城镇区二级公路设置慢车道横断面研究

2023-11-20罗德羽王大为尹万辉

国防交通工程与技术 2023年6期

罗德羽, 王大为, 尹万辉

(1.泰顺县交通工程建设中心,浙江温州 325000; 2.温州市交通规划设计研究院有限公司,浙江温州 325000)

快速的城镇化发展、地区行政属性的转变,导致许多已建公路街道化严重,也存在相当数量的新建公路通过城镇化区域。城镇化地区的公路路侧开口多、短途交通混入、机非混行严重,公路通行效率降低,服务水平大幅下降。二级公路横断面因其宽度窄,影响尤为严重。

2022年《城镇化地区公路工程技术标准》实施,提出二级公路设置慢车道等相关概念与规定[1],但并未展开详细论述。查阅近十年相关文献发现,关于城镇区二级公路横断面慢车道布置的研究文献较少,宋学文[2]主要从工程占地、造价及远期拓宽等角度对各种断面型式进行分析,对慢行交通只进行了宽泛提及;王雪[3]对城镇区二级公路只是宏观的提出改线或者优化二级公路横断面的建议;徐敏等[4]重点对公路路线规范规定的标准横断面各组成部分与设计交通量之间的关系进行研究。目前各种资料对城镇区二级公路慢车道布设基础理论及具体的布设形式均未进行深入探讨,本文通过对城镇区慢行交通归类,提出三种二级公路设置慢车道断面布置方案,并同步研究各方案安全隔离设施划设,以期为相关公路设计提供参考。

1 二级公路运行特点

1.1 二级公路行驶特点

二级公路为供汽车行驶的双车道公路,设计交通量预测年限为15 a,设计交通量宜为5 000～15 000辆小客车/d。干线二级公路,设计速度宜采用80 km/h;集散二级公路,设计速度宜采用60 km/h[5]。

二级公路设计服务水平通常采用四级,此时交通流处于稳定流范围下限,车辆运行受到交通流内其他车辆影响明显,速度和行驶自由度受到明显限制,交通量稍有增加就会导致服务水平显著降低,驾驶人员身心舒适水平降低,即使较小的交通事故也难以消除[6]。

1.2 二级公路常规横断面布置

二级公路横断面主要由行车道、硬路肩、土路肩组成,其常规取值见表1[5]。二级公路行车道数通常为双向两车道;考虑设计服务水平采用四级,对应硬路肩宽度采用值较窄,通常不考虑故障车辆停靠,主要为车辆运行提供侧向安全宽度;土路肩主要为硬路肩提供保护作用,同时可布设波形护栏等安全设施[7]。二级公路建筑限界为硬路肩之间范围,建筑限界内不允许有任何障碍物侵入[5]。

表1 二级公路横断面组成取值m

二级公路典型横断面布置如图1和图2所示。

1.3 二级公路设置慢车道交通量条件

公路设计通常先确定公路功能,进行交通量预测,二者结合,确定公路等级、设计速度,而后计算车道数,最后进行服务水平验证[8]。

图1 80 km/h二级公路标准横断面(单位:cm)

一级公路对应设计交通量范围宜为15 000辆小客车/d以上,二级公路对应设计交通量范围宜为5 000～15 000辆小客车/d。当交通量位于5 000～15 000辆小客车/d范围时,常规设计采用双向两车道即可满足对应设计服务水平需求。二级公路采用四级设计服务水平对应最大服务交通量见表2。

表2 二级公路设计服务水平对应最大服务交通量

对于城镇区二级公路,虽然其预测交通量在5 000～15 000辆小客车/d范围之内,但是由于其交通组成中慢行车辆较多,实际行驶速度很难达到规范规定的80、60 km/h,从而导致实际服务水平低于设计服务水平,《公路路线设计规范》(JTG D20-2021)建议当设计交通量达到10 000辆小客车/d且纵横向干扰较大时,采用四车道设计。该场合下通常需要增加慢车道保证设计服务水平的满足,此时实际服务水平与设计服务水平应存在以下关系:

CMSF实际+N×CMSF慢行≥CMSF设计

(1)

式中:CMSF实际为实际速度对应的最大服务交通量(pcu/h);N为慢行车道数;CMSF慢行为慢行车辆速度对应的最大服务交通量(pcu/h);CMSF设计为设计速度对应的最大服务交通量(pcu/h)。

