淺談城市道路交叉口路口設計探討

摘要：城市道路平面交叉設計涉及的內容廣泛，尤其是改擴建城市道路，由于受周圍建筑物的影響，交叉口的設置更是要充分考慮各方面的因素，因地制宜設置合理交叉口，使其發揮最高效應，保證城市的交通系統運轉。筆者主要對城市道路平面交叉口設計進行分析探討。

關鍵詞：城市道路;平面交叉口;設計

前言

隨著我國經濟的發展，城市化進程的加速，許多城市這幾年都面臨著交通擁堵的問題。通過相關的調查與研究，許多城市的交叉口交通干擾嚴重及通行能力極度下降都是造成該區域塞車的直接或間接原因。

城市道路系統多為網狀結構，起特點是道路網密度高，路網節點—交叉口數量多，交叉路口已經成為城市道路系統的重要組成部分。如何充分發揮現狀道路系統的交通功能，提高道路交通效率，目前應是各城市重點關注和解決的問題。這項工作的重點是對道路實行科學有效的交通組織管理，而組織管理的重點又是對道路交通通行能力起控制作用的道路交叉路口。通過對道路交叉路口進行交通流量分析與預測，根據交通量預測的結果，對路口進行交通渠化，合理的分配各轉向車道的數量，對一些特殊的地段進一些交通管制等措施來最大限度地提高主要交叉口的通行能力，從而提高了路網的整體通行能力。同時在交叉口渠化的基礎上，應充分利用自動化、信息化及智能交通等手段來科學、系統的提出交通組織管理手段及實施方案。本文對道路平面交叉口設計進行了系統的分析，對不同形式的交叉口提出了相關的渠化建議。

1""平面交叉口車輛沖突點的分析

與路段上交通流不一樣，平面交叉口范圍內的交通流由進口分流、路口內交叉（或交織）、出口合流所組成。交通流進入交叉口時，由于車輛在分流時往往先要減速，以便觀察行進方向的交通情況并判斷分流的可能性，這樣就影響車輛進入交叉口的流暢性，從而干擾交通。分流的方向越多，干擾就越嚴重;交通流從出口道路引出時產生合流，此時車輛是在加速的同時穿插合流，也會對交通產生干擾作用;此外，進入交叉口不同方向行駛時，左轉車流以較大的角度（≥45°～90°）相互穿行時會形成交叉，交叉時車輛可能發生相互碰撞，碰撞點處側為沖突點，沖突點越多，對交通安全及交叉口通行能力的影響就越大。從產生沖突點的交通狀太分析可知，沖突點對交叉口的行車安全和交通影響遠比分流點和合流點要大。根據相關的理論計算公式計算：

Pn=n2（n-1）（n-2）/6

式中：P-----代表沖突點個數，n-----代表相交道路的條數。

三路交叉的T型路口：P3=32（3-1）（3-2）/6=3

四路交叉的十字型路口：P4=42（4-1）（4-2）/6=16

五路交叉路口：P5=52（5-1）（5-2）/6=50

由此式可知，交叉口沖突點隨相交道路條數增加而成幾何級數增加。要想減少沖突點，在交叉路口設置正確的組織及管理左轉交通，從而大大提高交叉口的通行能力和減少交通事故。在設計中為減少交叉口沖突點，一般采用在交通量大或者主要平面交叉口采用信號燈管制是目前普通采用的路口交通組織方式。同時對交叉口適當進行渠化設計，即通過合理布設交通島、交通標志、地面標線，以引導車流按照一定方向或路徑行駛，也是可以達到減少和控制沖突點的效果。在一些特殊情況下限制交叉口某些行駛方向。當相交道路等級差別較大，或各向交通流量和重要程度差別較大時，在設計中限制次要道路的交通流向，既保證主要道路的交通不受干擾，又提高交叉口的安全性和通行能力。

2"""信號等控制平面交叉口通行能力的分析計算

2.1直行車道的通行能力計算。

參考多種有關研究資料，其通行能力建議采用式：

N直=3600nK〔（T綠-T首）/T間+1〕/T周

式中：N直----------直行車道的通行能力，輛/h

T綠----------信號周期內綠燈時間，S;

T首----------綠燈亮，第一輛車起動通過停止線的時間，S，按有關統計一般采用2.2～2.4S

T間----------車輛通過停止線的平均間隔時間，S，據觀測，小型車為2.5S，大、中型車為3.5S，城市交叉口已換算小型車采用2.5S;

K-------考慮通行的不均勻性和其他的一般干擾因素的修正系數，一般取0.86～0.9;

n--------直行車道數。

式中的（T綠-T首）為信號周期內有效綠燈時間，（T綠-T首）/"T間為綠燈內通過停止線的時間間隔，〔（T綠-T首）/T間+1〕為綠燈時間內通過車輛數，再乘以每小時周期數（3600/T間）和修正系數，即為車道通行能力。

