公路交叉口交通工程設(shè)施優(yōu)化設(shè)計(jì)研究

陳 湘

（甘肅省交通科學(xué)研究院集團(tuán)有限公司，蘭州 730000）

公路交叉口具有連接道路的作用，且可用于改變行人、車(chē)輛方向，并引導(dǎo)車(chē)輛合流、分流，盡管路網(wǎng)中公路交叉口的空間占比較小，但該區(qū)域交通事故占比卻較大。已有研究表明，公路交叉口位置的交通事故數(shù)量大約占到了路網(wǎng)交通事故總量的1/3。針對(duì)公路交叉口設(shè)計(jì)展開(kāi)優(yōu)化，不僅能夠使得道路更加通暢，同時(shí)也可降低交通事故風(fēng)險(xiǎn)。

1 公路交叉口的車(chē)道、控制方式優(yōu)化

1.1 公路交叉口的車(chē)道優(yōu)化

研究表明，公路交叉口位置的通行能力約為正常路段的一半，為最大化提升交叉口通行能力，一般可在進(jìn)出口處適當(dāng)增加車(chē)道數(shù)量，在實(shí)際工程中可通過(guò)減小中央分隔帶寬度、降低進(jìn)口車(chē)道寬度等方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。圖1 為某公路交叉口布設(shè)左轉(zhuǎn)彎車(chē)道的示意圖。

圖1 公路交叉口布設(shè)左轉(zhuǎn)彎車(chē)道示意圖

在對(duì)公路交叉口做適當(dāng)局部調(diào)整后，車(chē)輛能夠更為順暢地通過(guò)該區(qū)域，并且減少車(chē)流堵塞的發(fā)生，使得行車(chē)人員能夠具有更好的駕駛視野及更高的安全保障。常見(jiàn)的方法有改進(jìn)平面、縱面及引道線(xiàn)形等。此外，也可基于右轉(zhuǎn)彎交通流量需求改進(jìn)彎輔助車(chē)道設(shè)計(jì)，除部分右轉(zhuǎn)彎流量較大的路段外，不額外設(shè)置右轉(zhuǎn)彎輔助車(chē)道。對(duì)于左轉(zhuǎn)彎車(chē)道的主線(xiàn)偏移段長(zhǎng)度較小的情況，可以利用右轉(zhuǎn)彎車(chē)道的空間額外設(shè)置拓寬式左轉(zhuǎn)彎車(chē)道。

1.2 公路交叉口的控制方式優(yōu)化

在公路交叉口位置設(shè)置信號(hào)控制燈的主要目的在于使不同流向、類(lèi)型的交通流在時(shí)間上分離，以此緩解交叉口位置車(chē)流時(shí)間上的沖突，通過(guò)合理信號(hào)配時(shí)能夠最大化降低延誤的發(fā)生；借助交叉口位置交通流管控，能夠確保交通流在路網(wǎng)得以重新分配，優(yōu)化得出合理路線(xiàn)，提升交叉口對(duì)于路網(wǎng)整體的調(diào)控作用，改善通行能力?？刹扇∫韵麓胧┻M(jìn)行優(yōu)化：調(diào)整信號(hào)配時(shí)及信號(hào)相位，采取機(jī)非分離設(shè)計(jì)，限制車(chē)輛行駛速度，增設(shè)公交專(zhuān)用道、單行車(chē)道。

2 公路交叉口的交通標(biāo)志參數(shù)優(yōu)化

公路交通標(biāo)志優(yōu)化的主要目的在于確保行車(chē)人員可以快速捕獲、識(shí)別并讀取標(biāo)志信息。所以，首先應(yīng)當(dāng)對(duì)行車(chē)人員識(shí)讀交通標(biāo)志的過(guò)程進(jìn)行分析，其包括了發(fā)現(xiàn)、辨認(rèn)標(biāo)志并采取動(dòng)作等操作。

2.1 標(biāo)志認(rèn)讀距離

按照已有研究資料發(fā)現(xiàn)，在不同車(chē)輛行駛速度下行車(chē)人員識(shí)讀交通標(biāo)志的距離有所不同，如圖2 所示。

圖2 不同車(chē)速駕駛員的認(rèn)讀距離

2.2 反應(yīng)距離

在行車(chē)人員識(shí)讀公路上交通標(biāo)志的過(guò)程中車(chē)輛所經(jīng)過(guò)的距離即為反應(yīng)距離，在不同車(chē)輛行駛速度下的反應(yīng)距離如圖3 所示。

