小半徑交叉口與大半徑交叉口比較分析
——以長(zhǎng)樂(lè)市金濱西路道路工程為例

林靖鋒

(福州市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院 福建福州 350001)

0 引言

在城市道路中，交叉口是城市道路系統(tǒng)中通行能力限制多，交通運(yùn)行擁堵，交通事故多發(fā)點(diǎn)。道路的交叉口布置，主要是以合理地引導(dǎo)機(jī)動(dòng)車(chē)、非機(jī)動(dòng)車(chē)以及行人等交通的各參與方能快速安全地通過(guò)交叉路口為目的，以形成有組織、有次序的交通流。所以科學(xué)合理的設(shè)計(jì)交叉口是道路通行順暢與人車(chē)安全的重要保障。傳統(tǒng)的交叉口形式，均以大半徑另外加渠化島的形式進(jìn)行交通組織。但是，隨著規(guī)范的不斷更新，設(shè)計(jì)理念的不斷提高，當(dāng)今城市道路設(shè)計(jì)不斷強(qiáng)調(diào)了社會(huì)、環(huán)境與經(jīng)濟(jì)效益的協(xié)調(diào)統(tǒng)一，突出強(qiáng)調(diào)了以人為本、資源節(jié)約、環(huán)境友好的設(shè)計(jì)理念，小半徑交叉口也慢慢顯現(xiàn)。基于此，本文擬以某工程案例，比較小半徑交叉口與大半徑交叉口設(shè)計(jì)的優(yōu)越性和特殊性。

1 大、小半徑交叉口概念

本文所述大半徑交叉口，主要指在交叉口設(shè)計(jì)中采用車(chē)行道路緣石半徑大(一般大于10m),采用渠化交通設(shè)置安全島，右轉(zhuǎn)專用車(chē)道設(shè)置于渠化島外側(cè)；小半徑交叉口為車(chē)行道路緣石半徑小(半徑不大于10m)，無(wú)渠化安全島，右轉(zhuǎn)專用車(chē)道位于人行道內(nèi)側(cè)。

2 工程概況

本文以長(zhǎng)樂(lè)市金濱西路道路工程為例，分析比較大、小半徑交叉口在城市道路設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。

金濱西路設(shè)計(jì)，位于福州長(zhǎng)樂(lè)濱海新城，起點(diǎn)與渡湖路相交，由西往東，終點(diǎn)相交于文松路(S201)，路線全長(zhǎng)約444.444m，道路等級(jí)為城市主干路，設(shè)計(jì)時(shí)速為40km/h,道路紅線寬為52m。斷面布置形式為：路基寬度52m=3m人行道+4.5m非機(jī)動(dòng)車(chē)道+5m側(cè)分帶+11.5m機(jī)動(dòng)車(chē)道+4m中央分隔帶 +11.5m機(jī)動(dòng)車(chē)道+5m側(cè)分帶+4.5m非機(jī)動(dòng)車(chē)道+3m人行道，如圖1所示。將該設(shè)計(jì)比較于渡湖路交叉口。

渡湖路道路等級(jí)為城市次干路，道路紅線寬度為40m，根據(jù)規(guī)劃該道路斷面布置形式為：路基寬度40m=4m人行道+3.5m非機(jī)動(dòng)車(chē)道+5m側(cè)分帶+7.5m機(jī)動(dòng)車(chē)道+7.5m機(jī)動(dòng)車(chē)道+5m側(cè)分帶+3.5m非機(jī)動(dòng)車(chē)道+4m人行道，如圖2所示。

圖1 金濱西路斷面布置圖

圖2 渡湖路斷面布置圖

該兩條道路均為十字交叉，按照交叉口設(shè)計(jì)規(guī)程，該交叉口為平A1類交叉口，需要對(duì)交叉口進(jìn)行展寬、渠化、設(shè)置信號(hào)控制燈。根據(jù)規(guī)范要求交叉口設(shè)置形式如圖3所示。

圖3 交叉口平面設(shè)計(jì)方案一

因?yàn)I海新城規(guī)劃均采用小半徑交叉的形式，該道路交叉形式也依據(jù)規(guī)劃指導(dǎo)思想對(duì)交叉口進(jìn)行設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)后的平面布置，如圖4所示。

兩種交叉口布置形式，主要區(qū)別在于方案一在交叉口設(shè)置的路緣石轉(zhuǎn)彎半徑大，并設(shè)置渠化島；而方案二則采用路緣石轉(zhuǎn)彎半徑小，同時(shí)取消渠化島。

