环形交叉口改善设计报告.docx
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环形交叉口改善设计报告
第一章概述
1.1改善背景
交叉口设计是城市道路交通工程中的一项重要基础工作，设计的规范性与正确性与否将直接影响城市道路系统的通行能力与安全品质。
相交道路的各种车辆和行人都要在交叉口处汇集，转换方向并相继通过。
由于交叉口车多、人多，车辆和车辆之间、车辆和过街行人间、特别是机动车和非机动车之间的抢道、干扰，不但会降低车速，阻滞交通，而且也容易发生交通事故，因此交叉口成为道路网中通行能力的瓶颈和交通事故的多发地。
如何更好的设置交叉口，合理地组织交通，对于提高交叉口的车速和通行能力，减少延误和交通事故，避免交通阻塞以及保障交叉口行车通畅，都具有重要的意义。
1.2环形交叉口简介
环形交叉口是在交叉口中央设置一个中心岛,用环道组织渠化交通,驶入交叉口的车辆,一律绕岛作逆时针单向行驶,至所要去的路口离岛驶出。
环交具有冲突点少、车流连续、可为u型转弯（调头）提供方便等优点，环岛上的空间还有利于城市绿化和景观建设。
环形交叉口是在交叉口中央位置设置圆形（也包括椭圆形或不规则圆形）中心岛，变冲突交通流为交织交通流的交叉形式，一般无信号控制。
其交通特点是，同方向的交通流直接进入环道，按一定的速度要求和统一的转向（通常是逆时针方向，少数国家或地区按顺时针方向）绕中心岛单向行驶，进行连续的合流、交织与分流。
由于环交可以变冲突交通流为交织交通流，所以冲突点的个数少于一般平交（各向左转车流”出环”时与对向直行和左转车流”入环“仍然存在冲突点），车辆行驶更为安全，再加上对于进入环道的车辆不进行信号控制，使其连续行驶，可以避免产生周期性的交通阻滞，从而提高交叉口的通行能力和运行效率。
进环和出环的车辆,在环岛行驶时处于紊流交织运行状态,为了不使车辆在环岛交织段出现停车等让的情况,中心岛的半径必须满足最小交织段长度的要求。
交织段的处理是环形交叉口设计的关键之处,直接决定着环形交叉口的通行能力。
1.2环交基本情况
1.2.1交叉口位置和周边
该交叉口位于重庆市南岸区，为车辆出入南坪、海峡路等重要地点的主要道路之一。
周边主要为隆鑫集团、宝汇钢构等各类钢、电、药、汽车公司或集团，不属于商业区，有一定数量的行人出行。
图1.2.1环形交叉口及周边
1.2.2相交道路
该交叉口为环形交叉口，相交道路双龙路、汇龙路均为城市次干道，进口道出口道均为两车道，汇龙路南交兰花路，北接大石路；双龙路东起隆鑫工业园区，西尽丹回路。
其中，汇龙路设有中央分隔带，双龙路未设分隔带。
图1.2.2交叉口相交道路
第二章数据调查与分析
2.1交叉口基本情况
对交叉口的基本道路情况进行调查，得到数据，如下表：
表2.1.1交叉口道路基本情况表
项目
双龙路
汇龙路
东路
西路
南路
北路
道路等级
次干道
次干道
次干道
次干道
断面形式
一块板
一块板
两块板
两块板
车道数
4
4
4
4
车道宽（m）
3.5
3.5
3.5
3.5
过街设施
斑马线
斑马线
无
斑马线
信号灯
无
无
无
无
该交叉口为无信号控制的环形交叉口，设有中心岛，各进口道前方设有环岛行驶指示标志，所有车辆一律逆时针绕岛行驶。
环道为双车道，在外环道的Y型优化岛处有一定的加宽值。
表2.1.2交叉口基础数据表
环岛半径（m）
环道数
信号灯
交织长度（m）
行驶方式
32m
2
无
42
逆时针绕岛行驶
2.2交通量
在选定的时间段内，通过道路某横断面的车辆和行人的数量，定义为交通量。
该断面交通量可以作为包含它在内的某一长度的路段交通量。
在研究车行道的交通状况时，一般所说的交通量如果未加特别说明，则指车流量。
实施交通量调查时，首先应根据调查的目的要求，制定调查方案、选择与布署，使调查工作取得预期的成果。
2.2.1调查方案和范围
