平面交叉轉彎線形選擇及設計

王衛東,吉建英,戰 軍

(1.青島市市政工程設計研究院有限責任公司,山東青島 266555;2.青島濱海學院,山東青島 266555; 3.沈陽市市政工程設計研究院青島開發區分院，山東青島 266555)

平面交叉轉彎線形選擇及設計

王衛東1,吉建英2,戰 軍3

(1.青島市市政工程設計研究院有限責任公司,山東青島 266555;2.青島濱海學院,山東青島 266555; 3.沈陽市市政工程設計研究院青島開發區分院，山東青島 266555)

研究交叉口轉彎的交通特征,并對常見交叉口轉彎線形特點和適用條件進行分析,結合日常交叉口工程設計應用經驗提出了選擇標準和原則,對工程設計中應注意的問題進行了集中解決,可為平面交叉口設計提供參考。

平面交叉口;轉彎;線形;設計

0 引言

平面交叉口車行道轉彎線形的選擇和設計是道路平面設計中交叉口設計的重要內容。合理選擇線形類型并確定相關設計參數,有利于交叉口景觀布局,保證車輛轉彎的安全性和舒適性。

在常規單心圓線形基礎上,分析轉彎區域速度、橫向力、路徑等相關特征,并總結相關設計經驗,進行雙心圓、三心圓、復合曲線等線形方案的分析和設計。主要對每種線形優缺點、適用條件、主要參數進行詳細介紹,對交叉口設計內容進行深化和補充。

1 交叉口轉彎交通特征

交叉口轉彎段主要指交叉口區域右轉車道,即內側路側石與右轉車道外邊線之間的空間,未施劃右轉車道時指車輛交叉口進口道右轉車道與轉向完成后車道之間的圓弧段運行軌跡。交叉口區域為滿足最小用地、最大通行效率往往采用小半徑轉彎半徑,減少交叉口面積,使得行車舒適性、安全性受限。

通過對38位駕駛者的訪談調查,獲取了轉彎段車輛、速度、駕駛等交通特征。

(1)車輛特征

大型車輛在轉彎段安全需求大于舒適需求,主要會出現兩個危險,即橫向力過大側翻和轉彎失控沖上側石;小型車或客車在轉彎段舒適性需求最為重要,以滿足駕乘者舒適和安全為主。

(2)速度特征

從空間和速度的關系來看,首先是由直線段進入交叉口,減速進入轉彎段,達到轉彎半徑設計速度后,勻速行駛,至轉彎段加速駛入直線段,最后駛出交叉口。按照相關規范和手冊［1］,轉彎段設計速度一般取路段設計速度的0.5～0.7倍。圖1為轉彎段速度距離關系圖。

圖1 轉彎段速度距離關系圖

(3)駕駛特征

駕駛員在轉彎時既想要快速通過彎道又不希望產生太大的離心力,按照“慢進中油快出”的駕駛原則［2］,轉彎過程為剎車減速轉向彎道,保持車速和轉向轉彎,回轉轉向加速直行。

因此,線形的合理選擇,不僅關系到駕駛的安全性、舒適性,而且可提高通行效率。

2 轉彎線形

圖2為轉彎線形主要線形示意圖。

2.1 單心圓線形

單心圓線形屬于常規線形,適用范圍廣。工程設計中半徑確定一般選取特種車型的最小轉彎半徑進行確定。

按照《城市道路交叉口設計規程》(CJJ 152—2010),單心圓半徑可取值范圍為5～25 m,右轉專用車道可取25～50 m。

圖2 主要線形示意圖

設計過程中對非直角交叉口半徑取值時,一般對銳角取小半徑,鈍角取大半徑,以滿足實際行駛速度和交叉口的美觀。

2.2 雙心圓線形

一般減速段采用小半徑,加速段采用大半徑,以減少離心力和車輛動力損失。雙心圓線形相對單心圓減少了交叉口面積,一般用于設計過程中對周邊障礙物的規避［2］。實際設計中,對交叉口中線塔、變電箱、信號控制箱等進行規避可采用此種線形。

雙心圓線形小半徑段其半徑一般采用10～25 m,大半徑段可采用25～50 m,比例一般在1∶1.5～1∶2。設計速度大可取上限,小可取下限。

2.3 三心圓線形

根據經典汽車行駛理論和目前城市道路設計文獻［4］,均提出三心圓復曲線較單圓曲線更能符合汽車行駛的輪跡,能夠較好地提高行車穩定性和乘車舒適性。

三心圓線形一般采用兩段大半徑夾一段小半徑曲線的線形組合,比例一般為1∶1.5∶1～1∶2∶1?？紤]到交叉口景觀的對稱協調,工程設計中前后采用不同半徑的情況很少。

2.4 復合曲線線形

復合曲線線形是解決一般路段轉彎問題在交叉口的實現,往往適用于較大半徑和交叉口的右轉轉彎。回旋曲線長度按照設計速度進行選取,一般不小于20 m,半徑不小于20 m。

3 線形選擇標準和轉彎半徑設置原則

3.1 線形選擇標準

綜合設計經驗及上述分析,可以獲取線形選擇標準(見表1)。

3.2 轉彎半徑設置原則

以兩條相交道路設計速度、交通量、道路等級、交叉角度為基礎,保證交叉口通行能力,綜合考慮交叉口幾何線形,結合周邊地勢地貌,確定合理的轉彎半徑。

4 工程設計中常見問題

4.1 小半徑右轉的超高加寬問題

按照現行市政、公路規范,小于250 m半徑須設置超高加寬以保證行車舒適性。交叉口區域宜根據轉彎半徑的大小調整交叉口豎向和車道寬度,增加反坡,加寬車道,以保障行車舒適性和安全性。

4.2 側石批量制作和放樣問題

不同轉彎半徑線形的放樣和側石制作增加了工程設計和施工的難度。設計中可對線形半徑、長度、偏移值等進行詳細標注以指導現場實施,同時在設計圖中分塊編號,生成表格,方便施工單位側石采購和現場安裝。

4.3 視距和障礙物規避問題

設計過程中,無論采用哪種線形,務必進行視距的驗算。通常需要采用三心圓進行障礙物規避,要特別注意障礙物必須滿足道路建筑限界要求。

4.4 車輛與非機動車、行人沖突問題

右轉車道中非機動車與機動車同板,有空間條件一般設置護欄等隔離設施,保證機非分離。為規范人流,路緣石上須設置隔離護欄,長度伸至路段一般超過30 m。行人過街斑馬線宜設置于每種線形的速度較低段,減小機動車沖突強度,提高安全性。

表1 轉彎線形選擇標準

5 結語

單心圓是目前最常用的線形,放樣方便,側石制作簡單,交叉口景觀效果好,但隨著行車舒適性要求的不斷提高以及交叉口設計的精細化,其它線形也正在不斷嘗試和應用中。今后的工程設計實踐中,應當重點研究不同劃分線形的不同速度值的實用性。

［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，2005.

［2］ 鄭佳梅，黃大器. 如何讓車輛更快地通過彎道 ［J］.汽車運用，(10): 33-34.

［3］ 司振軍，趙啟龍.平面交叉轉彎曲線線形設計［J］.工程技術，2009 (13):179-180.

［4］ 黃興安.公路與城市道路設計手冊［M］.北京:中國建筑工程出版社,2005.

U412.35+1

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1009-7716(2015)03-0007-02

2014-12-10

王衛東(1979-),男,陜西渭南人,工學碩士,工程師,主要從事道路、交通工程設計工作。