【工程設計】右駕國家出現左駕路段?高速公路新設計:菱形分流交流道

■開著車準備上高速公路,卻突然走到左邊的對向車道去了,這違反常理的交流道設計卻能顯著減低車禍發生機率。

By Ayindolmah (Own work) [CC BY-SA 4.0 (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)], via Wikimedia Commons
By Ayindolmah [CC BY-SA 4.0 , via Wikimedia Commons
撰文|方程毅

高速公路交流道是車禍發生的高危險群,如何設計交通號誌及交會路口是個重要議題,良好的設計不僅能減少塞車更可以降低意外傷亡。在眾多設計中,其中一種常見的為菱形立交(Diamond interchange),但在這種路口會有很多左轉車輛且常常造成意外。為解決這個問題,2009年起,美國在密蘇里州的若干交流道採用一個新設計,稱為「菱形分流交流道」(Diverging Diamond Interchange, DDI)。而密蘇里大學 (University of Missouri) 土木工程學系在Transportation Research Record: Journal of the Transportation Research Board期刊上發表了數篇論文,探討「菱形分流交流道」是否真的能有效降低車禍發生的機率,本文將針對兩種交流道路口設計做簡單介紹,讓各位讀者了解這究竟如何減少交通意外。

●傳統菱形立交交流道
先來看看傳統的菱形立交交流道,如圖一所示兩條橫向較粗的是高速公路,而縱向的則是一般道路。假設這張圖的向上是北方,我們來推推看車流及號誌要如何運行:假設現在有平面道路往北走的車輛要上高速公路,想往東走就右轉上交流道,但往西走就必須穿過高速公路下方再左轉上交流道。往東的方向簡單,就直接右轉上匝道[註];但往西上匝道的路口(紅色圈處)就必須要左轉,且因應這些左轉車輛,交通號誌就必須有三種狀況:第一種為直行綠燈且左轉也綠燈(同時南下路口必須紅燈),車輛可以順利左轉上匝道;第二種是左轉紅燈但直行綠燈,讓南下車輛可以直行;第三種則是完全紅燈,讓由東向西的高速公路車輛下匝道。也就是說由南向北、並且要左轉上匝道的車就必須在路口等待號誌變換。同時,左轉因為經過對面南下車道,也增加了車禍的機率。讀者可以自己推想一下其他情況要如何控制號誌,總而言之,四個必須左轉的方向(南向西、北向東、西向北及東向南)造成路口號誌複雜,同時也增加車禍發生機率。

圖一、菱形立交示意圖 (By User:Rfc1394 (Own work) [LGPL (http://www.gnu.org/licenses/lgpl.html), GFDL (http://www.gnu.org/copyleft/fdl.html) or CC BY-SA 3.0 (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)], via Wikimedia Commons)
圖一、菱形立交示意圖 (By User:Rfc1394 (Own work) [LGPL (http://www.gnu.org/licenses/lgpl.html), GFDL (http://www.gnu.org/copyleft/fdl.html) or CC BY-SA 3.0], via Wikimedia Commons)
●新式菱形分流交流道DDI
接著來看本文主角:菱形分流交流道DDI(如圖二)。在圖中,南北向是高速公路,東西向為平面道路。DDI最奇怪的地方是平面道路會在路口交錯,變成靠左駕駛,然後再換回來靠右駕駛。交通號誌會設在圖中的黑點處,也就是車道互換處,其他則依路口性質及線道數量不同在綠點處選擇性設置號誌。DDI特殊的設計把車輛交會處從四個左轉變成兩個交叉,減少了因為車輛交會發生意外的機率。我們也來推推看車流會如何變化:假設由西向東(桃紅色)的車輛要上交流道,就讓對向東往西(紅色)的號誌為紅燈,將它們通通擋住。如此一來由西向東的車輛便可順利北上或南下,也沒有任何一處要左轉經過對向車道。若是綠點處有設號誌,即將準備下高速公路且要進入西向東車道的車流擋住即可。也就是說,交通號誌只剩兩種組合,讓東向西通過或是西向東通過(若是其他綠點處多設紅綠燈也還是只有兩種狀況,讀者有興趣可以推推看),不像前段菱形立交交流道所描述需要三種燈號,同時減少了車輛塞在路口的時間。

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圖二、菱形分流交流道示意圖 (By I made this file myself. The original GIF version was made by Patricius_Augustus (see link to old image) (SVG version of File:Diverging_Diamond.gif) [CC BY 3.0 ], via Wikimedia Commons)
●菱形分流交流道實際成效
美國自2009年開始引入DDI,密蘇里大學Carlos Sun教授針對七處自2009到2012年,在密蘇里州、田納西州、肯塔基州及紐約州設立的DDI進行研究,發現相較於傳統菱形立交,DDI讓交通意外發生的機率減少33%;而造成傷亡的意外更是減少了41%。證明這個看似奇怪的交流道設計是很有效的。研究也分析了不同由方向撞擊導致車禍的數據變化,一般交流道口的車禍型態最多的是後方追撞(Rear end),其餘還有轉彎造成的側面撞擊(Angle)、同方向行進的側面撞擊(Sideswipe same direction)以及單一車輛車禍(Single vehicle)。研究顯示因為轉彎造成的側面衝撞及後方追撞都大為減少,完全符合當初設計DDI減少左轉的初衷。但同時因為DDI讓車輛由側邊匯入的機會變多了,所以同方向的側面追撞機率有稍稍上升,而單一車輛車禍則是沒有顯著變化。

可以想見的是將來會有越來越多DDI出現在交流道口,若是自助出國旅遊開車遇到這種路口別太驚訝,它可是讓你的行車安全多了一分保障。

參考資料:

  1. Hummer, Joseph E., et al. "Safety evaluation of seven of the earliest diverging diamond interchanges installed in the United States." Transportation Research Record: Journal of the Transportation Research Board 2583 (2016): 25-33.
  2. Claros, Boris R., et al. "Safety Evaluation of Diverging Diamond Interchanges in Missouri." Transportation Research Record: Journal of the Transportation Research Board 2486 (2015): 1-10.
  3. Innovative Traffic Interchanges Help Drivers Avoid Crashes, Save Lives
  4. Three papers outline new ways to look at interchange safety
  5. Wikipedia: Diverging diamond interchange
  6. Wikipedia: Diamond interchange
  7. The Official Website of the DDI - "A Diamond Interchange With a Twist"

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作者:方程毅 台大材料畢,目前於UCSD博士班掙扎中。科教中心特約寫手,從事科普文章寫作。

 

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