淺談城市道路交叉口路口設(shè)計(jì)探討

摘要：城市道路平面交叉設(shè)計(jì)涉及的內(nèi)容廣泛，尤其是改擴(kuò)建城市道路，由于受周圍建筑物的影響，交叉口的設(shè)置更是要充分考慮各方面的因素，因地制宜設(shè)置合理交叉口，使其發(fā)揮最高效應(yīng)，保證城市的交通系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)。筆者主要對城市道路平面交叉口設(shè)計(jì)進(jìn)行分析探討。

關(guān)鍵詞：城市道路;平面交叉口;設(shè)計(jì)

前言

隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市化進(jìn)程的加速，許多城市這幾年都面臨著交通擁堵的問題。通過相關(guān)的調(diào)查與研究，許多城市的交叉口交通干擾嚴(yán)重及通行能力極度下降都是造成該區(qū)域塞車的直接或間接原因。

城市道路系統(tǒng)多為網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，起特點(diǎn)是道路網(wǎng)密度高，路網(wǎng)節(jié)點(diǎn)—交叉口數(shù)量多，交叉路口已經(jīng)成為城市道路系統(tǒng)的重要組成部分。如何充分發(fā)揮現(xiàn)狀道路系統(tǒng)的交通功能，提高道路交通效率，目前應(yīng)是各城市重點(diǎn)關(guān)注和解決的問題。這項(xiàng)工作的重點(diǎn)是對道路實(shí)行科學(xué)有效的交通組織管理，而組織管理的重點(diǎn)又是對道路交通通行能力起控制作用的道路交叉路口。通過對道路交叉路口進(jìn)行交通流量分析與預(yù)測，根據(jù)交通量預(yù)測的結(jié)果，對路口進(jìn)行交通渠化，合理的分配各轉(zhuǎn)向車道的數(shù)量，對一些特殊的地段進(jìn)一些交通管制等措施來最大限度地提高主要交叉口的通行能力，從而提高了路網(wǎng)的整體通行能力。同時(shí)在交叉口渠化的基礎(chǔ)上，應(yīng)充分利用自動(dòng)化、信息化及智能交通等手段來科學(xué)、系統(tǒng)的提出交通組織管理手段及實(shí)施方案。本文對道路平面交叉口設(shè)計(jì)進(jìn)行了系統(tǒng)的分析，對不同形式的交叉口提出了相關(guān)的渠化建議。

1""平面交叉口車輛沖突點(diǎn)的分析

與路段上交通流不一樣，平面交叉口范圍內(nèi)的交通流由進(jìn)口分流、路口內(nèi)交叉（或交織）、出口合流所組成。交通流進(jìn)入交叉口時(shí)，由于車輛在分流時(shí)往往先要減速，以便觀察行進(jìn)方向的交通情況并判斷分流的可能性，這樣就影響車輛進(jìn)入交叉口的流暢性，從而干擾交通。分流的方向越多，干擾就越嚴(yán)重;交通流從出口道路引出時(shí)產(chǎn)生合流，此時(shí)車輛是在加速的同時(shí)穿插合流，也會(huì)對交通產(chǎn)生干擾作用;此外，進(jìn)入交叉口不同方向行駛時(shí)，左轉(zhuǎn)車流以較大的角度（≥45°～90°）相互穿行時(shí)會(huì)形成交叉，交叉時(shí)車輛可能發(fā)生相互碰撞，碰撞點(diǎn)處側(cè)為沖突點(diǎn)，沖突點(diǎn)越多，對交通安全及交叉口通行能力的影響就越大。從產(chǎn)生沖突點(diǎn)的交通狀太分析可知，沖突點(diǎn)對交叉口的行車安全和交通影響遠(yuǎn)比分流點(diǎn)和合流點(diǎn)要大。根據(jù)相關(guān)的理論計(jì)算公式計(jì)算：

