香州总站环形交叉口优化设计

吴小丹詹健扬

（1.北京理工大学珠海学院,广东 珠海 519085；2. 东莞市水务局，广东 东莞 523001）

香州总站环形交叉口优化设计

吴小丹1詹健扬2

（1.北京理工大学珠海学院,广东 珠海 519085；2. 东莞市水务局，广东 东莞 523001）

通过对香洲总站环形交叉口交通现状分析，找出香洲总站环形交叉口的优缺点，在借鉴国内外实践经验的基础上，从几何参数入手对环交进行优化设计，最后对优化设计方案进行可行性论证。

城市交通； 通行能力；优化设计；环形交叉口

1 引言

环形交叉口是自行调节的交叉口。这种交叉口是在中央设置中心岛，使进入交叉口的所有车辆都以同一方向绕岛行进。车辆行驶过程一般为合流、交织、分流，避免了车辆交叉行驶。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，起到美化城市的作用。缺点是占地大，绕行距离长。非机动车和行人较多及有轨道交通线路时，不宜采用。

城市道路环形交叉口存在的问题：环形交叉口的中心环岛半径小和环道的车道数多，二者不相匹配；环形交叉口的技术标准低；环交交通组织较差，导致其通行能力低；在环形交叉口处机动车、非机动车和行人三者相互干扰严重；城市道路路网规划不合理，导致了许多交叉口成为多路多路交叉、畸形交叉，因而必须设置成环形交叉口的情况。

2 珠海市香洲总站环形交叉口交通状况调查研究

2.1环形交叉口几何参数的调查

通过环形交叉口几何参数测量得出几何尺寸数据。调查数据如图1(单位：米)所示。

图1　香洲总站环形交叉口几何参数

2.2环形交叉口通行能力计算

目前我国还没有自己的环交路口通行能力计算方法，因此选用英国环境部使用公式。

英国环境部使用公式：

式中Cm——为交织段上最大通行能力(辆/h)；

Cd——为交织段上设计通行能力(辆/h)，(Cd=Cm*0.85)；

l ——为交织段长度(m)；

W ——为交织段宽度(m)；

e1 ——为入口引道宽度(m)；

e2——为环道突出部分宽度(m)；

e —— 入口引道平均宽度；

根据公式（式2-1）和调查的交叉口几何尺寸数据分别计算各交织段通行能力，其结果如表1所示。

表1　香洲总站环形交叉口通行能力计算结果

2.3环形交叉口交通现状分析

使用人工观测法，10min记录一次。将调查所得的混合交通量按一定的换算系数折算为当量交通量，采用的换算系数如表2所示。

表2　当量小汽车换算系数

根据高峰小时机动车流量和流向数据，得到该时段各交织段的当量交通量数据如表3所示。

由三个交织段高峰小时交通量与设计通行能力计算得到各交织段的利用率如表4所示。

表4　各交织段的利用率

通过表4可知东西交织段的利用率和东北交织段的利用率都在80%以上，这表明东西交织段和东北交织段的高峰小时交通量达到了饱和状态；西北交织段的利用率是57.1%，这表明高峰小时内这段交织段的的车流未处于饱和状态。由于高峰时段各交织段的交通量均未超过设计通行能力，因此总体上看环行交叉口的设计还是满足要求的。

3 香洲总站环形交叉口优化设计

通过香洲总站环形交叉口几何参数的调查，发现其在设计的时候存在一定的问题。虽然对香洲总站环形交叉口现在的交通影响不大，但是始终存在隐患，因此对它的几何参数进行调整。这是目前对香洲总站环形交叉口进行优化设计最有效的方法，同时也能为将来交通主管部门对它的改造提供科学依据。

3.1各相交道路路幅资料

紫荆北路：路面宽30.00m，其中行车道宽为6×3.50m，中央分隔带2m，非机动车道和人行道宽为2×3.00m，硬路肩宽度为2×0.50m；

紫荆西路：路面宽35.00m，其中行车道宽为6×4.00m，中央分隔带1m，非机动车道和人行道宽为2×4.50m，硬路肩宽度为2×0.50m；

翠香路：路面宽21.00m，其中行车道宽为4×3.75m，非机动车道和人行道宽为2×3.00m。

3.2几何参数设计

（1）环形交叉口的中心岛

在相交道路的夹角相近的环形交叉口上，一般中心岛采用圆形直径为30～60米，交织段长度基本相同。若相交道路的角度差别很大，对应小夹角的交织段长度就偏短，难以满足车辆交织的要求，可以局部放大中心岛的半径，使中心岛的形状变为椭圆形、卵形，以加大交织段的长度。中心岛的边缘不应做人行道，要避免有行人频繁穿过交织段上的车流，造成车辆急刹车，加大车流密度，使车辆难以交织，失去建造环形交叉口的原意。

