城市道路几种典型交叉口渠化设计研究

2016-11-18肖叶枫

城市道桥与防洪 2016年7期

关键词：主路渠化右转

肖叶枫

（中交第一公路勘察设计研究院有限公司，陕西　西安 710075）

城市道路几种典型交叉口渠化设计研究

肖叶枫

（中交第一公路勘察设计研究院有限公司，陕西西安 710075）

城市道路平面交叉口是城市道路网的瓶颈，而交叉口的渠化设计是提高交叉口通行能力的重要方法之一。在提出渠化概念及作用的基础上，分析需重点考虑的渠化设计因素。结合工程实例，对城市道路几种典型的复杂平面交叉口的设计进行了探讨。

城市道路；四幅路交叉口；高架桥下交叉口；下沉式隧道上交叉口；渠化设计

0　引言

城市道路交叉口承担着各道路之间交通转换的功能，是城市道路网中制约和影响城市交通顺畅通行的关键因素，常常成为城市交通的拥堵瓶颈。城市道路功能一般是综合性的，需综合机动车、非机动车、行人三者的通行要求。在平面交叉口常常通过信号控制机动车辆、行人，附加交叉口渠化设计后，可较大提高机动车辆通过交叉口的速度，缓解交通拥堵，提高通行能力，减少交通事故。本文结合工程实例，对城市道路常见的几种交叉口渠化设计方案进行了研究。

1　渠化概念及作用［1］

在交叉口通过同步设计交通岛，标志、标线等附属设施，确定机动车、自行车和行人各自的通行权，达到人车分离，确保各自安全通行，即为渠化。

渠化设计的作用表现为：

（1）做好交通岛、标志标线的设计工作，让驾驶员和行人容易辨认对方的行驶轨迹或行走趋势，将速度和方向不同的车辆区分开，各自按照车道行驶，减少冲突点和交叉点，让车流有序地通过交叉口，充分提高交叉口的转换效率。

（2）利用交通岛或分隔带可作为非机动车、行人过路时避让车辆的安全岛，有效地保证非机动车与行人的安全，减少机动车与非机动车、行人的冲突。

2　渠化设计因素

2.1车道数的确定及设置方法［2］

2.1.1车道数的确定

对机动车的直行、左转、右转交通量进行预测或实际统计，再根据各转向的交通量确定进口道车道数。在用地条件不紧张的路段，应增加进口道车道数，满足各转向的车道数要求并设置左右转专用车道。根据上游各进口道同一信号相位流入的进口道车道数之和确定出口道车道数。采用如下计算方法确定进口道车道数。

（1）单个周期内直行专用车道的通行能力。

式中：T周为信号灯周期时间，取值范围60～90 s，特殊情况下可取120 s；t绿为绿灯时间；t损为绿灯亮时损失的时间，一般不考虑驾驶员反应并启动车辆的时间损失，只计加速阶段的损失时间，加速时间损失可用t加=v/2a计算，其中，v为直行机动车速度，m/s，a为平均加速度，小汽车取值范围0.6～0.7 m/s2，中型车取值范围0.5～0.6 m/s2，大型车取值范围0.4～0.5 m/s2；t间为连续越过停车线的两车平均间隔时间，小汽车可取2.5 s，大型车可取3.5 s，铰接车可取7.5 s。

（2）单个周期内右转专用车道的通用能力。右转不受灯控影响，考虑右转通用时间，采用下式计算：

式中：t右为不间断通过停车线断面的两右转车辆间隔时间，根据实测结果，大、小车各占50%时取4.5 s，单纯为小车时其平均值为3～3.6 s。因为行人、非机动车对右转车辆的通行影响，应根据实际情况考虑相应的系数进行折减。

（3）单个周期内左转专用车道的通行能力。

式中：n为可以左转弯的车辆数；t黄绿为左转车黄绿灯的时间，s；v左为车辆左转的运行速度，m/s；a为左转车的平均加速度，m/s2；t左为越过停止线的左转车车头时距，s。

