我國(guó)城市道路平面交叉口拓寬車道長(zhǎng)度研究

文圖｜劉金廣

交叉口是影響城市道路交通運(yùn)行的瓶頸之一，科學(xué)合理地設(shè)計(jì)城市道路交叉口拓寬車道長(zhǎng)度，對(duì)于保障交通安全、提升通行效率具有重要意義。本文介紹了拓寬車道的設(shè)置作用及組成，通過對(duì)比國(guó)外城市交叉口拓寬車道長(zhǎng)度的一般測(cè)算方法，總結(jié)分析了我國(guó)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范中對(duì)拓寬車道取值的規(guī)定及要求，并提出進(jìn)一步健全完善的建議思考。

一、平面交叉口拓寬車道概述

如圖1所示，交叉口拓寬車道La包括兩個(gè)組成部分：漸變段車道Ld和滯留段車道Ls。漸變段車道為車輛減速所需要的區(qū)間，也是轉(zhuǎn)彎車輛由直行車道向轉(zhuǎn)彎車道過渡的路段。滯留段車道是供轉(zhuǎn)彎車輛排隊(duì)等候時(shí)使用。確定拓寬車道長(zhǎng)度的關(guān)鍵，在于確定漸變段車道和滯留段車道的長(zhǎng)度。如果拓寬車道設(shè)計(jì)長(zhǎng)度不足，容易導(dǎo)致排隊(duì)車輛溢出，不利于車輛安全減速換道。

圖1 交叉口拓寬車道示意圖

二、日本拓寬車道長(zhǎng)度測(cè)算相關(guān)規(guī)定

發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)城市道路平面交叉口拓寬車道設(shè)計(jì)長(zhǎng)度進(jìn)行了較為深入的研究，并制定形成了相關(guān)規(guī)范導(dǎo)則，如美國(guó)的《平面交叉口設(shè)計(jì)手冊(cè)》、德國(guó)的《交通信號(hào)控制導(dǎo)則》、加拿大的《道路交通幾何設(shè)計(jì)導(dǎo)則》、日本的《平面交叉路口的規(guī)劃與設(shè)計(jì)》，均從交通安全和交通效率等角度對(duì)拓寬車道的長(zhǎng)度進(jìn)行了規(guī)定?，F(xiàn)以日本的《平面交叉路口的規(guī)劃與設(shè)計(jì)》為例，介紹其拓寬車道長(zhǎng)度測(cè)算的主要思路與方法。

（一）漸變段車道長(zhǎng)度測(cè)算

漸變段車道長(zhǎng)度不能少于減速所需要的長(zhǎng)度，或向轉(zhuǎn)彎車道過渡所需的長(zhǎng)度中的任何一個(gè)。平面交叉口處減速所需要的最小長(zhǎng)度如表1所示。

表1 減速車道的最小長(zhǎng)度

向轉(zhuǎn)彎車道過渡所需要長(zhǎng)度，可由公式1測(cè)算，或使用經(jīng)驗(yàn)推薦值（表2），兩者取較大者。

表2 干道偏移的最小漸變段長(zhǎng)度

式中，Lc為變換車道所需要的長(zhǎng)度（m）；V 為計(jì)算行車速度（km/h）；為橫向偏移量（m），一般按照拓寬車道寬度進(jìn)行考慮。

（二）滯留段車道長(zhǎng)度測(cè)算

轉(zhuǎn)彎車輛滯留所需要的車道長(zhǎng)度，可由公式2計(jì)算得出。

式中，LS為轉(zhuǎn)彎車輛滯留所需長(zhǎng)度（m）；N為每一個(gè)信號(hào)周期的平均轉(zhuǎn)彎車輛數(shù)，無信號(hào)平面交叉口應(yīng)考慮交通量變動(dòng)，以每分鐘內(nèi)滯留車數(shù)的2倍作為N值；S為平均車頭間距（m），小型車約為6m，且應(yīng)根據(jù)大型車混入率進(jìn)行修正。

2) 平衡密封環(huán)有2個(gè)反向的U型金屬膨脹環(huán)(彈簧)，如圖1所示，開口方向1個(gè)向上、1個(gè)向下，該設(shè)計(jì)能確保介質(zhì)無論從閥前還是閥后進(jìn)入，平衡密封環(huán)都能起到很好的密封作用。密封原理： 當(dāng)高壓介質(zhì)進(jìn)入U(xiǎn)型環(huán)內(nèi)時(shí)撐開U型環(huán)密封，確保2個(gè)U型環(huán)中有1個(gè)能起到密封作用。

需要說明的是，由此計(jì)算的數(shù)值是假設(shè)對(duì)行駛條件要求非常嚴(yán)格的情況；如果在郊區(qū)道路線形好、行駛速度高的道路上，應(yīng)有充分長(zhǎng)度的拓寬車道，至少應(yīng)為2倍Ld左右；如果當(dāng)設(shè)計(jì)拓寬車道長(zhǎng)度不夠時(shí)，應(yīng)當(dāng)首先保證具有完全車道寬度的Ls。

