城市环形交叉口通行能力理论模型

１ ２ 环 形交叉 口 ．
１ 基于间隙一 接受理论的通行能力
在中国， 大多数的环形交叉 口环岛内的交织段 较短， 形不成交织， 存在的只是穿插冲突。环形交叉 口具有很明显的主支路特征， 当环内车流与进环车 流相交时， 环内车流有先行权， 只有当环内的车流出 现较大间隙时 ， 进环的车辆才能进人交叉 口。因此 以间隙一 接受理论为基础 ， 分析在各种道路和交通条 件下进环车辆的通行能力是 目前普遍采用的方法。 在间隙一 接受理论中， 最重要的一种方法就是运用概 率论和排队论来推导环形交叉 口的通行能力。 “ 是指当环道上的车流出现大于某 间隙一 接受” 一临界间隙 ｔ 、 时， 。 ） 进环车辆才能进入， （ 否则就必 须等待， 而环内车辆可以直接经过环形交叉口内的 冲突区而不受延误 。环形交叉 口的通行能力的间 隙一 接受理论模型可以从两股交通流相互作用时的 排队模型中推导出来。由于在环形交叉 口环形车道 上车辆一般无超车行为， 当交通量较小的时候， 属于 自由流状态时， 车头时距服从负指数分布或移位负 指数分布。当交通量较大、 车辆跟驰行驶时， 其非随 机性大大增加 ， 车辆之间的车头时距不再服从负指
文ｔ编号 ：６ １ ８ ９２０ ）４０ ７一４ １７一 ７ （０ ７０ 一 ５０ ８
城市环形交叉 口通行能力理论模型
谢 军’严宝杰‘张生瑞‘刘振 学２ ， ， ，
（．长安大学 公路学院， １ 陕西 西安 ７０６ ； ．榆林市公路管理局， １０ ２ ４ 陕西 愉林 ７９。 １ 。０ ）
摘 要： 为了对城市环形交叉口采取有效的拉制与管理措施 ， 必须对城市环形交叉口的通行能力做 出准确的计算。通过付城市环形交叉口道路和交通特征进行分析， 以间陈一 接受理论为基拙， 利用 概率分析方法， 假设环道上车流车头时距服从 Ｅ ａｇ ｌ ｒ 分布的情况， ｎ 推导出了普遮适用的城市环形 交叉口通行能力的理论模 型。通过 实际的 交通浏试结果验证 了该模 型的准确性 ， 而且证 实该模 型 能够较好地反映实际道路和交通条件变化对通行能力的影响。 关键词： 交通工程 ； 环形交叉口； 通行能力； 一 间隙 接受理论；ｒ ｇ分布； Ｅａ ｌ ｎ 模型 中图分类号： ４ ． Ｕ９ ２ １ ３ 文献标志码 ： Ａ
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基于以上特点， 本文以间隙一 接受理论为基础， 建立城市环形交叉 口通行能力的理论模型。 １３ 城市环形交叉口通行能力的理论模型 ． 在中国， 城市环形交叉 口进车道一般为 ３车道 （ 直、 ， 左、 右）而环道多为两条。环形交叉 口的进 口 车道上右转车辆不进人环车道， 即右转弯车辆不参 与穿插冲突。环形交叉 口的两条进 口车道（ 直） 左、 进人交叉 口时， 左侧的左转弯车流需与两条环形车 流穿插才能通过环形交叉口， 而相对处于右侧的直行 车流只需与外侧的环形车流穿插就可以通过环形交 叉 口。设 蛛；蛛２ Ｃ３ 、 和 Ｎ为左、 右 ３ 直、 条车道进人环 形交叉口的车辆数， 则环形交叉口总的通行能力为