2.1.2进出口车道设置方法［3］

进口车道为减速段，行车速度小于基本路段行车速度，甚至需要停止等候绿灯，为充分利用交叉口有限的空间，进口车道的宽度宜为3.25 m，困难情况下最小宽度可取3 m，条件非常受限时，甚至可以为2.8 m。车辆进入出口车道，一般会下意识加速，尽快驶离交叉口，车道宽度按正常路段车道宽考虑，取值3.5 m，条件紧张时可取值3.25 m。

进口道专用车道设置根据具体情况，综合考虑后可采用下列办法：

（1）在原直行车道中直接分出左转、右转、直行车道。

（2）压缩进口道的车道宽度，来增加进口车道数。

（3）如中央分隔带较宽，可适当压缩新增专用车道，但必须保证中央分隔带的最小宽度，新建交叉口不小于2 m，改建交叉口不小于1.5 m。

（4）压缩进口道车道宽度不能达到要求的，可采取偏移道路中心线的方法增加进口道的宽度。

（5）对于交叉口处用地不紧张时，可以展宽进口道来增加进口道的车道数。

新增的进口道车道数，需根据各转向所需要的车道数计算结果，合理分配路权。

2.2右转弯半径及车道加宽［3］

交叉口内的设计速度按交叉道路设计速度的50%～70%取值，直行车取大值，转弯车取小值。相交道路的道路等级不一致时，应综合考虑行车的平顺、安全、视距及与较低等级道路设计速度的协调性，保证行车速度平顺和安全过渡。

城市主干路最大设计速度为60 km/h，相应的转弯最大设计速度为30 km/h，如与支路相交，并且支路的设计速度为20 km/h，则参考规范给定的最小值，从运行速度的协调性角度看，取15 km/h的转弯设计速度也是可以的。根据右转弯设计速度，确定路缘石转弯半径，具体可按表1选取。

表1　路缘石转弯半径

转角导流岛的车道宽度应按设计速度及曲线半径大小设置车道加宽，并且注意车道加宽应适当，避免因过宽而引起车辆并行抢道。根据《城市道路交叉口设计规程》（CJJ 152—2010），具体加宽后的车道宽度应符合表2的规定。

表2　加宽后的右转车道宽度　m

表2只规定了曲线半径大于25 m具体加宽后的宽度，对于小于25 m的车道加宽，建议参照环道上大型车车道加宽值，考虑两侧路缘带综合确定，具体加宽值见表3的规定。

表3　右转半径小于25 m车道加宽值　m

2.3右转弯展宽段、展宽渐变段设计［3］

设计速度取正常路段的70%，时间按3 s考虑，计算进口道渐变段长度。并保证进口道渐变段最小长度不应小于：主干路30～35 m，次干路25 m，支路20 m。出口道渐变段最小长度应大于20 m。

进口道展宽路段的长度确定在有交通量资料的情况，展宽段最小长度可由左转或右转车的排队长度确定。交通资料不全时，进口道主干路、次干路、支路应分别大于70～90 m、50～70 m、30～40 m。出口道展宽段长度取值范围为30～60 m。两者皆需根据相交道路级别和交通量确定上下限值。

2.4渠化岛［3，4］

渠化岛的形状为组合图形，由直线、圆曲线构成。车道线形偏置渠化岛与相交道路中线两者距离后可确定渠化岛边线线形。与右转弯车道靠近的边线半径为右转弯半径与右转弯车道宽度之和。端部需圆滑，靠近直行车道两条边线构成的端部圆曲线半径为0.5～1.5 m，其余两个端部圆曲线半径为0.5～1.0 m。

渠化岛面积宜大于7 m2，面积过小时可采用画线方式示意。渠化岛兼有安全岛作用时，含岛端尖角标线在内的总面积宜大于20 m2。

2.5掉头车道设计

城市道路的掉头需求主要通过平交口来实现，根据中央分隔带宽度情况一般分两种情况。

（1）当中央分隔带较窄或采用物理隔离实施时，一般设置在进口道，与左转转向交通一并通过信号灯控制。该方法交通组织更加有序，但是需占用左转专用进口道资源，影响交叉口的通行能力和服务水平。