若對面左轉車與直行車共用一信號周期相位，直行車與對面左轉車將發生相互干擾，影響通行能力，可將此影響折減至直行車道。據實際觀測，綠燈時，對面左轉車前1～2輛可搶先本面而不影響直行車通行，其后路口內尚可容納2～3輛左轉車等候黃等期間通行，因此，在一個信號周期內不影響本面趕行車通行的對面左轉車數為3～4輛（大交叉口4輛，小交叉口3輛），超過此數則應對直行車通行能力進行折減，折減修正系數可按下式計算：

F=1-（N直/N進）（N左對-N下）

式中N直------本面直行車道數;

N進------本面進口道通行能力，輛/h;

N左對------對面進口道左轉車數，輛/"h;

N不-------不影響直行車的對面左轉車數;取3～4。

折減后直行車道的通行能力，輛/"h：

N直=3600nKf〔（T綠-T首）/T間+1〕/T周

2.2"左轉車道的通行能力

設置有專用左轉車道的入口，當設有無交叉沖突的信號燈相位時，其通行能力計算與直行車相同，即：N直=3600nK〔（T綠-T首）/T間+1〕/T周。

但考慮到左轉車一般較直行車行駛條件差，式中修正系數K值應取低值。

若左轉車與對面的直行車同一信號等相位，按前分析，一個信號周期內左轉車小于或等于4輛，可不受影響;若大于4輛而小于10輛，則需對對面直行車通行能力進行折減計算;若左轉車數大于10輛，或左轉車流量相對對面直行車流量占較大比例（如果大于40%），一般應設左轉專用信號，以避免造成交叉口內交通混亂和阻塞。

2.3""右轉車道的通行能力

右轉車輛一般在交叉口內不與各向車輛交叉而產生干擾，即無交叉沖突點，而按照我國交通管理規則，大多數城市無對右轉車輛進行信號燈管制，僅用交通標志限速緩行。此時，右轉車輛可按連續車流考慮，故右轉車道通行能力一般按照下式簡單計算：

N有=3600K/T間（輛/h）

式中符號意義與前述同。其中車輛平均間隔時間T間考慮到路口緣石半徑大小對車速的影響，其取值范圍為2.5～3.0S，緣石半徑大時取小值，緣石半徑小時取大值。

此外，目前國內已經有個別城市對右轉車輛設置信號（如深圳）控制以避免右轉車與過街行人的沖突和相互干擾，增加行人過街的安全性，此時，右轉車道通行能力計算與直行車相同，即：

N右=3600nK〔（T綠-T首）/T間+1〕/T周

式中符號意義與前述同。

2.4""混行車道的通行能力

在左轉車或右轉車流量很小，直行車道通行能力有富余的情況下，或路口受限無法拓寬增加專用左、右轉車道時，往往采用各種混行車道，如直左車道、直右車道和左直右車道。

據觀測，在直右混行車道中，右轉車道過停止線的間隔時間與直行車的間隔時間相等，故直右車道的通行能力可按直行車道計算，即;

N直右=N直（輛/h）

在直左混行車道中，一輛左轉車會影響后面一輛趕行車，觀測統計顯示，一輛左轉車相當于通過1.5～1.75直行，故直左車道通行能力可按照下式計算：

N直右=N直（1-a）（輛/h）

式中：a-----左轉車影響的折減率，取值1/2β左～3/4β左，β左為直左車道中左轉車所占比例。

在左直右混行車道中，只有左轉車減速會影響后面直行車，而右轉車則與直行車一樣考慮故左直右車道通行能力計算與直左車道相同，即：

N左直右=N直左（輛/h）

總之，交叉口各入口通行能力和總通行能力綜上所述，交叉口一個入口處的通行能力為該入口各車道通行能力之和，即：

N入口=N直+N左+N右+N直左+N左直左（輛/h）

交叉口總通行能力為各入口通行能力之和，即：

N總=ΣN入口（輛/h）

3""平面交叉口進口車道的設置及其幾何設計

3.1進口車道數及其功能劃分

平面交叉口進口車道數若與路段相同，則在信號控制下，一般其通行能力只有路段的一半，故一般有條件時交叉口進車道數應大于路段車道數。只有在道路等級較低（如次干道以下等級），或其拓寬用地受限或其通行能力有富余時才可不考慮增設車道。進口車道一般分直行車道、左轉車道、右轉車道及其混行車道。增設車道主要是左轉和右轉專用車道。

據國外研究統計資料，對于城市道路交叉口，包括次干道以上的各級道路相交，其交叉口某進口道左轉流量大于是200輛/h或一個信號周期左轉車輛數大于4輛，且路口拓寬車道不受限時，一般均應設置左轉車道，左轉車道優先于左轉車道設置。但對于單向車道，進口只增設一車道，且直行車和右轉車較左轉車比例很大時（如≥90%），為使進口車的利用更為均衡，左轉車可不考慮占用專門車道，而與直行車混合為直左車道。此外，次要道路交叉口進口道左轉車流量小于150～180輛/h，或一信號周期進口道左轉車輛不足4輛時，也不設置左轉專用車道，而采用直左混合車道。

