新建道路平面交叉口設計要點分析

王永鵬,侯光旭

(1.河北省城鄉規劃設計研究院,河北石家莊 050000；2.上海市政工程設計研究總院(集團)有限公司,上海市 200092)

新建道路平面交叉口設計要點分析

王永鵬1,侯光旭2

(1.河北省城鄉規劃設計研究院,河北石家莊 050000；2.上海市政工程設計研究總院(集團)有限公司,上海市 200092)

道路交叉口是道路網的節點,相交道路的各種車輛和行人都要在交叉口處匯集、通過以及轉向,一個好的交叉口設計對道路交通組織的順暢性、交通安全性以及道路景觀都起著至關重要的作用。結合淄博新城區道路建設經驗,針對現在道路交叉口設計中存在的問題,從道路交叉口的交通組織設計、平面及豎向設計、路面結構設計、附屬設施設計等4個方面進行了論述,提出了完整的設計思路和一些好的經驗做法,對道路建設的標準化、規范化具有較好的借鑒意義。

道路平面交叉口；交通組織設計；平面設計；路面結構設計；附屬設施

0 引言

道路交叉口是道路網的節點,使各級道路由線擴展到面,由于相交道路上的各種車輛和行人須匯集于交叉口后轉向其他道路,這時車輛與車輛之間、車輛與過街人非之間相互干擾,尤其以機動車輛與非機動車輛之間的干擾為甚,不但容易造成交通阻塞、降低行駛速度和通行能力,而且容易發生交通事故。因此做好交叉口的設計對整個道路網系統運行效果的好壞起著至關重要的作用。另外,鑒于交叉口在道路交通體系中特殊作用,在交叉口處的路面結構設計、景觀設計、交通設施及其它服務設施的設置理應提出比一般路段更高的要求,以營造通暢、和諧的交通環境與人文景觀,實現以人為本的設計目標［1］。本文在總結淄博新城區道路建設經驗的基礎上加以論述。

1 設計中常見問題

(1)問題一：交叉口實體設計與交通設計脫節

交叉口平面、交通組織等設計前缺少交通設計環節或者交通設計與交通規劃階段的路段交通量、交叉口轉向交通量預測結果不匹配,建成的交叉口不能適應未來的交通發展,成為路網中的擁堵點,造成在道路運營期間不斷的進行改造。

(2)問題二：平面及豎向設計參數選取不合理

設計人員對交叉口平面設計參數的選取不嚴謹,過大或過小緣石轉彎半徑、渠劃島位置、車道寬度等均會對交通安全、通行能力造成不利影響。交叉口內豎向設計不合理,導致交叉口內積水,影響交通安全和路面結構的壽命。

(3)問題三：路面結構強度不足導致病害嚴重

在道路路面結構設計時,一般整條道路僅考慮同一種結構,沒有考慮到車輛在交叉口內頻繁的啟動、剎車、轉向等對路面的沖擊荷載,而且在交叉口內的交通量為相交道路交通量的疊加,壽命期內累計軸載次數會比一般路段大,因此會產生較多的路面病害,大大減少交叉口內路面結構的使用壽命。

(4)問題四：各種附屬設施不齊全、設置不合理或建設滯后

交通標志、標線、信號燈、照明、交通渠劃島、過街橫道、人行過街安全島、無障礙設施、護欄等各種各樣的附屬設施是道路交叉口安全、高效運行的保障,但在實際設計中由于各種原因造成各種附屬設施不齊全或設置不合理。另外由于建設不同步,當后期發現某種設施需要埋設時,對道路進行開挖和恢復,造成“馬路拉鏈”現象時有發生,而且交叉口范圍內通常是“重災區”。

2 交通組織設計

2.1 機動車道設計

交叉口機動車道的車道數是由預測交通量、設計服務水平和用地面積共同決定的。交叉口的進口道主要有直行車道、左轉車道、右轉車道、調頭車道等,出口道主要有直行車道、相交道路專用右轉出口道。