Pn=n2（n-1）（n-2）/6

式中：P-----代表沖突點(diǎn)個(gè)數(shù)，n-----代表相交道路的條數(shù)。

三路交叉的T型路口：P3=32（3-1）（3-2）/6=3

四路交叉的十字型路口：P4=42（4-1）（4-2）/6=16

五路交叉路口：P5=52（5-1）（5-2）/6=50

由此式可知，交叉口沖突點(diǎn)隨相交道路條數(shù)增加而成幾何級數(shù)增加。要想減少?zèng)_突點(diǎn)，在交叉路口設(shè)置正確的組織及管理左轉(zhuǎn)交通，從而大大提高交叉口的通行能力和減少交通事故。在設(shè)計(jì)中為減少交叉口沖突點(diǎn)，一般采用在交通量大或者主要平面交叉口采用信號燈管制是目前普通采用的路口交通組織方式。同時(shí)對交叉口適當(dāng)進(jìn)行渠化設(shè)計(jì)，即通過合理布設(shè)交通島、交通標(biāo)志、地面標(biāo)線，以引導(dǎo)車流按照一定方向或路徑行駛，也是可以達(dá)到減少和控制沖突點(diǎn)的效果。在一些特殊情況下限制交叉口某些行駛方向。當(dāng)相交道路等級差別較大，或各向交通流量和重要程度差別較大時(shí)，在設(shè)計(jì)中限制次要道路的交通流向，既保證主要道路的交通不受干擾，又提高交叉口的安全性和通行能力。

2"""信號等控制平面交叉口通行能力的分析計(jì)算

2.1直行車道的通行能力計(jì)算。

參考多種有關(guān)研究資料，其通行能力建議采用式：

N直=3600nK〔（T綠-T首）/T間+1〕/T周

式中：N直----------直行車道的通行能力，輛/h

T綠----------信號周期內(nèi)綠燈時(shí)間，S;

T首----------綠燈亮，第一輛車起動(dòng)通過停止線的時(shí)間，S，按有關(guān)統(tǒng)計(jì)一般采用2.2～2.4S

T間----------車輛通過停止線的平均間隔時(shí)間，S，據(jù)觀測，小型車為2.5S，大、中型車為3.5S，城市交叉口已換算小型車采用2.5S;

K-------考慮通行的不均勻性和其他的一般干擾因素的修正系數(shù)，一般取0.86～0.9;

n--------直行車道數(shù)。

式中的（T綠-T首）為信號周期內(nèi)有效綠燈時(shí)間，（T綠-T首）/"T間為綠燈內(nèi)通過停止線的時(shí)間間隔，〔（T綠-T首）/T間+1〕為綠燈時(shí)間內(nèi)通過車輛數(shù)，再乘以每小時(shí)周期數(shù)（3600/T間）和修正系數(shù)，即為車道通行能力。

若對面左轉(zhuǎn)車與直行車共用一信號周期相位，直行車與對面左轉(zhuǎn)車將發(fā)生相互干擾，影響通行能力，可將此影響折減至直行車道。據(jù)實(shí)際觀測，綠燈時(shí)，對面左轉(zhuǎn)車前1～2輛可搶先本面而不影響直行車通行，其后路口內(nèi)尚可容納2～3輛左轉(zhuǎn)車等候黃等期間通行，因此，在一個(gè)信號周期內(nèi)不影響本面趕行車通行的對面左轉(zhuǎn)車數(shù)為3～4輛（大交叉口4輛，小交叉口3輛），超過此數(shù)則應(yīng)對直行車通行能力進(jìn)行折減，折減修正系數(shù)可按下式計(jì)算：

F=1-（N直/N進(jìn)）（N左對-N下）

式中N直------本面直行車道數(shù);

N進(jìn)------本面進(jìn)口道通行能力，輛/h;

N左對------對面進(jìn)口道左轉(zhuǎn)車數(shù)，輛/"h;

N不-------不影響直行車的對面左轉(zhuǎn)車數(shù);取3～4。

折減后直行車道的通行能力，輛/"h：

N直=3600nKf〔（T綠-T首）/T間+1〕/T周

2.2"左轉(zhuǎn)車道的通行能力

設(shè)置有專用左轉(zhuǎn)車道的入口，當(dāng)設(shè)有無交叉沖突的信號燈相位時(shí)，其通行能力計(jì)算與直行車相同，即：N直=3600nK〔（T綠-T首）/T間+1〕/T周。

