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毕业设计(论文)
题 目 环形交叉口几何参数的调查分析
学生姓名专业班级所在院系 交通运输工程学院
指导教师 郭瑞军 职称 副教授
所在单位 交通工程教研室
教研室主任
完成日期 2011 年 6 月 21 日
摘 要
交叉口的运行状况直接影响着道路交通的运行情况。提高环形交叉口的通行能力除了对它进行合理的渠化或对其内部的车辆运行进行有效的交通组织以外, 改善其几何设计也是很重要的方法之一。合适的几何尺寸可以提高环形交叉口的通行能力，减少交通事故，提高车辆的通行效率。
本文是基于对大连市城区某些比较典型的环形交叉口几何参数和交通流状况的调查，包括分析环形交叉口的位置设置、几何尺寸、交通管理控制方式和交织段上的交通量和车速等。通过调查大连市环形交叉口的应用现状以及环形交叉口的适用情况，找出几个大连市比较典型的环形交叉口进行研究。并计算所调查交叉口交织段的通行能力和统计出交织段车辆的车速大小，分析环形交叉口各几何参数间的关系及其对交通运行的影响。对比分析交织段长度、环道宽度、交织角等几何参数与交织段通行能力和交织段车速，找出各个几何参数对通行能力和车速的影响。为提高环形交叉口的通行能力，优化交叉口的运行组织，并对交叉口的交通管理及控制提供决策依据。
关键词：几何参数 环形交叉口 车辆运行
ABSTRACT
The capacity of a crossing directly affect the traffic operation of a road. In order to
improve the annular crossing capacity，we can not only make a reasonable highly
channelizing to their internal or vehicles running effectively traffic organization，but also improve the geometric design of a roundabout. The right geometry size can improve the annular crossing capacity, reduce traffic accidents and improve the efficiency of the vehicle traffic.
This paper is based on the city, is a typical in dalian some geometric parameters and the ring intersection traffic flow situation investigation. Includes analysis the position of a
roundabout and its’geometry size,the traffic management control mode and the intertwined segment traffic volume, and speed, etc. By investigating the present situation of the
application of dalian ring intersection and the application of ring intersection, find out some more typical ring intersection in dalian. Through the calculation for the traffic capacity of interwoven and its speed, we can analysis the relationship between various geometric
parameters and the influence on the performance of the transportation. Through the contrast analysis of interweave length, ring width and interwoven and other geometry parameters with the intertwined period for speed and capacity, find out all geometrical parameters on the effect of the traffic capacity and speed. In order to improve the annular crossing capacity, optimize the operation of the intersection organization, and provid some basis for the intersection traffic management and control system.
Key words：Geometric parameter Roundabout Vehicle opera
目 录
第一章 绪论 -------------------------------------------------------------- 6
1.1 环形交叉口发展概述 ------------------------------------------------ 6
1.2 国内外环形交叉口研究状况 ------------------------------------------ 7
1.3 环形交叉口几何参数研究的意义 -------------------------------------- 8
第二章 环形交叉口及其几何参数 -------------------------------------------- 9
2.1环形交叉口概述 ----------------------------------------------------- 9
2.2 传统环形交叉口与现代环形交叉口的区别 ----------------------------- 10
2.3 环形交叉口几何参数调查与分析的主要内容 --------------------------- 10
2.3.1中心岛的形状和尺寸 ------------------------------------------ 10
2.3.2交织段长度和交织角 ------------------------------------------ 11
2.3.3 环道的宽度 -------------------------------------------------- 12
2.3.4进出口道宽度 ------------------------------------------------ 12
2.3.5环岛外缘线形和进出口半径 ------------------------------------ 12
2.3.5 环道的横断面及其外径 ---------------------------------------- 13 3环形交叉口几何参数及交通流参数的调查 ----------------------------------- 14
3.1 调查方法 --------------------------------------------------------- 14
3.2环形交叉口几何参数的调查 ------------------------------------------ 15
3.1.1 富民广场 ---------------------------------------------------- 15
3.1.2 数码广场 ---------------------------------------------------- 17
3.1.3 学苑广场 ---------------------------------------------------- 18
3.1.4 友好广场 ---------------------------------------------------- 19
3.2环形交叉口交通量数据 ---------------------------------------------- 20
3.3 环形交叉口交织段行车速度调查 ------------------------------------- 21 4 环形交叉口几何参数对车辆运行的影响分析 --------------------------------- 22
4.1 各几何参数对交织段通行能力的影响 --------------------------------- 22
4.1.1 通行能力的计算方法 ------------------------------------------ 22
4.1.2 计算交织段通行能力所需数据 ---------------------------------- 25
4.1.3 交织段通行能力计算 ------------------------------------------ 25
4.1.4 对比分析 ---------------------------------------------------- 25
4.2 交织段长度和交织角对车速的影响 ----------------------------------- 26
4.3 速度与几何参数的线性回归关系 ------------------------------------- 28
4.4 环道行驶车辆组织方式对车辆的影响 --------------------------------- 29 5 结 语 --------------------------------------------------------------- 30 参考文献 ----------------------------------------------------------------- 33 附 录 ------------------------------------------------------------------- 34
附表1 富民广场（交织段3） ------------------------------------------ 34 附表2 富民广场（交织段1） ------------------------------------------ 34 附表3 学苑广场（交织段1） ------------------------------------------ 35 附表4 数码广场（交织段1） ------------------------------------------ 35 附表5 学苑广场（交织段2） ------------------------------------------ 36
附表6 适用于各级公路的车辆折算系数推荐值 ---------------------------- 37 附表7 富民广场（交织段3） ------------------------------------------ 37 附表8 富民广场（交织段1） ------------------------------------------ 37 附表9 学苑广场（交织段1） ------------------------------------------ 37 附表10 学苑广场（交织段2） ----------------------------------------- 38 附表11 数码广场（交织段1） ----------------------------------------- 38
第一章 绪论
环形交叉口是在几条相交道路的平面交叉口中央设置一个半径较大的中心岛，使所有经过交叉口的直行和左转车辆都绕着中心岛作逆时针方向行驶，在其行驶过程中将车流的冲突点变为交织点，从而保证交叉口的行车安全，提高交叉口的通行能力。
1.1 环形交叉口发展概述
世界上最早的公路环形交叉口是1877年由法国工程师厄基尼.赫纳德设计的；其后不久，美国纽约市也建设了一些早期的公路环形交叉口，其目的是为了减少日益增长的公路交通事故和交通阻塞。
百余年来，世界各国的公路交通网络蓬勃发展，公路环形交叉口的规模、质量、通行能力及管理方式等都发生了显著的变化。近几十年来逐步完善，并流行于欧美的现代环形交叉口与传统环形交叉口相比：通行能力强、交通安全性好，是公路环形交叉的发展方向。
根据公路环形交叉口的设计特征及通行规则的不同，将公路平面环形交叉口分为传统和现代两类，具体标准主要看交叉口是否遵循入环礼让规则、是否在入环道路口增加车道以及是否使入环车辆缓行等，若是则属现代环形交叉口，否则为传统环形交叉口。
由于现代环形交叉口在改善交通状况、减缓拥挤和降低交通事故方面的突出特点，使之在全世界、特别是欧美广为流行。