淄博新城區道路交叉口進口道數量及車道功能設計時,采用交叉口通行能力與路段通行能力相適應的方式進行設計,即Nm≈CAP(左+直+右)。

式中：Nm——路段機動車單向車道設計通行能力(pcu/h)；

CAP(左+直+右)——交叉口進口道通行能力(pcu/h)。

以某主—主交叉口為例,四個方向路段均為單向3車道,車道寬度3.5 m,根據各個方向的交通量預測及交叉口交通能力的計算結果,交叉口共需要3個直行車道和左轉、右轉專用車道各1個。根據交叉口用地情況,分別壓縮中央分隔帶和側分帶開辟左、右轉車道,車道寬度全部采用3.25 m。相應的交叉口出口道則采用3個直行車道+1個右轉專用出口道,車道寬度與路段一致,為3.5 m,交叉口樣式見圖1。此外,不管是壓縮分隔帶或者偏移中線開辟左轉車道,應計算各個車道在平面上的分布,確保進、出口道的直行車道直接對應,或者稍有差別時設置直行導流線,減少機動車在交叉口內因調整方向造成交通流紊亂。

圖1 交叉口平面圖

另外,對于設置有中央分隔帶的道路,對掉頭車道應有單獨的考慮,目前較為常規的做法主要有三種：

(1)前掉頭：在遠離交叉口的位置設置,如圖1中位置1所示,這種方式不受信號燈控制,車輛自由掉頭,但當掉頭車輛較多時,在進口道影響其它車輛進入蓄車段,在出口道影響直行車輛加速駛離交叉口。適用于近期交通量較小或掉頭車輛極少的情況。

(2)后掉頭：與左轉車道設置在一起,受信號燈控制,跟隨左轉車輛一起放行,但車輛需要2次通過過街橫道,尤其在出口道,掉頭車輛會與提前進入過街安全島的行人、非機動車沖突,影響交通安全和加大交叉口內交通負擔,降低左轉車的通行效率。適用于遠期交通量較大或掉頭車輛較多時。

(3)前后混合掉頭：在靠近停止線前設置專門掉頭車道,如圖1中位置2所示,受信號燈控制,跟隨左轉車輛一起放行,在掉頭車道處增設一個掉頭信號燈。允許少量車跟隨左轉車進入交叉口掉頭,大部分掉頭車在掉頭車道開口處掉頭。可能存在部分掉頭車輛強行在掉頭車道掉頭,影響后面左轉車進入左彎待轉區,并且為了防止影響對向直行車輛,需要增加直行車輛的清空時間,增加黃燈時間,降低綠信比,進而影響整個個交叉口的通行能力。適用于遠期交通量較大或掉頭車輛較多時。

淄博新城區道路一般采用的是前后混合掉頭的方式。

2.2 人非交通組織模式及路權劃分

機動車、非機動車與行人均需要在交叉口內交匯、通過,良好的交通組織模式和清晰的路權劃分對交叉口內的交通安全、通行效率具有重要的正面意義。

2.2.1 人非交通組織模式

行人、非機動車直接左轉,與左轉機動車混行,由于交叉口內沒有明確的路權劃分,這種組織方式對交叉口內的交通安全有較大的隱患,經常出現因交通事故造成交叉口的交通堵塞,而且還會由于路權不確定造成事故責任不清的問題。因此在淄博市新城區的道路設計時禁止采用上述方式,而是采用是人、非左轉二次過街的方式,見圖2。

2.2.2 路權的劃分

采用人、非左轉二次過街的交通組織方式,為在交叉口內劃分明確的路權提供了有利條件。非機動車過街橫道線內側、停止線外側為非機動車行駛路權范圍,兩條線之間的范圍為人非過街路權范圍(信號控制交叉口,與機動車分時通過)。淄博市新城區道路采用的是標線劃分的方式,除此之外,若人行道、非機動車道采用彩色瀝青或其它形式的結構和顏色時,可以將這種結構和顏色應用于這一范圍,這樣能夠使人、非道路全線連續,能更好的引導行人、非機動車通行［2］。

3 平面及豎向設計

3.1 平面設計

3.1.1 渠劃段及漸變段長度

渠劃段長度應滿足車輛排隊長度的需要,尤其是通過壓縮側分帶、拓寬紅線設置右轉車道和通過壓縮中央分隔帶、偏移中線設置左轉車道時,應按照左、直、右排隊長度中最長的來設計渠劃段,以防止相鄰車道排隊車輛阻擋后面車輛進入相應車道排隊,造成“短車道”現象,長度計算應以停止線處起算。對于寬度漸變段的長度應以滿足車輛按照S形行車軌跡橫移展寬寬度所需的距離。例如,在淄博新城區道路設計中,主干路,設計速度60 km/h,渠劃段長度為80 m,漸變段長度為50 m。