右轉車輛對交叉口的通行能力和干擾影響相對較小，故一般可采用直右混行車道。但當右轉車流量較大，如其流量比例大于進口總流量的1/n（n為進口車道數），或T形交叉口有右轉車流的進口道，或在有右轉信號相位（如深圳市）與直行相位相異等情況下，則應考慮設置右轉專用車道。此外，在新設計的城市主要交叉口，為右轉行駛和行人過街方便，有條件時可配合交通島將右轉設計成單獨右轉專用車道見圖1-4。

3.2進口車道的幾何設計

（1）進口車道寬度與路口拓寬

由于車輛通過信號交叉口需減速緩行或停車起動，故交叉口范圍內進口道設計車速路段大大減小，按城市道路設計規范交叉口范圍內設計車速直行車為路段的0.7倍，轉彎車為路段的0.5倍。在較低車速下，進口車道寬度路段可相應縮小，對于大型車輛，路段若取3.75m，進口道則可采用3.25～3.5m;對于中小型車輛，路段若取3.5m，進口道則可采用3.00～3.25m。這樣可減小路口拓寬量。路口拓寬一般由進口道增設轉彎車道引起。增設車道設計一般可采用下述幾種方式：

有較寬中央分隔帶時，壓縮分隔帶寬度辟為左轉車道，見下圖：

有中央分隔帶，但寬度不足時，可將駛入段車道線適當向內偏移以增設左轉車道，見下圖1：

無中央分隔帶，必要時可用拓寬路口方式增設左轉車道，見下圖2：

右轉車道一般采用拓寬路口方法設置，見下圖3：

圖4

此外，按前述根據車輛大小和車速，壓縮原路段車道寬度以增設進口車道也有各種計算方式，設計中采用下式確定拓寬車道長度：

L1=0.75N綠""S綠""L間/3600

式中：N組----進口車道的飽和量，輛/h，建議值為1200～1400;

S綠----一個信號周期內的有效綠燈時間s，與信號配時相關;

L間----平均車頭間距，m，取車身平均長加2.0～2.5m間隔，一般為7～9m。

N組×S綠/3600為進口每車道一信號周期的通行能力;0.75值的意義是指采用75%的飽和度作為計算依據。

根據國外研究資料，75%的飽和度是信號交叉口進口車道不產生溢流的上限。

（2）拓寬車道的漸變段長度確定

如圖5所示，車輛進入左、右轉拓寬車道需設置漸變段L1，以使車輛平穩順利地變換車道并減速。

漸變段長度L1建議采用（1）式計算：L1=0.19V（B/μ）1/2"……（1）

式中：V----進口車速，Km/h，取路段設計車速的0.5～0.7倍。

B----拓寬車道寬度，m;

μ---- 橫向系數，取0.1～0.15。

橫向系數μ值與設計車輛大小有關。設計車輛為大型車時，為保證車輛漸變行駛的舒適性，μ取小值（如0.1）為好;設計車輛為小型車時，μ取大值（如0.15），計算得到的漸變路段長度可滿足車輛橫向為的控制要求。

此外，漸變段長度L1應滿足車輛減速要求。按減速要求計算其長度建議采用（2）公式：

L1=（V2-V02）26a"""……（2）

式中：V----進口車速KM/h;

V0----減速后車速，KM/h，停車交叉口其值取零;

a----車輛減速度，取2.5～3.0m/s2。

設計漸變段長度L1應按上述（1），（2）式計算后取其大值。

4""對于帶非機動車道道路的平面交叉口設計

陽江市中洲大道工程是一條景觀性主干道，具體的橫斷面為：5m人行道3m綠化分隔帶+5.5m非機動車道+5m綠化分隔帶+15m機動車道+15m中央綠化分隔帶+15m機動車道+5m綠化分隔帶+5.5m非機動車道+3m綠化分隔帶+5m人行道，路幅總寬為82m。通過實地調查、研究發現，該區的自行車、電動車量非常大，幾乎是人手一臺，如果我們采用常規的設計理念，即在燈控平交口處的非機動車選擇在交通渠化島上等候綠等，由于渠化島的面積有限，不一定會滿足停車的要求。通過許多方案的優化和設計，最后在交叉處開辟了一條非機動車專用道來解決非機動車道停車的問題。路口的信號等采用四相位的控制方法，每一方向的非機動車道與該方向的非機動車道同時放行。該方案的提出及到最后的施工圖匯報，到最后工程的完工并投入使用都得到了陽江市政府及市民的好評。具體設計見下圖5：

圖5

5""結束語

總之，城市道路平面交叉口進口車道的合理設置對改善交叉口的通行條件提高交叉口的通行能力起著重要的作用。交叉進口車道的合理幾何設計是保證各進口車道正常發揮作用，避免各道相互干擾不可缺的因素。除上述數項幾何設計外，尚有諸如路緣石半徑、停車線位置、停車視距、交通島幾何尺寸等幾何設計均不可忽視。此外，出口車道的幾何設計也有許多相似之處，因篇幅所限，在此不一一陳述。進口車道各幾何尺寸往往是相互關聯，設計中應將各幾何關系予以考慮和計算，才能取得上佳設計。