Anda benci duduk di tengah kemacetan. Ini menghabiskan bahan bakar, membunuh kesabaran Anda, dan menambah jam perjalanan liburan Anda. Namun inilah kebenaran yang tidak menyenangkan tentang mengapa Anda terjebak. Anda mungkin penyebabnya. Atau setidaknya, gaya mengemudi Anda berhasil.
Kita suka menyalahkan kecelakaan atau perbaikan jalan sebagai penyebab kemacetan. Rasanya adil. Ada alasan yang jelas. Namun kemacetan yang paling membuat frustrasi sering kali tidak ada penyebabnya. Itu adalah ilusi kemacetan lalu lintas. Gelombang stop-start yang bergerak mundur melalui jalan raya bahkan ketika setiap mobil bergerak maju.
Matematika menjelaskan dengan tepat bagaimana hal ini terjadi. Dan ini menyarankan solusi sederhana. Berhenti berpindah jalur.
Mengapa kemacetan terjadi tanpa kecelakaan?
Pada tahun 2008, peneliti di Jepang menempatkan 22 pengemudi di jalur melingkar. Tidak ada hambatan. Tidak ada jalan keluar. Hanya aspal yang tertutup. Mereka meminta pengemudi untuk menjaga kecepatan konstan dan jarak aman dari mobil di depan.
Hasilnya? Kemacetan total dalam hitungan menit.
Inilah yang terjadi. Seorang pengemudi mengerem sedikit lebih keras dari yang diperlukan. Mungkin mereka melihat ke bawah. Mungkin mereka lelah. Pengemudi di belakang bereaksi sedetik kemudian dan mengerem lebih keras agar tetap aman. Pengemudi berikutnya melakukan hal yang sama. Gangguan kecil awal semakin besar seiring perjalanannya mundur.
Saat gelombang mencapai bagian belakang barisan, mobil-mobil berhenti total. Mengapa? Karena keragu-raguan kecil di depan menjadi perhentian yang sulit di belakang. Tidak ada yang mengerti mengapa mereka harus mengerem. Mereka hanya bereaksi terhadap lampu rem di depan mereka.
Ini adalah aspek “hantu”. Kemacetan terjadi karena waktu reaksi manusia, bukan hambatan fisik.
Penjelasannya sangat sederhana: seorang pengemudi mengerem sedikit lebih dari yang diperlukan, dan rantai reaksi bertambah hingga pengemudi yang berada ratusan meter di belakang berhenti sepenuhnya.
Dinamika fluida perjalanan mobil
Matematikawan tidak memodelkan driver individu. Itu terlalu berantakan. Sebaliknya, mereka memperlakukan lalu lintas seperti air yang mengalir melalui pipa. Ini adalah dinamika fluida yang diterapkan pada kotak baja.
Persamaan intinya adalah $q = \rho v$.
- q adalah arus lalu lintas (kendaraan per jam melewati suatu titik).
- $\rho$ adalah kepadatan lalu lintas (berapa banyak mobil di jalan).
- v adalah kecepatan rata-rata.
Rumus ini mengungkapkan fakta yang berlawanan dengan intuisi. Menambahkan lebih banyak mobil akan meningkatkan aliran… hingga akhirnya tidak terjadi lagi. Ketika jalan menjadi terlalu padat, kepadatan ($\rho$) meningkat, namun kecepatan ($v$) menurun. Produk ($q$) turun. Anda mempunyai lebih banyak mobil, tetapi lebih sedikit mobil yang melewati satu titik setiap jamnya.
Ada kepadatan optimal. Selain itu, menambahkan satu mobil akan mengurangi efisiensi semua orang. Anda melambat untuk bergabung. Mobil di belakang Anda mengerem. Riak dimulai.
Apakah berpindah jalur benar-benar membantu Anda sampai di rumah lebih cepat?
Kebanyakan dari kita mengira jalur di sebelah kita lebih cepat. Itu adalah ilusi. Ini juga merupakan kebohongan yang dibantah oleh matematika.
Setiap pergantian jalur menimbulkan gangguan. Anda berakselerasi menuju suatu celah. Mobil di depan mengerem sedikit untuk mengakomodasi Anda. Mobil di belakang pengemudi itu bereaksi terhadap lampu rem. Anda baru saja membuat micro-jam.
Jika semua orang melakukan ini, gangguan-gangguan ini akan terakumulasi. Mereka membentuk gelombang yang dijelaskan di atas. Langkah “pintar” Anda untuk menghemat 30 detik kemungkinan besar akan menambah 2 menit perjalanan Anda dan memperlambat keseluruhan perjalanan.
Mengapa kita terus melakukannya? Karena putaran umpan balik terputus. Anda merasa seperti Anda menang. Sistem mengatakan Anda kalah.
Bagaimana kendaraan otonom dapat menghentikan kekacauan
Bisakah matematika memperbaikinya? Ya. Namun tidak dengan membuat Anda lebih pintar. Dengan mengeluarkan Anda dari persamaan.
Pada tahun 2018, peneliti mengulangi eksperimen jalur melingkar. Namun kali ini, mereka mengganti satu pengemudi manusia dengan kendaraan otonom. Robot itu diprogram untuk berakselerasi dan mengerem dengan lancar. Ia tidak panik. Ia tidak bereaksi berlebihan.
Hasilnya sangat mengejutkan.
Mobil robot tersebut, yang jumlahnya kurang dari 5% dari total lalu lintas, meredam gelombang stop-start. Kemacetan hantu menghilang. Konsumsi bahan bakar turun untuk setiap pengemudi di lintasan.
Hal ini berhasil karena mobil otonom berperan sebagai peredam kejut arus. Ini memutus rantai reaksi yang diperkuat. Ia mempertahankan kepadatan optimal secara lokal, yang menstabilkan sistem global.
Tips berkendara melewati kemacetan
Kita tidak akan memiliki mobil tanpa pengemudi di mana pun tahun depan. Sampai saat itu tiba, Anda dapat menggunakan prinsip matematika yang sama untuk meningkatkan kualitas perjalanan Anda.
Tujuannya bukan untuk mengalahkan pembalap lain. Tujuannya adalah untuk menstabilkan sistem.
- Pertahankan jarak yang lebih jauh. Beri diri Anda penyangga agar Anda tidak perlu mengerem keras saat mobil di depan melambat.
- Akselerasi dan rem dengan lancar. Gerakan tersentak-sentak menimbulkan kebisingan di sistem. Masukan yang halus menjaga aliran tetap laminar.
- Tetap di jalurmu. Tahan keinginan untuk berpindah jalur demi keuntungan kecil. Ini jarang membantu Anda. Itu hampir selalu menyakiti orang lain.
Lalu lintas adalah sistem yang kompleks. Anda adalah bagian darinya. Saat Anda mengemudi secara agresif, Anda menurunkan jaringan. Saat Anda mengemudi dengan lancar, Anda melestarikannya.
Rasanya berlawanan dengan intuisi. Cara tercepat menuju tujuan Anda sering kali adalah dengan mengemudi tidak seperti pahlawan dan lebih seperti robot.
