平面交叉轉(zhuǎn)彎線形選擇及設(shè)計

王衛(wèi)東,吉建英,戰(zhàn) 軍

(1.青島市市政工程設(shè)計研究院有限責(zé)任公司,山東青島 266555;2.青島濱海學(xué)院,山東青島 266555; 3.沈陽市市政工程設(shè)計研究院青島開發(fā)區(qū)分院，山東青島 266555)

平面交叉轉(zhuǎn)彎線形選擇及設(shè)計

王衛(wèi)東1,吉建英2,戰(zhàn) 軍3

(1.青島市市政工程設(shè)計研究院有限責(zé)任公司,山東青島 266555;2.青島濱海學(xué)院,山東青島 266555; 3.沈陽市市政工程設(shè)計研究院青島開發(fā)區(qū)分院，山東青島 266555)

研究交叉口轉(zhuǎn)彎的交通特征,并對常見交叉口轉(zhuǎn)彎線形特點和適用條件進(jìn)行分析,結(jié)合日常交叉口工程設(shè)計應(yīng)用經(jīng)驗提出了選擇標(biāo)準(zhǔn)和原則,對工程設(shè)計中應(yīng)注意的問題進(jìn)行了集中解決,可為平面交叉口設(shè)計提供參考。

平面交叉口;轉(zhuǎn)彎;線形;設(shè)計

0 引言

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

在常規(guī)單心圓線形基礎(chǔ)上,分析轉(zhuǎn)彎區(qū)域速度、橫向力、路徑等相關(guān)特征,并總結(jié)相關(guān)設(shè)計經(jīng)驗,進(jìn)行雙心圓、三心圓、復(fù)合曲線等線形方案的分析和設(shè)計。主要對每種線形優(yōu)缺點、適用條件、主要參數(shù)進(jìn)行詳細(xì)介紹,對交叉口設(shè)計內(nèi)容進(jìn)行深化和補(bǔ)充。

1 交叉口轉(zhuǎn)彎交通特征

交叉口轉(zhuǎn)彎段主要指交叉口區(qū)域右轉(zhuǎn)車道,即內(nèi)側(cè)路側(cè)石與右轉(zhuǎn)車道外邊線之間的空間,未施劃右轉(zhuǎn)車道時指車輛交叉口進(jìn)口道右轉(zhuǎn)車道與轉(zhuǎn)向完成后車道之間的圓弧段運(yùn)行軌跡。交叉口區(qū)域為滿足最小用地、最大通行效率往往采用小半徑轉(zhuǎn)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?wù){(diào)查,獲取了轉(zhuǎn)彎段車輛、速度、駕駛等交通特征。

(1)車輛特征

大型車輛在轉(zhuǎn)彎段安全需求大于舒適需求,主要會出現(xiàn)兩個危險,即橫向力過大側(cè)翻和轉(zhuǎn)彎失控沖上側(cè)石;小型車或客車在轉(zhuǎn)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(guān)系來看,首先是由直線段進(jìn)入交叉口,減速進(jìn)入轉(zhuǎn)彎段,達(dá)到轉(zhuǎn)彎半徑設(shè)計速度后,勻速行駛,至轉(zhuǎn)彎段加速駛?cè)胫本€段,最后駛出交叉口。按照相關(guān)規(guī)范和手冊［1］,轉(zhuǎn)彎段設(shè)計速度一般取路段設(shè)計速度的0.5～0.7倍。圖1為轉(zhuǎn)彎段速度距離關(guān)系圖。

圖1 轉(zhuǎn)彎段速度距離關(guān)系圖

(3)駕駛特征

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

因此,線形的合理選擇,不僅關(guān)系到駕駛的安全性、舒適性,而且可提高通行效率。

2 轉(zhuǎn)彎線形

圖2為轉(zhuǎn)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(guī)線形,適用范圍廣。工程設(shè)計中半徑確定一般選取特種車型的最小轉(zhuǎn)彎半徑進(jìn)行確定。

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

圖2 主要線形示意圖

設(shè)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(shè)計過程中對周邊障礙物的規(guī)避［2］。實際設(shè)計中,對交叉口中線塔、變電箱、信號控制箱等進(jìn)行規(guī)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(shè)計速度大可取上限,小可取下限。

2.3 三心圓線形

根據(jù)經(jīng)典汽車行駛理論和目前城市道路設(shè)計文獻(xiàn)［4］,均提出三心圓復(fù)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(wěn)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(xié)調(diào),工程設(shè)計中前后采用不同半徑的情況很少。

2.4 復(fù)合曲線線形

復(fù)合曲線線形是解決一般路段轉(zhuǎn)彎問題在交叉口的實現(xiàn),往往適用于較大半徑和交叉口的右轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)彎。回旋曲線長度按照設(shè)計速度進(jìn)行選取,一般不小于20 m,半徑不小于20 m。

3 線形選擇標(biāo)準(zhǔn)和轉(zhuǎn)彎半徑設(shè)置原則

3.1 線形選擇標(biāo)準(zhǔn)

綜合設(shè)計經(jīng)驗及上述分析,可以獲取線形選擇標(biāo)準(zhǔn)(見表1)。

3.2 轉(zhuǎn)彎半徑設(shè)置原則

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

4 工程設(shè)計中常見問題

4.1 小半徑右轉(zhuǎn)的超高加寬問題

按照現(xiàn)行市政、公路規(guī)范,小于250 m半徑須設(shè)置超高加寬以保證行車舒適性。交叉口區(qū)域宜根據(jù)轉(zhuǎn)彎半徑的大小調(diào)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(cè)石批量制作和放樣問題

不同轉(zhuǎn)彎半徑線形的放樣和側(cè)石制作增加了工程設(shè)計和施工的難度。設(shè)計中可對線形半徑、長度、偏移值等進(jìn)行詳細(xì)標(biāo)注以指導(dǎo)現(xiàn)場實施,同時在設(shè)計圖中分塊編號,生成表格,方便施工單位側(cè)石采購和現(xiàn)場安裝。

4.3 視距和障礙物規(guī)避問題

設(shè)計過程中,無論采用哪種線形,務(wù)必進(jìn)行視距的驗算。通常需要采用三心圓進(jìn)行障礙物規(guī)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(jī)動車、行人沖突問題

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

表1 轉(zhuǎn)彎線形選擇標(biāo)準(zhǔn)

5 結(jié)語

單心圓是目前最常用的線形,放樣方便,側(cè)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(shè)計的精細(xì)化,其它線形也正在不斷嘗試和應(yīng)用中。今后的工程設(shè)計實踐中,應(yīng)當(dāng)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(shè)計手冊［M］.北京:中國建筑工業(yè)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(yùn)用，(10): 33-34.

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

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

U412.35+1

A

1009-7716(2015)03-0007-02

2014-12-10

王衛(wèi)東(1979-),男,陜西渭南人,工學(xué)碩士,工程師,主要從事道路、交通工程設(shè)計工作。