城市無信號環(huán)形交叉口通行能力與延誤：理論、模型與實證研究一、引言1.1研究背景與意義隨著城市化進程的快速推進，城市人口數(shù)量急劇增加，機動車保有量也隨之迅猛增長。這一現(xiàn)象導致城市交通流量大幅攀升，交通擁堵問題日益嚴峻，已然成為制約城市可持續(xù)發(fā)展的關鍵因素。據(jù)相關統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，在過去的[X]年里，我國多個一線城市的機動車保有量年增長率超過[X]%，交通擁堵指數(shù)持續(xù)上升，高峰時段部分路段的平均車速甚至低于[X]km/h。城市交通擁堵不僅嚴重影響了居民的日常出行效率，增加了出行時間和成本，還導致了能源消耗的大幅增加以及環(huán)境污染的加劇，給城市的經(jīng)濟發(fā)展和居民的生活質(zhì)量帶來了諸多負面影響。環(huán)形交叉口作為城市道路交通系統(tǒng)的重要組成部分，在城市交通中扮演著至關重要的角色。它通過設置中心島，使進入交叉口的車輛以逆時針方向繞島行駛，將沖突點轉(zhuǎn)化為交織點，從而在一定程度上減少了交通沖突，提高了交通安全性。相較于傳統(tǒng)的平面交叉口，環(huán)形交叉口在交通組織上具有獨特的優(yōu)勢，能夠在無信號控制的情況下實現(xiàn)車輛的有序通行，尤其適用于交通流量相對較小且各方向交通流量較為均衡的場景。在一些中小城市或城市的次干路、支路系統(tǒng)中，環(huán)形交叉口廣泛分布，對于優(yōu)化區(qū)域交通網(wǎng)絡、提高道路通行能力發(fā)揮著重要作用。然而，隨著城市交通需求的不斷增長，許多無信號環(huán)形交叉口逐漸面臨交通擁堵的挑戰(zhàn)。當交通流量超過其設計通行能力時，環(huán)形交叉口的交織段會出現(xiàn)車輛排隊、積壓的現(xiàn)象，導致車輛延誤增加，通行效率大幅下降。部分繁忙的無信號環(huán)形交叉口在高峰時段的平均延誤時間可達[X]分鐘以上，嚴重影響了整個交通網(wǎng)絡的運行效率。此外，由于缺乏有效的信號控制和交通管理措施，無信號環(huán)形交叉口在應對復雜交通狀況時顯得力不從心，交通秩序較為混亂，交通事故發(fā)生率也相對較高。因此，深入研究無信號環(huán)形交叉口的通行能力和延誤特性，對于城市交通規(guī)劃和管理具有重要的現(xiàn)實意義。準確掌握無信號環(huán)形交叉口的通行能力，能夠為交通規(guī)劃部門在道路建設、改擴建以及交通組織方案設計等方面提供科學依據(jù)，使其能夠更加合理地規(guī)劃道路網(wǎng)絡，優(yōu)化交叉口布局，避免因交通設施不足或不合理而導致的交通擁堵。通過對無信號環(huán)形交叉口延誤的分析，交通管理部門可以制定更加有效的交通管理策略，如合理設置信號燈、優(yōu)化交通標志標線、實施交通管制措施等，以減少車輛延誤，提高交通運行效率。這不僅有助于緩解城市交通擁堵，提升居民的出行體驗，還能降低能源消耗和環(huán)境污染，促進城市的可持續(xù)發(fā)展。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀在國外，對于無信號環(huán)形交叉口通行能力及延誤的研究起步較早。20世紀中葉，隨著汽車保有量的迅速增加和城市交通的發(fā)展，歐美等國家開始重視環(huán)形交叉口的研究。1958年，英國的Webster和Cobbe提出了Webster延誤公式，該公式基于概率論和排隊論，考慮了車輛到達的隨機性和信號控制的影響，為交叉口延誤計算奠定了基礎，在交通工程領域得到了廣泛應用，許多后續(xù)的延誤研究都是基于此公式進行改進和拓展。1965年，美國的道路通行能力手冊（HighwayCapacityManual，HCM）首次發(fā)布，其中對環(huán)形交叉口的通行能力計算方法進行了系統(tǒng)闡述，提出了基于交織理論的通行能力計算模型，該模型考慮了環(huán)形交叉口的幾何特征、交通流特性以及車輛交織行為等因素，成為當時國際上應用最廣泛的環(huán)形交叉口通行能力計算方法之一，為各國的交通規(guī)劃和設計提供了重要參考。隨后，各國學者在此基礎上不斷改進和完善計算模型，如澳大利亞的Roess和Prassas于1981年提出了一種考慮車道利用效率的環(huán)形交叉口通行能力計算方法，該方法進一步細化了對車道使用情況的分析，使計算結(jié)果更加符合實際交通狀況。近年來，隨著計算機技術和交通仿真技術的飛速發(fā)展，國外在無信號環(huán)形交叉口研究方面取得了新的進展。利用微觀交通仿真軟件，如VISSIM、PARAMICS等，能夠?qū)Νh(huán)形交叉口的交通流進行詳細模擬，深入分析不同交通條件下車輛的運行特性、延誤情況以及通行能力變化規(guī)律。荷蘭的學者通過VISSIM仿真研究了環(huán)形交叉口入口車道數(shù)、交織段長度對通行能力和延誤的影響，發(fā)現(xiàn)增加入口車道數(shù)在一定程度上可以提高通行能力，但同時也會增加車輛之間的沖突和延誤；而適當延長交織段長度則可以有效減少車輛沖突，提高交通運行效率。此外，國外還開展了大量關于環(huán)形交叉口交通控制策略的研究，探索如何通過優(yōu)化交通信號配時、設置智能交通系統(tǒng)等手段來提高環(huán)形交叉口的通行能力和降低延誤，如德國的自適應交通信號控制系統(tǒng)，能夠根據(jù)實時交通流量自動調(diào)整信號配時，使環(huán)形交叉口的交通運行更加高效。國內(nèi)對于無信號環(huán)形交叉口通行能力及延誤的研究相對較晚，但發(fā)展迅速。20世紀80年代以來，隨著國內(nèi)城市化進程的加快和交通需求的增長，國內(nèi)學者開始關注環(huán)形交叉口的相關問題，并結(jié)合國內(nèi)交通特點進行研究。1985年，同濟大學的徐吉謙教授在國內(nèi)率先開展了對環(huán)形交叉口通行能力的研究，他通過對國內(nèi)多個環(huán)形交叉口的實地觀測和數(shù)據(jù)分析，提出了適合我國交通狀況的環(huán)形交叉口通行能力計算方法，該方法考慮了我國混合交通流中非機動車和行人對機動車通行的影響，具有較高的實用價值，為我國環(huán)形交叉口的設計和改造提供了重要的理論依據(jù)。1994年，我國發(fā)布了《城市道路設計規(guī)范》（CJJ37-90），其中對環(huán)形交叉口的設計和通行能力計算作出了相關規(guī)定，規(guī)范了我國環(huán)形交叉口的設計標準和方法。進入21世紀，國內(nèi)在無信號環(huán)形交叉口研究方面取得了更為豐碩的成果。許多學者運用現(xiàn)代交通理論和技術，從不同角度對環(huán)形交叉口的通行能力和延誤進行研究。長安大學的學者通過建立交通流模型，分析了環(huán)形交叉口交通流的穩(wěn)定性和復雜性，揭示了交通擁堵在環(huán)形交叉口的形成機制，為制定有效的交通管理措施提供了理論基礎；東南大學的研究團隊利用大數(shù)據(jù)分析技術，對城市環(huán)形交叉口的交通運行數(shù)據(jù)進行挖掘和分析，建立了基于大數(shù)據(jù)的環(huán)形交叉口通行能力預測模型，提高了通行能力預測的準確性和可靠性；北京工業(yè)大學的學者則通過對環(huán)形交叉口的交通組織優(yōu)化研究，提出了一系列改善環(huán)形交叉口交通運行狀況的措施，如優(yōu)化車道布局、設置待行區(qū)等，通過實際案例驗證，這些措施能夠有效提高環(huán)形交叉口的通行能力和降低延誤。盡管國內(nèi)外在無信號環(huán)形交叉口通行能力及延誤研究方面已經(jīng)取得了眾多成果，但仍存在一些不足之處。一方面，現(xiàn)有的通行能力計算模型大多基于特定的交通條件和假設前提，在實際應用中，由于各地交通狀況的復雜性和多樣性，模型的適用性受到一定限制，如在一些混合交通嚴重的地區(qū)，現(xiàn)有模型難以準確考慮非機動車和行人對機動車通行能力的影響；另一方面，對于無信號環(huán)形交叉口延誤的研究，雖然已經(jīng)提出了多種計算方法，但在如何準確反映交通流的動態(tài)變化以及不同交通因素之間的相互作用方面，還需要進一步深入研究，例如在交通高峰時段，車輛的排隊、加減速等動態(tài)行為對延誤的影響尚未得到充分考慮；此外，在交通仿真研究中，如何更加真實地模擬駕駛員的行為特性以及交通環(huán)境的不確定性，也是當前研究需要解決的問題之一，目前的仿真模型在模擬復雜交通場景下駕駛員的決策和行為時，還存在一定的局限性。1.3研究內(nèi)容與方法1.3.1研究內(nèi)容本文圍繞城市無信號環(huán)形交叉口通行能力及延誤展開多方面深入研究，具體內(nèi)容如下：通行能力和延誤影響因素分析：全面剖析影響無信號環(huán)形交叉口通行能力和延誤的各類因素。在幾何特征方面，深入研究中心島半徑、環(huán)道寬度、交織段長度等因素對交通流運行的影響機制，例如中心島半徑過小可能導致車輛轉(zhuǎn)彎困難，影響通行效率，而環(huán)道寬度不足則容易造成車輛擁堵，增加延誤時間；在交通流特性方面，詳細分析交通量、車型比例、車輛行駛速度等因素的作用，不同車型的尺寸和行駛特性不同，大型車較多時會降低交通流的整體運行速度，從而影響通行能力和延誤；對于交通管理因素，研究交通標志標線的設置、行人與非機動車的干擾等對交通運行的影響，不合理的標志標線設置可能導致駕駛員誤解，增加車輛之間的沖突和延誤，行人與非機動車在環(huán)形交叉口的隨意穿行也會干擾機動車的正常行駛。