环形交叉口通行能力分析及改善策略

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【摘 要】 本文详细探讨了环形交叉口通行能力的计算方法，并提出对环形交叉口进行优化的思路及改善策略。通过对实例进行分析，结果表明，对环行交叉口的改善策略具有可实施性。

【关键词】 环形交叉口 分析 策略

通行能力是道路、交通规划、交通设施的设计和改善，以及交通管理等有关道路交通工程各个方面最重要的指标之一，也是这些工作的评价指标，是制定各类道路、交通规划、设计规范的核心量标。随着城市道路交通需求量不断增加，大部分地区交通量已经超过环形交叉口的通行能力，导致环道交织段的车辆过多，造成环道拥堵。对于环形交叉口的优化与改善可以有效提高交叉口的通行能力，保持交通畅通，运输效率高。

1 环形交叉口的定义及特点

1.1 环形交叉口的定义

环形交叉口是在几条街道相交的交叉口中央，设置园岛或带圆弧形状的交通岛，使进入交叉口的车辆沿同一方向绕岛行驶，其运行过程一般为先由不同方向汇合，接着沿同一方向先后通过（交织），最后分向驶出，这样可以避免直接交叉、冲突和大角度碰撞，本质上是一种自行调节的渠化交通组织方式。

1.2 环形交叉口的特点

环形交叉口的优点是车辆连续行驶，安全，不需要设置管理设施，避免停车，节省燃料，噪声低，污染小。同时，祈祷梅花城市的作用。

环形交叉口的缺点是占地面积大，绕行距离长；其次是当交通量达到一定程度时，环形交叉就会增大延误，并且容易引起混合和拥塞。因此，当交通量过大时，应考虑设置信号灯或者对其进行交叉口的物理改造。

2 环形交叉口的通行能力

环形交叉口通行能力的计算方法按交叉口控制方式分为无信号控制和信号控制两种。

2.1 无信号控制环形交叉口通行能力

当进口车道为两条，车辆进入交叉口时，左侧车流需与两条环道车流进行穿插，而右侧车流则只需与外侧环道车流进行穿插。设为左侧进口道能够进入交叉口的车辆数，为右侧进口道能够进入的车辆数，则。对无信号控制环形交叉口的通行能力进行计算时采用了相对比较成熟的间隙-接受理论，推导出通行能力的计算公式如下：

（1）

对进行计算，可以把左侧进入交叉口的环道车流假设成一当量车流，则此当量车流与原两环道车流的对应关系为：当量交通量等于内、外两侧环道上交通量，即：。当量车流的车头时距小于时，其服从均匀分布；当量车流的车头时距大于或等于时，则服从移位负指数分布。可以推出左侧车道通行能力的计算方法如公式（2）：

（2）

综上所述，可以得出进环车辆的总通行能力为：

（3）

2.2 信号控制环形交叉口通行能力

对于有信号控制的环形交叉口，将其分为单重信号控制和双重信号控制2种方式，运用停车线法推导出了各自通行能力的计算公式如下：

（1） 单重信号控制环形交叉口通行能力：

（4）

（2） 双重信号控制环形交叉口通行能力：

（5）

式中：为南北象限的有效绿灯时间；为东西象限的有效绿灯时间；为信号周期总损失时间；为不受冲突影响的时间；为受到左转车辆冲突影响的时间；为右转随车时距。

3 环形交叉口优化及改善策略

3.1 优化思路

针对环形交叉通拥堵产生的原因，环形交叉口的优化思路如下：（1）分流，通过一定的交通组织措施，将部分交通量转移到其他交叉口。（2）扩能，通过对拥堵环形交叉软、硬件设施的改造或实施规划方案，提高环形交叉口的通行能力，缓解交通拥堵。（3）有序，对拥堵环形交叉口实施软、硬件改造，并通过增设信号灯，进而提高交叉口通行能力，缓解该路口的交通拥堵。

