生活方式已经得到质的改变，汽车出行方式已成为主流。近年来，我国城市机动车拥有量急剧增长，其中，2019年佛山市机动车保有量为311.5万，跃居全省第二。城市道路交通状况日趋紧张，而造成交通拥堵的主要症结是城市交叉口，交叉口是城市道路的重要节点，是人、车的主要交汇处，也是冲突点多、秩序混乱、交通事故的多发地带。快速增长的交通需求使交叉口掉头交通流量增加，加剧了交叉口的拥堵。设置掉头车道已成为众多城市解决交叉口掉头交通问题的重要手段。

掉头类型可分为交叉口内掉头、交叉口停止线前掉头、展宽段末端掉头和混合式这掉头四种方式。交叉口内掉头是交通管理规范中定义的最含混的一种运行方式，常常与左转车道共同。城市交叉口掉头的行为规范对城市交通的管理和运行具有重要意义，一般来说，道路出现拥堵的原因是交叉口的通行能力不足。因此，掉头车道的设计形式对交叉口的通行能力具有重要的影响。

1.2 研究目的

近年来佛山发展迅猛，道路建设进程加快，但交叉路口调头问题却很突出，急需解决方案。因此本项目将以佛山市各路口作为研究对象，对佛山城市掉头车道形式的通行量、车头时距、车道饱和流率等进行调查、统计分析和比较，最终得到不同形式掉头车道通行能力，为交叉口优化提供定量支撑，进一步提高交叉口通行能力，增强交叉口交通安全性，从而缓解城市交叉口拥堵。进而为佛山市交通现状的改善提供建议。本项目最终将改善现今交叉路口通行效率低下的问题，提高驾驶者对行车的满意度，增强安全性，且将间接增强经济活力。

2 数据的收集和处理

在基于研究佛山市交叉口掉头设置对同通行能力影响的目的上，我们选取了岭南大道北—季华五路交叉口北进口，岭南大道北—季华五路交叉口南进口和岭南大道—绿景路交叉口北进口作为调查对象进行研究，分别代表交叉口内部掉头方式、渐变段处掉头方式和混合方式（同时含有两种形式的掉头方式）。这些交叉口都是主干道与次干道的平面交叉形式，掉头车道坡度均小于1.5%，掉头车道内在高峰时段有一定数量的排队车辆。

利用人工记录的方式，在高峰时期记录车辆通过掉头车道停车线的时间，计算得到绿灯时间内的饱和车头时距。同时采集同方向直行车道和对对向直行车道有影响的直行车道的饱和车头时距，用于分析其运行特性的差异。另外，为消除绿灯开始时刻车辆启动损失时间和绿灯结束时刻车辆制动损失时间对饱和流率的影响，记录和分析计算时除去每个周期的前2辆车和后2辆车的车头时距数据。利用算数平均值法计算车辆通过停车线的车头时距。

3 道路图例

3.1 岭南大道北-季华路交叉口南进口

3.2 岭南大道北与季华五路交叉口北进口

3.3 岭南大道北-绿景二路交叉口

4 掉头车道交通流特性分析

为研究掉头方式对通行能力的影响，对掉头车道、同向直行车道及受影响的对向直行车道的交通流特性进行分析，包括车头时距特性分析和饱和流率及特性分析。

4.1 车头时距特性分析

饱和车头时距是稳定的连续车流的车头时距，反映出信号交叉口的饱和流率和通行能力，在完成对这类掉头方式的车头时距调查后，进行对车头时距的数据整理和分析，调查统计结果如下表1所示。根据各种掉头方式的车头时距数据统计出以下分布图，如图4至图6所示。

从以上车头时距数据统计折线分布图发现，直行车道的车头时距比较稳定，同向和对向直行车头时距平均水平保持在2.12s～2.43s，标准差在0.6之间浮动。而无论是哪种方式的掉头车道方式，其掉头车道车头时距的起伏相对比较大。

