城鎮(zhèn)區(qū)二級(jí)公路設(shè)置慢車道橫斷面研究

羅德羽, 王大為, 尹萬(wàn)輝

(1.泰順縣交通工程建設(shè)中心,浙江 溫州 325000; 2.溫州市交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院有限公司,浙江 溫州 325000)

快速的城鎮(zhèn)化發(fā)展、地區(qū)行政屬性的轉(zhuǎn)變,導(dǎo)致許多已建公路街道化嚴(yán)重,也存在相當(dāng)數(shù)量的新建公路通過(guò)城鎮(zhèn)化區(qū)域。城鎮(zhèn)化地區(qū)的公路路側(cè)開(kāi)口多、短途交通混入、機(jī)非混行嚴(yán)重,公路通行效率降低,服務(wù)水平大幅下降。二級(jí)公路橫斷面因其寬度窄,影響尤為嚴(yán)重。

2022年《城鎮(zhèn)化地區(qū)公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》實(shí)施,提出二級(jí)公路設(shè)置慢車道等相關(guān)概念與規(guī)定[1],但并未展開(kāi)詳細(xì)論述。查閱近十年相關(guān)文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn),關(guān)于城鎮(zhèn)區(qū)二級(jí)公路橫斷面慢車道布置的研究文獻(xiàn)較少,宋學(xué)文[2]主要從工程占地、造價(jià)及遠(yuǎn)期拓寬等角度對(duì)各種斷面型式進(jìn)行分析,對(duì)慢行交通只進(jìn)行了寬泛提及;王雪[3]對(duì)城鎮(zhèn)區(qū)二級(jí)公路只是宏觀的提出改線或者優(yōu)化二級(jí)公路橫斷面的建議;徐敏等[4]重點(diǎn)對(duì)公路路線規(guī)范規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)橫斷面各組成部分與設(shè)計(jì)交通量之間的關(guān)系進(jìn)行研究。目前各種資料對(duì)城鎮(zhèn)區(qū)二級(jí)公路慢車道布設(shè)基礎(chǔ)理論及具體的布設(shè)形式均未進(jìn)行深入探討,本文通過(guò)對(duì)城鎮(zhèn)區(qū)慢行交通歸類,提出三種二級(jí)公路設(shè)置慢車道斷面布置方案,并同步研究各方案安全隔離設(shè)施劃設(shè),以期為相關(guān)公路設(shè)計(jì)提供參考。

1 二級(jí)公路運(yùn)行特點(diǎn)

1.1 二級(jí)公路行駛特點(diǎn)

二級(jí)公路為供汽車行駛的雙車道公路,設(shè)計(jì)交通量預(yù)測(cè)年限為15 a,設(shè)計(jì)交通量宜為5 000～15 000輛小客車/d。干線二級(jí)公路,設(shè)計(jì)速度宜采用80 km/h;集散二級(jí)公路,設(shè)計(jì)速度宜采用60 km/h[5]。

二級(jí)公路設(shè)計(jì)服務(wù)水平通常采用四級(jí),此時(shí)交通流處于穩(wěn)定流范圍下限,車輛運(yùn)行受到交通流內(nèi)其他車輛影響明顯,速度和行駛自由度受到明顯限制,交通量稍有增加就會(huì)導(dǎo)致服務(wù)水平顯著降低,駕駛?cè)藛T身心舒適水平降低,即使較小的交通事故也難以消除[6]。

1.2 二級(jí)公路常規(guī)橫斷面布置

二級(jí)公路橫斷面主要由行車道、硬路肩、土路肩組成,其常規(guī)取值見(jiàn)表1[5]。二級(jí)公路行車道數(shù)通常為雙向兩車道;考慮設(shè)計(jì)服務(wù)水平采用四級(jí),對(duì)應(yīng)硬路肩寬度采用值較窄,通常不考慮故障車輛停靠,主要為車輛運(yùn)行提供側(cè)向安全寬度;土路肩主要為硬路肩提供保護(hù)作用,同時(shí)可布設(shè)波形護(hù)欄等安全設(shè)施[7]。二級(jí)公路建筑限界為硬路肩之間范圍,建筑限界內(nèi)不允許有任何障礙物侵入[5]。

表1 二級(jí)公路橫斷面組成取值m

二級(jí)公路典型橫斷面布置如圖1和圖2所示。

1.3 二級(jí)公路設(shè)置慢車道交通量條件

公路設(shè)計(jì)通常先確定公路功能,進(jìn)行交通量預(yù)測(cè),二者結(jié)合,確定公路等級(jí)、設(shè)計(jì)速度,而后計(jì)算車道數(shù),最后進(jìn)行服務(wù)水平驗(yàn)證[8]。

