李逸夫

(長安大學(xué)公路學(xué)院,陜西西安 710064)

環(huán)形交叉口通行能力分析及改善策略

李逸夫

(長安大學(xué)公路學(xué)院,陜西西安 710064)

本文詳細(xì)探討了環(huán)形交叉口通行能力的計算方法,并提出對環(huán)形交叉口進(jìn)行優(yōu)化的思路及改善策略。通過對實例進(jìn)行分析,結(jié)果表明,對環(huán)行交叉口的改善策略具有可實施性。

環(huán)形交叉口 分析 策略

通行能力是道路、交通規(guī)劃、交通設(shè)施的設(shè)計和改善，以及交通管理等有關(guān)道路交通工程各個方面最重要的指標(biāo)之一，也是這些工作的評價指標(biāo)，是制定各類道路、交通規(guī)劃、設(shè)計規(guī)范的核心量標(biāo)。隨著城市道路交通需求量不斷增加，大部分地區(qū)交通量已經(jīng)超過環(huán)形交叉口的通行能力，導(dǎo)致環(huán)道交織段的車輛過多，造成環(huán)道擁堵。對于環(huán)形交叉口的優(yōu)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(huán)形交叉口的定義及特點

1.1 環(huán)形交叉口的定義

環(huán)形交叉口是在幾條街道相交的交叉口中央，設(shè)置園島或帶圓弧形狀的交通島，使進(jìn)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(zhì)上是一種自行調(diào)節(jié)的渠化交通組織方式。

1.2 環(huán)形交叉口的特點

環(huán)形交叉口的優(yōu)點是車輛連續(xù)行駛，安全，不需要設(shè)置管理設(shè)施，避免停車，節(jié)省燃料，噪聲低，污染小。同時，祈禱梅花城市的作用。

環(huán)形交叉口的缺點是占地面積大，繞行距離長；其次是當(dāng)交通量達(dá)到一定程度時，環(huán)形交叉就會增大延誤，并且容易引起混合和擁塞。因此，當(dāng)交通量過大時，應(yīng)考慮設(shè)置信號燈或者對其進(jìn)行交叉口的物理改造。

2 環(huán)形交叉口的通行能力

表1 高峰小時交通量

表2 朱雀路環(huán)島交通改善后交通效果評價表

環(huán)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(huán)形交叉口通行能力

當(dāng)進(jìn)口車道為兩條，車輛進(jìn)入交叉口時，左側(cè)車流需與兩條環(huán)道車流進(jìn)行穿插，而右側(cè)車流則只需與外側(cè)環(huán)道車流進(jìn)行穿插。設(shè)為左側(cè)進(jìn)口道能夠進(jìn)入交叉口的車輛數(shù)， Ce2為右側(cè)進(jìn)口道能夠進(jìn)入的車輛數(shù)，則。對無信號控制環(huán)形交叉口的通行能力進(jìn)行計算時采用了相對比較成熟的間隙-接受理論，推導(dǎo)出通行能力的計算公式如下：

對 Ce1進(jìn)行計算，可以把左側(cè)進(jìn)入交叉口的環(huán)道車流假設(shè)成一當(dāng)量車流，則此當(dāng)量車流與原兩環(huán)道車流的對應(yīng)關(guān)系為：當(dāng)量交通量 qr等于內(nèi)、外兩側(cè)環(huán)道上交通量，即：當(dāng)量車流的車頭時距小于 tm時，其服從均勻分布；當(dāng)量車流的車頭時距大于或等于 tm時，則服從移位負(fù)指數(shù)分布。可以推出左側(cè)車道通行能力的計算方法如公式(2)：

綜上所述，可以得出進(jìn)環(huán)車輛的總通行能力為：

2.2 信號控制環(huán)形交叉口通行能力

對于有信號控制的環(huán)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(dǎo)出了各自通行能力的計算公式如下：