（2）当中央分隔带较宽或位于高架桥下、下沉式隧道上时，常压缩中央分隔带或利用桥下、隧道闭口段上的空间设置掉头专用车道，一般设置于进口道后侧。该方法没有占用进口车道资源，先于其他转向之前进行调头，可以提高交叉口的通行能力和服务水平。但当左转车道排队长度较长时，常常堵住了掉头车道，掉头车辆被迫排队，不能充分发挥掉头车道的功能，所以设计时掉头车道的位置还需考虑一个信号周期的左转排队车道的长度，有条件尽量设置在排队长度影响的范围外。

2.6非机动车、人行道一体化设计

交叉口设计应做到以人为本，妥善处理机动车与非机动车之间的相互干扰，并使行人过街安全便捷，处理好人、车、路之间的关系。

非机动车与机动车的交通特性有很大的差异。当非机动车与机动车采用同一信号相位方案通过交叉口时，常常越过停止线挡在机动车前等候，非机动车反应时间短启动快，但速度有限，通过交叉口的时间相对较长。机动车反应时间长启动慢，但加速快，通过交叉口的时间相对较短。这样非机动车挡在机动车前，对机动车通过交叉口造成极大干扰，交叉口容易陷入无序、混乱的状态，存在很大的安全隐患。这样在渠化设计中应秉承非机动车与行人一体化设计的理念，将非机动车与行人合并为一个通行空间，形成慢行系统。

3　交叉口实例分析

3.1主路附带辅路的四幅路交叉口

随着我国城镇化建设的加快和深入，城市道路的功能不断完善和深化，在经济发达的珠三角地区，城市主干路横断面形式更多地采用四幅路形式，即采用设置主、辅路的横断面设计方法，主路上下行车道间设置中间带，主路与辅路之间设置两侧带，如广东省深圳市的深南大道、中山市的博爱七路。

3.1.1现状及问题分析

常见的四幅路交叉口设计方案为主路与辅路保持宽度不变，同时进入交叉口设计范围。通过对采用常见四幅路交叉口设计方案的使用效果观测，发现存在如下问题。

（1）未渠化的交叉口主要存在的问题有：同时存在主路的左转、直行、右转车道和辅路的左转、直行、右转车道，交叉口信号相位须采用双向左转专用相位；主路右转车受辅路左转信号影响，需停车候驶，右转通行能力降低，制约了交叉口的服务水平；主、辅路左右转车辆存在合流的情况，容易发生抢道和剐蹭，一旦发生轻微或较小交通事故，往往影响整个交叉口的通行能力，甚至拥塞状况。

（2）常见渠化方案的交叉口主要存在的问题有：主、辅路上同时存在左、右转需求，一般辅路上需左转的车辆应提前进入主路并靠左行驶。如果主路上设置了右转专用车道并设置了渠化岛，则直行车辆、未及时进入主路的左转车辆必须右转并在被交路上伺机掉头，间接实现直行和左转，引起不必要的绕行，占用道路资源。

3.1.2应对措施分析

该类型交叉口与普通交叉口的区别在于有两条同向道路（主路和辅路）同时进入交叉口，并在交叉口内完成交织来实现交通转换。而交叉口本来就是道路通行能力的薄弱点，应尽可能减少交织点，保证机动车的有序安全通行。所以，解决该问题的主要思路是提前设置足够距离的交织段，提前在交叉口前完成交织，让驾驶员找准自己的车道位置，右转车则可连续通过交叉口，左转和直行车辆根据信号相位有序通过交叉口。