（三）日本拓寬車道長(zhǎng)度測(cè)算方法分析

一是計(jì)算方法比較嚴(yán)密，確保拓寬車道設(shè)置科學(xué)合理。從理論推導(dǎo)和經(jīng)驗(yàn)推薦值兩個(gè)方面，給出了漸變段車道長(zhǎng)度的測(cè)算方法，為了保障車輛減速過程的安全性，建議選取理論計(jì)算值和經(jīng)驗(yàn)推薦值兩者中的較大者。同時(shí)，也考慮到當(dāng)拓寬車道長(zhǎng)度不夠時(shí)，應(yīng)首先保證滯留車道長(zhǎng)度，以防止排隊(duì)車輛溢出，而影響整個(gè)路口的通行效率。

二是考慮要素較為全面，計(jì)算過程較為精細(xì)化。在確定漸變段車道長(zhǎng)度時(shí)，考慮了減速過程和變換車道過程，車輛變換過程偏移量給出了明確的建議值；在確定滯留車道長(zhǎng)度時(shí)，考慮了信號(hào)交叉口和無信號(hào)交叉口的情況，并針對(duì)車輛車頭間距區(qū)分了小型車和大型車，以充分保證轉(zhuǎn)彎車輛排隊(duì)空間。

三、我國(guó)拓寬車道長(zhǎng)度測(cè)算相關(guān)規(guī)定

我國(guó)主要有3項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)交叉口拓寬車道長(zhǎng)度進(jìn)行了規(guī)定，其中，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)有2項(xiàng)，分別為《城市道路交叉口規(guī)劃規(guī)范（GB 50647）》（以下簡(jiǎn)稱GB 50647）和《道路交通標(biāo)志和標(biāo)線（GB 5768.3）》（以下簡(jiǎn)稱GB 5768）；行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)有1項(xiàng)，為《城市道路工程設(shè)計(jì)規(guī)范（CJJ 37）》（以下簡(jiǎn)稱 CJJ 37）。

（一）漸變段車道長(zhǎng)度測(cè)算

GB 50647中提出了經(jīng)驗(yàn)值；GB 5768提出了計(jì)算值和經(jīng)驗(yàn)值，建議取兩者的較大者；CJJ 37中提出了計(jì)算值和經(jīng)驗(yàn)值，建議不得小于經(jīng)驗(yàn)值。

1.經(jīng)驗(yàn)值

GB 50647中規(guī)定，新建平面交叉口進(jìn)口道漸變段長(zhǎng)度應(yīng)符合表3中規(guī)定，出口道漸變段車道長(zhǎng)度不應(yīng)小于20m。改建平面交叉口的進(jìn)出口道漸變段車道長(zhǎng)度，應(yīng)根據(jù)所在地點(diǎn)的具體情況確定。

表3 GB 50647中規(guī)定的新建平交路口漸變段車道長(zhǎng)度

GB 5768中規(guī)定，漸變段車道的最小值應(yīng)符合表4中規(guī)定。

表4 GB 5768中規(guī)定的漸變段車道最小值

CJJ 37中規(guī)定，平面交叉口進(jìn)口道漸變段長(zhǎng)度不應(yīng)少于：支路20m，次干路25m，主干路30～35m。出口道漸變段最小長(zhǎng)度不應(yīng)小于20m。

2.計(jì)算值

GB 5768中規(guī)定，漸變段車道長(zhǎng)度應(yīng)按照公式3確定。

式中，Ld為漸變段車道長(zhǎng)度（m）；V為設(shè)計(jì)速度（km/h）；W為變化寬度（m）。

CJJ 37中規(guī)定，漸變段長(zhǎng)度按車輛以70%路段設(shè)計(jì)速度的車速行駛3s橫移一條車道來計(jì)算確定，如公式4所示。

式中，Ld為漸變段車道長(zhǎng)度（m）；V為設(shè)計(jì)速度（m/s）；

（二）滯留段車道長(zhǎng)度測(cè)算

GB 50647中提出了經(jīng)驗(yàn)值；CJJ 37中提出了計(jì)算值，規(guī)定了無交通量資料時(shí)的經(jīng)驗(yàn)值；GB 5768因?yàn)槭菢?biāo)線的設(shè)置規(guī)范，其中并未對(duì)滯留段車道長(zhǎng)度進(jìn)行規(guī)定。

