國(guó)內(nèi)城市道路車(chē)輛掉頭設(shè)計(jì)綜述

高旺生

[同濟(jì)大學(xué)建筑設(shè)計(jì)研究院（集團(tuán)）有限公司，上海市 200092]

0 引言

隨著國(guó)內(nèi)各城市交通壓力不斷增大，為了保證主線(xiàn)通行效率，主次干路更多的采取了設(shè)置中分帶、分隔欄等分隔措施，以及封閉小型交叉口采取右進(jìn)右出或主線(xiàn)禁左等形式，即所謂的快速化通行措施，但這些措施也使得車(chē)輛掉頭越來(lái)越多，掉頭問(wèn)題越來(lái)越突出。車(chē)輛掉頭是常見(jiàn)的交通運(yùn)行形式之一，也是重要的車(chē)輛轉(zhuǎn)向行為之一，因?yàn)槠滢D(zhuǎn)向角度較大，會(huì)對(duì)對(duì)向車(chē)流或人非過(guò)街會(huì)產(chǎn)生較大的影響。

目前國(guó)內(nèi)的設(shè)計(jì)規(guī)范對(duì)其規(guī)定較少，《道路交通標(biāo)志和標(biāo)線(xiàn)》（GB 5768—2009）中的一些圖例給出一些掉頭位置的示意，僅限于標(biāo)志標(biāo)線(xiàn)設(shè)計(jì)示例；上海市《城市道路平面交叉口規(guī)劃與設(shè)計(jì)規(guī)程》（DGJ 2016-96—2016）中提及到遠(yuǎn)引左轉(zhuǎn)（即用路段掉頭來(lái)實(shí)現(xiàn)左轉(zhuǎn)）的設(shè)計(jì)，但對(duì)掉頭開(kāi)口位置、開(kāi)口大小、轉(zhuǎn)彎半徑均無(wú)明確規(guī)定；《公路路線(xiàn)設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D20—2017）僅在條文說(shuō)明中給出了5 種設(shè)計(jì)車(chē)輛的最小轉(zhuǎn)彎半徑，但未給出相應(yīng)的理論計(jì)算公式及計(jì)算過(guò)程；《車(chē)庫(kù)建筑設(shè)計(jì)規(guī)范》（JGJ 100—2015）中針對(duì)停車(chē)庫(kù)內(nèi)車(chē)輛掉頭環(huán)道最小半徑給出了計(jì)算公式。

綜上，當(dāng)前國(guó)內(nèi)對(duì)市政道路上車(chē)輛掉頭問(wèn)題的研究還不夠詳細(xì)具體，還不能納入到規(guī)范或標(biāo)準(zhǔn)中，實(shí)踐中設(shè)計(jì)人員大多參照左轉(zhuǎn)進(jìn)行掉頭設(shè)計(jì)，各地略有不同，具體如下。

1 按縱向位置分類(lèi)

1.1 交叉口附近掉頭

1.1.1 過(guò)停車(chē)線(xiàn)掉頭

此種情況下，掉頭車(chē)道可單獨(dú)設(shè)置或與左轉(zhuǎn)合并設(shè)置，如圖1 所示。

圖1 過(guò)停車(chē)線(xiàn)掉頭

這種設(shè)置的優(yōu)點(diǎn)是掉頭車(chē)輛和左轉(zhuǎn)車(chē)輛一樣，受信號(hào)控制，管理簡(jiǎn)單，且交叉口內(nèi)空間大，大型車(chē)輛可采用葫蘆形掉頭路線(xiàn)。缺點(diǎn)是其需兩次穿越人行橫道，對(duì)相交道路的行人過(guò)街安全影響較大。此類(lèi)設(shè)計(jì)在上海等地較常見(jiàn)。

1.1.2 緊鄰?fù)＼?chē)線(xiàn)之后掉頭

為了避免1.1.1 中的掉頭車(chē)輛兩次穿越人行橫道，有的城市將1.1.1 的方法進(jìn)行了改進(jìn)，將掉頭車(chē)道移至停車(chē)線(xiàn)后緊鄰?fù)＼?chē)線(xiàn)的位置，如圖2 所示。

