論道路平面交叉口的組織與設計

張 鑫

(福建省交通科技發(fā)展集團有限責任公司，福州 350004)

現今，我國各地道路交通流量日益增大，路網負載逐漸飽和，緩解道路擁堵，解決交通秩序混亂已是現代交通發(fā)展的首要問題。無論是城市道路還是國省干線，交叉口都是解決交通擁堵、行車安全的關鍵節(jié)點，平交口設計是否合理， 直接關系到道路是否整體通暢和交通行車是否安全。雖然國家已出臺相關設計規(guī)范及規(guī)程，但因工程實際情況各不相同， 當前交叉口的設計中仍然存在不少問題。為保證交叉口的暢行與安全，應根據工程項目的實際情況，對既有的設計規(guī)范及基礎理論知識進行歸納總結，同時客觀分析當前相交道路特點， 對同種類型交叉口已存在的問題進行預判，優(yōu)化設計參數，提高平交口空間利用率，特別要做到預防交通事故的發(fā)生。

1 平面交叉口的形式

當前交叉口主要有下列4 種形式：

(1)X 字交叉口：是出現頻率最高的交叉口，因形式較為簡單且易于組織， 可以用加寬車道及渠化等疏導方式改善交通流情況，故被廣泛應用。

(2)Y 型交叉口： 多應用于主要道路和次要道路相交的情況，T 型交叉口是Y 型交叉口交叉角90°時的特殊類型。

(3)環(huán)島式交叉口：是在幾條道路的交叉口中間建一個交通導流島，用交通島周圍的環(huán)道組織和疏導交通流。不同方向的車輛進入環(huán)島后按同方向繞行進行合流和分流。 環(huán)島式交叉口有著易于組織疏導交通流且延誤時間較短的優(yōu)點，對多條道路交叉時優(yōu)點更為突顯。

(4)復合式交叉口：是對以上3 種類型的交叉口進行組合設計而成的， 一般用于多條道路分次交叉時的復雜情況，但因組織困難而較少使用。

2 平面交叉口設計中的問題

從城市道路交叉口的渠化設計和交通安全2 方面考慮，交叉口的運行效率不高，主要有以下3 個原因。

2.1 交叉口設計與相交道路通行能力不相符

相交道路的交通流量在渠化設計中預設的轉向交通量與實際交通量相比較，差距較大，設計車道數不能滿足實際情況的通行需求，車道數的減少，伴隨著車流滯留，沖突點增多等問題，導致了擁堵及事故的增多。

2.2 交叉口設計參數選取不合理

交叉口設計參數選取不合理易導致交叉口的設計規(guī)模過大或過小，造成設計車道數、展寬段落、漸變段、等候段、 轉彎半徑等交叉口要素不能很好地與實際空間需求相匹配，信號燈亦無法對交通流進行合理地疏導，最終導致實際車流量不滿足空間要求而造成擁堵， 嚴重影響路網通行效率；而縱面設計指標參數不合理，交叉范圍縱坡陡，對交通安全通行影響較大，縱坡豎向設計太緩，會導致低洼處積水，進而影響路面結構的使用周期。

2.3 交叉口配套設施布設不夠合理

信號燈、導流島、交通警示標志、標志標線、車道分隔護欄等都是保障車輛安全順利通行的配套設施， 如果設計考慮不妥當， 沒有很好地執(zhí)行渠化交通安全設計的理念，會抑制整個交通路網的交通功能，尤其是在沒有信號燈控制的交叉口，無序混合通行極易發(fā)生交通事故。

3 平面交叉口渠化設計及組織

在保障通行安全的首要前提下， 通過平面交叉口的渠化設計，合理的分配交叉口范圍內交通流的路權，利用交通標志、標線、交通島等措施分隔沖突點，同時對車輛通行給予清晰明確地指引， 最大限度提高交叉口的通行能力，提高整條道路交通的路網容量。

3.1 空間組織渠化設計要點

3.1.1 沖突點的設計及控制

交叉口中各車輛行駛的方向與軌跡都不一樣， 這些軌跡產生大量的交錯點，這些交錯點分為：分流點、合流點、沖突點。其中沖突點就是主要造成交叉口擁堵和事故的主要原因。 沖突點的計算公式為：

其中，n 為相交道路的條數。

在處理交叉口設計時，無論是采用什么手段，其最終目的是減少沖突點的數量。從這個方向出發(fā)考慮，可以采取合理的信號燈控制。交叉口經過信號燈控制后，車流被控制進行時間上的分流，同一時間段的交通流量減少，這樣交叉口的沖突點也會相應大幅減少，分流、合流點也會減少。 如圖1 所示，原來T 型交叉口有3 個沖突點，經信號燈設置后可減少1 個； 十字交叉口原有16 個沖突點，經信號燈設置后可減少10 個。在交通量較大的交叉口在設計中要盡量增設信號燈進行合理控制。

