新型有軌電車交叉口一體化設(shè)計

姬 霖

(廣州地鐵設(shè)計研究院有限公司， 廣州 510010)

新型有軌電車交叉口一體化設(shè)計

姬 霖

(廣州地鐵設(shè)計研究院有限公司， 廣州 510010)

新型有軌電車系統(tǒng)多采用地面敷設(shè)，交叉口是設(shè)計的關(guān)鍵節(jié)點，需要各專業(yè)密切配合，進(jìn)行一體化設(shè)計。以廣州海珠新型有軌電車試驗段為例，從工程設(shè)計、交通工程設(shè)計、交通秩序管理和安全設(shè)施等方面提出目前交叉口設(shè)計中應(yīng)注意的相關(guān)問題。在工程設(shè)計方面，需考慮線路與道路、軌道等各專業(yè)的協(xié)調(diào)配合，實現(xiàn)工程的合理可行性；在交通工程設(shè)計方面，以盡量減少對既有交通的影響為原則，綜合考慮路口渠化、交通控制、交通組織等方案，提高路口的通行能力；在路口交通秩序管理和安全設(shè)施方面，應(yīng)重點考慮人行過街設(shè)施、設(shè)置相應(yīng)的標(biāo)志標(biāo)線等，保證交通的有序及安全。只有通過上述3個方面的系統(tǒng)化設(shè)計，才能實現(xiàn)交叉路口功能最優(yōu)化。

有軌電車； 道路； 路基； 工程設(shè)計； 交通控制； 交通秩序管理； 安全設(shè)施

中低運(yùn)量公交系統(tǒng)是城市公共交通的重要組成部分，新型有軌電車系統(tǒng)是中低運(yùn)量軌道交通的一種制式。有軌電車主要在地面行駛，與道路系統(tǒng)共享資源，交叉口是車流、人流最大的沖突點，對有軌電車的運(yùn)營效率有重要影響[1]，是設(shè)計的關(guān)鍵節(jié)點，需要線路、道路工程、交通工程、軌道、排水等各專業(yè)密切配合、協(xié)同設(shè)計。本文以廣州海珠新型有軌電車試驗段為例，對有軌電車交叉口一體化設(shè)計進(jìn)行深入研究。

1 廣州海珠新型有軌電車試驗段概況

海珠新型有軌電車試驗段(以下簡稱海珠試驗段)為廣州市第1條有軌電車線路，已于2014年12月31日開通運(yùn)營。項目東起于萬勝圍站，西止于廣州塔站，長約7.7 km，設(shè)11座車站，1座停車場。圖1標(biāo)注出了海珠試驗段與道路相交的4處節(jié)點。

圖1 海珠試驗段與道路相交節(jié)點示意Fig.1 Intersections of Haizhu test section crossing roads

2 工程設(shè)計方案

2.1 路口豎向設(shè)計

有軌電車線路主要為地面敷設(shè)，對沿線道路及路口的影響較大，尤其以轉(zhuǎn)彎通過交叉口時，相互間的干擾最大。線路設(shè)計應(yīng)綜合考慮地形、地物、交通條件和環(huán)境配合，從平面、縱斷面和橫斷面3個方面與道路線形進(jìn)行三維空間尺度協(xié)調(diào)[2]。

設(shè)計中大多存在以下問題：有軌電車線路與周邊道路的縱斷面控制標(biāo)準(zhǔn)差異大，存在高程不匹配、跳車的問題；地面標(biāo)高的定測數(shù)據(jù)量及精度不能滿足線路設(shè)計要求[3]，使交叉口段的線路設(shè)計與既有道路的標(biāo)高符合度不夠，增大了道路填挖方的工程量。

海珠試驗段設(shè)計此部分的主要思路是：將線路與道路設(shè)計結(jié)合起來，按照一個有機(jī)的整體來考慮交叉口設(shè)計，由道路專業(yè)首先完成交叉口的豎向設(shè)計，并以此為地面數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，與線路、排水等專業(yè)進(jìn)行多次的互動，實現(xiàn)交叉口的協(xié)調(diào)設(shè)計。

