城市道路交叉口右转弯车速影响因素研究

江剑英， 廖伟豪， 吴 昊

(珠海市规划设计研究院， 珠海 519000)

0 引言

城市道路平面交叉口规划设计的科学性及合理性直接影响城市路网的运行状况，在规划控制及工程设计中有明确的国家规范《城市道路交叉口规划规范(GB 50647—2011)》《城市道路交叉口设计规程(CJJ 152—2010)》以及《城市道路工程设计规范(CJJ37—2012)》作为指导. 但是，经过多年多地的城市交通实践检验证明现有国家规范部分规定过于机械化，对不同的交通环境设计要素欠缺考虑.

国内外学者关于右转交通组织设计的考虑主要有2个方面：①右转交通组织设计对交叉口运行效率的影响；②右转交通组织设计对机、非、人等交通参与者之间交通冲突的影响. 美国通行能力手册(HCM)、加拿大《信号控制交叉口通行能力导则(第3版)》等均对右转交通设计关于交叉口通行能力的影响给出了数学表达式，但是国内交通流特征及交通环境与国外有较大差异性，直接套用国外的经验往往存在较大的不适应性.

笔者从平面交叉口右转弯机动车通行效率与交通安全性2个角度出发，对珠海市中心城区部分道路抽样调查数据分析研究右转弯车速的影响因素，在利用SPSS对数据进行描述性统计分析的基础上，建立相邻路段设计速度差与右转弯车速之间的数量关系，并对道路因素及非道路因素与右转弯车速之间的关系进行多元回归分析，为平面交叉口精细化设计提出了一种优化方向.

1 右转弯车速及半径的理论研究及规范规定

英国交通研究实验室对车速以及车速离散型与交通事故之间的关系进行了研究，结果表明平均车速与车速之间的差值越大，交通流运行越不稳定，事故率越高[1]. 张亚平等[2]采用灰色聚类法对右转机动车与行人的冲突区域搭建安全评价模型，对处理右转弯机动车与人行过街冲突有较好的理论指导作用；陈丽霞等[3]对慢行交通干扰下右转机动车的通行能力进行量化分析，对平面交叉口的精细化设计提供了较好的技术支撑.

《城市道路交叉口规划规范(GB 50647—2011)》中明确了平面交叉口右转弯进口道设计车速[4]；《城市道路工程设计规范(CJJ37—2012)》中对交叉口的设计车速规定为：“平面交叉口内的设计速度宜为路段的0.5～0.7倍”[5]. 但是，根据以上规定进行道路交叉口设计时，会存在以下几个问题：①忽略了车型的因素；②与道路等级适应性不强，且未明确转弯设计车速取值的路段为进口道还是出口道的问题，同时周键炜[6]指出现行的规范规定道路设计速度弹性过大，不利于设计取值.

根据上海《街道设计标准》(DG/TJ 08-2293—2019)以及其他相关规范可知，国内关于路缘石转弯半径的确定方法有2种理论计算依据，分别是基于车辆行驶横向稳定性的最小转弯半径计算方法和基于车辆极限状态下的最小转弯半径计算方法[7]. 需要说明的是，在理论计算过程中一般将车辆右转最小半径视为路缘石转弯半径，但是实际交通运作中路缘石半径不等于车辆实际的转弯半径. 实测表明，在无右转渠化专用道的情况下，转弯半径越小，车辆越会靠近道路中心线完成转弯，实际转弯半径比路缘石转弯半径要大.

综合来看，目前执行的相关规范对右转弯设计车速和路缘石转弯半径取值忽略了车型、相交道路设计速度、人行过街、路内停车等诸多因素，而实践表明，右转弯设计车速和路缘石转弯半径微小的变化，会对交叉口的运行及安全性产生较大的影响. 如路缘石转弯半径为10 m和15 m的交叉口，后者是前者的1.5倍，笔者调研右转弯速度平均值在15 km/h和18 km/h，后者仅为前者的1.2倍，半径越大，其对交叉口右转弯速度增幅越小；调研还发现，对于一些次干路、支路交叉口，在没有交通管制的情况下，路缘石转弯半径越大，交叉口停车现象越严重，反而不利于交叉口通行效率. 出现这一现象的原因主要是相关规范对右转弯设计车速和路缘石转弯半径取值空间过大，对交叉口精细化设计的指导依据不够充分.

2 实验设计

实验从通行效率以及交通安全性2个角度出发，在右转交通设计中考虑右转弯车速、转弯半径、路口停车、人非参与者等诸多影响因素之间的关系，期望找出可用于指导工程设计简单数学模型对现有多个规范标准进行修正.

