城市道路快速化改造中的掉頭設計策略及案例

高旺生

[同濟大學建筑設計研究院（集團）有限公司，上海市 200092]

0 引言

近年來，我國城市道路快速化改造的項目逐年增多，改造方法多種多樣。有直接提升等級為快速路的；有保持原有道路等級，采用增設跨線橋或下穿地道，或改紅綠燈路口為右進右出路口等方式的。其中，改為右進右出路口的方式有一定的弊端，因為有些被改的道路流量還不小，采用一封了之、不管不顧，并不合適，另外，有些被改的道路是沿線居民長期習慣的出行路線，簡單粗暴地改為右進右出，是不負責任的做法。且容易引起沿線居民的強烈反對，阻撓施工。因此，需要在一定程度上考慮被改道路原有的直行、左轉以及主路左轉進入被改道路的需求。這就需要用到掉頭口的設置。由于快速路不允許設置掉頭口，因此本文僅討論仍維持城市主干路等級的道路改造中的掉頭設計。

1 掉頭設計策略

1.1 判別掉頭需求

1.1.1 掉頭交通需求量概略分析

為了讓主路直行方向快速通行，常常將小型路口改為右進右出。但若小型路口直行、左轉及主路左轉流量總和達到一定數值（經驗取值約500 pcu/h），需考慮一部分基本沿原路線行駛的剛性需求（各地不同，根據廣東東莞的經驗，一般占總和的20%左右），應考慮設置掉頭口。

1.1.2 是否為唯一的出路或繞行很遠

有時候小型路口交通量很小，但為進出該地塊的唯一出路，附近無其他道路可繞行到達，或者繞行距離過大（經驗取值約4 km），也應考慮設置掉頭口。

1.2 掉頭口的設計

1.2.1 掉頭口位置選擇

掉頭口位置一般可結合紅綠燈路口設置。若紅綠燈路口距離較遠，也可提前在路段中間設置。一般需要離開擬封閉的小型路口100～300 m，以便于車輛從外側逐步變道至內側掉頭車道。另外，城市立交匝道有的也可作為天然的掉頭口使用，不必增加多余的掉頭口。

1.2.2 掉頭口專用車道、紅綠燈等的設計

當在路段設置掉頭口時，為避免等候掉頭車輛影響后方車流通行，應設置掉頭等候及蓄車專用車道。另外，當車輛掉頭后進入對向車道時，可能會影響對向的直行快速車流，也應設置等待駛入的專用車道，以提高安全性，但若掉頭口設置紅路燈或與鄰近紅綠燈聯動的除外。

2 案例分析

2.1 項目概況

莞太路（鴻福路—東莞大道）快速化改造工程，位于廣東省東莞市，起點為鴻福路，終點為東莞大道，道路全長約7 km。按當地總體規劃，道路等級為干線性主干路，現狀限速為60 km/h，道路紅線寬60 m。現狀機動車道為雙向八車道，橫斷面形式有兩塊板（人非共板）和四塊板兩種斷面。

2.2 掉頭總體方案布置

根據交通流量采集與分析，該段道路的三條相交道路——阜東路、眾利路、廣彩路，直行、左轉及主路左轉流量總和相對較小。因此，在道路總體設計方案中定為由紅綠燈路口改為右進右出路口。為滿足三條道路掉頭需求，掉頭方案初步布置是：在每個交叉口前后路段中各設置一個逆時針單向掉頭口（其中阜東路流量較小，其南側掉頭口與車站路紅綠燈掉頭合并），掉頭口距離各路口約200 m 及以上，具體如圖1 所示。

圖1 中的環城西路和本工程相交處為立交，初步方案中的廣彩路南側掉頭口和眾利路北側掉頭口均進入了該立交范圍，且掉頭處縱坡較陡，會影響到立交車流運行，且有安全隱患。因此，綜合考慮后，決定取消這兩個掉頭口。其掉頭可選擇廣彩路北側掉頭口或通過環城西路立交左轉匝道然后通過一個地面掉頭道路來實現。另外，阜東路北側掉頭口交通需求很小，為避免過多掉頭影響主線車流，決定取消該掉頭口。其掉頭可選擇廣彩路北側掉頭口或通過環城西路立交掉頭。于是，該段道路最終掉頭方案布置如圖2 所示。

這樣，掉頭布置方案得到了簡化和優化。其中，眾利路南側掉頭口予以保留，是因為此處掉頭需求較大，且避免廣彩路南側掉頭過遠。

2.3 掉頭處詳細設計

2.3.1 詳細設計需確定的參數

掉頭口的平面設計包括設置專用進出口車道（眾利路南側掉頭口）和不設置專用進出口車道（廣彩路北側掉頭口）兩種。后一種相對簡單，以下針對前一種做一下詳細說明，其平面圖布置如圖3 所示。

圖3 掉頭口平面設計

圖3 中B 為車道寬度，包括駛入掉頭口和駛出掉頭口兩種車道寬度，可參考立交的變速車道寬度，并結合掉頭車輛類型來選用。該工程路段掉頭僅允許小汽車通行，因此，掉頭車道寬度均取3.5 m。

另外，圖3 中r0（掉頭車道內半徑）、W（掉頭開口長度）、L1（加減速車道長度）、L2（漸變段長度）、L3（與被封閉小型路口的距離），均需通過相應計算確定，詳述如下：