1.經(jīng)驗(yàn)值

GB 50647中規(guī)定，新建平面交叉口進(jìn)口道滯留段車道應(yīng)符合表5中規(guī)定。

表5 GB 50647中規(guī)定新建平交路口進(jìn)口道滯留段車道長(zhǎng)度

CJJ 37中規(guī)定，無交通量資料時(shí)，滯留段車道最小長(zhǎng)度不應(yīng)小于：支路30m～40m，次干路50m～70m，主干路70m～90m，與支路相交取下限值，與主干路相交取上限值。

2.計(jì)算值

CJJ 37中規(guī)定，滯留車輛段車道長(zhǎng)度可由公式5確定。

式中，Ls為滯留車輛段車道長(zhǎng)度，當(dāng)需設(shè)兩條轉(zhuǎn)彎車道時(shí)，該長(zhǎng)度可取一條車道長(zhǎng)度的60%；N為高峰15分鐘內(nèi)平均每個(gè)信號(hào)周期的左轉(zhuǎn)或右轉(zhuǎn)車的排隊(duì)車輛數(shù)。

（三）我國(guó)拓寬車道設(shè)計(jì)有關(guān)規(guī)定存在的問題

一是長(zhǎng)度值分散在不同標(biāo)準(zhǔn)中，相互之間的規(guī)定并不完全一致。關(guān)于漸變段車道長(zhǎng)度，經(jīng)驗(yàn)值在兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)中有規(guī)定，但是并不完全一致，下限值不同；計(jì)算方法也有兩種，且計(jì)算結(jié)果值經(jīng)實(shí)例測(cè)算后發(fā)現(xiàn)也不一致。關(guān)于滯留段車道長(zhǎng)度，經(jīng)驗(yàn)值也在2個(gè)標(biāo)準(zhǔn)中分別提到，其各自的下限值也不同。

二是考慮要素缺乏精細(xì)化，計(jì)算過程不夠系統(tǒng)化。關(guān)于漸變段車道長(zhǎng)度計(jì)算公式，標(biāo)準(zhǔn)中并沒有明確車輛變換車道時(shí)的變化寬度建議取值，容易導(dǎo)致計(jì)算缺乏嚴(yán)謹(jǐn)性。在滯留車道長(zhǎng)度計(jì)算公式中，沒有明確提出車頭間距取值，對(duì)比日本規(guī)范可以發(fā)現(xiàn)，雖然計(jì)算公式基本一致，但是我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)沒有考慮車輛類型。此外，滯留段車道長(zhǎng)度測(cè)算雖然提出了經(jīng)驗(yàn)值和計(jì)算值兩種方式，但是缺乏系統(tǒng)考慮，二者是“或者”的關(guān)系，而不是“并且”的關(guān)系，沒有明確長(zhǎng)度設(shè)計(jì)的下限值。

四、規(guī)范拓寬車道長(zhǎng)度設(shè)計(jì)的思考與建議

（一）實(shí)戰(zhàn)中應(yīng)綜合各相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定進(jìn)行設(shè)計(jì)

新建平交路口進(jìn)口漸變段車道長(zhǎng)度應(yīng)選取經(jīng)驗(yàn)值和計(jì)算值兩者之間的最大值。其中，經(jīng)驗(yàn)值可參考表6所示；計(jì)算值可由公式3和公式4分別計(jì)算，取二者的最大值。新建平交路口出口漸變段車道長(zhǎng)度不應(yīng)小于20m。改建路口進(jìn)出口漸變段長(zhǎng)度應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況確定，不宜小于經(jīng)驗(yàn)值的下限值。

表6 新建平交路口漸變段車道長(zhǎng)度

新建平交路口進(jìn)口滯留段車道長(zhǎng)度應(yīng)選取經(jīng)驗(yàn)值和計(jì)算值兩者之間的最大值。其中，經(jīng)驗(yàn)值可參考表7所示；計(jì)算值可由公式5計(jì)算。新建平交路口出口滯留段車道長(zhǎng)度，支路不宜小于30m，次干路不宜小于50m，主干路不宜小于70m。改建路口進(jìn)出口滯留段車道長(zhǎng)度應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況定，不宜小于經(jīng)驗(yàn)值的下限值。

表7 新建平交路口進(jìn)口道滯留段車道長(zhǎng)度

（二）進(jìn)一步完善拓寬車道相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范

一是要加強(qiáng)精細(xì)化設(shè)計(jì)考慮。深入研究拓寬車道長(zhǎng)度設(shè)計(jì)的影響因素，分類別、分階段對(duì)因素指標(biāo)進(jìn)行分析，如計(jì)算滯留段車道時(shí)，既要考慮車輛數(shù)量，又要考慮車輛類型；計(jì)算車輛變換車道時(shí)，明確變換距離的測(cè)算方法。二是要加強(qiáng)系統(tǒng)性設(shè)計(jì)考慮。綜合考慮道路交通安全、路口通行效率以及交通環(huán)境等因素，明確拓寬車道科學(xué)合理測(cè)算方法和選值。