调查时，对汇龙路-双龙路环形交叉口的四条入口道路均设立观测点，进行观测，记录驶入、驶出交叉口的各路段断面总交通量及右转和直行的车辆数。
2.2.2调查时间与地点的选择
一周内各日交通量是不同的，一般是各工作日（星期一至星期五）变化不大，而在星期六、星期日或节假日交通量变化较大。
一天内24小时的交通量分布也不均匀，由于白天工作和夜晚休息对交通的需求不同，交通量呈现出周期性变化规律。
一天内有两个高峰值，一个在上午，一个在下午。
所以我们采用“峰值时间观测”。
综上考虑，调查时间选取在12月24日（周四上午7:
30至8:
00对环形交叉口的4个入口进行交通量调查。
观测地点应选择在交通量大小具有代表性及观测视野良好的路段。
2.2.3交通量调查方法
调查采用人工观测法。
安排人员分五天在指定地点按调查工作计划进行交通量观测。
观测时用原始记录表格以划“正”字记录来往车辆，统计的时间单位为5min。
交通量调查记录表如表2.2.1所示。
表2.2.1交通量调查基础数据表
（单位：
辆）
道路
进出口
时段
小客车
出租车
公交车
大客车
小货车
大货车
汇龙路
（南）
进口
7:
30-7:
35
110
16
2
0
6
3
7:
35-7:
40
98
13
2
0
11
0
7:
40-7:
45
107
12
2
0
8
0
7:
45-7:
50
114
18
1
0
13
2
7:
50-7:
55
116
22
2
0
13
0
7:
55-8:
00
111
17
3
0
11
5
合计
654
98
12
0
62
10
出口
7:
30-7:
35
113
13
3
0
10
7
7:
35-7:
40
93
16
1
0
6
2
7:
40-7:
45
101
10
3
0
13
5
7:
45-7:
50
104
12
2
2
14
7
7:
50-7:
55
108
18
4
0
11
3
7:
55-8:
00
107
16
1
0
16
12
合计
624
85
14
2
70
36
汇龙路
（北）
进口
7:
30-7:
35
162
23
5
0
16
0
7:
35-7:
40
153
36
5
2
11
0
7:
40-7:
45
168
26
4
0
22
0
7:
45-7:
50
155
25
6
0
21
0
7:
50-7:
55
178
33
6
3
29
0
7:
55-8:
00
174
27
5
0
14
0
合计
990
170
31
5
114
0
出口
7:
30-7:
35
155
12
3
3
19
2
7:
35-7:
40
188
35
4
2
8
2
7:
40-7:
45
181
20
2
0
13
0
7:
45-7:
50
171
29
1
0
27
0
7:
50-7:
55
190
17
5
3
8
0
7:
55-8:
00
183
33
3
2
24
0
合计
1068
144
18
9
99
3
双龙路
（东）
进口
7:
30-7:
35
26
1
0
0
8
0
7:
35-7:
40
36
0
0
0
8
0
7:
40-7:
45
44
0
0
0
13
0
7:
45-7:
50
38
3
0
0
10
0
7:
50-7:
55
30
0
0
0
3
0
7:
55-8:
00
45
0
0
0
11
0
合计
218
4
0
0
53
0
出口
7:
30-7:
35
50
12
0
0
0
2
7:
35-7:
40
48
9
0
0
0
0
7:
40-7:
45
56
17
0
0
0
0
7:
45-7:
50
44
13
0
0
0
0
7:
50-7:
55
53
12
0
0
0
0
7:
55-8:
00
57
16
0
0
0
0
合计
306
78
0
0
0
2
双龙路
（西）
进口
7:
30-7:
35
45
9
3
0
3
0
7:
35-7:
40
38
9
1
