淺談交叉口展寬漸變段設(shè)計

張婉鳴

摘要：本文從工程設(shè)計中遇到的一些問題出發(fā)，試圖對設(shè)計規(guī)范中一些不明確的地方做一些探討和研究；通過分析計算，完善規(guī)范對平交口設(shè)計尚未明確部分，提出優(yōu)化漸變段長度計算的思路和方法。

關(guān)鍵詞：道路交叉口；渠化；漸變段設(shè)計

中圖分類號：U41文獻標識碼： A

一、 前言

路口展寬有利用分隔帶展寬、兩側(cè)展寬和單側(cè)展寬三種方式。

當設(shè)有較寬中央綠化帶（一般不小于4.5米）或較寬側(cè)綠化帶（一般不小于3米），或當?shù)缆穬蓚?cè)用地條件較好，可采用利用分隔帶展寬或兩側(cè)展寬的方式。

當?shù)缆芬粋?cè)用地條件受到限制時，可對道路進行單側(cè)展寬，根據(jù)各方向的轉(zhuǎn)向交通量布設(shè)轉(zhuǎn)向車道數(shù)及直行車道數(shù)，通過中線偏移等方式對進口道進行展寬設(shè)計。

交叉口設(shè)計一定要結(jié)合地形條件，當進口道展寬用地緊張時，如出口道一側(cè)有地，可以通過偏移道路中線，往出口道一側(cè)展寬。通過偏移道路中線，將行車道往出口道一側(cè)偏移，由此來增加進口道的車道數(shù)量，提高交叉口的通行能力。

二、 路口展寬漸變段取值計算

受用地限制，進口車道所在一側(cè)不能展寬時，可以通過偏移道路中心線，將路口段的道路向出口車道一側(cè)進行偏移，這種做法在各地得到了大量使用，但由于漸變段長度取用不合適也帶來了一些問題，如圖1。

圖1 漸變段長度過短

此處為南海某個路口，由于偏移值過大、漸變段長度取值過短，導(dǎo)致駕駛員要在極短時間內(nèi)頻繁轉(zhuǎn)換方向；且由于漸變段過短，導(dǎo)致過渡的曲線半徑過小，產(chǎn)生過大的橫向力，造成車輛橫向漂移和碰擦等事故時常發(fā)生。

由此可見，漸變段設(shè)計，包括漸變段圓曲線半徑以及漸變段長度取值兩個問題。

（1）關(guān)于漸變段圓曲線半徑取值

漸變段實際上是一組S曲線，漸變段長度直接影響到S曲線的參數(shù)，曲線半徑過小，可能導(dǎo)致過大的離心力，造成行車橫向漂移和碰擦事故。現(xiàn)行規(guī)范對待漸變段取值，并不像對待道路主線那般重視，漸變段設(shè)計缺少獨立的平面線形設(shè)計，S曲線半徑可能取值偏小。

根據(jù)汽車行駛在曲線上的力的平衡方程式：i+μ=

其中：i為路面橫坡；μ為橫向力系數(shù)； V為行車速度；R為曲線半徑。

從上式可得知，（i+μ）與速度的平方成正比，與圓曲線半徑成反比。若曲線半徑取值過小，則（i+μ）將變大，離心力過大，容易導(dǎo)致車輛橫向漂移甚至翻側(cè)。

因此，橫向力系數(shù)μ值的大小影響著汽車的穩(wěn)定程度、乘客的舒適感、燃料和輪胎的消耗以及其他方面，所以μ值的選用應(yīng)保證汽車在圓曲線上行駛時的橫向抗滑穩(wěn)定性，以及乘客的舒適和經(jīng)濟的要求。

μ值的選用還應(yīng)考慮汽車營運的經(jīng)濟性。根據(jù)試驗分析，汽車在彎道上行駛時與在直線上行駛相比，當μ=0.10時，燃料消耗增加10%，輪胎磨耗增加1.2倍；當μ=0.15時，燃料消耗增加20%，輪胎磨耗增加2.9倍。因此，在計算最小圓曲線半徑時，μ值小于0.15為宜。根據(jù)城市道路特點，超高橫坡度規(guī)定值較小。城市道路往往是機非混行，交叉口較多，一般車速偏低，因此μ值可加大些。