２０ ０ ７年
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（） ２
分布的均值和方差分别为 Ｍ ＝ ｒ久 Ｄ ＝ ｒ久 ／， ／２ 实际应用时， 和又 ｒ 值可由观测数据的均值 ｍ 和 方差 ５ 通过下式估算 “ ｒ ｍ／ ， ２ 几＝ ｍ ５ 二 Ｚ５ ／２ 其中， 值四舍五人， ｒ 取整数。
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中国对环形交叉 口通行能力模型的研究起步较 晚， 且未规范化、 制度化 ， 特别是对城市环形交叉 口 的理论模型研究更少。通常， 城市环形交叉 口具有
以特圈 下点 ：
度较高；
（ 环岛的半径多在 ２￣５ ｍ之间， ） １ ０ ０ 且渠化程
（ 进环车辆与环道上的车辆主要发生穿插冲突； ） ２ （ 每一环行车道上的车辆都不会出现超车行 ） ３ 为， 大交通量出现的概率较高， 故其车头时距更适合 用 Ｅｌ ｇ ｒ ｎ 分布来拟合； ａ （ 当交通量大时， ） ４ 车辆出现队列进人交叉口的
（． ｈｏ ｏ Ｈｇｗ ｙ Ｃ 眼’ｎ ｎ ｅ ｉ ， ｉ ｎ７ｏ６ ， ｈａｘ， ｈ ａ １ Ｓ ｏｌ ｆ ｉ ａ ， ｈ ａ Ｕ ｉ ｒｔ Ｘ ’ ｌｏ４ Ｓ ａｎｉＣ ｉ ； ｃ ｈ ａ ｖ ｓｙ ａ ｎ
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（） ４
第 ４期
谢 军， 城市环形交叉口通行能力理论模型 等：
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式中： 为右转修正系数； 为前后两车右转连续 介Ｔ 枯 驶过停车线断面的间隔时间， 根据观测， 小车各 大、 占一半时平均为 ４５ ， ． ５单纯是小车其平均值为 ３０ ．
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１３Ｉ Ｃ 的计算 ．。 Ｎ ３ 由于交通渠化程度较高， 环形交叉 口的进 口车 道的右转弯车辆不经过冲突的区域， 即不参与穿插 冲突， 所以其通行能力相当于一条右转专用车道的 通行能力。 原则上可按直行方法计算， 将直行的通过 时间换算成右转的通过时间， 计算公式为
Ｃ ３ 人Ｔ Ｎ＝
３６ ０ ０
Ｃ Ｎ＝ Ｃ ， Ｃ Ｚ Ｃ ： Ｎ＋ Ｎ ＋ Ｎ （） ３
式中：为车头时距（） ｔ ５厂为 Ｅ ａｇ ｄ 分布的阶汉 为 ｎ ｒ ／ 车流率（ｅ／） ｖｈ５。
１ ｒｎ 分布即为负指数分布， 阶Ｅ ａｇ ｌ 表示完全自
由流； ｒ ｃ 时，ｄ ｎ 分布将变为定长分布， 当 ￣ｏ Ｅ ａｇ 产 生均一的车头时距； 这说明 Ｅ ａｇ分布中参数 ｒ ｌ ｒ ｎ 可 以反映畅行车流和拥挤车流之间的各种车流条件。 ｒ 是非随机性程度的粗略表示 ，非 随 机 性 程 度 随 着ｒ 值的增加而增加。 Ｅ ａｇ ｄ ｎ 分布的分布函数为
