橋隧組合式十字路口道路

姚郟不約　姚郟不韋

研究背景

如何解決城市交通問(wèn)題一直是社會(huì)十分關(guān)注的熱點(diǎn)。隨著城市車流量迅速加大，使得道路更為擁擠，尤其在十字路口經(jīng)常發(fā)生堵車現(xiàn)象。我們家樓下就有一條交通要道的十字路口，一到上下班高峰時(shí)段，就堵起一條長(zhǎng)龍，從高樓上看下去很是“壯觀”，但更讓人揪心。當(dāng)前，為了解決十字路口的擁堵問(wèn)題，一方面采取了各種交通管制措施，但常見(jiàn)的平面交通系統(tǒng)必須有1個(gè)車道的車輛在紅綠燈的控制下停車避讓，使車輛的擁堵更為嚴(yán)重;另一方面設(shè)計(jì)不同的道路結(jié)構(gòu)，力求提高全路段的行車速度，解決在十字交叉路口2個(gè)不同方向車輛之間，以及車輛與行人之間的交叉問(wèn)題，然而，因存在多個(gè)交匯點(diǎn)，在交匯點(diǎn)處車輛必須減速行駛，使車輛的行駛速度難以顯著提高，同時(shí)，也無(wú)法解決人行道與車輛的交叉問(wèn)題。針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，我們想提出一種新的十字路口道路的設(shè)計(jì)思路——將高架橋和地下隧道巧妙地進(jìn)行組合——實(shí)現(xiàn)各個(gè)方向車輛都能各行其道、直接通過(guò)十字路口，以解決十字路口車輛交叉行駛的問(wèn)題。

設(shè)計(jì)思路

一方面，我們?cè)诮處熤笇?dǎo)下進(jìn)行了我市交通現(xiàn)狀的實(shí)地考察;另一方面，為了避免初步構(gòu)思的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)與他人的專利申請(qǐng)內(nèi)容有所類似，我們以關(guān)鍵詞“橋隧組合”“道路”“十字路口”“交叉路口”“高架”“隧道”上網(wǎng)檢索查新，尤其是對(duì)從中國(guó)知識(shí)產(chǎn)權(quán)網(wǎng)下載的公告號(hào)為CN200946232、CN201634979U、CN202227212U的3項(xiàng)專利申請(qǐng)說(shuō)明著重加以分析，進(jìn)一步開(kāi)拓了思路，使我們的課題更明確、思路更清晰。

設(shè)計(jì)過(guò)程

方案一：簡(jiǎn)單橋隧組合

將高架橋和地下隧道進(jìn)行組合構(gòu)設(shè)于十字路口處：橫向道路有高架橋跨越十字路口，縱向道路有地下隧道下穿于十字路口，示意圖見(jiàn)圖1。這樣設(shè)計(jì)后，直行車輛可以通過(guò)橫向的高架橋或縱向的地下隧道，右轉(zhuǎn)、調(diào)頭的車輛可以在路面上行駛，縱向的左轉(zhuǎn)向車輛也能在路面上行駛。但橫向的左轉(zhuǎn)向車輛在沒(méi)有紅綠燈的控制下必然會(huì)與其他車輛交叉。根據(jù)目前實(shí)施的交規(guī)或設(shè)施，解決橫向道路的左轉(zhuǎn)問(wèn)題，需要設(shè)置紅綠燈，或是在十字路口附近設(shè)置車輛調(diào)頭區(qū)。但這樣一來(lái)，客觀上就加大了交通流量。

方案二：設(shè)置下橋岔道

通過(guò)反復(fù)分析和構(gòu)思，我們著手對(duì)高架橋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行改進(jìn)，即在位于十字路口處的高架橋橋面兩側(cè)分別設(shè)置至少1條車道的下橋岔道。如圖2所示。方案二示意圖如圖3所示。

這樣設(shè)計(jì)后，橫向直行車輛通行高架橋，通過(guò)橋面上的直行車道通行;縱向直行車輛通行地下隧道，通過(guò)地下隧道的直行車道通行;右轉(zhuǎn)向車輛直接在路面上靠右轉(zhuǎn)向通行;橫向左轉(zhuǎn)向的車輛上橋后經(jīng)下橋岔道下橋，沿地面弧行車道向左繞行;縱向左轉(zhuǎn)向車輛在地面上通行;調(diào)頭車輛不上高架橋或不下地下隧道，按逆時(shí)針?lè)较蛟诘孛嫔侠@行;行人跨道、直行或轉(zhuǎn)彎均要通過(guò)人行天橋和人行地下通道通行。

