張園， 劉洪啟， 晁遂

(1.交通運(yùn)輸部公路科學(xué)研究院， 北京市 100088； 2.北京中交華安科技有限公司， 北京市 100088)

1 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀

1.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀

(1) 安全性方面[1-3]，改造成現(xiàn)代環(huán)島后的事故率與改造前進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果表明現(xiàn)代環(huán)島安全性明顯優(yōu)于傳統(tǒng)交叉，平均事故率降低50%～90%，傷亡事故率降低70%～90%，并且單車(chē)道現(xiàn)代環(huán)島安全性高于雙車(chē)道和三車(chē)道現(xiàn)代環(huán)島。

(2) 駕駛行為方面[4]，研究的方法以視頻的車(chē)輛軌跡和速度提取為主，結(jié)果表明：① 部分研究結(jié)果表明車(chē)輛通過(guò)現(xiàn)代環(huán)島的速度是減速—加速過(guò)程，而不是指南中所提出的減速—穩(wěn)速環(huán)形—加速過(guò)程；② 現(xiàn)代環(huán)島預(yù)測(cè)方法預(yù)測(cè)的速度具有一定的指導(dǎo)性，但部分項(xiàng)目預(yù)測(cè)結(jié)果與實(shí)測(cè)結(jié)果差異較大。

(3) 非機(jī)動(dòng)車(chē)與行人安全

現(xiàn)代環(huán)島的優(yōu)點(diǎn)在于通過(guò)控制車(chē)輛速度和沖突角度提升車(chē)輛間的安全，然而現(xiàn)代環(huán)島對(duì)非機(jī)動(dòng)車(chē)和行人安全的影響卻有不同的聲音。多個(gè)研究提出了提升行人安全的對(duì)策，包括提升行人視距、分隔島用作安全島、人行橫道與出口距離大于1個(gè)車(chē)位等。

1.2 中國(guó)研究現(xiàn)狀

中國(guó)對(duì)于現(xiàn)代環(huán)島的研究主要集中于對(duì)傳統(tǒng)環(huán)形交叉的改進(jìn)與分析，對(duì)于現(xiàn)代環(huán)島主要是以引進(jìn)和描述為主，王赤心[5]等通過(guò)敘述環(huán)形交叉的發(fā)展歷程、國(guó)內(nèi)外應(yīng)用情況、現(xiàn)代環(huán)島的優(yōu)缺點(diǎn)，建議中國(guó)從比較簡(jiǎn)單的形式開(kāi)始試用，逐漸探索和發(fā)展適合中國(guó)國(guó)情的現(xiàn)代環(huán)島；張春雷[6]建議中國(guó)樹(shù)立正確環(huán)形交叉通行理念，減小環(huán)形交叉規(guī)模，在交通量適合范圍內(nèi)設(shè)立一定數(shù)量的環(huán)形交叉口。

1.3 需求分析

鑒于現(xiàn)代環(huán)島在降低交通事故率方面的明顯優(yōu)勢(shì)，國(guó)外對(duì)現(xiàn)代環(huán)島進(jìn)行了大量研究并廣泛應(yīng)用，中國(guó)有必要在借鑒國(guó)外研究的基礎(chǔ)上，通過(guò)實(shí)體工程研究驗(yàn)證現(xiàn)代環(huán)島在中國(guó)的適用性，為現(xiàn)代環(huán)島在中國(guó)的推廣提供支撐。

2 現(xiàn)代環(huán)島設(shè)計(jì)與實(shí)施

(1) 交叉現(xiàn)狀

某環(huán)島改造前平面交叉為采用分道轉(zhuǎn)彎方式的三岔交叉(圖1)，北入口與西入口為主流方向，相連道路為雙向兩車(chē)道；東入口交通量較少，相連道路為單車(chē)道。北、西、東入口的小時(shí)平均交通量分別為276、222及31輛，大貨車(chē)比例約為3%。

圖1 改造前交叉口

(2) 現(xiàn)狀問(wèn)題

改造前交叉角不滿(mǎn)足規(guī)范要求，并且由于交叉口形式導(dǎo)致車(chē)輛在交叉口范圍內(nèi)速度較高，車(chē)輛間的沖突點(diǎn)較多。其中一岔位于彎道路段，且彎道內(nèi)側(cè)受山體影響，視距不良。