0
3
2
7:
40-7:
45
51
10
5
0
5
0
7:
45-7:
50
29
13
4
0
2
0
7:
50-7:
55
35
8
6
0
3
3
7:
55-8:
00
48
12
3
0
5
0
合计
245
61
22
0
21
5
出口
7:
30-7:
35
29
5
4
0
6
3
7:
35-7:
40
20
9
1
0
3
3
7:
40-7:
45
26
7
2
0
10
0
7:
45-7:
50
24
4
4
0
11
2
7:
50-7:
55
30
12
2
0
5
5
7:
55-8:
00
27
7
5
0
13
2
合计
154.5
42.9
18
0
48
15.3
将调查得到的各种车型流量换算为标准车型。
经查询，采用了下表的换算系数：
表2.2.2标准车型换算系数表
车型
小客车
大客车
公交车
小货车
大货车
大客车
换算系数
1
1.5
1.5
1.5
2
2.5
将标准车型的单位流量换算为小时流量。
换算方法为取半小时流量的二倍。
得到如下的调查统计汇总表：
表2.2.3交通量调查数据换算汇总表
（单位：
pcu/h）
项目
双龙路（东）
汇龙路（北）
双龙路（西）
汇龙路（南）
进口道
601
2588
760
2115
出口道
775
2817
654
1818
表2.2.4小时交通量分配表
（单位：
pcu/h）
出口
进口
双龙路（东）
汇龙路（北）
双龙路（西）
汇龙路（南）
双龙路（东）
262
109
230
汇龙路（北）
279
289
2020
双龙路（西）
212
388
160
汇龙路（南）
284
2167
256
2.3问题分析
通过对汇龙路-双龙路环形交叉口的实际调查观测，发现其交通运营状况主要存在以下问题：
（1）现场调查为早高峰时段，可以看到出行的车辆非常之多，尤其是汇龙路上的流量较大。
车辆较多的时候下图所示的四个交织点，出环道与进入环道的车辆会发生严重冲突，且因为没有信号灯等得管制，交通较为拥堵和混乱；
（2）调查时遇到交通管制人员，他讲到，高峰期时汇龙路北向行驶的两个交织点，即下图中两个三角形点，冲突和拥堵最为严重，且发生冲突时出环道和进入环道的车辆之间不存在优先权，它们互不相让，使得拥堵更加严重，因此该交叉口必须需要几个工作人员在此对冲突情况进行调解，高峰期则更不可少；
图2.3.1交叉口严重拥堵点标示
（3）汇龙路具有一定坡度，汇龙南路出口道和汇龙北路进口道处为下坡，车速较快，有人行道但无信号灯或减速标志，行人过街及其不便和危险。
调查时观察到一位行人为了过街等待有五分钟之久，且是在道路车辆稍微偏少的情况下匆匆过街；
图2.3.2交叉口现场调查图
（4）各进口道的流入量较低时，环交的运行效率尚可维持在较好水平：
随着车流量的增加，环交的交通流自组织运行状态将趋于不稳定当各进口道的车流量接
近或超过环交的通行能力时，任何微小的扰动都足以引起交通的紊乱，造成环道上交通拥挤，车流无法连续行驶，最终导致环道上车辆排放困难甚至形成阻塞，进口道车辆停车延误过长，交叉口运行效率大幅度降低；
综合分析，该交叉口还有以下问题：
（1）占地面积大；
（2）环岛半径大，车流绕岛行驶距离长，对左转弯车辆不利；
（3）环形交叉口的通行能力受到环道上交织能力的限制，平峰时段尚可正常通过，高峰时冲突较大，拥堵严重；
（4）汇龙路为斜坡路段，采用环形交叉，使下坡的车辆进入小半径的反向曲线，这对行车安全不利；
（5）公交车影响严重。
公交车由于其行驶特点限制，在通过环交的时候速度慢，因此严重影响了车辆的运行效率。
特别是当好几辆公交集中通过的时候；
（6）绕岛行驶车道较少，高峰期时无法容纳饱和流量。
2.4改善意义
目前，汇龙路-双龙路交叉口平峰期的通行能力基本能够满足交通需求，但是，高峰期已经呈现很拥堵的形势。