结合表4车头时距统计结果表，交叉口内掉头方式掉头车道的车头时距平均值为2.94s，标准差为0.64s;渐变段掉头方式掉头车道的车头时距平均值为3.63s，标准差为1.31s;混合式掉头方式中渐变段掉头车头时距平均值为4.25s，标准差为1.35s，交叉口内掉头车头时距平均值为3.70s，标准差为1.30s。由此发现在渐变段掉头的车头时距最大，车辆在此处掉头时受对向直行车辆干扰，完成掉头所需时间长而不稳定，而交叉口内的车辆掉头受信号灯控制，因此车辆掉头所需时间少而稳定。

4.2 车道通行能力模型

不同的掉头方式影响不同类型的通行能力。渐变段掉头方式主要影响道路路段的通行能力，其他掉头方式都会影响交叉口的通行能力。所以，通行能力的计算模型需要包括路段通行能力模型和交叉口通行能力模型。

路段通行能力模型：

一条车道的通行能力：

交叉口通行能力模型：

交叉口进口道的通行能力：

通行能力修正系数：

其中，

——路段直行车头时距        ——左转车道车头时距

——右转车道车头时距       ——左转车道通行能力

——右转车道通行能力       ——车道宽度修正系数

——车辆类型修正系数       ——非机动车流修正系数

4.3 基于掉头方式对道路通行能力影响的计算

4.3.1 交叉口内掉头

由于城市道路交叉内的掉头一般会受信号控制，这个掉头方式主要影响同向直行通行能力与该方式掉头通行能力。

4.3.2 渐变段掉头

渐变段掉头由于很多车辆需要变道进行掉头，所以这会给道路增加了延误。那么这种掉头方式主要影响该方式的掉头通行能力、同向通行能力、对向直行通行能力。

4.3.3 混合式掉头

本次研究混合式掉头是选择交叉口内掉头与渐变段掉头两种方式结合，也就是说这种方式的主要影响通行能力就是两种方式所影响的通行能力的整合。

根据通行能力计算模型，结合调查数据，得出各种方式所影响的通行能力，如下表：

说明：由于该条道路主要服务对向是社会小型客车，车辆类型修正系数。根据现场调查，渐变段掉头方式的专用道是3.5米，其他直行车道和掉头车道均3.25米。城市主干路不受慢性交通影响，那么非机动车修正系数。由于路段渐变段不受信号保护，掉头时需要观察选择时机进行掉头，由网上数据分析，把该掉头通行能力进行修正，其修正系数是0.8。

4.4 数据分析

由于三个掉头设置路段都是城市主干路且速度是60km/h，该道路所以在理想状态下单条车道的通行能力是1800pcu/h。由该表可以看出，凡有掉头设置，都会影响该道路的通行能力。

分析该表的通行能力，交叉口内掉头的通行能力三个掉头方式最高的，而渐变段掉头是最低的。这可以得出交叉口内掉头（受信号保护情况下）的效益是最高的。但三种掉头方式中，交叉口内掉头方式的同向直行的通行能力最低的;其他两种的掉头方式的同向直行通行能力差不多。对对向直行车辆影响的掉头方式中，混合式影响最大，渐变式掉头对对向的影响也有，但可以接受。

混合式的掉头设置是一种特殊的设置方式，为了减少掉头后车辆频繁变道加大对向道路的延误，分别设置两个掉头方式。前一个掉头的车辆只能掉头且不变道，交叉口的掉头方式在掉头时可以完成变道，且不会影响对向的行驶车辆，因为这个会受到设置的信号保护。

由此可见，在城市主干路上，交叉口内掉头所带来的效益比渐变段掉头带来的效益高。虽然渐变段掉头可以使掉头车辆不受影响，但对于高车流量的主干路，会给对向车道带来比较大的延误，所以，在城市主干路设置掉头可以优先选择交叉口内掉头方式。

5 结语

通过对相同道路等级上不同种类的交叉口掉头车道设置经行调查研究，分析了各种不同类型下掉头车辆对道路通行能力的影响，发现在城市主干路上，设置交叉口内掉头车道所带来的道路通行效益要比设置成渐变段掉头车道和混合式掉头车道的通行效益要理想的多。通过使用路段通行能力模型较为精准的计算出各个车道的通行能力。因为调查时间选取的是工作日的晚高峰，所以所计算的最大通行能力是较为准确的。这项研究是没有考虑选取路段交通事故對通行能力的影响的，若有交通事故存在，则研究的结论可能不同。

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