图2　环形交叉口一般图示

中心岛的半径与环道内车辆的行驶速度和车辆相互交织所需的长度密切相关，必须首先满足车辆在环道上行驶的使用要求，进行合理选择。

①根据环岛设计速度确定中心岛的半径。

根据环道设计速度所要求的圆形中心岛的半径R计算公式为：

式中R——中心岛半径(m)；

b——紧靠中心岛的车道宽度(m)；

u——横向力系数，建议大客车u=0.10-0.15，小客车u=0.15-0.20；

i——环道横坡度(%)，一般采用1.5%，紧靠中心岛行车道的横坡向中心岛倾斜时，i值采用正号，否则采用负号；

V——环道设计速度(km/h)，一般采用路段计算行车速度的0.7倍，我国实测资料：公共汽车为0.5倍，载重车0.6倍，小客车0.65倍。

本例中，环道的设计速度采用路段设计速度的0.6倍，即40×0.6=24km/h。横向力系数取0.15。环道横坡度采用+1.5%。紧靠中心岛的车道宽度：根据《公路路线设计规范》（JTG D20-2006）中关于车道宽度和圆曲线加宽的规定，基本车道宽度采用3.5m,加宽值根据交通组成采用3类加宽中2m进行试算,计算得到b为5.5m,取b=6m。根据公式(式3-1)计算中心岛半径：

②根据环道内车辆交织段的长度确定中心岛半径。

交织段长度指进口方向岛和下一个出口方向岛各自的延伸段与交织车道中心线交点之间的距离。对于不设导向岛的环形交叉口，按环形交叉口两相邻进出口道路的机动车道边线延长线和环道中心线相交的两个交点之间的一段环道长度，称为交织段长度。

中心岛的半径必须满足两个路口之间的最小交织长度的要求如表5所示，否则行驶中需要互相交织的车辆，就要在环道上停车等让，不符合环形交叉口连续交通的原则。

表5　最小交织长度

如按设计速度已确定中心岛半径 R，检验其交织段长度是否满足要求，可按下面公式计算：

式中 l——相邻路口之间的交织长度(m)；

B——环道宽度(m)；

B平均——相交道路平均机动车车形道宽度(如有中央分隔带，则应计入其内)(m)；

α——相邻道路中心线所形成的交角，当夹角不相等时，应采用最小夹角值。

通过公式得到的交织长度，与相应环道设计速度所必须的最小交织长度lmin。作比较，当l＞lmin。时，中心岛半径满足要求，可以采用，否则应该调整中心岛半径，直到满足要求为止。

本例中，环道的设计车速为24km/h，查表5可知，最小交织长度约为30m。

经实地测量各相交道路中心线的最小夹角α＝120°。环道采用机动车3车道，增加曲线加宽后,根据《城市道路设计规范》CJJ37-90归纳如表6。由于中心岛半径为21.5m，可确定环道路面总宽度B为18.5m。三条相交道路的路宽分别为：15m,17.5m,10.5m,即平均路宽B平均取值为14m。确定了各参数后可计算出，当R＝21.5m时，l =50m＞30m，从而证明当中心岛半径设为21.5m时满足环道24km/h的行车速度和该行车速度时的最小交织段长度30m的要求。

表6　环道的机动车道宽度及机动车道路面宽度

（2）环道上车流的交织角

环道上车流的交织角是检验车辆行驶安全程度的。交织角是由绕岛车道距中心岛缘石线1.5米处与右转车道距外缘石线1.5米处连成的两条切线的夹角来衡量的。交织角的角度大，要求车头间隔时距长，当车流密集时，车辆难以交织，或者易发生碰撞事故；交织角小，同向行驶的车辆利用加速减速，容易产生一个车身长度的差距，利于变换车道，实现安全交织。交织角一般为20°～30°，不大于40°。

（3）环形交叉口进出口的导向岛

环形交叉口的进出口的导向岛对保证交通安全，引导和组织车流有着重要的作用。但国内许多环形交叉口都忽视了导向岛的建造。在环道进口处不设置导向岛，左转车辆经常会在环道上逆行(不逆时针绕岛行驶)左转，尤其晚上容易造成交通事故。

环道进口处设置导向岛，可以引导车辆进入环道绕中心岛行驶，进行交织，规范行车轨迹。导向岛还可以沿着进口道的中心线向外延伸，分隔双向车流。导向岛还是过街人行横道中的安全岛，非机动车穿过路口中线处，避让机动车的安全停歇地，其路面可与机动车道齐平，但路面材料可以不同，以增强识别效果。

本例中，进出口的导向岛的岛端圆弧半径均采用35m。

（4）环道外缘平面线形

一般采用直线圆角形，当相交道路间的夹角较小且进、出口转弯半径相近时，将环道平面线形设计成单曲线形状。

根据原始资料和设计内容，绘制出该三路环形交叉口的平面设计图，如图3所示：

图3　环形交叉口平面设计图

3.3环形交叉口几何参数优化前后通行能力的比较

对香洲总站环形交叉口的几何设计改造完成后，根据公式计算其改造后的通行能力，通过对其改造前后通行能力和各交织段利用率的比较，可得出优化设计是否合理。

表7　通行能力、利用率计算结果(改造前)

表8　通行能力、利用率计算结果(改造后)

由表7和表8可知，改造后的香洲总站环形交叉口通行能力明显比改造前的提高,各交织段的利用率明显降低。

4 结语

通过英国环境部暂行公式计算环交的现行通行能力以及各道路的利用率，指出香洲总站环形交叉口的现行交通状况的不足，从几何参数入手对环交进行优化设计。经过优化设计，提高了通行能力，减少了交通延误。

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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

吴小丹（1981-）女，广东潮州人，北京理工大学珠海学院讲师，研究方向为交通仿真、交通管理与控制、交通评价、交通信息工程及控制；詹健扬，供职于东莞市水务局。