Hace aproximadamente un año asistí a un congreso sobre el tráfico.  Se celebra cada dos años, y ésta era ya la séptima vez que reunía a expertos de todo el mundo. Como lo que escuché me pareció curioso y sugestivo voy a contar algo aquí. Pero que nadie piense en recetas mágicas eliminar de una vez por todas las congestiones del tránsito urbano, ni siquiera para resolver los embotellamientos en esa glorieta por la que uno pasa cada mañana. Aún estamos lejos de poder hincarle el diente a esos problemas tan complejos de manera científica. Analicemos algo más simple, como es una calzada interurbana, en buen estado, con el propósito de maximizar el caudal (que es el número de automóviles que pasan por unidad de tiempo). Supongamos fijo el ancho de la carretera (el número de carriles). Algo como esto, para entendernos: 
 

            

El caudal es el producto de la densidad de automóviles por su velocidad. En realidad, el problema sólo tiene una variable: la densidad de automóviles. En efecto, si se colocan en la carretera un determinado número de coches por unidad de longitud, los conductores ajustan su velocidad a las condiciones que se encuentran, y la mayoría lo hacen de manera muy parecida. La velocidad, pues, depende de la densidad. Así que la conclusión parece irrefutable: cuanto mayor sea la densidad de vehículos, mayor será el caudal, ¿no? 

Pues no. Para densidades pequeñas, sí que se cumple que el flujo de vehículos aumenta de manera proporcional a la densidad. Pero a partir de una cierta densidad crítica, cuyo valor es de unos 30 coches por kilómetro de carril ¡el caudal disminuye al aumentar la densidad! De hecho, lo que se obtiene al representar en un diagrama el caudal frente a la densidad es algo así:  
 

            

Si la densidad es pequeña (pongamos, un coche por cada 200 metros de carril) el tráfico es fluido. Para una densidad mayor que la crítica (como en la fotografía de la autopista) el tráfico pasa a ser congestionado. En el primer caso, el conductor puede circular -en general- a la velocidad que él desee (dentro de los límites permitidos) porque no es probable que tenga cerca otro vehículo que se lo estorbe. En cambio, en régimen congestionado el conductor pasará la mayor parte del tiempo adaptándose al tráfico de su entorno: frenando, adelantando, fijándose en quien le entorpece, acelerando cuando pueda, etc. En régimen fluido, el caudal de vehículos aumenta si entran más automóviles en la carretera; en régimen congestionado, disminuye.

El tráfico congestionado es tremendamente proclive a los atascos. Imagínense. Si el coche de delante frena, yo también, y por precaución seguramente frenaré más que el automóvil precedente. El que viene detrás de mí, al percatarse del frenazo, aminorará su marcha todavía con mayor brusquedad, y así sucesivamente, hasta que a cierta distancia por detrás los coches se detienen totalmente: ya se ha originado un atasco. El cual se produce sin que el tráfico se haya visto obstaculizado; basta con que en régimen de tráfico congestionado algunos conductores reduzcan su velocidad por el motivo que sea. Como en realidad el camino está expedito, al cabo de poco los conductores detenidos podrán arrancar de nuevo, probablemente preguntándose qué diablos pasó para que tuvieran que pararse...

Se ha comprobado empíricamenteque la zona donde los vehículos se han detenido, es decir, el lugar donde se forma el tapón, se propaga hacia atrás, contra corriente del tráfico —por decirlo así— a una velocidad de aproximadamente 15 km/h.

¿Quieren verlo en una simulación por ordenador? En la página Web de Martin Treiber, uno de los asistentes al congreso del que hablaba antes, hay una animación del atasco que provoca una entrada a la autopista, en este enlace:
http://www.vwi.tu-dresden.de/~treiber/movie3d/index.html
Vayan hasta casi el final de la página, al título DRIVER AND HELICOPTER VIEW OF STOP-AND-GO TRAFFIC, y pinchen un poco más abajo de la ilustración, donde pone Low resolution (5.7 MB).

En resumen, estos son los dos hechos empíricos más notables: la existencia de una densidad crítica  a partir de la cual el tráfico pasa a ser congestionado y propenso a los atascos, y la propagación del embotellamiento hacia atrás. En el próximo artículo contaré cómo elaboran Martin Treiber y otros científicos sus modelos informáticos para reproducir estos fenómenos y para predecir el tráfico.

Ángel Garcimartín Montero
Ángel Garcimartín Montero

Catedrático de física (especialidad: materia condensada) en la Universidad de Navarra.

Ha llevado a cabo investigaciones (de carácter marcadamente experimental) sobre dinámica no lineal, inestabilidades, caos y sistemas físicos fuera del equilibrio; la fractura de los materiales frágiles; la transición vítrea, y los medios granulares. Actualmente se interesa en los atascos de materia activa (por ejemplo, los seres vivos).

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La materia blanda es la que se deforma fácilmente cuando se somete a esfuerzos o fluctuaciones térmicas: líquidos, coloides, materiales granulares, polímeros, espumas, algunos materiales biológicos. Pero en sentido figurado ¿no es también materia blanda la ciencia, la universidad, o incluso la sociedad?

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