2.1 右转弯车速影响因素选取

选取弯道几何特征、渠化特征、道路特征、车型、过街等作为右转弯车速的影响因素进行调查研究，这些因素可分为2种类型，分别是道路因素和非道路因素，具体见表1.

表1 影响右转车速因素表(资料来源：笔者整理)

2.2 数据采集及预处理

本次调查的范围在珠海市中心城区，紫荆路—人民路—迎宾路—梅华路围合区域，区域内共有24条道路，包括调查范围内106个路缘石转弯半径及相关数据图1. 调查时间为周一至周五工作时间09:30—16:30. 避开施工路段、因事故引发的交通拥堵路段等，所有交通运行数据以平峰期正常运行数据为准. 同时调查期间天气良好，避免了因天气和路面原因导致的数据失真.

图1 调查范围图(资料来源：笔者整理)

交叉口路缘石半径采用地形图测量、施工图测量、现场测量3种结果进行综合取值，主要是因为研究范围内近几年道路改造变化较大，施工图收集不全且存在一定的施工误差，因此补充现场测量，通过测算转弯弧长和弦长反推路缘石半径. 经3种半径测量综合结果得出106个路缘石半径数量区间见表2.

表2 路缘石半径数量区间及占比(资料来源：笔者整理)

右转弯车速采用对同一点多次实地观测的方式获取，实地观测数据时间为工作日平峰(09:00—11:00). 同时结合珠海交通出行指数平台进行数据校核，平台主要依托出租车轨迹数据和公交GPS数据进行运行车速计算，平台数据为工作日平峰数据.

本研究共计采集数据1 143条，首先利用SPSS24.0软件，对采集的有效数据结合交通指数平台数据校核后进行初步的描述性统计分析. 由图2可较为直观地观察到右转弯速度的分布情况，进一步根据描述性统计结果显示，右转弯速度记录数据偏度、峰度系数均小于1，且K-S检验结果中显著性水平P值大于0.05，可知右转弯速度记录数据呈近似正态分布.

图2 右转弯速度频数统计直方图

为了提升实验可靠性，需要对异常记录数据进行剔除.可知右转弯速度数据近似服从正态分布且本次测量样本数较大，因此选取拉依达检验进行异常数据剔除.根据正态理论，某次观察的误差大于3σ时则应剔除，其中根据各数据组不同特征分类，各类数据组数量情况见图3. 主- 次表示右转车辆从主干路转入次干路，其余类推. 按车型划分：小型车占比94%，中型车占比4%，大型车占比2%；按有无人行过街划分：有人行过街占比93%，无人行过街占比7%.

图3 不同等级相交道路样本数量/%

3 数据分析

3.1 相交道路设计速度差对右转弯车速的影响

相交道路设计速度会影响转弯车辆行驶速度、车头时距及行车安全[9]，调查数据分析结果表明，相交道路设计速度差与右转弯车速显著相关见表3. 进一步，有右转专用渠化车道与无右转专用渠化车道的右转弯车速有较大的车速分布差异. 通过SPSS的拟合分析结果，2种情况都能采用二次函数描述相交道路设计速度差与右转弯车速的关系.

表3 不同相邻路段设计速度差与右转弯平均车速 km/h

图4为无右转渠化条件下，相交道路设计速度差与右转弯平均车速拟合模型见式(1)：

图4 相交道路设计速度差与右转弯平均车速拟合曲线图(无右转渠化车道)

(1)

图5为有右转渠化条件下，相交道路设计速度差与右转弯平均车速拟合模型见式(2)：

图5 相交道路设计速度差与右转弯平均车速拟合曲线图(有右转渠化车道)

(2)

分析结果表明，在相同道路相交情况下，有右转渠化专用车道对右转弯车行速度有较大提高.

从该函数的曲线关系图可看出，2条相交道路的设计速度越接近，其右转弯的速度越大.

3.2 路缘石转弯半径对右转弯车速的影响

利用Matlab的cftool工具箱对右转弯平均车速与交叉口路缘石右转弯半径之间的曲线关系进行拟合，拟合结果见图6.

图6 路缘石转弯半径与右转弯车速拟合曲线

右转弯平均车速与交叉口路缘石右转弯半径之间的拟合模型，见式(3)：

v=5.46R0.45

(3)

式中，v为右转弯车速；R为路缘石半径.从图6可观察到，随着路缘石半径的增大，右转弯平均车速有逐渐增加的趋势，但是右转弯车速并非随路缘石半径线性增长，而是呈现先快速增长，之后趋于平缓.

