TU Delft | Team van Hinsbergen

Twee weken geleden legden we uit waarom files ontstaan. Na vorige week snappen we ook dat als er eenmaal file ontstaat deze zichzelf direct verergert (door de capaciteitsval) en dat er daarom filegolven kunnen bestaan die over lange afstanden tegen de verkeerstroom bewegen.

Wat we nog niet hebben besproken is hoe zulke filegolven ontstaan. Je zou verwachten dat er in een file een soort evenwicht ontstaat, waarbij alle voertuigen met een lage maar ongeveer dezelfde snelheid vooruit bewegen – met 50 km/u bijvoorbeeld zoals we op borden boven de snelwegen vaak zien. Dat dit niet gebeurt, heeft te maken met de stabiliteit van een verkeersstroom. Je kunt je voorstellen dat als er weinig verkeer op de weg is, één abrupte rembeweging niet eens noodzakelijk hoeft te leiden tot file, laat staan tot een filegolf. De verkeersroom is dan stabiel. Maar als het voldoende druk is (als de dichtheid groot genoeg is) en kan een enkele verstoring (een rembeweging) voldoende zijn om file te veroorzaken, of, als er al file is, om een filegolf te veroorzaken. Het is nog niet helemaal duidelijk onder welke precieze condities wel of geen filegolven ontstaan; de wetenschap zoekt hier nog steeds naar antwoorden, die we onder andere hopen te vinden door met helikopters boven de weg het gedrag van mensen te filmen.

Wat wel duidelijk is dat ze ontstaan als de verkeerstroom instabiel is en de verstoring groot genoeg. Filegolven hoeven niet noodzakelijk te ontstaan bij een flessenhals zoals een invoeging of samenvoeging. Het is zelfs mogelijk dat zulke filegolven ontstaan door één overdreven rembeweging van iemand die net even niet goed genoeg oplette of moest uitwijken voor iets onverwachts (een plotselinge inhaalbeweging of een passerende vogel). Die verstoring kan onder de juiste condities uitgroeien tot een filegolf van stilstaand verkeer. Een file die zonder gemakkelijk aanwijsbare oorzaak (een bottleneck) ontstaat wordt vaak een spookfile genoemd, alhoewel er veel verkeerstheoretici zijn die menen dat deze term onterecht gehanteerd wordt. Ook een plotselinge rembeweging zorgt immers plaatselijk en tijdelijk voor een bottleneck. Niettemin, spookfiles bestaan, en ontstaan in zwaar belaste verkeersnetwerken. Zodra de intensiteit de capaciteit nadert, zien we dat de kans op congestie (file) exponentieel stijgt. Dit komt omdat de verkeerstroom heterogeen is, d.w.z. bestaat uit heel veel zeer verschillende bestuurders die allemaal verschillend volg- en inhaalgedrag vertonen. Het resultaat is dat de capaciteit (hoeveel afstand neem ik op mijn voorliggers?) van een weg over zowel de ruimte als de tijd sterk fluctueert. Omdat ook de intensiteit over de ruimte en tijd sterk fluctueert neemt de kans dat deze op een bepaalde plek groter is dan de capaciteit sterk toe als de intensiteit gemiddeld hoger wordt. Simpel gezegd: hoe drukker een verkeersnetwerk, hoe groter de kans op ellende. Zelfs als de verkeersvraag nog een flink stuk lager is dan de (theorethische) capaciteit, neemt de kans op file toch snel toe. Je kunt dus wel proberen een netwerk optimaal (tot de laatste druppel) te benutten, de consequentie is dat – zonder tegenmaatregelen – dat netwerk zeer onbetrouwbaar wordt.

De meest curieuze file is wellicht de zogenaamde kijkfile, dat wil zeggen een file die ontstaat omdat op de andere rijbaan een incident (ongeluk) plaatsvindt. Door middel van luchtopnames vanuit een helikopter en geavanceerde beeldverwerkingtechnieken is de afgelopen jaren duidelijk geworden welk mechanisme hier achter schuilt. Het blijkt dat de reactietijd van bestuurders die voorbij een ongeluk rijden tot wel tweemaal zo groot kan worden, zowel op de rijbaan waar het ongeluk plaatsvond als de rijbaan de andere kant op. Dat komt simpelweg omdat zij opzij kijken en niet kijken naar hun voorganger, die allang vertrokken is. In een enkel voorbeeld duurde het wel 7 seconde voordat de bestuurder doorhad dat hij allang op kon trekken en uit de kijkfile weg kon rijden!

De bijhorende capaciteitsreductie bedraagt (aan beide zijden!) vaak meer dan 50%. Er valt natuurlijk wel iets tegen te doen, bijvoorbeeld door een fysieke barrière (schermen) te plaatsen en de totale opruimtijd te minimaliseren, maar het benadrukt eens te meer dat files het resultaat zijn van collectief menselijk gedrag en dat verkeersystemen kwetsbaar zijn als ze flink worden belast. In dat geval gaat de capaciteit van het systeem achteruit en gaat het van kwaad tot erger!