新建道路平面交叉口设计要点分析

2015-10-20王永鹏侯光旭

城市道桥与防洪 2015年9期

关键词：新城区左转交叉口

王永鹏,侯光旭

(1.河北省城乡规划设计研究院,河北石家庄 050000；2.上海市政工程设计研究总院(集团)有限公司,上海市 200092)

新建道路平面交叉口设计要点分析

王永鹏1,侯光旭2

(1.河北省城乡规划设计研究院,河北石家庄 050000；2.上海市政工程设计研究总院(集团)有限公司,上海市 200092)

道路交叉口是道路网的节点,相交道路的各种车辆和行人都要在交叉口处汇集、通过以及转向,一个好的交叉口设计对道路交通组织的顺畅性、交通安全性以及道路景观都起着至关重要的作用。结合淄博新城区道路建设经验,针对现在道路交叉口设计中存在的问题,从道路交叉口的交通组织设计、平面及竖向设计、路面结构设计、附属设施设计等4个方面进行了论述,提出了完整的设计思路和一些好的经验做法,对道路建设的标准化、规范化具有较好的借鉴意义。

道路平面交叉口；交通组织设计；平面设计；路面结构设计；附属设施

0 引言

道路交叉口是道路网的节点,使各级道路由线扩展到面,由于相交道路上的各种车辆和行人须汇集于交叉口后转向其他道路,这时车辆与车辆之间、车辆与过街人非之间相互干扰,尤其以机动车辆与非机动车辆之间的干扰为甚,不但容易造成交通阻塞、降低行驶速度和通行能力,而且容易发生交通事故。因此做好交叉口的设计对整个道路网系统运行效果的好坏起着至关重要的作用。另外,鉴于交叉口在道路交通体系中特殊作用,在交叉口处的路面结构设计、景观设计、交通设施及其它服务设施的设置理应提出比一般路段更高的要求,以营造通畅、和谐的交通环境与人文景观,实现以人为本的设计目标［1］。本文在总结淄博新城区道路建设经验的基础上加以论述。

1 设计中常见问题

(1)问题一：交叉口实体设计与交通设计脱节

交叉口平面、交通组织等设计前缺少交通设计环节或者交通设计与交通规划阶段的路段交通量、交叉口转向交通量预测结果不匹配,建成的交叉口不能适应未来的交通发展,成为路网中的拥堵点,造成在道路运营期间不断的进行改造。

(2)问题二：平面及竖向设计参数选取不合理

设计人员对交叉口平面设计参数的选取不严谨,过大或过小缘石转弯半径、渠划岛位置、车道宽度等均会对交通安全、通行能力造成不利影响。交叉口内竖向设计不合理,导致交叉口内积水,影响交通安全和路面结构的寿命。

(3)问题三：路面结构强度不足导致病害严重

在道路路面结构设计时,一般整条道路仅考虑同一种结构,没有考虑到车辆在交叉口内频繁的启动、刹车、转向等对路面的冲击荷载,而且在交叉口内的交通量为相交道路交通量的叠加,寿命期内累计轴载次数会比一般路段大,因此会产生较多的路面病害,大大减少交叉口内路面结构的使用寿命。

(4)问题四：各种附属设施不齐全、设置不合理或建设滞后

交通标志、标线、信号灯、照明、交通渠划岛、过街横道、人行过街安全岛、无障碍设施、护栏等各种各样的附属设施是道路交叉口安全、高效运行的保障,但在实际设计中由于各种原因造成各种附属设施不齐全或设置不合理。另外由于建设不同步,当后期发现某种设施需要埋设时,对道路进行开挖和恢复,造成“马路拉链”现象时有发生,而且交叉口范围内通常是“重灾区”。

2 交通组织设计

2.1 机动车道设计

交叉口机动车道的车道数是由预测交通量、设计服务水平和用地面积共同决定的。交叉口的进口道主要有直行车道、左转车道、右转车道、调头车道等,出口道主要有直行车道、相交道路专用右转出口道。