3.3 交叉口路内停车对交叉口右转弯车速有较大影响

路内停车往往会对交叉口运行状况产生一定的影响，利用SPSS24.0对调查数据进行单因素方差分析，以探讨交叉口进出口道路路内停车对右转弯车速均值的影响.

根据单因素方差分析结果，F=25.873，显著性水平P=0.000<0.05，可得交叉口进出口道路路内停车对右转弯车速均值有显著影响.

为了探索各因素水平之间右转弯车速均值是否有差异，利用事后检验进行各因素水平两两比较，具体统计见表4.其中：因素水平1为进出口道路均无路内停车；因素水平2为进口道无路内停车而出口道有路内停车；因素水平3为进口道有路内停车而出口道无路内停车；因素水平4为进出口道路均有路内停车.

表4 事后检验统计表

由此认为交叉口路内停车对右转车速影响较大，进一步地，观察平均值差值(I-J)发现，与其他3个水平相比，进出口道路均有路内停车时右转弯车速均值最低，此时右转交通流通行效率较低.

3.4 行人过街对交叉口右转弯车速有较大影响

仅考虑有无行人过街对交叉口右转弯车速的影响时，右转弯平均车速分别为19.47和10.56 km/h，建立拟合模型见式(4)：

(4)

图7 有无行人过街与右转弯平均车速拟合曲线图

3.5 车型对右转弯车速的影响

计算结果表明：小型车数据组的右转弯平均车速为18.98 km/h；中型车数据组的右转弯平均车速为17.51 km/h；大型车数据组的右转弯平均车速为15.37 km/h. 利用SPSS进行单因素方差分析结果表明，仅考虑车型因素时，不同因素水平下右转弯平均车速有显著差异，为了进一步找出两者之间的数量关系，建立拟合模型见式(5).

(5)

图8 车型与右转弯平均车速拟合曲线图

3.6 多因素对右转弯车速共同影响分析

为了更全面具体地考虑各因素与右转弯车速之间的相关关系，本文利用多元线性回归分析法构建右转弯车速及其影响因素之间的数量依存关系，表5为多元线性回归模型中各因素系数统计表.

表5 多元线性回归系数

建立各影响因素与右转弯车速之间的关系模型见式(6)：

v=17.228+0.319R-9.484rb+0.051Δv-2.146c-2.966s2-3.216s1

(6)

式中，s1为进入道路有无路内停车(取值范围为：有—1，无—0)；s2为离开道路有无路内停车(取值范围为：有—1，无—0)；其余变量含义同上. 步进法最后一步得出调整后决定系数值为0.721，可得路缘石转弯半径、有无人行过街、相交道路设计速度差、离开道路有无路内停车、车型、进入道路有无路内停车等变量可解释右转弯车速72.1%的变异.

4 结论与讨论

研究结果表明，影响交叉口右转弯车速的因子从强到弱为路缘石转弯半径、进出口道设计速度差、人行过街和交叉口路内停车. 其中路缘石转弯半径、相交道路设计速度差、路内停车等均是在规划设计工作中重点考虑的设计参数及指标，笔者根据现有调研数据分析结果对交叉口的设计提出3点建议.

4.1 交叉口右转弯设计车速建议取值

根据前述数据回归分析，依据《城市道路工程设计规范(CJJ37—2012)》设计车速相关规定，按照有无渠化进行右转弯设计车速取值建议见表6、表7.

表6 无右转渠化专用车道的右转弯设计车速取值 km/h

表7 有右转渠化专用车道的右转弯设计车速取值 km/h

4.2 交叉口路缘石转弯半径建议值

根据前述数据回归分析，依据《城市道路工程设计规范(CJJ37—2012)》设计车速相关规定，按照有无渠化进行路缘石转弯半径计算见表8、表9.

表8 无右转渠化专用车道的路缘石转弯半径 m

表9 有右转渠化专用车道的路缘石转弯半径 m

这里需要说明的是十字交叉口4个右转弯设计车速一般不相等，则路缘石转弯半径一般也不会呈现对称关系，因此在规划设计阶段对交叉口用地控制需要有更精确的计算.

4.3 低等级道路交叉口出口道路内临时停车位设置建议

根据前述数据分析，交叉口路内停车在进口道的影响比在出口道的影响大，在设置有路内停车的路段，为了保证路口交通效率，应严格规范路内停车，建议低等级道路进口道设置停车位距离路缘石切点15～20 m，出口道路内停车可设置在交叉口范围外.

需要说明的是，本文研究结论基于珠海市中心城区局部片区1 127组有效调查数据统计分析得出，分析结果具有一定的代表性，可作为今后规范标准修编参考，关于非机动车道宽度、出口道车道数量、驾驶者特征、视距、天气等因素，还需作进一步研究论证.