通行能力計算模型構(gòu)建：在綜合考慮上述影響因素的基礎上，通過理論分析和數(shù)據(jù)擬合，構(gòu)建適用于城市無信號環(huán)形交叉口的通行能力計算模型。結(jié)合交通流理論，運用概率論、排隊論等方法，建立數(shù)學模型來描述環(huán)形交叉口的交通運行狀況，通過對大量實地觀測數(shù)據(jù)的分析和處理，確定模型中的參數(shù)，使模型能夠準確反映無信號環(huán)形交叉口的通行能力，為交通規(guī)劃和管理提供科學的計算方法。延誤計算模型構(gòu)建：基于車輛在環(huán)形交叉口的行駛過程和延誤產(chǎn)生機理，構(gòu)建延誤計算模型。分析車輛在入口引道、交織段、出口等不同位置的延誤情況，考慮車輛的加減速、排隊等待等因素，利用時間-空間分析方法，建立延誤計算模型，準確計算車輛在無信號環(huán)形交叉口的平均延誤時間，為評估交通運行效率提供量化指標。實例驗證與分析：選取具有代表性的城市無信號環(huán)形交叉口進行實地調(diào)研，收集交通流量、車速、延誤等數(shù)據(jù)。將調(diào)研數(shù)據(jù)代入所構(gòu)建的通行能力和延誤計算模型中進行驗證，分析模型的準確性和適用性。通過與實際交通狀況的對比，評估模型的計算結(jié)果與實際情況的符合程度，對模型進行優(yōu)化和改進，提高模型的可靠性，同時根據(jù)實例分析結(jié)果，提出針對性的交通改善措施，如優(yōu)化車道布局、調(diào)整交通標志標線等，以提高環(huán)形交叉口的通行能力和降低延誤。1.3.2研究方法為實現(xiàn)研究目標，本文采用多種研究方法，相互結(jié)合、相輔相成，具體如下：文獻研究法：廣泛查閱國內(nèi)外關于無信號環(huán)形交叉口通行能力及延誤的相關文獻資料，包括學術論文、研究報告、技術標準等。梳理前人的研究成果，了解該領域的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，分析現(xiàn)有研究的不足之處，為本文的研究提供理論基礎和研究思路，避免重復研究，確保研究的創(chuàng)新性和科學性。實地調(diào)研法：對多個城市的無信號環(huán)形交叉口進行實地觀測和調(diào)查，獲取第一手數(shù)據(jù)。使用視頻采集設備記錄交通流運行情況，利用交通流量檢測儀、車速儀等設備測量交通量、車速等參數(shù)，同時觀察交叉口的幾何特征、交通標志標線設置等情況。通過實地調(diào)研，深入了解無信號環(huán)形交叉口的實際運行狀況，為后續(xù)的模型構(gòu)建和分析提供真實可靠的數(shù)據(jù)支持。模型構(gòu)建法：依據(jù)交通流理論和相關數(shù)學方法，構(gòu)建無信號環(huán)形交叉口通行能力和延誤計算模型。通過對交通運行過程的抽象和簡化，建立數(shù)學表達式來描述交通流的運行規(guī)律和延誤產(chǎn)生機制。在模型構(gòu)建過程中，充分考慮各種影響因素，運用統(tǒng)計學方法對實地調(diào)研數(shù)據(jù)進行分析和處理，確定模型中的參數(shù)，使模型能夠準確反映實際交通情況。仿真分析法：運用微觀交通仿真軟件，如VISSIM、SUMO等，對無信號環(huán)形交叉口的交通流進行仿真模擬。在仿真模型中，輸入實地調(diào)研獲取的幾何參數(shù)、交通流參數(shù)等數(shù)據(jù)，設置不同的交通場景和參數(shù)組合，模擬不同交通條件下環(huán)形交叉口的交通運行狀況。通過對仿真結(jié)果的分析，深入研究交通流的變化規(guī)律、通行能力和延誤的影響因素，驗證和優(yōu)化所構(gòu)建的計算模型，同時評估不同交通改善措施的效果，為實際交通規(guī)劃和管理提供決策依據(jù)。二、城市無信號環(huán)形交叉口概述2.1環(huán)形交叉口的分類與特點2.1.1分類方式環(huán)形交叉口的分類方式豐富多樣，依據(jù)不同的標準，可劃分成不同的類型。按照規(guī)模大小來區(qū)分，有大型、中型和小型環(huán)形交叉口。大型環(huán)形交叉口的中心島半徑較大，環(huán)道寬敞，交織段長，一般適用于交通流量大、道路等級高的交通樞紐位置。比如北京的西直門環(huán)形交叉口，中心島直徑較大，周邊連接著多條重要干道，交通流量巨大，大型環(huán)形交叉口的設計使其能夠在一定程度上應對復雜的交通狀況。中型環(huán)形交叉口規(guī)模適中，常見于城市的次干路與主要支路的相交處，其中心島半徑和環(huán)道寬度等參數(shù)根據(jù)周邊交通需求進行設計，能較好地服務于區(qū)域交通。小型環(huán)形交叉口則規(guī)模較小，多設置在交通流量相對較小的支路或小區(qū)出入口附近，如一些老舊小區(qū)周邊的小型環(huán)形交叉口，占地面積小，能夠有效引導車輛的進出和轉(zhuǎn)向。從讓路原則角度來看，環(huán)形交叉口可分為讓右環(huán)形交叉口和讓行環(huán)形交叉口。在讓右環(huán)形交叉口，進入環(huán)形交叉口的車輛需讓右側(cè)來車先行，這種方式在一些交通規(guī)則相對寬松的地區(qū)較為常見，能夠在一定程度上提高車輛的通行效率，但對駕駛員的交通規(guī)則意識要求較高；而讓行環(huán)形交叉口則規(guī)定進入環(huán)形交叉口的車輛必須讓已在環(huán)內(nèi)的車輛先行，這是目前應用更為廣泛的一種讓路原則，它明確了車輛的通行優(yōu)先級，減少了車輛之間的沖突和事故發(fā)生的可能性，如在我國大部分城市的環(huán)形交叉口都遵循這一讓路原則。根據(jù)車道數(shù)量的差異，環(huán)形交叉口又可分為單車道環(huán)形交叉口、雙車道環(huán)形交叉口和多車道環(huán)形交叉口。單車道環(huán)形交叉口結(jié)構(gòu)簡單，占地較少，但通行能力相對有限，一般適用于交通流量較小的區(qū)域，如一些偏遠小鎮(zhèn)的環(huán)形交叉口；雙車道環(huán)形交叉口在單車道的基礎上增加了一條車道，通行能力有所提升，能夠適應中等交通流量的需求，在城市的一些次干路交叉口較為常見；多車道環(huán)形交叉口則擁有三條及以上車道，通行能力較強，可應對交通流量較大且交通組成復雜的情況，像一些大城市的重要交通節(jié)點處的環(huán)形交叉口會采用多車道設計。此外，按照中心島的形狀，還可將環(huán)形交叉口分為圓形環(huán)形交叉口、橢圓形環(huán)形交叉口、不規(guī)則形環(huán)形交叉口等。圓形環(huán)形交叉口是最為常見的類型，其中心島呈圓形，車輛行駛軌跡較為規(guī)則，便于駕駛員操作；橢圓形環(huán)形交叉口的中心島呈橢圓形，這種形狀在一定程度上可以適應特殊的地形或道路布局，如在一些地形狹長的區(qū)域，橢圓形環(huán)形交叉口能夠更好地與周邊環(huán)境相融合；不規(guī)則形環(huán)形交叉口則根據(jù)實際地形和道路條件進行設計，形狀較為復雜，但其目的同樣是為了優(yōu)化交通組織，提高道路通行能力，例如在一些歷史文化街區(qū)或地形復雜的山區(qū)，可能會出現(xiàn)不規(guī)則形環(huán)形交叉口。2.1.2優(yōu)勢與局限性環(huán)形交叉口在交通組織方面具有顯著的優(yōu)勢。它能夠有效減少沖突點，相較于傳統(tǒng)的平面交叉口，環(huán)形交叉口通過車輛繞島行駛的方式，將沖突點轉(zhuǎn)化為交織點。在傳統(tǒng)的十字形交叉口，車輛的直行、左轉(zhuǎn)和右轉(zhuǎn)行為會產(chǎn)生多個沖突點，如左轉(zhuǎn)車輛與對向直行車輛、右轉(zhuǎn)車輛與行人等之間的沖突，這些沖突點容易導致交通擁堵和事故的發(fā)生。而在環(huán)形交叉口，車輛按逆時針方向繞島行駛，進入和駛出環(huán)道的車輛通過交織的方式進行交通流的轉(zhuǎn)換，減少了直接沖突的可能性，使交通運行更加順暢。例如，在一些交通流量較小的環(huán)形交叉口，車輛可以連續(xù)不斷地通行，無需頻繁停車等待，大大提高了交通效率。環(huán)形交叉口的交通組織相對簡便，不需要設置復雜的信號燈控制系統(tǒng)。在無信號控制的情況下，車輛按照一定的規(guī)則在環(huán)道上行駛，駕駛員只需根據(jù)交通標志和標線以及讓路原則進行操作，減少了因信號燈變化而產(chǎn)生的停車、啟動等過程，降低了能源消耗和尾氣排放，同時也減輕了交通管理部門的維護成本。此外，環(huán)形交叉口對于多路交叉和畸形交叉的適應性較強。在一些多路相交或道路形狀不規(guī)則的區(qū)域，采用傳統(tǒng)的平面交叉口設計可能會導致交通組織困難，而環(huán)形交叉口可以利用環(huán)道將各個方向的道路連接起來，使車輛能夠有序地通過交叉口，提高了交叉口的通行能力和交通安全性。例如，在一些歷史文化街區(qū)或老城區(qū)，由于道路布局復雜，環(huán)形交叉口能夠更好地適應這種特殊的地形條件，優(yōu)化區(qū)域交通。然而，環(huán)形交叉口也存在一些局限性。首先，環(huán)形交叉口通常占地面積較大，特別是大型環(huán)形交叉口，需要較大的空間來設置中心島、環(huán)道和交織段。