城市環(huán)形交叉口通行能力改善方法研究
——以達州市新世紀廣場環(huán)形交叉口為例

尤理，韓鵬

(1.中鐵二院集團有限公司，四川成都610031;2.西南交通大學(xué)，四川成都610031)

城市環(huán)形交叉口通行能力改善方法研究
——以達州市新世紀廣場環(huán)形交叉口為例

尤理1，韓鵬2

(1.中鐵二院集團有限公司，四川成都610031;2.西南交通大學(xué)，四川成都610031)

環(huán)形交叉口是城市道路的重要組成部分，具有重要的作用。然而隨著城市交通需求的不斷增加，環(huán)形交叉口的通行效率也逐漸的滿足不了城市交通的需要，缺點逐步暴露出來。分別對環(huán)形交叉口和信號控制環(huán)形交叉分別進行了研究，對環(huán)形交叉口的常見改善方法進行了總結(jié)歸納。并以達州市通川區(qū)新世紀廣場交叉口為例，詳細分析了該類復(fù)雜多路環(huán)形交叉口的改善方案。

環(huán)形交叉口;通行能力;仿真

1 影響環(huán)交通行能力常見問題分析及改善方法

1.1 常見問題

環(huán)形交叉口是在幾條道路相交的交叉口中央，設(shè)置圓島或者帶圓弧狀的島，使進入交叉口的所有車輛均以同一方向繞島行駛的城市道路交叉口交通組織方式。環(huán)形交叉口可以很好地組織車流、能有效地減少車輛行進過程中的延誤、緩解了交通壓力，同時還很好地保護了名勝建筑，有效美化城市道路環(huán)境，因而被我國許多城市所廣泛采用。我國于上世紀八九十年代開始大面積興修環(huán)形交叉口。起初因為車流量較小，交通運行狀況良好。然而隨著城市機動車數(shù)量日益增多，交叉口交通量日漸增大，環(huán)形交叉口交織段的車輛不能夠有效地變換車道或者駛離交叉口等問題逐漸凸顯，常常造成環(huán)形交叉口死鎖的現(xiàn)象。目前城市中環(huán)島交叉口的常見問題有以下四點。

(1)技術(shù)標準低，環(huán)島半徑不足

環(huán)形交叉口由于占地較大，實際中在城市用地緊約的條件下很難滿足其要求，因此環(huán)形交叉口的幾何尺寸一般只是常規(guī)平面交叉口尺寸稍作放大，交織段短，形成不了交織，存在的只是穿插沖突，不滿足規(guī)范中環(huán)形口幾何設(shè)計的要求。

(2)交通組織差，通行能力低

當前大多數(shù)城市道路的環(huán)形交叉口均為無控交叉口，沒有完善的交通配套設(shè)施和交通組織方案。在這種情況下，環(huán)形交叉口的通行能力會受到很大的限制，隨著交通量增大，交叉口范圍內(nèi)交通交織將日益嚴重，交通矛盾就會顯現(xiàn)。

(3)非機動車、行人和機動車相互干擾嚴重

很多非機動車、行人通行并不按照環(huán)形交叉口的運轉(zhuǎn)規(guī)則，無視標志標線，駛?cè)霗C動車環(huán)道，在機動車之間“見縫插針”，隨意穿梭。不僅自身安全得不到保障，還對機動車的正常行車造成極大的干擾，從而嚴重降低交叉口的服務(wù)水平。

(4)路網(wǎng)規(guī)劃不合理

由于規(guī)劃中路網(wǎng)結(jié)構(gòu)不合理，造成了交叉口成為多路交叉、畸形交叉而不得不設(shè)置環(huán)型交叉口的情況。尤其是兩條道路以較小角度在環(huán)形交叉口交叉的情形。這種情況下，環(huán)形交叉口內(nèi)將形成短距離交織段，這種短距離的環(huán)形交織往往與小半徑轉(zhuǎn)彎共同出現(xiàn)，通行能力十分有限，當流量增長到一定程度，這種短距離交織往往是誘發(fā)交通擁堵的重要原因，同時也容易造成擦刮等交通事故。

