环岛设计通行能力研究

环岛设计通行能力研究

谭娟

（深圳市新城市规划建筑设计股份有限公司， 深圳市  518172）

摘要：环岛作为一种重要的交叉口无信号控制的交通设施，其通行能力影响着整个路网的通行能力。以交织理论为基础，建立线性回归模型，并得出环岛设计通行能力的最大值和最小值以及修正最小设计通行能力，而后采用Vissim仿真对模型所得结论进行仿真，验证模型和算法的可行性。

关键词：环岛；通行能力； Wordrap；交织段

The Study of Roundabout Traffic Capacity

TAN Juan

(Shenzhen New Land Tool Planning & Architectural Design Co, Ltd,Shenzhen 518172,china)

Abstract：Roundabout is an important traffic facility in the intersections without any signal control, whose vehicle flow capacity affects the capacity of the entire road network. Based on the interweave theory, this paper will set up a linear regression model to calculate the maximum value and minimum value of the vehicle flow capacity of the roundabout, and revise the minimum design passing capacity, at last, the vissim simulation model will be used to emulate the conclusion and verify the feasibility of the model and algorithm.

Key words:Roundabout; Traffic capacity; Wordrap; Interweave section

0引言

在城市交通日益发达的今天，堵车是时有发生的事情，然而，堵车现象的发生90%都发生在交叉口。因此，交叉口是整个路网通行能力的瓶颈。环岛，作为一种常用的交叉口交通设施，经常分布在多条道路的交汇处，在交叉口处设计合理的环岛，使得环岛的通行能力满足交通需求是解决路网通行能力瓶颈的重要手段。

目前，研究环岛通行能力主要有三大理论：交织理论[1-2]、间隙接受理论[3-5]、以及回归分析。

在计算环岛的设计通行能力时，以交织理论为基础的Wordrap[1]公式只能计算交织段的通行能力，不能得出我们需要的环岛通行能力，而若采用间隙接受理论，则当进入环岛的进口数较多时需要进行逐步迭代才能计算出环岛的通行能力，且迭代次数较多，计算繁琐。回归分析由于是建立在大量的调查之上的，因此在实际设计的计算过程难以应用。

环岛的通行能力可以由交织段的通行能力体现，它们之间存在着内在的联系，但环岛的通行能力不能简单的是各交织段通行能力之和，本文以交织理论为基础，建立了环岛通行能力的计算的线性回归模型，给出了环岛通行能力与各交织段通行能力的内在联系，求得了环岛通行能力的最大值和最小值，最后采用了vissim对模型结论进行了仿真验证。

1环岛通行能力的线性回归模型

设环岛共有n个入口，分别依次标号为1,2,3……n，将第i个入口和第i+1个入口之间的交织段标号为第i号交织段（i=1,2,3……，n-1），第n个入口和第1个入口之间的交织段标号为第n号交织段。设第i个入口进入环岛的总车流量为 ，并设从i入口进入，j入口出去的车流量所占i入口进入环岛总车流量的比例为 （i=1,2，3……，n，j=1,2，3……，n，i=j表示车辆经环岛掉头），设i号交织段的通行能力为 (i=1,2,3……,n,交织段通行能力可由Wordrap公式求得，在此不做赘述)，则要使得环岛正常运行，应满足

此时环岛的通行量为

2 两个重要结论及证明

2.1 结论及证明

环岛的通行能力不是一成不变的，而是跟各个入口的车流状况相关的，以交织理论为基础，建立线性回归模型。当所有入口的车流都只进行右转弯时，环岛的通行能力最大；当所有入口的车辆都只掉头时，环岛通行能力最小。证明如下：

证明：若使得环岛的通行量达到最大，则各交织段应达到饱和，即

所以有

(1)+(2)+(3)+……+(n)得

令

则上式可化为

因为

所以

，当且仅当时左等号成立，时右等号成立。

所以

因此有

故

当且仅当

时左等号成立，时右等号成立。即：当所有入口车流都只进行右转时环岛的通行能力达到最大值D，当所有入口车流都只进行掉头时环岛通行能力达到最小值

。

2.2 修正最小设计通行能力

在实际交通过程中，在环岛处掉头的车辆是很少的，几乎可以忽略不计，因此，在实际做环岛的设计通行能力时，如果以全都掉头算最小通行能力是不合理的，因此采用考虑以所有入口处车辆都只进行左转弯作为环岛的最小通行能力，即修正最小设计通行能力。

此时，环岛各交织段应满足如下条件：

     (1)

    (2)

    (3)

……

   (n-1)

    (n)

(1)+(2)+……+(n)得：nQ-Q=D

所以

3 模型验证与分析

Wiedemann[7]的跟驰模型是迄今用于计算机交通仿真的最为精确的模型之一，因此，基于这一理论基础开发的仿真软件vissim能有效的模拟现实交通现状。本文以vissim为工具，模拟在不同转向比的情况下，环岛的最大通行能力。

本文的仿真以最常见的四入口环岛为仿真对象，环岛直径为40m，四个交织段的设计通行能力均d=1674pcu/h（见图1）。

图1 仿真环岛底图

为确保仿真能有效模拟现实情况，环形车道上车速设置为小于等于25km/h，并为方便统计交通量，模拟中只输入小汽车。当环岛入口进入车辆总量达5000pcu/h时，不同转向比下的仿真结果（见表1）。环岛最大通行能力和修正最小设计通行能力（见表2）。

表1 不同转向比下的仿真结果

表2 不同转向比下的仿真结果

仿真结果表明，环岛的通行能力是和转向比密切相关的，且右转比例越大，环岛的通行能力越大；当所有车辆都右转时，环岛的通行能力达到最大。

因此，计算环岛的设计通行能力应先对各入口的交通状况做出调查，并以此为基础求解环岛的通行能力。当无法做出相关的交通调查时，应该以修正最小设计通行能力作为环岛的通行能力。

4 结语

本文从交织理论的观点出发，建立了线性回归模型，证明了环岛在的所有入口车流都只进行右转时通行能力最大，当所有入口 车流都只进行掉头时环岛通行能力最小的结论。并给出了设计环岛的修正最小通行能力的计算公式。

参考文献

[1] 汪斌.老城区异形交叉口节点交通改善设计研究[J].甘肃科技纵横,2018,47(04):66-69.

[2] 朱晓晴. 环形交叉口信号设置依据研究[D].吉林大学,2016.

[3] 邹博.环岛进入通行能力影响因素分析与模型改进研究[J].公路工程，2007，32(4):169-173.

[4]周勇,刘玉龙.基于法国规范的环岛几何设计研究[J].公路,2018,63(06):72-75.

[5]《平面交叉路口的规划与设计》连载（三）  第三章  设计元素与流程[J].道路交通管理,2020,No.435(11):34-37.

[6]武生权,娄中波,陈巧志等.象限绕行平面交叉交通组织方式研究[J].天津建设科技,2020,30(03):41-44.

[7] 王志华.基于临界车道流量法的移位左转平面交叉交通组织研究[J].天津建设科技,2020,30(01):27-30.