在城市土地資源緊張的情況下，這可能會受到一定的限制，增加了建設成本和征地難度。以一些大城市的核心區(qū)域為例，由于土地價格高昂，建設大型環(huán)形交叉口可能會面臨較大的經(jīng)濟壓力。其次，環(huán)形交叉口的通行能力存在一定的限度，當交通流量超過其設計容量時，環(huán)道上的車輛交織會變得困難，容易出現(xiàn)車輛排隊、擁堵的現(xiàn)象，導致通行效率大幅下降。尤其是在高峰時段，交通流量急劇增加，環(huán)形交叉口的通行能力不足問題會更加突出。例如，一些位于城市中心商業(yè)區(qū)的環(huán)形交叉口，在上下班高峰時段，車輛擁堵嚴重，平均車速極低，延誤時間大幅增加。另外，機動車與非機動車的相互干擾也是環(huán)形交叉口面臨的一個問題。在我國，混合交通現(xiàn)象較為普遍，非機動車和行人在環(huán)形交叉口的通行會對機動車的行駛產(chǎn)生影響。非機動車和行人的行駛軌跡相對靈活，容易與機動車發(fā)生沖突，影響環(huán)形交叉口的交通秩序和通行效率。例如，在一些環(huán)形交叉口周邊有大量的商業(yè)設施或居民區(qū)，非機動車和行人的流量較大，他們在通過環(huán)形交叉口時，可能會與機動車爭搶道路資源，導致交通混亂。而且，環(huán)形交叉口的車輛繞行距離相對較長，對于左轉(zhuǎn)彎車輛來說，需要繞島行駛一周才能到達目的地，增加了行駛時間和油耗，這在一定程度上也降低了交通效率。2.2適用條件分析環(huán)形交叉口的適用性受到多種因素的綜合影響，其中交通流量是一個關鍵因素。在交通流量相對較小的情況下，環(huán)形交叉口能夠充分發(fā)揮其優(yōu)勢，實現(xiàn)車輛的連續(xù)通行，有效減少車輛的延誤時間。例如，在一些城市的非核心區(qū)域或交通量較少的時段，環(huán)形交叉口的交通運行狀況較為順暢，車輛可以在環(huán)道上自由交織，無需頻繁停車等待，通行效率較高。一般來說，當每個進口道的交通流量小于[X]pcu/h（標準小客車/小時）時，環(huán)形交叉口的運行效果較好，能夠保持良好的交通秩序和通行能力。然而，當交通流量逐漸增大并接近或超過環(huán)形交叉口的設計通行能力時，其局限性便會凸顯出來。隨著交通量的增加，環(huán)道上的車輛交織變得頻繁，車輛之間的相互干擾加劇，容易導致交通擁堵和延誤增加。當每個進口道的交通流量超過[X]pcu/h時，環(huán)形交叉口的通行能力會顯著下降，車輛排隊長度增加，平均延誤時間可能會達到[X]分鐘以上，交通效率大幅降低。此時，環(huán)形交叉口可能無法滿足交通需求，需要采取相應的交通管理措施或進行改造升級，如設置信號燈、拓寬環(huán)道等。道路條件對環(huán)形交叉口的適用性也有著重要影響。道路的等級、車道數(shù)以及路面狀況等因素都會影響環(huán)形交叉口的交通運行。在等級較低的道路上，如次干路和支路，環(huán)形交叉口可以作為一種有效的交通組織方式，因為這些道路的交通流量相對較小，環(huán)形交叉口的簡單交通組織形式能夠滿足其交通需求。而且，對于車道數(shù)較少的道路，環(huán)形交叉口可以在有限的空間內(nèi)實現(xiàn)車輛的有序通行，避免了因車道數(shù)不足而導致的交通混亂。例如，在一些老舊小區(qū)周邊的道路，車道數(shù)通常較少，采用環(huán)形交叉口可以較好地引導車輛進出小區(qū)，提高道路的通行能力。相反，在等級較高、交通流量大且車道數(shù)較多的主干道上，環(huán)形交叉口的適用性可能會受到限制。主干道上的車輛行駛速度較快，交通流量大，對交叉口的通行能力要求較高。如果在主干道上設置環(huán)形交叉口，可能會因車輛交織困難、通行能力不足而導致交通擁堵。例如，在一些大城市的主干道上，即使設置了環(huán)形交叉口，在高峰時段也往往會出現(xiàn)交通擁堵的情況，因為主干道的交通流量遠遠超過了環(huán)形交叉口的承載能力。此外，路面狀況不佳，如路面破損、坑洼不平或積水等，也會影響環(huán)形交叉口的車輛行駛速度和安全性，降低其適用性。地形因素同樣會對環(huán)形交叉口的適用性產(chǎn)生影響。在地勢較為平坦的地區(qū)，環(huán)形交叉口的建設和運營相對較為容易，因為平坦的地形有利于車輛的行駛和轉(zhuǎn)向，也便于環(huán)形交叉口的設計和施工。在平原城市的道路建設中，環(huán)形交叉口的應用較為廣泛，能夠很好地適應地形條件，優(yōu)化交通組織。而在地形起伏較大的地區(qū)，如山區(qū)城市，環(huán)形交叉口的建設和使用可能會面臨一些挑戰(zhàn)。由于地形高差較大，車輛在環(huán)形交叉口行駛時需要頻繁爬坡和下坡，這不僅會增加車輛的能耗和磨損，還會影響車輛的行駛速度和安全性。例如，在一些山區(qū)城市的道路中，如果設置環(huán)形交叉口，可能會導致車輛在爬坡時動力不足，影響交通流暢性，甚至引發(fā)交通事故。因此，在地形起伏較大的地區(qū)，需要謹慎考慮環(huán)形交叉口的設置，或者對其進行特殊設計和改造，以適應地形條件。環(huán)形交叉口在多路交匯和轉(zhuǎn)彎交通量大的場景中具有明顯的應用優(yōu)勢。在多路交匯的情況下，傳統(tǒng)的平面交叉口往往難以有效地組織交通，容易導致交通沖突和擁堵。而環(huán)形交叉口通過環(huán)道將各個方向的道路連接起來，車輛繞島行駛，能夠有序地實現(xiàn)交通流的轉(zhuǎn)換，減少交通沖突，提高交叉口的通行能力。以五路交匯的環(huán)形交叉口為例，車輛可以按照逆時針方向依次通過環(huán)道，進入各自的目的地道路，避免了在多路交匯點的混亂和沖突。當轉(zhuǎn)彎交通量大時，環(huán)形交叉口也能發(fā)揮良好的作用。環(huán)形交叉口的設計使得車輛在轉(zhuǎn)彎時無需等待對向車輛的通行，減少了轉(zhuǎn)彎車輛與直行車輛之間的沖突，提高了轉(zhuǎn)彎車輛的通行效率。對于左轉(zhuǎn)交通量大的情況，環(huán)形交叉口的環(huán)道為左轉(zhuǎn)車輛提供了足夠的行駛空間，使其能夠在不影響其他車輛的情況下完成左轉(zhuǎn)操作。在一些商業(yè)區(qū)或大型公共設施周邊，由于車輛的轉(zhuǎn)彎需求較大，環(huán)形交叉口的應用可以有效地改善交通狀況，減少交通延誤。三、通行能力及延誤的影響因素分析3.1幾何設計因素3.1.1中心島尺寸中心島尺寸是影響無信號環(huán)形交叉口通行能力和延誤的關鍵幾何因素之一，其中中心島半徑對交通運行狀況有著顯著的影響。中心島半徑直接關系到車輛在環(huán)形交叉口的行駛速度和行駛軌跡。當中心島半徑較小時，車輛在繞島行駛時需要進行更急的轉(zhuǎn)彎操作，這就限制了車輛的行駛速度。根據(jù)相關研究和實際觀測數(shù)據(jù)，當中心島半徑小于[X]m時，車輛的平均行駛速度會顯著下降，通常會降低至[X]km/h以下。這是因為較小的半徑會使車輛的轉(zhuǎn)彎半徑受限，駕駛員為了確保行車安全，不得不降低車速，從而導致整個環(huán)形交叉口的交通流運行速度降低。車速的降低會進一步影響通行能力。在交通流理論中，通行能力與車速和交通密度密切相關。當車速降低時，為了保持安全的車頭間距，車輛之間的間隔會增大，這就導致單位時間內(nèi)通過環(huán)形交叉口的車輛數(shù)量減少，即通行能力下降。以某城市的無信號環(huán)形交叉口為例，在中心島半徑為[X]m時，其通行能力約為[X]pcu/h；而當中心島半徑縮小至[X]m時，通行能力下降至[X]pcu/h，降幅達到[X]%。這表明中心島半徑過小會嚴重制約環(huán)形交叉口的通行能力，容易引發(fā)交通擁堵。此外，過小的中心島半徑還會影響車輛的行駛軌跡。車輛在繞島行駛時，由于轉(zhuǎn)彎半徑不足，可能會出現(xiàn)行駛軌跡不穩(wěn)定的情況，導致車輛之間的間距不均勻，增加了車輛之間的沖突和干擾。這種沖突和干擾不僅會降低通行能力，還會導致車輛延誤增加。在一些交通流量較大的時段，車輛為了避免沖突，不得不頻繁減速、停車，使得車輛在環(huán)形交叉口的平均延誤時間大幅增加，嚴重影響了交通運行效率。3.1.2環(huán)道寬度與車道數(shù)環(huán)道寬度和車道數(shù)的設置對無信號環(huán)形交叉口的車輛行駛、交織以及通行能力有著重要的影響。環(huán)道寬度直接影響車輛的行駛空間和行駛舒適度。如果環(huán)道寬度過窄，車輛在行駛過程中會感到空間局促，駕駛員需要更加謹慎地操作車輛，以避免與其他車輛發(fā)生碰撞。這會導致車輛行駛速度降低，交通流的流暢性受到影響。相關研究表明，當環(huán)道寬度小于[X]m時，車輛的平均行駛速度會明顯下降，交通擁堵的可能性增加。車道數(shù)的變化也會對交通運行產(chǎn)生重要作用。增加車道數(shù)可以在一定程度上提高環(huán)形交叉口的通行能力，因為更多的車道可以容納更多的車輛同時行駛。然而，車道數(shù)的增加并非越多越好。當車道數(shù)過多時，車輛之間的交織和沖突會加劇。在環(huán)形交叉口，車輛需要在環(huán)道上進行交織，以實現(xiàn)不同方向的行駛需求。如果車道數(shù)過多，交織段的交通狀況會變得更加復雜，車輛之間的相互干擾增加，容易導致交通擁堵和延誤。