3.2 宏观改善策略

（1）分流部分交通量，缓解交叉口拥堵。如果环形交叉口的交通压力过于集中，可以通过完善区域路网结构，分流拥堵环形交叉口的流量，均衡区域路网内各路口的交通压力，实现缓解环形交叉口拥堵的目的。

（2）优化信号配时，提高交叉口通行能力。信号配时不合理常造成拥堵的情况，如果优化信号配时对交叉口通行能力提高很大且与路网通行能力相匹配，则可考虑实施。

3.3 微观改善策略

（1）拆除环岛，将环形交叉口改造成普通平面交叉口，增设进口道信号灯。设置环岛的目的是用在车流量较小的路口，不设信号灯，让冲突点转变为通行点。而当车流量超过一定的负荷时，可以取消环岛并改成一般的平面交叉口。通过设置信号灯不仅改善了交通压力，也使交叉路口的信号控制变得简单。但拆除环岛工程量较大，资金投入也比较多。

（2）缩小或保留环岛，直接在环形交叉口增设信号灯。采用顺时针逐一单口放行方式，即每次只放行一个方向的交通流，通常用在较小的环形交叉口。此方法配时设计简单，各进口道绿信比较低，但能更好地均衡各流向车道的利用率。

4 环形交叉口优化改善实例分析

4.1 交叉口概况

（l）周边区域的概况。朱雀路环岛位于西安市碑林区，是朱雀大街和二环南路的交叉点，东北侧为陕西体育场、国际展览中心和陕西省科技大厦等，周边其它用地主要为办公用地。

（2）道路状况。环形交叉口的中心岛直径大约为80米，交叉口范围内西侧有机非分隔带，在交叉口区域内未设置渠化岛。北侧行车道宽度约为40米，南侧行车道宽度约为46米，东侧、西侧约为70米。

（3）交通状况。机动车高峰小时交通量见表1

（4）交叉口控制状况。该环形交叉口为信号控制的十字形环形交叉口，采用两相位信号控制。

4.2 安全岛的设计及信号灯设置

环形交叉口车辆都做逆时针绕环行驶，安全岛只考虑分隔岛的设计，分离同向和对向的交通。岛的外形和交通流的流向平行或者能够保障交通顺畅流动的平滑曲线，最小曲线的半径必须符合左右转的要求。设置进口车道信号灯，设置二次待转信号灯、非机动车信号灯、人行横道信号灯，并采用立柱式安装。

4.3 配时优化设计

（1）相位：四相位控制。第一相位（南北方向），直行和右转直接通过，左转进入左转待行区；第二相位（南北方向）左转待行区车辆完成左转。第三相位（东西方向），直行和右转直接通过，左转进入左转待行区；第四相位（东西方向）左转待行区车辆完成左转。

（2）配时参数计算。根据调查数据及实例交叉口的几何条件，交叉口各进口方向进出口道车道数及通行能力计算。根据所计算的流量比，得到朱雀路环岛信号最佳周期，，其中信号总损失时间

第一相位有效绿灯时长为南北两方向直行和右车辆（主要是直行车辆）完全通过所需时间；第二相位有效绿灯时长为南北两方向左转待转车辆完全通过所需时间；第三相位有效绿灯时长为东西两方向直行和右车辆（主要是直行车辆）完全通过所需时间；第四相位有效绿灯时长为东西两方向左转待转车辆完全通过所需时间。

总有效绿灯时间：；

各相位有效绿灯时间：，，，；

各相位绿信比：，，，。

4.4 朱雀路环岛优化效果评价

朱雀路环岛优化后总体饱和度为0.88，各方向进口道的饱和度如表2。

5 结语

本文探讨了环形交叉口通行能力的计算方法，并提出对环形交叉口进行优化的思路及改善策略。通过对西安市朱雀路环岛的进行分析，表明对环行交叉口的改善有效的提高了交叉口的通行能力。