但考慮到左轉(zhuǎn)車一般較直行車行駛條件差，式中修正系數(shù)K值應(yīng)取低值。

若左轉(zhuǎn)車與對面的直行車同一信號等相位，按前分析，一個(gè)信號周期內(nèi)左轉(zhuǎn)車小于或等于4輛，可不受影響;若大于4輛而小于10輛，則需對對面直行車通行能力進(jìn)行折減計(jì)算;若左轉(zhuǎn)車數(shù)大于10輛，或左轉(zhuǎn)車流量相對對面直行車流量占較大比例（如果大于40%），一般應(yīng)設(shè)左轉(zhuǎn)專用信號，以避免造成交叉口內(nèi)交通混亂和阻塞。

2.3""右轉(zhuǎn)車道的通行能力

右轉(zhuǎn)車輛一般在交叉口內(nèi)不與各向車輛交叉而產(chǎn)生干擾，即無交叉沖突點(diǎn)，而按照我國交通管理規(guī)則，大多數(shù)城市無對右轉(zhuǎn)車輛進(jìn)行信號燈管制，僅用交通標(biāo)志限速緩行。此時(shí)，右轉(zhuǎn)車輛可按連續(xù)車流考慮，故右轉(zhuǎn)車道通行能力一般按照下式簡單計(jì)算：

N有=3600K/T間（輛/h）

式中符號意義與前述同。其中車輛平均間隔時(shí)間T間考慮到路口緣石半徑大小對車速的影響，其取值范圍為2.5～3.0S，緣石半徑大時(shí)取小值，緣石半徑小時(shí)取大值。

此外，目前國內(nèi)已經(jīng)有個(gè)別城市對右轉(zhuǎn)車輛設(shè)置信號（如深圳）控制以避免右轉(zhuǎn)車與過街行人的沖突和相互干擾，增加行人過街的安全性，此時(shí)，右轉(zhuǎn)車道通行能力計(jì)算與直行車相同，即：

N右=3600nK〔（T綠-T首）/T間+1〕/T周

式中符號意義與前述同。

2.4""混行車道的通行能力

在左轉(zhuǎn)車或右轉(zhuǎn)車流量很小，直行車道通行能力有富余的情況下，或路口受限無法拓寬增加專用左、右轉(zhuǎn)車道時(shí)，往往采用各種混行車道，如直左車道、直右車道和左直右車道。

據(jù)觀測，在直右混行車道中，右轉(zhuǎn)車道過停止線的間隔時(shí)間與直行車的間隔時(shí)間相等，故直右車道的通行能力可按直行車道計(jì)算，即;

N直右=N直（輛/h）

在直左混行車道中，一輛左轉(zhuǎn)車會(huì)影響后面一輛趕行車，觀測統(tǒng)計(jì)顯示，一輛左轉(zhuǎn)車相當(dāng)于通過1.5～1.75直行，故直左車道通行能力可按照下式計(jì)算：

N直右=N直（1-a）（輛/h）

式中：a-----左轉(zhuǎn)車影響的折減率，取值1/2β左～3/4β左，β左為直左車道中左轉(zhuǎn)車所占比例。

在左直右混行車道中，只有左轉(zhuǎn)車減速會(huì)影響后面直行車，而右轉(zhuǎn)車則與直行車一樣考慮故左直右車道通行能力計(jì)算與直左車道相同，即：

N左直右=N直左（輛/h）

總之，交叉口各入口通行能力和總通行能力綜上所述，交叉口一個(gè)入口處的通行能力為該入口各車道通行能力之和，即：

N入口=N直+N左+N右+N直左+N左直左（輛/h）

交叉口總通行能力為各入口通行能力之和，即：

N總=ΣN入口（輛/h）

3""平面交叉口進(jìn)口車道的設(shè)置及其幾何設(shè)計(jì)

3.1進(jìn)口車道數(shù)及其功能劃分

平面交叉口進(jìn)口車道數(shù)若與路段相同，則在信號控制下，一般其通行能力只有路段的一半，故一般有條件時(shí)交叉口進(jìn)車道數(shù)應(yīng)大于路段車道數(shù)。只有在道路等級較低（如次干道以下等級），或其拓寬用地受限或其通行能力有富余時(shí)才可不考慮增設(shè)車道。進(jìn)口車道一般分直行車道、左轉(zhuǎn)車道、右轉(zhuǎn)車道及其混行車道。增設(shè)車道主要是左轉(zhuǎn)和右轉(zhuǎn)專用車道。

