Jonathan Boreyko (till vänster) och doktorand Farzad Ahmadi övervakar fotgängaravståndet när en linje töms på The Cube i Virginia Techs Moss Arts Center. Teamet upptäckte att människor rör sig långsamt men accelererar snabbt, att packa tätt i köerna ökar fotgängarnas chanser att ta sig fram snabbare. Kredit:Virginia Tech
När du kör upp till ett trafikljus, de flesta förare kommer ganska nära bilen framför dem, lämnar bara flera fot utrymme mellan stötfångaren och nästa.
Bruket att packa tätt vid trafikljus är allmänt accepterat. Traditionellt tänkande säger ju närmare en bil är ett trafikljus, desto mer sannolikt är det att bilen passerar genom korsningen innan ljuset blir rött igen.
Tack vare ny forskning från Virginia Tech College of Engineering professorer och studenter, förare har nu en god anledning att avfärda denna felaktiga linje av vägbanans intuition.
Studien, publiceras denna månad i New Journal of Physics , använde videokameror kopplade till drönarhelikoptrar för att fånga bilder av bilar som accelererar genom ett trafikljus på Virginia Tech Transportation Institutes Smart Road. Genom att systematiskt kontrollera bilarnas packningstäthet, forskarna upptäckte att varje minskning av avståndet till ljuset kompenserades helt av den tid det tog för bilar att återfå ett bekvämt avstånd innan förarna kunde accelerera.
Förare som packar hårt i korsningar ökar inte sina chanser att ta sig igenom ljuset, och baklucka vid trafikljus kan också leda till fler påkörningar bakifrån.
"Vi varierade avståndet från stötfångare till stötfångare mellan bilar med en faktor 20 och såg praktiskt taget ingen förändring i hur lång tid det tog för bilarna att passera genom korsningen när ljuset blev grönt, sa Jonathan Boreyko, biträdande professor vid institutionen för biomedicinsk teknik och mekanik. "Resultaten betyder att det inte är någon idé att komma närmare bilen framför dig när trafiken stannar, " han sa.
Drönarbilder avslöjade att bilar tar längre tid att accelerera när de stannar närmare varandra än när de stannar längre ifrån varandra. Forskarna konceptualiserade denna aspekt av Smart Road-experimentet som den latenta värmen av övergången från ett fast, eller stannade, fas till en vätska, eller flytta, fas. Kredit:Virginia Tech
Inspirationen till forskningen kom först till Boreyko när han en dag satt i trafiken. När jag märkte att bilar var tvungna att vänta på att bilen framför dem skulle återfå ett säkert avstånd innan de kunde börja röra sig igen, han antog att i motsats till vad folk tror, det kan faktiskt vara bättre för bilar att stanna längre ifrån varandra när de går på tomgång vid ett trafikljus.
Han slog sig ihop med Farzad Ahmadi, en fjärdeårs Ph.D. student på Virginia Techs program för ingenjörsmekanik och studiens huvudförfattare, att undersöka.
Med hjälp av 10 frivilliga förare i identiska fordon, forskarna arrangerade en serie experiment vid trafikljuset på Virginia Tech Transportation Institutes Smart Road. Förare ställde sig systematiskt upp vid ljuset i en uppsättning avstånd från 1,25 till 50 fot, och en drönarhelikopter som svävade ovanför fångade kontrollerade bilder i fågelperspektiv av trafiken när förarna accelererade genom ljuset.
Analyser visade att tiden som togs för alla bilar att passera förblev relativt fast, ge eller ta ungefär en sekund, för avstånd upp till 25 fot.
De två forskarna använde det termodynamiska konceptet latent värme, energin som ett system förlorar under smältning eller avdunstning, för att beskriva vad som händer med bilar som stannat vid ett trafikljus. Fordon fastnar i en "fast fas" vid ett ljus och måste slösa energi på att "smälta" tillbaka till en "flytande fas" innan de faktiskt kan röra sig genom korsningen.
Boreyko och Ahmadi undrade om latent värme skulle ha en så dramatisk effekt på andra system, som långsamt rörlig gångtrafik. Ska personer som står i kö placera sig närmare varandra eller längre ifrån varandra för att kunna ta sig fram snabbare?
I videofilmer som fångats av en drönarhelikopter, frivilliga förare (vänster) närmar sig ett trafikljus på Virginia Tech Transportation Institute Smart Road som en del av ett experiment om optimalt bilavstånd. Forskare vid institutionen för biomedicinsk teknik och mekanik upptäckte att tät packning vid trafikljus inte ökar förarens chanser att kunna passera genom ljuset innan det blir rött igen. Kredit:Virginia Tech
Forskarna satte upp en andra omgång av experiment i The Cube vid Virginia Techs Moss Arts Center, en mycket anpassningsbar teater och laboratorium utrustad med synkroniserade kameror. Studenter på grundutbildningen Hunter Morgan, Josam Waterman, Pat Greer, och Will Doty - alla inom ingenjörsvetenskaps- och mekanikprogrammet och medförfattare till studien - lade till några villkor till sina seniordesignexperiment på mänskliga folkmassor för att testa Boreyko och Ahmadis hypotes.
"Latent värme hade nästan ingen effekt för en rad fotgängare, sade Boreyko. Ju närmare folk kom varandra, desto snabbare kunde de tömma linjen. Vi insåg att människor rör sig väldigt långsamt, men kan accelerera väldigt snabbt, vilket minimerar eftersläpningseffekten vi såg med bilarna vid trafikljuset."
Studiens resultat tyder på att både fotgängare och förare kan se avsevärda fördelar när de tar ett medvetet tillvägagångssätt för packningstäthet i linjer.
"Fotgängare som står i kö ska komma så nära varandra som möjligt om det är viktigt att köen töms snabbt, " sa Boreyko. "Men när du stöter på en trafikstockning eller stannar vid ett ljus, hålla ett säkert och bekvämt avstånd. Du kan bara behålla det avstånd du hade när du körde i full fart. Du kommer inte att förlora någon tid, men du kommer att minska oddsen för en oavsiktlig kollision bakifrån."
Ahmadi höll med Boryekos slutsats.
"När min far lärde mig att köra, han sa till mig att för att förhindra en olycka, du bör stanna så att du lätt kan se den bakre stötfångaren på bilen framför dig vid ett trafikljus, " sa Ahmadi. "Jag har aldrig gjort det förrän jag analyserade data från detta experiment."
