涡轮环岛破解双车道环岛交织冲突难题

冠洋

常规概念中的环岛交通，岛外进入岛内的车辆要主动给岛上的车辆让路，通过交通规则和简单的标志标线就可以建立秩序，不需要使用其他特殊的交通管制，所以效率高，延误少，恶性事故少。但是，一旦两个车道甚至更多的车道连接起来，就很容易由于不同车道之间的频繁冲突而被阻塞。所以欧美交通工程界普遍主张环岛只使用一条车道走廊。当两条车道相连时，采用特殊的交通流出入控制措施，甚至使用信号灯，以降低岛上因变道而产生的冲突强度。环岛通行能力的常识性评价是“不会低于传统路口”，处理左转车流较多的路口优势明显。

双车道环岛在交通工程界也被称作“2x2s环岛”，其中“2”指的是两车冲突，即环岛内双车道上的两辆机动车，需要交织换道时，再遇到进入环岛的双车道上的车辆，会导致冲突点增多，互相让行时互动谈判次数在每个接入口的上游和下游都可能形成“2x2”的局面，大大增加了驾驶任务的复杂度，这种模式虽然不会带来致命伤害，但是很容易导致小事故，并且严重影响通行效率。双车道环岛在交通工程领域也称为“2x2s环岛”，其中“2”是指两个车辆之间的冲突，即环岛内部两个车道的两个车辆需要交织变道时，遇到两个车道的车辆再次进入环岛，会导致冲突点增加。相互让道时的交互谈判次数，可能在每个入口的上下游形成“2x2”的局面，大大增加了驾驶任务的复杂性。虽然这种模式不会。

在涡轮环岛里，车道的几何形态是由内向外的螺旋构造，形似涡轮，车辆进入环岛和换道的位置被固定在最合理的位置，使冲突点大幅度减少。具体做法是在环岛中央区的双车道接入位置的上游封闭一条车道，再在接入点位置，也就是车辆需要谈判的位置，再打开车道提供空间。封闭车道的设施是矮小的隔离垄，以增加对变换车道行为的控制力度，控制住岛内车辆的行车轨迹，迫使环岛内的车辆在遇到双车道接入口时，一定是以单车形式面对新接入两条车道的车辆，冲突谈判“2x2”为“1x2”，而且在双方互动时，在准确的位置恢复了环岛内双车道空间，为车辆相互避让提供了充分的空间条件。值得关注的是，用于强化车道标线作用的隔离垄的高度很低，只有2～3英寸，约5～7.5厘米，目的是紧急状态下或有超大型车辆通过时，可以碾压跨越，不至于因为一条车道出问题而“卡死”环岛。具体形式见图3。在涡轮环岛中，车道的几何形状是由内向外的螺旋结构，就像一个涡轮。车辆进入环岛变道的位置固定在最合理的位置，大大减少冲突点。具体做法是在环岛中心区域的两车道进入位置上游封闭一条车道，然后在进入点位置即车辆需要通过的位置开放车道提供空。封闭车道设施为短隔离脊，以增加对变道行为的控制，控制岛上车辆的行驶轨迹，迫使岛上车辆在遇到两车道入口时，以自行车的形式面对新接入两车道的车辆。冲突协商“2x2”为“1x2”，双方交互时，岛上的两条车道空恢复在确切位置，这是车辆交互的方式。值得注意的是，用于加强车道标线的隔离脊高度很低，只有2 ~ 3英寸，约5 ~ 7.5厘米。目的是在紧急情况下或超大型车辆通过时，可以碾压穿越，不至于因为车道问题而“卡”在环岛上。具体形式如图3所示。