據(jù)國外研究統(tǒng)計(jì)資料，對于城市道路交叉口，包括次干道以上的各級道路相交，其交叉口某進(jìn)口道左轉(zhuǎn)流量大于是200輛/h或一個(gè)信號周期左轉(zhuǎn)車輛數(shù)大于4輛，且路口拓寬車道不受限時(shí)，一般均應(yīng)設(shè)置左轉(zhuǎn)車道，左轉(zhuǎn)車道優(yōu)先于左轉(zhuǎn)車道設(shè)置。但對于單向車道，進(jìn)口只增設(shè)一車道，且直行車和右轉(zhuǎn)車較左轉(zhuǎn)車比例很大時(shí)（如≥90%），為使進(jìn)口車的利用更為均衡，左轉(zhuǎn)車可不考慮占用專門車道，而與直行車混合為直左車道。此外，次要道路交叉口進(jìn)口道左轉(zhuǎn)車流量小于150～180輛/h，或一信號周期進(jìn)口道左轉(zhuǎn)車輛不足4輛時(shí)，也不設(shè)置左轉(zhuǎn)專用車道，而采用直左混合車道。

右轉(zhuǎn)車輛對交叉口的通行能力和干擾影響相對較小，故一般可采用直右混行車道。但當(dāng)右轉(zhuǎn)車流量較大，如其流量比例大于進(jìn)口總流量的1/n（n為進(jìn)口車道數(shù)），或T形交叉口有右轉(zhuǎn)車流的進(jìn)口道，或在有右轉(zhuǎn)信號相位（如深圳市）與直行相位相異等情況下，則應(yīng)考慮設(shè)置右轉(zhuǎn)專用車道。此外，在新設(shè)計(jì)的城市主要交叉口，為右轉(zhuǎn)行駛和行人過街方便，有條件時(shí)可配合交通島將右轉(zhuǎn)設(shè)計(jì)成單獨(dú)右轉(zhuǎn)專用車道見圖1-4。

3.2進(jìn)口車道的幾何設(shè)計(jì)

（1）進(jìn)口車道寬度與路口拓寬

由于車輛通過信號交叉口需減速緩行或停車起動(dòng)，故交叉口范圍內(nèi)進(jìn)口道設(shè)計(jì)車速路段大大減小，按城市道路設(shè)計(jì)規(guī)范交叉口范圍內(nèi)設(shè)計(jì)車速直行車為路段的0.7倍，轉(zhuǎn)彎車為路段的0.5倍。在較低車速下，進(jìn)口車道寬度路段可相應(yīng)縮小，對于大型車輛，路段若取3.75m，進(jìn)口道則可采用3.25～3.5m;對于中小型車輛，路段若取3.5m，進(jìn)口道則可采用3.00～3.25m。這樣可減小路口拓寬量。路口拓寬一般由進(jìn)口道增設(shè)轉(zhuǎn)彎車道引起。增設(shè)車道設(shè)計(jì)一般可采用下述幾種方式：

有較寬中央分隔帶時(shí)，壓縮分隔帶寬度辟為左轉(zhuǎn)車道，見下圖：

有中央分隔帶，但寬度不足時(shí)，可將駛?cè)攵诬嚨谰€適當(dāng)向內(nèi)偏移以增設(shè)左轉(zhuǎn)車道，見下圖1：

無中央分隔帶，必要時(shí)可用拓寬路口方式增設(shè)左轉(zhuǎn)車道，見下圖2：

右轉(zhuǎn)車道一般采用拓寬路口方法設(shè)置，見下圖3：

圖4

此外，按前述根據(jù)車輛大小和車速，壓縮原路段車道寬度以增設(shè)進(jìn)口車道也有各種計(jì)算方式，設(shè)計(jì)中采用下式確定拓寬車道長度：

L1=0.75N綠""S綠""L間/3600

式中：N組----進(jìn)口車道的飽和量，輛/h，建議值為1200～1400;

S綠----一個(gè)信號周期內(nèi)的有效綠燈時(shí)間s，與信號配時(shí)相關(guān);