淄博新城区道路交叉口进口道数量及车道功能设计时,采用交叉口通行能力与路段通行能力相适应的方式进行设计,即Nm≈CAP(左+直+右)。

式中：Nm——路段机动车单向车道设计通行能力(pcu/h)；

CAP(左+直+右)——交叉口进口道通行能力(pcu/h)。

以某主—主交叉口为例,四个方向路段均为单向3车道,车道宽度3.5 m,根据各个方向的交通量预测及交叉口交通能力的计算结果,交叉口共需要3个直行车道和左转、右转专用车道各1个。根据交叉口用地情况,分别压缩中央分隔带和侧分带开辟左、右转车道,车道宽度全部采用3.25 m。相应的交叉口出口道则采用3个直行车道+1个右转专用出口道,车道宽度与路段一致,为3.5 m,交叉口样式见图1。此外,不管是压缩分隔带或者偏移中线开辟左转车道,应计算各个车道在平面上的分布,确保进、出口道的直行车道直接对应,或者稍有差别时设置直行导流线,减少机动车在交叉口内因调整方向造成交通流紊乱。

图1 交叉口平面图

另外,对于设置有中央分隔带的道路,对掉头车道应有单独的考虑,目前较为常规的做法主要有三种：

(1)前掉头：在远离交叉口的位置设置,如图1中位置1所示,这种方式不受信号灯控制,车辆自由掉头,但当掉头车辆较多时,在进口道影响其它车辆进入蓄车段,在出口道影响直行车辆加速驶离交叉口。适用于近期交通量较小或掉头车辆极少的情况。

(2)后掉头：与左转车道设置在一起,受信号灯控制,跟随左转车辆一起放行,但车辆需要2次通过过街横道,尤其在出口道,掉头车辆会与提前进入过街安全岛的行人、非机动车冲突,影响交通安全和加大交叉口内交通负担,降低左转车的通行效率。适用于远期交通量较大或掉头车辆较多时。

(3)前后混合掉头：在靠近停止线前设置专门掉头车道,如图1中位置2所示,受信号灯控制,跟随左转车辆一起放行,在掉头车道处增设一个掉头信号灯。允许少量车跟随左转车进入交叉口掉头,大部分掉头车在掉头车道开口处掉头。可能存在部分掉头车辆强行在掉头车道掉头,影响后面左转车进入左弯待转区,并且为了防止影响对向直行车辆,需要增加直行车辆的清空时间,增加黄灯时间,降低绿信比,进而影响整个个交叉口的通行能力。适用于远期交通量较大或掉头车辆较多时。

淄博新城区道路一般采用的是前后混合掉头的方式。

2.2 人非交通组织模式及路权划分

机动车、非机动车与行人均需要在交叉口内交汇、通过,良好的交通组织模式和清晰的路权划分对交叉口内的交通安全、通行效率具有重要的正面意义。

2.2.1 人非交通组织模式

行人、非机动车直接左转,与左转机动车混行,由于交叉口内没有明确的路权划分,这种组织方式对交叉口内的交通安全有较大的隐患,经常出现因交通事故造成交叉口的交通堵塞,而且还会由于路权不确定造成事故责任不清的问题。因此在淄博市新城区的道路设计时禁止采用上述方式,而是采用是人、非左转二次过街的方式,见图2。

2.2.2 路权的划分

采用人、非左转二次过街的交通组织方式,为在交叉口内划分明确的路权提供了有利条件。非机动车过街横道线内侧、停止线外侧为非机动车行驶路权范围,两条线之间的范围为人非过街路权范围(信号控制交叉口,与机动车分时通过)。淄博市新城区道路采用的是标线划分的方式,除此之外,若人行道、非机动车道采用彩色沥青或其它形式的结构和颜色时,可以将这种结构和颜色应用于这一范围,这样能够使人、非道路全线连续,能更好的引导行人、非机动车通行［2］。