1996年英国首次将“路口入者礼让”作为交叉口管理规则执行，自此在欧洲掀起对交叉口革新的浪潮。1983年法国也开始执行此规则，并引进了现代环形交叉口的概念，从而引起世界特别是欧洲各国的广泛关注。
荷兰在80年代末期经历了现代环形交叉口急剧上升的阶段，在短短6年内，这个小国就建立了400个左右的现代环形交叉口，使其国内交通事故显著降低，改善了交叉口的各种设施，大大节约了公路交叉口的维护与管理经费。
挪威1985年在国内所有环形交叉口入口处建立了让车标志，结果降低了车速，同时减少了交通事故的发生。挪威的环形交叉口总数从1990年得350个上升为1992年的500个，是1989年的33倍，全国平均每8000人就有一个现代环形交叉口。
瑞士1987年实施了入口礼让的规则，其现代环形交叉口的总数从1980年得19个上升为1992年得220个，并计划最终建成500个。
法国80年代后期兴起公路交叉口更新改造之风，从1991年至今，以每年100个的
速度完成其改造计划，效果也十分显著。
另外，葡萄牙等国的政府也已经开始计划对本国公路交叉口进行全面的改造。
美国的第一个现代环形交叉口是1990年春在拉斯维加斯城建立的。自从该市在南北各建一个现代环形交叉口后，尽管日车流量分别增长到11000辆/日和7000辆/日，但5年来却只发生了4起交通事故。
美国加利福尼亚州高速公路系统也于1992年在圣大巴巴拉城建立了第一个现代环形交叉口，以取代传统的五路口、双车道由交通信号灯调控的交叉路口。据报道，以前该地平均每年发生4起交通事故，自建立现代环形交叉口后，事故率将为2.1起/年。
马里兰州在1993年也建立了该州第一个现代环形交叉口，这个直径为31.5米的交叉口取代了原来4路口的交叉口。原交叉口事故率平均8起/年，死伤8人/年。建立现代环形交叉口后，前3个月发生了2起死伤事故，后21个月却没发生任何交通事故。
美国其他州也相继开始了交叉口的更新计划。
我国80 年代开展了大规模城市建设, 在市中心建立了大量的传统环形交叉口, 随着城市人口和汽车保有量不断增加, 在交通高峰期传统环形交叉口的交通拥堵问题和安全问题越来越严重, 已经无法满足目前的交通需求。因此现在我国的传统环形交叉口面临着改建成现代环形交叉口或者信号交叉口的选择。
1.2国内外环形交叉口研究状况
在我国早期的交叉路口的设计中，为避免交通流的冲突，也多采用环形岛。这类方法在我国的一个相当长的时期内，由于交通流量比较小，曾起到很大的作用。但随着我国经济的迅速腾飞，交通需求量的飞速增长，环形交叉口通行能力不足的缺点逐渐显露出来，因此各地的学者纷纷对环形交叉口的一些特性展开大量的调查与研究。
1.环形交叉口通行能力研究
自20世纪初，环形交叉口在英、法等国出现以来，人们一直在探索环形交叉口通行能力的计算模型。这些模型总的来看，主要有3种理论基础：一类是交织理论模型，以交织段能通过的最大交织流量反映环形交叉口的通行能力；另一类是反映环形车流量与入口通行能力关系的回归模型；第三类是根据穿插及间隙一接受理论建立的模型，以进口车道能进入环形交叉口的最大流量反映环形交叉口的通行能力 。我国由于环形交叉口的数据较少多采用间隙接受理论模型，个别城市采用线性回归模型。
2.环形交叉口交通改善策略研究
多数国家在环形交叉口发展的早期制定了入环优先的交通规则, 而该规则导致车辆在环形交叉口死锁( 环内车辆难以驶出) 的现象时常发生。鉴于此, O.K.Norman 等通过计算认为环形交叉口的通行能力上限为3000 pcu/ h。在20世纪50年代, 由于交通需求的迅速增长, 环形交叉口上时常发生的死锁现象已成为英国的首要问题。针对环形
交叉口的死锁现象，提出了入环让行的交通规则。通过实验发现, 入环让行规则不仅消除了死锁现象,而且增加了环形交叉口的通行能力, 减少了平均延误, 降低了事故率。英国于1966年推行入环让行的交通规则。在其后的20多年里, 环形交叉口的设计理论取得了一系列发展, 各种新型环形交叉口在英国、澳大利亚及欧洲的其他国家大量涌现。朱军功和孙勤梅通过对大城市环形交叉口适用条件的分析，从分流、扩能和有序三个角度提出了拥堵环形交叉口的优化思路和改善策略。
3.车道变换行为特性研究
国外专家、学者从车辆位置或控制方法的角度出发,定义了车道变换行为的概念。Chovan认为车道变换行为即是车辆侧向位置有目的的变化。Worrall将车道变换行为划分为起始、执行、持续等3阶段。Van Winsum根据转向盘转角划分了车道变换行为。Chovan和Van Winsum 分别从车身运动变化和转向盘转角角度进行了车道变换行为的阶段划分,区别在于：Chovan定义的车道变换行为持续时间比Van Winsum 定义的长；Chovan提出了决策阶段的概念,但是没有给出决策起始点如何确定,Van Winsum则根本忽略决策阶段。我国研究者李洪强等人认为车道变换行为可划分为决策（产生意图至执行）阶段和执行（执行至恢复平稳运行）阶段并在这一课题研究中基于运行方向、环境、轨迹3个角度进行了车道变换行为的分类,按照意图产生、间隙选择、执行3个阶段划分了车道变换行为,分析了跟车调查和定点调查获取的实测数据,揭示了车道变换行为的时空分布特性。
1.3 环形交叉口几何参数研究的意义
最早的环形交叉口是设计成入口车辆优先的。这样使车辆的入环速度比较高，强制绕环车辆给入环车辆让路，导致车辆的碰撞率较高并且会在交通量很低的时候就会产生拥堵。与传统环形交叉口相比，现代环形交叉口就不会产生上述的运行问题且事故率相对较低。基于这样的原因，许多欧洲国家（法国、德国、英国等）和澳大利亚产生了许多关于环形交叉口几何尺寸的研究。最早关于环形交叉口几何尺寸的研究是20世纪九十年代开始于美国。主要的环形交叉口的设计参数有：中心岛形状和半径、环道的宽度、环岛外缘线形、进出口半径等。
随着经济的发展，城市化进程的加快以及小汽车逐步进入家庭，各城市的交通拥挤现象日趋严重, 已经影响到居民的日常生活，成为制约城市发展的一大阻力影响了城市的可持续发展及人民生活水平的提高。
平面环形交叉口是一种较为常见的交叉口形式, 它的通行能力直接影响着城市以及公路交通的运行情况。提高环形交叉口的通行能力除了对它进行合理的渠化或对其内部的车辆运行进行有效的交通组织以外, 改善其几何设计也是很重要的方法之一。合适的几何尺寸可以提高环形交叉口的通行能力，减少交通事故，提高车辆的通行效率。
第二章 环形交叉口及其几何参数
2.1环形交叉口概述
平面环形交叉口是在交叉口中央设置一个中心岛，用环岛组织渠化交通的一种重要形式，进入环形交叉口的不同车辆围绕中心岛做逆时针单向行驶，连续不断地通过交叉口，避免了在交叉口中心产生周期性的阻塞，并且消灭了交叉口上的冲突点，仅存在车辆进出路口的交织点，因而提高了行车安全性和交叉口通行车的连续性。此外，环形交叉口由于中心岛及环道边可以进行绿化和装饰，还有美化环境的作用。
在进入环形交叉口的交通流没有饱和(无信号控制环形交叉口交通量在3 000 pcu/ h 以下) 的情况下,进入环形交叉口的车辆可以连续不断地单向行驶,没有停滞,减少了车辆在交叉口的延误时间,此时环形交叉口是一种经济、有效、交通连续的交通组织方式,同时还可以美化环境,改善城市形象。然而,随着进入无信号控制环形交叉口交通量的增加,交通流之间的交织、穿插存在困难时,交叉口交通流变成紊乱交通流,容易引起交通拥堵。
环形交叉口适用于：
多条道路（四条路以上）交汇或左转弯量大的交叉口；
交汇道路中心线夹角大致相等，以满足最小交织长度；
规划需要修建立体交叉的地方，作为过渡形式。
不适于：
快速路或交通量大的主干路交叉口，通行能力不适用；
非机动车和行人量大的交叉口，因为它不仅增加了非机动车和行人通过交叉口的路程，而且使机动车辆进出环形交叉口很困难，容易产生交通阻塞；
斜坡较大的地形或桥头引道上，当纵坡≥3％时，不宜采用环形交叉，因为它使下坡的车辆走小半径的反向曲线，可能冲撞中心环岛，于行车安全不利；
两个信号灯管理的交叉口相隔过近时，中间建环形交叉口是不太适宜的。
环形交叉按其中心岛直径的大小分为三类:
1) 常规环形交叉,其中心岛为圆形或椭圆形,直径一般在25 m 以上,交织段长度和交织角有一定的要求,入口引道一般不扩大成喇叭型,现在我国各城市的主要环交均属此类。
2) 小型环形交叉口,其中心岛的直径小于25 m ,引道入口处适当加宽建成喇叭型,使车辆便于进入交叉口,此类环交为英国最常用,其优点是可以提供较大的通行能力,少
占用土地。
3) 微型环交中心岛直径小于4 m ,一般有4 路和3 路交叉的微型环交,它不一定必须做成圆形,也不一定非高于路面,可以用白漆画成圆圈,主要起引导和分隔的作用。此外,还有双环型环交、剪刀式环交、引道错位环交、按让路原则设计的环交、多岛式环交和双向行车环交等。
2.2 传统环形交叉口与现代环形交叉口的区别
在典型的现代环形交叉口的所有入口处，都设有“礼让”标志，这是它与现代环形交叉口的重要区别之一。另一个区别于传统环形交叉口的设计特征是，现代环形交叉口的入环车道常设计成喇叭形，即在靠环道的入口处增设车道数目，形成远细近粗的平面喇叭形。
偏转规则也是现代环形交叉口不可缺少的重要特征。这个规则通过工程设计与交通管理措施，使入环车流的目标指向环形交叉口中央岛的中心并被迫偏转减速绕岛缓行。传统环形交叉口的设计使入环车流的目标尽量靠近中央岛的右侧（以进入车为参考系）。
其他一些特征也较明显：通常，现代环形交叉口在个路口都有隔离岛，以降低车速及阻止左转弯；良好的视距、光线及标志；环岛区内无人行道；环形交叉口区不准停车等。
所有上述特征都使现代环形交叉口区别于传统环形交叉口，而成为高质量满足现代交通要求的设计及管理原则。
2.3 环形交叉口几何参数调查与分析的主要内容
2.3.1中心岛的形状和尺寸
1.中心岛的形状
中心岛是环形交叉口的主要设施，其形状和尺寸应根据交通流特性、相交道路的等级和地形条件确定。原则上应能保证车辆以一定的速度顺利完成交织行驶，即在计算行车速度的情况下，进环和出环的车辆同时满足在环岛上交换车道所需的交织距离的要求。
中心岛的形状有圆形、椭圆形、卵形、圆角方形和菱形等，主要取决于相交道路的等级、相交角度及地形。一般多用圆形，主次道路相交时宜采用椭圆形，交角不等的畸形交叉可采用复合曲线形。此外，结合地形、地物和交角等，也可采用其他规则或不规则几何形状的中心岛。
2.中心岛的半径
中心岛的半径应同时满足计算行车速度和车辆交织行驶所需的最小交织长度的要求。
图2-1 单车道环形交叉口尺寸
（Circle Dimensions，Single Lane Roundabout——环路尺寸，单路环岛
Apron——中心岛外围 splitter island——分离岛 central island diameter——中心岛直径 entry curve——进入曲线 core——中心 width of circulating roadway——车道循环宽度 exit curve——驶出曲线 diameter，inscribed circle——直径，内切圆）
2.3.2交织段长度和交织角
1.交织段长度
所谓交织就是两条车流汇合交换位置后又分离的过程。进环和出环的两辆车，在环道行驶时相互交织，交换一次车道位置时行驶的距离，称为交织段长度。交织长度的大小主要取决于车辆在环岛上行驶的速度。当相邻路口之间有足够的距离，使进环和出环的车辆在环岛上均可在合适的机会相互交织连续行驶，该段距离称为交织段长度。其位置大致可取相邻道路机动车道外侧边缘延长线与环道中心线交叉点之间的弧长。
2.交织角
交织角是进环车辆轨迹与出环车辆轨迹的平均相交角度。它以距右转机动车道的外缘1.5m和中心岛边缘1.5m的两条切线交角来表示。
交织角的大小取决于环道的宽度和交织段长度。环道宽度越窄，交织段长度越大，则交织角越小，行车越安全。但交织段要长，中心岛半径就要增大，占地也要增加。通
常交织角控制在20°——30°之间为宜。它是检验车辆在环道上交织行使的安全和难易程度的依据,其大小取决于环道的宽度和交织长度。交织角越小,交通越安全。根据经验,交织角一般应在20°～30°左右。
2.3.3 环道的宽度
环道即环绕中心岛的单向行车带。其宽度取决于相交道路的交通量和交通组织。 靠近中心岛的一条车道作绕行之用，最靠外侧的一条车道供右转弯之用，中间的一条或两条供交织之用，这样换到一般设计三到四条车道。实践证明，车道过多，不仅难于利用，反而易使行车混乱，导致不安全。据观测当环道车道数从两条增加至三条时，通行能力提高的最为显著；当车道数增加到四条以上时，通行能力增加的很少。因为车辆在绕岛行驶时需要交织，而在交织段长度小于两位的最小交织段长度时，车辆只能顺序行驶，不可能出现大于两辆车交织。所以不论车道数为多少，一般采用三条为宜；如交织段长度较长时，环道车道数可布置四条；如相交道路的车行道较窄，也可设两条车道。
2.3.4进出口道宽度
通常,环形交叉口进口道的车道宽以3.25～3.5m 为宜,为保证出环的车辆行使通畅,出口道的宽度应不小于3.5m。在进口道和出口道,还应设置不小于0.25m的路缘带。环形交叉口进口道车流组织有分行、混行两种形式相应进口道的车道数为2 条和1 条，其进口道一般不采用3 条或3 条以上，特殊的情况除外。当进口道采用2 条车道的分行形式时, 其左侧的1 条车道为直左车道接环道的交织车道，右侧1 条车道为右转车道接环道的右转车道。这样可排除右转车流的干扰,提高交织段的通行能力。当进口道总交通量较小,且工程条件受到限制的情况下,可以采用混行车道的形式。环形交叉口交通组织以“及时清环”，避免在环道上堵车为原则,故对其出口道的要求高于进口道。出口道的车道数应不少于2 条,这样可保证经交织后出环的直左车流能不受右转车流的干扰。