例如，在某環(huán)形交叉口，將車道數(shù)從三條增加到四條后，雖然理論上通行能力有所提高，但實際運行中發(fā)現(xiàn)，由于車輛交織困難，交通擁堵現(xiàn)象反而更加嚴重，平均延誤時間增加了[X]%。合適的環(huán)道寬度和車道數(shù)對于提高環(huán)形交叉口的通行能力具有重要意義。一般來說，對于交通流量較小的環(huán)形交叉口，設置雙車道的環(huán)道，環(huán)道寬度在[X]m左右較為合適；而對于交通流量較大的環(huán)形交叉口，可以考慮設置三車道或四車道的環(huán)道，環(huán)道寬度相應增加至[X]m以上。這樣的設置既能保證車輛有足夠的行駛空間，又能減少車輛之間的交織和沖突，提高環(huán)形交叉口的通行能力和交通運行效率。3.1.3進出口設計進出口的設計，包括坡度、長度、渠化方式等，對車輛進出環(huán)形交叉口以及延誤有著顯著的影響。進出口的坡度會影響車輛的行駛速度和能耗。如果進口坡度較大，車輛在駛?cè)氕h(huán)形交叉口時需要消耗更多的能量來爬坡，這會導致車輛行駛速度降低，甚至可能出現(xiàn)車輛熄火等情況，從而影響交通流暢性。相反，出口坡度較大時，車輛在駛出環(huán)形交叉口時可能會因為速度過快而難以控制，增加了交通事故的風險。研究表明，當進出口坡度超過[X]%時，車輛的平均行駛速度會降低[X]km/h以上，延誤時間也會相應增加。進出口的長度也至關重要。進口長度不足會導致車輛在進入環(huán)形交叉口時沒有足夠的加速或減速空間，容易與環(huán)道內(nèi)的車輛發(fā)生沖突。而出口長度不足則會使車輛在駛出環(huán)形交叉口后無法迅速融入主路交通，造成交通擁堵。一般來說，進口長度應根據(jù)車輛的行駛速度和交通流量來確定，通常建議在[X]m以上；出口長度也應保證車輛能夠安全、順暢地駛出，一般不宜小于[X]m。渠化方式是進出口設計的重要內(nèi)容。合理的渠化設計可以引導車輛有序行駛，減少交通沖突。例如，通過設置導流島、交通標志標線等渠化設施，可以明確車輛的行駛路徑，使車輛在進出環(huán)形交叉口時更加規(guī)范。在一些環(huán)形交叉口，采用設置左轉(zhuǎn)待行區(qū)的渠化方式，能夠有效提高左轉(zhuǎn)車輛的通行效率，減少左轉(zhuǎn)車輛與其他車輛的沖突，從而降低車輛延誤。據(jù)實際案例分析，采用合理渠化設計的環(huán)形交叉口，車輛的平均延誤時間可以降低[X]%以上。因此，在設計無信號環(huán)形交叉口的進出口時，應充分考慮坡度、長度和渠化方式等因素，通過合理的設計來減少車輛延誤，提高環(huán)形交叉口的交通運行效率。3.2交通流特性因素3.2.1交通量與流向分布交通量作為衡量道路負荷程度的關鍵指標，對無信號環(huán)形交叉口的通行能力和延誤有著直接且顯著的影響。隨著交通量的不斷增加，環(huán)形交叉口的交通狀況會逐漸惡化。當交通量較小時，車輛在環(huán)形交叉口內(nèi)能夠較為順暢地行駛，車輛之間的相互干擾較小，通行能力較高，延誤時間也相對較短。例如，在一些交通量較小的非高峰時段，車輛可以在環(huán)形交叉口內(nèi)自由穿梭，平均延誤時間可能僅為[X]秒左右，此時環(huán)形交叉口的運行效率較高。然而，當交通量增大并接近或超過環(huán)形交叉口的設計通行能力時，車輛之間的交織變得頻繁，沖突點增多，通行能力會逐漸下降，延誤時間則會大幅增加。在高峰時段，大量車輛涌入環(huán)形交叉口，環(huán)道上的車輛密度急劇增大，車輛之間的安全間距難以保證，導致車輛行駛速度降低，甚至出現(xiàn)擁堵排隊的現(xiàn)象。研究表明，當環(huán)形交叉口的交通量達到設計通行能力的[X]%時，平均延誤時間可能會增加[X]倍以上，通行能力也會下降[X]%左右。例如，某城市的一個無信號環(huán)形交叉口，在高峰時段交通量達到[X]pcu/h，遠遠超過其設計通行能力[X]pcu/h，此時車輛在環(huán)形交叉口的平均延誤時間達到了[X]分鐘，交通擁堵嚴重，通行效率極低。各方向流量分布不均衡也是影響無信號環(huán)形交叉口通行能力和延誤的重要因素。在實際交通中，由于道路功能、周邊土地利用性質(zhì)以及出行需求的差異，環(huán)形交叉口各方向的交通流量往往存在較大的不均衡性。當某一方向的交通流量過大時，會導致該方向車輛在進入環(huán)形交叉口時排隊等候的時間增加，進而影響整個環(huán)形交叉口的交通運行效率。例如，在一些連接商業(yè)區(qū)和居住區(qū)的環(huán)形交叉口，早高峰時段從居住區(qū)駛向商業(yè)區(qū)的車輛流量較大，而晚高峰時段則相反，這種流量分布的不均衡會導致在高峰時段特定方向的車輛延誤明顯增加。流量分布不均衡還會導致環(huán)形交叉口內(nèi)的交通流分布不均勻，部分交織段的交通壓力過大，而其他交織段則利用不足。這不僅會降低環(huán)形交叉口的整體通行能力，還會增加車輛之間的沖突和事故風險。在某環(huán)形交叉口，由于一個方向的左轉(zhuǎn)車輛流量過大，導致該方向的車輛在進入環(huán)形交叉口時需要長時間等待，造成環(huán)道上車輛排隊擁堵，影響了其他方向車輛的正常行駛，使得整個環(huán)形交叉口的通行能力下降了[X]%，平均延誤時間增加了[X]%。3.2.2車型組成不同車型在尺寸、行駛特性等方面存在顯著差異，這些差異會對無信號環(huán)形交叉口的通行能力產(chǎn)生折減作用。小汽車作為城市道路中最為常見的車型，其尺寸較小，行駛靈活性高，在環(huán)形交叉口內(nèi)的行駛速度相對較快，對交通流的干擾較小。在交通流中，小汽車的比例較高時，環(huán)形交叉口的通行能力相對較大。例如，在一些以小汽車出行為主的區(qū)域，環(huán)形交叉口的通行能力可以達到[X]pcu/h以上，車輛的平均延誤時間也相對較短。貨車由于車身較長、載貨量大，其行駛速度相對較慢，在環(huán)形交叉口內(nèi)的轉(zhuǎn)彎半徑較大，需要占用更多的道路空間。當貨車比例較高時，會降低交通流的整體運行速度，增加車輛之間的安全間距要求，從而導致環(huán)形交叉口的通行能力下降。研究表明，貨車的存在會使環(huán)形交叉口的通行能力折減[X]%-[X]%。在某環(huán)形交叉口，當貨車比例從[X]%增加到[X]%時，通行能力從[X]pcu/h下降至[X]pcu/h，降幅達到[X]%，同時車輛的平均延誤時間也增加了[X]秒。公交車的運行特點也會對環(huán)形交叉口的通行能力產(chǎn)生影響。公交車通常需要在環(huán)形交叉口附近的站點?？浚舷鲁丝?，這會導致公交車在環(huán)形交叉口內(nèi)的行駛速度不穩(wěn)定，且?？空军c時會占用一定的道路空間，影響其他車輛的通行。特別是在公交站點設置不合理的情況下，公交車的?？繒Νh(huán)形交叉口的交通運行造成更大的干擾。公交車的存在會使環(huán)形交叉口的通行能力折減[X]%左右。如果公交站點設置在環(huán)形交叉口的進口道附近，公交車?？繒r會導致后面的車輛排隊等候，影響車輛進入環(huán)形交叉口的效率，進而增加整個環(huán)形交叉口的延誤時間。綜上所述，大型車（如貨車、公交車等）比例過高會對無信號環(huán)形交叉口的通行能力產(chǎn)生負面影響，導致通行能力下降和延誤增加。在交通規(guī)劃和管理中，應充分考慮車型組成對環(huán)形交叉口通行能力的影響，采取相應的措施，如設置大型車專用車道、優(yōu)化公交站點布局等，以減少大型車對交通流的干擾，提高環(huán)形交叉口的通行能力和運行效率。3.3交通管理與控制因素3.3.1讓行規(guī)則讓行規(guī)則在無信號環(huán)形交叉口的交通秩序維護和通行能力保障方面發(fā)揮著關鍵作用。在環(huán)形交叉口，常見的讓行規(guī)則有環(huán)島內(nèi)車輛優(yōu)先和進環(huán)車輛讓行等。環(huán)島內(nèi)車輛優(yōu)先規(guī)則明確了在環(huán)形交叉口內(nèi)行駛的車輛具有優(yōu)先通行權，進入環(huán)形交叉口的車輛需要等待環(huán)島內(nèi)車輛出現(xiàn)合適的可插車間隙時，才能駛?cè)氕h(huán)道。這種規(guī)則使得環(huán)島內(nèi)的交通流能夠保持相對穩(wěn)定的運行狀態(tài)，減少了車輛之間的沖突，提高了交通的安全性和流暢性。例如，在一些交通流量適中的環(huán)形交叉口，采用環(huán)島內(nèi)車輛優(yōu)先規(guī)則，車輛能夠有序地進出環(huán)道，平均延誤時間相對較短，通行能力也能得到較好的保障。進環(huán)車輛讓行規(guī)則同樣重要，它要求進入環(huán)形交叉口的車輛主動讓行，為環(huán)道內(nèi)的車輛提供順暢的行駛條件。這種規(guī)則有助于避免進環(huán)車輛與環(huán)內(nèi)車輛發(fā)生碰撞或堵塞，確保環(huán)形交叉口的交通秩序。在實際交通中，當進環(huán)車輛嚴格遵守讓行規(guī)則時，環(huán)形交叉口的交通運行會更加高效。據(jù)相關研究統(tǒng)計，在嚴格執(zhí)行進環(huán)車輛讓行規(guī)則的環(huán)形交叉口，交通沖突率可降低[X]%以上，車輛的平均延誤時間也會相應減少[X]%左右。明確的讓行規(guī)則對于減少沖突具有至關重要的作用。在無信號環(huán)形交叉口，如果讓行規(guī)則不明確，駕駛員在行駛過程中可能會對誰該先行產(chǎn)生困惑，從而導致車輛之間的沖突增加。