圖1 80 km/h二級(jí)公路標(biāo)準(zhǔn)橫斷面(單位:cm)

一級(jí)公路對(duì)應(yīng)設(shè)計(jì)交通量范圍宜為15 000輛小客車/d以上,二級(jí)公路對(duì)應(yīng)設(shè)計(jì)交通量范圍宜為5 000～15 000輛小客車/d。當(dāng)交通量位于5 000～15 000輛小客車/d范圍時(shí),常規(guī)設(shè)計(jì)采用雙向兩車道即可滿足對(duì)應(yīng)設(shè)計(jì)服務(wù)水平需求。二級(jí)公路采用四級(jí)設(shè)計(jì)服務(wù)水平對(duì)應(yīng)最大服務(wù)交通量見(jiàn)表2。

表2 二級(jí)公路設(shè)計(jì)服務(wù)水平對(duì)應(yīng)最大服務(wù)交通量

對(duì)于城鎮(zhèn)區(qū)二級(jí)公路,雖然其預(yù)測(cè)交通量在5 000～15 000輛小客車/d范圍之內(nèi),但是由于其交通組成中慢行車輛較多,實(shí)際行駛速度很難達(dá)到規(guī)范規(guī)定的80、60 km/h,從而導(dǎo)致實(shí)際服務(wù)水平低于設(shè)計(jì)服務(wù)水平,《公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTG D20-2021)建議當(dāng)設(shè)計(jì)交通量達(dá)到10 000輛小客車/d且縱橫向干擾較大時(shí),采用四車道設(shè)計(jì)。該場(chǎng)合下通常需要增加慢車道保證設(shè)計(jì)服務(wù)水平的滿足,此時(shí)實(shí)際服務(wù)水平與設(shè)計(jì)服務(wù)水平應(yīng)存在以下關(guān)系:

CMSF實(shí)際+N×CMSF慢行≥CMSF設(shè)計(jì)

(1)

式中:CMSF實(shí)際為實(shí)際速度對(duì)應(yīng)的最大服務(wù)交通量(pcu/h);N為慢行車道數(shù);CMSF慢行為慢行車輛速度對(duì)應(yīng)的最大服務(wù)交通量(pcu/h);CMSF設(shè)計(jì)為設(shè)計(jì)速度對(duì)應(yīng)的最大服務(wù)交通量(pcu/h)。

分析公式(1),結(jié)合表2可知,通常增設(shè)1條慢車道即可滿足二級(jí)公路設(shè)計(jì)服務(wù)水平對(duì)應(yīng)最大服務(wù)交通量。

2 慢行車輛混合段慢車道橫斷面設(shè)置

2.1 慢行車輛對(duì)常規(guī)二級(jí)公路橫斷面行車影響分析

城鎮(zhèn)區(qū)慢行車輛通常是指電動(dòng)自行車、電力三輪車等行駛速度較慢的車輛。該類車輛動(dòng)力性能弱,行駛過(guò)程中始終保持相對(duì)較慢的運(yùn)行速度,通?？刂圃?5 km/h以內(nèi)[9]。

二級(jí)公路按公路設(shè)計(jì)規(guī)范按圖1、圖2布設(shè)橫斷面,考慮其硬路肩窄,慢行車輛只能借道機(jī)動(dòng)車道,引發(fā)以下三方面不利影響:

(1)公路的整體行駛速度被長(zhǎng)時(shí)間壓制在25 km/h之內(nèi),相對(duì)于60、80 km/h的設(shè)計(jì)速度,道路通行能力大幅降低。

(2)速度長(zhǎng)時(shí)間壓制導(dǎo)致機(jī)動(dòng)車輛頻繁借助對(duì)向車道變道超車,增加了對(duì)向碰撞事故概率。

(3)速度長(zhǎng)時(shí)間壓制影響駕駛員心情,容易報(bào)復(fù)性違規(guī)駕駛,導(dǎo)致電動(dòng)車等慢行車輛存在較大安全隱患。

2.2 慢車道橫斷面設(shè)置及隔離設(shè)施布置

結(jié)合慢行車輛對(duì)常規(guī)二級(jí)公路橫斷面行車影響分析,為滿足二級(jí)公路服務(wù)水平需求,同時(shí)提升道路通行安全,設(shè)置慢車道時(shí)需滿足以下三個(gè)因素:

(1)正常條件,機(jī)動(dòng)車輛與非機(jī)動(dòng)車輛完全隔離,杜絕彼此速度干擾與安全隱患。

(2)超車場(chǎng)合,機(jī)動(dòng)車輛不得借助慢車道,仍通過(guò)對(duì)向車道,實(shí)現(xiàn)車輛超車。

(3)為避免機(jī)動(dòng)車輛對(duì)慢行車輛產(chǎn)生不利影響,需控制路段速度或者設(shè)置隔離設(shè)施。

根據(jù)慢車道需要滿足因素,正常情況下,橫斷面各組成部分取值及隔離設(shè)施劃設(shè)如下:

(1)機(jī)動(dòng)車道寬度取值。設(shè)置供慢行車輛通行的慢車道路段,機(jī)動(dòng)車道路段最高限速不應(yīng)超過(guò)60 km/h,以提高路段的交通安全性[5]。根據(jù)限速結(jié)合表1,內(nèi)側(cè)車道寬度可采用3.5 m;當(dāng)路段以通行中小型客運(yùn)車輛為主且用地嚴(yán)重受限時(shí),可采用如表3所示機(jī)動(dòng)車道寬度[1]。

表3 受限段機(jī)動(dòng)車道寬度

(2)慢車道寬度取值。慢車道以通行電動(dòng)自行車、電動(dòng)三輪車等慢行交通為主,同時(shí)可兼顧自行車等非機(jī)動(dòng)車混行。根據(jù)各類慢行車輛需要的行駛寬度,見(jiàn)表4,慢車道寬度通?？芍苯硬捎?.5 m[5],同時(shí)滿足1輛電動(dòng)自行車、電動(dòng)三輪車,或者1輛三輪車與1輛自行車并列行駛,并考慮其兩側(cè)各0.25 m路緣帶寬度[10]。

表4 慢行車輛的行駛寬度 m

(3)右側(cè)硬路肩、土路肩取值。機(jī)動(dòng)車輛運(yùn)行所需的側(cè)向安全寬度可借助慢車道實(shí)現(xiàn),慢車道寬度3.5 m中已包括對(duì)應(yīng)路緣帶寬度,不需另行設(shè)置硬路肩;土路肩可參照表1取0.75 m。

(4)對(duì)向車道及快、慢車道之間隔離設(shè)施。考慮機(jī)動(dòng)車道與慢車道完全隔離,因此內(nèi)側(cè)兩車道仍按原二級(jí)公路標(biāo)線劃設(shè),采用黃色虛線可跨越對(duì)向車行道分界線,特殊路段可采用黃色實(shí)線[11];慢車道與機(jī)動(dòng)車道之間劃設(shè)機(jī)動(dòng)車道邊緣線,為白色實(shí)線,可同時(shí)起到禁止車輛變換車道的作用[11];慢車道外邊緣采用白色標(biāo)線,也可省略[11]。

綜合以上,慢行車輛混合段設(shè)置慢車道橫斷面布置及標(biāo)線隔離劃設(shè)如圖3、圖4所示。

圖3 60 km/h慢行車輛混合段慢車道斷面布置(單位:cm)

圖4 60 km/h慢行車輛混合段設(shè)置慢車道標(biāo)線布置

3 短途交通混合段慢車道橫斷面設(shè)置

3.1 短途交通對(duì)常規(guī)二級(jí)公路橫斷面行車影響分析

短途交通通常是指城鎮(zhèn)范圍內(nèi)部通行的機(jī)動(dòng)車輛,此類交通雖然仍然是機(jī)動(dòng)車輛通行,但因其行駛里程短、駕駛員期望速度低,實(shí)際行駛速度通常保持在40 km/h附近。

二級(jí)公路若采用圖1、圖2布設(shè)橫斷面,短途交通與二級(jí)公路過(guò)境交通單車道混行,區(qū)間行駛速度由設(shè)計(jì)的80、60降低到40 km/h,公路最大通行能力大幅降低。

3.2 慢車道橫斷面設(shè)置及隔離設(shè)施布置

結(jié)合短途交通對(duì)常規(guī)二級(jí)公路橫斷面行車影響分析,考慮短途交通仍然是機(jī)動(dòng)車輛通行,設(shè)置慢車道后,內(nèi)側(cè)車道為快速車道,快速車輛及超車車輛行駛;外側(cè)車道為慢車道,供短途交通行駛,與常規(guī)車輛行駛“內(nèi)超外慢”行駛習(xí)慣相同,因此從通行便利性考慮,該場(chǎng)合下可按照四車道斷面布置。對(duì)應(yīng)橫斷面各組成部位取值、隔離設(shè)施劃設(shè)如下:

(1)機(jī)動(dòng)車道寬度取值。設(shè)置慢車道后,內(nèi)側(cè)車道受干擾較少,可按原設(shè)計(jì)速度,結(jié)合表1取值;條件允許時(shí)可采用80 km/h對(duì)應(yīng)高值。

(2)慢車道寬度取值。設(shè)置的慢車道通行短途交通行駛速度通常保持在40 km/h附近,慢車道寬度可采用3.5 m[5]。

(3)右側(cè)硬路肩、土路肩取值。慢車道速度在40 km/h附近,考慮慢車道仍通行機(jī)動(dòng)車輛,車輛存在加減速變道等操作,需要存在一定路側(cè)安全寬度,因此保留硬路肩,寬度可采用80、60 km/h對(duì)應(yīng)側(cè)向安全余寬為0.75 m[5];條件受限時(shí),可結(jié)合表1,采用建筑限界對(duì)應(yīng)的最小寬度0.25 m,以供公路劃設(shè)標(biāo)線。

(4)對(duì)向車道及同向車道隔離?？紤]內(nèi)側(cè)車道最高行駛速度可達(dá)80 km/h,大于車輛對(duì)撞安全速度70 km/h,對(duì)向車道之間宜設(shè)置隔離設(shè)施分隔對(duì)向交通[1],隔離設(shè)施兩側(cè)需設(shè)置保證路側(cè)安全寬度0.75 m;同向快慢車道之間均供機(jī)動(dòng)車輛行駛,且與常規(guī)車輛行駛“內(nèi)超外慢”行駛習(xí)慣相同,因此快慢車道之間設(shè)置可跨越同向車道分界線,白色虛線;慢車道作為機(jī)動(dòng)車道,外側(cè)需劃設(shè)行車道邊緣線,白色實(shí)線。

綜合以上,短途交通混合段設(shè)置慢車道橫斷面布置及標(biāo)線隔離劃設(shè)如圖5、圖6所示。

4 路口密集段慢車道橫斷面設(shè)置

4.1 密集路口對(duì)常規(guī)二級(jí)公路橫斷面行車影響分析

常規(guī)干線二級(jí)公路平面交叉口最小間距為500 m,集散二級(jí)公路最小間距為300 m[5],《城鎮(zhèn)化地考慮城鎮(zhèn)區(qū)路口較多,按主線行車速度60 km/h、路口轉(zhuǎn)彎速度20 km/h考慮,查表6可得路口段減速所需距離約30 m,加速所需距離約80 m,總長(zhǎng)度約110 m。

圖5 80 km/h短途交通混合段慢車道斷面布置(單位:cm)

圖6 80 km/h短途交通混合段設(shè)置慢車道標(biāo)線布置

區(qū)公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》提出右進(jìn)右出平面交叉最小間距和最大密度[1],見(jiàn)表5。路口加速、減速距離有比較明確的規(guī)定,具體見(jiàn)表6[5]。

表5 右進(jìn)右出控制平面交叉最小間距和最大密度 m

表6 變速車道長(zhǎng)度 m

結(jié)合二級(jí)集散公路右進(jìn)右出路口最小間距150 m,可知二級(jí)公路若采用圖1、圖2布設(shè)橫斷面,路口密集段加減速車道與二級(jí)公路單行車道混行,二者長(zhǎng)度基本等長(zhǎng),車輛行駛速度穩(wěn)定性大幅破壞,公路最大通行能力大幅降低。

4.2 慢車道橫斷面設(shè)置及隔離設(shè)施布置

結(jié)合密集路口對(duì)常規(guī)二級(jí)公路斷面行車影響分析,考慮設(shè)置的慢車道作為交叉口加減速輔助車道,滿足加減速車輛匯入分流,因此該場(chǎng)合下可按照四車道斷面布置。對(duì)應(yīng)橫斷面各組成取值及對(duì)應(yīng)隔離設(shè)施劃設(shè)如下:

(1)機(jī)動(dòng)車道寬度取值?？紤]橫向交通對(duì)主線干擾比較大,主線交通可按60 km/h控制,車道寬度取3.50 m。

(2)慢車道寬度取值。慢車道作為交叉口加減速輔助車道,滿足加減速車輛匯入分流,行駛速度通常保持在15～60 km/h漸變,慢車道寬度可采用高值3.50 m[5]。