具體流程如下：線路布設(shè)平面后，應(yīng)由交通工程專業(yè)進(jìn)行路口渠化設(shè)計；再由道路專業(yè)根據(jù)路口實測的地面數(shù)據(jù)，做交叉口的豎向設(shè)計，提供給線路專業(yè)。在交叉口豎向設(shè)計圖中，應(yīng)根據(jù)等高線的體形和疏密清晰地表達(dá)交叉口的坡度大小、流水方向及其變化情況。圖2為交叉口線路與道路的豎向設(shè)計配合圖，其中，豎向設(shè)計加密了地面數(shù)據(jù)，便于線路專業(yè)進(jìn)行縱斷面設(shè)計。線路專業(yè)完成縱斷面設(shè)計之后，提供給道路及排水專業(yè)，由其根據(jù)線路的標(biāo)高重新進(jìn)行豎向設(shè)計和排水井設(shè)置。3個專業(yè)間的反復(fù)互動，有助于合理確定線路及道路的變坡點和布置好雨水口，順接既有道路，減小交叉口的填挖方量，降低工程造價，找到道路與線路都較優(yōu)化的方案。

圖2 新港東路-琶洲塔路交叉口線路與道路豎向設(shè)計配合Fig.2 Integratd vertical design for a tram line and a road located at intersection of Newport East Road and Pazhou Tower Road

2.2 軌道與路基設(shè)計

有軌電車在交叉口內(nèi)為共享路權(quán)，為了和交叉口擬合，即使線路存在曲線，轉(zhuǎn)彎處也基本不設(shè)置超高。部分城市在有軌電車軌道與瀝青混凝土接縫處，用瀝青混凝土直接包裹鋼軌，導(dǎo)致軌道的支承剛度大大提高，使軌道失去彈性，從圖3可以看到，鋼軌兩側(cè)因列車運(yùn)行振動，致使路面開裂、下陷。

圖4為海珠試驗段在鋼軌兩側(cè)及軌底設(shè)置的雙塊式鋼軌護(hù)套，這種阻尼減振材料，一方面起到隔離路面混凝土作用，另一方面，阻尼材料本身也能起到一定的減振降噪效果。同時，減振材料上方設(shè)置軌頂密封膠，使鋼軌護(hù)套各部分與鋼軌、軌腰護(hù)塊與瀝青混凝土路面黏結(jié)緊密，提高軌道結(jié)構(gòu)的彈性，減少路口的路面開裂。

圖3 鋼軌側(cè)路面開裂Fig.3 Road surface cracking on the rail side

圖4 雙塊式鋼軌護(hù)套Fig.4 Double block steel sheath

3 交通工程設(shè)計

3.1 交通工程設(shè)計原則

城市道路的通行能力受控于平面交叉口，而有軌電車的引入，加大了對交叉口通行能力的影響。

在交叉口的規(guī)劃設(shè)計中，應(yīng)遵循的主要原則：1) 與現(xiàn)狀交叉口的交通組織綜合考慮，盡量減少對現(xiàn)狀交通組織的改變。2) 根據(jù)各路口交通流特點和地形特點，優(yōu)化路口的渠化模式，合理引導(dǎo)各交通流向。3) 對道路時空資源合理分配，提高交叉口的通行能力、減少延誤、組織行人安全通過交叉口。

3.2 路口渠化

有軌電車線路沿線會存在較多的相交路口，在做路口渠化時，應(yīng)充分結(jié)合道路交通的實際情況，采取系統(tǒng)化的理念，對各要素進(jìn)行全面細(xì)致的考慮[4]。

以海珠試驗段萬勝圍站站前交叉口為例，路口的規(guī)劃寬度與現(xiàn)狀實施寬度不同，因此設(shè)計路口渠化時，應(yīng)綜合考慮道路近遠(yuǎn)期結(jié)合的問題。如圖5所示，與新港東路相交的小路近期僅14 m寬，遠(yuǎn)期寬度規(guī)劃為70 m，萬盛圍站靠近路口設(shè)置，近期行人通過斑馬線過街或進(jìn)出車站，遠(yuǎn)期將通過預(yù)留的地下通道與地鐵站接駁出入。