目前重庆市机动车数量增长迅速，城区各路口的压力逐年增长，该交叉口也不例外，随着路口交通负担的增大，环交占地面积大、绕行距离远、通行能力低等缺点将会更突出，尤其随着路口非机动车和行人流量的增大，将严重干扰机动车的运行，导致通行能力大幅度下降，引起拥挤阻塞，同时安全性大大降低。
未来汇龙路-双龙路环形交叉口将因交通流量过大而无法保证交通的正常运行，成为路网中的“瓶颈”和“拥堵点”。
因此当该路口的流量在增大到一定程度，环交不再适用时，这就要求我们对其进行优化设计。
第三章改善方案设计
3.1改善方案提出
通过查询资料，目前对常规的无控环形交叉口的改造优化设计主要有以下几种方案：
（1）环形交叉口增加信号灯管制,交通组织规则不变。
这种方法只是单纯增加了交叉口的信号灯管制,行车秩序有所好转,但车辆仍需在环岛绕岛行驶,特别是左转交通量较大的交叉口,通行能力提升非常有限。
图3.1.1方案一一般相位控制方案图
（2）拆除或缩小环岛,交通组织变为普通平面交叉口的交通组织方式。
这种方法是目前环形交叉口改造处理最常见的方法。
它通过拆除环岛,增加交叉口渠化的车道数,将交叉口变为一般的信号灯控制平面交叉口。
因为环岛的优势在于不设置信号灯，使车辆顺着环岛实现各个方向的转向，但由于环岛是适应较小的流量的交叉口，一旦流量超过一定的负荷，环岛便承受不了，故而取消中心岛改成一般的平面交叉口，通过设置信号灯来改善交叉口的交通压力。
（3）增设信号灯并调整环形交叉口交通组织,采用二次停车多相位控制方案。
这种方法是近几年交通工程界广泛认可的一种创新的环交设计理论方法,它通过对环交的交通组织和控制,让进入环岛的左转车等待二次信号通过,避开与直行的交织,实现环岛内各向车辆有序、协调的运行，见图3.1.2所示。
此交通组织方式左转车采用2次通过的方式,即由进口道停车线（第一停车线））至对向直行交通流的冲突前（第二停车线））停车待行;在相交道路绿灯信号初期,由第二停车线驶出交叉口。
图3.1.2二次停车多相位控制方案图
（4）将环形交叉口改造为立体交叉。
立体交叉口是从空间上将两条或者多条相交道路上的交通分隔开来，将不同方向的交通流进行空间上的分流这样消除了冲突点和交织点，行驶方便、通畅、快捷.。
3.2改善方案比较
四种方方案各有特点，适用于不同的情况。
对对前三种方案的特点和适用情况做出比较，如下表所示：
表3.2.1改善方案比较分析表
而方案四，立体交叉口通常需要大量用，地面积，而用地面积在城市中心是一个非常敏感和受周边环境所限制的问题。
同时，立交建设工程浩大，修建费用高。
且立体交叉口中除了进出口匝道受到交通流分流、合流的干扰外，其它地方的通行能力接近或者等于路段的通行能力，但是在城市中心区由于受邻近平面交叉口的限制，立体交叉口通行能力一般只能发挥50%左右。
所以对该交叉口并不适用。
3.3改善方案选择
我组对汇龙路—双龙路交叉口的早高峰和平峰分别进行了调查，可以看到，平峰时期环道内也车辆众多，在交织点偶尔会有车辆的行驶被暂时阻隔，但基本可以保证车辆在该环形交叉口顺利通行。
高峰时期，拥堵则及其严重了，一是环道容量不够，二是交织点冲突较大，当交织点出现堵塞时也使得环道滞留的车辆增多，从而拥堵情况加重。
高峰时期的交叉口流量为6000pcu/h左右。
通过对上表几个比较项目的综合分析，考虑到交叉口的中心岛的雕塑已经建成，且已成为城市标志性建筑，无法扩大或者取消中心岛甚至做分离式立交，只能考虑采用在环岛上拓宽进口车道数和设置信号灯来改善本交叉口的通行能力。
结合道路用地和建筑控制，最终采用增加环道数、进口道数和增设信号灯作为该交叉口的改善方案。
3.4方案优化过程
3.4.1增加环道数
交叉口设有两条环道以及一条右转车道，由于交叉口已基本定型，拓宽整个交叉口来增加环道数不甚合理；考虑到中心岛半径为32m，因此可通过缩小中心岛半径来增加一条环道。
由于无法取得现场现有环道宽度，取其宽度值为3.6m。
则缩小中心岛半径至28m来增设一条环道。
（a）改善前（b）改善后
