申冰玉，李錦輝，吳家寧，紀(jì)亞宏

(1.中國民航大學(xué)交通科學(xué)與工程學(xué)院，天津 300300；2.中國民航大學(xué)空中交通管理學(xué)院，天津 300300)

1 引 言

環(huán)形交叉口是平面交叉口的一種形式，在無信號燈管控的情況下，遵循“環(huán)流先行，入環(huán)等待”的原則，車輛全部繞中心島逆時針單向行駛。環(huán)形交叉口的優(yōu)勢在于其交通流由車輛自行調(diào)控，單向行駛的方法有效地減少了沖突點，可緩解交通擁堵問題，提升交通效率。同時，景觀式的中心島不僅給出行者帶來良好的視覺體驗，還可以提高城市綠化率。

根據(jù)環(huán)形交叉口的特性可將其劃分為入口區(qū)、環(huán)流區(qū)、交織區(qū)和出口區(qū)[1]。交織區(qū)內(nèi)車輛運(yùn)行行為最為復(fù)雜，環(huán)流區(qū)為車流自由運(yùn)行，入口區(qū)與出口區(qū)會與人行橫道上的行人產(chǎn)生沖突。環(huán)形交叉口造成擁堵的原因主要是交織段過短[2]。中心島半徑越大，交織段越長，車輛從內(nèi)車道駛出環(huán)形交叉口或從外車道駛?cè)雰?nèi)車道時會發(fā)生交織行為，交織行為的概率越高，交通運(yùn)行效率。同時，駕駛員的駕駛行為也會影響環(huán)形交叉口的運(yùn)行效率。環(huán)形交叉口內(nèi)遵循“環(huán)島路口，內(nèi)側(cè)先行”的原則，當(dāng)交通繁忙且車道較寬時，駕駛員容易變換車道，此時交通流會出現(xiàn)紊亂。此外，機(jī)動車與行人穿越人行道之間的沖突以及非機(jī)動車與機(jī)動車之間的沖突，在交通量大的情況下都加劇了交通擁堵。

目前，國內(nèi)外學(xué)者對環(huán)形交叉口的優(yōu)化和改造進(jìn)行了大量研究。研究了渦輪回旋道的設(shè)計方法，這種環(huán)形道路能提高環(huán)形交叉口的通行能力，增加安全性。Marie-Ange Lèbre[3]等人在智能交通系統(tǒng)的基礎(chǔ)上提出了一個分布式的V2V(vehicle-to-vehicle，車車通訊)不確定性模型，消除了車輛軌跡潛在重疊的現(xiàn)象。國內(nèi)吉林大學(xué)韓萍[4]研究了環(huán)形交叉口交通流運(yùn)行特性。張燚[5]等通過對國外渦輪式環(huán)形交叉口的研究提出了十字渦輪式環(huán)形交叉口的設(shè)計方案。寧志猛[6]等提出將環(huán)形交叉口內(nèi)的圓形車道改為螺旋線車道，并在交叉口內(nèi)設(shè)置交通信號燈的方案，仿真表明該方法可以有效緩解交叉口內(nèi)擁堵。張強(qiáng)[7]根據(jù)交通流分配的原理，研究了整體路網(wǎng)架構(gòu)，提出將環(huán)形交叉口及其周圍的交通流分配到路網(wǎng)上的設(shè)計方案。

2 交通現(xiàn)狀

通過調(diào)查山東省菏澤市三角花園環(huán)形交叉口與天津市河北區(qū)世紀(jì)鐘廣場環(huán)形交叉口的交通數(shù)據(jù)，對比分析中小型環(huán)形交叉口與大型環(huán)形交叉口的設(shè)計差異，對中小型環(huán)形交叉口未來的改造提出規(guī)劃建議。山東省菏澤市三角花園與天津市河北區(qū)世紀(jì)鐘廣場的衛(wèi)星遙感圖如圖1、圖2所示。

