香州總站環形交叉口優化設計

吳小丹詹健揚

（1.北京理工大學珠海學院,廣東 珠海 519085；2. 東莞市水務局，廣東 東莞 523001）

香州總站環形交叉口優化設計

吳小丹1詹健揚2

（1.北京理工大學珠海學院,廣東 珠海 519085；2. 東莞市水務局，廣東 東莞 523001）

通過對香洲總站環形交叉口交通現狀分析，找出香洲總站環形交叉口的優缺點，在借鑒國內外實踐經驗的基礎上，從幾何參數入手對環交進行優化設計，最后對優化設計方案進行可行性論證。

城市交通； 通行能力；優化設計；環形交叉口

1 引言

環形交叉口是自行調節的交叉口。這種交叉口是在中央設置中心島，使進入交叉口的所有車輛都以同一方向繞島行進。車輛行駛過程一般為合流、交織、分流，避免了車輛交叉行駛。環形交叉口的優點是車輛連續行駛，安全，不需要設置管理設施，避免停車，節省燃料，噪聲低，污染小。同時，起到美化城市的作用。缺點是占地大，繞行距離長。非機動車和行人較多及有軌道交通線路時，不宜采用。

城市道路環形交叉口存在的問題：環形交叉口的中心環島半徑小和環道的車道數多，二者不相匹配；環形交叉口的技術標準低；環交交通組織較差，導致其通行能力低；在環形交叉口處機動車、非機動車和行人三者相互干擾嚴重；城市道路路網規劃不合理，導致了許多交叉口成為多路多路交叉、畸形交叉，因而必須設置成環形交叉口的情況。

2 珠海市香洲總站環形交叉口交通狀況調查研究

2.1環形交叉口幾何參數的調查

通過環形交叉口幾何參數測量得出幾何尺寸數據。調查數據如圖1(單位：米)所示。

圖1　香洲總站環形交叉口幾何參數

2.2環形交叉口通行能力計算

目前我國還沒有自己的環交路口通行能力計算方法，因此選用英國環境部使用公式。

英國環境部使用公式：

式中Cm——為交織段上最大通行能力(輛/h)；

Cd——為交織段上設計通行能力(輛/h)，(Cd=Cm*0.85)；

l ——為交織段長度(m)；

W ——為交織段寬度(m)；

e1 ——為入口引道寬度(m)；

e2——為環道突出部分寬度(m)；

e —— 入口引道平均寬度；

根據公式（式2-1）和調查的交叉口幾何尺寸數據分別計算各交織段通行能力，其結果如表1所示。

表1　香洲總站環形交叉口通行能力計算結果

2.3環形交叉口交通現狀分析

使用人工觀測法，10min記錄一次。將調查所得的混合交通量按一定的換算系數折算為當量交通量，采用的換算系數如表2所示。

表2　當量小汽車換算系數

根據高峰小時機動車流量和流向數據，得到該時段各交織段的當量交通量數據如表3所示。

由三個交織段高峰小時交通量與設計通行能力計算得到各交織段的利用率如表4所示。

表4　各交織段的利用率

通過表4可知東西交織段的利用率和東北交織段的利用率都在80%以上，這表明東西交織段和東北交織段的高峰小時交通量達到了飽和狀態；西北交織段的利用率是57.1%，這表明高峰小時內這段交織段的的車流未處于飽和狀態。由于高峰時段各交織段的交通量均未超過設計通行能力，因此總體上看環行交叉口的設計還是滿足要求的。

3 香洲總站環形交叉口優化設計

通過香洲總站環形交叉口幾何參數的調查，發現其在設計的時候存在一定的問題。雖然對香洲總站環形交叉口現在的交通影響不大，但是始終存在隱患，因此對它的幾何參數進行調整。這是目前對香洲總站環形交叉口進行優化設計最有效的方法，同時也能為將來交通主管部門對它的改造提供科學依據。