車輛在進入和駛出環(huán)形交叉口時，可能會因為缺乏明確的讓行規(guī)則而出現(xiàn)爭搶道路資源的情況，引發(fā)交通堵塞和事故。而清晰、明確的讓行規(guī)則能夠為駕駛員提供明確的行為指引，使他們能夠準確判斷自己的行駛優(yōu)先級，從而減少沖突的發(fā)生。合理的讓行規(guī)則還能夠優(yōu)化交通流的運行，提高環(huán)形交叉口的通行能力。通過明確車輛的通行順序，讓行規(guī)則可以使車輛在環(huán)形交叉口內(nèi)更加有序地行駛，減少車輛之間的相互干擾，提高交通流的速度和流量。3.3.2行人與非機動車干擾在城市交通中，混合交通現(xiàn)象普遍存在，行人過街和非機動車行駛對無信號環(huán)形交叉口的機動車流產(chǎn)生了顯著的干擾，進而導致機動車延誤增加和通行能力降低。行人在通過環(huán)形交叉口時，由于其行走速度較慢，且行為具有一定的隨機性，容易與機動車發(fā)生沖突。在一些沒有設置人行天橋或地下通道的環(huán)形交叉口，行人往往需要在機動車道上穿行，這就迫使機動車不得不減速或停車避讓行人，從而增加了機動車的延誤時間。當行人流量較大時，機動車可能需要多次停車等待行人通過，導致車輛在環(huán)形交叉口的平均延誤時間大幅增加。例如，在某環(huán)形交叉口周邊有大型商場和公交站點，行人流量較大，在高峰時段，機動車因避讓行人而產(chǎn)生的延誤時間平均可達[X]分鐘以上。非機動車的行駛特點也對機動車流產(chǎn)生了干擾。非機動車的行駛速度相對較慢，且靈活性較高，其行駛軌跡往往不夠規(guī)則。在環(huán)形交叉口，非機動車可能會與機動車爭搶車道，或者在機動車之間穿梭行駛，這不僅影響了機動車的行駛速度，還增加了交通沖突的風險。非機動車在環(huán)形交叉口的進出口處，可能會與機動車發(fā)生交織，導致交通秩序混亂，降低了環(huán)形交叉口的通行能力。研究表明，在非機動車流量較大的環(huán)形交叉口，機動車的通行能力可能會降低[X]%-[X]%。例如，在某環(huán)形交叉口，當非機動車流量達到[X]輛/h時，機動車的平均延誤時間增加了[X]%，通行能力下降了[X]%。為了減少行人與非機動車對機動車流的干擾，可以采取一系列措施。設置合理的行人過街設施，如人行天橋、地下通道或人行橫道，并配備完善的交通信號燈和標志標線，引導行人安全、有序地通過環(huán)形交叉口；對非機動車進行合理的交通組織，設置非機動車專用道或非機動車等待區(qū)，將非機動車與機動車進行分離，減少它們之間的相互干擾。加強交通管理和執(zhí)法力度，對行人與非機動車的違法行為進行及時糾正和處罰，提高交通參與者的交通規(guī)則意識，也是減少干擾的重要手段。通過這些措施的綜合實施，可以有效降低行人與非機動車對無信號環(huán)形交叉口機動車流的干擾，減少機動車延誤，提高通行能力。3.4其他因素3.4.1天氣條件惡劣天氣條件，如降雨、降雪和大霧等，對無信號環(huán)形交叉口的道路濕滑程度、駕駛員視線以及駕駛行為產(chǎn)生顯著影響，進而導致通行能力下降和延誤增加。在雨天，路面會因雨水的存在而變得濕滑，輪胎與路面之間的摩擦力減小。根據(jù)相關研究數(shù)據(jù)，干燥路面的摩擦系數(shù)一般在0.7-0.8之間，而在雨天，摩擦系數(shù)可能會降低至0.3-0.4，這使得車輛在行駛過程中制動距離顯著增加。在緊急制動情況下，干燥路面上車輛的制動距離可能僅為[X]m左右，而在雨天則可能延長至[X]m以上，這大大增加了車輛之間發(fā)生碰撞的風險。為了確保行車安全，駕駛員在雨天通過無信號環(huán)形交叉口時會降低車速，謹慎駕駛。車速的降低會導致單位時間內(nèi)通過環(huán)形交叉口的車輛數(shù)量減少，從而使通行能力下降。降雨還會對駕駛員的視線造成阻礙。雨水會附著在擋風玻璃、后視鏡和車窗上，影響駕駛員對周圍交通環(huán)境的觀察，導致視野模糊。研究表明，在中到大雨的天氣條件下，駕駛員的有效視野范圍可能會縮小[X]%-[X]%，這使得駕駛員難以準確判斷車輛之間的距離和交通狀況，增加了駕駛的不確定性。駕駛員可能需要花費更多的時間來觀察交通情況，做出決策，這會導致車輛在環(huán)形交叉口的行駛速度進一步降低，延誤時間增加。降雪天氣對無信號環(huán)形交叉口的交通影響更為嚴重。積雪會覆蓋路面，不僅使路面更加濕滑，還可能導致路面結(jié)冰，進一步降低輪胎與路面之間的摩擦力。在積雪或結(jié)冰路面上，摩擦系數(shù)可能會降至0.1-0.2，車輛的制動性能和操控性能受到極大影響。車輛在行駛過程中容易發(fā)生打滑、失控等情況，增加了交通事故的發(fā)生率。在降雪天氣下，為了保障安全，駕駛員通常會將車速降低至正常速度的[X]%-[X]%，這使得環(huán)形交叉口的通行能力大幅下降，交通延誤顯著增加。由于積雪需要時間清理，在清理過程中，道路的通行寬度可能會受到限制，進一步加劇交通擁堵。大霧天氣同樣會對無信號環(huán)形交叉口的交通產(chǎn)生不利影響。大霧會使能見度急劇降低，嚴重影響駕駛員的視線。當能見度小于[X]m時，駕駛員難以看清環(huán)形交叉口的交通標志、標線以及其他車輛的行駛狀況，這增加了駕駛員的心理壓力和駕駛難度。駕駛員為了避免發(fā)生碰撞事故，會降低車速，甚至停車等待，導致交通流的中斷和延誤增加。在大霧天氣下，車輛之間的安全間距也需要增大，以確保有足夠的反應時間，這進一步降低了環(huán)形交叉口的通行能力。3.4.2交通事件交通事故和車輛故障等交通事件對環(huán)形交叉口的交通流產(chǎn)生嚴重阻礙，進而引發(fā)延誤和通行能力降低。交通事故是導致無信號環(huán)形交叉口交通擁堵和延誤的重要原因之一。當環(huán)形交叉口發(fā)生交通事故時，事故現(xiàn)場會占用部分道路空間，導致車道變窄甚至完全堵塞。如果事故發(fā)生在環(huán)形交叉口的交織段或進出口處，影響將更為嚴重，因為這些位置是交通流的關鍵節(jié)點，交通流量較大，車輛交織頻繁。在某環(huán)形交叉口，一起交通事故導致一條車道被占用，使得該方向的交通流量減少了[X]%，車輛排隊長度迅速增加，延誤時間大幅上升。據(jù)統(tǒng)計，在發(fā)生交通事故的情況下，環(huán)形交叉口的平均延誤時間可能會增加[X]-[X]倍，通行能力下降[X]%-[X]%。交通事故還會導致交通流的混亂和無序。其他車輛為了避讓事故現(xiàn)場，可能會改變行駛路線，導致車輛之間的沖突增加。駕駛員在面對交通事故時，會產(chǎn)生恐慌和緊張情緒，影響駕駛行為的準確性和果斷性，進一步加劇交通擁堵。由于交通事故的發(fā)生具有隨機性，交通管理部門難以提前采取有效的應對措施，導致交通擁堵的恢復時間較長。車輛故障也是影響無信號環(huán)形交叉口交通的重要因素。當車輛在環(huán)形交叉口內(nèi)發(fā)生故障時，如發(fā)動機熄火、爆胎等，車輛可能會停在車道上，阻礙交通流的正常通行。即使駕駛員能夠?qū)⒐收宪囕v移至路邊，也會在一定程度上影響交通秩序，導致車輛減速、避讓，增加了交通延誤。在某環(huán)形交叉口，一輛車輛因故障停在環(huán)道上，雖然駕駛員及時將車輛移至路邊，但仍導致后續(xù)車輛排隊等待，平均延誤時間增加了[X]分鐘以上。車輛故障還可能引發(fā)連鎖反應，導致更多的交通問題。如果故障車輛未能及時清理，其他車輛為了繞過故障車輛，可能會在環(huán)形交叉口內(nèi)頻繁變道，引發(fā)交通混亂，甚至導致二次事故的發(fā)生。車輛故障的發(fā)生也會對交通流的連續(xù)性產(chǎn)生影響，使得環(huán)形交叉口的通行能力下降，交通延誤進一步加劇。四、通行能力計算模型研究4.1傳統(tǒng)計算模型分析4.1.1英國TRRL模型英國運輸與道路研究所（TRRL）提出的環(huán)形交叉口通行能力計算模型，是早期應用較為廣泛的模型之一，其原理基于交通流的基本特性和交織理論。該模型認為，環(huán)形交叉口的通行能力主要取決于交織段的通行能力，通過對交織段車輛的運行狀況進行分析，建立通行能力的計算方法。TRRL模型的核心公式為：C=\frac{160w(1+e)}{w+l}，其中C表示環(huán)形交叉口交織段的通行能力（輛/h），w為交織段寬度（m），l為交織段長度（m），e為入口引道平均寬度（m）。在這個公式中，交織段寬度w反映了車輛在交織段的行駛空間，寬度越大，車輛之間的相互干擾相對越小，通行能力也就越高；交織段長度l則影響著車輛在交織段內(nèi)的行駛時間和沖突機會，長度越長，車輛有更多的時間進行交織操作，通行能力也會相應提高；入口引道平均寬度e體現(xiàn)了進入環(huán)形交叉口車輛的匯入條件，較寬的入口引道有利于車輛快速匯入環(huán)道，對通行能力有一定的提升作用。該模型在城市無信號環(huán)形交叉口應用中具有一定的優(yōu)點。它形式簡單，計算所需的參數(shù)相對容易獲取，在數(shù)據(jù)采集和計算方面具有較高的便捷性。對于一些交通狀況相對簡單、數(shù)據(jù)獲取有限的環(huán)形交叉口，能夠快速地估算其通行能力，為交通規(guī)劃和管理提供初步的參考依據(jù)。TRRL模型對交織段的分析較為深入，抓住了環(huán)形交叉口通行能力的關鍵影響因素，從理論上為環(huán)形交叉口的設計和分析提供了重要的思路。然而，TRRL模型也存在明顯的缺點。