Ａ ｓ ａｔ Ｉ ｒｅ ｔ ａｅｅ ｅｔ ｅｃｎｒｌ ｎ ｂｔ ｃ： ｎｏｄｒ ｏｔｋ ｆ ｃｉ ｏ ｔ ａｄｍａａｅ ｅｔ ｅｓｒｓｔ ｉ ｕ ｒｉ ｅｓｃｏ ｎ ｒ ｆ ｖ ｏ ｎｇｍ ｎ ｍ ａｕｅ ｏｃ ｃｌ ｎ ｒｅｔ ｎｉ ｒ ａ ｔ ｉ ｕｂｎ ｔｅ ｃｕａｅ ａ ｕ ｔ ｎ ｆｈ ｔ ｆｃ ａａｉ ａ ｃ ｃｌ ｉ ｅｓｃｏ ｉ ｕｂｎｓ ｅｅｓｒ． ｒａ ，ｈ ａｃｒｔｃｌ ｌｉ ｏ ｔｅｒ ｆ ｃｐｃｙ ｔｉ ｕ ｒｎ ｒ ｔ ｎ ｎ ｒａ ｉｎｃｓ ｙ ｃ ａｏ ａｉ ｔ ｒ ａ ｔ ｅｉ ａ Ｔ ｉ ｐｐｒ ｎｌ ｅ ｈ ｏｄａｄｔ ｆｃ ｈｒｃ ｒ ｔ ｏ ｕｂｎｃ ｃｌ ｉｔｒｅｔ ｎｗｔ ｈ ｇ犷 ｈｓ ａｅ ａａ ｚｄｔｅｒａ ｎ ｒ ｆ ｃａａｔ ｉｉ ｆ ｒａ ｉ ｕ ｒｎｅｓｃｏ ｉ ｅ ａ ｙ ａｉ ｅ ｓｃ ｒ ａ ｉ ｈｔ ａｃＰａｃ ｔｅｒ ｎ ｒｂｂ ｉ ｅ ｏ ．Ｉ ａｅｏ ｔｅｈａ ｉ ｆ ｈ ｉ ｕａ ｎｅｓｃ ｏ ｃｅｔｎｅ ｈｏｙａｄＰｏ ａｉｔ ｌｙｍ ｔ ｄ ｎｃｓ ｆ ｈ ｅｄｔ ｈ ｍｅｏ ｔｅｃ ｃｌ ｔｒｅｔ ｎ ｒ ｒｉ ｉ ｏｅｉ ｈ ｒ ｎ ｉ ｒ ｕ ｏ ，ｈ ａｅ ｅｕｅ ｈ ｅｅ ｌｍ ｄｌｏ ｈ ｒａ ｉ ｕａ ｂｙ ｇｔｅＥ ｌ ｇｄ ｔｂｔ ｎ ｔｉ ｐｒｄｄｃｄｔｅｇｎｒ ｏｅ ｆｔｅｕｂｎｃ ｃｌ ｎ ａ ｓｉ ｉ ｓｐ ａ ｒ ｒ ｉ ｅｓｃｉ ａａｉ ．Ｔ ｅ ｃｕａｙｏ ｔｉ ｍ ｄｌ ａ ｖｒｉ ｙｒａ ｔ ｆｃ ｅｔ ｅｕｔ ａｄｔｅ ｎ ｒｅｔ ｎｃｐｃｙ ｈ ａｃｒｃ ｆ ｈｓ ｏ ｅ ｗ ｓ ｅｉｅ ｔ ｏ ｔ ｆ ｄｂ ｅｌｒ ｆ ｔｓ ｒｓｌ ｎ ｈ ａｉ ，
０ 引
言
自２ 世纪初环形交叉 口在英、 ０ 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〔〕 １： 一 ２ ①交织理论模型； ②反映环形车流量与人 口通行能
收稿日期：０６ ７１ ２０一 一０ ０
若金项目： 国家重点基础研究发展计划资助项目（。 Ｃ ７５ｏ ２ ０ ＢＯ５０ ６ ）
作者简介： 军（ ７ ）男， 古右 谢 １ ６ ， 内蒙 前旗人， 研究生， ｍ ｉ元 ｕｎｉｅ ＠１６ｃ 。 ９一 博士 － ｌｊ Ｅ ａ：ｅ ｎｅ ｎ ２．ｏ ｍ ｇ ｍ
长安大学学报（ 自然科学版） 人环形交叉 口的车辆（ 包括直行、 右转和左转车辆） ， 必须依此顺序在这一条车道上通过， 并由各向左、 右 转车辆比例相等， 即可推得环形交叉 口总通行能力 计算公式。显然， 由这种公式计算的结果与城市实 际的环形交叉口交通量就有差距。因此， 应该对城 市环形交叉口的通行能力进行更切实际的研究。本 文从这一方面人手， 推导更加适合城市环形交叉 口 的理论模型。