(3)右側(cè)硬路肩、土路肩取值。考慮慢車道仍通行機(jī)動(dòng)車輛,速度15～60 km/h漸變,需要存在一定寬路側(cè)安全寬度,因此保留硬路肩,寬度可采用60 km/h對(duì)應(yīng)側(cè)向安全余寬為0.75 m[5];條件受限時(shí),可結(jié)合表1,采用建筑限界對(duì)應(yīng)的最小寬度0.25 m,以供公路劃設(shè)標(biāo)線。

(4)對(duì)向車道及同向車道隔離?？紤]內(nèi)側(cè)車道采用60 km/h,小于車輛對(duì)撞的安全速度70 km/h,不必設(shè)置隔離護(hù)欄[1],但單方向有兩條機(jī)動(dòng)車道,因此對(duì)向車道之間可采用雙黃實(shí)線進(jìn)行隔離[11]。同向快慢車道與常規(guī)車輛行駛“內(nèi)超外慢”行駛習(xí)慣相同,因此快慢車道之間設(shè)置可跨越同向車道分界線,白色虛線;慢車道作為機(jī)動(dòng)車道,外側(cè)需劃設(shè)行車道邊緣線,白色實(shí)線。

綜合以上,路口密集段設(shè)置慢車道橫斷面布置及標(biāo)線隔離劃設(shè)如圖7、圖8所示。

圖7 60 km/h路口密集段設(shè)置慢車道斷面布置(單位:cm)

圖8 60 km/h路口密集段設(shè)置慢車道標(biāo)線布置

5 人行道及非機(jī)動(dòng)車道設(shè)置

城鎮(zhèn)地區(qū)不可避免存在非機(jī)動(dòng)車與行人出行?！豆仿肪€設(shè)計(jì)規(guī)范》建議參照城市道路相關(guān)規(guī)定執(zhí)行?！冻擎?zhèn)化地區(qū)公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定,當(dāng)非機(jī)動(dòng)車交通量、行人交通量較大,應(yīng)設(shè)置非機(jī)動(dòng)車道、人行道[1]。

對(duì)于慢行車輛混合段設(shè)置慢車道橫斷面,慢車道以通行電動(dòng)車等慢行車輛為主,慢車道與機(jī)動(dòng)車道完全隔離,此時(shí)非機(jī)動(dòng)車可在慢車道內(nèi)行駛,人行道單獨(dú)設(shè)置。

對(duì)于短途交通混合段、路口密集段設(shè)置慢車道斷面,慢車道仍然通行機(jī)動(dòng)車輛,車輛可以在機(jī)動(dòng)車道與慢車道之間變換車道,且其行駛速度跨越幅度較大,為保證機(jī)動(dòng)車輛通行效率,同時(shí)出于安全考慮,此時(shí)應(yīng)單獨(dú)設(shè)置非機(jī)動(dòng)車道與人行道。

6 結(jié)論

(1)慢行車輛混合段需限速60 km/h,設(shè)置慢車道橫斷面由土路肩+慢車道+機(jī)動(dòng)車道+機(jī)動(dòng)車道+慢車道+土路肩組成,總寬度15.50 m。兩對(duì)向機(jī)動(dòng)車道之間可變換車道,劃設(shè)虛線;機(jī)動(dòng)車道與慢車道之間實(shí)線隔離,不建議車輛變換。

(2)短途交通混合段設(shè)計(jì)速度通常采用80 km/h,設(shè)置慢車道橫斷面由土路肩+硬路肩+慢車道+機(jī)動(dòng)車道+側(cè)向安全寬度+隔離設(shè)施+側(cè)向安全寬度+機(jī)動(dòng)車道+慢車道+硬路肩+土路肩組成,總寬度19.50 m。兩對(duì)向機(jī)動(dòng)車道之間物理隔離,設(shè)置側(cè)向安全寬度;同向機(jī)動(dòng)車道與慢車道之間可變換車道,劃設(shè)虛線。

(3)路口密集段設(shè)計(jì)速度通常采用60 km/h,設(shè)置慢車道橫斷面由土路肩+硬路肩+慢車道+機(jī)動(dòng)車道+雙黃線+機(jī)動(dòng)車道+慢車道+硬路肩+土路肩組成,總寬度17.50 m。兩對(duì)向機(jī)動(dòng)車道之間劃設(shè)雙黃線,不建議變換車道;同向機(jī)動(dòng)車道與慢車道之間可變換車道,劃設(shè)虛線。