楊 林 　 趙 琦

(東北林業(yè)大學(xué),黑龍江 哈爾濱　150040)

立體交叉屬于道路連接的主要環(huán)節(jié)，在道路事業(yè)運(yùn)行過程中具有重要的作用，環(huán)形立交屬于立體交叉的特殊方式，被廣泛使用到道路交叉路口中，能夠有效解決道路平面擁堵的問題。環(huán)形立交屬于交織型立體交叉形式，其主要是根據(jù)道路平面中的環(huán)形交叉為基礎(chǔ)發(fā)展的，被廣泛應(yīng)用到主干道中直行交通量較大的多路交叉路口中，其主要目的就是保持直行車輛的運(yùn)行通暢，并且不用布設(shè)交通信號燈，有效提高了交叉口通行能力，保證車輛行駛的暢通性。但是因為種種原因?qū)е颅h(huán)形立交的通行能力大大降低，所以本文就分析城市環(huán)形立交的通行能力，提出了相應(yīng)的優(yōu)化策略。

1　城市環(huán)形立交通行能力的分析

現(xiàn)代城市環(huán)形立交通行能力的特點主要包括：一般環(huán)形交叉口進(jìn)口右側(cè)的車道在駛?cè)氤隹谟覀?cè)的時候都是直接右轉(zhuǎn)，部分車輛的出入環(huán)車流相互交叉在環(huán)形車道中。左側(cè)車道車輛大部分都是直行或者左轉(zhuǎn)相較于出環(huán)車流。小流量的時候，進(jìn)環(huán)車流及出環(huán)車流車頭的時距較大，車輛能夠隨意的進(jìn)入沖突點，不能夠影響到?jīng)_突車流[1]。在流量持續(xù)增加的過程中，進(jìn)出環(huán)車輛都是根據(jù)沖突車流，從而交叉通過。如果車流量比較大，那么就不能夠進(jìn)行交叉通過，車輛在行駛過程中就要排隊。環(huán)形交叉口主路大部分都是環(huán)形車流，支路大部分都是進(jìn)環(huán)車流，主流車流能夠隨意的進(jìn)行移動，支路車流無法隨意移動。在分析城市環(huán)形立交通行能力時候的基礎(chǔ)為間隙接受理論，之后計算模型，以此對不同道路交通交叉口通行能力進(jìn)行計算和分析。環(huán)形交叉口的通行能力計算可以根據(jù)交叉口的控制方式實現(xiàn)，包括信號控制和無信號控制兩種[2]。

1.1　環(huán)形交叉口

圖1為環(huán)形交叉口示意圖，目前我國的環(huán)形交叉口都是有兩條進(jìn)口及環(huán)道車道，在交叉口中的車輛能夠來回的在環(huán)道及左側(cè)車輛中來回的交叉。假設(shè)左側(cè)車口道交叉口車輛為Ce1，右側(cè)進(jìn)口道交叉口車輛為Ce2，那么C2就是Ce1+Ce2，計算公式為：

在對Ce1計算的時候，當(dāng)流車輛為左側(cè)環(huán)道車流量，所以當(dāng)量車流及原來車流的關(guān)系就是：當(dāng)量車流等于內(nèi)側(cè)環(huán)道及外側(cè)環(huán)道中的交通量，如果當(dāng)量車流的時距比較小，那么服從分布就比較均勻，如果當(dāng)量車流時距比較大，那么其服從分布就要根據(jù)移位指數(shù)進(jìn)行[3]。P屬于當(dāng)量車流時距較小的概率，環(huán)道中車流平均車頭時距作為h，因為車流為均勻的分布，所以P(t≤tm)≤tm/h，并且還滿足P(t≤tm)+P(t≤tm)=1。以此推算出左側(cè)車道的通行能力計算公式為：

上述為交叉口基本的通行能力，還是交叉口條件較為理想時候的通行能力，但是在現(xiàn)實生活中的通行能力會由于多種因素的影響，所以就要滿足實際情況需求。因為交叉口側(cè)進(jìn)口車流的流向及干擾都會影響到環(huán)形交叉口的通行能力，以下就對其進(jìn)行一一的說明。

1.2　橫向干擾系數(shù)

表1為橫向干擾系數(shù)的影響，干擾系數(shù)表示為Fs。

表1　橫向干擾系數(shù)的影響

1.3　左轉(zhuǎn)及右轉(zhuǎn)修正系數(shù)

通過以上計算公式實現(xiàn)模擬運(yùn)算，使用回歸方式得到左轉(zhuǎn)車流修正系數(shù)，公式為：

FL=1.14-0.92βL。

其中,βL為左轉(zhuǎn)車流向的比例。

通過上述計算公式實現(xiàn)模擬運(yùn)算，使用回歸方式得到右轉(zhuǎn)車流的修正系數(shù)，公式為:

FR=0.76+1.6βR。

其中,βR為右轉(zhuǎn)車流向的比例[4]。

1.4　流行比的修正系數(shù)

在實際交通過程中，各個方向的進(jìn)口車道的車流量并不相同，一般都是兩條相連的道路流量比較小，其他兩條連接道路流量比較大，使用大流量及小流量的比分析結(jié)果，從而得到流量比修正系數(shù)：

