城市道路魚(yú)肚形導(dǎo)流帶設(shè)置左轉(zhuǎn)車道研究

(長(zhǎng)安大學(xué) 陜西 西安 710064)

引言

相關(guān)資料顯示，交叉口中左轉(zhuǎn)產(chǎn)生的沖突最多，設(shè)置左轉(zhuǎn)車道是改善交叉口運(yùn)行狀況的一種有效手段。目前國(guó)內(nèi)外已有的研究對(duì)采用標(biāo)線設(shè)置左轉(zhuǎn)車道的研究涉及較少，我國(guó)現(xiàn)行規(guī)范中雖然提出了魚(yú)肚形導(dǎo)流帶設(shè)置左轉(zhuǎn)車道這一形式，但尚未提出可以直接參考的參數(shù)。設(shè)計(jì)時(shí)建議其過(guò)渡段的長(zhǎng)度可以參考進(jìn)口道拓寬設(shè)置過(guò)渡段的方法。

一、設(shè)置方法

參考美國(guó)的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)車道寬度、左轉(zhuǎn)交通量、車道數(shù)以及交通安全等因素進(jìn)行綜合分析[1]。以下情況建議采用魚(yú)肚形導(dǎo)流帶設(shè)置左轉(zhuǎn)車道：①交叉口的中間帶寬度較窄，不足以增辟出整個(gè)左轉(zhuǎn)車道；②左轉(zhuǎn)交通量超過(guò)300pcu/h時(shí)，建議設(shè)計(jì)2條左轉(zhuǎn)專用車道；③進(jìn)口道寬度滿足條件時(shí)，左轉(zhuǎn)交通量不小于100pcu/h；④進(jìn)口道車道數(shù)n確定時(shí)，左轉(zhuǎn)交通量大于進(jìn)口交通量1/n。

二、設(shè)計(jì)參數(shù)

(一)左轉(zhuǎn)車道線形。魚(yú)肚形導(dǎo)流帶原中線與過(guò)渡中線建議采用圓曲線與直線直接相連。圓曲線最小半徑計(jì)算公式：

(1)

式中：R為圓曲線半徑；v為行駛速度(km/h)；μ為橫向力系數(shù)；ih為超高值。

在公路設(shè)計(jì)中，一般μmax=0.1～0.16。確定此過(guò)渡中線的R時(shí)，μ值可以略大于0.16。在確保車輛行駛安全順適后，設(shè)計(jì)速度為30km/h、40km/h時(shí)選定μmax=0.15，設(shè)計(jì)速度為50km/h、60km/h時(shí)選定μmax=0.2。一般ih=1%～2%，不設(shè)超高時(shí)取2%。將各項(xiàng)參數(shù)代入式(1)，得到Rmin。

(二)左轉(zhuǎn)車道數(shù)。左轉(zhuǎn)交通量與車道數(shù)滿足如下條件：

QL=SLnL+r

(2)

式中：QL為左轉(zhuǎn)交通量；SL為一條左轉(zhuǎn)車道每小時(shí)可接受的最大交通量；nL為左轉(zhuǎn)車道數(shù)；r為余數(shù)。

美國(guó)的《道路通行能力手冊(cè)》中推薦的SL取值為100vph，根據(jù)不同地區(qū)的實(shí)際情況可進(jìn)行調(diào)整。本文對(duì)此取SL=100pcu/h。由上式可得

nL=INT(QL/SL)

(3)

(三)左轉(zhuǎn)車道寬度。Council建議每條左轉(zhuǎn)車道寬應(yīng)不小于3m，最小不低于2.75m。我國(guó)《城市道路交叉口設(shè)計(jì)規(guī)程》(CJJ 152-2010)規(guī)定改建道路寬度最小為2.8m。參考相關(guān)文獻(xiàn)，考慮到汽車寬度、車輛行駛特性以及駕駛員心理等，得到左轉(zhuǎn)專用車道寬度W1值見(jiàn)表1。

表1 左轉(zhuǎn)車道寬度值(m)

(四)車道功能段定義及長(zhǎng)度。魚(yú)肚形導(dǎo)流帶設(shè)置左轉(zhuǎn)車道按功能可分為過(guò)渡段(lt)、駛?cè)攵?li)、減速段(ld)和停駐段(ls)。各功能段的總長(zhǎng)L為四者之和。