2.3.5环岛外缘线形和进出口半径
从满足交通需要和工程节约的角度，环道外缘平面线形不宜设计成反向曲线形状，据观测，这种形状在环道的外侧约有20％的路面无车行驶，这既不合理也不经济。实践证明，环道外缘平面线形宜采用直线圆角形或复曲线形状。
环岛的进出口曲线半径取决于环道的设计速度，为了使环道上的车速分布较为均匀，对于驶入环道上的车辆的车速应加以限制，环道出口半径可大于入口半径，以使车
辆迅速驶出环道；同时，各入口曲线半径不应相差太大，以保证驶入换代车辆速度相差较小，从而使得环道车辆近于等速行驶。环道入口的曲线半径采用接近或小于中心岛的半径。
2.3.5 环道的横断面及其外径
环道的横断面形状对行车的平稳和路面排水有很大的关系，而横断面的形状又取决于路脊线的选择。一般进出口环道处横坡宜缓一些。
环形交叉口最主要的因素是其外直径，也就是内切圆直径。确定了它的循环道路设计和中央岛设计。进入及离开的路段和由此产生的分流路线也依赖于这个内切圆。
3环形交叉口几何参数及交通流参数的调查
3.1 调查方法
为对环形交叉口几何参数有比较明确的认识，此次毕业设计对大连市比较典型的四个环形交叉口的几何参数情况进行了调查分析。并分别采用摄像调查法对富民广场、学苑广场、数码广场和友好广场这四个环形交叉口高峰时段的运行情况进行了拍摄调查。
调查时间分别为：
富民广场：2011年5月6日7: 40——8：20 数码广场：2009 年4 月28 日16 :40～17 :30 学苑广场：2008年2月13日7:40——8:20
环形交叉口几何尺寸的的测量是利用GoogleEarth，得到调查的环形交叉口几何形状，通过实地调查，测量出环形交叉口部分准确、易测量的几何尺寸，按比例得出环形交叉口其他几何尺寸，从而得到环形交叉口的各几何参数。
各几何参数的测量方法：
1．首先在谷歌地图上找到富民广场、学苑广场、数码广场和友好广场这四个环形交叉口，然后将这四个环形交叉口的图以及比例尺下载并打印出来。
2．利用打印出来的环形交叉口的图，首先确定环形交叉口的形状，若为圆形，在中心岛外侧的园上任意找两条弦，分别作各个弦的垂直平分线，弦垂直平分线的交点就是中心岛的圆心，然后连接中心岛外侧圆上任意一点与圆心，用尺子测量图上长度，然后利用比例尺就得到了中心岛的实际半径。若为椭圆形，找到椭圆上距离最长的两点之间的距离，利用比例尺，得到的就是长直径，椭圆上距离最短的两点之间的距离，利用比例尺，得到的就是短直径。由于环岛的中心已经找到，在环岛边缘任找一点z，连接环岛中心O与任意找的这一点，并延长与外径相交与点c,测量zc间的距离并利用比例尺，得到的就是环道的宽度。
3.为得到环形交叉口各交织段之间的长度，利用交织段长度的定义，在环形交叉口地图上，分别找到各相邻道路机动车道外侧边缘延长线与环道中心线交叉点。因为环形交叉口个交织段位置大致可取相邻道路机动车道外侧边缘延长线与环道中心线交叉点之间的弧长，故分别连接中心岛圆心与各交叉点，测量得到的这两条线段之间的交角a，因为环道中心线组成的圆的直径d等于环道宽度与中心岛之间直径之和，故利用求圆弧长度的公式：
便可得到环形交叉口各交织段长度。
4. 环形交叉口的交织角以距右转机动车道的外缘1.5m和中心岛边缘1.5m的两条切线交角来表示。为求得环形交叉口各交织段的交织角，利用交织角的定义，在得到的环形交叉口的地图上，分别在距右转机动车道的外缘1.5m处作距中心岛边缘1.5m的两条切线，利用量角器测量小于180°的那个角，便可得到各交织段交织角的度数。
5．为得到环形交叉口各进出口道宽度的大小，直接在环形交叉口地图上测量进出口道的宽度，利用比例尺，就能得到环形交叉口各支路进出口道的宽度。
6．环形交叉口各进出口道的直径是这样得到的：由于环形交叉口各支路在进出口道处都设置成圆弧形，要找到圆弧所在圆的圆心（分别在圆弧上找四个点，两两相连，得到两条弦，这两条弦的垂直平分线的交点就是圆心），圆心与圆弧上任一点连接，测量它们之间的距离，利用比例尺，就能得到进出口道的半径。
3.2环形交叉口几何参数的调查 3.1.1 富民广场
富民广场位于大连市沙河口区的西北部，是一个四支路的环形交叉口。中心岛形状为圆形，直径25m，是一个小型环形交叉口。此环形交叉口外径为37m，环道宽度是6m，进口道平均宽度为5.5m，外缘石形状为反向曲线，无信号控制。
图3-1 富民广场
环形交叉口的交织段长度和交织角如下图所示：
图3-2 环形交叉口交织角和交织段长度图示
四条支路的方向分别为东南、正东、西北和正西。正东和正西两个方向的支路均为富民路，富民路上经过此环形交叉口的车辆要比其他两个支路上的车辆多，尤其是东南方向的支路再往西南方向延伸是一个死胡同，车辆就更少了，只有很少的车辆。富民路（正东和正西向）的两条支路上没有设置“减速让行” 标志和标线，其他两条支路的路口出设置了“减速让行”标志 。在环道上，西南向和东北向的环道上设有“减速让行”标线。富民广场各路段交织段长度、交织角和进出口曲线半径调查数据如表3-1和表3-2所示。
表3-2 富民广场各支路进出口半径和进出口道宽度
3.1.2 数码广场
数码广场位于大连市甘井子区的南部，是一个四支路的环形交叉口。四条支路分别为数码路（东南、西北向支路）和五一路（东北、西南向支路）。数码广场环形交叉口中心岛形状为圆形，半径为73m，是一个常规环形交叉口。此环形交叉口外缘石形式设计成反向曲线，外径93m，环道宽度10m，为双车道，最内侧车道为绕行车道，外侧车道为绕行和右转公用车道，各个支路的进口道也都是双车道。
图 3-3 数码广场
数码广场的四条支路在交叉口处都是双向四车道，进口道都是双车道。在数码路东南向和数码路东北向的支路在交叉口的入口处都设有“减速让行”标志和标线，五一路东北向和西南向的支路没有设置让路标志，五一路东南向和数码路东南向这两条支路之间的环道上设有“减速让行”标线。数码广场各路段交织段长度、交织角和进出口曲线半径调查数据如表3-3和表3-4所示。
表3-4 数码广场各支路进出口半径
3.1.3 学苑广场
学苑广场位于数码广场南侧不远处，与数码广场通过数码路相连，是一个三支路环形交叉口，处于数码路（正北向）、黄浦路（西南向）和中山路（东南向）交叉处。学院广场中心岛形状为圆形，直径为62m，为常规环形交叉口。三条车道的入口处均为双车道，外缘石形状设计成反向曲线，无信号控制。学苑广场环道为三车道，宽度为14m，外径90m。
图3-4 学苑广场
学苑广场的四条支路在交叉口处都是双向四车道，进处口道都是双车道。此环形交叉口的入口道只有数码路支路的入口道处有“减速让行”标志标线，在环岛上，中山路支路与环岛相交的部分，用于分离进出口车辆的交通岛的西北侧设有“减速让行”标线。学苑数码广场各路段交织段长度、交织角和进出口曲线半径调查数据如表3-5和表3-6所示。
表3-5 学苑广场各支路间的交织段长度和交织角
表3-6 学苑广场各支路进出口半径
3.1.4 友好广场
友好广场位于大连市中山区，是一个七支路环形交叉口。各个支路大小差别很大，其中中山路西南向支路和中山路东北向支路是两个比较大的支路，其余五条支路别为西南向的向前街、正南向的友好路、东南向的一德街、正北向的友好路和西北向的普照街。此环形交叉口无信号控制，并且只在普照街入口处有“减速让行”标志和标线。
图3-5 友好广场
友好广场的中心岛形状为椭圆形，长直径是70m，短直径是50m，外长直径是108.5m，外短直径为88.5m，环道宽度大约19m，环道为五车道，最外侧车道为绕行和右转合用
车道，中间四条车道为绕行车道。
此处的环形交叉口外缘石形状也是反向曲线，不过在车辆行驶不到的地方设计成了出租车等待区，实现了空间的有效利用。友好广场各路段交织段长度、交织角和进出口曲线半径调查数据如表3-7和表3-8所示。
表3-7 友好广场各支路间的交织段长度和交织角
3.2环形交叉口交通量数据
根据对交织区域的实地及摄像调查，得到调查时间段内通过富民广场的富民路正西向支路与天宝街东南向支路间的交织段和富民路正东向与天宝街西北向之间的交织段，学苑广场上的中山路/数码路交织段和黄浦路/中山路交织段，数码广场上的五一路东北向与数码路西北向间的交织段的车辆数据（附表1——附表5）
并根据人民交通出版社《道路通行能力分析》（2003年10月版）这本书中推荐的适用于各级公路的车辆这算技术的推荐值（附表6），将测得的富民广场和学苑广场各交织段各方向的车辆数分别折算成当量小汽车辆数（附表7——附表11）。
交织比例算法如下，如利用附表7，富民路正西向支路与天宝街东南向支路间的交织段（富民广场）车辆的交织比例为由由环道进入天宝街（东南向）的车辆加上由富民路（西向）进入环道的车辆除以在这个交织段上运行的所有车辆。
统计分析经过交织段上各个流向的车流量数据，得到测得的高峰时段内各个交织段的交通量和交织比例如下表所示：
表3-9 个交织段交通量和交织比例数据
3.3 环形交叉口交织段行车速度调查
通过对富民广场和学苑广场的录像调查，并对录像反复查看，得到车辆经过富民广场各个交织段的时间，然后用各个交织段的距离，得到车辆经过各交织段的车速，然后求平均值。得到车辆经过各个交织段的平均车速如下表所示（各个交织段的平均车速是通过利用所调查交叉口的录像，统计车辆经过所调查交织段的时间，然后用交织段长度除以车辆经过交织段时间的几何平均值得到的）。
表3-10 调查得到的各交织段的平均车速
4 环形交叉口几何参数对车辆运行的影响分析
4.1 各几何参数对交织段通行能力的影响
交叉口的通行能力影响着整个交通网络的运输能力。
平面环形交叉口是一种较为常见的交叉口形式, 它的通行能力的大小直接影响着城市以及公路交通的运行情况。对于城市道路网规划与评价、交叉口规划与设计等都具有十分重要的意义。提高环形交叉口的通行能力除了对它进行合理的渠化或对其内部的车辆运行进行有效的交通组织以外, 改善其几何设计也是很重要的方法之一
环形交叉口的通行能力规定为一定的道路与交通条件下,单位时间内各进口车道或道路某断面能通过车辆总和的数学期望, 一般以辆/时(pcu /h)表示。交叉口的几何参数会对交叉口的通行能力产生影响，下面分别计算四个环形交叉口的通行能力，从通行能力的角度来分析环形交叉口的几何参数。
4.1.1 通行能力的计算方法
环形交叉口具有明显的主、支路特征。当环形车流与进环车流相交时，环形车流可不受干扰自由通行，只有当环形车流出现较大的间隙时，进环上的车流才能进入交叉口。国内外在研究环形交叉口通行能力时，都以进环车辆能够进入交叉口的最大流量作为交叉口的通行能力。环形交叉口通行能力研究的主要目的是估算环形交叉口适应的最大交通量；另一个目的是用来估算环形交叉口在规定的运行质量条件下交通设施的最大交通量。
环形交叉口安中心岛直径大小可分为三类：常规环形交叉口、小型环形交叉口、微型环形交叉口。其中，常规环形交叉口也称为传统型环交，其中心岛形状为圆形或椭圆形，直径通常在25m以上，交织段长度和交织角大小有一定的要求，入口引道通常不扩大成喇叭形，目前我国各城市的主要环交均属于此类。在常规环交的通行能力计算中，通常采用著名的沃尔卓普公式：
Qm=K*W(1+e/W)(1-p/3)/(1+W/l)
式中：
Qm---- 交织段上的最大通行能力，小客车辆数/h（必须换算为小客车） l ---- 交织段长度 W ---- 环道宽度 e ---- 平均进口宽度
P ---- 交织段上进行交织的车辆占进口全部车辆的% K ----在米制中用345
为利用沃尔卓普公式得到在环形交叉口交织段通行能力与环道宽度的变化关系，设其他几何参数相同，在此不妨设平均进口道宽度为6m，交织比例为0.5，交织段长度为30m，得到环形交叉口交织段通行能力与环道宽度的变化曲线如下图所示。
图4-1 环形交叉口交织段通行能力随环道宽度变化曲线
从上图中可以看出，随着环道宽度的增加，环形交叉口交织段通行能力增加，但不是线性增加。
如图4-2所示为利用沃尔卓普公式得到的其他几何参数相同的条件下，环形交叉口交织段通行能力与交织段长度的变化关系（此处设环道宽度为14m，平均进口道宽度为8m，交织比例为0.41）。
图4-2 交织段通行能力与交织段长度变化关系
从交织段通行能力与交织段长度变化关系图中可以看出，交织段通行能力随交织段长度的增加而增大，它们是正相关的，但不是线性相关。
图4-3为在其他几何参数相同的条件下（设环道宽度14m，平均进口道宽度8m，交织段长度30m），利用沃尔卓普公式得到环形交叉口交织段通行能力随交织段车辆交织比例变化关系图。
图4-3 交织段通行能力与交织段车辆交织比例变化关系图
从上图可以看出，随着车辆在交织段的交织比例的增大，交织段通行能力减小，它们是负线性相关的。
4.1.2 计算交织段通行能力所需数据
根据第三章调查所得的交叉口的几何参数数据和交通量数据进行处理，得到计算各交织段通行能力所需数据如下表所示：
表4-1 计算交织段通行能力所需数据
4.1.3 交织段通行能力计算