圖1 信號燈設置前后沖突點情況對比圖

3.1.2 進、出口車道設計

①平面交叉作為道路交通的重要節(jié)點， 關鍵是對運行車流進行組織分配，分離沖突交通流，而最有效的方法就是根據實際交通流量、流向重新劃分導向車道，并且利用空間資源合理拓寬進口道， 包括含有左轉或右轉的混合車道以增加進口段的通行能力。

②一般來講，進口段車道數要比上游方向車道數多。在設計中， 應根據平交口車流高峰時段的交通量及流向確定左轉、右轉等專用車道的設置需求，展寬平交口進口道的方式有拓寬道路紅線、縮減中央或者兩側分隔帶，如果沒有中央分隔帶也可以考慮中線偏移增加單側空間并利用對向出口車道、取消路側綠化帶等方式，但是進口道展寬設計盡量不要縮減路側人行道的寬度。 在空間不足的情況下，可以適當壓縮車道寬度，從原直行車道中分離出專向右轉、左轉車道，需要注意的是經壓縮后車道寬度最小值取3.25 m 較為適宜。 有相關研究表明，如果車道過窄，很大程度上會制約車速，使交通流通行能力大幅降低；如果車道過寬，受到車輛本身的性能、設計速度的限制等因素影響， 交叉口的通行能力仍然得不到大幅度提升。綜上所述，車道寬度我們的取值一般采用3.25～3.75 m，理論上增加車道數可以提高交叉口的通行能力， 但是從節(jié)約投資、節(jié)省國家土地資源的角度出發(fā)，車道數也不是越多越好，相關研究表明，車道數量的增加對通行能力的提升是逐級遞減的關系， 相同交通量的前提下每增加一條車道對通行能力的提升從第1 條的提升80%到第5 條的提升8%，由此看來，設計交叉口過程中必須依據實際情況合理分析，做到滿足道路交通需求，同時還要節(jié)省投資和資源。

③出口的車道數、 上游各進口道的相同信號相位流入的最大進口車道數要匹配。 相鄰進口道若設有右轉專用車道，則對應出口道展寬一條右轉專用出口車道。出口道每一條車道的寬度應當不小于進口段車道寬度， 一般取值3.5～3.75 m，改建的交叉口，當條件受限時，出口道每條車道寬度應不小于3.25 m。

3.1.3 交叉口進口與出口展寬段及漸變段的設置

進口道的設計目的是為了確保車輛安全駛入交叉范圍，左轉及直行車輛的通行不受影響。進口道長度主要有兩部分組成，為展寬漸變段長度、展寬段長度。

當交通量調查資料完善時， 展寬段的最小長度可根據左轉或右轉車的排隊長度Ls來確定， 表達公式為：Ls=9N(其中：N 為高峰期15 min 內每個信號周期)。

左轉或者右轉車輛的平均排隊輛數展寬漸變段長度

式中：v 為進口道的計算行車速度(km/h)；Δw 為橫向偏移量(m)。

若設計項目交通量資料不完善時，依照相關規(guī)定，進口道展寬段最小長度應當不低于以下標準：主干路70～90 m，次干路50～70 m，支路30～40 m；展寬漸變段最小長度應不低于以下標準：主干路30～35 m，次干路25 m，支路20 m。

同樣，出口車道的長度也是展寬漸變段、展寬段兩部分組成。 出口道展寬段長度分2 種情況考慮：不設置公交車?？空?，長度取50～80 m；設置公交車停靠站時，須考慮停靠站所需長度，同時必須滿足視距三角形要求。出口道展寬漸變段長度Ld′按下式計算：

另外，當條件受到限制時，出口道展寬漸變段長度應不小于30 m。

3.1.4 左轉專用車道的設置

左轉專用車道在平交口設計中應用較為廣泛， 其中最具代表性的是魚肚型左轉專用車道(圖2)，其設計思路是在平交口進口道中線的合理位置設置起點， 通過合理的角度將中線適當偏移，增加單側空間形成過渡段落，從而偏移出左轉車道寬度， 采取合適的過渡方式形成新的中軸線。從偏移出的左轉車道新形成的位置起，直行車沿原車道行駛進入導向車道， 左轉車向左行駛變道進入左轉方向導向車道。 左轉專用車道由3 部分組成：過渡段、減速段、等候段。 當交叉左轉車流大于100 輛/h，通?？稍黾? 個左轉專用車道；當左轉車流大于300 輛/h，可增加2 個左轉專用車道； 在極少情況下， 當左轉車流大于600 輛/h，可考慮增加3 個左轉專用車道。