1.過(guò)渡段。過(guò)渡段的作用是將直左交通流引導(dǎo)至直左分流點(diǎn)，確保車輛行駛安全順暢。

(1)參考引出角的lt最小長(zhǎng)度。在過(guò)渡段內(nèi)，原中線、過(guò)渡中線以及左轉(zhuǎn)導(dǎo)向車道寬度可以構(gòu)成一個(gè)直角三角形。由W1已知，lt長(zhǎng)度計(jì)算只需確定α。車輛從過(guò)渡中線起點(diǎn)行駛至直左分流點(diǎn)的軌跡，類似于立交出口匝道漸變段的車輛行駛軌跡，α可以參考其漸變率。通過(guò)換算，得到魚(yú)肚形導(dǎo)流帶設(shè)置左轉(zhuǎn)車道的α值。因此，lt長(zhǎng)度可按下式計(jì)算：

(4)

式中：lt1為參考引出角的過(guò)渡段最小長(zhǎng)度；n為左轉(zhuǎn)車道數(shù)；α為引出角。

(2)基于變道舒適性的lt最小長(zhǎng)度。為保證行車的舒適性，汽車應(yīng)按照一定漸變率行駛，lt最小長(zhǎng)度計(jì)算公式為：

lt2=θnW1

(5)

式中：lt2為保證車輛變道舒適性的過(guò)渡段最小長(zhǎng)度；θ為過(guò)渡段漸變率。根據(jù)Committee 5S[2]的研究成果，保證車輛變道舒適性的θ最小取值為10。

(3)lt最小長(zhǎng)度的確定。在考慮引出角和變道舒適性后，lt最小長(zhǎng)度選取兩者中的較大值，即

ltmin=max(lt1,lt2)

(6)

2.駛?cè)攵?。駛?cè)攵蔚淖饔檬且龑?dǎo)左轉(zhuǎn)車流由直左分流點(diǎn)行駛至完全進(jìn)入左轉(zhuǎn)車道。在此過(guò)程中必須保證左轉(zhuǎn)車輛與其前后車輛的安全，同時(shí)，駛?cè)胲囕v對(duì)其后車輛的影響應(yīng)盡可能小。

(1)基于變道舒適性的li最小長(zhǎng)度。參考基于變道舒適性的lt長(zhǎng)度的公式，可以得到li長(zhǎng)度計(jì)算公式：

li1=θnW1

(7)

式中：li1為保證車輛變道舒適性的駛?cè)攵巫钚￠L(zhǎng)度。

(2)考慮車輛橫向穩(wěn)定性的li長(zhǎng)度。車輛在變道行駛時(shí)會(huì)發(fā)生橫向移動(dòng)，當(dāng)每秒橫移量為1m時(shí)駕駛員操作不易失誤。此時(shí)，li長(zhǎng)度為：

(8)

式中：li2為保證車輛橫向穩(wěn)定性的駛?cè)攵巫钚￠L(zhǎng)度。

(3)li最小長(zhǎng)度的確定。在考慮變道舒適性和橫向穩(wěn)定性后，li最小長(zhǎng)度選取兩者中的較大值，即

limin=max(li1,li2)

(9)

3.減速段。減速段是指汽車從完全進(jìn)入左轉(zhuǎn)車道開(kāi)始時(shí)起至減速至排隊(duì)等待左轉(zhuǎn)時(shí)止的距離。減速段的長(zhǎng)度與初速度、制動(dòng)加速度等因素相關(guān)。日本的《平面交叉路口的規(guī)劃與設(shè)計(jì)》中規(guī)定，從直行車道減速并變道到左轉(zhuǎn)車道所需的最小長(zhǎng)度為：

(10)

式中：l0為減速與變車道最小長(zhǎng)度；v為設(shè)計(jì)速度；W為橫向偏移量。

考慮到左轉(zhuǎn)車道數(shù)也影響減速段長(zhǎng)度，最終確定ld最小長(zhǎng)度計(jì)為：

(11)

三、結(jié)語(yǔ)

本文對(duì)采用魚(yú)肚形導(dǎo)流帶設(shè)置左轉(zhuǎn)車道進(jìn)行了研究，給出城市道路左轉(zhuǎn)車道的設(shè)置方法及設(shè)計(jì)參數(shù)，一定程度上彌補(bǔ)了我國(guó)現(xiàn)行規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)魚(yú)肚形左轉(zhuǎn)導(dǎo)流帶規(guī)定的不足。但需要指出的是，本文對(duì)相鄰交叉口的影響未充分考慮。在一定范圍內(nèi)，交叉口之間存在網(wǎng)絡(luò)聯(lián)動(dòng)，這種情況下的設(shè)計(jì)參數(shù)有待于進(jìn)一步研究。