3 平面及竖向设计

3.1 平面设计

3.1.1 渠划段及渐变段长度

渠划段长度应满足车辆排队长度的需要,尤其是通过压缩侧分带、拓宽红线设置右转车道和通过压缩中央分隔带、偏移中线设置左转车道时,应按照左、直、右排队长度中最长的来设计渠划段,以防止相邻车道排队车辆阻挡后面车辆进入相应车道排队,造成“短车道”现象,长度计算应以停止线处起算。对于宽度渐变段的长度应以满足车辆按照S形行车轨迹横移展宽宽度所需的距离。例如,在淄博新城区道路设计中,主干路,设计速度60 km/h,渠划段长度为80 m,渐变段长度为50 m。

3.1.2 缘石转弯半径

缘石转弯半径的大小直接影响着交叉口的规模,有些城市道路建设刻意的加大转弯半径,修建超大规模的交叉口,这种做法除了增加占地和提高造价以外,还会因为右转车辆速度过快造成交通安全隐患。因此,在缘石转弯半径应按照规范当中交叉口最低设计车速选取,即0.5 V(道路设计速度)所对应的半径值。

3.1.3 渠划岛、安全岛的布置

(1)渠划岛

渠划岛一般指的是三角渠划岛,见图3,三角渠划岛的设置能够减短人行过街横道的长度、规范右转车辆行驶轨迹的作用,但同时也加大了交叉口的规模,因此适用于设计车速较高、道路较宽的情况。渠划岛的位置应根据车道功能划分情况确定,而且还要预留出路缘带宽度及规范当中要求的偏移距离,渠划岛的大小除了满足过街行人、非机动车驻足面积外,还应满足种植绿化所需的最小面积。另外对于面向车辆行驶方向的一侧应设置明显的提示标示和防护措施,防止车辆冲向渠划岛,造成交通事故。对于一般的城市主、次干路的交叉口,应尽量减少设置渠划岛,以减少交叉口规模、降低造价。

(2)安全岛

安全岛主要指的是位于中央分隔带的二次过街安全岛,由于位于机动车道内,其本身就是一种障碍物,因此其位置应避开对向最内侧的直行车道、向后退出左转车辆的行使轨迹。由于左转弯需要占用绿灯时间或直行车辆的空档,因此应尽量的提高其行使速度,以增加左转车道的通行能力。淄博新城区道路设计时,左转弯车辆行驶轨迹按照规范中交叉口最高设计车速选取,即0.7V(道路设计速度)所对应的半径值。

3.2 竖向设计

道路交叉口进行竖向设计主要解决的是道路标高的顺接、车辆行驶舒适性及道路排水等问题。对于淄博新城区位于平原区的道路,交叉口竖向设计最主要的是排水问题,由于,交叉口范围内汇水面积大,径流从路中汇流至道路边缘的时间长,因此应加大交叉口范围内的边缘排水纵坡和雨水口的泄水能力。淄博新区道路设计时采用的是在缘石转弯半径中点处设置双箅雨水口并压低其标高,使双向设计范围内路面边缘的纵坡不小于0.5%,见图4。

图4 交叉口竖向设计图

4 路面结构设计

不管是公路还是城市道路,由于车辆在路口处频繁的启动、刹车等特殊原因,造成交叉口内的道路车辙十分严重,通过对淄博市各级道路取芯研究发现,对于车辙产生的原因主要有：

(1)结构性车辙：沥青面层在温度、荷载的反复作用下产生剪切破坏,导致塑性剪切流变,在车轮作用位置被压缩下陷；路面基层在重载作用下,由于自身的强度和刚度不足,从而产生永久变形。这种车辙一般深度和宽度都比较大,而且还经常伴有泛油、网裂等病害,多出现在货运公路和公交车较多的城市道路交叉口。

(2)磨损性、压缩性车辙：由于轮胎摩擦造成沥青面层逐渐被磨耗、减薄；由于荷载作用,路面结构层逐渐被压实,而出现的轻微下陷。这种车辙较浅,其他并发病害较少,多出现在车辆荷载较小的城市道路。