根据沃尔卓普公式，并利用测得的各环形交叉路几何参数数据和交通量数据，得到各交织段的最大通行能力Qm如下表所示：
表4-2 各交织段的最大通行能力
4.1.4 对比分析
通过表4-1和表4-2可以看出，当交叉口的几何参数不同和在交织段上进行交织的车流比例不同时，交织段的最大通行能力是不同的。
1、交织段长度对通行能力的影响
对比分析富民广场上的两个交织段，富民广场上的交织段1和交织段3。由表4-1可以看出，由于两个交织段处在同一个环形交叉口上，它们的环道宽度W和平均进口道宽度e是相同的，并且因为富民广场上主支路特征比较明显，调查得到的两个交织段上
的交织比差别也不是很大，分别是88％和91％。这两个交织段的差别主要是交织段长度不同，分别是32.1m和12.8m, 富民广场上的交织段3的交织段长度较大。
从表4-2可以看出，富民广场上交织段3的通行能力要比富民富民广场上交织段1的通行能力大。因此，可以得到这样的结论：当其他交通参数一致时，交织段越长，交织段的通行能力越大。
2、交织比对通行能力的影响
对比学苑广场上的两个交织段。从表4-2中可以看出，学苑广场上交织段1和交织段2的通行能力差别较大。
由于两个交织段处在同一个环形交叉口上，它们的环道宽度W和进口道宽度相同。因为学苑广场这个三支路交叉口较规则，它们的交织段长度长度分布比较平均，没有太大差别。造成这两个交织段通行能力差别的最主要原因就是它们的交织比不同，交织段1的交织比是77％，交织段2的交织比是41％。
由此可以看出，当两个交织段，交织段长度、环道宽度和进口道宽度等几何参数大体一致时，交织比例小的交织段通行能力大。
3、环道宽度对通行能力的影响
对比分析不同交叉口上的两个交织段：学苑广场上的交织段1和数码广场上的交织段1。
处在这两个环形交叉口上的进口都是双车道，所以它们的进口道宽度相同，都是8m。根据调查得到的数据，这两个交织段的长度也相近，分别是45m和46.6m。根据对交通量调查得到的数据，交织比差别也不是很大，都在70％——80％之间。
因此，造成交织段通行能力差别的主要原因是环道的宽度，这两个环形交叉口环道宽度差别是很大的，学苑广场上环道是三车道，环道宽度14m，数码广场上环道是两车道，宽度10m。因此，可以得到这样的结论：当环形交叉口其他几何参数和在环岛上运行车辆的交织比差别不大时，随着交织段环道宽度的增加，交织区的通行能力增大。
4.2 交织段长度和交织角对车速的影响
1.交织段长度对车速的影响
通过对经过富民广场上的四个交织段的车辆的区间平均车速和交织段长度的测量，得到当其他几何参数一致时，车辆在交织段上运行的速度与交织段长度的变化关系图，如下图所示。
图4-4 车辆在交织段的车速与交织段长度的变化关系图
通过上图我们可以看出，随着交织段长度的增大，车辆在交织段上的行车速度是逐渐增加的。但他们之间的变化关系不是线性的。
2.交织角的大小对车速的影响
由于交织段长度对车辆在交织段上的行车速度会有影响，为了研究交织段上交织角的大小对车辆速度的影响，选取了学苑广场上的三个交织段。学苑广场上的三条支路分是比较均匀的，这上面的三个交织段，交织段1、交织段2和交织段3的交织段长度都在45m左右，相差不太大。因此，在此处，忽略它们之间的差异，研究交织角的大小对车辆行车速度的影响。
通过对学苑广场上车辆行车速度的调查和对交织角的测量，得到学苑广场上车辆在各交织段的区间平均车速与交织角的变化关系图,如下图所示。
图4-5 车辆在交织段的车速与交织角的变化关系图
通过上图我们可以看出，随着交织角的增大，车辆在交织段上的行车速度是逐渐变小的。
4.3 速度与几何参数的线性回归关系
有以上各节的分析过程可知，影响环形交叉口交织段车速的因素有很多，重要的有交织段车速和环道宽度。如下表所示：
选取模型 V=a+b*L+c*W
来拟合它，现在利用表中的数据来求回归方程中的参数a,b,c的值。这是一个二元线性回归模型，现在
由于 β=
经计算，得到a= -0.32573,b= .053274,c= 1.755444 于是得到回归方程V^=0.053274*L+1.755444*W-0.32573
从得到的回归方程可与看出，交织段长度和环道宽度与交织段速度的关系都是正相关。随着环道宽度的增加，车辆在交织段的速度增大；随着交织段长度的增大，车辆在交织段的速度也增大。并且环道宽度对车辆在交织段行驶速度的影响更大一些。
4.4 环道行驶车辆组织方式对车辆的影响
20 世纪早期,用交织理论来解释环形交叉口的运行原理,认为环形交叉口的通行能力取决于交织段长度,交织段越长,通行能力越大。在该理论指导下,当时建设的环形交叉口环岛直径一般都很大。在大型环形交叉口上环形车速一般都很高,导致入环车辆难以驶入,从而降低了环形交叉口的通行能力。因此,在环形交叉口发展的早期制定了入环优先的交通规则,而该规则又导致车辆在环形交叉口“死锁”(环内车辆难以驶出) 的现象时常发生。
随着交通需求的迅速增长,环形交叉口上时常发生的“死锁”现象已成为环形交叉口存在的问题。针对环形交叉口的“死锁”现象,英国提出了入环让行的交通规则。通过实验发现,入环让行规则不仅消除了“死锁”现象,而且增加了环形交叉口的通行能力,减少了平均延误,降低了事故率。
在中国，许多环形交叉口并不严格遵循“入口让行”规则。在此次毕业设计所调查的环形交叉口中，富民广场上富民路正东向支路和富民路正西向支路在环形交叉口入口处没有设置“入口让行”标志和标线，只在天宝街西北向支路和天宝街东南向支路的入口处设置的“入口让行”标志和标线。本人认为是有一定道理的，因为在富民广场上的四个支路中，只有富民路的两个支路车流量比较多，其他两个支路车流量很少，这样设置比较符合道路的实际状况，提高了环形交叉口的通行效率，实现了道路的有效利用。
在学苑广场环形交叉口的各支路中，只有数码路支路的入口道处有“减速让行”标志标线，在环岛上，中山路支路与环岛相交的部分，用于分离进出口车辆的交通岛的西北侧设有“减速让行”标线。通过对学苑广场的车流观测可以看到，高峰时期学苑广场上的车流是比较多的，有的在环形交叉口上环形的车辆想“出环”但是会受到“入环”车辆的影响，还需要等待。因此，本人认为环形交叉口各支路的入口道处都应设置“减速让行”标志和标线，这样会避免车辆在环形交叉口上的“死锁”，减少车辆在环形交叉口上的延误时间。
友好广场环形交叉口的支路较多，但只在普照街入口处有“减速让行”标志和标线。通过对友好广场上高峰时期的录像观测可以看到，高峰期间友好广场上的车流量很大。车辆运行也较慢，这是车辆在环形交叉口上运行不通畅导致的。为了减少或是避免环形交叉口上车辆“死锁”的发生，应在环形交叉口各支路的入口处设置“减速让行”标志和标线。但是由于友好广场上的七个支路，各个支路差别很大，中山路西南向支路和中山路东北向支路上的车流量很大，其它五个支路上的车流量却很少，在中山路的两个支路上设置“减速让行”是不合理的，因此，本人建议在友好广场上除中山路西南向支路和中山路东北向支路之外的其余五个支路的入口处设置“减速让行”标志和标线。
5 结 语
环形交叉口利用车辆绕环岛交织行驶,在“空间”上解决了道路相交车辆的冲突问题,一度受到国内外交通工程师们的青睐,对城市交通的发展起到很大的推动作用。此次毕业设计主要是对环形交叉口的几何参数进行如下方面的调查和分析。
首先，本文通过对大连市四个较典型环形交叉口（富民广场、数码广场、学苑广场和友好广场）的实地调查，利用网路地图并采用一定的测量方法的得到这四个环形交叉口的几何参数（环岛半径和大小、交织段长度、交织角、进出口道半径、进出口道宽度和环道宽度等）。
然后，采用摄像调查法拍摄这四个环形交叉口高峰时期的运行，通过个反复观察录像得到环形交叉口交织段的流量和速度。利用测得的环形交叉口几何参数并借助沃尔卓普公式得到环形交叉口交织段的通行能力，进而求出交织段的饱和度。
最后，将得到的个交织段的通行能力与交织段的几何参数进行对比分析，得到环形交叉口交织段长度、交织角、车辆的交织比例对环形交叉口交织段通行能力的影响。利用的得到的各交织段的平均车速，与各交织段的几何参数对比分析，得到环形交叉口各几何参数对车辆在交织段的运行速度的影响。
通过以上的分析过程，得到这样的结论：
1．随着环形交叉口交织段距离的增加，交织段的通行能力增加，车辆在交织段上的行车速度增大。
2．随着交织段上交织角的增大，交织段的通行能力减小，车辆在交织段上运行的车速减小。
3．随着交织段上车辆的交织比例的增大，交织段的通行能力减小，车辆在交织段上的行车速度减小。
4．随着环道宽度的增大，交织段的通行能力增大。
5．对于主支路特征不明显的环形交叉口，为防止车辆在环道上的“死锁”，宜在车辆的进口道处设置“减速让行”标志和标线；对于主支路特征比较明显的环形交叉口，宜在车辆的进口道处设置“减速让行”标志和标线，主路上不设。
几点优化建议：
1.应综合考虑交通状况、未来发展趋势、市民心理需求、城市综合功能、城市开发建设、周边节点及路网通行能力的匹配关系和工程改造的可实施性，并为未来预留交通发展空间；
2.要制定多个详细的优化方案进行比选，以确保环形交叉口优化的实施效果； 3. 在环形交叉口优化工程实施时要完善渠化设计和交通标志设置，在交叉口内部用意象明确、清晰的标线规定车辆各自的行驶轨迹，提高交叉口行车的安全性，保证通
行效率；在环道外设置人行横道线，把渠化岛作为非机动车、行人过街中央安全岛，并设置让行标志，使非机动车、行人不进入环道，减少非机动车、行人与车流的冲突，提高通行能力；用绿化带对机动车、非机动车进行有效的分离，减少它们之间的冲突。
由于车流量的增加，环形交叉口拥堵的现象时有发生，希望在以上原则的指导下，对那些通行效率不高的环形交叉口的几何尺寸能进行有效的改善，适应城市和未来交通状况的发展需求。
谢 辞
本次毕业设计的完成，无疑地需要许多人的合作。首先要感谢的，当然是郭瑞军老师，本论文是在郭老师的指导下修改完成的。在本次毕业设计中，我从郭老师身上学到了很多东西，郭老师认真负责的工作态度，严谨的治学精神和深厚的理论水平都使我受益匪浅。他无论在理论上还是在实践中，都给与我很大的帮助，使我得到不少的提高这对于我以后的工作和学习都有一种巨大的帮助，在此，要对他的帮助和指导表示由衷的感谢。在这段时间里，我从他身上不仅学到了许多的专业知识，更感受到了他们工作中的兢兢业业，生活中的平易近人。
此外，还要感谢同组同学的热心帮助，再次向尊敬的老师和同学表示深深的谢意。
参考文献
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附 录
附表1 富民广场（交织段3）
附表2 富民广场（交织段1）
附表3 学苑广场（交织段1）
附表4 数码广场 （交织段1）
附表5 学苑广场（交织段2）
附表6 适用于各级公路的车辆折算系数推荐值
附表7 富民广场（交织段3）
附表8 富民广场（交织段1）
附表9 学苑广场（交织段1）
附表10 学苑广场（交织段2）
附表11 数码广场（交织段1）
。
毕业设计(论文)
题 目 环形交叉口几何参数的调查分析
学生姓名专业班级所在院系 交通运输工程学院
指导教师 郭瑞军 职称 副教授
所在单位 交通工程教研室
教研室主任
完成日期 2011 年 6 月 21 日
摘 要
交叉口的运行状况直接影响着道路交通的运行情况。提高环形交叉口的通行能力除了对它进行合理的渠化或对其内部的车辆运行进行有效的交通组织以外, 改善其几何设计也是很重要的方法之一。合适的几何尺寸可以提高环形交叉口的通行能力，减少交通事故，提高车辆的通行效率。
本文是基于对大连市城区某些比较典型的环形交叉口几何参数和交通流状况的调查，包括分析环形交叉口的位置设置、几何尺寸、交通管理控制方式和交织段上的交通量和车速等。通过调查大连市环形交叉口的应用现状以及环形交叉口的适用情况，找出几个大连市比较典型的环形交叉口进行研究。并计算所调查交叉口交织段的通行能力和统计出交织段车辆的车速大小，分析环形交叉口各几何参数间的关系及其对交通运行的影响。对比分析交织段长度、环道宽度、交织角等几何参数与交织段通行能力和交织段车速，找出各个几何参数对通行能力和车速的影响。为提高环形交叉口的通行能力，优化交叉口的运行组织，并对交叉口的交通管理及控制提供决策依据。
关键词：几何参数 环形交叉口 车辆运行
ABSTRACT
The capacity of a crossing directly affect the traffic operation of a road. In order to
improve the annular crossing capacity，we can not only make a reasonable highly
channelizing to their internal or vehicles running effectively traffic organization，but also improve the geometric design of a roundabout. The right geometry size can improve the annular crossing capacity, reduce traffic accidents and improve the efficiency of the vehicle traffic.