它過于簡化了交通流的復雜性，沒有充分考慮交通量、車型組成、駕駛員行為等因素對通行能力的影響。在實際交通中，交通量的變化會導致車輛之間的相互作用發(fā)生改變，不同車型的尺寸和行駛特性差異也會對交通流產(chǎn)生顯著影響，而駕駛員的行為，如駕駛習慣、反應速度等，同樣會影響環(huán)形交叉口的交通運行狀況，但這些因素在TRRL模型中都未得到有效體現(xiàn)。該模型假設車輛在交織段內(nèi)的行駛是均勻且穩(wěn)定的，這與實際情況存在較大偏差。在實際交通中，車輛的行駛速度和車頭時距會受到多種因素的干擾，呈現(xiàn)出較大的隨機性和波動性，導致模型的計算結(jié)果與實際通行能力存在一定的誤差。例如，在交通高峰時段，車輛的密集程度增加，車輛之間的沖突和干擾加劇，TRRL模型往往會高估環(huán)形交叉口的通行能力。4.1.2美國HCM模型美國公路通行能力手冊（HCM）中提出的環(huán)形交叉口通行能力計算方法，是一種較為全面和系統(tǒng)的方法，在國際上具有廣泛的影響力。HCM模型綜合考慮了環(huán)形交叉口的幾何特征、交通流特性以及交通管理措施等多方面因素。在幾何特征方面，模型考慮了中心島半徑、環(huán)道寬度、交織段長度、進出口車道數(shù)等因素對通行能力的影響；在交通流特性方面，分析了交通量、車型比例、車輛行駛速度等因素的作用；同時，還考慮了交通管理措施，如讓行規(guī)則、信號控制等對交通運行的影響。HCM模型的計算過程較為復雜，首先需要確定各進口道的飽和流率，然后通過一系列修正系數(shù)對飽和流率進行修正，以得到實際的通行能力。飽和流率的確定基于理想條件下的交通流狀態(tài)，通過對大量實際交通數(shù)據(jù)的分析和研究，建立了相應的計算模型。修正系數(shù)則包括車道寬度修正系數(shù)、交通組成修正系數(shù)、坡度修正系數(shù)、停車修正系數(shù)等，這些修正系數(shù)根據(jù)不同的影響因素進行取值，以反映實際交通條件對通行能力的折減或增強作用。例如，當交通流中大型車比例較高時，交通組成修正系數(shù)會使計算出的通行能力相應降低，以體現(xiàn)大型車對交通流的不利影響。HCM模型的優(yōu)點在于其全面性和準確性。由于綜合考慮了多種因素，該模型能夠更真實地反映環(huán)形交叉口的實際通行能力，在交通規(guī)劃和設計中具有較高的參考價值。它適用于各種類型的環(huán)形交叉口，無論是簡單的小型環(huán)形交叉口，還是復雜的大型多路環(huán)形交叉口，都能通過合理的參數(shù)取值和計算，得到較為準確的通行能力估算結(jié)果。HCM模型還能夠根據(jù)不同的交通條件和需求進行靈活調(diào)整，為交通管理部門制定合理的交通策略提供了有力的支持。然而，HCM模型也存在一些局限性。其計算過程復雜，需要大量的交通數(shù)據(jù)和詳細的幾何參數(shù)，數(shù)據(jù)采集和處理的工作量較大，對交通工程師的專業(yè)知識和技能要求較高。在實際應用中，獲取準確的交通數(shù)據(jù)往往具有一定的難度，特別是在一些交通數(shù)據(jù)監(jiān)測不完善的地區(qū)，可能無法滿足HCM模型的計算需求。由于模型中涉及多個修正系數(shù)，這些系數(shù)的取值在一定程度上依賴于經(jīng)驗和統(tǒng)計數(shù)據(jù)，存在一定的主觀性，可能會導致計算結(jié)果的誤差。而且，HCM模型主要基于美國的交通條件和標準建立，對于其他國家和地區(qū)的交通狀況，可能需要進行適當?shù)男拚驼{(diào)整才能適用。四、通行能力計算模型研究4.2考慮多因素的改進模型構(gòu)建4.2.1模型假設與基本思路為構(gòu)建更為準確且符合實際交通狀況的無信號環(huán)形交叉口通行能力計算模型，本文先設定了一系列合理的假設條件。假設車輛在環(huán)形交叉口內(nèi)的行駛遵循一定的規(guī)則，即進環(huán)車輛讓行環(huán)內(nèi)車輛，車輛在交織段的行駛過程中，保持相對穩(wěn)定的速度和安全的車頭間距。假設交通流中的車輛類型主要包括小汽車、普通汽車和鉸接汽車等常見車型，且各車型的比例在一定時間段內(nèi)保持相對穩(wěn)定。假設環(huán)形交叉口的幾何條件，如中心島半徑、環(huán)道寬度、交織段長度等，在研究期間不發(fā)生變化，且道路狀況良好，無道路施工、障礙物等影響交通流的因素。假設駕駛員具有一定的駕駛技能和交通規(guī)則意識，能夠按照交通標志和標線的指示以及讓行規(guī)則進行駕駛操作。本模型的基本思路是綜合考慮幾何設計、交通流特性、交通管理等多方面因素對無信號環(huán)形交叉口通行能力的影響。從幾何設計因素來看，中心島半徑、環(huán)道寬度、交織段長度等幾何參數(shù)直接影響車輛在環(huán)形交叉口內(nèi)的行駛空間和行駛軌跡，進而影響通行能力。中心島半徑過小會導致車輛轉(zhuǎn)彎困難，降低行駛速度，從而影響通行能力；環(huán)道寬度不足則會使車輛之間的相互干擾增加，降低交通流的流暢性。在交通流特性方面，交通量、車型組成、車輛行駛速度等因素對通行能力有著重要影響。交通量的增加會導致車輛之間的沖突和干擾加劇，當交通量超過環(huán)形交叉口的承載能力時，通行能力會顯著下降；不同車型的尺寸和行駛特性差異會導致其對道路空間的占用和行駛速度的不同，進而影響交通流的整體運行效率。交通管理因素，如讓行規(guī)則、行人與非機動車干擾等，也不容忽視。明確的讓行規(guī)則能夠規(guī)范車輛的行駛行為，減少沖突點，提高通行能力；而行人與非機動車在環(huán)形交叉口的通行會對機動車流產(chǎn)生干擾，增加車輛的延誤時間，降低通行能力。通過對這些因素的全面分析，建立一個能夠準確反映無信號環(huán)形交叉口通行能力的計算模型，為交通規(guī)劃和管理提供科學的依據(jù)。4.2.2模型參數(shù)確定在改進模型中，各參數(shù)的準確確定至關重要，其取值方法和依據(jù)直接關系到模型的準確性和可靠性。車頭時距是模型中的一個關鍵參數(shù)，它反映了車輛在行駛過程中的時間間隔。通過實地觀測多個無信號環(huán)形交叉口的交通流情況，利用視頻記錄設備對車輛的行駛過程進行拍攝，然后使用專業(yè)的交通數(shù)據(jù)分析軟件對視頻進行逐幀分析，測量車輛之間的車頭時距。經(jīng)過大量的數(shù)據(jù)統(tǒng)計和分析，發(fā)現(xiàn)車頭時距服從一定的概率分布，在交通流量較小的情況下，車頭時距近似服從負指數(shù)分布；而在交通流量較大時，車頭時距更符合移位負指數(shù)分布。根據(jù)不同的交通流量狀況，采用相應的分布函數(shù)來確定車頭時距的參數(shù)，以準確描述車輛之間的時間間隔。車輛換算系數(shù)用于將不同車型的車輛換算成統(tǒng)一的標準車型（通常以小汽車為標準），以便于對交通流進行統(tǒng)一分析和計算。車輛換算系數(shù)的確定主要依據(jù)不同車型的尺寸、行駛速度和對道路空間的占用情況等因素。通過對各種車型的實際測量和分析，結(jié)合相關的交通工程研究成果，確定不同車型的換算系數(shù)。一般情況下，小汽車的換算系數(shù)為1，普通汽車的換算系數(shù)為1.5，鉸接汽車的換算系數(shù)為2。在實際應用中，還需要根據(jù)具體的交通狀況和研究目的對換算系數(shù)進行適當調(diào)整，以提高模型的準確性。交通量作為反映道路負荷程度的重要參數(shù)，其取值通過交通流量檢測儀進行測量。在環(huán)形交叉口的各個進口道和出口道設置交通流量檢測儀，實時采集車輛的通過數(shù)量和時間信息。為了確保數(shù)據(jù)的準確性和代表性，對交通量的測量需要持續(xù)一定的時間，一般選擇在工作日的高峰時段和非高峰時段分別進行測量，以獲取不同交通流量條件下的數(shù)據(jù)。對采集到的交通量數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，去除異常值和噪聲數(shù)據(jù)，然后根據(jù)研究需要進行數(shù)據(jù)處理，如計算平均交通量、高峰小時交通量等。其他參數(shù)，如中心島半徑、環(huán)道寬度、交織段長度等幾何參數(shù)，通過實地測量和查閱相關的道路設計圖紙來確定；讓行規(guī)則、行人與非機動車流量等交通管理參數(shù)，則通過實地觀察和問卷調(diào)查等方式獲取。通過綜合運用多種方法和手段，準確確定模型中各參數(shù)的值，為構(gòu)建準確的通行能力計算模型奠定基礎。4.2.3模型公式推導改進后的通行能力計算公式基于交通流理論和排隊論進行推導。首先，考慮環(huán)形交叉口的交織段通行能力。交織段是車輛在環(huán)形交叉口內(nèi)進行交織行駛的區(qū)域，其通行能力對整個環(huán)形交叉口的通行能力起著關鍵作用。根據(jù)交通流理論，交織段的通行能力與車輛的交織行為、車頭時距以及交通流的密度等因素密切相關。假設交織段內(nèi)的車輛行駛符合一定的規(guī)律，即車輛在交織段內(nèi)以相對穩(wěn)定的速度行駛，且保持安全的車頭時距。設交織段的長度為L，寬度為W，車輛的平均車頭時距為h，則交織段的理論通行能力C_{0}可以表示為：C_{0}=\frac{3600}{h}，其中，3600為一小時的秒數(shù)，h為平均車頭時距（秒）。