雖然南北向的規(guī)劃路為遠(yuǎn)期實施，但有軌電車的站位需要根據(jù)遠(yuǎn)期路口擴(kuò)寬的位置進(jìn)行設(shè)置；近期行人過街和進(jìn)站的斑馬線、停車線、信號燈等，也需根據(jù)遠(yuǎn)期過街通道的位置而布設(shè)，以減少未來改造的工程量。

圖5 萬勝圍站站前交叉口近遠(yuǎn)期結(jié)合布置Fig.5 Intersection layout for the near and future period in front of Wanshengwei station

3.3 交通組織方案

由于有軌電車的引入，使機(jī)動車在沿線部分相交的交叉口被限制左轉(zhuǎn)，影響較大。應(yīng)結(jié)合路網(wǎng)交通功能和需求，整體考慮各交通方式的組織，在禁止左轉(zhuǎn)的同時，在附近區(qū)域內(nèi)選擇新的車輛調(diào)頭位，在提高有軌電車優(yōu)先性的同時，減少對機(jī)動車流的影響。圖6為閱江東路與琶洲塔路交叉口設(shè)計的調(diào)頭及左轉(zhuǎn)車流的交通流線圖。圖中顯示，路口禁止轉(zhuǎn)左，但是機(jī)動車可以利用西側(cè)科韻路口和東側(cè)路口實現(xiàn)調(diào)頭和左轉(zhuǎn)，雖然有一定繞行，但是能從整體路網(wǎng)交通組織方面考慮，盡量減少對現(xiàn)狀交通組織的影響，保證區(qū)域內(nèi)交通功能的完整。

圖6 調(diào)頭及左轉(zhuǎn)交通流線Fig.6 Traffic flow chart of U-turn and left-turn

3.4 交通控制

地面線路與市政道路的平交口是有軌電車通行的關(guān)鍵節(jié)點，因此信號控制策略和相位設(shè)計是交叉口研究的重要因素[5]。

為提高有軌電車的運(yùn)行速度和旅行速度，多采用道口信號優(yōu)先。但是應(yīng)根據(jù)道路等級、功能定位、現(xiàn)狀及規(guī)劃的交通流量、路口既有的交通控制系統(tǒng)及交警的相關(guān)意見，決定交叉口采用絕對優(yōu)先還是相對優(yōu)先[6]。

試驗段新港東路與琶洲塔路口，新港東路現(xiàn)狀為城市主干路，遠(yuǎn)期規(guī)劃為城市快速路(近期設(shè)計速度為50 km/h )；琶洲塔路現(xiàn)狀為城市次干路(40 km/h )；根據(jù)客流預(yù)測及對有軌電車建成后的交通運(yùn)行模擬分析與評價，當(dāng)有軌電車引入后，交叉口服務(wù)水平為B級，對道路交通的影響較小，因此在交叉口實行絕對優(yōu)先。在距離交叉口一定距離的位置埋設(shè)信標(biāo)，通過信標(biāo)檢測列車是否接近交叉口，對交通信號燈進(jìn)行相位切換，保證列車可以不停車，安全、高效通過交叉口。

此外，有軌電車交叉口還需根據(jù)路口的交通流向和流量，做好相位設(shè)計，合理調(diào)整交通信號控制配時方案，優(yōu)化信號燈控路口的動態(tài)交通組織。主要確定列車通過路口的行車距離、速度、耗時，進(jìn)而確定有軌電車所需的信號周期與相位時長。

以試驗段新港東路與琶洲塔路口為例，考慮列車轉(zhuǎn)向受線路曲線限速的影響，轉(zhuǎn)向通過速度應(yīng)為曲線限速與道路限速的最小值。表1列出了在該路口有軌電車通行相位的計算和取值。參考道路設(shè)計規(guī)范[7]及地鐵設(shè)計規(guī)范[8]等，并通過牽引計算模擬，列車以20 km/h速度轉(zhuǎn)彎通過路口，長度約160 m，耗時30 s。有軌電車通過路口前需要進(jìn)行交通信號響應(yīng)及轉(zhuǎn)換、平交路口出清車輛及行人(兩者共耗時13 s)、有軌電車司機(jī)的反應(yīng)時間(按2 s考慮)，因此，列車通過試驗段該類型路口所需相位時間為45 s[9-10]。