(3) 設(shè)計(jì)要求及改造方案

① 能夠控制車(chē)輛速度、降低交通沖突提高交通安全；② 該平面交叉受地形限制，調(diào)整岔路線形和交叉角難度較大，因此采用現(xiàn)代環(huán)島技術(shù)，設(shè)置環(huán)行交叉；③ 設(shè)置平面交叉相關(guān)標(biāo)志及渠化標(biāo)線。

(4) 環(huán)島設(shè)計(jì)指標(biāo)

結(jié)合現(xiàn)狀條件及中國(guó)國(guó)情對(duì)該交叉口進(jìn)行改造設(shè)計(jì)。環(huán)島入口設(shè)置分隔島、中心島設(shè)置貨車(chē)緩沖區(qū)。環(huán)島的實(shí)體島半徑為12.4 m，緩沖區(qū)半徑為2.6 m，環(huán)道寬度為5.8 m的單車(chē)道環(huán)島。環(huán)島施工設(shè)計(jì)圖如圖2所示。

圖2 現(xiàn)代環(huán)島渠化設(shè)計(jì)圖

3 現(xiàn)代環(huán)島實(shí)施效果評(píng)估與改進(jìn)

現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研、數(shù)據(jù)采集工作在現(xiàn)代環(huán)島通車(chē)3個(gè)月后開(kāi)展。通過(guò)調(diào)研獲得了平面交叉車(chē)輛速度特性、駕駛行為、設(shè)施配置及現(xiàn)狀主要存在的問(wèn)題，并進(jìn)行評(píng)估。評(píng)估的內(nèi)容包括實(shí)施前后速度對(duì)比、車(chē)輛連續(xù)速度變化、車(chē)輛繞行行為、貨車(chē)緩沖區(qū)使用情況等。

(1) 實(shí)施前后引道速度對(duì)比

北入口引道位于直線路段，采用研發(fā)的車(chē)輛連續(xù)速度觀測(cè)系統(tǒng)對(duì)入口引道的車(chē)輛速度進(jìn)行跟蹤觀測(cè)，以測(cè)試交叉改造前后引道速度變化情況。結(jié)果如圖3所示，改造后入口引道速度存在降低的現(xiàn)象，越接近現(xiàn)代環(huán)島入口，速度降低幅度越大。由此可以看出：現(xiàn)代環(huán)島入口線形的設(shè)計(jì)有效地降低了車(chē)輛入口速度，對(duì)提升平面交叉入口安全水平具有顯著的幫助。

同時(shí)對(duì)現(xiàn)代環(huán)島西入口運(yùn)行速度進(jìn)行了觀測(cè)，由于該入口位于曲線路段，無(wú)法采用車(chē)輛連續(xù)跟蹤觀測(cè)系統(tǒng)，因此采用激光測(cè)速槍對(duì)減速讓行位置改造前后車(chē)輛速度進(jìn)行了觀測(cè)，結(jié)果如圖4所示。由圖4可見(jiàn)：改造后主要車(chē)型的運(yùn)行速度比改造前顯著降低，再次證明采用現(xiàn)代環(huán)島有利于控制車(chē)輛入口速度，提升交叉安全水平。

圖4 西入口處車(chē)輛運(yùn)行速度改造前后對(duì)比

圖3 北入口引道速度改造前后對(duì)比(注：橫坐標(biāo)0 m的位置表示入口減速讓行標(biāo)志位置，從左向右是接近入口方向)

(2) 現(xiàn)代環(huán)島出口、繞行和入口速度的一致性

根據(jù)現(xiàn)代環(huán)島設(shè)計(jì)理論，入口速度、環(huán)形速度和出口速度應(yīng)梯度增加，以保障現(xiàn)代環(huán)島的暢通性，避免車(chē)輛在環(huán)形道內(nèi)排隊(duì)而導(dǎo)致整個(gè)現(xiàn)代環(huán)島擁堵的情況。采用無(wú)人機(jī)設(shè)備對(duì)改造后的運(yùn)行現(xiàn)狀進(jìn)行視頻采集，通過(guò)視頻分析，提取環(huán)島各進(jìn)口車(chē)輛連續(xù)變化的速度，分析車(chē)輛通過(guò)現(xiàn)代環(huán)島過(guò)程中速度變化情況。