This paper is based on the city, is a typical in dalian some geometric parameters and the ring intersection traffic flow situation investigation. Includes analysis the position of a
roundabout and its’geometry size,the traffic management control mode and the intertwined segment traffic volume, and speed, etc. By investigating the present situation of the
application of dalian ring intersection and the application of ring intersection, find out some more typical ring intersection in dalian. Through the calculation for the traffic capacity of interwoven and its speed, we can analysis the relationship between various geometric
parameters and the influence on the performance of the transportation. Through the contrast analysis of interweave length, ring width and interwoven and other geometry parameters with the intertwined period for speed and capacity, find out all geometrical parameters on the effect of the traffic capacity and speed. In order to improve the annular crossing capacity, optimize the operation of the intersection organization, and provid some basis for the intersection traffic management and control system.
Key words：Geometric parameter Roundabout Vehicle opera
目 录
第一章 绪论 -------------------------------------------------------------- 6
1.1 环形交叉口发展概述 ------------------------------------------------ 6
1.2 国内外环形交叉口研究状况 ------------------------------------------ 7
1.3 环形交叉口几何参数研究的意义 -------------------------------------- 8
第二章 环形交叉口及其几何参数 -------------------------------------------- 9
2.1环形交叉口概述 ----------------------------------------------------- 9
2.2 传统环形交叉口与现代环形交叉口的区别 ----------------------------- 10
2.3 环形交叉口几何参数调查与分析的主要内容 --------------------------- 10
2.3.1中心岛的形状和尺寸 ------------------------------------------ 10
2.3.2交织段长度和交织角 ------------------------------------------ 11
2.3.3 环道的宽度 -------------------------------------------------- 12
2.3.4进出口道宽度 ------------------------------------------------ 12
2.3.5环岛外缘线形和进出口半径 ------------------------------------ 12
2.3.5 环道的横断面及其外径 ---------------------------------------- 13 3环形交叉口几何参数及交通流参数的调查 ----------------------------------- 14
3.1 调查方法 --------------------------------------------------------- 14
3.2环形交叉口几何参数的调查 ------------------------------------------ 15
3.1.1 富民广场 ---------------------------------------------------- 15
3.1.2 数码广场 ---------------------------------------------------- 17
3.1.3 学苑广场 ---------------------------------------------------- 18
3.1.4 友好广场 ---------------------------------------------------- 19
3.2环形交叉口交通量数据 ---------------------------------------------- 20
3.3 环形交叉口交织段行车速度调查 ------------------------------------- 21 4 环形交叉口几何参数对车辆运行的影响分析 --------------------------------- 22
4.1 各几何参数对交织段通行能力的影响 --------------------------------- 22
4.1.1 通行能力的计算方法 ------------------------------------------ 22
4.1.2 计算交织段通行能力所需数据 ---------------------------------- 25
4.1.3 交织段通行能力计算 ------------------------------------------ 25
4.1.4 对比分析 ---------------------------------------------------- 25
4.2 交织段长度和交织角对车速的影响 ----------------------------------- 26
4.3 速度与几何参数的线性回归关系 ------------------------------------- 28
4.4 环道行驶车辆组织方式对车辆的影响 --------------------------------- 29 5 结 语 --------------------------------------------------------------- 30 参考文献 ----------------------------------------------------------------- 33 附 录 ------------------------------------------------------------------- 34
附表1 富民广场（交织段3） ------------------------------------------ 34 附表2 富民广场（交织段1） ------------------------------------------ 34 附表3 学苑广场（交织段1） ------------------------------------------ 35 附表4 数码广场（交织段1） ------------------------------------------ 35 附表5 学苑广场（交织段2） ------------------------------------------ 36
附表6 适用于各级公路的车辆折算系数推荐值 ---------------------------- 37 附表7 富民广场（交织段3） ------------------------------------------ 37 附表8 富民广场（交织段1） ------------------------------------------ 37 附表9 学苑广场（交织段1） ------------------------------------------ 37 附表10 学苑广场（交织段2） ----------------------------------------- 38 附表11 数码广场（交织段1） ----------------------------------------- 38
第一章 绪论
环形交叉口是在几条相交道路的平面交叉口中央设置一个半径较大的中心岛，使所有经过交叉口的直行和左转车辆都绕着中心岛作逆时针方向行驶，在其行驶过程中将车流的冲突点变为交织点，从而保证交叉口的行车安全，提高交叉口的通行能力。
1.1 环形交叉口发展概述
世界上最早的公路环形交叉口是1877年由法国工程师厄基尼.赫纳德设计的；其后不久，美国纽约市也建设了一些早期的公路环形交叉口，其目的是为了减少日益增长的公路交通事故和交通阻塞。
百余年来，世界各国的公路交通网络蓬勃发展，公路环形交叉口的规模、质量、通行能力及管理方式等都发生了显著的变化。近几十年来逐步完善，并流行于欧美的现代环形交叉口与传统环形交叉口相比：通行能力强、交通安全性好，是公路环形交叉的发展方向。
根据公路环形交叉口的设计特征及通行规则的不同，将公路平面环形交叉口分为传统和现代两类，具体标准主要看交叉口是否遵循入环礼让规则、是否在入环道路口增加车道以及是否使入环车辆缓行等，若是则属现代环形交叉口，否则为传统环形交叉口。
由于现代环形交叉口在改善交通状况、减缓拥挤和降低交通事故方面的突出特点，使之在全世界、特别是欧美广为流行。
1996年英国首次将“路口入者礼让”作为交叉口管理规则执行，自此在欧洲掀起对交叉口革新的浪潮。1983年法国也开始执行此规则，并引进了现代环形交叉口的概念，从而引起世界特别是欧洲各国的广泛关注。
荷兰在80年代末期经历了现代环形交叉口急剧上升的阶段，在短短6年内，这个小国就建立了400个左右的现代环形交叉口，使其国内交通事故显著降低，改善了交叉口的各种设施，大大节约了公路交叉口的维护与管理经费。
挪威1985年在国内所有环形交叉口入口处建立了让车标志，结果降低了车速，同时减少了交通事故的发生。挪威的环形交叉口总数从1990年得350个上升为1992年的500个，是1989年的33倍，全国平均每8000人就有一个现代环形交叉口。
瑞士1987年实施了入口礼让的规则，其现代环形交叉口的总数从1980年得19个上升为1992年得220个，并计划最终建成500个。
法国80年代后期兴起公路交叉口更新改造之风，从1991年至今，以每年100个的
速度完成其改造计划，效果也十分显著。
另外，葡萄牙等国的政府也已经开始计划对本国公路交叉口进行全面的改造。
美国的第一个现代环形交叉口是1990年春在拉斯维加斯城建立的。自从该市在南北各建一个现代环形交叉口后，尽管日车流量分别增长到11000辆/日和7000辆/日，但5年来却只发生了4起交通事故。