1.2 環(huán)島交通的常見改善方法及比較

(1)增加環(huán)島半徑

由于環(huán)形交叉口的通行能力與交織段有關(guān)，因此通過增加環(huán)島的半徑可以增加交織段的長度，從而相應(yīng)地增加環(huán)形交叉口的通行能力，但是此方法通常受到城市建設(shè)用地的約束。

(2)交叉口渠化

針對環(huán)形交叉口存在進口道寬度不足、車道分布不合理的現(xiàn)象，對既有的環(huán)形交叉口進行一定的渠化可以提高環(huán)形交叉口的通行能力，進口道的車道數(shù)不是越多越好，需要同環(huán)道車道數(shù)、環(huán)道直徑相互匹配，通常右轉(zhuǎn)車應(yīng)該在最右側(cè)車道形式并保存足夠大的轉(zhuǎn)彎半徑，左轉(zhuǎn)車應(yīng)該在最左側(cè)車道行駛，讓其提前進入環(huán)道的內(nèi)側(cè)車道，減少與外側(cè)車道車輛的干擾。

(3)信號燈控制

根據(jù)環(huán)島的性質(zhì)和規(guī)模(通常指半徑大小)的不同，對環(huán)形交叉口實施的交通信號控制方法也不完全相同，通常按照對左轉(zhuǎn)車輛的控制次數(shù)分類，信號控制環(huán)形交叉口可以分為單重信號控制、雙重信號控制和左轉(zhuǎn)單獨信號控制。

單重復(fù)信號控制是單純地在原來環(huán)形交叉口的基礎(chǔ)上增加信號燈，交通組織規(guī)則不變?！白筠D(zhuǎn)兩步控制法”是近年交通工程界廣泛認可的一種創(chuàng)新的環(huán)交設(shè)計理論方法，我國應(yīng)用的最早的當屬1998年同濟大學(xué)楊曉光教授在廈門市對蓮坂環(huán)形交叉口的改造試驗，改變了環(huán)形交叉通行能力低于同進出口道十字交叉通行能力的認識，其技術(shù)和方法已在國內(nèi)10多個城市的20多個環(huán)形交叉口得以應(yīng)用。

(4)減少相交道路條數(shù)

對于相交道路較多的環(huán)形交叉口，通常各條相交道路之間的夾角不均勻，存在夾角過小的情況，夾角過小導(dǎo)致該兩條道路之間的交織段過短，影響行車。這時候可以對某些道路的采取特殊處理如將該條道路變?yōu)閱涡械阑蛘呓乖撨M口道某些方向的方式，減少相交道路的條數(shù)?；蛘邔⒃摻徊婵诟脑斐蔀閮蓚€交叉口，將一個復(fù)雜交叉口變成了兩個相鄰的簡單交叉口，處理好兩個交叉口之間的聯(lián)動關(guān)系。

(5)其他改善措施

其他關(guān)于環(huán)形交叉口的改造方法還有拆除環(huán)島改為平面交叉口，興建立交或人行過街天橋分離慢行交通等改善方式。在實際過程中，通常是多種方法相結(jié)合，針對不同的實際交通和環(huán)境情況，需要考慮工程量和拆遷量、資金、改善效果、社會影響等多方面的影響因素。

以上各種方法均能在一定程度上增加環(huán)形交叉口的通行能力，但各種方法之間各有優(yōu)缺點，根據(jù)實際的交通情況與交叉口用地環(huán)境選用不同的方案，下面對各種方案從適應(yīng)通行能力，交通組織情況，對行人和非機動車要求，改造成本等方面進行如表1所示的對比。

表1 各改善方案對比

2 新世紀廣場交叉口案例分析

本文以達州市新世紀廣場交叉口為例對上述環(huán)形交叉口改善方法的綜合運用進行舉例分析。

新世紀廣場交叉口位于達州市通川區(qū)東城街道，該交叉口為一個畸形的環(huán)形交叉口，交叉口分別銜接來鳳路、通川北路、通川中路，同時有鳳翔街、文化街、柴市街、二馬路以及人民公園出入口道路與之相連。該交叉口所吸引的交通流方向多達8個方向，是達州市目前交通組織最復(fù)雜的交叉口之一。