橫向力因（μ+i）疊加而增大，為了安全，建議漸變段S曲線的設(shè)計速度采用較大值來進行連接曲線設(shè)計。根據(jù)設(shè)計速度與橫向力系數(shù)最大值的關(guān)系，考慮到道路橫坡i一般為2%，如主線不設(shè)超高，不同行車速度情況下，漸變段圓曲線半徑取值見 表1。

表1 圓曲線半徑計算表

注：本表μ值按《城市道路交叉口設(shè)計規(guī)程》（CJJ 152-2010）；R值為道路橫坡不大于2%的取值；當橫坡大于2%時，需參照公式重新計算R值。

在不同的道路設(shè)計車速下，根據(jù)表1復(fù)核漸變段的圓曲線取值是否合適。

（2）關(guān)于漸變段長度取值

對于漸變段長度取值，《城市道路工程設(shè)計規(guī)范》（CJJ37-90）中，平面交叉章節(jié)并未做出明確規(guī)定；立體交叉章節(jié)對平行式變速車道過渡段長度要求見表2：

表2 平行式變速車道過渡段長度

表3 漸變段長度

另外《城市道路交叉口設(shè)計規(guī)程》（CJJ 152-2010）對漸變段長度取值作出以下規(guī)定：進口道漸變段長度按車輛以70%路段設(shè)計車速行駛3s橫移一條車道時來計算確定；漸變段最小長度不應(yīng)少于：支路20m，次干路25m，主干路30m~35m。出口道漸變段長度不應(yīng)小于20m。

根據(jù)進口道漸變段長度按車輛以70%路段設(shè)計車速行駛3s橫移一條車道，車道寬3.5m來計算，不同設(shè)計車速不同展寬寬度列表見表4：

表4 不同設(shè)計車速不同展寬寬度漸變段長度

綜合多本規(guī)范對漸變段長度的要求，發(fā)現(xiàn)較舊的規(guī)范僅僅規(guī)定漸變段長度為一固定值，并未考慮到不同的展寬寬度所需的長度要求；而僅有《城市道路交叉口設(shè)計規(guī)程》（CJJ 152-2010）根據(jù)不同的展寬寬度情況，對進口道漸變段長度提出要求，但當展寬寬度較大時，計算結(jié)果明顯不合理；另外，此規(guī)范對出口道漸變段長度要求不應(yīng)小于20m，要求亦過于籠統(tǒng)。

路口車道展寬有利用分隔帶展寬、兩側(cè)展寬和單側(cè)展寬三種方式。交叉口渠化設(shè)計需根據(jù)交通量分析、不同的用地情況、道路等級等因素，采取不同的展寬方式。因此交叉口展寬，單側(cè)展寬寬度超過一個車道寬的情況時有發(fā)生，同時，亦會發(fā)生展寬僅有1、2米的情況。因此，僅僅按上述規(guī)范要求進行漸變段長度取值并不合理。

根據(jù)本文關(guān)于漸變段的圓曲線半徑取值的探討以及漸變段實際上是一組S曲線的理論，若按最不利情況考慮，漸變段處于最短情況下，則圓曲線與圓曲線直接相接，中間沒有直線存在，見圖2。

圖2 漸變段圓曲線半徑計算示意圖

按照圖2所示，cosα=

而L=，因此tanα=

根據(jù)1+tan2α=sec2α=（）2

從而得出：最不利情況下，漸變段長L=x（2R-x）

其中α為圓曲線的圓心角；

R為圓曲線半徑；

x為邊線偏移值；

L為漸變段長。

根據(jù)上述推導(dǎo)的公式，不同的設(shè)計車速、不同的展寬寬度所需最小的漸變段長度見表5。

表5 漸變段最小長度（m）

注：上表僅為根據(jù)表1中R取值，參照公式推導(dǎo)的計算值。

三、 結(jié)語

由表5推導(dǎo)的漸變段最小長度可見，規(guī)范對交叉口漸變段長度要求均能滿足加寬一個車道寬的最小長度要求，但部分規(guī)范對于加寬值大于3.5m的情況并未考慮。且漸變段長度僅為一個固定值，并未就不同的展寬寬度情況作出不同的要求，還有細化的必要。

本文建議當加寬值小于3.5m時，漸變段長度按照規(guī)范要求執(zhí)行。當加寬值大于3.5m時，根據(jù)本文推導(dǎo)的公式，對漸變段長度相應(yīng)調(diào)整。