非洲法語(yǔ)國(guó)家道路環(huán)形平交口設(shè)計(jì)解析

王智, 韓立軍

(中交第一公路勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司, 陜西 西安 710075)

1 環(huán)形平交口平面設(shè)計(jì)

1.1 環(huán)形平交口的特點(diǎn)

(1) 用環(huán)道組織渠化交通，駛?cè)肫浇豢诘能囕v均無需停車，減少平交口處延誤時(shí)間。

(2) 環(huán)道上行駛的車流方向一致，避免交叉沖突點(diǎn)，減少交通事故。

(3) 中心島綠化可美化環(huán)境。

(4) 增加了車輛(尤其是左轉(zhuǎn)彎車輛)的繞行距離。

1.2 環(huán)形平交口的主要組成部分

環(huán)形平交口主要由被交路(被交路按等級(jí)分為主要道路和支路)、環(huán)道、中心島、導(dǎo)流島、出口道及入口道等組成，見圖1。

1.3 各組成部分的參數(shù)

1.3.1 被交路

被交路為組成環(huán)形平交口的最基本要素。在平面設(shè)計(jì)中，臨近環(huán)道處被交路應(yīng)保證一段直線。新建環(huán)形平交口，直線長(zhǎng)度最好滿足250 m(當(dāng)主要道路為雙向雙車道時(shí)，直線段為350 m)，對(duì)于改建環(huán)形平交口，直線長(zhǎng)度最好滿足150 m(當(dāng)主要道路為雙向雙車道時(shí)，直線段為250 m)，見圖2。

在中國(guó)道路平交口設(shè)計(jì)中，對(duì)臨近環(huán)道處被交路沒有強(qiáng)制要求必須保持一段直線，也可以是曲線，但曲線半徑一般不小于200 m。

圖1 環(huán)形平交口組成部分

圖2 環(huán)形平交口處被交路

1.3.2 環(huán)道外半徑Rg

環(huán)形平交口的設(shè)計(jì)尺寸不宜太大，否則引起建設(shè)費(fèi)用增加，同時(shí)，相關(guān)的對(duì)比研究表明，大尺寸的通行能力并不比小尺寸的環(huán)形平交口增強(qiáng)多少，因此，對(duì)于被交路為單向單車道的道路，考慮到為重型車輛提供足夠的回轉(zhuǎn)條件，一般建議環(huán)道外半徑Rg取值為15～25 m。若重交通量可以忽略不計(jì)，Rg建議取值為12～15 m。對(duì)于被交路為單向雙車道的道路，一般建議Rg取值25 m。

中國(guó)環(huán)形平交口設(shè)計(jì)中以中心島半徑作為量值，其與環(huán)道設(shè)計(jì)速度及交織長(zhǎng)度等相關(guān)，中心島最小半徑與設(shè)計(jì)速度應(yīng)符合表1的規(guī)定。

通過對(duì)比可知：中國(guó)環(huán)形平交口設(shè)計(jì)中中心島半徑以及環(huán)道外半徑均較非洲國(guó)家采用值偏大，中國(guó)通常情況下Rg采用20～35 m，也避免采用較大的中心島半徑。

表1 中國(guó)中心島最小半徑與設(shè)計(jì)速度

1.3.3 中心島

中心島為環(huán)形平交口中位置最居中心的高出路面的實(shí)體島。中心島尺寸與環(huán)道半徑相關(guān)，最小值一般為10 m左右。中心島一般中間拱起，由有利于植物生長(zhǎng)的土料填筑，上面可植草綠化，但不能種植高大樹木，以免遮擋視距。中心島一般向外傾斜，坡度不超過15%。

(1)Rg=15 m時(shí)，中心島典型橫剖面如圖3所示。

圖3 中心島橫剖面(單位：cm)

可跨越帶：對(duì)于12 m≤Rg≤15 m的環(huán)形平交口，其中心島應(yīng)設(shè)置一段1.5～2 m寬的可跨越帶，可跨越帶的作用是允許重型車輛的后輪跨越，其坡度是向外的4%～6%，建議用比較明顯的凸出部分將其與環(huán)道分開。對(duì)于Rg>15 m的環(huán)形平交口，可以不設(shè)置可跨越帶。

(2)Rg=20 m，中心島典型橫剖面如圖4所示。

圖4 中心島橫剖面(單位：cm)

中國(guó)環(huán)形平交口設(shè)計(jì)中對(duì)中心島的橫坡沒有特別規(guī)定，橫坡度滿足排水需求即可。同時(shí)，無設(shè)置可跨越帶一說。

1.3.4 環(huán)形車道

環(huán)道按雙車道設(shè)計(jì)，其寬度最小取值6 m，一般取值7 m，當(dāng)有少量半拖掛車輛通行時(shí)取值8 m。環(huán)道的橫坡一般取向外的1.5%～2%，在條件受限的情況下，當(dāng)環(huán)形平交口建設(shè)在縱坡較大的道路上時(shí)，橫坡值不應(yīng)超過3%。

中國(guó)環(huán)形平交口設(shè)計(jì)中環(huán)道車道數(shù)一般宜為2～3條，每條車道寬度為正常車道寬度3.5 m加上彎道上車道加寬寬度，加寬寬度根據(jù)不同的設(shè)計(jì)速度采用對(duì)應(yīng)的加寬值。環(huán)道橫坡中國(guó)一般采用2%，對(duì)于雨水較多地區(qū)的大型平交口可采用2.5%。

1.3.5 進(jìn)口車道

進(jìn)口車道只有一條時(shí)，進(jìn)口車道寬度le=4 m；進(jìn)口車道有兩條時(shí)，le=7 m(如果是重型車輛很少的情況最小值可到6 m)。