表1 有軌電車通行相位計算及取值

相位設(shè)計應(yīng)在既有交通相位的基礎(chǔ)上設(shè)計。圖7為新港東路與琶洲塔路口的交通組織示意圖。圖中顯示路口現(xiàn)狀無左轉(zhuǎn)車流，只有直行和人行2個方向。但有軌電車在路口為右轉(zhuǎn)或者左轉(zhuǎn)，需設(shè)置專用相位，在不沖突的基礎(chǔ)上，將人行相位穿插在相位中(見圖8)。最后，考慮有軌電車在路口的運(yùn)行時間、信號響應(yīng)時間、司機(jī)反應(yīng)時間與車輛出清路口預(yù)留部分富余等，綜合確定各相位的時間比例。表2為有軌電車平交路口相位需求計算。

圖7 新港東路-琶洲塔路交叉口交通組織示意Fig.7 Traffic organization at intersection of Newport East Road and Pazhou Tower Road

圖8 新港東路-規(guī)劃路信號相位設(shè)計示意Fig.8 Signal phase design of intersection of Xingang East Road and Planning Road

表2 有軌電車平交路口相位需求計算

4 路口交通秩序管理和安全設(shè)施設(shè)計

4.1 行人過軌設(shè)施

有軌電車車站內(nèi)的人行過軌區(qū)的設(shè)置要結(jié)合現(xiàn)狀人行過街通道、客流節(jié)點、重點區(qū)域與車站的位置等綜合考慮，同時考慮行人行走習(xí)慣，避免過軌區(qū)的間隔較遠(yuǎn)。當(dāng)車站放在路口時，可以和人行斑馬線合并設(shè)置，但也要以人為本，根據(jù)路口具體情況靈活處理。

圖9為海珠試驗段琶洲塔路與新港東路交叉口的人行系統(tǒng)設(shè)計圖，圖中顯示過軌區(qū)與人行斑馬線沒有合并設(shè)置。因現(xiàn)狀條件限制，琶洲塔站不能移至路口前，由于路口過街距車站較遠(yuǎn)，因此結(jié)合車站的過軌要求，在站端再次設(shè)置人行過軌區(qū)。經(jīng)分析，兩個過軌通道如合并到站端，則停車線也需一并后移，拉大了交叉口的范圍，使機(jī)動車過路口的時間過長；如合并到路口，則站內(nèi)人流過軌的距離過遠(yuǎn)，因此，從以人為本的角度考慮，在琶洲塔路上設(shè)置了2個過軌區(qū)。同時，這兩個過軌區(qū)設(shè)置為相同相位，以減少對交叉口通行能力的影響。

圖9 交叉口處人行系統(tǒng)示意Fig.9 Diagram of pedestrian system at the intersection

4.2 標(biāo)志標(biāo)線設(shè)計

交叉口的車流人流沖突較多，應(yīng)補(bǔ)充設(shè)置有軌電車專用的標(biāo)志、標(biāo)線和信號燈等交通設(shè)施，對有軌電車車道進(jìn)行明確指示，對其他各交通流向進(jìn)行引導(dǎo)。保證增加有軌電車后，交叉口的通行仍然保持通暢。

在設(shè)計時，需注意以下原則： 1) 有軌電車的標(biāo)志標(biāo)線需在市政道路的標(biāo)志基礎(chǔ)上進(jìn)行合理修改，保證既可對各車流起到指引的作用，同時又與既有標(biāo)志標(biāo)線有一定區(qū)分，避免產(chǎn)生誤導(dǎo)。2) 明確區(qū)分有軌電車專用燈和機(jī)動車信號燈，避免有軌電車和社會車輛相互干擾。3) 本著以人為本的原則,人車分離,人行過軌區(qū)應(yīng)設(shè)置相應(yīng)的指示和警示的標(biāo)志標(biāo)線，規(guī)范及引導(dǎo)行人安全通過交叉口。