2.3.2 掉頭車道內半徑r0 及掉頭開口長度W 的確定

參考《車庫建筑設計規范》（JGJ 100—2015）[1]，掉頭半徑和寬度的相關圖示（見圖4）及計算公式如下：

圖4 掉頭車道內半徑和開口長度計算圖示

掉頭車道內半徑r0= r-y

掉頭車道外半徑最小值R0= R+x

掉頭口的最小開口長度W = R0-r0

式中：r1為機動車最小轉彎半徑；L 為軸距；b 為機動車寬度；n 為前輪距；d 為前懸尺寸；x、y 為安全距離。

以下根據部分機動車機械性能參數平均值，計算結果見表1。

表1 掉頭車道參數及計算結果 單位：m

根據以上計算并取整，該工程小型車掉頭車道內半徑r0取值3.0 m，即中央分隔帶寬度取值6.0 m。由于現狀道路橫斷面寬度有限，不宜增加中分帶寬度。因此，將掉頭開口長度由3.54 m 增加至6.0 m，以提供足夠回轉空間，并防止車輛擦碰中央分隔帶。

2.3.3 加減速車道L1 的確定

加減速車道長度受起點車速、終點車速、加速度、減速度、平面線形、縱坡度、車道寬度等影響，本工程為城市道路中的小型車輛掉頭，因此后三種影響相對較小，暫不考慮。

加速車道長度計算公式如下：

式中：v0為起始速度，取值0 m/s；v1為加速終點速度，取值16.7 m/s（即60 km/h）；a 為加速度，取值1.5 m/s2。

由上式計算得到加速車道L1長約93 m。

同理，將上述公式中的v1和v0互換，且將減速加速度a 取值為2 m/s2，即可得到減速車道L1長約為70 m。

綜合考慮，減速車道有一定的蓄車功能，因此將加減速車道按較長的來考慮，取整并加長至為108 m（預估可排隊約18 輛小汽車）。

2.3.4 漸變段L2 的確定

加減速漸變段長度本可以按照3 s 移動一條車道來計算，即

式中：v1為行駛速度，取值16.7 m/s。

但因為本工程增加單獨的左出左入式的加、減速車道，增加了橫斷面寬度，導致現狀主線單向四車道向外側推移。為保證主線車輛通行安全與流暢，需將主線車輛流線做適當漸變。

根據《道路交通標志和標線第3 部分：道路交通標線》（GB 5768.3—2009）[2]和《城市道路交通標志和標線設置規范》（GB 51038—2015）[3]中規定：路面（車行道）寬度漸變段標線用于路寬或車道數發生變化時，提示駕駛員應謹慎行車，并禁止超車。本工程車輛掉頭后進入主線時，單向車道數由5 條變成4條，與上述規范中情況相似。因此參考其進行計算，計算公式如下：

式中：V 為設計車速，取值60 km/h；W 為變化寬度，取值4 m。

計算結果是漸變段L2長約93 m。

綜合考慮，路面寬度漸變段也按此進行設計。

2.3.5 與被封閉小型路口的距離L3 的確定

掉頭車輛匯入左側第一條車道后，若要進入被封閉小型路口，仍需變道3 次才能進入該路口，因此需要有足夠的距離供其變道。該段距離包括3 次變道距離（每次按3 s 考慮）和3 次車道保持距離（每次按2 s 考慮），具體計算如下：

式中：v1為行駛速度，取值16.7 m/s。

計算結果是漸變段L3長約250 m。

3 其他相關問題

3.1 改紅綠燈路口為右進右出路口要慎重

改為右進右出路口使主線交通更快速高效，但同時對小型路口有一定的影響，機動車可以采用繞行方式解決。只要繞行距離不要過長，一般問題不大。行人和非機動車交通往往是影響改為右進右出是否可行的主要因素。對于行人，可采取新建過街天橋的形式來解決。對于自行車，可采取結合梯道設置推行坡道來解決。對于電瓶車，推行相對費力，則較難解決，有時候成為一個焦點問題，有條件的可設置騎行坡道或非機動車道電梯。

除了上述采用相應設施解決外，加強與相關社區和居民的溝通，取得他們的理解和支持，有時候是是否可行及順利實施的關鍵。

3.2 掉頭口是否設置信號燈

一般來說，沒有設置專用加速車道時，應設置信號燈，以控制掉頭車輛與對向直行車輛的沖突，但若掉頭流量或直行流量較小時，也可不設信號燈，但應保證兩者之間的通視較好，滿足視距要求。

對于設置了專用加速車道的掉頭口，通常可不設置信號燈，以保證通行高效。但若主線進行了快速化提升，通行速度較快時，則應在主線和掉頭口處均設置黃閃燈，以提醒主線車輛和掉頭車輛，前方有車并入，注意避讓。

4 結語

城市道路快速化改造中的掉頭口設置應盡量利用前后紅綠燈路口（例如：主路采用地道下穿或橋梁上跨時的地面平交口）設置。當然，有條件的話，也可采用空中掉頭車道。

當以上均較難實施而必須采用地面的路段掉頭口時，應選用有加減速車道的掉頭口。但此種掉頭口也有一定的局限，其類似快速路中的左出左進，而非習慣的右出右進。因此，駕駛人員需要有一定的適應期。采用該種掉頭口，除應計算好加減速車道長度、與改為右進右出路口的距離等參數外，還要做好標志、標線、防撞等安全設施設計，以及適當的提示信號燈等設計，以確保掉頭車流的安全交織和行駛。

另外，本文對掉頭口通行能力的研究還較欠缺。掉頭口的通行能力除了與道路平面、縱斷面、車道寬度、車輛性能、駕駛水平等有關外，還與主線交通量大小、分布等有關，尤其后面兩者對掉頭口通行能力的影響較大，有待進一步研究。