城市道路交叉口設計過程質量控制研究

廖堅

（中交第四航務工程勘察設計院有限公司，廣東 廣州 510000）

0 引言

隨著城市化進程快速發展，以城市道路為主要載體的交通出行壓力也越來越大，道路交叉口是城市道路工程中重要的節點，道路平面交叉口的設計及質量控制的優劣直接影響著城市交通系統運轉質量。本文以城市平面交叉口設計過程為研究對象，在明確城市道路平面交叉口的實際需求基礎上，對其設計思路與設計過程控制進行分析，提出設計過程質量控制相關對策，以此來闡明城市道路平面交叉口設計過程質量控制的重要性，為高質量的城市道路設計工作提供參考。

1 城市道路平面交叉口的實際需求分析

1.1 直行

1.2 轉彎

轉彎是道路平面交叉口的通行需求之二，是指車輛行駛到與原方向不同向的車道，對于掉頭的需求也可與轉彎合并考慮。這種需求就需要通過平面交叉口連接兩個相交叉的車道，且對于同一車道的不同方向也需要在交叉口位置貫穿以滿足掉頭需求。此需求同樣作為根本通行需求，在后續質量校驗過程中轉彎問題是最有可能影響設計質量控制的要素之一。

1.3 直行與轉彎的沖突校驗

對于城市道路平面交叉口而言，同時具有直行和轉彎的通行需要，且需考慮以交叉口為端點向4 個（或3 個）不同方向進行輻射的車道，其同時均具有直行與轉彎的需求，直行與轉彎是否沖突，則是決定設計方案質量的因素之一。若直行與轉彎存在潛在沖突，則認為該設計方案不具使用意義。

2 城市道路平面交叉口設計過程質量控制研究

2.1 設計過程質量控制模型

為了確保城市道路平面交叉口設計過程質量控制工作的全面進行，本文提出了設計過程質量控制模型，如圖1所示。該模型將設計工作的質量控制分解為若干步驟，首先需要根據用戶需求明確設計目標，并從專業技術的角度來明確實現該設計目標所需要的技術內容，該過程中的質量控制工作，包括檢查資料的完備性、設計質量計劃、確定工程技術指標、交叉口位置通道的宏觀規劃等內容。一系列技術指標確定之后，即可進入概念設計階段，該過程中為了控制質量，可從通行能力、沖突類型、轉彎車道、公交設施等幾個層面進行方案的調研工作，這也是設計方案合理合規的重要前提，審核通過能夠確保設計方案的宏觀質量可靠性。至此所有關于設計方案的前置準備工作已經全部完成，即可進入初步設計環節。

圖1 設計過程質量控制模型

初步設計，根據前期所確定的一系列指標及參考資料出具設計方案，在該設計方案中，除了明確基本的通行需求指標外，還需檢驗設計方案與實際應用場景的匹配度，以此來確保該設計方案的質量達標。該過程中的主要工作內容有，出具初步設計圖，對信號控制策略加以明確，檢驗行人等待時間和通行能力的匹配程度，同時對本部分存在的質量問題進行詳細記錄，并提出初步解決措施。進行完善的檢驗與問題收集之后即可開展最終的詳細設計工作，根據工程實際需求，將前續工作成果加以收集整理，并確定詳細方案。

在該質量管理模型的體系下，首先根據工程實際需求，將質量目標進行分解，明確各個目標之間的協同關系，并進行初步設計，初步設計完成之后即開始初次校驗，一次循環往復，采取針對性的質量優化措施，最終輸出高質量的設計方案。

2.2 設計質量校檢

2.2.1 通行能力

（1）直行效果

滿足直行需求的必要因素就是確保通過平面交叉口將兩段車道連接起來，兩段車道之間也不能具有障礙物或會使行車轉向減速的影響因素，在進行質量控制的過程中，可直接校驗整體通行能力，保障沒有影響直行效果的因素出現。

如圖5，通過窗寬自適應形心修正算法對ADC采樣得到的原始數據點f(x,y)飽和點進行判斷，fs是ADC的飽和值，若f(x,y)= fs則視為飽和點，記錄飽和點的數目m，圖中三個波形的飽和點數分別為m0、m1、m2，窗寬自適應形心修正算法利用飽和點數m和非飽和波形的原始窗寬W0根據圖4所示的關系自動調整窗寬以適應飽和波形，調整后的窗寬為

（2）轉彎效果

轉彎的質量控制在檢驗過程中需要明確道路平面交叉口，是否將兩條車道進行連接，是否能夠實現轉彎及掉頭的需要。在進行質量控制過程中，判斷轉彎路線和調頭路線是否為通路，判斷其余工程或非工程設施是否會對相應需求造成影響。

（3）通行沖突

通行沖突除了最基本的直行與轉彎沖突之外，還需考慮機動車與非機動車之間的沖突。當前城市的非機動車數量越來越多，大部分道路在規劃過程中也劃分了非機動車專屬車道，這種看似毫無交叉的形式，但在機動車轉彎過程中，會對直行的非機動車產生一定影響，通行沖突示意圖如圖2所示。

圖2 沖突示意圖

如何控制這種影響問題，避免通行沖突的發生是設計方案質量控制校驗中所要考慮的問題。當前車道的排列，基本上最右側為非機動車道，次右側為右轉車道，與之垂直的右前方車道也會采取類似的形式排列，而在右轉過程中，根據交通指示，非機動車可能處于直行階段，對向的非機動車也會直行，在設計過程中就需采取對應方案來減少不同行車方向的車輛在交叉口位置的沖突，不僅能夠提高交通安全，也能使通行效率更高。