3.1各相交道路路幅資料

紫荊北路：路面寬30.00m，其中行車道寬為6×3.50m，中央分隔帶2m，非機動車道和人行道寬為2×3.00m，硬路肩寬度為2×0.50m；

紫荊西路：路面寬35.00m，其中行車道寬為6×4.00m，中央分隔帶1m，非機動車道和人行道寬為2×4.50m，硬路肩寬度為2×0.50m；

翠香路：路面寬21.00m，其中行車道寬為4×3.75m，非機動車道和人行道寬為2×3.00m。

3.2幾何參數設計

（1）環形交叉口的中心島

在相交道路的夾角相近的環形交叉口上，一般中心島采用圓形直徑為30～60米，交織段長度基本相同。若相交道路的角度差別很大，對應小夾角的交織段長度就偏短，難以滿足車輛交織的要求，可以局部放大中心島的半徑，使中心島的形狀變為橢圓形、卵形，以加大交織段的長度。中心島的邊緣不應做人行道，要避免有行人頻繁穿過交織段上的車流，造成車輛急剎車，加大車流密度，使車輛難以交織，失去建造環形交叉口的原意。

圖2　環形交叉口一般圖示

中心島的半徑與環道內車輛的行駛速度和車輛相互交織所需的長度密切相關，必須首先滿足車輛在環道上行駛的使用要求，進行合理選擇。

①根據環島設計速度確定中心島的半徑。

根據環道設計速度所要求的圓形中心島的半徑R計算公式為：

式中R——中心島半徑(m)；

b——緊靠中心島的車道寬度(m)；

u——橫向力系數，建議大客車u=0.10-0.15，小客車u=0.15-0.20；

i——環道橫坡度(%)，一般采用1.5%，緊靠中心島行車道的橫坡向中心島傾斜時，i值采用正號，否則采用負號；

V——環道設計速度(km/h)，一般采用路段計算行車速度的0.7倍，我國實測資料：公共汽車為0.5倍，載重車0.6倍，小客車0.65倍。

本例中，環道的設計速度采用路段設計速度的0.6倍，即40×0.6=24km/h。橫向力系數取0.15。環道橫坡度采用+1.5%。緊靠中心島的車道寬度：根據《公路路線設計規范》（JTG D20-2006）中關于車道寬度和圓曲線加寬的規定，基本車道寬度采用3.5m,加寬值根據交通組成采用3類加寬中2m進行試算,計算得到b為5.5m,取b=6m。根據公式(式3-1)計算中心島半徑：

②根據環道內車輛交織段的長度確定中心島半徑。

交織段長度指進口方向島和下一個出口方向島各自的延伸段與交織車道中心線交點之間的距離。對于不設導向島的環形交叉口，按環形交叉口兩相鄰進出口道路的機動車道邊線延長線和環道中心線相交的兩個交點之間的一段環道長度，稱為交織段長度。

中心島的半徑必須滿足兩個路口之間的最小交織長度的要求如表5所示，否則行駛中需要互相交織的車輛，就要在環道上停車等讓，不符合環形交叉口連續交通的原則。

表5　最小交織長度

如按設計速度已確定中心島半徑 R，檢驗其交織段長度是否滿足要求，可按下面公式計算：

式中 l——相鄰路口之間的交織長度(m)；

B——環道寬度(m)；

B平均——相交道路平均機動車車形道寬度(如有中央分隔帶，則應計入其內)(m)；

α——相鄰道路中心線所形成的交角，當夾角不相等時，應采用最小夾角值。

通過公式得到的交織長度，與相應環道設計速度所必須的最小交織長度lmin。作比較，當l＞lmin。時，中心島半徑滿足要求，可以采用，否則應該調整中心島半徑，直到滿足要求為止。

本例中，環道的設計車速為24km/h，查表5可知，最小交織長度約為30m。

經實地測量各相交道路中心線的最小夾角α＝120°。環道采用機動車3車道，增加曲線加寬后,根據《城市道路設計規范》CJJ37-90歸納如表6。由于中心島半徑為21.5m，可確定環道路面總寬度B為18.5m。三條相交道路的路寬分別為：15m,17.5m,10.5m,即平均路寬B平均取值為14m。確定了各參數后可計算出，當R＝21.5m時，l =50m＞30m，從而證明當中心島半徑設為21.5m時滿足環道24km/h的行車速度和該行車速度時的最小交織段長度30m的要求。