3.1.2 緣石轉彎半徑

緣石轉彎半徑的大小直接影響著交叉口的規模,有些城市道路建設刻意的加大轉彎半徑,修建超大規模的交叉口,這種做法除了增加占地和提高造價以外,還會因為右轉車輛速度過快造成交通安全隱患。因此,在緣石轉彎半徑應按照規范當中交叉口最低設計車速選取,即0.5 V(道路設計速度)所對應的半徑值。

3.1.3 渠劃島、安全島的布置

(1)渠劃島

渠劃島一般指的是三角渠劃島,見圖3,三角渠劃島的設置能夠減短人行過街橫道的長度、規范右轉車輛行駛軌跡的作用,但同時也加大了交叉口的規模,因此適用于設計車速較高、道路較寬的情況。渠劃島的位置應根據車道功能劃分情況確定,而且還要預留出路緣帶寬度及規范當中要求的偏移距離,渠劃島的大小除了滿足過街行人、非機動車駐足面積外,還應滿足種植綠化所需的最小面積。另外對于面向車輛行駛方向的一側應設置明顯的提示標示和防護措施,防止車輛沖向渠劃島,造成交通事故。對于一般的城市主、次干路的交叉口,應盡量減少設置渠劃島,以減少交叉口規模、降低造價。

(2)安全島

安全島主要指的是位于中央分隔帶的二次過街安全島,由于位于機動車道內,其本身就是一種障礙物,因此其位置應避開對向最內側的直行車道、向后退出左轉車輛的行使軌跡。由于左轉彎需要占用綠燈時間或直行車輛的空檔,因此應盡量的提高其行使速度,以增加左轉車道的通行能力。淄博新城區道路設計時,左轉彎車輛行駛軌跡按照規范中交叉口最高設計車速選取,即0.7V(道路設計速度)所對應的半徑值。

3.2 豎向設計

道路交叉口進行豎向設計主要解決的是道路標高的順接、車輛行駛舒適性及道路排水等問題。對于淄博新城區位于平原區的道路,交叉口豎向設計最主要的是排水問題,由于,交叉口范圍內匯水面積大,徑流從路中匯流至道路邊緣的時間長,因此應加大交叉口范圍內的邊緣排水縱坡和雨水口的泄水能力。淄博新區道路設計時采用的是在緣石轉彎半徑中點處設置雙箅雨水口并壓低其標高,使雙向設計范圍內路面邊緣的縱坡不小于0.5%,見圖4。

圖4 交叉口豎向設計圖

4 路面結構設計

不管是公路還是城市道路,由于車輛在路口處頻繁的啟動、剎車等特殊原因,造成交叉口內的道路車轍十分嚴重,通過對淄博市各級道路取芯研究發現,對于車轍產生的原因主要有：

(1)結構性車轍：瀝青面層在溫度、荷載的反復作用下產生剪切破壞,導致塑性剪切流變,在車輪作用位置被壓縮下陷；路面基層在重載作用下,由于自身的強度和剛度不足,從而產生永久變形。這種車轍一般深度和寬度都比較大,而且還經常伴有泛油、網裂等病害,多出現在貨運公路和公交車較多的城市道路交叉口。

(2)磨損性、壓縮性車轍：由于輪胎摩擦造成瀝青面層逐漸被磨耗、減薄；由于荷載作用,路面結構層逐漸被壓實,而出現的輕微下陷。這種車轍較淺,其他并發病害較少,多出現在車輛荷載較小的城市道路。

鑒于上述情況,在淄博市新城區道路建設中針對不同的道路性質,對交叉口的進口道(包括漸變段)和緣石轉彎半徑范圍內路面結構進行了加強處理,見圖5。

圖5 交叉口結構加強范圍

以貨運為主的公路,在加強范圍內采用鋼筋混凝土路面,如在205省道、309國道上采用的鋼筋混凝土路面結構為：28 cm水泥混凝土路面(加單層鋼筋網片)+18 cm水泥穩定碎石+18 cm 12%石灰土。

以客運為主的道路,由于環境、景觀要求較高,因此,在路面結構加強范圍內通過對瀝青路面的特殊處理來實現減輕車轍的目的。首先是上面層瀝青采用改性瀝青,其次是中面層、下面層的瀝青混凝土內摻加抗車轍劑,如新城區內的主干路,在加強范圍內的瀝青面層組合為：4 cm細粒式瀝青混凝土(AC-13C,SBS改性瀝青)+8 cm粗粒式瀝青混凝土(AC-25C,外加5%抗車轍劑)。