圖2 緊鄰?fù)＼?chē)線(xiàn)之后掉頭

這種設(shè)置的優(yōu)點(diǎn)是掉頭車(chē)輛不再穿越過(guò)街人行橫道，行人安全性大大提高，且掉頭車(chē)輛可不受信號(hào)控制，在有空隙的情況下，可伺機(jī)進(jìn)行掉頭，從而減小排隊(duì)長(zhǎng)度，提高車(chē)道利用效率。缺點(diǎn)是對(duì)向車(chē)道路面寬度較小時(shí)，車(chē)輛難以實(shí)現(xiàn)掉頭，尤其是大型車(chē)輛，另外停車(chē)線(xiàn)后有兩輛及以上的左轉(zhuǎn)車(chē)輛等紅燈時(shí)，掉頭車(chē)輛就無(wú)法到達(dá)掉頭位置，即無(wú)法伺機(jī)掉頭。此類(lèi)設(shè)計(jì)在廣東東莞等地較常見(jiàn)。

1.1.3 停車(chē)線(xiàn)之后稍遠(yuǎn)掉頭

又為了避免1.1.2 中掉頭車(chē)輛被左轉(zhuǎn)車(chē)輛堵住無(wú)法到達(dá)掉頭口的情況發(fā)生，有的城市將1.1.2 的方法進(jìn)行了進(jìn)一步的改進(jìn)，即將掉頭口后移至適當(dāng)位置（長(zhǎng)度約為一個(gè)周期內(nèi)左轉(zhuǎn)車(chē)輛排隊(duì)總長(zhǎng)度），如圖3 所示。

圖3 停車(chē)線(xiàn)之后稍遠(yuǎn)掉頭

這種設(shè)置的優(yōu)點(diǎn)是掉頭車(chē)輛不再穿越過(guò)街人行橫道，行人安全性大大提高，且掉頭車(chē)輛可不受信號(hào)控制，在有空隙的情況下，可伺機(jī)進(jìn)行掉頭，從而減小排隊(duì)長(zhǎng)度，提高車(chē)道利用效率，另外很重要的是其解決了被左轉(zhuǎn)排隊(duì)車(chē)輛堵住的問(wèn)題，效率更加提高了。缺點(diǎn)是對(duì)向車(chē)道路面寬度較小時(shí)，車(chē)輛難以實(shí)現(xiàn)掉頭，尤其是大型車(chē)輛，另外可能會(huì)出現(xiàn)等待掉頭的車(chē)輛堵住左轉(zhuǎn)車(chē)輛進(jìn)入排隊(duì)車(chē)道的情況，但出現(xiàn)該情況的比例相對(duì)較小，且一般是暫時(shí)性的。此類(lèi)設(shè)計(jì)在廣東東莞等地較常見(jiàn)。

1.2 路段掉頭

對(duì)于次支路,一般采用在路段中間設(shè)置黃虛線(xiàn)的掉頭方式,但對(duì)于設(shè)置了中央分隔的主次干路，必須設(shè)置路段開(kāi)口才能實(shí)現(xiàn)掉頭，如圖4 所示。

圖4 路段掉頭

這里的掉頭位置要避開(kāi)本方向和對(duì)向的交叉口進(jìn)口道渠化段及其漸變段，且要考慮本方向上游右進(jìn)右出路口車(chē)輛變道行駛至掉頭口的長(zhǎng)度要求，路段掉頭也可考慮同時(shí)設(shè)置人非過(guò)街橫道線(xiàn)。

這種設(shè)置的優(yōu)點(diǎn)是掉頭車(chē)輛排隊(duì)等待位于路段，可伺機(jī)掉頭，不影響交叉口的車(chē)輛排隊(duì)，且掉頭車(chē)輛繞行距離縮短，另外其上游交叉口可采用禁左（即采用遠(yuǎn)引掉頭），以提高交叉口直行通行能力。缺點(diǎn)是增加了路段中間開(kāi)口，即使不設(shè)置人非過(guò)街橫道時(shí)，人非也可能會(huì)違規(guī)從此處過(guò)街，如果不設(shè)置信號(hào)燈，安全有隱患，設(shè)置了信號(hào)燈，又等于增加了一個(gè)信控交叉口。

2 按橫向位置分類(lèi)

2.1 左側(cè)車(chē)道掉頭

這是最常見(jiàn)的位置，如圖1 至圖3 所示。

設(shè)置在左側(cè)的優(yōu)點(diǎn)是掉頭車(chē)輛不受同向直行及右轉(zhuǎn)交通限制，可伺機(jī)掉頭，可與同向直行及右轉(zhuǎn)交通同時(shí)放行。缺點(diǎn)是掉頭半徑相對(duì)較小，對(duì)向車(chē)道數(shù)宜為三車(chē)道及以上，否則掉頭半徑不足，車(chē)輛宜過(guò)停車(chē)線(xiàn)及人行橫道進(jìn)入交叉口，然后采用葫蘆形掉頭路線(xiàn)。