目前，交叉口范圍內(nèi)主要交通流繞新世紀廣場按環(huán)交形式進行控制，各方向車輛均可進環(huán)、出環(huán);柴市街、文華路為一對單向交通組織道路，柴市街到文華路有一條專用左轉(zhuǎn)車道設(shè)于來鳳街逆行方向。其中文化街規(guī)劃紅線寬度7 m，柴市街規(guī)劃紅線寬度10 m。鳳翔街、二馬路均已采取了右進右出的交通管理手段，最大化地減小了對干道交通的影響。其中二馬路規(guī)劃紅線寬度14 m，風(fēng)翔街規(guī)劃紅線寬度6 m。除文華街路口，該交叉口行人交通組織全部利用地下通道實現(xiàn)，對地面交通干擾較小。來鳳街規(guī)劃紅線寬度14 m，通川北路規(guī)劃紅線寬度23 m，通川中路規(guī)劃紅線寬度24 m，其中環(huán)道進口道紅線寬度16 m，出口11.5 m。前往人民北路的支路規(guī)劃紅線寬度7 m。目前，該交叉口現(xiàn)狀交通紊亂，交通供需矛盾大，現(xiàn)狀交通流主要流向為通川中路往來鳳街方向，交通需求達到2 200～2 400 pcu/h。其次為通川北路及來鳳路、柴市街匯入通川中路的交通流，交通需求規(guī)模約2 000～2 200 pcu/h。

3 現(xiàn)狀交叉口問題診斷

交叉口現(xiàn)存在的問題主要體現(xiàn)在以下三方面。

(1)通川北路入環(huán)交通流與通川中路出環(huán)交通流交織距離過短，形成側(cè)向交叉，該沖突點的需求量大，是本交叉口最嚴重的沖突點。加之兩股交通流為小角度交叉，故時常發(fā)生擦刮事故，交通格外脆弱。

(2)通川北路南側(cè)車輛掉頭轉(zhuǎn)彎半徑不足3m，大型車輛掉頭困難，影響通川北路自南向北車輛行駛。

(3)環(huán)型交通組織與來鳳街至文華街左轉(zhuǎn)信號交通組織形成連續(xù)接間斷流的交通組織搭配，不符合交通組織原理。

4 措施設(shè)計

本次設(shè)計采用平面交叉口改造方式，重點改善交叉口節(jié)點的通行能力，以交通渠化設(shè)計為主要手段，配合信號控制方式，合理設(shè)置各類交通標志標線，規(guī)范各類機動車流行駛秩序，提升行人過街效率。具體改造如圖1。

圖1 新世紀廣場交叉口措施——改造措施圖

(1)保持柴市街和文化街的單向交通組織方式，在柴市街左轉(zhuǎn)至來鳳街逆向行駛路段增加欄桿實現(xiàn)物理隔離;保持二馬路和鳳翔路的右進右出交通組織方式，將前往人民公園的道路由雙向交通組織方式改為單向交通組織，只允許右轉(zhuǎn)，單行方向為由東向西，前往人民公園的交通流可通過人民公園周邊張家灣路，二馬路進行繞行。

(2)將原交叉口環(huán)島進行拆分，使交叉口由環(huán)形交通組織部分改變成為渠化交通組織，其中將交叉口的兩個主要流向即通州北路——通州中路和通州中路——來鳳路形成十字交叉，并加信號燈控制從時間上分割兩股交通流。

(3)將原交叉口信號進行聯(lián)動控制，建立共用相位，以信號燈控制，從時間上分隔交通沖突。

5 措施效果評價

現(xiàn)狀的環(huán)形交通組織措施在通川北路入環(huán)和通川中路出環(huán)位置沖突明顯，交通擁堵嚴重。究其原因，主要在于通川中路前往來鳳路和通川北路前往通川中路的兩股交通流流量大且交織段短，形成了頻繁的小角度穿插，因此該位置沖突明顯，采取改善措施后，該交叉口在一定程度上解決這個問題，有效地實現(xiàn)了交叉口沖突點的時空分離。本文采用定向和定量相結(jié)合的方式對兩種改造措施進行比選以及對改造前后的效果進行對比，對措施的沖突點，交織段等從定向角度進行分析，利用Vissim仿真軟件仿真對措施進行定量分析。