美国加利福尼亚州高速公路系统也于1992年在圣大巴巴拉城建立了第一个现代环形交叉口，以取代传统的五路口、双车道由交通信号灯调控的交叉路口。据报道，以前该地平均每年发生4起交通事故，自建立现代环形交叉口后，事故率将为2.1起/年。
马里兰州在1993年也建立了该州第一个现代环形交叉口，这个直径为31.5米的交叉口取代了原来4路口的交叉口。原交叉口事故率平均8起/年，死伤8人/年。建立现代环形交叉口后，前3个月发生了2起死伤事故，后21个月却没发生任何交通事故。
美国其他州也相继开始了交叉口的更新计划。
我国80 年代开展了大规模城市建设, 在市中心建立了大量的传统环形交叉口, 随着城市人口和汽车保有量不断增加, 在交通高峰期传统环形交叉口的交通拥堵问题和安全问题越来越严重, 已经无法满足目前的交通需求。因此现在我国的传统环形交叉口面临着改建成现代环形交叉口或者信号交叉口的选择。
1.2国内外环形交叉口研究状况
在我国早期的交叉路口的设计中，为避免交通流的冲突，也多采用环形岛。这类方法在我国的一个相当长的时期内，由于交通流量比较小，曾起到很大的作用。但随着我国经济的迅速腾飞，交通需求量的飞速增长，环形交叉口通行能力不足的缺点逐渐显露出来，因此各地的学者纷纷对环形交叉口的一些特性展开大量的调查与研究。
1.环形交叉口通行能力研究
自20世纪初，环形交叉口在英、法等国出现以来，人们一直在探索环形交叉口通行能力的计算模型。这些模型总的来看，主要有3种理论基础：一类是交织理论模型，以交织段能通过的最大交织流量反映环形交叉口的通行能力；另一类是反映环形车流量与入口通行能力关系的回归模型；第三类是根据穿插及间隙一接受理论建立的模型，以进口车道能进入环形交叉口的最大流量反映环形交叉口的通行能力 。我国由于环形交叉口的数据较少多采用间隙接受理论模型，个别城市采用线性回归模型。
2.环形交叉口交通改善策略研究
多数国家在环形交叉口发展的早期制定了入环优先的交通规则, 而该规则导致车辆在环形交叉口死锁( 环内车辆难以驶出) 的现象时常发生。鉴于此, O.K.Norman 等通过计算认为环形交叉口的通行能力上限为3000 pcu/ h。在20世纪50年代, 由于交通需求的迅速增长, 环形交叉口上时常发生的死锁现象已成为英国的首要问题。针对环形
交叉口的死锁现象，提出了入环让行的交通规则。通过实验发现, 入环让行规则不仅消除了死锁现象,而且增加了环形交叉口的通行能力, 减少了平均延误, 降低了事故率。英国于1966年推行入环让行的交通规则。在其后的20多年里, 环形交叉口的设计理论取得了一系列发展, 各种新型环形交叉口在英国、澳大利亚及欧洲的其他国家大量涌现。朱军功和孙勤梅通过对大城市环形交叉口适用条件的分析，从分流、扩能和有序三个角度提出了拥堵环形交叉口的优化思路和改善策略。
3.车道变换行为特性研究
国外专家、学者从车辆位置或控制方法的角度出发,定义了车道变换行为的概念。Chovan认为车道变换行为即是车辆侧向位置有目的的变化。Worrall将车道变换行为划分为起始、执行、持续等3阶段。Van Winsum根据转向盘转角划分了车道变换行为。Chovan和Van Winsum 分别从车身运动变化和转向盘转角角度进行了车道变换行为的阶段划分,区别在于：Chovan定义的车道变换行为持续时间比Van Winsum 定义的长；Chovan提出了决策阶段的概念,但是没有给出决策起始点如何确定,Van Winsum则根本忽略决策阶段。我国研究者李洪强等人认为车道变换行为可划分为决策（产生意图至执行）阶段和执行（执行至恢复平稳运行）阶段并在这一课题研究中基于运行方向、环境、轨迹3个角度进行了车道变换行为的分类,按照意图产生、间隙选择、执行3个阶段划分了车道变换行为,分析了跟车调查和定点调查获取的实测数据,揭示了车道变换行为的时空分布特性。
1.3 环形交叉口几何参数研究的意义
最早的环形交叉口是设计成入口车辆优先的。这样使车辆的入环速度比较高，强制绕环车辆给入环车辆让路，导致车辆的碰撞率较高并且会在交通量很低的时候就会产生拥堵。与传统环形交叉口相比，现代环形交叉口就不会产生上述的运行问题且事故率相对较低。基于这样的原因，许多欧洲国家（法国、德国、英国等）和澳大利亚产生了许多关于环形交叉口几何尺寸的研究。最早关于环形交叉口几何尺寸的研究是20世纪九十年代开始于美国。主要的环形交叉口的设计参数有：中心岛形状和半径、环道的宽度、环岛外缘线形、进出口半径等。
随着经济的发展，城市化进程的加快以及小汽车逐步进入家庭，各城市的交通拥挤现象日趋严重, 已经影响到居民的日常生活，成为制约城市发展的一大阻力影响了城市的可持续发展及人民生活水平的提高。
平面环形交叉口是一种较为常见的交叉口形式, 它的通行能力直接影响着城市以及公路交通的运行情况。提高环形交叉口的通行能力除了对它进行合理的渠化或对其内部的车辆运行进行有效的交通组织以外, 改善其几何设计也是很重要的方法之一。合适的几何尺寸可以提高环形交叉口的通行能力，减少交通事故，提高车辆的通行效率。
第二章 环形交叉口及其几何参数
2.1环形交叉口概述
平面环形交叉口是在交叉口中央设置一个中心岛，用环岛组织渠化交通的一种重要形式，进入环形交叉口的不同车辆围绕中心岛做逆时针单向行驶，连续不断地通过交叉口，避免了在交叉口中心产生周期性的阻塞，并且消灭了交叉口上的冲突点，仅存在车辆进出路口的交织点，因而提高了行车安全性和交叉口通行车的连续性。此外，环形交叉口由于中心岛及环道边可以进行绿化和装饰，还有美化环境的作用。
在进入环形交叉口的交通流没有饱和(无信号控制环形交叉口交通量在3 000 pcu/ h 以下) 的情况下,进入环形交叉口的车辆可以连续不断地单向行驶,没有停滞,减少了车辆在交叉口的延误时间,此时环形交叉口是一种经济、有效、交通连续的交通组织方式,同时还可以美化环境,改善城市形象。然而,随着进入无信号控制环形交叉口交通量的增加,交通流之间的交织、穿插存在困难时,交叉口交通流变成紊乱交通流,容易引起交通拥堵。
环形交叉口适用于：
多条道路（四条路以上）交汇或左转弯量大的交叉口；
交汇道路中心线夹角大致相等，以满足最小交织长度；
规划需要修建立体交叉的地方，作为过渡形式。
不适于：
快速路或交通量大的主干路交叉口，通行能力不适用；
非机动车和行人量大的交叉口，因为它不仅增加了非机动车和行人通过交叉口的路程，而且使机动车辆进出环形交叉口很困难，容易产生交通阻塞；
斜坡较大的地形或桥头引道上，当纵坡≥3％时，不宜采用环形交叉，因为它使下坡的车辆走小半径的反向曲线，可能冲撞中心环岛，于行车安全不利；
两个信号灯管理的交叉口相隔过近时，中间建环形交叉口是不太适宜的。
环形交叉按其中心岛直径的大小分为三类:
1) 常规环形交叉,其中心岛为圆形或椭圆形,直径一般在25 m 以上,交织段长度和交织角有一定的要求,入口引道一般不扩大成喇叭型,现在我国各城市的主要环交均属此类。
2) 小型环形交叉口,其中心岛的直径小于25 m ,引道入口处适当加宽建成喇叭型,使车辆便于进入交叉口,此类环交为英国最常用,其优点是可以提供较大的通行能力,少
占用土地。
3) 微型环交中心岛直径小于4 m ,一般有4 路和3 路交叉的微型环交,它不一定必须做成圆形,也不一定非高于路面,可以用白漆画成圆圈,主要起引导和分隔的作用。此外,还有双环型环交、剪刀式环交、引道错位环交、按让路原则设计的环交、多岛式环交和双向行车环交等。
2.2 传统环形交叉口与现代环形交叉口的区别
在典型的现代环形交叉口的所有入口处，都设有“礼让”标志，这是它与现代环形交叉口的重要区别之一。另一个区别于传统环形交叉口的设计特征是，现代环形交叉口的入环车道常设计成喇叭形，即在靠环道的入口处增设车道数目，形成远细近粗的平面喇叭形。
偏转规则也是现代环形交叉口不可缺少的重要特征。这个规则通过工程设计与交通管理措施，使入环车流的目标指向环形交叉口中央岛的中心并被迫偏转减速绕岛缓行。传统环形交叉口的设计使入环车流的目标尽量靠近中央岛的右侧（以进入车为参考系）。
其他一些特征也较明显：通常，现代环形交叉口在个路口都有隔离岛，以降低车速及阻止左转弯；良好的视距、光线及标志；环岛区内无人行道；环形交叉口区不准停车等。
所有上述特征都使现代环形交叉口区别于传统环形交叉口，而成为高质量满足现代交通要求的设计及管理原则。
2.3 环形交叉口几何参数调查与分析的主要内容
2.3.1中心岛的形状和尺寸
1.中心岛的形状
中心岛是环形交叉口的主要设施，其形状和尺寸应根据交通流特性、相交道路的等级和地形条件确定。原则上应能保证车辆以一定的速度顺利完成交织行驶，即在计算行车速度的情况下，进环和出环的车辆同时满足在环岛上交换车道所需的交织距离的要求。
中心岛的形状有圆形、椭圆形、卵形、圆角方形和菱形等，主要取决于相交道路的等级、相交角度及地形。一般多用圆形，主次道路相交时宜采用椭圆形，交角不等的畸形交叉可采用复合曲线形。此外，结合地形、地物和交角等，也可采用其他规则或不规则几何形状的中心岛。
2.中心岛的半径
中心岛的半径应同时满足计算行车速度和车辆交织行驶所需的最小交织长度的要求。
图2-1 单车道环形交叉口尺寸
（Circle Dimensions，Single Lane Roundabout——环路尺寸，单路环岛
Apron——中心岛外围 splitter island——分离岛 central island diameter——中心岛直径 entry curve——进入曲线 core——中心 width of circulating roadway——车道循环宽度 exit curve——驶出曲线 diameter，inscribed circle——直径，内切圆）
2.3.2交织段长度和交织角
1.交织段长度
所谓交织就是两条车流汇合交换位置后又分离的过程。进环和出环的两辆车，在环道行驶时相互交织，交换一次车道位置时行驶的距离，称为交织段长度。交织长度的大小主要取决于车辆在环岛上行驶的速度。当相邻路口之间有足够的距离，使进环和出环的车辆在环岛上均可在合适的机会相互交织连续行驶，该段距离称为交织段长度。其位置大致可取相邻道路机动车道外侧边缘延长线与环道中心线交叉点之间的弧长。
2.交织角
交织角是进环车辆轨迹与出环车辆轨迹的平均相交角度。它以距右转机动车道的外缘1.5m和中心岛边缘1.5m的两条切线交角来表示。
交织角的大小取决于环道的宽度和交织段长度。环道宽度越窄，交织段长度越大，则交织角越小，行车越安全。但交织段要长，中心岛半径就要增大，占地也要增加。通
常交织角控制在20°——30°之间为宜。它是检验车辆在环道上交织行使的安全和难易程度的依据,其大小取决于环道的宽度和交织长度。交织角越小,交通越安全。根据经验,交织角一般应在20°～30°左右。
2.3.3 环道的宽度
环道即环绕中心岛的单向行车带。其宽度取决于相交道路的交通量和交通组织。 靠近中心岛的一条车道作绕行之用，最靠外侧的一条车道供右转弯之用，中间的一条或两条供交织之用，这样换到一般设计三到四条车道。实践证明，车道过多，不仅难于利用，反而易使行车混乱，导致不安全。据观测当环道车道数从两条增加至三条时，通行能力提高的最为显著；当车道数增加到四条以上时，通行能力增加的很少。因为车辆在绕岛行驶时需要交织，而在交织段长度小于两位的最小交织段长度时，车辆只能顺序行驶，不可能出现大于两辆车交织。所以不论车道数为多少，一般采用三条为宜；如交织段长度较长时，环道车道数可布置四条；如相交道路的车行道较窄，也可设两条车道。
2.3.4进出口道宽度
通常,环形交叉口进口道的车道宽以3.25～3.5m 为宜,为保证出环的车辆行使通畅,出口道的宽度应不小于3.5m。在进口道和出口道,还应设置不小于0.25m的路缘带。环形交叉口进口道车流组织有分行、混行两种形式相应进口道的车道数为2 条和1 条，其进口道一般不采用3 条或3 条以上，特殊的情况除外。当进口道采用2 条车道的分行形式时, 其左侧的1 条车道为直左车道接环道的交织车道，右侧1 条车道为右转车道接环道的右转车道。这样可排除右转车流的干扰,提高交织段的通行能力。当进口道总交通量较小,且工程条件受到限制的情况下,可以采用混行车道的形式。环形交叉口交通组织以“及时清环”，避免在环道上堵车为原则,故对其出口道的要求高于进口道。出口道的车道数应不少于2 条,这样可保证经交织后出环的直左车流能不受右转车流的干扰。