2.2 中間車(chē)道掉頭

該方式適用于有主線(xiàn)高架橋梁下匝道或地道出口進(jìn)入路口的情況，通常采用掉頭車(chē)道與下匝道或地道出口左轉(zhuǎn)合并設(shè)置的方法，原則上有以下三種，如圖5 所示。

圖5 中間車(chē)道、過(guò)停車(chē)線(xiàn)掉頭

該方式優(yōu)點(diǎn)是既增大了掉頭半徑，又兼顧了下匝道或地道出口左轉(zhuǎn)車(chē)輛需求。缺點(diǎn)是掉頭車(chē)道放在中間，與通常駕駛習(xí)慣不符，掉頭和直行不能同時(shí)放行，需單獨(dú)相位，且較難采用停車(chē)線(xiàn)后掉頭方式（如圖6、圖7 所示情況，尤其是如圖7 所示方式，不太常見(jiàn)）。

圖6 中間車(chē)道、緊鄰?fù)＼?chē)線(xiàn)之后掉頭

圖7 中間車(chē)道、過(guò)停車(chē)線(xiàn)之后稍遠(yuǎn)掉頭

2.3 右側(cè)車(chē)道掉頭

為了改善2.1 中的掉頭半徑較小的問(wèn)題，還可將掉頭車(chē)道位置放在進(jìn)口道右側(cè)，該種方式適用于對(duì)向車(chē)道數(shù)為兩車(chē)道及以下的次支路，或者有大型車(chē)輛掉頭需求的交叉口，原則上也有三種，如圖8 至圖10 所示。

圖8 右側(cè)車(chē)道、過(guò)停車(chē)線(xiàn)掉頭

其優(yōu)點(diǎn)是掉頭半徑相對(duì)較大，可滿(mǎn)足大型車(chē)輛掉頭需求。缺點(diǎn)是掉頭車(chē)道放在右側(cè)，與通常駕駛習(xí)慣不符，掉頭和直行不能同時(shí)放行（而次支路通常是掉頭、左轉(zhuǎn)、直行、右轉(zhuǎn)一起放行），需單獨(dú)相位，且較難采用停車(chē)線(xiàn)后掉頭方式（如圖9 和圖10 所示情況，尤其是圖10 情況不太常見(jiàn)）。

圖9 右側(cè)車(chē)道、緊鄰?fù)＼?chē)線(xiàn)之后掉頭

圖10 右側(cè)車(chē)道、過(guò)停車(chē)線(xiàn)之后稍遠(yuǎn)掉頭

3 按是否增辟車(chē)道分類(lèi)

3.1 不增辟車(chē)道

路段掉頭一般采用掉頭進(jìn)口道不增辟車(chē)道，掉頭后進(jìn)入對(duì)向車(chē)道也不增辟車(chē)道的形式，如圖4 所示，但會(huì)影響雙向車(chē)流通行。

交叉口掉頭通常采用進(jìn)口道增辟車(chē)道（與進(jìn)口道渠化一并考慮）、出口道不增辟車(chē)道的形式，如圖1至圖10（除圖4）所示。

3.2 增辟車(chē)道

3.2.1 在本向增辟車(chē)道

原則上，在本向車(chē)道上增辟車(chē)道有左、中、右三個(gè)位置，但實(shí)際上有些情況是不可行的，例如路段掉頭（無(wú)信號(hào)控制）時(shí)，在本向中間車(chē)道、右側(cè)車(chē)道增辟車(chē)道都是不可取的，容易造成事故或交通混亂，一般均采用左側(cè)（即內(nèi)側(cè)）增辟車(chē)道的方式，如圖11 所示。

圖11 路段、本向、左側(cè)增辟車(chē)道

交叉口處本向增辟掉頭車(chē)道有左、中、右三個(gè)位置可選，應(yīng)與交叉口車(chē)道渠化設(shè)計(jì)相結(jié)合，可單獨(dú)增辟掉頭車(chē)道，也可與左轉(zhuǎn)車(chē)道合并（如上所述），如圖1 至圖10（除圖4）所示。

