鄒繼南

摘要：車輛按同一方向繞中心環(huán)島自行行駛的交叉口是一種不需要信號燈控制的平面環(huán)形交叉口形式，其優(yōu)勢為車輛安全性高、連續(xù)行駛、所需管理設(shè)施少，且環(huán)島中心多為綠化景觀，有助于美化城市環(huán)境。為此，本文主要對對稱的圓形環(huán)形交叉口進行分析，以期探索出可可適應(yīng)各進口道流量變化，又能保障環(huán)形交叉口連續(xù)行車的方法，并從仿真和理論兩方面論證改進方案。

關(guān)鍵詞：可變形環(huán)島；交叉路口；通行能力；提高方法

中圖分類號：U491.23 文獻標識碼：A 文章編號：1674-3024（2016）22-0157-01

1環(huán)形交叉口通行能力理論計算分析

主要有兩種環(huán)形交叉口通行能力理論計算方法：1）根據(jù)穿插及合流的間隙接受理論建立模型，以進口道能進入環(huán)形交叉口的最大流量反映環(huán)形交叉口的通行能力；2）交織理論模型，以交織段能通過的最大交織流量反映環(huán)形交叉口的通行能力。下面運用上述兩種方法探討不同環(huán)島半徑（即不同環(huán)行車道數(shù)）下的通行能力。

1.1間隙-接受理論模型

間隙

接受理論反映的是環(huán)道內(nèi)車輛車頭時距及其分布規(guī)律對進口道最大流量的影響。當環(huán)道內(nèi)車輛車頭時距大于某一臨界間隙tc/s時車輛才能進入環(huán)道，否則必須等待直到大于tc的間隙出現(xiàn)。進一步分析得出，潮汐主交通流方向進口道和交織段的通行能力是制約環(huán)行交叉口通行能力增長的主要原因。早晚高峰時段，主交通流進口道方向流量較大而其他進口道流量較小，主方向多為q小Ce大的情況，此時若提高交織段通行能力可使環(huán)形交叉口整體通行能力有更大提升空間。分析3車道環(huán)形交叉口可得到相同的結(jié)論。比較2車道和3車道環(huán)形交叉口交織段流量0可以明顯看出，隨著環(huán)道車道數(shù)從2條增至3條，環(huán)形交叉口通行能力增加，這進一步證明增加車道數(shù)可提高環(huán)形交叉口通行能力。

1.2交織理論模型

對于常規(guī)環(huán)形交叉口，若交織段相對較長，駕駛?cè)丝沙浞掷眠@段環(huán)道以交織方式完成車道變換，進入或轉(zhuǎn)出交叉口。因此，交織段上的通行能力決定了環(huán)形交叉口的通行能力。假設(shè)環(huán)形交叉口總面積不變，每條車道寬度均為5m，以南京市中山北路一熱河路環(huán)形交叉口規(guī)模（3車道，環(huán)島半徑為30m）為參照，探討環(huán)島半徑以一個車道寬度遞減或遞增若干種情況下的通行能力。將環(huán)形交叉口的交織比P的實際觀測值以及通過幾何關(guān)系得出的不同環(huán)島半徑下的w，e，L作為已知條件進行試算，取環(huán)島半徑為15-35m范圍內(nèi)的5種情況進行討論。（Qm為交織段上的最大通行能力/（pcu·h^-1）；w為交織段寬度/m；e為進口道寬度/m；P為交織段內(nèi)進行交織的車輛與進入交織段全部車輛的比值（交織比）；L為交織段長度/m。）

當環(huán)島半徑為15m時設(shè)置專用右轉(zhuǎn)車道，其上車輛不參與環(huán)道的交織，P取公式適用的最小值0.4；當環(huán)島半徑為35m時，不設(shè)專用右轉(zhuǎn)車道，P取1.0，其余的P值由內(nèi)差法獲得。在面積一定的環(huán)形交叉口內(nèi)，其通行能力隨著環(huán)島半徑的增大而增大，到達某一值后，通行能力開始降低，環(huán)島半徑為30m的3車道環(huán)形交叉口在半徑為20～25m時的理論通行能力最大。

2設(shè)計方案的改進分析

早晚高峰時段，針對潮汐交通明顯的道路節(jié)點，為適應(yīng)主交通流方向流量的急劇增加，將環(huán)島向主交通流進口道左側(cè)偏心移動一條車道寬度，以提高整個環(huán)形交叉口的通行能力；平峰時段恢復(fù)原狀；

針對不同時段變化環(huán)島半徑，高峰時將半徑變小，平峰時恢復(fù)原有半徑，以適應(yīng)流量的變化。

為了更加直觀和量化兩種方案對通行能力的影響，采用交通仿真技術(shù)，對不同車道數(shù)的環(huán)形交叉口進行交通流模擬，分析其交通適應(yīng)性。

3變化環(huán)島半徑的仿真驗證

3.1仿真過程

建立基本假設(shè)中4種環(huán)形交叉口的仿真模型，通過在交織段設(shè)置仿真檢測器，并結(jié)合仿真輸出的評價文件，比較仿真和實測的交織段運行狀況、交織車流比例、平均速度以及變道位置等交通流特性。通過反復(fù)地仿真試驗對路徑設(shè)置、讓行規(guī)則、駕駛行為等參數(shù)進行修正，最終認為仿真模型與實際交通特性吻合，仿真誤差在允許范圍之內(nèi)。

對4個環(huán)形交叉口采用同樣的參數(shù)設(shè)置，分別進行獨立仿真，逐次增加各進口道流量，直至車輛無法進入環(huán)形交叉口。每次仿真選取200-1100s的數(shù)據(jù)進行分析，考慮到隨機數(shù)種子不同對仿真的結(jié)果影響較大，選取了多個隨機數(shù)種子，保證了仿真結(jié)果的穩(wěn)定性。

3.2結(jié)果分析

經(jīng)統(tǒng)計分析對車輛在不同半徑、不同流量下的延誤及平均車速隨流量的變化趨勢曲線進行繪制。其中，延誤指仿真過程中測得的車輛通過環(huán)形交叉口的平均延誤；平均速度指仿真過程中車輛在環(huán)道內(nèi)的平均行駛速度。平均延誤在車流量達到某一極限后隨車流量增加而急劇增大，其拐點約在4500pcu·h²附近，2車道環(huán)形交叉口的通行能力遠不如其他環(huán)形交叉口。假設(shè)條件下的環(huán)形交叉口，若平峰時段流量為2000pcu·h²，高峰時段為4000pcu·h^-1，可采用平峰3車道、高峰4車道的改進方案，在最內(nèi)側(cè)車道采用物理隔離或視覺誘導(dǎo)手段，并輔助車道動態(tài)指示，實現(xiàn)車道變化。此方法可保證兩種交通狀態(tài)下車流運行暢通，且有較好的適應(yīng)性。

4結(jié)語

總之，本文對影響環(huán)形交叉口通行能力的研究是基于理論和仿真兩個層面進行的，分別分析了環(huán)島位置移動和半徑大小對其能力的影響，并探討利用環(huán)島對交通流進行控制和引導(dǎo)的兩種改進方法，并在理論和仿真的基礎(chǔ)上驗證了其可行性。方案經(jīng)反復(fù)校驗，證明該改進方法對提高通行能力、改善環(huán)形交叉口交通秩序、適應(yīng)交通流時空變化特點等方面有明顯優(yōu)勢。