（4）通行時間

上文中已經明確通行時間對行人尤為敏感，正常人的步行速度為每秒1.2m，但在交通條件下，行人須經過左右張望確認安全，已經過線的車輛也需等待其完成通行，此外還可能涉及提物、帶孩子、推自行車等特殊場景，另外部分身體行動能力有限的老年人，其步行速度也會大大降低。這樣在進行考慮的過程中一般所設置的通行時間在計算過程中將步行速度考慮為1m/s 為宜。同時對于馬路較長的交叉路口，也可通過在中間位置設置過渡區的形式來保障長距離通行。對于通行方案的校驗可參考公式（1）。

式（1）中：為車流量；為信號周期；為綠燈間隔時間；為飽和車頭時距。

2.2.2 排水、路燈等附屬設施

為了保障道路工程的正常使用,排水設施與路燈等附屬設施一般情況下均是較為重要的。排水設施能夠保障在自然降水條件下路面的干燥，減少因路面積水所帶來的交通安全隱患，路燈設施是保障夜間行車進行照明的必要設施。交叉口位置的道路可能破壞概率更高，造成排水系統的不暢，對于此處排水設施的設置數量及位置，可能需要專項優化；交叉口位置對角線長度較長，單個路燈的照明覆蓋有效范圍有限，而在道路中央增設路燈也是不現實的方案，這種情況下在設計過程中運用何種方式解決也關乎未來使用體驗。

3 案例研究

3.1 案例概況

以上海某街區內的城市道路平面交叉口設計為案例，該交叉口為十字交叉路口，東西走向為雙向4車道，南北走向為雙向6 車道，道路級別為城市主干道，車流量屬中等交通水平，在早高峰及晚高峰時車流量較高，其余時段一般不會經停超過一個紅綠燈的時間，平面交叉口優化改造設計圖如下圖3所示。

圖3 平面交叉口優化改造設計示意圖

該位置目前遇到的實際問題有：一是路口轉彎位置的路面產生明顯塌陷，雨天會出現積水問題，由于路面不平，排水措施無法排出塌陷位置的積水，此處行車較為顛簸，對于交通安全有一定隱患；二是該路口規劃的轉彎并沒有預備車道，僅能夠通過直角轉彎的形式完成轉彎動作，而直角轉彎過程中，又至少會跨越兩個非機動車道（同向位置與垂直位置），可能存在交通安全隱患；三是對于車道規劃在轉彎位置并不清晰，該十字交叉路口不具備任何車道劃分，甚至有出現在高峰時期，占用對向車道位置進行轉彎的情況；四是街角路燈覆蓋不全，僅在東北角和西南角兩個角落有小功率路燈，在東南及西北兩個角落會形成照明真空，夜間行車安全體驗不佳；五是整體道路較寬，且在道路中間位置未設立緩沖區，對于行動緩慢的行人偶爾會出現單個綠燈無法完全通行所造成的尷尬局面，也具有一定安全隱患。

3.2 設計方案及其質量控制

對于該案例道路平面交叉口設計，在進行改造優化過程中給出了以下幾點設計質量控制對策：

其一，路面工程設計的過程中考慮到轉彎位置使用強度大同時易于磨損，再進行施工時采用增加初始強度的形式來延長使用壽命。通過轉彎位置的工程力學分析，在其薄弱位置及容易形成凹陷的位置，增設了排水措施，在未來發生工程質量下滑的情況下，也可保證排水工程正常使用，能夠直接規避該案例中出現的工程層面問題。

其二，轉彎過程會跨越非機動車道的問題在設計之初并未顯現，如今非機動車數量增多成為當前所需解決的主要問題。經綜合考慮，采取了機動車與非機動車分別設置紅綠燈的形式，能夠確保機動車右轉、非機動車直行時起到機動車先停后走、非機動車后停先走的效果，通過這個簡單的時間長，即能夠避免右轉車輛對非機動車道正常行駛造成沖擊，規避交通安全問題的發生。

其三，高峰時期轉彎難以控制的問題，通過路面規劃轉彎預備區，十字路口中央位置設立安全區的形式來明確了交叉路口的交通規則，在不影響正常通行及緊急情況的前提下，能夠使轉彎車輛通行有序，避免轉彎過程中進行超車變道等情況發生，也能夠增加十字路口的通行效率。

其四，街角路燈的問題，在該路口設計過程中解決較為容易，綜合考量后，通過增設路燈數量的形式解決當前問題，路燈選取了具有太陽能發電和儲能功能的新能源路燈，采取智能控制的形式，滿足照明需求的同時，對環境保護與資源節約有一定作用。

其五，由于東西走向為雙向4 車道，為了保險起見，在馬路中設置一過渡區，這樣能夠確保行動緩慢的人群在橫跨馬路時可采取二次過街的形式。

4 結語

城市道路系統是保障出行安全、促進經濟發展的重要形式，道路交叉口作為城市道路中的重要結構具有諸多特殊要點。對其展開專項設計，能夠保障道路交叉口工程多種特殊需求的順利實現，這也是提升道路工程整體品質的重要工作。規范城市道路平面交叉口設計工作的開展，并對其質量進行檢驗是很有必要的，這也是本文研究的主要目的。本文還結合了一項工程實例用來明確設計方案質量控制的大致思路與具體內容。隨著市政工程行業的發展，當前城市道路的設計工作有著更多特殊需求與注意要點，開展設計工作過程中，對設計方案的質量進行全面調研，也能夠保障該設計方案可滿足工程實際需求，促進城市交通健康發展。