選取典型的左轉(zhuǎn)方向?qū)ψ杂闪鬈?chē)輛軌跡和連續(xù)速度進(jìn)行提取，如圖5所示。車(chē)輛在入口引道進(jìn)行了顯著減速，在減速讓行線的位置，車(chē)輛運(yùn)行速度降至最低，然后在環(huán)形道內(nèi)速度逐漸增加，直至駛出環(huán)島。由圖5可以看出實(shí)際運(yùn)行速度為減速—加速的過(guò)程，與設(shè)計(jì)理論基本保持一致。

圖5 西入口左轉(zhuǎn)車(chē)輛速度變化

(3) 車(chē)輛繞環(huán)行為

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研及視頻觀測(cè)情況可知，99%以上車(chē)輛能夠按照現(xiàn)代環(huán)島運(yùn)行規(guī)則運(yùn)行，所有汽車(chē)能夠良好地遵守環(huán)島的繞行規(guī)則，只有小部分電動(dòng)車(chē)、農(nóng)用車(chē)存在逆行情況，由此可見(jiàn)，現(xiàn)代環(huán)島設(shè)計(jì)能夠有效規(guī)范車(chē)輛的繞行行為。

(4) 貨車(chē)緩沖區(qū)應(yīng)用情況

為有效規(guī)范小型車(chē)輛繞行軌跡，同時(shí)保證貨車(chē)順利通過(guò)環(huán)島，在中心島外緣設(shè)置貨車(chē)緩沖區(qū)，如圖6所示。調(diào)研過(guò)程拍到的中國(guó)常規(guī)最大車(chē)型六軸貨車(chē)(包括空載和滿(mǎn)載情況)通過(guò)現(xiàn)代環(huán)島的情況，貨車(chē)前輪軌跡位于環(huán)形道范圍內(nèi)，貨車(chē)內(nèi)側(cè)后輪軌跡則占用貨車(chē)緩沖區(qū)通過(guò)現(xiàn)代環(huán)島，達(dá)到了設(shè)計(jì)的目的。

圖6 貨車(chē)緩沖區(qū)的應(yīng)用情況

(5) 問(wèn)題討論及整改措施

為保護(hù)路面同時(shí)抑制小型車(chē)占用貨車(chē)緩沖區(qū)行駛，環(huán)形道與貨車(chē)緩沖區(qū)之間設(shè)置了高出行車(chē)道路面4 cm的花崗巖緣石。在運(yùn)行過(guò)程中發(fā)現(xiàn)存在部分非機(jī)動(dòng)車(chē)不按規(guī)則在環(huán)形道內(nèi)行駛，而是尋找最短路徑在貨車(chē)緩沖區(qū)內(nèi)行駛，當(dāng)駛出貨車(chē)緩沖區(qū)時(shí)，緩沖區(qū)與環(huán)形道之間的高差容易導(dǎo)致車(chē)輛側(cè)滑摔倒。針對(duì)此情況對(duì)路緣石進(jìn)行了消磨，消磨平整后的路緣石如圖7所示，一方面增加了抗滑性；另一方面消除了高差，此措施整改后，電動(dòng)車(chē)或摩托車(chē)在路緣石上的翻車(chē)現(xiàn)象基本消除。

圖7 削磨平整后的路緣石

4 結(jié)論

(1) 現(xiàn)代環(huán)島在中國(guó)部分地區(qū)可推廣應(yīng)用，但其適用條件如交通量、交通組成等需繼續(xù)進(jìn)行研究。

(2) 對(duì)于電動(dòng)車(chē)、摩托車(chē)較多的路段，環(huán)島行車(chē)道和貨車(chē)緩沖區(qū)之間不宜設(shè)置錯(cuò)臺(tái)，避免電動(dòng)車(chē)和摩托車(chē)在錯(cuò)臺(tái)位置滑倒，同時(shí)宜將貨車(chē)緩沖區(qū)路面通過(guò)刻槽或壓槽的方式設(shè)置為振動(dòng)式，抑制電動(dòng)車(chē)、摩托車(chē)、小客車(chē)在貨車(chē)緩沖區(qū)行駛。

(3) 現(xiàn)代環(huán)島較為復(fù)雜，對(duì)施工質(zhì)量要求較高，需要在實(shí)施時(shí)加強(qiáng)施工管理。

(4) 現(xiàn)代環(huán)島的安全運(yùn)營(yíng)對(duì)沿線居民的安全意識(shí)要求較高，需要加強(qiáng)沿線居民安全意識(shí)教育，減少居民在環(huán)島范圍內(nèi)休息、停車(chē)及經(jīng)營(yíng)。