城市道路交叉口设计过程质量控制研究

廖坚

（中交第四航务工程勘察设计院有限公司，广东 广州 510000）

0 引言

随着城市化进程快速发展，以城市道路为主要载体的交通出行压力也越来越大，道路交叉口是城市道路工程中重要的节点，道路平面交叉口的设计及质量控制的优劣直接影响着城市交通系统运转质量。本文以城市平面交叉口设计过程为研究对象，在明确城市道路平面交叉口的实际需求基础上，对其设计思路与设计过程控制进行分析，提出设计过程质量控制相关对策，以此来阐明城市道路平面交叉口设计过程质量控制的重要性，为高质量的城市道路设计工作提供参考。

1 城市道路平面交叉口的实际需求分析

1.1 直行

1.2 转弯

转弯是道路平面交叉口的通行需求之二，是指车辆行驶到与原方向不同向的车道，对于掉头的需求也可与转弯合并考虑。这种需求就需要通过平面交叉口连接两个相交叉的车道，且对于同一车道的不同方向也需要在交叉口位置贯穿以满足掉头需求。此需求同样作为根本通行需求，在后续质量校验过程中转弯问题是最有可能影响设计质量控制的要素之一。

1.3 直行与转弯的冲突校验

对于城市道路平面交叉口而言，同时具有直行和转弯的通行需要，且需考虑以交叉口为端点向4 个（或3 个）不同方向进行辐射的车道，其同时均具有直行与转弯的需求，直行与转弯是否冲突，则是决定设计方案质量的因素之一。若直行与转弯存在潜在冲突，则认为该设计方案不具使用意义。

2 城市道路平面交叉口设计过程质量控制研究

2.1 设计过程质量控制模型

为了确保城市道路平面交叉口设计过程质量控制工作的全面进行，本文提出了设计过程质量控制模型，如图1所示。该模型将设计工作的质量控制分解为若干步骤，首先需要根据用户需求明确设计目标，并从专业技术的角度来明确实现该设计目标所需要的技术内容，该过程中的质量控制工作，包括检查资料的完备性、设计质量计划、确定工程技术指标、交叉口位置通道的宏观规划等内容。一系列技术指标确定之后，即可进入概念设计阶段，该过程中为了控制质量，可从通行能力、冲突类型、转弯车道、公交设施等几个层面进行方案的调研工作，这也是设计方案合理合规的重要前提，审核通过能够确保设计方案的宏观质量可靠性。至此所有关于设计方案的前置准备工作已经全部完成，即可进入初步设计环节。

图1 设计过程质量控制模型

初步设计，根据前期所确定的一系列指标及参考资料出具设计方案，在该设计方案中，除了明确基本的通行需求指标外，还需检验设计方案与实际应用场景的匹配度，以此来确保该设计方案的质量达标。该过程中的主要工作内容有，出具初步设计图，对信号控制策略加以明确，检验行人等待时间和通行能力的匹配程度，同时对本部分存在的质量问题进行详细记录，并提出初步解决措施。进行完善的检验与问题收集之后即可开展最终的详细设计工作，根据工程实际需求，将前续工作成果加以收集整理，并确定详细方案。

在该质量管理模型的体系下，首先根据工程实际需求，将质量目标进行分解，明确各个目标之间的协同关系，并进行初步设计，初步设计完成之后即开始初次校验，一次循环往复，采取针对性的质量优化措施，最终输出高质量的设计方案。

2.2 设计质量校检

2.2.1 通行能力

（1）直行效果

满足直行需求的必要因素就是确保通过平面交叉口将两段车道连接起来，两段车道之间也不能具有障碍物或会使行车转向减速的影响因素，在进行质量控制的过程中，可直接校验整体通行能力，保障没有影响直行效果的因素出现。

如图5，通过窗宽自适应形心修正算法对ADC采样得到的原始数据点f(x,y)饱和点进行判断，fs是ADC的饱和值，若f(x,y)= fs则视为饱和点，记录饱和点的数目m，图中三个波形的饱和点数分别为m0、m1、m2，窗宽自适应形心修正算法利用饱和点数m和非饱和波形的原始窗宽W0根据图4所示的关系自动调整窗宽以适应饱和波形，调整后的窗宽为

（2）转弯效果

转弯的质量控制在检验过程中需要明确道路平面交叉口，是否将两条车道进行连接，是否能够实现转弯及掉头的需要。在进行质量控制过程中，判断转弯路线和调头路线是否为通路，判断其余工程或非工程设施是否会对相应需求造成影响。

（3）通行冲突

通行冲突除了最基本的直行与转弯冲突之外，还需考虑机动车与非机动车之间的冲突。当前城市的非机动车数量越来越多，大部分道路在规划过程中也划分了非机动车专属车道，这种看似毫无交叉的形式，但在机动车转弯过程中，会对直行的非机动车产生一定影响，通行冲突示意图如图2所示。

图2 冲突示意图

如何控制这种影响问题，避免通行冲突的发生是设计方案质量控制校验中所要考虑的问题。当前车道的排列，基本上最右侧为非机动车道，次右侧为右转车道，与之垂直的右前方车道也会采取类似的形式排列，而在右转过程中，根据交通指示，非机动车可能处于直行阶段，对向的非机动车也会直行，在设计过程中就需采取对应方案来减少不同行车方向的车辆在交叉口位置的冲突，不仅能够提高交通安全，也能使通行效率更高。