圖2 魚肚型左轉車道示意圖

3.1.5 交通島設計

交通島多應用于空間較大， 交通流與沖突點都比較復雜的交叉口，且交通島通常面積較大，所以交通島設計通常宜少不宜多，應考慮兼顧盡量多的交通功能，避免因功能單一造成空間浪費。 交通島通常可以用路緣石圍起高于路面， 島內宜種植植物或者涂色使其更加明顯便于辨認，也可用標線繪制成隱形島。 在夜間，實體交通島須有反光措施，其夜間照度須符合相關要求(圖3)。

4 工程實例分析

4.1 項目基本情況

圖3 交通島十字交叉口渠化設計圖

該交叉口位于寧德市古田縣， 東西進口為國道G235，雙向四車道，車道設計寬度3.75 m，中央分隔帶寬度為3 m，設計車速為60 km/h。 南北向進口為某旅游公路工程，設計等級為二級，雙向兩車道，設計車道寬度為3.5 m，設計車速為60 km/h。 該交叉口為T 字型交叉口，交角為85°左右，交叉范圍內地形比較平坦，縱坡坡度(東西向2.6%，南北向2%)，符合規(guī)范要求。 交叉口范圍內地形地貌良好，無明顯障礙物影響行車視線。

4.2 T 型交叉口的設計

①平面交叉口設計的第一步是考慮交叉口的設計規(guī)模，由于本交叉口范圍視線良好，考慮到地方政府節(jié)省土地資源、降低造價等需求，依照相關規(guī)范，本項目中交叉口設計的轉彎半徑取最小值0.5V(r=30 m)，如圖4 所示。

②展寬段的車道設計：T 字型交叉口進出口道路等級均為二級， 預計車流量較大， 在控制交叉口空間的前提下，進一步優(yōu)化交叉口通行能力，設計考慮采用漸變式車道拓寬南北向進出口道，設右轉專用道；同時東西向通過擴寬車道并縮減中央分隔帶寬度， 增設左轉專用車道。南北向進出口車道寬度采用與原設計行車速度相符的3.5 m，按進出口展寬漸變段長度公式計算所得，展寬漸變長度為70～75 m； 東西向增設的左轉專用車道寬采用3.0 m 寬度， 南北向車道不設置港灣式公交車?？空军c，故漸變段、減速段及車流等待段長度可取45 m、45 m和30 m，為改善左轉車道的通行，可設計左轉車道半徑為15 km/h(r=25 m)。

③縱向設計：為合理對交叉口內的標高進行順接，改善車輛行駛中的舒適性及路面排水能力等， 需要將交叉口中的縱向設計細化。 因本項目交叉口中東西和南北方向的兩條公路縱坡都較緩， 在設計中需重點考慮路面的排水問題。交叉口中可設計道路縱坡從中心向外部傾斜，在交叉口設計中降低其中路緣石中點的高程， 使交叉口中路面與路面邊緣間的橫向坡度能夠控制在2%～3%，也可在路緣石的半徑高程最低處設置雨水口， 解決路面排水問題。

④人行道、 交通島的設計： 交叉口中設計2 處交通島，將直行、左、右轉車道分離。 人行道標線的寬度設計為8 m，將人行道設計在交通島的前端及路緣石半徑的中點。

⑤交叉口中非機動車道的設置： 為減少行駛中非機動車對機動車的影響，可增設護欄，將非機動車道隔離在交叉口外圍，這樣能保持機動車道相對獨立的通行能力。同樣，可將非機動車道和人行道采用相同的設計方法。當穿過交叉口時，非機動車可與行人合用人行道通行。

⑥標線的設置：交叉口導向箭頭布設成3 組，可將箭頭設置長度6 m，保持相互間距為30 m；設計車道的分界線為6 m +9 m、設計路面的邊緣線為0.15 m 的白色線。

⑦交通信號燈的設置：經對比分析，考慮各類信號等控制的方法，結合平面交叉口的實際情況，若實測的交通量不大，可設置相應的信號燈控制方案。當實測交通量較大的時，可設置為三相位的定時信號燈控制方案。

圖4 交叉口平面渠化設計圖

5 結語

道路平面交叉口是重要的交通樞紐點， 同時交叉口也是交通事故的多發(fā)點，交叉口的設計與組織尤為重要。各地區(qū)都存在由于交叉口組織不利而導致的交通堵塞、事故頻發(fā)的情況。 交叉口的合理設計與組織應同時滿足車輛與行人通行的安全需求， 是解決當前交通問題的關鍵。在當前常用的《公路工程技術標準》與《公路路線設計規(guī)范》中，關于交叉口設計的指導內容較少，導致許多工程設計中交叉口的設計隨意性較大。 在實際設計中應盡量參考更多相關設計方案，總結失敗經驗，更加詳細地分析并結合交通現狀，爭取能夠做出全面、合理的交叉口設計與組織方案。