圖1 菏澤市三角花園衛(wèi)星遙感圖

圖2 天津市世紀(jì)鐘廣場衛(wèi)星遙感圖

菏澤三角花園是由青年北路、雙河路、丹陽路、青年南路以及東方紅大街交匯而成的五路交叉口，位于菏澤市中心區(qū)附近。東方紅大街與青年南路交叉處設(shè)有起始的公交?？课?個，全天候?？抗卉嚒Ｇ嗄瓯甭?、雙河路、丹陽路以及青年南路在交叉口旁都設(shè)有公交站點。交叉口處交通流主要由公交車和小汽車組成，還有部分行人和電動車。環(huán)形交叉口被設(shè)計成3條車道，最外側(cè)車道標(biāo)有地面標(biāo)志，提示繞環(huán)以及出環(huán)行駛。中心島半徑為16.5 m，交織段長度為35～40 m、8～11 m，交織段寬度為17～20 m。由于菏澤市交通流量不大，一般此處不會造成交通擁堵，但周末及節(jié)假日會有擁擠時段出現(xiàn)。另外，公交車的停放以及行人與非機(jī)動車的任意穿行，會造成突發(fā)性短時通行不暢。三角花園進(jìn)出口道數(shù)如表1所示。

表1 三角花園進(jìn)出口車道數(shù)

天津世紀(jì)鐘廣場是由海河?xùn)|路輔路、自由道、海河?xùn)|路、解放橋、進(jìn)步道、建國道交匯而成的四主路交叉口，位于河北區(qū)建國道一號，毗鄰天津站火車站，環(huán)島中心設(shè)有城市景觀世紀(jì)鐘。交通流主要由公交車、小汽車組成，也有少量行人和自行車，環(huán)形交叉口被設(shè)計成3條或5條車道，中心綠地半徑為40 m，交織段長度為12～62 m，交織段寬度為12～21 m。由于此處為城市景點，行人可在其中穿梭，增加了交通擁堵的概率。在建國道、進(jìn)步道與環(huán)形交叉口匯交處設(shè)有長為65 m的人行橫道，人流量較大，出租車在此處停車上下乘客。此處未設(shè)信號控制設(shè)施，而是由專人負(fù)責(zé)在此處疏通交通流。世紀(jì)鐘廣場進(jìn)出口車道數(shù)如表2所示。

表2 世紀(jì)鐘廣場進(jìn)出口車道數(shù)

三角花園與世紀(jì)鐘廣場一個明顯的不同在于世紀(jì)鐘廣場是城市景點，中間設(shè)置有巨大的立體景觀，因此中心島半徑大，其連接著海河和火車站，客流量巨大，常駐人工疏導(dǎo)。三角花園中心島半徑小，曾設(shè)置噴泉景觀，現(xiàn)已棄用，駕駛員視線不會被遮擋。此處連接著商業(yè)區(qū)與社區(qū)，交通量不大，節(jié)假日偶爾會出現(xiàn)擁堵。中心島與環(huán)流外行人無聯(lián)系，環(huán)流內(nèi)并不受行人影響。

3 交通調(diào)查

環(huán)形交叉口交通流量調(diào)查采用人工計數(shù)法，調(diào)查了4月3日三角花園和4月5日世紀(jì)鐘廣場高峰時段的交通流量，如表3、表4所示。

表3 三角花園進(jìn)口道交通流量

表4 世紀(jì)鐘廣場進(jìn)口道交通流量

由于三角花園丹陽路段修筑路面，因此未能測得進(jìn)口道流量，相應(yīng)地其出口道流量也受到影響，但由于交通量不大，對統(tǒng)計結(jié)果影響有限，以出口道流量代替進(jìn)口道流量。東方紅大街電動車及行人流量大，路邊設(shè)有攤位，且青年北路與東方紅大街夾角停有11輛汽車，因此測量時段內(nèi)出現(xiàn)擁擠，46輛車在東方紅大街出口道處選擇掉頭，重新匯入環(huán)流。三角花園周邊道路的公交站點均靠近環(huán)形交叉口，各道路公交線路數(shù)如表5所示。東方紅大街曾設(shè)有公交站牌，但由于擁擠狀況加劇，遂拆除。另外，雙河路連接客運(yùn)中心，交通流量中客車數(shù)量占比較大。

表5 三角花園周圍各道路公交線路數(shù)

世紀(jì)鐘廣場車道數(shù)較多且較為復(fù)雜，多條道路為單行道，因此環(huán)形交叉口處用標(biāo)識牌以及護(hù)桿進(jìn)行指引。由于世紀(jì)鐘廣場緊鄰火車站以及公交站，公交車和行人數(shù)量較多。解放橋處路口寬度較窄，且有行人來回通過，因此會有擁擠狀況出現(xiàn)。從環(huán)形交叉口駛?cè)虢▏?出口道)路段，兩條外側(cè)車道設(shè)計成出租車停車接客道，因此也偶有擁擠狀況出現(xiàn)。環(huán)形交叉口最外側(cè)車道為非機(jī)動車道，與機(jī)動車道通過護(hù)欄隔開，機(jī)動車道數(shù)量根據(jù)行路線不同進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整。