兩種設(shè)計(jì)方案主要參數(shù)如表1所示。

表1 交叉口方案主要參數(shù)對(duì)照表

圖4 交叉口平面方案設(shè)計(jì)二

3 方案比較

針對(duì)兩種不同交叉口布置形式，主要從車(chē)輛通行能力、行人通行能力以及該項(xiàng)目的規(guī)劃理念進(jìn)行對(duì)比分析。

3.1 車(chē)輛的通行能力對(duì)比分析

因兩種平面交叉口設(shè)計(jì)方案對(duì)直行及左轉(zhuǎn)車(chē)輛的交通影響范圍較小，該對(duì)比分析主要針對(duì)右轉(zhuǎn)車(chē)輛的通行能力。

根據(jù)《城市道路與交通》[1]中道路的基本通行能力N計(jì)算公式：

(1)

其中：

t0——車(chē)輛之間的最小安全時(shí)距(s)；

l0——車(chē)輛之間的最小安全間距(m)；

由公式(1)可見(jiàn)，道路的基本通行能力與車(chē)輛的速度成正比，與車(chē)輛間的安全間距成反比；當(dāng)?shù)缆返燃?jí)、設(shè)計(jì)時(shí)速明確后，其實(shí)車(chē)輛的安全間距也就相當(dāng)于是個(gè)定值，即為停車(chē)視距與車(chē)輛長(zhǎng)度之和。由此可見(jiàn)，道路的通行能力在道路等級(jí)及設(shè)計(jì)時(shí)速確定后，道路的通行能力主要受行車(chē)速度的影響，速度越大，道路的通行能力越大。因此，決定道路通能能力的關(guān)鍵是行車(chē)速度。

根據(jù) 《城市道路路線設(shè)計(jì)規(guī)范》[2]( CJJ 193-2012)中的條文解釋6.3.2中可得，路線的轉(zhuǎn)彎半徑與車(chē)速的關(guān)系如式(2)：

(2)

其中：

R——曲線轉(zhuǎn)彎半徑(m)；

V——設(shè)計(jì)速度(km/h)；

μ——橫向力系數(shù)，取車(chē)輪胎與路面之間的橫向摩擦系數(shù)；

iy——路面橫坡或超高橫坡。

在相同的道路條件下，兩種方案道路的橫向力系數(shù)和道路的橫坡都是一致的條件，轉(zhuǎn)彎半徑與速度的二次方成正比；又因?yàn)檐?chē)輛的行車(chē)速度為一個(gè)大于零的變量，因此速度與轉(zhuǎn)彎半徑也為正比關(guān)系。具體行車(chē)速度與轉(zhuǎn)彎半徑對(duì)照關(guān)系如表2所示。

表2 行車(chē)速度與轉(zhuǎn)彎半徑對(duì)照表

注：①橫向力系數(shù)根據(jù)城市道路不設(shè)超高圓曲線最小半徑計(jì)算中的橫向力系數(shù)取0.067；②本次僅考慮行車(chē)速度與半徑之間的關(guān)系，橫向系數(shù)及路面橫坡采用統(tǒng)一數(shù)值。

綜上可知，道路的基本通行能力與速度成正比，與道路的轉(zhuǎn)彎半徑成正比，道路速度越大，通行能力越強(qiáng)，道路的轉(zhuǎn)彎半徑越大，通行能力也越強(qiáng)。交叉口平面設(shè)計(jì)方案一，采用大轉(zhuǎn)彎半徑，其通行時(shí)速度快，通過(guò)交叉口的能力強(qiáng)；方案二轉(zhuǎn)彎半徑小，道路通行能力弱。

就機(jī)動(dòng)車(chē)道的通行能力而言，方案一采用大轉(zhuǎn)彎半徑的布置形式，其通行能力要比方案二的小轉(zhuǎn)彎半徑通行能力強(qiáng)。

3.2 行人的通行能力對(duì)比分析

行人的基本通行能力，根據(jù)規(guī)范《城市道路工程設(shè)計(jì)規(guī)范》[3]( CJJ37-2012)中的條文解釋4.5.1條，人行設(shè)施的基本通行能力一般以1h、1m道路上通過(guò)的行人數(shù)人/(h·m)表示。因本次分析的是交叉口處的行人通行能力，因此主要針對(duì)于人行橫道過(guò)街的通行能力進(jìn)行分析比較。人行橫道基本通行能力計(jì)算如式(3)：

(3)