2.3.5环岛外缘线形和进出口半径
从满足交通需要和工程节约的角度，环道外缘平面线形不宜设计成反向曲线形状，据观测，这种形状在环道的外侧约有20％的路面无车行驶，这既不合理也不经济。实践证明，环道外缘平面线形宜采用直线圆角形或复曲线形状。
环岛的进出口曲线半径取决于环道的设计速度，为了使环道上的车速分布较为均匀，对于驶入环道上的车辆的车速应加以限制，环道出口半径可大于入口半径，以使车
辆迅速驶出环道；同时，各入口曲线半径不应相差太大，以保证驶入换代车辆速度相差较小，从而使得环道车辆近于等速行驶。环道入口的曲线半径采用接近或小于中心岛的半径。
2.3.5 环道的横断面及其外径
环道的横断面形状对行车的平稳和路面排水有很大的关系，而横断面的形状又取决于路脊线的选择。一般进出口环道处横坡宜缓一些。
环形交叉口最主要的因素是其外直径，也就是内切圆直径。确定了它的循环道路设计和中央岛设计。进入及离开的路段和由此产生的分流路线也依赖于这个内切圆。
3环形交叉口几何参数及交通流参数的调查
3.1 调查方法
为对环形交叉口几何参数有比较明确的认识，此次毕业设计对大连市比较典型的四个环形交叉口的几何参数情况进行了调查分析。并分别采用摄像调查法对富民广场、学苑广场、数码广场和友好广场这四个环形交叉口高峰时段的运行情况进行了拍摄调查。
调查时间分别为：
富民广场：2011年5月6日7: 40——8：20 数码广场：2009 年4 月28 日16 :40～17 :30 学苑广场：2008年2月13日7:40——8:20
环形交叉口几何尺寸的的测量是利用GoogleEarth，得到调查的环形交叉口几何形状，通过实地调查，测量出环形交叉口部分准确、易测量的几何尺寸，按比例得出环形交叉口其他几何尺寸，从而得到环形交叉口的各几何参数。
各几何参数的测量方法：
1．首先在谷歌地图上找到富民广场、学苑广场、数码广场和友好广场这四个环形交叉口，然后将这四个环形交叉口的图以及比例尺下载并打印出来。
2．利用打印出来的环形交叉口的图，首先确定环形交叉口的形状，若为圆形，在中心岛外侧的园上任意找两条弦，分别作各个弦的垂直平分线，弦垂直平分线的交点就是中心岛的圆心，然后连接中心岛外侧圆上任意一点与圆心，用尺子测量图上长度，然后利用比例尺就得到了中心岛的实际半径。若为椭圆形，找到椭圆上距离最长的两点之间的距离，利用比例尺，得到的就是长直径，椭圆上距离最短的两点之间的距离，利用比例尺，得到的就是短直径。由于环岛的中心已经找到，在环岛边缘任找一点z，连接环岛中心O与任意找的这一点，并延长与外径相交与点c,测量zc间的距离并利用比例尺，得到的就是环道的宽度。
3.为得到环形交叉口各交织段之间的长度，利用交织段长度的定义，在环形交叉口地图上，分别找到各相邻道路机动车道外侧边缘延长线与环道中心线交叉点。因为环形交叉口个交织段位置大致可取相邻道路机动车道外侧边缘延长线与环道中心线交叉点之间的弧长，故分别连接中心岛圆心与各交叉点，测量得到的这两条线段之间的交角a，因为环道中心线组成的圆的直径d等于环道宽度与中心岛之间直径之和，故利用求圆弧长度的公式：
便可得到环形交叉口各交织段长度。
4. 环形交叉口的交织角以距右转机动车道的外缘1.5m和中心岛边缘1.5m的两条切线交角来表示。为求得环形交叉口各交织段的交织角，利用交织角的定义，在得到的环形交叉口的地图上，分别在距右转机动车道的外缘1.5m处作距中心岛边缘1.5m的两条切线，利用量角器测量小于180°的那个角，便可得到各交织段交织角的度数。
5．为得到环形交叉口各进出口道宽度的大小，直接在环形交叉口地图上测量进出口道的宽度，利用比例尺，就能得到环形交叉口各支路进出口道的宽度。
6．环形交叉口各进出口道的直径是这样得到的：由于环形交叉口各支路在进出口道处都设置成圆弧形，要找到圆弧所在圆的圆心（分别在圆弧上找四个点，两两相连，得到两条弦，这两条弦的垂直平分线的交点就是圆心），圆心与圆弧上任一点连接，测量它们之间的距离，利用比例尺，就能得到进出口道的半径。
3.2环形交叉口几何参数的调查 3.1.1 富民广场
富民广场位于大连市沙河口区的西北部，是一个四支路的环形交叉口。中心岛形状为圆形，直径25m，是一个小型环形交叉口。此环形交叉口外径为37m，环道宽度是6m，进口道平均宽度为5.5m，外缘石形状为反向曲线，无信号控制。
图3-1 富民广场
环形交叉口的交织段长度和交织角如下图所示：
图3-2 环形交叉口交织角和交织段长度图示
四条支路的方向分别为东南、正东、西北和正西。正东和正西两个方向的支路均为富民路，富民路上经过此环形交叉口的车辆要比其他两个支路上的车辆多，尤其是东南方向的支路再往西南方向延伸是一个死胡同，车辆就更少了，只有很少的车辆。富民路（正东和正西向）的两条支路上没有设置“减速让行” 标志和标线，其他两条支路的路口出设置了“减速让行”标志 。在环道上，西南向和东北向的环道上设有“减速让行”标线。富民广场各路段交织段长度、交织角和进出口曲线半径调查数据如表3-1和表3-2所示。
表3-2 富民广场各支路进出口半径和进出口道宽度
3.1.2 数码广场
数码广场位于大连市甘井子区的南部，是一个四支路的环形交叉口。四条支路分别为数码路（东南、西北向支路）和五一路（东北、西南向支路）。数码广场环形交叉口中心岛形状为圆形，半径为73m，是一个常规环形交叉口。此环形交叉口外缘石形式设计成反向曲线，外径93m，环道宽度10m，为双车道，最内侧车道为绕行车道，外侧车道为绕行和右转公用车道，各个支路的进口道也都是双车道。
图 3-3 数码广场
数码广场的四条支路在交叉口处都是双向四车道，进口道都是双车道。在数码路东南向和数码路东北向的支路在交叉口的入口处都设有“减速让行”标志和标线，五一路东北向和西南向的支路没有设置让路标志，五一路东南向和数码路东南向这两条支路之间的环道上设有“减速让行”标线。数码广场各路段交织段长度、交织角和进出口曲线半径调查数据如表3-3和表3-4所示。
表3-4 数码广场各支路进出口半径
3.1.3 学苑广场
学苑广场位于数码广场南侧不远处，与数码广场通过数码路相连，是一个三支路环形交叉口，处于数码路（正北向）、黄浦路（西南向）和中山路（东南向）交叉处。学院广场中心岛形状为圆形，直径为62m，为常规环形交叉口。三条车道的入口处均为双车道，外缘石形状设计成反向曲线，无信号控制。学苑广场环道为三车道，宽度为14m，外径90m。
图3-4 学苑广场
学苑广场的四条支路在交叉口处都是双向四车道，进处口道都是双车道。此环形交叉口的入口道只有数码路支路的入口道处有“减速让行”标志标线，在环岛上，中山路支路与环岛相交的部分，用于分离进出口车辆的交通岛的西北侧设有“减速让行”标线。学苑数码广场各路段交织段长度、交织角和进出口曲线半径调查数据如表3-5和表3-6所示。
表3-5 学苑广场各支路间的交织段长度和交织角
表3-6 学苑广场各支路进出口半径
3.1.4 友好广场
友好广场位于大连市中山区，是一个七支路环形交叉口。各个支路大小差别很大，其中中山路西南向支路和中山路东北向支路是两个比较大的支路，其余五条支路别为西南向的向前街、正南向的友好路、东南向的一德街、正北向的友好路和西北向的普照街。此环形交叉口无信号控制，并且只在普照街入口处有“减速让行”标志和标线。
图3-5 友好广场
友好广场的中心岛形状为椭圆形，长直径是70m，短直径是50m，外长直径是108.5m，外短直径为88.5m，环道宽度大约19m，环道为五车道，最外侧车道为绕行和右转合用
车道，中间四条车道为绕行车道。
此处的环形交叉口外缘石形状也是反向曲线，不过在车辆行驶不到的地方设计成了出租车等待区，实现了空间的有效利用。友好广场各路段交织段长度、交织角和进出口曲线半径调查数据如表3-7和表3-8所示。
表3-7 友好广场各支路间的交织段长度和交织角
3.2环形交叉口交通量数据
根据对交织区域的实地及摄像调查，得到调查时间段内通过富民广场的富民路正西向支路与天宝街东南向支路间的交织段和富民路正东向与天宝街西北向之间的交织段，学苑广场上的中山路/数码路交织段和黄浦路/中山路交织段，数码广场上的五一路东北向与数码路西北向间的交织段的车辆数据（附表1——附表5）
并根据人民交通出版社《道路通行能力分析》（2003年10月版）这本书中推荐的适用于各级公路的车辆这算技术的推荐值（附表6），将测得的富民广场和学苑广场各交织段各方向的车辆数分别折算成当量小汽车辆数（附表7——附表11）。
交织比例算法如下，如利用附表7，富民路正西向支路与天宝街东南向支路间的交织段（富民广场）车辆的交织比例为由由环道进入天宝街（东南向）的车辆加上由富民路（西向）进入环道的车辆除以在这个交织段上运行的所有车辆。
统计分析经过交织段上各个流向的车流量数据，得到测得的高峰时段内各个交织段的交通量和交织比例如下表所示：
表3-9 个交织段交通量和交织比例数据
3.3 环形交叉口交织段行车速度调查
通过对富民广场和学苑广场的录像调查，并对录像反复查看，得到车辆经过富民广场各个交织段的时间，然后用各个交织段的距离，得到车辆经过各交织段的车速，然后求平均值。得到车辆经过各个交织段的平均车速如下表所示（各个交织段的平均车速是通过利用所调查交叉口的录像，统计车辆经过所调查交织段的时间，然后用交织段长度除以车辆经过交织段时间的几何平均值得到的）。
表3-10 调查得到的各交织段的平均车速
4 环形交叉口几何参数对车辆运行的影响分析
4.1 各几何参数对交织段通行能力的影响
交叉口的通行能力影响着整个交通网络的运输能力。
平面环形交叉口是一种较为常见的交叉口形式, 它的通行能力的大小直接影响着城市以及公路交通的运行情况。对于城市道路网规划与评价、交叉口规划与设计等都具有十分重要的意义。提高环形交叉口的通行能力除了对它进行合理的渠化或对其内部的车辆运行进行有效的交通组织以外, 改善其几何设计也是很重要的方法之一
环形交叉口的通行能力规定为一定的道路与交通条件下,单位时间内各进口车道或道路某断面能通过车辆总和的数学期望, 一般以辆/时(pcu /h)表示。交叉口的几何参数会对交叉口的通行能力产生影响，下面分别计算四个环形交叉口的通行能力，从通行能力的角度来分析环形交叉口的几何参数。
4.1.1 通行能力的计算方法
环形交叉口具有明显的主、支路特征。当环形车流与进环车流相交时，环形车流可不受干扰自由通行，只有当环形车流出现较大的间隙时，进环上的车流才能进入交叉口。国内外在研究环形交叉口通行能力时，都以进环车辆能够进入交叉口的最大流量作为交叉口的通行能力。环形交叉口通行能力研究的主要目的是估算环形交叉口适应的最大交通量；另一个目的是用来估算环形交叉口在规定的运行质量条件下交通设施的最大交通量。
环形交叉口安中心岛直径大小可分为三类：常规环形交叉口、小型环形交叉口、微型环形交叉口。其中，常规环形交叉口也称为传统型环交，其中心岛形状为圆形或椭圆形，直径通常在25m以上，交织段长度和交织角大小有一定的要求，入口引道通常不扩大成喇叭形，目前我国各城市的主要环交均属于此类。在常规环交的通行能力计算中，通常采用著名的沃尔卓普公式：
Qm=K*W(1+e/W)(1-p/3)/(1+W/l)
式中：
Qm---- 交织段上的最大通行能力，小客车辆数/h（必须换算为小客车） l ---- 交织段长度 W ---- 环道宽度 e ---- 平均进口宽度
P ---- 交织段上进行交织的车辆占进口全部车辆的% K ----在米制中用345
为利用沃尔卓普公式得到在环形交叉口交织段通行能力与环道宽度的变化关系，设其他几何参数相同，在此不妨设平均进口道宽度为6m，交织比例为0.5，交织段长度为30m，得到环形交叉口交织段通行能力与环道宽度的变化曲线如下图所示。
图4-1 环形交叉口交织段通行能力随环道宽度变化曲线