圖3 駕駛員的反應(yīng)距離

2.3 行動(dòng)距離

行車(chē)人員按照公路交通標(biāo)志內(nèi)容完成變道、減速等動(dòng)作所需距離即為行動(dòng)距離。

2.4 視認(rèn)距離

在一定行駛速度下行車(chē)人員看清交通標(biāo)志時(shí)交通標(biāo)志與車(chē)輛間的距離即為視認(rèn)距離，在不同車(chē)輛行駛速度下的視認(rèn)距離如圖4 所示。

圖4 不同速度所對(duì)應(yīng)的視認(rèn)距離

2.5 消失距離

車(chē)輛行駛至距交通標(biāo)志一定距離時(shí)，行車(chē)人員將無(wú)法認(rèn)清標(biāo)志內(nèi)容，這一點(diǎn)所對(duì)應(yīng)位置即為交通標(biāo)志消失點(diǎn)，消失點(diǎn)與交通標(biāo)志間距離即為消失距離，不同類(lèi)型交通標(biāo)志的消失距離見(jiàn)表1。

表1 各種交通標(biāo)志的消失距離

而行車(chē)人員在識(shí)讀、認(rèn)讀交通標(biāo)志的過(guò)中也需要花費(fèi)一定時(shí)間，因此行車(chē)人員識(shí)讀完交通標(biāo)志時(shí)所處位置與交通標(biāo)志位置間距大于消失距離，否則行車(chē)人員將難以完成識(shí)讀過(guò)程。同時(shí)為確保行車(chē)人員交通標(biāo)志識(shí)讀過(guò)程的可靠性，應(yīng)當(dāng)保留足夠的前置距離。

3 交叉口交通設(shè)施優(yōu)化設(shè)計(jì)

3.1 路線(xiàn)改線(xiàn)優(yōu)化設(shè)計(jì)

為確保公路交叉口具有足夠安全性，其形式最好采用十字交叉。當(dāng)?shù)缆凡灰瞬捎眯苯粫r(shí)，應(yīng)當(dāng)盡可能保證交叉口相交角度大于70°，以此避免出現(xiàn)五路或五路以上公路相交。若需要出現(xiàn)交叉口斜角時(shí)，公路交角較大的區(qū)域往往更容易滿(mǎn)足行車(chē)人員視野要求，而在公路交角較小的區(qū)域則可通過(guò)設(shè)置導(dǎo)流島的方式增大行車(chē)人員視野范圍，確保交叉口能夠構(gòu)成視距三角形。交叉口的路線(xiàn)改線(xiàn)設(shè)計(jì)圖如圖5 所示。

圖5 交叉口路線(xiàn)改線(xiàn)設(shè)計(jì)圖

借助平交渠化島，可以有效壓縮中間帶并加設(shè)左轉(zhuǎn)車(chē)道交叉口，并配合斑馬線(xiàn)設(shè)置二次過(guò)街工程島，如圖6 所示。

圖6 交叉口渠化島

3.2 隔離柵優(yōu)化設(shè)計(jì)

設(shè)置隔離設(shè)施的主要目的在于防止路外行人、動(dòng)物及車(chē)輛隨意進(jìn)入公路而導(dǎo)致不必要傷亡，隔離設(shè)施的形式較為多樣，譬如混凝土墻、植被、隔離柵等都是常見(jiàn)的隔離設(shè)施。隔離設(shè)施一般布置在公路兩旁1 m的范圍內(nèi)，但為確保行車(chē)視距符合要求，設(shè)施高度一般控制得較低。

伴隨公路建設(shè)持續(xù)發(fā)展，我國(guó)不僅對(duì)交通標(biāo)志設(shè)置提出了更高的要求，同時(shí)也需要進(jìn)一步優(yōu)化公路沿線(xiàn)景觀(guān)。公路兩側(cè)連續(xù)布置隔離柵，且持續(xù)出現(xiàn)在行車(chē)人員視野范圍內(nèi)，由于其兼具牢固性、美觀(guān)性且易于維護(hù)，目前已經(jīng)成為我國(guó)公路建設(shè)中常見(jiàn)的一類(lèi)隔離設(shè)施。下面主要針對(duì)隔離柵高度、顏色及結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性展開(kāi)分析，隔離柵設(shè)計(jì)如圖7 所示。

3.2.1 隔離柵結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)確定

作為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要參數(shù)，隔離柵高度若設(shè)置過(guò)高會(huì)導(dǎo)致造價(jià)較高并引起不必要的成本浪費(fèi)，且對(duì)于公路視距存在一定不利影響，而設(shè)置過(guò)低則可能難以達(dá)到隔離效果。所以隔離柵高度應(yīng)當(dāng)充分結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)際地形地貌、人流密度等綜合確定，一般隔離柵高度變化應(yīng)避免頻繁。