然而，在實際交通中，交織段的通行能力還受到多種因素的影響，如車輛的類型、交通流的不均勻性以及駕駛員的行為等。因此，需要對理論通行能力進行修正。引入修正系數(shù)\alpha來考慮這些因素的影響，修正系數(shù)\alpha的取值范圍為0\lt\alpha\lt1，其值根據(jù)實際交通狀況和相關研究成果確定。則修正后的交織段通行能力C_{1}為：C_{1}=\alpha\times\frac{3600}{h}?？紤]環(huán)形交叉口的進口道通行能力。進口道是車輛進入環(huán)形交叉口的通道，其通行能力受到進口道的車道數(shù)、交通量以及車輛的匯入行為等因素的影響。假設進口道的車道數(shù)為n，每個車道的飽和流率為S，則進口道的理論通行能力C_{2}可以表示為：C_{2}=n\timesS。同樣，在實際交通中，進口道的通行能力也需要考慮多種因素的影響，如交通組成、車道利用率以及車輛的排隊情況等。引入修正系數(shù)\beta來考慮這些因素的影響，修正系數(shù)\beta的取值范圍為0\lt\beta\lt1，其值根據(jù)實際交通狀況和相關研究成果確定。則修正后的進口道通行能力C_{3}為：C_{3}=\beta\timesn\timesS?？紤]環(huán)形交叉口的出口道通行能力。出口道是車輛離開環(huán)形交叉口的通道，其通行能力受到出口道的車道數(shù)、交通量以及車輛的駛出行為等因素的影響。假設出口道的車道數(shù)為m，每個車道的飽和流率為T，則出口道的理論通行能力C_{4}可以表示為：C_{4}=m\timesT。引入修正系數(shù)\gamma來考慮交通組成、車道利用率以及車輛的排隊情況等因素的影響，修正系數(shù)\gamma的取值范圍為0\lt\gamma\lt1，其值根據(jù)實際交通狀況和相關研究成果確定。則修正后的出口道通行能力C_{5}為：C_{5}=\gamma\timesm\timesT。綜合考慮交織段、進口道和出口道的通行能力，改進后的無信號環(huán)形交叉口通行能力計算公式為：C=\min(C_{1},C_{3},C_{5})，即環(huán)形交叉口的通行能力取交織段通行能力、進口道通行能力和出口道通行能力中的最小值。在這個公式中，C表示無信號環(huán)形交叉口的通行能力（輛/h）；C_{1}為修正后的交織段通行能力（輛/h）；C_{3}為修正后的進口道通行能力（輛/h）；C_{5}為修正后的出口道通行能力（輛/h）。通過這個公式，可以較為準確地計算無信號環(huán)形交叉口的通行能力，為交通規(guī)劃和管理提供科學的依據(jù)。五、延誤計算模型研究5.1延誤的定義與分類在交通工程領域，延誤是衡量交通運行效率和服務水平的重要指標，它反映了車輛在行駛過程中因受到各種因素的干擾而損失的時間。延誤指車輛在行駛中，由于受到駕駛?cè)藷o法控制的或意外的其他車輛的干擾或交通控制設施等的阻礙所損失的時間。從不同的角度和應用場景出發(fā)，延誤可分為多種類型，常見的有行程延誤、停車延誤和運行延誤。行程延誤是指車輛在實際行駛過程中，從出發(fā)地到目的地所花費的總時間與在理想自由流狀態(tài)下行駛相同路徑所需時間的差值。它涵蓋了車輛在整個行程中受到的各種延誤因素的綜合影響，包括道路條件、交通流量、交通控制設施以及駕駛員行為等。例如，在高峰時段，車輛在城市道路上行駛，由于交通擁堵，頻繁停車、啟動，導致行程延誤增加。在某城市的一次交通調(diào)查中，通過對多條道路的車輛行程時間進行監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)高峰時段的行程延誤平均達到了[X]分鐘，是平峰時段的[X]倍，這表明行程延誤在交通高峰時段對車輛行駛效率的影響十分顯著。停車延誤是指車輛在行駛過程中，由于停車而損失的時間，它與車輛的停放時間相對應，包括車輛從起點停止的反應時間。停車延誤通常是由于交通信號燈、交通管制、交通事故或車輛排隊等原因?qū)е萝囕v停止行駛所產(chǎn)生的。在信號控制交叉口，車輛需要在紅燈期間停車等待，這就產(chǎn)生了停車延誤。通過對某信號控制交叉口的實地觀測，在一個信號周期內(nèi)，車輛的平均停車延誤時間約為[X]秒，且隨著交通流量的增加，停車延誤時間呈上升趨勢。停車延誤不僅會影響車輛的行駛速度和效率，還會增加駕駛員的等待時間和燃油消耗，對交通運行產(chǎn)生負面影響。運行延誤則是指車輛在行駛過程中，由于交通流的干擾、道路條件不佳等因素導致車輛實際行駛速度低于自由流速度而產(chǎn)生的延誤。運行延誤不包括停車時間，主要反映了車輛在行駛過程中的受阻情況。在混合交通流中，非機動車和行人的存在會干擾機動車的正常行駛，導致機動車的行駛速度降低，從而產(chǎn)生運行延誤。在某路段，由于非機動車和行人較多，機動車的平均行駛速度比自由流速度降低了[X]km/h，由此產(chǎn)生的運行延誤平均為[X]分鐘。運行延誤的存在會降低道路的通行能力，影響交通流的流暢性。不同類型的延誤在交通運行中具有不同的表現(xiàn)形式和影響程度。行程延誤是對整個行程時間損失的綜合體現(xiàn)，能夠全面反映交通系統(tǒng)的運行效率；停車延誤直觀地反映了車輛因停車等待而浪費的時間，與交通控制設施和交通擁堵狀況密切相關；運行延誤則主要體現(xiàn)了交通流內(nèi)部的相互干擾以及道路條件對車輛行駛速度的影響。在實際交通分析中，需要根據(jù)具體的研究目的和需求，綜合考慮不同類型的延誤，以準確評估交通運行狀況，為交通規(guī)劃、管理和控制提供科學依據(jù)。5.2現(xiàn)有延誤計算方法分析5.2.1基于排隊論的方法排隊論作為一種經(jīng)典的數(shù)學理論，在交通領域的延誤計算中有著廣泛的應用，其核心原理是將交通流視為排隊系統(tǒng)，把車輛看作排隊的顧客，道路設施則看作服務臺。在無信號環(huán)形交叉口的場景下，車輛到達環(huán)形交叉口的進口道可看作顧客到達排隊系統(tǒng)，而車輛通過環(huán)形交叉口的交織段或出口道則相當于顧客接受服務并離開系統(tǒng)。假設車輛的到達服從泊松分布，即車輛在單位時間內(nèi)到達的概率符合泊松分布的概率密度函數(shù)：P(X=k)=\frac{\lambda^{k}e^{-\lambda}}{k!}，其中X表示單位時間內(nèi)到達的車輛數(shù)，k為實際到達的車輛數(shù)，\lambda為單位時間內(nèi)車輛的平均到達率。車輛在環(huán)形交叉口內(nèi)的服務時間，即通過交織段或出口道的時間，服從負指數(shù)分布，其概率密度函數(shù)為：f(t)=\mue^{-\mut}，其中t為服務時間，\mu為平均服務率。在這樣的假設下，可利用排隊論中的相關模型，如M/M/1模型（顧客到達服從泊松分布，服務時間服從負指數(shù)分布，單服務臺模型）或M/M/c模型（多服務臺模型，其中c為服務臺數(shù)量，在環(huán)形交叉口可理解為交織段或出口道的車道數(shù)）來計算車輛在環(huán)形交叉口的延誤?；谂抨犝摰姆椒ㄔ谝欢l件下具有較高的適用性。當交通流相對穩(wěn)定，車輛到達和服務時間的分布符合假設條件時，該方法能夠較為準確地計算出車輛的延誤。在交通量較小且波動不大的無信號環(huán)形交叉口，車輛的到達基本符合泊松分布，服務時間也近似服從負指數(shù)分布，此時運用排隊論方法計算延誤能夠得到較為可靠的結(jié)果。該方法具有一定的理論基礎，能夠從數(shù)學角度清晰地描述交通流的運行過程和延誤產(chǎn)生的機制，為交通分析和管理提供了有力的工具。然而，該方法也存在明顯的局限性。在實際交通中，車輛的到達和服務時間往往并不完全符合假設的分布。交通流具有較強的隨機性和復雜性，受到交通需求、駕駛員行為、交通事件等多種因素的影響，車輛到達可能出現(xiàn)集中到達或突發(fā)變化的情況，服務時間也會因車輛類型、交織段的交通狀況等因素而產(chǎn)生較大波動。在高峰時段，交通量突然增大，車輛到達不再服從泊松分布，此時基于排隊論的方法計算出的延誤與實際情況可能存在較大偏差。該方法在考慮復雜交通條件時存在不足，難以準確反映交通擁堵、交通事故等特殊情況下的延誤情況。在發(fā)生交通事故導致部分車道堵塞時，排隊論模型無法很好地處理這種突發(fā)的交通變化，計算結(jié)果的準確性會受到嚴重影響。5.2.2基于跟馳模型的方法基于跟馳模型的延誤計算方法，其核心思路是通過建立車輛跟馳模型來描述車輛在行駛過程中的速度、間距等變化規(guī)律，進而分析車輛在無信號環(huán)形交叉口的延誤情況。跟馳模型主要研究在無法超車的單車道上，前車的行駛狀態(tài)如何影響后車的行駛行為。其中，常用的跟馳模型有線性跟馳模型和非線性跟馳模型。線性跟馳模型假設后車的加速度與前車和后車的速度差成正比，其基本公式為：a_{n}(t+\Deltat)=\lambda[v_{n-1}(t)-v_{n}(t)]，其中a_{n}(t+\Deltat)表示第n輛車在t+\Deltat時刻的加速度，\lambda為反應靈敏度系數(shù)，v_{n-1}(t)和v_{n}(t)分別表示第n-1輛車和第n輛車在t時刻的速度。非線性跟馳模型則考慮了更多的因素，如駕駛員的反應特性、車輛的動力學特性等，使模型更加符合實際情況。在無信號環(huán)形交叉口，利用跟馳模型計算延誤時，首先需要確定車輛在進入環(huán)形交叉口前、在環(huán)形交叉口內(nèi)以及離開環(huán)形交叉口時的初始條件，如車輛的初始速度、間距等。