3.1.3实例分析

根据中山市博爱七路与逸仙路的交叉口设计实践，结合渠化设计理念，建议在交叉口前主、辅路合并设计，并预留足够的交织长度，可较好地解决上述问题，具体方案如图1所示。

图1　中山市博爱七路与逸仙路的交叉口

以逸仙路右转进入博爱七路车辆为例，既可靠右行驶进入辅路，又可往左偏移一个车道进入主路。出口道上的主路车辆可沿主路继续前行，如目的地位于下一个出口之前，则可往右偏移一个车道进入辅路；如果目的地位于下一个出口之后，则不需要与辅路进入主路的车辆发生交织，在下一个出口进入辅路即可。此方案应根据交通量大小预留足够长的交织段，保证交通安全。行人与非机动车过街设施利用渠化岛作为安全岛，在中央分隔带上设置二次过街安全岛，根据相位方案有序通过交叉口。

3.2高架桥下的平面交叉

当平面交叉口不能满足通行能力要求时，可采用主路上跨被交路保持直行交通顺畅，转向交通通过辅道与被交路平交，实现各转向的交通转换。

3.2.1现状及问题分析

采用高架桥方案，很好地解决了直行交通的快速通行需求。主要问题集中在桥下平交口，经认真观测已经运行的交叉口，主要存在如下问题：

（1）视距不足。受高挡墙或高架桥墩、柱的影响，通视条件较差。

（2）左转候驶车道排队车辆堵住掉头车道入口，影响掉头车辆的正常通行。

（3）未拓宽车道并划分车道功能，对右转车道未做渠化设计。

3.2.2应对措施分析

高架桥方案很好地解决了主流直行交通问题，但设计者往往忽视了桥下的细节设计。针对上述问题，提出如下应对措施：

（1）与桥梁专业充分沟通，适当增加桥孔和增大跨径，保证桥下的通透性，避免桥墩布设在视距包络线范围内。

（2）预留足够的净空，以便利用桥下空间布设掉头车道，并将掉头车道适当后移，以减轻左转候驶排队车辆的影响。

（3）在右侧拓宽出右转专用车道并设置渠化岛，保证右转车辆的连续通行。

3.2.3实例分析

根据江门市迎宾西路与会木公路的交叉口设计实践，利用桥下空间展宽进口道，在桥下布设掉头专用车道，在原直行车道中分出左转专用车道，保留一条直行车道用于误行车辆继续前行，并在右侧拓宽右转专用车道。掉头车道设置在左转专用车道左侧，根据桥梁净空预留条件，尽可能远离交叉口停车线，避免左转排队车辆堵住掉头车道。行人与非机动车过街设施利用桥下掉头车道与直行车道形成的安全岛，根据相位方案有序通过交叉口。具体方案如图2所示。

图2　江门市迎宾西路与会木公路交叉口

3.3下沉式隧道上的平面交叉

当平面交叉口不能满足通行能力要求时，也可采用主路下穿被交路保持直行交通顺畅，转向交通通过辅道与被交路平交，实现各转向的交通转换。具体方案如图3所示。

3.3.1现状及问题分析

下沉式隧道上的平面交叉，与普通交叉口无异，视距条件较好。受下沉式隧道开口段影响，不便提前设置掉头车道，而设计者往往忽视了在交叉口内创造条件设置掉头车道，造成交叉口功能的部分缺失。

图3　中山市S268与同兴路交叉口

3.3.2应对措施

因掉头专用车道不能利用下沉式隧道开口段空间，在原直行车道中直接分出掉头专用车道。因需直行的误行车辆较少，与左转车道合并使用。为减少下沉式隧道闭口段长度以减少造价，掉头车道必须靠近交叉口设置，掉头车道转弯半径与掉头专用车道基本路段边线的切点作为下沉式隧道闭口段设计起点。

3.3.3实例分析

原交叉口为普通的平面交叉，因S268交通量增长，需对该交叉口进行改造。受轻轨影响，只能采用下沉式隧道方案。经研究，改造后的交叉口除满足主路的快速同行外，还需较好地解决各方向的交通转换。通过掉头车道的设置和右侧展宽进口道，新增右转专用车道并进行渠化设计，很好地解决了上述问题。行人与非机动车过街设施在上跨道路上利用渠化岛作为安全岛，在中央分隔带上设置二次过街安全岛，在下穿道路上利用掉头车道与直行车道形成的安全岛，根据相位方案有序通过交叉口。