrafında dolaşmak için 22 tane araba kullanıldı. Sürücülerden saatte 30 km’lik bir hızı korumaya çalışmaları ve arabalar arasında 10 metrelik bir boşluk bırakacak biçimde sürüş yapmaları istendi.

Deneyin başlangıcında arabalar kendilerine söylendiği gibi dönüşlerini gerçekleştirirken bir anda beklenmeyen bir durum gerçekleşti. Kameraların önüne denk gelen bölgede, yavaş yavaş arabalar kümelenmeye başladı. Tahmin ettiğiniz gibi sonrasında da trafik sıkışması oluştu. Daha sonra bu deneyin benzerleri yapıldığında sonuç yine aynıydı.

Hayali Trafik Sıkışıklığı Neden Oluşuyor?

Hayali bir trafik sıkışıklığının nasıl oluştuğunu anlamak için, ilk önce gerçek trafikte mevcut olan ve bir sıkışmaya olası bir şekilde katkıda bulunabilecek etkilerin farkında olmak önemlidir. Farklı araç tipleri, sürücülerin bazı öngörülemeyen davranışları, rampalar, kavşaklar, şerit değiştirme bunlardan sadece birkaçı.

Hayalet trafik sıkışmasının bu etkilerin birleşiminden kaynaklandığını düşünebiliriz. Bu düşünce gerçek dünyada elbette de doğrudur. Ancak, matematiksel modelleri incelemenin en büyük avantajlarından biri, bu çeşitli etkilerin teorik analiz veya bilgisayar simülasyonlarında kapatılabilmesidir. Bu, herhangi bir rampası olmayan tek şeritli bir otoyolda bir dizi özdeş sürücü oluşturur.

Trafik Sıkışıklığını Anlamak İçin Matematiksel Modeller Kullanıyoruz

Bu nedenle, matematikçiler, fizikçiler ve trafik mühendisleri birçok türde trafik modeli tasarlar. Mikroskobik modeller araç-araç etkileşimlerini tanımlamada iyidir. Bilim insanları uzun yıllardır kalabalıkların dinamiğini anlamak için çeşitli modeller geliştiriyor. Genelde kalabalıkların dinamiğini de akışkanlar mekaniği aracılığı ile anlamaya çalışıyorlar. Akışkanlar mekaniği, akışkan olarak adlandırılan maddelerin (genel olarak sıvılar ve gazlar) fiziksel davranışlarını inceleyen bilim dalıdır.

Bu modeller, pek çok aracı içeren büyük ölçekli olayları anlamada etkilidir. Çoğumuz “akışkan” kelimesini duyduğumuzda suyu düşünürüz. Ancak fizikçiler akışkanlıktan bahsettikleri zaman, kuş sürülerinden, bir kalabalıktaki yayaların hareketlerine kadar her şeyi bu kapsamda inceliyorlar. Trafik sıkıştığı zamanlarda da aynı bir sıvı gibi davrandığı için aynı kapsamda ele alınıyor.

Matematiksel modellemeler ile ilgili temel sıkıntı insan psikolojisi faktörünün denklemlere dahil edilememesidir. İnsan davranışları düzensiz ve tam olarak öngörülemez. Aynı koşullardaki iki insan tamamen farklı davranabilir. Bu nedenle modeller her zaman doğru biçimde çalışmaya belir.

Hayalet Trafik Sıkışıklığı Nasıl Oluşuyor?

trafik sıkışıklığı
Trafik yoğunluğu artıp da araçlar birbirlerine daha yakın olduğunda, trafik de sıvıların akışına benzer bir şekilde akmaya başlıyor. Tahmin edeceğiniz gibi, trafik daha da yoğunlaştığında ortaya çıkan durum katı fazı andırıyor. Araçların topluca hareket ettiği bu fazda da araçlar birbirine daha bağımlı hale geliyor.

Düzgün bir trafik akışında, tüm araçlar otoyol boyunca eşit bir şekilde dağılmıştır. Sonucunda hepsi aynı hızda hareket eder. Bu koşullar altında, bu trafik akışı sonsuza kadar sürer. Hayali bir trafik sıkışıklığı, yoğun trafikteki bir arabanın biraz yavaşladığı anda başlar. Bu yavaşlama aracın arkasındaki arabanın daha da yavaşlamasına neden olur. Sonuçta, yavaşlama eylemi bir dalga gibi geriye doğru yayılacaktır. Sonunda trafik ortada hiçbir sorun yokken durma noktasına gelir.

Hayalet trafik sıkışıklığı önemli bir matematiksel vaka çalışması olmasının yanı sıra, ilginç ve öğretici bir sosyal sistemdir. Geriye doğru oluşan bu dalgalanma hareketi tüm sürücülerin ortak davranışlarından kaynaklanmakta. Bu durumu oluşturmak ya da önlemek aslında bizim elimizde. Sonucunda bir daha ki sefere sebepsiz bir tıkanıklığın içinde kendinizi bulduğunuzda, sisteme nasıl bir katkı sağlamış olabileceğinizi düşünmelisiniz.



Kaynaklar ve İleri Okumalar:

  • Why a Traffic Flow Suddenly Turns Into a Traffic Jam; yayınlanma tarihi: 9 Eylül 2016; Bağlantı: http://nautil.us/
  • Why do traffic jams sometimes form for no reason?; yayınlanma tarihi: 12 Ağustos 2016; Bağlantı: https://www.vox.com/
  • Big Crowds Flow Like Water in Amazing (and Terrifying) Ways; yayınlanma tarihi: 4 Ocak 2019; Bağlantı: https://www.psychologytoday.com/

Dip Not:

Matematiksel, 2015 yılından beri yayında olan ve Türkiye’de matematiğe karşı duyulan önyargıyı azaltmak ve ilgiyi arttırmak amacıyla kurulmuş bir platformdur. Sitemizde, öncelikli olarak matematik ile ilgili yazılar yer almaktadır. Ancak bilimin bütünsel yapısı itibari ile diğer bilim dalları ile ilgili konularda ilerleyen yıllarda sitemize dahil edilmiştir. Bu sitenin tek kazancı sizlere göstermek zorunda kaldığımız reklamlardır. Yüksek okunurluk düzeyine sahip bir web sitesi barındırmak ne yazık ki günümüzde oldukça masraflıdır. Bu konuda bizi anlayacağınızı umuyoruz. Ayrıca yazımızı paylaşarak da büyümemize destek olabilirsiniz. Matematik ile kalalım, bilim ile kalalım.

Sibel Çağlar

Merhabalar. Matematik öğretmeni olarak başladığım hayatıma 2016 yılında kurduğum matematiksel.org web sitesinde içerikler üreterek devam ediyorum. Matematiğin aydınlık yüzünü paylaşıyorum. Amacım matematiğin hayattan kopuk olmadığını kanıtlamaktı. Devamında ekip arkadaşlarımın da dahil olması ile kocaman bir aile olduk. Amacımıza da kısmen ulaştık. Yolumuz daha uzun ama kesinlikle çok keyifli.
Başa dön tuşu