概括而言，所有直行車輛都通過(guò)高架橋或地下隧道，所有左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、調(diào)頭車輛都在路面上行駛，行人通過(guò)人行天橋或人行地下通道。這樣一來(lái)，各個(gè)方向的車輛都能直接通過(guò)十字路口。

方案三：改變地面車道

雖然經(jīng)過(guò)上述改進(jìn)后，實(shí)現(xiàn)了無(wú)障礙、無(wú)交叉、無(wú)變道，即無(wú)需紅綠燈控制。但在車流量較大的情況下，可能會(huì)出現(xiàn)部分左轉(zhuǎn)與右轉(zhuǎn)車輛或部分左轉(zhuǎn)與調(diào)頭車輛同行一條車道的情況，而此時(shí)必須先后互讓而減速緩行。為此，我們?cè)诘孛嫔细鞯缆贩较蛟僭鲈O(shè)1條雙車道，即橫縱地面的道路設(shè)為3組雙向車道，以解決道路暢通的問(wèn)題。設(shè)計(jì)模型如圖4所示。

創(chuàng)新點(diǎn)及應(yīng)用前景

本作品運(yùn)用“合理組合”的發(fā)明技法，提供橋隧組合式十字路口道路，可實(shí)現(xiàn)各個(gè)方向車輛各行其道、直接通過(guò)十字路口。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)合理，便于實(shí)施，在結(jié)構(gòu)和功能上實(shí)現(xiàn)了創(chuàng)新。

結(jié)構(gòu)創(chuàng)新：與現(xiàn)有技術(shù)相比，作品將高架橋和地下隧道巧妙地進(jìn)行組合，在十字路口構(gòu)造出高架層（橫向直行）、下穿層（縱向直行）和地面層（轉(zhuǎn)向、調(diào)頭）3個(gè)立交平面，形成橋隧組合式的三層立交道路。而在位于十字路口處的高架橋橋面兩側(cè)分別設(shè)有下橋岔道，解決了橫向左轉(zhuǎn)車輛在地面行駛的問(wèn)題。

功能創(chuàng)新：將十字路口車輛通行過(guò)程分為橫向直行、縱向直行、橫向左轉(zhuǎn)和縱向左轉(zhuǎn)4個(gè)基本動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)各個(gè)方向車輛各行其道、直接通過(guò)十字路口。也就是說(shuō)，所有直行車輛均通過(guò)高架橋或地下隧道通行;所有左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、調(diào)頭的車輛均在地面上行駛，無(wú)障礙、無(wú)交叉、無(wú)變道;行人均通過(guò)人行天橋或人行地下通道通行。真正實(shí)現(xiàn)了人行和車流分離，可使車流暢通，確保行車安全，有利于進(jìn)一步提高城市十字路口車輛的通行量和有效緩解城市交通擁堵。本作品已被國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局授予實(shí)用新型專利證書(shū)（專利號(hào)：ZL 2017 2 1044506.8）。

該項(xiàng)目獲得第33屆全國(guó)青少年科技創(chuàng)新大賽創(chuàng)新成果競(jìng)賽項(xiàng)目小學(xué)組技術(shù)類一等獎(jiǎng)

專家評(píng)語(yǔ)

設(shè)計(jì)從解決十字路口車輛交叉行駛問(wèn)題出發(fā)，提出橋隧組合的立交模式，實(shí)現(xiàn)所有車輛的無(wú)交叉通行，提高了車輛通行效率，具有一定的實(shí)用價(jià)值。但當(dāng)前作品需要單向5車道才能實(shí)施，限制了其適用范圍，且2車道的直行道也可能造成直行道擁堵。建議根據(jù)道路交通流量，設(shè)置左右轉(zhuǎn)綜合道，減少總道路、增加直行道數(shù)量，以進(jìn)一步提升作品對(duì)各種道路狀況的適應(yīng)性。