Mobility, safety, and environmental sustainability are priorities in the geometric design of roundabouts. This paper presents a multi-objective optimization model that determines the geometric design elements of single-lane roundabouts using all three objectives. The user can specify weights for the objectives, or the model can determine the optimal weights. Mobility is defined in terms of roundabout delay and modeled using the United Kingdom empirical model. Safety is modeled in terms of collision frequency based on the methodology of the Highway Safety Manual. Environmental sustainability is represented by vehicle emissions (nitrogen oxides, hydrocarbons, carbon dioxide, and carbon monoxide) and is modeled using the vehicle-specific power methodology. The proposed model directly identifies the optimal geometric dimensions (decision variables) of the roundabout, including entry width, exit width, approach half-width, circulatory width, effective flare length, entry radius, entry angle, and inscribed circle diameter. The input data to the model include traffic data, site conditions, and limitations based on design guidelines. Application of the proposed model is illustrated using two actual roundabouts. The comparison results show that the proposed model provides substantial improvements in safety, mobility, and environmental sustainability compared with existing conditions. In addition, the model requires much less effort to apply compared with the traditional iterative method, and as such should be of interest to highway designers.

机动性，安全性和环境可持续性是环形交叉路口几何设计中的优先事项。本文提出了一个多目标优化模型，该模型使用所有三个目标来确定单车道回旋处的几何设计元素。用户可以为目标指定权重，或者模型可以确定最佳权重。移动性是根据回旋延迟定义的，并使用英国的经验模型进行建模。根据《公路安全手册》的方法，以碰撞频率对安全性进行建模。环境可持续性以车辆排放物（氮氧化物，碳氢化合物，二氧化碳和一氧化碳）为代表，并使用特定于车辆的动力方法进行建模。所提出的模型直接确定回旋处的最佳几何尺寸（决策变量），包括入口宽度，出口宽度，进近半宽度，循环宽度，有效喇叭口长度，入口半径，入口角和内接圆直径。模型的输入数据包括交通数据，工地条件和基于设计准则的限制。使用两个实际的环形交叉路口说明了所提出模型的应用。比较结果表明，与现有条件相比，所提出的模型在安全性，机动性和环境可持续性方面提供了实质性的改进。此外，与传统的迭代方法相比，该模型所需的工作量更少，因此高速公路设计人员应该对此感兴趣。接近半角，循环宽度，有效喇叭口长度，进入半径，进入角度和内切圆直径。模型的输入数据包括交通数据，工地条件和基于设计准则的限制。使用两个实际的环形交叉路口说明了所提出模型的应用。比较结果表明，与现有条件相比，所提出的模型在安全性，机动性和环境可持续性方面提供了实质性的改进。此外，与传统的迭代方法相比，该模型所需的工作量更少，因此高速公路设计人员应该对此感兴趣。接近半角，循环宽度，有效喇叭口长度，进入半径，进入角度和内切圆直径。模型的输入数据包括交通数据，工地条件和基于设计准则的限制。使用两个实际的环形交叉路口说明了所提出模型的应用。比较结果表明，与现有条件相比，所提出的模型在安全性，机动性和环境可持续性方面提供了实质性的改进。此外，与传统的迭代方法相比，该模型所需的工作量更少，因此高速公路设计人员应该对此感兴趣。和基于设计准则的限制。使用两个实际的环形交叉路口说明了所提出模型的应用。比较结果表明，与现有条件相比，所提出的模型在安全性，机动性和环境可持续性方面提供了实质性的改进。此外，与传统的迭代方法相比，该模型所需的工作量更少，因此高速公路设计人员应该对此感兴趣。和基于设计准则的限制。使用两个实际的环形交叉路口说明了所提出模型的应用。比较结果表明，与现有条件相比，所提出的模型在安全性，机动性和环境可持续性方面提供了实质性的改进。此外，与传统的迭代方法相比，该模型所需的工作量更少，因此高速公路设计人员应该对此感兴趣。