一般而言，隔離柵高度以1.5～2 m 為宜，具體取值需要根據(jù)路段實(shí)際特點(diǎn)確定，對(duì)于城市及附近郊區(qū)人流密集路段，譬如運(yùn)動(dòng)場(chǎng)、影院、體育館及學(xué)校等場(chǎng)所，隔離柵高度可取為上限2 m，避免行人攀爬、跨越，降低交通事故風(fēng)險(xiǎn)。但在野外人流密度較小路段，隔離柵高度可取為下限1.5 m，防止動(dòng)物通過(guò)，以此達(dá)到降低成本的目的。

3.2.2 穩(wěn)定性

隔離柵穩(wěn)定性主要表現(xiàn)在結(jié)構(gòu)實(shí)際使用壽命等方面，穩(wěn)定性好的隔離柵往往具有更長(zhǎng)的使用壽命，且展現(xiàn)出更為優(yōu)異的使用效果，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中主要需要考慮外部風(fēng)荷載及人類(lèi)活動(dòng)破壞作用，計(jì)算公式如下

式中：p 為隔離柵設(shè)計(jì)風(fēng)荷載，N；W 為隔離柵設(shè)計(jì)風(fēng)壓，Pa；W0為基本風(fēng)壓，Pa，按照J(rèn)TG D60—2004《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》確定取值；S 為公路兩旁隔離柵的迎風(fēng)面積，m2；ρ 為網(wǎng)孔結(jié)構(gòu)隔離柵的折減系數(shù)，一般可取在0.5～0.85 范圍內(nèi)。

ρ 的大小主要與隔離柵網(wǎng)孔率相關(guān)，并綜合考慮地形地勢(shì)、地理位置等影響，其次需要考慮隔離柵布設(shè)位置是否有牽藤植物依附，若網(wǎng)孔太小則不便于維護(hù)清除，因此在植被密度較大的區(qū)域一般可選擇較大孔徑，而在植被密度較小的區(qū)域則可選擇孔徑較小。

隔離柵的截面面積可通過(guò)風(fēng)荷載計(jì)算得出，風(fēng)荷載較大位置采用大孔徑，風(fēng)荷載較小位置采用小孔徑，可參考表2 確定截面尺寸。

表2 隔離柵支柱截面尺寸要求

3.2.3 隔離柵防腐處理

公路兩旁隔離柵鍍層主要為熱浸鍍鋅層及鋅鋁合金鍍層2 類(lèi)。其中熱浸鍍鋅層主要通過(guò)連接鋅、鐵組成原電池，其中鋅、鐵分別為陽(yáng)極與陰極。通過(guò)犧牲陽(yáng)極來(lái)保護(hù)陰極，能夠很好地防護(hù)鐵銹蝕，直至陽(yáng)極材料損耗完。鋅鋁合金鍍層主要用于公路鐵絲網(wǎng)類(lèi)型的隔離柵，是一類(lèi)新型防腐材料，較其他防腐技術(shù)具有黏附性好、耐腐蝕及抗磨等優(yōu)勢(shì)。

3.3 交通標(biāo)志優(yōu)化設(shè)計(jì)

在確保交通標(biāo)志所傳達(dá)信息準(zhǔn)確有效的前提下，盡可能減少無(wú)關(guān)信息，以此減少行車(chē)人員識(shí)讀標(biāo)志信息的時(shí)間。行車(chē)安全提醒標(biāo)志改為白底黑字形式，如圖8 所示。

圖8 標(biāo)志標(biāo)牌設(shè)計(jì)圖

4 結(jié)束語(yǔ)

總體來(lái)看，伴隨我國(guó)城市化進(jìn)程不斷推進(jìn)，交通安全也受到越來(lái)越多的關(guān)注。研究發(fā)現(xiàn)，在已有交通事故中公路交通標(biāo)志起著至關(guān)重要作用。可靠合理的標(biāo)志設(shè)計(jì)不僅能夠優(yōu)化交通流量，同時(shí)還可以有效降低交通事故發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)。但從我國(guó)目前路網(wǎng)建設(shè)的實(shí)際情況來(lái)看，在設(shè)計(jì)、布置及維護(hù)等方面仍存在不足之處，需要進(jìn)一步優(yōu)化適應(yīng)社會(huì)實(shí)際需求。為最大化發(fā)揮公路安全、高效及便捷的優(yōu)勢(shì)，應(yīng)結(jié)合工程實(shí)際情況優(yōu)化交叉口設(shè)計(jì)。在滿(mǎn)足我國(guó)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)的條件下改善交通標(biāo)志支撐方式、視認(rèn)模型等，并對(duì)交叉口的隔離設(shè)施參數(shù)做出優(yōu)化，保障公路正常安全通行。