表6　環道的機動車道寬度及機動車道路面寬度

（2）環道上車流的交織角

環道上車流的交織角是檢驗車輛行駛安全程度的。交織角是由繞島車道距中心島緣石線1.5米處與右轉車道距外緣石線1.5米處連成的兩條切線的夾角來衡量的。交織角的角度大，要求車頭間隔時距長，當車流密集時，車輛難以交織，或者易發生碰撞事故；交織角小，同向行駛的車輛利用加速減速，容易產生一個車身長度的差距，利于變換車道，實現安全交織。交織角一般為20°～30°，不大于40°。

（3）環形交叉口進出口的導向島

環形交叉口的進出口的導向島對保證交通安全，引導和組織車流有著重要的作用。但國內許多環形交叉口都忽視了導向島的建造。在環道進口處不設置導向島，左轉車輛經常會在環道上逆行(不逆時針繞島行駛)左轉，尤其晚上容易造成交通事故。

環道進口處設置導向島，可以引導車輛進入環道繞中心島行駛，進行交織，規范行車軌跡。導向島還可以沿著進口道的中心線向外延伸，分隔雙向車流。導向島還是過街人行橫道中的安全島，非機動車穿過路口中線處，避讓機動車的安全停歇地，其路面可與機動車道齊平，但路面材料可以不同，以增強識別效果。

本例中，進出口的導向島的島端圓弧半徑均采用35m。

（4）環道外緣平面線形

一般采用直線圓角形，當相交道路間的夾角較小且進、出口轉彎半徑相近時，將環道平面線形設計成單曲線形狀。

根據原始資料和設計內容，繪制出該三路環形交叉口的平面設計圖，如圖3所示：

圖3　環形交叉口平面設計圖

3.3環形交叉口幾何參數優化前后通行能力的比較

對香洲總站環形交叉口的幾何設計改造完成后，根據公式計算其改造后的通行能力，通過對其改造前后通行能力和各交織段利用率的比較，可得出優化設計是否合理。

表7　通行能力、利用率計算結果(改造前)

表8　通行能力、利用率計算結果(改造后)

由表7和表8可知，改造后的香洲總站環形交叉口通行能力明顯比改造前的提高,各交織段的利用率明顯降低。

4 結語

通過英國環境部暫行公式計算環交的現行通行能力以及各道路的利用率，指出香洲總站環形交叉口的現行交通狀況的不足，從幾何參數入手對環交進行優化設計。經過優化設計，提高了通行能力，減少了交通延誤。

[1] 王煒,過秀成.交通工程學[M].南京:東南大學出版社,2011: 168-170.

[2] 陳寬民,嚴寶杰.道路通行能力分析[M].北京:人民交通出版社,2011:146-152.

[3] 王建軍,嚴寶杰.交通調查與分析[M].北京:人民交通出版社,2004:25,107-129.

[4] 高敏.新型環形交叉口設計[J].交通科技與經濟,2010, 62(12):54-56.

[5] 王楊振.道路平面交叉口中環形交叉口設計[J].有色冶金設計與研究,2006,27(2):36-40.

[6] 高欣,朱榮軍,金文剛.城市道路環形交叉口的改造設計[D].蘇州市市政工程設計院,2009.

[7] 王炳占.多路口交叉環島方案中主要參數的選定[J].黑龍江交通科技,2010,(197):35-36.

Optimization design of roundabout at Xiangzhou bus terminal

This paper analyzed traffic condition of roundabout at Xiangzhou bus terminal, exploring the advantages and disadvantages of roundabout at Xiangzhou bus terminal. Based on the experience from home and abroad, the optimization design scheme at roundabout was put forward and started with geometric parameters . And finally the feasibility of the optimization design scheme will also be demonstrated.

Urban traffic; traffic capacity; Optimization design; roundabout

U491

A

1008-1151(2015)04-0034-04

2015-03-13

吳小丹（1981-）女，廣東潮州人，北京理工大學珠海學院講師，研究方向為交通仿真、交通管理與控制、交通評價、交通信息工程及控制；詹健揚，供職于東莞市水務局。