分析公式(1),结合表2可知,通常增设1条慢车道即可满足二级公路设计服务水平对应最大服务交通量。

2 慢行车辆混合段慢车道横断面设置

2.1 慢行车辆对常规二级公路横断面行车影响分析

城镇区慢行车辆通常是指电动自行车、电力三轮车等行驶速度较慢的车辆。该类车辆动力性能弱,行驶过程中始终保持相对较慢的运行速度,通常控制在25 km/h以内[9]。

二级公路按公路设计规范按图1、图2布设横断面,考虑其硬路肩窄,慢行车辆只能借道机动车道,引发以下三方面不利影响:

(1)公路的整体行驶速度被长时间压制在25 km/h之内,相对于60、80 km/h的设计速度,道路通行能力大幅降低。

(2)速度长时间压制导致机动车辆频繁借助对向车道变道超车,增加了对向碰撞事故概率。

(3)速度长时间压制影响驾驶员心情,容易报复性违规驾驶,导致电动车等慢行车辆存在较大安全隐患。

2.2 慢车道横断面设置及隔离设施布置

结合慢行车辆对常规二级公路横断面行车影响分析,为满足二级公路服务水平需求,同时提升道路通行安全,设置慢车道时需满足以下三个因素:

(1)正常条件,机动车辆与非机动车辆完全隔离,杜绝彼此速度干扰与安全隐患。

(2)超车场合,机动车辆不得借助慢车道,仍通过对向车道,实现车辆超车。

(3)为避免机动车辆对慢行车辆产生不利影响,需控制路段速度或者设置隔离设施。

根据慢车道需要满足因素,正常情况下,横断面各组成部分取值及隔离设施划设如下:

(1)机动车道宽度取值。设置供慢行车辆通行的慢车道路段,机动车道路段最高限速不应超过60 km/h,以提高路段的交通安全性[5]。根据限速结合表1,内侧车道宽度可采用3.5 m;当路段以通行中小型客运车辆为主且用地严重受限时,可采用如表3所示机动车道宽度[1]。

表3 受限段机动车道宽度

(2)慢车道宽度取值。慢车道以通行电动自行车、电动三轮车等慢行交通为主,同时可兼顾自行车等非机动车混行。根据各类慢行车辆需要的行驶宽度,见表4,慢车道宽度通常可直接采用3.5 m[5],同时满足1辆电动自行车、电动三轮车,或者1辆三轮车与1辆自行车并列行驶,并考虑其两侧各0.25 m路缘带宽度[10]。

表4 慢行车辆的行驶宽度 m

(3)右侧硬路肩、土路肩取值。机动车辆运行所需的侧向安全宽度可借助慢车道实现,慢车道宽度3.5 m中已包括对应路缘带宽度,不需另行设置硬路肩;土路肩可参照表1取0.75 m。

(4)对向车道及快、慢车道之间隔离设施。考虑机动车道与慢车道完全隔离,因此内侧两车道仍按原二级公路标线划设,采用黄色虚线可跨越对向车行道分界线,特殊路段可采用黄色实线[11];慢车道与机动车道之间划设机动车道边缘线,为白色实线,可同时起到禁止车辆变换车道的作用[11];慢车道外边缘采用白色标线,也可省略[11]。

综合以上,慢行车辆混合段设置慢车道横断面布置及标线隔离划设如图3、图4所示。

图3 60 km/h慢行车辆混合段慢车道断面布置(单位:cm)

图4 60 km/h慢行车辆混合段设置慢车道标线布置

3 短途交通混合段慢车道横断面设置

3.1 短途交通对常规二级公路横断面行车影响分析

短途交通通常是指城镇范围内部通行的机动车辆,此类交通虽然仍然是机动车辆通行,但因其行驶里程短、驾驶员期望速度低,实际行驶速度通常保持在40 km/h附近。

二级公路若采用图1、图2布设横断面,短途交通与二级公路过境交通单车道混行,区间行驶速度由设计的80、60降低到40 km/h,公路最大通行能力大幅降低。

3.2 慢车道横断面设置及隔离设施布置

结合短途交通对常规二级公路横断面行车影响分析,考虑短途交通仍然是机动车辆通行,设置慢车道后,内侧车道为快速车道,快速车辆及超车车辆行驶;外侧车道为慢车道,供短途交通行驶,与常规车辆行驶“内超外慢”行驶习惯相同,因此从通行便利性考虑,该场合下可按照四车道断面布置。对应横断面各组成部位取值、隔离设施划设如下:

(1)机动车道宽度取值。设置慢车道后,内侧车道受干扰较少,可按原设计速度,结合表1取值;条件允许时可采用80 km/h对应高值。

(2)慢车道宽度取值。设置的慢车道通行短途交通行驶速度通常保持在40 km/h附近,慢车道宽度可采用3.5 m[5]。

(3)右侧硬路肩、土路肩取值。慢车道速度在40 km/h附近,考虑慢车道仍通行机动车辆,车辆存在加减速变道等操作,需要存在一定路侧安全宽度,因此保留硬路肩,宽度可采用80、60 km/h对应侧向安全余宽为0.75 m[5];条件受限时,可结合表1,采用建筑限界对应的最小宽度0.25 m,以供公路划设标线。

(4)对向车道及同向车道隔离。考虑内侧车道最高行驶速度可达80 km/h,大于车辆对撞安全速度70 km/h,对向车道之间宜设置隔离设施分隔对向交通[1],隔离设施两侧需设置保证路侧安全宽度0.75 m;同向快慢车道之间均供机动车辆行驶,且与常规车辆行驶“内超外慢”行驶习惯相同,因此快慢车道之间设置可跨越同向车道分界线,白色虚线;慢车道作为机动车道,外侧需划设行车道边缘线,白色实线。

综合以上,短途交通混合段设置慢车道横断面布置及标线隔离划设如图5、图6所示。

4 路口密集段慢车道横断面设置

4.1 密集路口对常规二级公路横断面行车影响分析

常规干线二级公路平面交叉口最小间距为500 m,集散二级公路最小间距为300 m[5],《城镇化地考虑城镇区路口较多,按主线行车速度60 km/h、路口转弯速度20 km/h考虑,查表6可得路口段减速所需距离约30 m,加速所需距离约80 m,总长度约110 m。

图5 80 km/h短途交通混合段慢车道断面布置(单位:cm)

图6 80 km/h短途交通混合段设置慢车道标线布置

区公路工程技术标准》提出右进右出平面交叉最小间距和最大密度[1],见表5。路口加速、减速距离有比较明确的规定,具体见表6[5]。

表5 右进右出控制平面交叉最小间距和最大密度 m

表6 变速车道长度 m

结合二级集散公路右进右出路口最小间距150 m,可知二级公路若采用图1、图2布设横断面,路口密集段加减速车道与二级公路单行车道混行,二者长度基本等长,车辆行驶速度稳定性大幅破坏,公路最大通行能力大幅降低。

4.2 慢车道横断面设置及隔离设施布置

结合密集路口对常规二级公路断面行车影响分析,考虑设置的慢车道作为交叉口加减速辅助车道,满足加减速车辆汇入分流,因此该场合下可按照四车道断面布置。对应横断面各组成取值及对应隔离设施划设如下:

(1)机动车道宽度取值。考虑横向交通对主线干扰比较大,主线交通可按60 km/h控制,车道宽度取3.50 m。

(2)慢车道宽度取值。慢车道作为交叉口加减速辅助车道,满足加减速车辆汇入分流,行驶速度通常保持在15～60 km/h渐变,慢车道宽度可采用高值3.50 m[5]。

(3)右侧硬路肩、土路肩取值。考虑慢车道仍通行机动车辆,速度15～60 km/h渐变,需要存在一定宽路侧安全宽度,因此保留硬路肩,宽度可采用60 km/h对应侧向安全余宽为0.75 m[5];条件受限时,可结合表1,采用建筑限界对应的最小宽度0.25 m,以供公路划设标线。

(4)对向车道及同向车道隔离。考虑内侧车道采用60 km/h,小于车辆对撞的安全速度70 km/h,不必设置隔离护栏[1],但单方向有两条机动车道,因此对向车道之间可采用双黄实线进行隔离[11]。同向快慢车道与常规车辆行驶“内超外慢”行驶习惯相同,因此快慢车道之间设置可跨越同向车道分界线,白色虚线;慢车道作为机动车道,外侧需划设行车道边缘线,白色实线。

综合以上,路口密集段设置慢车道横断面布置及标线隔离划设如图7、图8所示。