進(jìn)口車道曲線半徑Re必須小于或等于環(huán)道外半徑Rg。通常數(shù)值為10～15 m，根據(jù)環(huán)島外被交路的分布情況而定。

中國(guó)環(huán)形平交口設(shè)計(jì)中對(duì)于進(jìn)口道寬度沒有特別規(guī)定，但一般情況下不小于4 m,對(duì)于進(jìn)口車道曲線半徑Re也未做特別規(guī)定，但應(yīng)滿足掛車等大型車輛通行要求。

1.3.6 出口車道

出口車道只有一條時(shí)，出口車道寬度ls=4～5 m，具體值根據(jù)環(huán)道外半徑Rg而定；出口車道為兩條時(shí)，ls=7 m。

出口車道曲線半徑Rs必須大于環(huán)道內(nèi)半徑Ri，最小取15 m，最大取30 m。對(duì)某些需要特殊設(shè)計(jì)的平交口，出口曲線半徑也可更大一些。

平交口局部典型示意圖(Rg=20 m )見圖5。

圖5 平交口局部典型示意圖(單位：m)

中國(guó)環(huán)形平交口設(shè)計(jì)中對(duì)于出口道寬度以及出口車道曲線半徑Rs未做特別規(guī)定，但應(yīng)滿足掛車等大型車輛通行要求。

1.3.7 分隔島 (導(dǎo)流島)

在環(huán)道外半徑Rg≥15 m時(shí)，分隔島在中軸線上需偏移，分隔島的構(gòu)圖呈如圖6所示的非對(duì)稱布置。

之所以采用非對(duì)稱布置，目的是將導(dǎo)流島偏離軸線上移，為進(jìn)口車道上的車速相對(duì)較快的車輛提供較好的平面指標(biāo)。

在環(huán)道外半徑Rg<15 m時(shí)，分隔島的構(gòu)圖呈如圖7所示的對(duì)稱布置。

圖6 非對(duì)稱分隔島圖(單位：m)

圖7 對(duì)稱分隔島圖(單位：m)

中國(guó)環(huán)形平交口設(shè)計(jì)中有較大一部分未設(shè)置分隔島，從行車安全性而言，設(shè)置分隔島十分必要。對(duì)于設(shè)置了分隔島的平交口，分隔島布置形式及尺寸大小也各不相同，原因在于相應(yīng)的規(guī)范或標(biāo)準(zhǔn)中還未有較為明細(xì)的尺寸、形狀要求。

2 縱面設(shè)計(jì)

2.1 環(huán)道的橫坡

環(huán)道的橫坡一般向外傾斜，坡度取值為1.5%～2%?？紤]到排水需要，一般將中心島設(shè)置成傾斜的平面，傾斜坡度取0.5%～1.5%，傾斜方向和具體取值根據(jù)地形、被交路縱坡和排水綜合考慮決定，見圖8。

2.2 環(huán)道縱坡

環(huán)道需要進(jìn)行縱坡設(shè)計(jì)，一般在環(huán)道外側(cè)進(jìn)行拉坡設(shè)計(jì)。由于環(huán)道自身是一個(gè)閉環(huán)體系，起點(diǎn)與終點(diǎn)重合，其縱坡設(shè)計(jì)較常見的公路縱坡設(shè)計(jì)有較大區(qū)別。

從圖9中圓弧長(zhǎng)、半徑與圓心角的關(guān)系以及直角三角形邊角關(guān)系進(jìn)行縱坡坡度計(jì)算，推算如下：

(a-b)/(2r)=(a-x)/[r(1-cosα)]

(1)

x=[(a-b)(cosα-1)/2]+a

(2)

L=αr

(3)

式中：a為A點(diǎn)設(shè)計(jì)高程；b為B點(diǎn)設(shè)計(jì)高程；x為C、D點(diǎn)的設(shè)計(jì)高程。

所以，設(shè)計(jì)高程x是關(guān)于弧長(zhǎng)L的余弦函數(shù),即：

x=[(a-b)(cosL/r-1)/2]+a

(4)

由于目前市場(chǎng)上的公路線形設(shè)計(jì)軟件無法繪出余弦曲線，所以用3個(gè)半徑相同的豎曲線：1/2凸形曲線+1個(gè)凹曲線+1/2凸形曲線組成非常近似的余弦曲線，即為環(huán)道的縱坡，見圖10。

圖8 環(huán)道橫坡圖

圖9 環(huán)道弧長(zhǎng)與半徑、圓心角關(guān)系圖

3 結(jié)論

(1) 非洲法語(yǔ)國(guó)家道路平面交叉一般情況下都采用環(huán)形交叉。

圖10 環(huán)道縱坡圖

(2) 環(huán)形交叉在平縱橫設(shè)計(jì)中有嚴(yán)格規(guī)定，中心島及環(huán)道半徑不宜太大，環(huán)道外半徑最大為25 m。

(3) 環(huán)道一般為雙車道，車道寬度最寬8 m。

(4) 導(dǎo)流島根據(jù)Rg的取值分兩種情況布置，一種為非對(duì)稱布置，另一種為對(duì)稱布置。

(5) 環(huán)道縱面設(shè)計(jì)中設(shè)計(jì)高程與環(huán)道弧長(zhǎng)是余弦函數(shù)的關(guān)系，由于目前市場(chǎng)上的公路線形設(shè)計(jì)軟件無法繪出余弦曲線，所以用3個(gè)半徑相同的豎曲線組合成1/2凸-凹-1/2凸近似的余弦曲線。