然后，根據(jù)跟馳模型的公式，逐步計算車輛在不同時刻的速度、位置等參數(shù)。通過模擬車輛在環(huán)形交叉口的行駛過程，可以得到車輛在各個階段的延誤時間。在某無信號環(huán)形交叉口的模擬中，通過跟馳模型計算得到車輛在交織段的平均延誤時間為[X]秒。基于跟馳模型的方法在描述車輛實際行駛延誤方面具有一定的優(yōu)勢。它能夠較為細致地考慮車輛之間的相互作用，反映出車輛在行駛過程中的加減速、排隊等動態(tài)行為對延誤的影響。在交通流密度較大的情況下，車輛之間的跟馳關系緊密，跟馳模型能夠準確地描述車輛的行駛狀態(tài)變化，從而更準確地計算出延誤。跟馳模型還可以考慮駕駛員的行為特性，如駕駛員的反應時間、駕駛風格等，使計算結(jié)果更符合實際情況。不同駕駛風格的駕駛員在跟馳過程中的速度調(diào)整和間距保持方式不同，跟馳模型可以通過調(diào)整參數(shù)來反映這些差異。但是，該方法也存在一些缺點。跟馳模型通常需要大量的參數(shù)來描述車輛和駕駛員的行為，這些參數(shù)的確定往往具有一定的難度，且不同的參數(shù)取值可能會導致計算結(jié)果的較大差異。駕駛員的反應靈敏度系數(shù)等參數(shù)，在實際中受到多種因素的影響，難以準確測量和確定。跟馳模型在處理交通流的復雜性方面還存在一定的局限性，對于交通流的突變、多車道交織等復雜情況，模型的準確性會受到影響。在環(huán)形交叉口的多車道交織段，車輛的行駛行為更加復雜，跟馳模型可能無法準確描述車輛之間的相互作用，導致延誤計算結(jié)果的偏差。5.3改進的延誤計算模型建立5.3.1模型構(gòu)建依據(jù)改進的延誤計算模型構(gòu)建緊密結(jié)合環(huán)形交叉口的交通特性以及實際運行狀況，全面考慮多個關鍵因素，旨在更精準地計算車輛在環(huán)形交叉口的延誤時間。交織段作為環(huán)形交叉口的關鍵區(qū)域，車輛在此處進行交織行駛，其延誤對整體延誤影響顯著。在交織段，車輛需要尋找合適的間隙進行匯入和駛出，這一過程受到交通流量、車輛速度、車頭時距等因素的影響。當交通流量較大時，車輛之間的間隙變小，尋找可插入間隙的難度增加，導致車輛在交織段的停留時間延長，延誤增大。通過對交織段交通流的細致分析，考慮車輛的交織行為、速度變化以及排隊情況，能夠更準確地描述交織段延誤的產(chǎn)生機制。進出口是車輛進出環(huán)形交叉口的通道，其延誤同樣不容忽視。進口處，車輛需要等待合適的時機進入環(huán)道，這受到環(huán)道內(nèi)交通狀況以及其他進口道車輛的影響。當進口交通流量較大時，車輛排隊等待的時間會增加，導致進口延誤增大。出口處，車輛需要順利駛出環(huán)道，與下游道路的交通流進行融合，若出口交通不暢或受到下游道路擁堵的影響，車輛在出口處的延誤也會增加?？紤]交通量、車型組成等交通流特性因素對延誤的影響。交通量的增加會導致車輛之間的相互干擾加劇，車輛需要更多的時間來完成交織、進出環(huán)形交叉口等操作，從而增加延誤。不同車型的尺寸、行駛速度和加速性能等存在差異，大型車由于車身較長、行駛速度相對較慢，在環(huán)形交叉口行駛時會占用更多的道路空間和時間，對其他車輛的行駛產(chǎn)生較大干擾，導致延誤增加。為了更準確地反映實際交通情況，改進的模型還納入了天氣、交通事件等隨機因素。惡劣天氣如暴雨、大雪等會降低路面的摩擦系數(shù)，影響車輛的行駛速度和制動性能，導致車輛在環(huán)形交叉口的行駛更加謹慎，延誤增加。交通事故和車輛故障等交通事件會導致道路局部擁堵，車輛需要繞行或等待，從而產(chǎn)生額外的延誤。通過綜合考慮這些因素，改進的延誤計算模型能夠更全面、準確地反映環(huán)形交叉口的實際延誤情況，為交通規(guī)劃和管理提供更可靠的依據(jù)。5.3.2模型計算步驟改進延誤模型的計算步驟涵蓋多個關鍵環(huán)節(jié)，以確保能夠準確計算車輛在無信號環(huán)形交叉口的延誤。首先是數(shù)據(jù)采集環(huán)節(jié)，通過實地觀測和交通流量檢測儀等設備，獲取環(huán)形交叉口的交通數(shù)據(jù)。在實地觀測中，采用視頻記錄的方式，對環(huán)形交叉口的交通運行狀況進行長時間的連續(xù)拍攝，以便后續(xù)對車輛的行駛軌跡、速度變化、車頭時距等進行詳細分析。利用交通流量檢測儀，在環(huán)形交叉口的各個進口道和出口道設置監(jiān)測點，實時采集交通量數(shù)據(jù)，記錄不同時間段內(nèi)車輛的通過數(shù)量。還需要測量環(huán)形交叉口的幾何參數(shù)，如中心島半徑、環(huán)道寬度、交織段長度等，這些參數(shù)對于準確計算延誤至關重要。通過問卷調(diào)查等方式，收集駕駛員的行為習慣、對交通規(guī)則的遵守情況等信息，這些因素也會對延誤產(chǎn)生影響。在獲取數(shù)據(jù)后，進行參數(shù)計算。根據(jù)采集到的交通量數(shù)據(jù)，計算各進口道和出口道的交通流量比，即各方向交通量與總交通量的比值。這一參數(shù)能夠反映不同方向交通流量的分布情況，對于分析交通流的不均衡性對延誤的影響具有重要意義。利用車輛的行駛速度數(shù)據(jù)，結(jié)合交通量和車頭時距數(shù)據(jù)，計算車輛的平均行駛速度和平均車頭時距。這些參數(shù)是后續(xù)計算延誤的重要依據(jù)，能夠反映車輛在環(huán)形交叉口的行駛效率和交通流的密集程度。根據(jù)不同車型的尺寸和行駛特性，確定車輛換算系數(shù)，將不同車型的車輛換算成統(tǒng)一的標準車型，以便進行統(tǒng)一的分析和計算。接下來是延誤計算環(huán)節(jié)。根據(jù)車輛在環(huán)形交叉口的行駛過程，將延誤分為交織段延誤、進口延誤和出口延誤分別進行計算。對于交織段延誤，基于交織段的交通流特性和車輛的行駛行為，利用交通流理論和排隊論等方法，建立交織段延誤計算模型?？紤]車輛在交織段的速度變化、排隊等待時間以及尋找可插入間隙的時間等因素，計算交織段的延誤時間。在計算進口延誤時，分析進口處車輛的排隊情況和等待時間，考慮進口交通流量比、車輛到達規(guī)律以及環(huán)道內(nèi)交通狀況等因素，建立進口延誤計算模型。通過模型計算出車輛在進口處的平均延誤時間。對于出口延誤，考慮出口交通流量比、下游道路的交通狀況以及車輛駛出環(huán)道的速度等因素，建立出口延誤計算模型，計算車輛在出口處的延誤時間。將交織段延誤、進口延誤和出口延誤相加，得到車輛在無信號環(huán)形交叉口的總延誤時間。在計算過程中，還需要根據(jù)實際情況對模型進行驗證和調(diào)整，確保計算結(jié)果的準確性和可靠性。六、實例分析6.1研究區(qū)域選取與數(shù)據(jù)采集6.1.1典型環(huán)形交叉口選擇本研究選取了位于[城市名稱]市中心區(qū)域的[交叉口名稱]環(huán)形交叉口作為研究對象，該交叉口具有顯著的典型性和代表性。從交通流量角度來看，該環(huán)形交叉口處于城市的核心商業(yè)區(qū)域與主要居住區(qū)之間，連接著多條城市主干道，是城市交通網(wǎng)絡中的關鍵節(jié)點。工作日早晚高峰時段，各進口道的交通流量均超過[X]pcu/h，高峰小時交通量更是高達[X]pcu/h以上，交通流量大且持續(xù)時間長，呈現(xiàn)出明顯的潮汐現(xiàn)象，早高峰時段從居住區(qū)駛向商業(yè)區(qū)的車輛居多，晚高峰則相反，這種復雜的交通流量狀況對環(huán)形交叉口的通行能力和運行效率提出了極高的挑戰(zhàn)。周邊用地類型復雜也是該環(huán)形交叉口的顯著特點。其周邊不僅有大型購物中心、寫字樓等商業(yè)設施，吸引了大量的商務出行和購物出行人群，導致車輛的短距離出行和頻繁轉(zhuǎn)向需求增加；還有多個大型居住區(qū)，居民的日常出行使得交通流量在早晚高峰時段高度集中。此外，附近還有學校、醫(yī)院等公共服務設施，進一步加劇了交通的復雜性和多樣性。學校上下學時段，接送學生的車輛會在交叉口附近聚集，與其他正常行駛的車輛相互干擾，增加了交通擁堵和延誤的可能性；醫(yī)院周邊的車輛出入也較為頻繁，且部分車輛需要在交叉口附近停車等待，對交通流的連續(xù)性產(chǎn)生較大影響。從道路條件來看，該環(huán)形交叉口的相交道路均為雙向六車道或八車道的主干道，道路等級高，但由于交通流量過大，現(xiàn)有的道路資源難以滿足交通需求。環(huán)形交叉口的中心島半徑為[X]m，環(huán)道寬度為[X]m，交織段長度為[X]m，這些幾何參數(shù)在一定程度上限制了車輛的行駛速度和通行能力。該環(huán)形交叉口的交通管理和控制方式相對傳統(tǒng)，僅依靠簡單的交通標志和標線來引導車輛行駛，缺乏有效的智能交通管理手段，難以應對復雜多變的交通狀況。綜合以上因素，選擇該環(huán)形交叉口進行研究，能夠更全面、深入地探討無信號環(huán)形交叉口在復雜交通條件下的通行能力及延誤問題，研究結(jié)果具有較高的實際應用價值和推廣意義。6.1.2數(shù)據(jù)采集方法與內(nèi)容本研究采用了人工觀測與視頻監(jiān)測相結(jié)合的方法進行數(shù)據(jù)采集，以確保獲取全面、準確的交通數(shù)據(jù)。人工觀測方面，組織專業(yè)的交通調(diào)查人員在環(huán)形交叉口的各個進口道和出口道設置觀測點，使用秒表、計數(shù)器等工具，對交通量進行實時記錄。在觀測過