鉴于上述情况,在淄博市新城区道路建设中针对不同的道路性质,对交叉口的进口道(包括渐变段)和缘石转弯半径范围内路面结构进行了加强处理,见图5。

图5 交叉口结构加强范围

以货运为主的公路,在加强范围内采用钢筋混凝土路面,如在205省道、309国道上采用的钢筋混凝土路面结构为：28 cm水泥混凝土路面(加单层钢筋网片)+18 cm水泥稳定碎石+18 cm 12%石灰土。

以客运为主的道路,由于环境、景观要求较高,因此,在路面结构加强范围内通过对沥青路面的特殊处理来实现减轻车辙的目的。首先是上面层沥青采用改性沥青,其次是中面层、下面层的沥青混凝土内掺加抗车辙剂,如新城区内的主干路,在加强范围内的沥青面层组合为：4 cm细粒式沥青混凝土(AC-13C,SBS改性沥青)+8 cm粗粒式沥青混凝土(AC-25C,外加5%抗车辙剂)。

采取上述措施后,新城区内的道路从2006年至2010年陆续竣工通车至今,交叉口内的车辙现象几近消失,取得了较好的应用效果。

5 附属设施设计

道路平面交叉口的交通管理及有关附属设施包括交通信号灯、交通岛、交通标志、交通标线、隔离设施、排水、照明、绿化、景观及环境保护设施等,在交叉口设计时采用了一体化的设计思想,将地上、地下的设施、管线进行了统一考虑,使交叉口内的各种设施布置合理,景观效果较好。其主要设计要点有：

(1)综合考虑地上设施的布置,尽量减少设施杆件

多个标志牌在同一位置设置时采取合杆、合牌设置,减少杆件数量和牌面大小不统一造成的视觉混乱；有其它设施杆件时,标志牌优先考虑与其合杆设置；信号灯采用双叉悬臂杆,近、远灯各一组,并与二次过街行人灯合杆设置；交叉口四角设置高杆灯照明,增加交叉口的照度和减少灯杆数量,见图6。

图6 交叉口设施布置图

(2)充分考虑地下管线的预留

交叉口内各种设施虽然在设计之初整体考虑,但一般会分期建设,此外还有一些市政管线需要在交叉口处横过路,因此在道路施工期间不能同期敷设的管线、设施基础等均应在道路设计时考虑预留,如信号灯、照明等预留镀锌钢管,特殊管材的管线如燃气、热力等不能按照设计管材预埋的,采用比设计管径大的钢筋混凝土管进行预埋,待管线敷设时方便其穿越道路,从而彻底解决交叉口处“马路拉链”现象。

(3)交叉口处稀植高大树木为行人、非机动车遮荫

以往设计时,为了保证视距,在交叉口的通视三角区内不能种植遮挡视线的树木,因此,在此区域内的绿化带一般以种植低矮灌木为主,但这样做的后果是整个交叉口范围内无任何遮荫,在夏季,行人、非机动车在交叉口处等待过街时被暴晒。因此,新城区道路设计时,在通视三角区内稀植高大乔木,间距为10～12 m,即减少对驾驶员视线的影响,也为行人、非机动车提供庇荫场所,在街角红线外的绿带内设计有大量的景观小品,增加人文景观,提升整个交叉口的景观效果。此外,交叉口四个街角处全部采用透水砖铺装,设置喷淋系统,与机动车道衔接时采用缓坡衔接,坡度不大于5%,降低气温、减少“热岛”效应,尽量为人非提供一个舒适的驻足空间。

图13 中央公园节点景观效果图

4 结语

本文结合湖南省湘潭市昭山示范区内昭华大道、昭山大道的工程实例,总结分析了南方丘陵地区生态道路设计时的一般原则。在山岭河湖密布、自然植被发育、生态环境优美的丘陵地区进行生态型道路设计时,在周边地块尚未出让开发,规划建设条件允许的情况下,应当本着生态自然、尊重环境的设计理念,在设计时顺应地形、依山就势,充分利用现状地形地貌与山岭河湖等自然资源,结合线位优化、上下行分幅、横断面错层等多种设计手段,并综合桥梁、绿化、步道、生态边坡等多种景观因素,打造融入自然、环境亲和的生态型市政道路。