L間----平均車頭間距，m，取車身平均長加2.0～2.5m間隔，一般為7～9m。

N組×S綠/3600為進(jìn)口每車道一信號周期的通行能力;0.75值的意義是指采用75%的飽和度作為計(jì)算依據(jù)。

根據(jù)國外研究資料，75%的飽和度是信號交叉口進(jìn)口車道不產(chǎn)生溢流的上限。

（2）拓寬車道的漸變段長度確定

如圖5所示，車輛進(jìn)入左、右轉(zhuǎn)拓寬車道需設(shè)置漸變段L1，以使車輛平穩(wěn)順利地變換車道并減速。

漸變段長度L1建議采用（1）式計(jì)算：L1=0.19V（B/μ）1/2"……（1）

式中：V----進(jìn)口車速，Km/h，取路段設(shè)計(jì)車速的0.5～0.7倍。

B----拓寬車道寬度，m;

μ---- 橫向系數(shù)，取0.1～0.15。

橫向系數(shù)μ值與設(shè)計(jì)車輛大小有關(guān)。設(shè)計(jì)車輛為大型車時(shí)，為保證車輛漸變行駛的舒適性，μ取小值（如0.1）為好;設(shè)計(jì)車輛為小型車時(shí)，μ取大值（如0.15），計(jì)算得到的漸變路段長度可滿足車輛橫向?yàn)榈目刂埔蟆?/p>

此外，漸變段長度L1應(yīng)滿足車輛減速要求。按減速要求計(jì)算其長度建議采用（2）公式：

L1=（V2-V02）26a"""……（2）

式中：V----進(jìn)口車速KM/h;

V0----減速后車速，KM/h，停車交叉口其值取零;

a----車輛減速度，取2.5～3.0m/s2。

設(shè)計(jì)漸變段長度L1應(yīng)按上述（1），（2）式計(jì)算后取其大值。

4""對于帶非機(jī)動(dòng)車道道路的平面交叉口設(shè)計(jì)

陽江市中洲大道工程是一條景觀性主干道，具體的橫斷面為：5m人行道3m綠化分隔帶+5.5m非機(jī)動(dòng)車道+5m綠化分隔帶+15m機(jī)動(dòng)車道+15m中央綠化分隔帶+15m機(jī)動(dòng)車道+5m綠化分隔帶+5.5m非機(jī)動(dòng)車道+3m綠化分隔帶+5m人行道，路幅總寬為82m。通過實(shí)地調(diào)查、研究發(fā)現(xiàn)，該區(qū)的自行車、電動(dòng)車量非常大，幾乎是人手一臺(tái)，如果我們采用常規(guī)的設(shè)計(jì)理念，即在燈控平交口處的非機(jī)動(dòng)車選擇在交通渠化島上等候綠等，由于渠化島的面積有限，不一定會(huì)滿足停車的要求。通過許多方案的優(yōu)化和設(shè)計(jì)，最后在交叉處開辟了一條非機(jī)動(dòng)車專用道來解決非機(jī)動(dòng)車道停車的問題。路口的信號等采用四相位的控制方法，每一方向的非機(jī)動(dòng)車道與該方向的非機(jī)動(dòng)車道同時(shí)放行。該方案的提出及到最后的施工圖匯報(bào)，到最后工程的完工并投入使用都得到了陽江市政府及市民的好評。具體設(shè)計(jì)見下圖5：

圖5

5""結(jié)束語

總之，城市道路平面交叉口進(jìn)口車道的合理設(shè)置對改善交叉口的通行條件提高交叉口的通行能力起著重要的作用。交叉進(jìn)口車道的合理幾何設(shè)計(jì)是保證各進(jìn)口車道正常發(fā)揮作用，避免各道相互干擾不可缺的因素。除上述數(shù)項(xiàng)幾何設(shè)計(jì)外，尚有諸如路緣石半徑、停車線位置、停車視距、交通島幾何尺寸等幾何設(shè)計(jì)均不可忽視。此外，出口車道的幾何設(shè)計(jì)也有許多相似之處，因篇幅所限，在此不一一陳述。進(jìn)口車道各幾何尺寸往往是相互關(guān)聯(lián)，設(shè)計(jì)中應(yīng)將各幾何關(guān)系予以考慮和計(jì)算，才能取得上佳設(shè)計(jì)。