车辆在进入传统环岛之前，需要进行长距离轨迹偏移以调整视距和车辆姿态后才能进入环岛。在进入后与已经在环岛内的车辆完成比较顺畅的交织。这种调整的过程，自然会减慢车辆进入环岛的速度，也会增加环岛内的交织距离，影响环岛通行效率。而与传统环岛比，涡轮环岛的优点在于岛内车辆是在行驶轨迹被严格受控的情况下与接入车辆相遇，对决策难度和视距的需求变小，而进入环岛的车辆是从环岛外就被引导着以放射状形式直接进入环岛的，显着缩短了车辆通过环岛的行驶距离。涡轮环岛则不需要进入传统环岛前的调整过程，而是，直接接入，依次让行即可。在车辆进入传统的环形交叉口之前，需要进行长距离的轨迹偏移，以调整进入环形交叉口之前的视距和车辆姿态。进入后会与已经在环岛的车辆顺利交织。这个调整过程自然会减缓车辆进入环岛的速度，增加环岛内部的交织距离，影响环岛周边的通行效率。与传统环岛相比，涡轮环岛的优势在于岛内车辆在严格控制行驶轨迹的情况下与接入车辆相遇，降低了对决策难度和视距的需求，而进入环岛的车辆被引导从环岛外部以放射状直接进入环岛，显著缩短了车辆通过环岛的行驶距离。涡轮环岛不需要进入传统环岛之前的调整过程，而是可以直接依次进入和让行。

研究表明，与传统的双车道环形交叉口相比，涡轮环形交叉口的事故率降低了50%以上，而通行效率提高了25% ~ 35%。涡轮转盘的发明者是荷兰代尔夫特大学教授L.G.H. Fortuijn先生(代尔夫特理工大学)。自从发明出来后，荷兰就不再建造传统的双车道环岛了。图6显示了涡轮机环形交叉口的常规形式，其中实线部分是低隔离路缘石和白色车道的实线的组合，虚线是交叉车道的虚线。

这类典型的环岛直径约50米，与标准双车道环岛大小基本一样，岛内的车辆拥有优先路权。如果使用传统方式，这个环岛会有16个冲突点，而涡轮环岛的冲突点降到了10个，而且主要方向上的车流只需要考虑一条车道就可以完成穿越。这种类型的典型环岛直径约为50米，与标准的双车道环岛大小基本相同。岛上的车辆有优先通行权。如果采用传统方式，这个环岛会有16个冲突点，而涡轮环岛冲突点减少到10个，主方向的交通只需要考虑一个车道就可以完成穿越。

总体上，传统双车道环岛的通行能力一般比单车道环岛大40%～50%，但是因为冲突点太多，所以往往达不到最大设计通行能力，而且这种能力的增加与环岛的设计水平关系很大，包括驾驶人的驾驶习惯干预也有很大影响。而涡轮环岛的通行能力比传统双车道环岛大25%～35%。一般来说，传统的双车道环形交叉口通行能力一般要比单车道环形交叉口大40% ~ 50%，但由于冲突过多，往往达不到最大设计通行能力，而这种通行能力的增加与环形交叉口的设计水平密切相关，包括驾驶员驾驶习惯的干预。涡轮环形交叉口的通行能力比传统的两车道环形交叉口大25% ~ 35%。

根据各种实际道路形状，涡轮岛周边也有一些比较有针对性的称谓。图8膝盖环岛，用在丁字路口；图9螺旋形环岛，当所有方向的交通流量大致相等时使用；图10转子环岛，用于所有四个入口方向都是多车道的场景。

表2是双车道环岛与涡轮环岛最大进入能力的比较。上述评估（包括表1和表2）来自荷兰的南荷兰省的一个速查模型（Province of South Holland，The Netherlands ），最大进入能力是指达到主方向流率（v/c）的0.8。这与环岛的几何形态有关。表2比较了双车道环形交叉口和涡轮环形交叉口的最大通行能力。上述评估(包括表1和表2)来自荷兰的一个快速检查模型(荷兰南荷兰省)，其中最大流入量表示主流量(v/c)的0.8。这与环岛的几何形状有关。