图3.4.1环道改善图
改善前后几何数据的变化：
表3.4.1几何数据表
项目
优化前
优化后
中心岛半径（m）
32
28
环道数
2
3
车道宽度（m）
3.5
3.7
3.4.2信号灯设计
1、概述
环形交叉口的交通信号灯用来给环内车辆及入环车辆轮流分配通行权，组织入环车辆和环内车辆之间的交织。
环形交叉口采用信号控制，就是用信号灯来给环内车辆和入环车辆轮流分配通行权，组织2者在环道上交替运行，将可能形成交通拥阻的车流从时间上加以分离，实现不同流向的车流依时间次序连续通过交叉口。
这样就能够有效地消除无信号控制环交的弊端，协调利用环交的时间和空间资源，对环道内各车流进行有序组织，提高交叉口通行能力，改善其交通秩序，少交通拥挤与阻塞，从而提高其交通运行效益。
2、相位相序设计
经分析，首先采用以下四个相位对信号灯进行初步配时设计：
图3.4.2初步设计相位相序图
（1）关键流率比计算
表3.4.2流率比计算表
道路
转向
流量
直行当量系数
直行当量
单车道平均直行当量
流率比
双龙路（东）
直
109
1.00
109
55
0.03
左
230
1.10
253
127
0.07
右
262
1.21
317
159
0.08
双龙路（西）
直
212
1.00
212
106
0.06
左
388
1.05
407
204
0.11
右
160
1.21
194
97
0.05
汇龙路（南）
直
2167
1.00
2167
1084
0.57
左
256
1.05
269
134
0.07
右
284
1.21
344
172
0.09
汇龙路（北）
直
2020
1.00
2020
1010
0.53
左
279
1.05
293
146
0.08
右
289
1.21
350
175
0.09
由此，得各相位关键流率比如下表：
表3.4.2关键流率比表
项目
关键流率比
相位1
0.08
相位2
0.11
相位3
0.57
相位4
0.09
关键流率比和Y
0.85
（2）最佳周期时长
最佳周期计算公式：
其中：
L——四个相位的总损失时间；
Y——关键流率比之和
使用上述公式，带入相应数据，计算得到该交叉口的最佳周期时间为：
Cc=83s
计算各相位绿灯显示时间：
gE,1=7s
gE,2=9s
gE,3=47s
gE,4=8s
则总绿灯显示时间为71s。
根据上述计算结果，可得到初步相位配时图：
图3.4.3初步设计相位配时图
考虑到该交叉口也有一定量的行人，因此将行人相位考虑进去，使其与车流相位相匹配，由于东西右转车流仅与行人冲突，因此可适当将东西行人过街时间缩短，增加东西右转车流的绿灯时长。
最终调控的相位图：
图3.4.4最终相位配时图
3.4.3进口道设计
由于信号灯设计中将直行、左转车流分开，而现状进口道为双车道，无法满足信号灯的需求，根据交叉口面积和用地情况，可将各进口道拓宽为三车道，两条车道用于直行和左转，一条车道用于右转：
图3.4.5进口道设计图
3.5综合改善方案
通过以上分析计算，得到该交叉口的综合改善方案如下：
（1）缩小中心岛
原中心岛半径为32m，缩小至28m；
（2）增加环道数
利用缩小中心岛所空出来的地面空间，将原双环道拓宽为三环道，且环道宽度由原来的3.5m增加至3.7m；
（3）增加进口道数
各进口道均为双车道，将其拓宽为三车道，其中靠右车道作为右转专用车道，靠中两条车道作为左转和直行的合用车道；
（4）增设信号灯
各进口处增设信号灯，增设行人过街信号灯，信号灯具体配时情况见3.4.2小节。
信号灯仅在早晚高峰时期7:
30-9:
30、17:
00-19:
00启用。
（5）配套交通设施
对应上述几个方案，对应在各进口道设停车线，控制信号灯，行人过街信号灯；同时重画环道标线等。
第四章改善方案评价
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