3.2.2 在對(duì)向增辟車(chē)道

無(wú)論在路段還是交叉口，當(dāng)對(duì)向車(chē)流較大、連續(xù)不斷時(shí)，需在對(duì)向車(chē)道左側(cè)增辟車(chē)道，以保證掉頭車(chē)輛有序逐步匯入，減小對(duì)對(duì)向車(chē)流的沖擊。

在對(duì)向車(chē)道增辟車(chē)道則分兩種情況：在對(duì)向車(chē)道左側(cè)增辟車(chē)道和在對(duì)向車(chē)道右側(cè)增辟車(chē)道，如圖12 所示。

圖12 交叉口或路段、對(duì)向、左側(cè)增辟車(chē)道

交叉口處，當(dāng)?shù)纛^半徑較小或掉頭車(chē)流對(duì)對(duì)向邊車(chē)道車(chē)流影響較大時(shí)，可采用在對(duì)向右側(cè)增辟車(chē)道的形式解決，如圖13 所示。

圖13 交叉口、對(duì)向、右側(cè)增辟車(chē)道

路段掉頭，為了減少對(duì)雙向車(chē)流的影響，可雙向增辟車(chē)道，如圖14 所示。

圖14 路段、雙向增辟車(chē)道

4 按是否設(shè)置信號(hào)控制分類(lèi)

4.1 不設(shè)置信號(hào)控制

即掉頭車(chē)道不受信號(hào)控制，采用伺機(jī)掉頭的方式，目前各地實(shí)際使用情況是，除信控交叉口采用過(guò)停車(chē)線(xiàn)掉頭方式外，其它大多數(shù)都不受信號(hào)控制。

其優(yōu)點(diǎn)是掉頭車(chē)道效率高，只要在有間隙且保證安全的情況下，駕駛員均可伺機(jī)掉頭。其缺點(diǎn)是偶爾會(huì)出現(xiàn)個(gè)別車(chē)輛強(qiáng)行掉頭，造成對(duì)向車(chē)道擁堵或發(fā)生碰擦事故。

4.2 設(shè)置信號(hào)控制

考慮到安全因素，在掉頭車(chē)道視線(xiàn)受阻擋或掉頭口位于停車(chē)線(xiàn)后稍遠(yuǎn)或掉頭口位于路段的情況下，有些城市的道路在掉頭口增設(shè)了信號(hào)控制。

設(shè)置信號(hào)控制又分兩種情況：僅掉頭車(chē)道受信號(hào)控制和掉頭車(chē)道和對(duì)向車(chē)道均受信號(hào)控制。

一般來(lái)說(shuō)，掉頭口緊鄰?fù)＼?chē)線(xiàn)后或位于停車(chē)線(xiàn)后稍遠(yuǎn)，且視線(xiàn)通暢時(shí)，可采用僅掉頭車(chē)道受信號(hào)控制；掉頭車(chē)道視線(xiàn)受阻擋或掉頭口位于路段時(shí)，宜采用掉頭車(chē)道和對(duì)向車(chē)道均受信號(hào)控制。

5 掉頭半徑的研究

由于機(jī)動(dòng)車(chē)最小轉(zhuǎn)彎半徑Rmin是指：機(jī)動(dòng)車(chē)回轉(zhuǎn)時(shí)，當(dāng)轉(zhuǎn)向盤(pán)轉(zhuǎn)到極限位置，機(jī)動(dòng)車(chē)以最低穩(wěn)定車(chē)速轉(zhuǎn)向行駛時(shí)，外側(cè)轉(zhuǎn)向輪的中心平面在支承平面上滾過(guò)的軌跡圓半徑[4]。Rmin是機(jī)動(dòng)車(chē)本身的轉(zhuǎn)彎性能，其值與車(chē)輛的軸距和前外輪最大偏轉(zhuǎn)角有關(guān)，其計(jì)算公式是：

式中：L 為軸距，m；θ 為前外輪最大偏轉(zhuǎn)角（計(jì)算列車(chē)時(shí)應(yīng)復(fù)核修正）[5]，°。

掉頭車(chē)道外半徑最小值R0，在設(shè)計(jì)時(shí)除了要考慮軸距和前外輪最大偏轉(zhuǎn)角外，還要考慮：機(jī)動(dòng)車(chē)寬度、前輪距、前懸尺寸、安全距離，參照《車(chē)庫(kù)建筑設(shè)計(jì)規(guī)范》（JGJ 100—2015），掉頭車(chē)道相關(guān)計(jì)算公式如下[4]：