（4）通行时间

上文中已经明确通行时间对行人尤为敏感，正常人的步行速度为每秒1.2m，但在交通条件下，行人须经过左右张望确认安全，已经过线的车辆也需等待其完成通行，此外还可能涉及提物、带孩子、推自行车等特殊场景，另外部分身体行动能力有限的老年人，其步行速度也会大大降低。这样在进行考虑的过程中一般所设置的通行时间在计算过程中将步行速度考虑为1m/s 为宜。同时对于马路较长的交叉路口，也可通过在中间位置设置过渡区的形式来保障长距离通行。对于通行方案的校验可参考公式（1）。

式（1）中：为车流量；为信号周期；为绿灯间隔时间；为饱和车头时距。

2.2.2 排水、路灯等附属设施

为了保障道路工程的正常使用,排水设施与路灯等附属设施一般情况下均是较为重要的。排水设施能够保障在自然降水条件下路面的干燥，减少因路面积水所带来的交通安全隐患，路灯设施是保障夜间行车进行照明的必要设施。交叉口位置的道路可能破坏概率更高，造成排水系统的不畅，对于此处排水设施的设置数量及位置，可能需要专项优化；交叉口位置对角线长度较长，单个路灯的照明覆盖有效范围有限，而在道路中央增设路灯也是不现实的方案，这种情况下在设计过程中运用何种方式解决也关乎未来使用体验。

3 案例研究

3.1 案例概况

以上海某街区内的城市道路平面交叉口设计为案例，该交叉口为十字交叉路口，东西走向为双向4车道，南北走向为双向6 车道，道路级别为城市主干道，车流量属中等交通水平，在早高峰及晚高峰时车流量较高，其余时段一般不会经停超过一个红绿灯的时间，平面交叉口优化改造设计图如下图3所示。

图3 平面交叉口优化改造设计示意图

该位置目前遇到的实际问题有：一是路口转弯位置的路面产生明显塌陷，雨天会出现积水问题，由于路面不平，排水措施无法排出塌陷位置的积水，此处行车较为颠簸，对于交通安全有一定隐患；二是该路口规划的转弯并没有预备车道，仅能够通过直角转弯的形式完成转弯动作，而直角转弯过程中，又至少会跨越两个非机动车道（同向位置与垂直位置），可能存在交通安全隐患；三是对于车道规划在转弯位置并不清晰，该十字交叉路口不具备任何车道划分，甚至有出现在高峰时期，占用对向车道位置进行转弯的情况；四是街角路灯覆盖不全，仅在东北角和西南角两个角落有小功率路灯，在东南及西北两个角落会形成照明真空，夜间行车安全体验不佳；五是整体道路较宽，且在道路中间位置未设立缓冲区，对于行动缓慢的行人偶尔会出现单个绿灯无法完全通行所造成的尴尬局面，也具有一定安全隐患。

3.2 设计方案及其质量控制

对于该案例道路平面交叉口设计，在进行改造优化过程中给出了以下几点设计质量控制对策：

其一，路面工程设计的过程中考虑到转弯位置使用强度大同时易于磨损，再进行施工时采用增加初始强度的形式来延长使用寿命。通过转弯位置的工程力学分析，在其薄弱位置及容易形成凹陷的位置，增设了排水措施，在未来发生工程质量下滑的情况下，也可保证排水工程正常使用，能够直接规避该案例中出现的工程层面问题。

其二，转弯过程会跨越非机动车道的问题在设计之初并未显现，如今非机动车数量增多成为当前所需解决的主要问题。经综合考虑，采取了机动车与非机动车分别设置红绿灯的形式，能够确保机动车右转、非机动车直行时起到机动车先停后走、非机动车后停先走的效果，通过这个简单的时间长，即能够避免右转车辆对非机动车道正常行驶造成冲击，规避交通安全问题的发生。

其三，高峰时期转弯难以控制的问题，通过路面规划转弯预备区，十字路口中央位置设立安全区的形式来明确了交叉路口的交通规则，在不影响正常通行及紧急情况的前提下，能够使转弯车辆通行有序，避免转弯过程中进行超车变道等情况发生，也能够增加十字路口的通行效率。

其四，街角路灯的问题，在该路口设计过程中解决较为容易，综合考量后，通过增设路灯数量的形式解决当前问题，路灯选取了具有太阳能发电和储能功能的新能源路灯，采取智能控制的形式，满足照明需求的同时，对环境保护与资源节约有一定作用。

其五，由于东西走向为双向4 车道，为了保险起见，在马路中设置一过渡区，这样能够确保行动缓慢的人群在横跨马路时可采取二次过街的形式。

4 结语

城市道路系统是保障出行安全、促进经济发展的重要形式，道路交叉口作为城市道路中的重要结构具有诸多特殊要点。对其展开专项设计，能够保障道路交叉口工程多种特殊需求的顺利实现，这也是提升道路工程整体品质的重要工作。规范城市道路平面交叉口设计工作的开展，并对其质量进行检验是很有必要的，这也是本文研究的主要目的。本文还结合了一项工程实例用来明确设计方案质量控制的大致思路与具体内容。随着市政工程行业的发展，当前城市道路的设计工作有着更多特殊需求与注意要点，开展设计工作过程中，对设计方案的质量进行全面调研，也能够保障该设计方案可满足工程实际需求，促进城市交通健康发展。