Por que diabos, de repente, ocorre um engarrafamento do nada?

Você está dirigindo na estrada quando, de repente, fileiras intermináveis de luzes de freio aparecem à frente. Não há acidente, nenhum semáforo, nenhuma mudança no limite de velocidade ou estreitamento da pista. O que diabos então está acontecendo? Quando o trânsito praticamente para sem motivo aparente, isso é chamado de "congestionamento fantasma", um fenômeno curioso, irritante e emergente cujo comportamento ganha vida própria, maior que a soma de suas partes.

Mas, apesar disso, podemos modelar esses engarrafamentos, até mesmo entender os princípios que os moldam, e estamos mais perto do que você imagina de prevenir esse tipo de ocorrência no trânsito no futuro.

Para que um "engarrafamento fantasma" se forme, deve haver muitos carros na estrada, lógico.

Isso não significa que haja necessariamente carros demais para atravessar um trecho da rodovia sem problemas, pelo menos não se cada motorista mantiver a mesma velocidade e distância constantes dos outros motoristas.

Nesse trânsito denso, mas fluido, basta uma pequena perturbação para desencadear a cadeia de eventos que causa um engarrafamento.

Digamos que um motorista freie levemente. Cada motorista subsequente freia um pouco mais forte, criando uma onda de luzes de freio que se propaga para trás pelos carros na estrada.

Essas ondas de parada e partida podem viajar por quilômetros ao longo de uma rodovia.

Com uma baixa densidade de carros na estrada, o tráfego flui suavemente porque pequenas perturbações, como carros individuais mudando de faixa ou reduzindo a velocidade em uma curva, são absorvidas pelos ajustes de outros motoristas.

Mas, quando o número de carros na estrada excede uma densidade crítica, geralmente quando os carros estão espaçados a menos de 35 metros de distância, o comportamento do sistema muda drasticamente. Ele começa a apresentar instabilidade dinâmica, o que significa que pequenas perturbações são amplificadas.

A instabilidade dinâmica não é exclusiva de congestionamentos fantasmas, ela também é responsável por gotas de chuva, dunas de areia, padrões de nuvens e muito mais.

A instabilidade é um ciclo de feedback positivo. Acima da densidade crítica, qualquer veículo adicional reduz o número de carros por segundo que passam por um determinado ponto da estrada.

Isso, por sua vez, significa que leva mais tempo para um engarrafamento local se dissipar em um trecho da estrada, aumentando ainda mais a densidade de veículos, o que eventualmente resulta em tráfego intermitente.

Os motoristas tendem a não perceber que precisam frear com bastante antecedência em relação a um congestionamento, o que significa que acabam tendo que frear com mais força para evitar uma colisão.

Isso intensifica a onda de frenagem de veículo para veículo.
Além disso, os motoristas tendem a acelerar muito rapidamente após uma desaceleração, o que significa que tentam dirigir mais rápido do que o fluxo médio de tráfego à sua frente.
Então, eles precisam frear novamente, eventualmente produzindo outro ciclo de feedback que causa mais tráfego intermitente.

Em ambos os casos, os motoristas pioram o tráfego simplesmente porque não têm uma boa noção das condições à sua frente.

Carros autônomos equipados com dados sobre as condições de tráfego à frente, provenientes de veículos conectados ou sensores na estrada, podem ser capazes de neutralizar o tráfego fantasma em tempo real.

Esses veículos manteriam uma velocidade uniforme, dentro das normas de segurança, que correspondesse à velocidade média do fluxo geral, evitando a formação de congestionamentos.

Em situações onde já existe um congestionamento, o veículo autônomo seria capaz de antecipá-lo, freando mais cedo e de forma mais gradual do que um motorista humano, reduzindo a intensidade do congestionamento.

E não seriam necessários muitos carros autônomos. Em um experimento recente, um veículo autônomo para cada 20 motoristas humanos foi suficiente para atenuar e prevenir congestionamentos.

Um dos maiores desencadeadores de "congestionamento fantasma" se origina em outro fenômeno real frequentemente chamado de "curiosidade excessiva". Embora a curiosidade possa ser um fator intrínseco do ser humano, o principal problema é a distração e a redução repentina da velocidade, o que cria condições perigosas na estrada.

Quando os motoristas reduzem a velocidade inesperadamente para observar um acidente ocorrido anteriormente, muitas vezes causam congestionamentos e aumentam a probabilidade de colisões traseiras com veículos que vêm atrás e não estão preparados para a parada repentina.

As autoridades recomendam enfaticamente que os motoristas mantenham os olhos na estrada e uma velocidade segura e constante ao passar por locais de acidentes para garantir a segurança deles, de outros motoristas e dos socorristas.

Os congestionamentos não são apenas um incômodo diário, são uma das principais causas de fatalidades, desperdício de recursos e poluição que ameaça o planeta.

Mas novas tecnologias podem ajudar a reduzir esses padrões, tornando nossas estradas mais seguras, nossos deslocamentos diários mais eficientes e nosso ar mais limpo.

E da próxima vez que você estiver preso no trânsito, pode ser útil lembrar que outros motoristas não estão necessariamente dirigindo por maldade, mas simplesmente desconhecem as condições da estrada à frente e dirigem de acordo com a sua experiência.