罗钿

摘 要：环形交叉口是一种较为常见的交叉口形式。以常规环形交叉口为研究对象，中心岛半径和环道宽度是环形交叉口的两个重要几何参数。以交织理论模型Wardrop公式为基础，考虑交叉口内车辆质量和环道宽度对通行能力的影响，选用合理的几何参数，实现增大通行能力的目的。

关键词：绕岛轨迹半径；通行能力；交织理论

1 概述

中心岛是环形交叉口最基本的要素，是区别环形交叉口和其他交叉口的重要因素。中心岛半径是设计环形交叉口的一个关键因素，部分设计者认为中心岛半径越大， 交织段长度越大，则服务水平、安全性越高， 这是一个误区。中心岛的形状一般采用圆形。根据行车速度的要求， 圆形中心岛的半径R 计算如下[1]：

式中：v为环内的计算行车速度，km/h；b为车道宽度，m；i为环道的坡度；？滋为横向力系数。

在实际设计方案中， 仅根据环道设计车速直接选取？滋值，从而确定环形交叉口中心岛半径， 可能会产生较大的误差。根据表1规范设计环形交叉口时， 并没有考虑交叉口车辆的类型及其运行情况。车辆在交叉口内的行驶始终为绕行的过程， 且不同类型和不同质量的车辆转弯半径是不一样的。因此，应该选用更贴近实际情况的计算方法来确定环形交叉口的中心岛半径，对于合理规划城市用地具有重要的意义。

2 车辆绕岛轨迹半径

环形交叉口车辆按右行原则绕中心岛，环内存在三种运行轨迹，即直行、左转和右转。以下公式给出了车辆三种转向的绕中心岛的轨迹半径通式：

此处，Rn为车辆在交叉口实现各转向的轨道半径，m；Vn为实现各转向的环道内最大安全行驶速度，km/h；fs为侧摩擦因数；e为超高，m/m， SIDER Version 2.1取定值为-0.2。

该公式适用条件：

（1）环内最大安全行驶速度Vn

基于安全考虑，环内最大安全行驶速度 。环形交叉口的计算行车速度，通常可取路段计算行车速度的0.5～0.7倍。在工程条件允许的情况下宜取高限，特别是对于环道和出口道，车速的提高利于增加环道的通行能力及满足车辆快速驶离环道的要求。根据经验，环道取相交道路中较高的路段计算行车速度的0.5～0.7倍。

（2）车辆的侧摩擦因数fs[2]

横向力系数 是一个表征道路阻抗的物理量， 主要反映的是道路的行驶条件，未反映车辆类型和质量对环形交叉口几何参数的影响。因此引入了一个无量纲的物理量fs，即侧摩擦因数。

式中：MVLV、MVHV分别为在交叉口运行的轻型车和重型车的平均质量， kg；fSLV、fSHV分别为轻型车和重型车的侧摩擦因数；PHV为交叉口重型车占所用车辆总数的百分数。

3 算例

某环形交叉为四路交叉， 道路北口为二级公路入城段，设计速度为60km/h， 道路东南西三个路口均为城市道路，设计速度为50km/h。交叉口位于城市边缘，轻型车和重型车平均质量分別为1400kg和11000kg， 重型车在机动车中所占比例为5%，环道宽度W=10m。

在相同通行能力的条件下，方案二缩减用地面积，降低用地成本，而且减少车辆在环道内的绕行距离，提高环形交叉口的通行能力。比较两个方案，方案二优于方案一。

4 环道宽度对通行能力的影响

交织理论反映的是交织段长度对通行能力大小的影响。对于常规环形交叉口，若交织段相对较长，驾驶人可充分利用这段环道以交织方式完成车道变换，进入或转出交叉口。因此，交织上的通行能力决定了环形交叉口的通行能力。最具有代表性的交织理论模型Wardrop公式[3][4]：

选取中心岛半径Rc分别为15、20、25、30、35、40m的环形交叉口，利用交织理论模型，计算各中心岛半径条件下的最大通行能力[5]。假设某道路环形交叉口，重型车比例为5%，E=8m，p=1，结果如图3。

由交织理论模型Wardrop公式计算数据可知：随着中心岛半径的增加，交织段最大通行能力增大，即交叉口通行能力增大；当中心岛半径一定的情况下，增加环道的宽度（即增加环道数目），环形交叉口通行能力并非一定增大。在规划用地一定的情况下，可选取较小的中心岛半径，相对较宽的环道宽度，提高通行能力。

5 结束语

环形交叉口的通行能力并非笼统的归纳为，随中心岛半径增大，交织段长度增大，服务水平和安全越大，其通行能力也随之增大。通考虑交叉口车辆质量和环道宽度这两个因素，可以达到“小中心岛，大通行量”的目的，更贴近实际情况确定环形交叉口大小，从而有效节约道路用地。

参考文献

[1]交通部公路科学研究所.公路通行能力研究报告.2000

[2]AKCELIC & ASSOCIATES（2002）. AaSIDRA User Guide. Akcelic &Associates PtyLtd，Melbourne，Australia.

[3]徐吉谦.交通工程总论.北京：人民交通出版社，2002

[4]陈宽民，严宝杰. 道路通行能力分析.北京：人民交通出版社，2003

[5]吴杰，韩宝睿等，运用可变形中心岛提高交叉口通行能力的方法，城市交通，2011（6）