相干流

群体的智慧

相干流描述一种交通状态——车辆像稳定的车流一样共同前进,即使每位驾驶者的速度都低于其期望,整体每分钟通过某一点的车辆数量仍达到最大。迪尔克·赫尔宾和贝尔纳多·胡伯曼的研究提出了这一概念,将交通拥堵重新界定为协调问题——汽车驶入高速公路以及沿路行驶的速度与时机,可能与道路上的汽车数量同样重要。

定义与条件

赫尔宾和胡伯曼将这种状态称为相干流——汽车像“一个整体”那样行驶,以集体最优的速度前进。这一看似矛盾之处正是该观点的核心。驾驶者独自行驶时或许能够更快,但如果每个人都维持稳定、共同的节奏,而不是反复追求个人优势,整个车流就能运送更多车辆。

道路上车辆过少时,不会形成相干流。在交通较稀疏时,驾驶者会变换车道、加速和刹车;这些个人调整会扰乱整体的稳定行驶。因此,这一解释区分了单辆车驾驶者的前进体验与交通系统的运行表现。道路更空旷,并不必然意味着车流更顺畅;驾驶者在局部获得的好处,也可能与整个群体行驶变慢同时发生。

稳定交通

相关研究指出,相干流有两个必要条件——减少打断车流的频繁减速和加速,并使汽车驶入高速公路的速度更加平稳。第二个条件凸显了时机的重要性。问题不只是有多少辆车驶入道路,还包括它们何时驶入,以及它们的到来是填补空隙,还是打断已经密集的车流。

赫尔宾和马丁·特赖伯提出,可通过驾驶辅助系统来稳定交通。小型化雷达和传感器有助于保持车距均匀、警示前方危险,并提醒驾驶者注意后方可能处于盲区的车辆。通过降低突然刹车的可能性,这些系统有助于让行驶更加平稳。他们的方案并不要求所有车辆都安装系统——研究者认为,只要百分之十或二十的汽车配备相关设备,就能消除大量走走停停的交通状况。

另一项建议涉及匝道信号灯;当时欧洲和美国的高速公路上已经使用这类信号灯。在美国,这些信号灯通常按简单的定时周期运行,大约每三十秒放行一辆车驶入道路。研究建议以一种能够追踪接近车辆的系统取代固定间隔,在有空间让车辆填补空隙时才放行。有时,系统会让匝道上的车辆等候几分钟。尽管等候驶入的驾驶者起初可能会对此感到不满,赫尔宾认为,经过妥善安排的驶入时机能够缩短所有人的总行程时间。

从自动化到协调

文中将相干流与更为全面的自动化高速公路方案作了对比。该方案会在相距四英尺的地方埋设磁性标记,引导汽车编成车队,一同驶向指定出口。它或许能使高速公路通行能力增加一倍或三倍,并减少修建更多道路的需求,但每英里的安装费用至少为一万美元,此外还需承担汽车设备的费用。驾驶者不愿将控制权交给计算机,加上该方案依赖政府统筹,也使其实施看起来遥遥无期。

相干流提供了一种集中程度较低的替代方案。它不要求每位驾驶者都放弃控制权,也不要求每辆车都实现自动化,而是致力于塑造有利于交通协调的条件——只需部分汽车配备设备,便可帮助稳定车速;能够根据交通状况作出反应的匝道信号灯,则可调节车辆驶入道路的时机。这种对比表明,高速公路不仅是供个人出行使用的基础设施,也是一个运行表现取决于个人行动如何相互配合的系统。

意义

相干流表明,集体效率可以与一定程度的个人自主并存。即使只有少数车辆配备传感器,也能产生更广泛的影响;所有驾驶者不必使用相同的技术,交通管理者也无须控制每辆车,就能改善汽车驶入道路的方式。该方案通过调整激励和时机发挥作用,使个人行动不那么容易打乱整体车流。

这一概念还颠覆了一个常见假设——每位驾驶者的最佳结果就是整个系统的最佳结果。汽车即使以低于驾驶者期望的速度行驶,每分钟通过某一点的车辆数量仍可能达到最大。在这一解释中,明智的行驶并不只是更快的行驶,而是能够让密集车流持续共同前进的协调。