式中：Rmin為掉頭車(chē)道外半徑最小值，m；r 為機(jī)動(dòng)車(chē)掉頭內(nèi)半徑，m；L 為軸距，m；b 為機(jī)動(dòng)車(chē)寬度，m；R0為掉頭車(chē)道外半徑最小值，m；R 為機(jī)動(dòng)車(chē)掉頭外半徑，m；n 為前輪距，m；d 為前懸尺寸，m；x 和y 為安全距離，m；W 為掉頭口的最小開(kāi)口寬度，m。

以下根據(jù)部分機(jī)動(dòng)車(chē)機(jī)械性能參數(shù)平均值，計(jì)算得到掉頭車(chē)道外半徑最小值R0見(jiàn)表1。

表1 掉頭車(chē)道參數(shù)及半徑計(jì)算表 單位：m

其中，Rmin等來(lái)自生產(chǎn)廠(chǎng)家技術(shù)統(tǒng)計(jì)數(shù)字。

通過(guò)R0可計(jì)算出當(dāng)要求車(chē)輛從最左側(cè)車(chē)道掉頭至對(duì)向最左側(cè)車(chē)道時(shí)的中分帶最小寬度，例如小型車(chē)掉頭時(shí)，中分帶最小寬度=6.5×2-3.5×2=6 m（R0取6.5 m，每條車(chē)道寬度取3.5 m）。

從表1 可以看出，按照計(jì)算，掉頭口的最小開(kāi)口長(zhǎng)度W 不超過(guò)6.0 m 即可，但實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)，通常采用8～10 m 長(zhǎng)，甚至更長(zhǎng)，主要是考慮安全富余，以及拖掛車(chē)等超大型車(chē)輛的通過(guò)。

6 掉頭設(shè)計(jì)車(chē)速的研究

《中華人民共和國(guó)道路交通安全法實(shí)施條例》中規(guī)定，掉頭車(chē)速不得超過(guò)30km/h，但這是掉頭車(chē)速的上限，一般適用于中分帶較寬、掉頭車(chē)輛需在其中行駛一段距離后再進(jìn)入對(duì)向車(chē)道的情況。實(shí)際駕駛操作中，駕駛?cè)藛T在估計(jì)車(chē)尾行至掉頭口端部時(shí)，采取制動(dòng)降低車(chē)速至0～5 km/h，然后打足方向，車(chē)輛低速掉頭，當(dāng)車(chē)身與對(duì)向車(chē)道平行時(shí)，才開(kāi)始加速離去。因此，掉頭平均車(chē)速應(yīng)是車(chē)輛行駛半圓的距離與時(shí)間的商，按上述小型車(chē)估算，

式中：V 為掉頭平均車(chē)速，m/s；r2為車(chē)輛中心至掉頭圓心的半徑，m；t 應(yīng)實(shí)測(cè)時(shí)間，s。

根據(jù)上海市幾個(gè)交叉口掉頭的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，掉頭時(shí)間t 基本在4～6 s，掉頭半徑r2基本在3.5～5.5 m，計(jì)算得V=3.14 m/s=11.30 km/h。因此掉頭設(shè)計(jì)車(chē)速取10～15 km/h 較合適。

7 結(jié)語(yǔ)

本文對(duì)國(guó)內(nèi)目前掉頭設(shè)計(jì)進(jìn)行了梳理和歸納總結(jié)，并且對(duì)掉頭半徑及掉頭車(chē)速進(jìn)行了研究分析，但大多數(shù)情況屬于定性的說(shuō)明，還有較多具體問(wèn)題亟需研究且在規(guī)范中明確，例如：

（1）掉頭口在道路縱、橫向上的位置應(yīng)如何選用，與道路交通流量及幾何尺寸的關(guān)系如何；

（2）掉頭車(chē)道什么情況下應(yīng)設(shè)置信號(hào)燈控制，如何設(shè)置，均應(yīng)有明確條文規(guī)定；

（3）掉頭口在何種情況下需要增辟車(chē)道也需有條文規(guī)定；

（4）掉頭半徑及開(kāi)口大小應(yīng)根據(jù)不同車(chē)型給出相應(yīng)的最小值規(guī)定；

（5）掉頭設(shè)計(jì)車(chē)速取值應(yīng)為多少，其值又會(huì)反過(guò)來(lái)影響掉頭半徑、車(chē)道幾何尺寸等。

以上問(wèn)題均需后續(xù)研究來(lái)解決或明確。