由調(diào)查所得交通量可以看出，世紀(jì)鐘廣場交通量大但并沒有出現(xiàn)明顯擁擠狀況。世紀(jì)鐘廣場作為早期建設(shè)的大型城市環(huán)形交叉路口，很好地協(xié)調(diào)了周圍的交通關(guān)系，發(fā)揮了緩解交通、提升交通安全性的作用，同時作為城市景點，展現(xiàn)了城市風(fēng)貌。雖然世紀(jì)鐘廣場和三角花園的定位不同，但仍可以為三角花園的后續(xù)發(fā)展提供思路。二者雖對于行人過街都未設(shè)置交通信號燈，但世紀(jì)鐘廣場全天候駐有安全員引導(dǎo)行人過街。

4 優(yōu)化方案

通過比較兩個環(huán)形交叉口的交通量以及設(shè)計方案，從宏觀和微觀兩方面[8]考慮三角花園的規(guī)劃問題，對三角花園未來建設(shè)提出以下建議。

(1)結(jié)合三角花園近、遠(yuǎn)期規(guī)劃，對道路進(jìn)行加寬，增加機(jī)動車車道數(shù)，設(shè)置標(biāo)志進(jìn)行提醒與引導(dǎo)，設(shè)置相應(yīng)停車位，治理扎堆停車現(xiàn)象。

(2)相應(yīng)地調(diào)整路網(wǎng)車輛，做好車輛引流工作，減少東方紅大街的車流量，向兩側(cè)道路分流。

(3)將公交站牌向遠(yuǎn)離環(huán)形交叉口方向遷移，減少行車壓力。

(4)修整中心景觀，對其進(jìn)行合理美化，展現(xiàn)城市風(fēng)采。

具體改造方案如下。

(1)由于周邊商鋪位置限制，增加南進(jìn)口道(青年南路路口)、東北進(jìn)口道(雙河路路口)、北進(jìn)口道(青年北路路口)的右轉(zhuǎn)專用車道。

(2)適當(dāng)增大環(huán)島半徑，增加一條環(huán)島車道。增加西出口道(東方紅大街出口道)、東南進(jìn)口道(丹陽路進(jìn)口道)、南進(jìn)口道(青年南路進(jìn)口道)車道各一條，既增大了車道容量，也不會對周圍商鋪產(chǎn)生影響。

(3)在遠(yuǎn)離環(huán)形交叉口的地方建設(shè)公共汽車站、地鐵站等公共交通。

(4)適當(dāng)引導(dǎo)車輛，減少駛?cè)胛鞒隹诘儡囕v數(shù)。

5 仿真分析

基于VISSIM交通仿真平臺，根據(jù)調(diào)查所得交通量及三角花園環(huán)形交叉口相關(guān)參數(shù)建立仿真模型，對改造后的環(huán)形交叉口進(jìn)行仿真分析，選用延誤時間和平均排隊長度作為參考指標(biāo)進(jìn)行對比，以3 600 s為仿真運(yùn)行周期，結(jié)果如表6所示。

表6 改造前后延誤時間指標(biāo)評估

由表6可以得出平均延誤時間明顯降低，同時平均排隊長度指標(biāo)顯著降低，驗證了該改造方案的有效性。

6 結(jié) 論

通過調(diào)查天津市世紀(jì)鐘廣場和菏澤市三角花園兩個環(huán)形交叉路口的交通流量，借鑒參考世紀(jì)鐘廣場的現(xiàn)狀，對三角花園提出相應(yīng)規(guī)劃建議，并利用VISSIM交通仿真軟件對改造方案進(jìn)行評估，為其它小型環(huán)形交叉口的改造提供參考。

本文對三角花園的規(guī)劃和改造未考慮行人和非機(jī)動車通行對交通流的干擾，在對比分析三角花園建設(shè)改造前后的評價指標(biāo)只選取了平均延誤時間和平均排隊長度，后續(xù)可以考慮把通行能力等重要指標(biāo)納入，深入探討可行方案，并分析改造后對周圍區(qū)域交通通行能力的影響。