本改善方案通過渠化手段把這兩股交通流變成了十字相交，同時通過信號燈控制從時間上消除了沖突，一方面避免了復(fù)雜的工程措施和道路周邊建筑物拆遷，一方面有效地挖掘了道路通行能力潛能，對交叉口交通改善大有裨益。由于現(xiàn)狀采取環(huán)形交通組織方式，來鳳街至文化街左轉(zhuǎn)為信號控制交通組織方式，為連續(xù)流接入間斷流。而通過優(yōu)化信號配時和聯(lián)動信號的設(shè)置，采用線控的方式來組織兩個交叉口的交通流，情況明顯好轉(zhuǎn)。同時，本方案實現(xiàn)了通川中路掉頭車輛的提前掉頭，從而減少對前往來鳳街車輛的干擾。擴大了通川北路南側(cè)掉頭車輛的轉(zhuǎn)彎半徑，減少掉頭車輛對交叉口的影響。

定量評價采用Vissim仿真的方式，通過仿真獲得交通系統(tǒng)的參數(shù)，根據(jù)參數(shù)的前后對比對措施進行評價。為了使得仿真結(jié)果更具一般性和說服力，采Vissim的用多運行仿真模式，設(shè)置初始隨機種子為1，隨機種子增量為1，運行次數(shù)為10次。

Vissim中的評價系統(tǒng)通過獲取交通系統(tǒng)中的各項參數(shù)來對交通系統(tǒng)進行評價，評價類型多種多樣，本文采用對交叉口進行節(jié)點評價的方式來分析現(xiàn)狀和改善方案的交通運行情況。節(jié)點評價是對路網(wǎng)中的用戶定義區(qū)域進行自動數(shù)據(jù)采集。使用評價段定義的節(jié)點邊界自動采集節(jié)點評價數(shù)據(jù)。節(jié)點評價是為了收集交叉口特定數(shù)據(jù)而設(shè)計的，無需手動設(shè)置交叉口各個部分的數(shù)據(jù)采集器。本文對交叉口采用節(jié)點評價采取的參數(shù)有評價排隊長度、延誤和服務(wù)水平(LOS)。

根據(jù)仿真結(jié)果，該交叉口現(xiàn)狀及改善方案的節(jié)點評價結(jié)果如表2所示。仿真結(jié)果表明，改善方案能夠有效提高交叉口的通行效率，減少行車延誤。

表2 仿真結(jié)果

［1］羅霞，劉瀾.交通管理與控制［M］.北京:人民交通出版社，2008:185.

［2］Erik Lawrence Seiberlich.A Formulation to Evaluate Capacity and Delay of Multilane Roundabouts in the United States for Implementation into A Travel Forecasting Model［D］.The University of Wisconsin－Milwaukee in Engineering，2001.

［3］Hagring，Ola Vehicl－vehicl intersections at roundabouts and their implications for The entry capacity［D］.Bulletin 159.Department of Traffic Planning and Engineering，Lund，1998.

A dissertaion on the methods improving the capacity of roundabout case study

YOU Li1，HAN Peng2
(1.China Railway ERYUAN Engineering Group Co.，Ltd.，Chengdu，Sichuan 610031，China 2 Southwest Transportation University，Chengdu，Sichuan 610031，China)

Roundabout is a significant part of the city road system，playing an important role in urban areas.However，with the city’s rapid development，roundabouts are gradually not able to satisfy the demand of urban traffic，exposing many shortcomings.This paper mainly focuses on the roundabout with no signal control and signal control respectively and summarizes several methods of the roundabout reconstruction.Finally，based on the study of New Century Square roundabout intersection in county of Tongchuan，Dazhou city，reconstruction methods for multi－direction intersection are analyzed in detail.

roundabout;capacity;simulation

U416.1

C

1008－3383(2017)04－0006－03

2016－07－22

尤理(1986－)，男，山西人，工程師，研究方向:交通工程。