環形交叉口通行能力分析及改善策略

李逸夫

(長安大學公路學院,陜西西安 710064)

環形交叉口通行能力分析及改善策略

李逸夫

(長安大學公路學院,陜西西安 710064)

本文詳細探討了環形交叉口通行能力的計算方法,并提出對環形交叉口進行優化的思路及改善策略。通過對實例進行分析,結果表明,對環行交叉口的改善策略具有可實施性。

環形交叉口 分析 策略

通行能力是道路、交通規劃、交通設施的設計和改善，以及交通管理等有關道路交通工程各個方面最重要的指標之一，也是這些工作的評價指標，是制定各類道路、交通規劃、設計規范的核心量標。隨著城市道路交通需求量不斷增加，大部分地區交通量已經超過環形交叉口的通行能力，導致環道交織段的車輛過多，造成環道擁堵。對于環形交叉口的優化與改善可以有效提高交叉口的通行能力，保持交通暢通，運輸效率高。

1 環形交叉口的定義及特點

1.1 環形交叉口的定義

環形交叉口是在幾條街道相交的交叉口中央，設置園島或帶圓弧形狀的交通島，使進入交叉口的車輛沿同一方向繞島行駛，其運行過程一般為先由不同方向匯合，接著沿同一方向先后通過(交織)，最后分向駛出，這樣可以避免直接交叉、沖突和大角度碰撞，本質上是一種自行調節的渠化交通組織方式。

1.2 環形交叉口的特點

環形交叉口的優點是車輛連續行駛，安全，不需要設置管理設施，避免停車，節省燃料，噪聲低，污染小。同時，祈禱梅花城市的作用。

環形交叉口的缺點是占地面積大，繞行距離長；其次是當交通量達到一定程度時，環形交叉就會增大延誤，并且容易引起混合和擁塞。因此，當交通量過大時，應考慮設置信號燈或者對其進行交叉口的物理改造。

2 環形交叉口的通行能力

表1 高峰小時交通量

表2 朱雀路環島交通改善后交通效果評價表

環形交叉口通行能力的計算方法按交叉口控制方式分為無信號控制和信號控制兩種。

2.1 無信號控制環形交叉口通行能力

當進口車道為兩條，車輛進入交叉口時，左側車流需與兩條環道車流進行穿插，而右側車流則只需與外側環道車流進行穿插。設為左側進口道能夠進入交叉口的車輛數， Ce2為右側進口道能夠進入的車輛數，則。對無信號控制環形交叉口的通行能力進行計算時采用了相對比較成熟的間隙-接受理論，推導出通行能力的計算公式如下：

對 Ce1進行計算，可以把左側進入交叉口的環道車流假設成一當量車流，則此當量車流與原兩環道車流的對應關系為：當量交通量 qr等于內、外兩側環道上交通量，即：當量車流的車頭時距小于 tm時，其服從均勻分布；當量車流的車頭時距大于或等于 tm時，則服從移位負指數分布。可以推出左側車道通行能力的計算方法如公式(2)：

綜上所述，可以得出進環車輛的總通行能力為：

2.2 信號控制環形交叉口通行能力

對于有信號控制的環形交叉口，將其分為單重信號控制和雙重信號控制2種方式，運用停車線法推導出了各自通行能力的計算公式如下：

(1) 單重信號控制環形交叉口通行能力：

(2) 雙重信號控制環形交叉口通行能力：

式中： GAe為南北象限的有效綠燈時間； GBe為東西象限的有效綠燈時間； L為信號周期總損失時間； t0為不受沖突影響的時間； t1為受到左轉車輛沖突影響的時間； tR為右轉隨車時距。

3 環形交叉口優化及改善策略

3.1 優化思路

針對環形交叉口交通擁堵產生的原因，環形交叉口的優化思路如下：(1)分流，通過一定的交通組織措施，將部分交通量轉移到其他交叉口。(2)擴能，通過對擁堵環形交叉軟、硬件設施的改造或實施規劃方案，提高環形交叉口的通行能力，緩解交通擁堵。(3)有序，對擁堵環形交叉口實施軟、硬件改造，并通過增設信號燈，進而提高交叉口通行能力，緩解該路口的交通擁堵。