从上图中可以看出，随着环道宽度的增加，环形交叉口交织段通行能力增加，但不是线性增加。
如图4-2所示为利用沃尔卓普公式得到的其他几何参数相同的条件下，环形交叉口交织段通行能力与交织段长度的变化关系（此处设环道宽度为14m，平均进口道宽度为8m，交织比例为0.41）。
图4-2 交织段通行能力与交织段长度变化关系
从交织段通行能力与交织段长度变化关系图中可以看出，交织段通行能力随交织段长度的增加而增大，它们是正相关的，但不是线性相关。
图4-3为在其他几何参数相同的条件下（设环道宽度14m，平均进口道宽度8m，交织段长度30m），利用沃尔卓普公式得到环形交叉口交织段通行能力随交织段车辆交织比例变化关系图。
图4-3 交织段通行能力与交织段车辆交织比例变化关系图
从上图可以看出，随着车辆在交织段的交织比例的增大，交织段通行能力减小，它们是负线性相关的。
4.1.2 计算交织段通行能力所需数据
根据第三章调查所得的交叉口的几何参数数据和交通量数据进行处理，得到计算各交织段通行能力所需数据如下表所示：
表4-1 计算交织段通行能力所需数据
4.1.3 交织段通行能力计算
根据沃尔卓普公式，并利用测得的各环形交叉路几何参数数据和交通量数据，得到各交织段的最大通行能力Qm如下表所示：
表4-2 各交织段的最大通行能力
4.1.4 对比分析
通过表4-1和表4-2可以看出，当交叉口的几何参数不同和在交织段上进行交织的车流比例不同时，交织段的最大通行能力是不同的。
1、交织段长度对通行能力的影响
对比分析富民广场上的两个交织段，富民广场上的交织段1和交织段3。由表4-1可以看出，由于两个交织段处在同一个环形交叉口上，它们的环道宽度W和平均进口道宽度e是相同的，并且因为富民广场上主支路特征比较明显，调查得到的两个交织段上
的交织比差别也不是很大，分别是88％和91％。这两个交织段的差别主要是交织段长度不同，分别是32.1m和12.8m, 富民广场上的交织段3的交织段长度较大。
从表4-2可以看出，富民广场上交织段3的通行能力要比富民富民广场上交织段1的通行能力大。因此，可以得到这样的结论：当其他交通参数一致时，交织段越长，交织段的通行能力越大。
2、交织比对通行能力的影响
对比学苑广场上的两个交织段。从表4-2中可以看出，学苑广场上交织段1和交织段2的通行能力差别较大。
由于两个交织段处在同一个环形交叉口上，它们的环道宽度W和进口道宽度相同。因为学苑广场这个三支路交叉口较规则，它们的交织段长度长度分布比较平均，没有太大差别。造成这两个交织段通行能力差别的最主要原因就是它们的交织比不同，交织段1的交织比是77％，交织段2的交织比是41％。
由此可以看出，当两个交织段，交织段长度、环道宽度和进口道宽度等几何参数大体一致时，交织比例小的交织段通行能力大。
3、环道宽度对通行能力的影响
对比分析不同交叉口上的两个交织段：学苑广场上的交织段1和数码广场上的交织段1。
处在这两个环形交叉口上的进口都是双车道，所以它们的进口道宽度相同，都是8m。根据调查得到的数据，这两个交织段的长度也相近，分别是45m和46.6m。根据对交通量调查得到的数据，交织比差别也不是很大，都在70％——80％之间。
因此，造成交织段通行能力差别的主要原因是环道的宽度，这两个环形交叉口环道宽度差别是很大的，学苑广场上环道是三车道，环道宽度14m，数码广场上环道是两车道，宽度10m。因此，可以得到这样的结论：当环形交叉口其他几何参数和在环岛上运行车辆的交织比差别不大时，随着交织段环道宽度的增加，交织区的通行能力增大。
4.2 交织段长度和交织角对车速的影响
1.交织段长度对车速的影响
通过对经过富民广场上的四个交织段的车辆的区间平均车速和交织段长度的测量，得到当其他几何参数一致时，车辆在交织段上运行的速度与交织段长度的变化关系图，如下图所示。
图4-4 车辆在交织段的车速与交织段长度的变化关系图
通过上图我们可以看出，随着交织段长度的增大，车辆在交织段上的行车速度是逐渐增加的。但他们之间的变化关系不是线性的。
2.交织角的大小对车速的影响
由于交织段长度对车辆在交织段上的行车速度会有影响，为了研究交织段上交织角的大小对车辆速度的影响，选取了学苑广场上的三个交织段。学苑广场上的三条支路分是比较均匀的，这上面的三个交织段，交织段1、交织段2和交织段3的交织段长度都在45m左右，相差不太大。因此，在此处，忽略它们之间的差异，研究交织角的大小对车辆行车速度的影响。
通过对学苑广场上车辆行车速度的调查和对交织角的测量，得到学苑广场上车辆在各交织段的区间平均车速与交织角的变化关系图,如下图所示。
图4-5 车辆在交织段的车速与交织角的变化关系图
通过上图我们可以看出，随着交织角的增大，车辆在交织段上的行车速度是逐渐变小的。
4.3 速度与几何参数的线性回归关系
有以上各节的分析过程可知，影响环形交叉口交织段车速的因素有很多，重要的有交织段车速和环道宽度。如下表所示：
选取模型 V=a+b*L+c*W
来拟合它，现在利用表中的数据来求回归方程中的参数a,b,c的值。这是一个二元线性回归模型，现在
由于 β=
经计算，得到a= -0.32573,b= .053274,c= 1.755444 于是得到回归方程V^=0.053274*L+1.755444*W-0.32573
从得到的回归方程可与看出，交织段长度和环道宽度与交织段速度的关系都是正相关。随着环道宽度的增加，车辆在交织段的速度增大；随着交织段长度的增大，车辆在交织段的速度也增大。并且环道宽度对车辆在交织段行驶速度的影响更大一些。
4.4 环道行驶车辆组织方式对车辆的影响
20 世纪早期,用交织理论来解释环形交叉口的运行原理,认为环形交叉口的通行能力取决于交织段长度,交织段越长,通行能力越大。在该理论指导下,当时建设的环形交叉口环岛直径一般都很大。在大型环形交叉口上环形车速一般都很高,导致入环车辆难以驶入,从而降低了环形交叉口的通行能力。因此,在环形交叉口发展的早期制定了入环优先的交通规则,而该规则又导致车辆在环形交叉口“死锁”(环内车辆难以驶出) 的现象时常发生。
随着交通需求的迅速增长,环形交叉口上时常发生的“死锁”现象已成为环形交叉口存在的问题。针对环形交叉口的“死锁”现象,英国提出了入环让行的交通规则。通过实验发现,入环让行规则不仅消除了“死锁”现象,而且增加了环形交叉口的通行能力,减少了平均延误,降低了事故率。
在中国，许多环形交叉口并不严格遵循“入口让行”规则。在此次毕业设计所调查的环形交叉口中，富民广场上富民路正东向支路和富民路正西向支路在环形交叉口入口处没有设置“入口让行”标志和标线，只在天宝街西北向支路和天宝街东南向支路的入口处设置的“入口让行”标志和标线。本人认为是有一定道理的，因为在富民广场上的四个支路中，只有富民路的两个支路车流量比较多，其他两个支路车流量很少，这样设置比较符合道路的实际状况，提高了环形交叉口的通行效率，实现了道路的有效利用。
在学苑广场环形交叉口的各支路中，只有数码路支路的入口道处有“减速让行”标志标线，在环岛上，中山路支路与环岛相交的部分，用于分离进出口车辆的交通岛的西北侧设有“减速让行”标线。通过对学苑广场的车流观测可以看到，高峰时期学苑广场上的车流是比较多的，有的在环形交叉口上环形的车辆想“出环”但是会受到“入环”车辆的影响，还需要等待。因此，本人认为环形交叉口各支路的入口道处都应设置“减速让行”标志和标线，这样会避免车辆在环形交叉口上的“死锁”，减少车辆在环形交叉口上的延误时间。
友好广场环形交叉口的支路较多，但只在普照街入口处有“减速让行”标志和标线。通过对友好广场上高峰时期的录像观测可以看到，高峰期间友好广场上的车流量很大。车辆运行也较慢，这是车辆在环形交叉口上运行不通畅导致的。为了减少或是避免环形交叉口上车辆“死锁”的发生，应在环形交叉口各支路的入口处设置“减速让行”标志和标线。但是由于友好广场上的七个支路，各个支路差别很大，中山路西南向支路和中山路东北向支路上的车流量很大，其它五个支路上的车流量却很少，在中山路的两个支路上设置“减速让行”是不合理的，因此，本人建议在友好广场上除中山路西南向支路和中山路东北向支路之外的其余五个支路的入口处设置“减速让行”标志和标线。
5 结 语
环形交叉口利用车辆绕环岛交织行驶,在“空间”上解决了道路相交车辆的冲突问题,一度受到国内外交通工程师们的青睐,对城市交通的发展起到很大的推动作用。此次毕业设计主要是对环形交叉口的几何参数进行如下方面的调查和分析。
首先，本文通过对大连市四个较典型环形交叉口（富民广场、数码广场、学苑广场和友好广场）的实地调查，利用网路地图并采用一定的测量方法的得到这四个环形交叉口的几何参数（环岛半径和大小、交织段长度、交织角、进出口道半径、进出口道宽度和环道宽度等）。
然后，采用摄像调查法拍摄这四个环形交叉口高峰时期的运行，通过个反复观察录像得到环形交叉口交织段的流量和速度。利用测得的环形交叉口几何参数并借助沃尔卓普公式得到环形交叉口交织段的通行能力，进而求出交织段的饱和度。
最后，将得到的个交织段的通行能力与交织段的几何参数进行对比分析，得到环形交叉口交织段长度、交织角、车辆的交织比例对环形交叉口交织段通行能力的影响。利用的得到的各交织段的平均车速，与各交织段的几何参数对比分析，得到环形交叉口各几何参数对车辆在交织段的运行速度的影响。
通过以上的分析过程，得到这样的结论：
1．随着环形交叉口交织段距离的增加，交织段的通行能力增加，车辆在交织段上的行车速度增大。
2．随着交织段上交织角的增大，交织段的通行能力减小，车辆在交织段上运行的车速减小。
3．随着交织段上车辆的交织比例的增大，交织段的通行能力减小，车辆在交织段上的行车速度减小。
4．随着环道宽度的增大，交织段的通行能力增大。
5．对于主支路特征不明显的环形交叉口，为防止车辆在环道上的“死锁”，宜在车辆的进口道处设置“减速让行”标志和标线；对于主支路特征比较明显的环形交叉口，宜在车辆的进口道处设置“减速让行”标志和标线，主路上不设。
几点优化建议：
1.应综合考虑交通状况、未来发展趋势、市民心理需求、城市综合功能、城市开发建设、周边节点及路网通行能力的匹配关系和工程改造的可实施性，并为未来预留交通发展空间；
2.要制定多个详细的优化方案进行比选，以确保环形交叉口优化的实施效果； 3. 在环形交叉口优化工程实施时要完善渠化设计和交通标志设置，在交叉口内部用意象明确、清晰的标线规定车辆各自的行驶轨迹，提高交叉口行车的安全性，保证通
行效率；在环道外设置人行横道线，把渠化岛作为非机动车、行人过街中央安全岛，并设置让行标志，使非机动车、行人不进入环道，减少非机动车、行人与车流的冲突，提高通行能力；用绿化带对机动车、非机动车进行有效的分离，减少它们之间的冲突。
由于车流量的增加，环形交叉口拥堵的现象时有发生，希望在以上原则的指导下，对那些通行效率不高的环形交叉口的几何尺寸能进行有效的改善，适应城市和未来交通状况的发展需求。
谢 辞
本次毕业设计的完成，无疑地需要许多人的合作。首先要感谢的，当然是郭瑞军老师，本论文是在郭老师的指导下修改完成的。在本次毕业设计中，我从郭老师身上学到了很多东西，郭老师认真负责的工作态度，严谨的治学精神和深厚的理论水平都使我受益匪浅。他无论在理论上还是在实践中，都给与我很大的帮助，使我得到不少的提高这对于我以后的工作和学习都有一种巨大的帮助，在此，要对他的帮助和指导表示由衷的感谢。在这段时间里，我从他身上不仅学到了许多的专业知识，更感受到了他们工作中的兢兢业业，生活中的平易近人。
此外，还要感谢同组同学的热心帮助，再次向尊敬的老师和同学表示深深的谢意。
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附 录
附表1 富民广场（交织段3）
附表2 富民广场（交织段1）
附表3 学苑广场（交织段1）
附表4 数码广场 （交织段1）
附表5 学苑广场（交织段2）
附表6 适用于各级公路的车辆折算系数推荐值
附表7 富民广场（交织段3）
附表8 富民广场（交织段1）
附表9 学苑广场（交织段1）
附表10 学苑广场（交织段2）
附表11 数码广场（交织段1）