(1) 單重信號控制環(huán)形交叉口通行能力：

(2) 雙重信號控制環(huán)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(zhuǎn)車輛沖突影響的時間； tR為右轉(zhuǎn)隨車時距。

3 環(huán)形交叉口優(yōu)化及改善策略

3.1 優(yōu)化思路

針對環(huán)形交叉口交通擁堵產(chǎn)生的原因，環(huán)形交叉口的優(yōu)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(zhuǎn)移到其他交叉口。(2)擴(kuò)能，通過對擁堵環(huán)形交叉軟、硬件設(shè)施的改造或?qū)嵤┮?guī)劃方案，提高環(huán)形交叉口的通行能力，緩解交通擁堵。(3)有序，對擁堵環(huán)形交叉口實施軟、硬件改造，并通過增設(shè)信號燈，進(jìn)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(huán)形交叉口的交通壓力過于集中，可以通過完善區(qū)域路網(wǎng)結(jié)構(gòu)，分流擁堵環(huán)形交叉口的流量，均衡區(qū)域路網(wǎng)內(nèi)各路口的交通壓力，實現(xiàn)緩解環(huán)形交叉口擁堵的目的。

(2)優(yōu)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(yōu)化信號配時對交叉口通行能力提高很大且與路網(wǎng)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(huán)島，將環(huán)形交叉口改造成普通平面交叉口，增設(shè)進(jìn)口道信號燈。設(shè)置環(huán)島的目的是用在車流量較小的路口，不設(shè)信號燈，讓沖突點轉(zhuǎn)變?yōu)橥ㄐ悬c。而當(dāng)車流量超過一定的負(fù)荷時，可以取消環(huán)島并改成一般的平面交叉口。通過設(shè)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(huán)島工程量較大，資金投入也比較多。

(2)縮小或保留環(huán)島，直接在環(huán)形交叉口增設(shè)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(huán)形交叉口。此方法配時設(shè)計簡單，各進(jìn)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(huán)形交叉口優(yōu)化改善實例分析

4.1 交叉口概況

(l)周邊區(qū)域的概況。朱雀路環(huán)島位于西安市碑林區(qū)，是朱雀大街和二環(huán)南路的交叉點，東北側(cè)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(huán)形交叉口的中心島直徑大約為80米，交叉口范圍內(nèi)西側(cè)有機(jī)非分隔帶，在交叉口區(qū)域內(nèi)未設(shè)置渠化島。北側(cè)行車道寬度約為40米，南側(cè)行車道寬度約為46米，東側(cè)、西側(cè)約為70米。

(3)交通狀況。機(jī)動車高峰小時交通量見表1

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

4.2 安全島的設(shè)計及信號燈設(shè)置

環(huán)形交叉口車輛都做逆時針繞環(huán)行駛，安全島只考慮分隔島的設(shè)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(zhuǎn)的要求。設(shè)置進(jìn)口車道信號燈，設(shè)置二次待轉(zhuǎn)信號燈、非機(jī)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(yōu)化設(shè)計

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

(2)配時參數(shù)計算。根據(jù)調(diào)查數(shù)據(jù)及實例交叉口的幾何條件，交叉口各進(jìn)口方向進(jìn)出口道車道數(shù)及通行能力計算。根據(jù)所計算的流量比，得到朱雀路環(huán)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(zhuǎn)待轉(zhuǎn)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(zhuǎn)待轉(zhuǎn)車輛完全通過所需時間。

4.4 朱雀路環(huán)島優(yōu)化效果評價

朱雀路環(huán)島優(yōu)化后總體飽和度為0.88，各方向進(jìn)口道的飽和度如表2。

5 結(jié)語

本文探討了環(huán)形交叉口通行能力的計算方法，并提出對環(huán)形交叉口進(jìn)行優(yōu)化的思路及改善策略。通過對西安市朱雀路環(huán)島的進(jìn)行分析，表明對環(huán)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(nèi)蒙古赤峰人,長安大學(xué)公路學(xué)院在讀本科生。