式中：Cp——人行設(shè)施的基本通行能力，人/(h·m)；

Vp——行人步行速度，人行橫道計(jì)算取值為1.00～1.20(m/s)；

Sp——行人行走時(shí)縱向間距，取1.0m；

bp——一隊(duì)行人占用的橫向?qū)挾?m),人行橫道計(jì)算時(shí)取0.75m。

根據(jù)公式(3),本次分析，行人通過(guò)交叉口對(duì)比數(shù)據(jù)如表3所示。

表3 行人通行能力影響因素比較分析

注：①步行距離指人行道至指定方向人行道之間的距離；②與車(chē)輛交織點(diǎn)包含進(jìn)出口道車(chē)輛的交織。

結(jié)合表3數(shù)據(jù)，在行人步行速度不變的情況下，行人過(guò)街的時(shí)間T=過(guò)街距離S/行人步行速度v; 由此可見(jiàn)行人過(guò)街長(zhǎng)度越短，過(guò)街的時(shí)間越短，在相同的人行綠燈放行時(shí)間內(nèi)，通過(guò)的行人交通流量越大。該項(xiàng)目中方案二小半徑交叉口的步行距離遠(yuǎn)小于方案一中的步行距離，因此方案二小半徑交叉口的行人通行能力更強(qiáng)。另外，方案一大半徑交叉口中增加了與右轉(zhuǎn)專用車(chē)道的交織點(diǎn)，行人通行的干擾因素增加，一定程度上減弱通行能力。由此可見(jiàn)，在相同的綠燈通行時(shí)間內(nèi)，小半徑交叉口行人的通行流量將比大半徑通行能力強(qiáng)。

3.3 結(jié)合該項(xiàng)目其他因素對(duì)比分析

結(jié)合該項(xiàng)目的上位交通規(guī)劃理念，該片區(qū)規(guī)劃提倡以“軌道+慢行”的交通發(fā)展模式，以充分滿足未來(lái)城市居民出行需求和城市可持續(xù)發(fā)展要求。從總體格局的角度來(lái)看，濱海片區(qū)具有強(qiáng)大的軌道交通路網(wǎng)，弱化了車(chē)行交通，堅(jiān)持以軌道交通廊道為骨架，對(duì)城市用地開(kāi)發(fā)進(jìn)行控制引導(dǎo)。項(xiàng)目區(qū)域規(guī)劃都采用以人為本，綠色交通優(yōu)先，道路路網(wǎng)如圖5所示，為窄路密網(wǎng)形式，城市交通堅(jiān)持行人、自行車(chē)和公共交通優(yōu)先的原則，減少對(duì)小汽車(chē)交通的依賴，緩解城市交通擁堵，實(shí)現(xiàn)交通、社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。就該項(xiàng)目而言，金濱西路僅444m就布置了兩個(gè)交叉口，路網(wǎng)密度大，也限制了車(chē)輛的通行能力，突出了行人及非機(jī)動(dòng)車(chē)的通行能力，更加強(qiáng)調(diào)了“以人為本”的設(shè)計(jì)理念，注重了綠道、街道等人文生態(tài)的戰(zhàn)略思路。

圖5 項(xiàng)目路網(wǎng)規(guī)劃圖

項(xiàng)目采用方案二小半徑的交叉口，緊貼了上位規(guī)劃，在交叉口處削弱了車(chē)輛的通行能力，在相同配時(shí)的條件下提高了行人的通行體驗(yàn)。同時(shí)，根據(jù)交通量的調(diào)查分析，該項(xiàng)目的地塊周邊遠(yuǎn)期的人行交通量將遠(yuǎn)大于車(chē)行交通量，因此，從交通需求的考慮來(lái)比較方案二采用小半徑交叉口更能滿足使用需求。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上，盡管如今的規(guī)范隨著時(shí)間的推移，規(guī)范也在不斷更新，但城市道路設(shè)計(jì)中提出“以人為本”的原則卻一直未變，小半徑交叉口設(shè)計(jì)方案車(chē)輛在行駛至交叉路段時(shí)，車(chē)輛速度小，通行能力低；行人的通行的安全性能高。同時(shí)，人行過(guò)街距離短，交織點(diǎn)少，行人能快速的通過(guò)交叉口，減少了行人交通事故發(fā)生的可能性。因此，從以人為本的角度看，小半徑交叉口設(shè)置具有更高的安全性。

因此，該項(xiàng)目道路工程以方案二小半徑交叉口具有更高的安全性，能更好地做到以人為本的設(shè)計(jì)理念，也更能貼近上位規(guī)劃指導(dǎo)思想，該項(xiàng)目最終推薦采用方案二小半徑交叉口進(jìn)行設(shè)計(jì)。