采取上述措施后,新城區內的道路從2006年至2010年陸續竣工通車至今,交叉口內的車轍現象幾近消失,取得了較好的應用效果。

5 附屬設施設計

道路平面交叉口的交通管理及有關附屬設施包括交通信號燈、交通島、交通標志、交通標線、隔離設施、排水、照明、綠化、景觀及環境保護設施等,在交叉口設計時采用了一體化的設計思想,將地上、地下的設施、管線進行了統一考慮,使交叉口內的各種設施布置合理,景觀效果較好。其主要設計要點有：

(1)綜合考慮地上設施的布置,盡量減少設施桿件

多個標志牌在同一位置設置時采取合桿、合牌設置,減少桿件數量和牌面大小不統一造成的視覺混亂；有其它設施桿件時,標志牌優先考慮與其合桿設置；信號燈采用雙叉懸臂桿,近、遠燈各一組,并與二次過街行人燈合桿設置；交叉口四角設置高桿燈照明,增加交叉口的照度和減少燈桿數量,見圖6。

圖6 交叉口設施布置圖

(2)充分考慮地下管線的預留

交叉口內各種設施雖然在設計之初整體考慮,但一般會分期建設,此外還有一些市政管線需要在交叉口處橫過路,因此在道路施工期間不能同期敷設的管線、設施基礎等均應在道路設計時考慮預留,如信號燈、照明等預留鍍鋅鋼管,特殊管材的管線如燃氣、熱力等不能按照設計管材預埋的,采用比設計管徑大的鋼筋混凝土管進行預埋,待管線敷設時方便其穿越道路,從而徹底解決交叉口處“馬路拉鏈”現象。

(3)交叉口處稀植高大樹木為行人、非機動車遮蔭

以往設計時,為了保證視距,在交叉口的通視三角區內不能種植遮擋視線的樹木,因此,在此區域內的綠化帶一般以種植低矮灌木為主,但這樣做的后果是整個交叉口范圍內無任何遮蔭,在夏季,行人、非機動車在交叉口處等待過街時被暴曬。因此,新城區道路設計時,在通視三角區內稀植高大喬木,間距為10～12 m,即減少對駕駛員視線的影響,也為行人、非機動車提供庇蔭場所,在街角紅線外的綠帶內設計有大量的景觀小品,增加人文景觀,提升整個交叉口的景觀效果。此外,交叉口四個街角處全部采用透水磚鋪裝,設置噴淋系統,與機動車道銜接時采用緩坡銜接,坡度不大于5%,降低氣溫、減少“熱島”效應,盡量為人非提供一個舒適的駐足空間。

圖13 中央公園節點景觀效果圖

4 結語

本文結合湖南省湘潭市昭山示范區內昭華大道、昭山大道的工程實例,總結分析了南方丘陵地區生態道路設計時的一般原則。在山嶺河湖密布、自然植被發育、生態環境優美的丘陵地區進行生態型道路設計時,在周邊地塊尚未出讓開發,規劃建設條件允許的情況下,應當本著生態自然、尊重環境的設計理念,在設計時順應地形、依山就勢,充分利用現狀地形地貌與山嶺河湖等自然資源,結合線位優化、上下行分幅、橫斷面錯層等多種設計手段,并綜合橋梁、綠化、步道、生態邊坡等多種景觀因素,打造融入自然、環境親和的生態型市政道路。

6 結語

基于上述理念設計的淄博新城區道路平面交叉口,自2006年陸續竣工通車以來,道路的交通組織運行較好,路面結構病害較少,交叉口的各種附屬設施齊全、整體景觀效果好,受到了廣大市民的贊譽,建設經驗值得推廣。

［1］ 黃興安.公路與城市道路設計手冊［M］.北京:中國建筑工業出版社，2004.

［2］ 侯光旭.人性化慢行交通系統的構建［J］.城市道橋與防洪，2014(4): 6，49-53.

U412.35+1

B

1009-7716(2015)09-0016-04

2015-04-30

王永鵬(1979-),男,河北石家莊人,工程師,從事城市交通和市政道路的規劃設計工作。