La propria corsia è ferma, quella accanto avanza. Si mette la freccia, ci si sposta e, pochi secondi dopo, la situazione si ribalta: la nuova fila rallenta, quella appena lasciata riparte.
Succede spesso, e non soltanto per caso. Nel traffico congestionato, passare continuamente da una corsia all’altra offre nella maggior parte dei casi vantaggi limitati in termini di velocità. Quando la strada è già vicina alla saturazione, inoltre, queste manovre possono introdurre nuove frenate in un flusso che fatica ad assorbire anche le più piccole variazioni.
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Perché il traffico si blocca
Per descrivere il traffico si utilizzano soprattutto tre grandezze: densità, velocità media e flusso, cioè il numero di veicoli che attraversano un determinato punto della strada in un certo intervallo di tempo.
La relazione fondamentale è semplice: flusso = densità × velocità media. In altre parole, il numero di auto che transita su un tratto di strada dipende da quanti veicoli lo occupano e dalla velocità con cui riescono a muoversi.
Finché la circolazione è scorrevole, l’aumento delle auto fa crescere anche il flusso. Ma solo fino a un certo punto. Con l’aumentare della densità diminuiscono gli spazi tra le vetture e la velocità comincia a scendere. Quando la densità supera una soglia critica, il flusso uniforme può diventare instabile e il numero di veicoli che riescono a transitare può diminuire. È allora che una piccola variazione può innescare una sequenza di rallentamenti.
L’esperimento delle 22 auto
A mostrare come una piccola perturbazione possa trasformarsi in una coda è stato uno degli esperimenti più noti sul traffico, condotto in Giappone da Yuki Sugiyama e colleghi e pubblicato nel 2008 sul New Journal of Physics.
I ricercatori fecero circolare 22 automobili su una pista ad anello lunga 230 metri. Ai conducenti fu chiesto di procedere intorno ai 30 km/h, seguendo in sicurezza il veicolo davanti e cercando di mantenere una velocità regolare. Non c’erano incidenti, semafori, lavori o restringimenti.
Eppure il traffico uniforme non durò. Piccole differenze nei tempi di reazione e nelle distanze tra le vetture cominciarono ad amplificarsi: un automobilista rallentava leggermente, quello dietro reagiva a sua volta e la variazione passava da una macchina all’altra. Alla fine alcune auto arrivavano a fermarsi completamente. Si era formata una “coda fantasma”, senza alcun ostacolo sulla strada. La particolarità era la direzione del fenomeno: mentre le vetture continuavano a procedere in avanti, l’onda di congestione si spostava all’indietro a circa 20 km/h. È lo stesso meccanismo per cui può capitare di restare fermi per diversi minuti e poi ripartire senza incontrare davanti né un incidente né un cantiere.
Perché cambiare corsia serve poco
Lo stesso principio aiuta a capire che cosa accade quando, in una situazione già congestionata, si passa continuamente da una fila all’altra. Ogni cambio di corsia modifica gli spazi tra i veicoli: l’auto che si inserisce può indurre chi sopraggiunge a rallentare per ristabilire una distanza adeguata. Con poco traffico l’effetto viene assorbito facilmente; vicino alla saturazione, invece, anche una frenata modesta può propagarsi alle vetture successive. Questo non significa che cambiare corsia sia sempre inutile. È necessario per sorpassare, prendere un’uscita, immettersi o affrontare un restringimento. Diverso è farlo ripetutamente soltanto perché la fila accanto, in quel momento, sembra procedere più velocemente.
A misurare il fenomeno nel traffico reale sono stati Yang Gao e David Levinson, della University of Sydney. In uno studio pubblicato nel 2023 su Communications in Transportation Research, i due ricercatori hanno analizzato le traiettorie dei veicoli sulla M1 di Sydney.
Nella maggior parte delle condizioni osservate, il cambio di corsia non produceva un vantaggio significativo in termini di velocità. Un beneficio emergeva invece nella fascia compresa tra 45 e 50 km/h. Lo studio ha inoltre rilevato una relazione reciproca tra congestione e frequenza dei cambi di corsia: il traffico intenso spinge gli automobilisti a cambiare fila più spesso e, a sua volta, una maggiore attività di cambio corsia può contribuire a peggiorare le condizioni del flusso. La differenza tra due file, del resto, può durare pochi secondi. Una corsia avanza, poi rallenta; quella accanto recupera poco dopo. Chi continua a spostarsi rischia quindi di inseguire un vantaggio temporaneo.
Come si riduce l’effetto fisarmonica
Nel traffico intenso conta anche come si accelera e si rallenta. Lasciare un margine davanti permette di assorbire una variazione di velocità senza trasformarla subito in una frenata brusca. Quando invece le vetture procedono molto vicine, il rallentamento di una tende a trasmettersi rapidamente a quelle che seguono: il classico effetto fisarmonica.
Un esperimento pubblicato nel 2018 su Transportation Research Part C ha mostrato quanto possa incidere questo comportamento. Raphael Stern e altri ricercatori fecero circolare più di venti vetture su un circuito e controllarono automaticamente la velocità di una sola di esse.
Nelle condizioni del test, una sola auto controllata automaticamente, meno del 5% dei veicoli presenti sul circuito, riuscì a smorzare le onde di stop-and-go e a rendere il flusso più regolare. I ricercatori registrarono anche una riduzione del consumo complessivo di carburante. In coda, quindi, lo slalom tra le corsie raramente offre il vantaggio che sembra promettere. Mantenere una distanza adeguata, evitare accelerazioni e frenate brusche e non inseguire ogni movimento della fila accanto aiuta invece a limitare quelle oscillazioni che, quando la strada è satura, possono trasformare un rallentamento in una coda.
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