FM=0.88+0.11PM。

實際的環(huán)形交叉口通行能力等于修正系數(shù)和通行能力兩者的積。

1.5　服務(wù)水平

環(huán)形交叉口的通行能力能夠充分的展現(xiàn)出自身性質(zhì)和功能，其能夠估算環(huán)形交叉口的交通量，并且交通量還會根據(jù)道路等級、管理、交通和路況的不同進(jìn)行不斷的變化[5]。在評價交叉口服務(wù)水平時要實現(xiàn)交通量及通行能力兩者的比，也就是V/C，表2為交叉口服務(wù)水平的評估標(biāo)準(zhǔn)。

2　城市環(huán)形立交的優(yōu)化

2.1　信號控制十字型交叉口通行能力

通過以上分析表示，城市環(huán)形立交交叉口的通行能力和多種因素具有密切的聯(lián)系，為了能夠使計算更加方便，就要先將其中的變量進(jìn)行確定。t0=2.3 s，大型車及小型車兩者的比為2∶8，ti可以取2.5 s。假如四個進(jìn)口交通量相同，信號控制十字型交叉口使用兩相位控制，取每個方向的等效交通量每小時550輛，從而得到信號周期T表示為114 s，黃燈的時間表示為3 s，綠燈的時間為108 s，兩個相位綠燈時間為54 s。通過城市道路設(shè)計規(guī)范方法對不同左轉(zhuǎn)比例及入口車道信號控制十字型交叉口通行能力進(jìn)行計算[6]，其中單車道的通行能力為2 096 pcu/h～3 464 pcu/h，雙車道的通行能力為2 830 pcu/h～5 392 pcu/h，三車道的通行能力為2 836 pcu/h～7 392 pcu/h，四車道的通行能力為3 828 pcu/h～7 580 pcu/h。

2.2　無信號控制環(huán)形交叉口通行能力

無信號控制交叉口通行能力主要研究的是單環(huán)及雙環(huán)兩種車道的通行能力，如果交叉口比雙環(huán)車道通行能力大的時候，就要增加信號控制。如果道路運(yùn)行主要為小型車的時候，創(chuàng)建數(shù)據(jù)調(diào)查，te=6 s，tf=3 s，tm=2 s，表3為α和qr的范圍，將值代入到公式中可以對環(huán)形交叉口通行能力進(jìn)行計算。

2.3　信號控制交叉口通行能力

分別計算單重信號控制中單環(huán)道和雙環(huán)道的通行能力，通過計算通行能力得到不同背景下的環(huán)形交叉口通行能力，見表4。

表4　環(huán)形交叉口的通行能力

2.4　通行能力的對比

根據(jù)以上的數(shù)據(jù)分析對比環(huán)形交叉口及信號控制十字型交叉口的通行能力，表5為對比的結(jié)果。

表5　兩種交叉口的通行能力對比

通過表5表示，在條件相同的背景下，信號控制十字交叉口通行能力比環(huán)形交叉口要大，有信號控制通行能力大于無信號控制；在信號周期和左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)比例等多種因素變化的過程中，交叉口的通行能力也會出現(xiàn)變化，環(huán)形交叉口會因為環(huán)道半徑中的因素出現(xiàn)變化，平面環(huán)形交叉口被廣泛應(yīng)用到多道路相交或者左轉(zhuǎn)交通大的交叉口，一般不能夠在主干路及快速路中使用。在相交的道路大于八條的時候，道路就要考慮適當(dāng)?shù)暮喜⒅笈c交叉口相接。

環(huán)形交叉口交通量要小于十字型，但是環(huán)形交叉口的通行能力特點主要包括：環(huán)形交叉口在通行能力范圍中運(yùn)行時候的車輛延誤比其他控制方式及形式交叉口要低，并且環(huán)形交叉口能夠迅速安全的進(jìn)行相互的轉(zhuǎn)向，并且在沒有左轉(zhuǎn)車道的交叉口中也能夠?qū)崿F(xiàn)。由于環(huán)形交叉口和其他方式交叉口中的延誤及停車次數(shù)、間隔較小，所以環(huán)道的環(huán)境效益較高。并且在交通流比較高的時候，排隊車輛也是緩慢前進(jìn)，但是并不是完全停止的，從而能夠降低空氣質(zhì)量及噪聲的影響，從而降低燃料的消耗[7]。

3　結(jié)語

環(huán)形立交和其他互通式立交相比能夠節(jié)約占地，并且形式較為簡單。被廣泛應(yīng)用到部分西方國家中，目前，我國也開始使用環(huán)形立交，但是目前關(guān)于環(huán)形立交的改建及優(yōu)化是大部分城市所面臨的難題?；诖耍疚木蛯ΜF(xiàn)代城市環(huán)形立交通行能力進(jìn)行了分析，并且針對其中的問題進(jìn)行了優(yōu)化，通過實例表示，優(yōu)化之后的城市環(huán)形立交通行能力有所提高，整個車道的通行也變得井然有序。