3.2 宏觀改善策略

(1)分流部分交通量，緩解交叉口擁堵。如果環形交叉口的交通壓力過于集中，可以通過完善區域路網結構，分流擁堵環形交叉口的流量，均衡區域路網內各路口的交通壓力，實現緩解環形交叉口擁堵的目的。

(2)優化信號配時，提高交叉口通行能力。信號配時不合理常造成擁堵的情況，如果優化信號配時對交叉口通行能力提高很大且與路網通行能力相匹配，則可考慮實施。

3.3 微觀改善策略

(1)拆除環島，將環形交叉口改造成普通平面交叉口，增設進口道信號燈。設置環島的目的是用在車流量較小的路口，不設信號燈，讓沖突點轉變為通行點。而當車流量超過一定的負荷時，可以取消環島并改成一般的平面交叉口。通過設置信號燈不僅改善了交通壓力，也使交叉路口的信號控制變得簡單。但拆除環島工程量較大，資金投入也比較多。

(2)縮小或保留環島，直接在環形交叉口增設信號燈。采用順時針逐一單口放行方式，即每次只放行一個方向的交通流，通常用在較小的環形交叉口。此方法配時設計簡單，各進口道綠信比較低，但能更好地均衡各流向車道的利用率。

4 環形交叉口優化改善實例分析

4.1 交叉口概況

(l)周邊區域的概況。朱雀路環島位于西安市碑林區，是朱雀大街和二環南路的交叉點，東北側為陜西體育場、國際展覽中心和陜西省科技大廈等，周邊其它用地主要為辦公用地。

(2)道路狀況。環形交叉口的中心島直徑大約為80米，交叉口范圍內西側有機非分隔帶，在交叉口區域內未設置渠化島。北側行車道寬度約為40米，南側行車道寬度約為46米，東側、西側約為70米。

(3)交通狀況。機動車高峰小時交通量見表1

(4)交叉口控制狀況。該環形交叉口為信號控制的十字形環形交叉口，采用兩相位信號控制。

4.2 安全島的設計及信號燈設置

環形交叉口車輛都做逆時針繞環行駛，安全島只考慮分隔島的設計，分離同向和對向的交通。島的外形和交通流的流向平行或者能夠保障交通順暢流動的平滑曲線，最小曲線的半徑必須符合左右轉的要求。設置進口車道信號燈，設置二次待轉信號燈、非機動車信號燈、人行橫道信號燈，并采用立柱式安裝。

4.3 配時優化設計

(1)相位：四相位控制。第一相位(南北方向)，直行和右轉直接通過，左轉進入左轉待行區；第二相位(南北方向)左轉待行區車輛完成左轉。第三相位(東西方向)，直行和右轉直接通過，左轉進入左轉待行區；第四相位(東西方向)左轉待行區車輛完成左轉。

(2)配時參數計算。根據調查數據及實例交叉口的幾何條件，交叉口各進口方向進出口道車道數及通行能力計算。根據所計算的流量比，得到朱雀路環島信號最佳周期其中信號總損失時間

第一相位有效綠燈時長為南北兩方向直行和右車輛(主要是直行車輛)完全通過所需時間；第二相位有效綠燈時長為南北兩方向左轉待轉車輛完全通過所需時間；第三相位有效綠燈時長為東西兩方向直行和右車輛(主要是直行車輛)完全通過所需時間；第四相位有效綠燈時長為東西兩方向左轉待轉車輛完全通過所需時間。

4.4 朱雀路環島優化效果評價

朱雀路環島優化后總體飽和度為0.88，各方向進口道的飽和度如表2。

5 結語

本文探討了環形交叉口通行能力的計算方法，并提出對環形交叉口進行優化的思路及改善策略。通過對西安市朱雀路環島的進行分析，表明對環行交叉口的改善有效的提高了交叉口的通行能力。

李逸夫(1992—),男,漢族,內蒙古赤峰人,長安大學公路學院在讀本科生。