在海珠試驗段交叉口的設(shè)計中，改造了路口的標(biāo)志標(biāo)線，并增設(shè)了專用的標(biāo)志標(biāo)線：圖10為海珠試驗段在各交叉路口設(shè)置的電車專用信號燈，用于指示電車運(yùn)行，信號燈下設(shè)置了“電車專用”輔助牌，清晰明確；圖11為在交叉口前設(shè)置的有軌電車的指示標(biāo)志，提醒行人或社會車輛，注意前方有有軌電車通行；圖12為在交叉口位置，有軌電車通行區(qū)域涂劃黃色網(wǎng)格線，提示有軌電車的運(yùn)行范圍，禁止社會車輛在此范圍內(nèi)停留。

綜上所述，在工程設(shè)計方面，需考慮線路與道路、軌道等專業(yè)的協(xié)調(diào)配合，實現(xiàn)工程的合理性和可行性；在交通工程方面，以盡量減少對既有交通的影響為原則，綜合考慮路口渠化、交通控制、交通組織等方案，提高路口的通行能力；在路口交通秩序管理和安全設(shè)施方面，應(yīng)重點考慮人行過街設(shè)施、設(shè)置相應(yīng)的標(biāo)志標(biāo)線等，保證交通的有序及安全。圖13為各專業(yè)經(jīng)過上述的協(xié)調(diào)設(shè)計后，最終形成的新港東路與琶洲塔路交叉口的設(shè)計總圖。

圖10 電車專用信號燈Fig.10 Tram special lights

圖11 有軌電車的指示標(biāo)志Fig.11 Tram sign

圖12 交叉口涂劃網(wǎng)格線Fig.12 Marsking grid lines at intersection

圖13 新港東路-琶洲塔路交叉口設(shè)計總圖Fig.13 Master design of intersection of Newport East Road and Pazhou Tower Road

5 結(jié)語

有軌電車地面線的引入影響，不是簡單的在既有道路上的疊加，要結(jié)合道路交叉口整體考慮，除了保障自身的通暢運(yùn)行外，盡量減少對現(xiàn)狀交通組織的改變，尤其對人行系統(tǒng)要從細(xì)節(jié)考慮，體現(xiàn)以人為本。只有從工程設(shè)計、交通工程設(shè)計、交通秩序管理和安全設(shè)施等方面進(jìn)行因地制宜的系統(tǒng)化設(shè)計，才能保證交叉路口功能最優(yōu)化,從而通過有軌電車的建設(shè)，實現(xiàn)對沿線道路交通的引導(dǎo)與整合。

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IntegratedDesignofIntersectionforNewTrams

JILin

(Guangzhou Metro Design & Research Institute Co., Ltd., Guangzhou 510010)

As new trams are mostly laid on the ground, the intersection is the key node in the design. The intersection design requires professional cooperation with each other in order to reach an integrated design. This paper takes the test section of the new trolley in Guangzhou as an example, and puts forward the relevant problems in the design of intersections from the aspects of engineering design, traffic engineering design, traffic order management and safety facilities. In the engineering design, it is important to consider the coordination among rails and roads, tracks and other professional systems to achieve the rational feasibility of the project; in terms of traffic engineering design, it is advised to minimize the impact on the existing traffic as a principle, and take into account the intersection of channelization, traffic control, traffic organization and other programs to improve the capacity of the junction; in the intersection of traffic order management and security, focus should be given to pedestrian crossing facilities, setting of traffic markings and signs, etc., to ensure the orderly and safe transportation. The intersection function is expected to be optimized by way of systemic design in line with the improvement in the above-mentioned areas.

trams; roads; embankment; engineering design; traffic control; traffic order management; safety facilities

10.3969/j.issn.1672-6073.2017.06.022

U231

A

1672-6073(2017)06-0117-06

2017-05-02

2017-05-16

姬霖，女，碩士，高級工程師，從事交通規(guī)劃、軌道交通線路及市政設(shè)計，jilin@dtsjy.com

(編輯：曹雪明)