城市道路與干線公路平交口差異化協調設計

黃正德，白瑞翔

（中交第二航務工程勘察設計院有限公司，湖北 武漢430061）

0 引言

隨著我國城鎮化的快速擴張，普通國省干線公路逐漸鄰近城市主城區路段。因此，在城市主城區外圍往往出現大量干線公路與城市道路相交的現象。然而，公路與城市道路無論在功能定位、構造上，還是設計方法上，均有很大區別。干線公路與城市道路銜接平交口處各種交通流相互交織，交通情況相對較復雜。目前，我國公路和城市道路在技術標準、管理模式等多方面尚未實現順暢對接。一旦干線公路與城市道路平交口設計不合理或者與干線公路銜接的城市道路通行能力不匹配，將導致進出城的出入口路段擁堵嚴重，極大影響公路網絡和城市運行整體效率。根據國務院發改委出臺的《關于加強干線公路與城市道路有效銜接的指導意見》，加強干線公路與城市道路平交口的有效銜接，是實現城市內外交通順暢銜接的迫切需要，也是提升區域路網整體運行效率的有效途徑。

城市道路與干線公路平面交叉口的有效銜接和協調設計有助于減少后期交通擁堵問題，降低交通改善優化的成本。因此，本文針對干線公路與城市道路平面交叉口現狀存在的問題，通過研究公路與城市道路銜接要素的差異性，結合海南洋浦經開區橫十七路與現狀開源大道（S208）平面交叉口設計實例，從銜接要素差異性協調角度研究相關設計方案。

1 干線公路與城市道路平交口現存問題和分析

目前多數城市外圍區域的城市道路與干線公路平交口多為畸形平交叉口，缺少有效的交通渠化，車道不匹配引起的通行能力不足的問題日益突出。分析其原因，主要在于：

（1）平交口布局不當

由于城市總體規劃難以適應城鎮化發展的速度，新修建的城市道路不可避免地將與干線公路出現多次交叉。一旦交叉位置的平面直接連通的緩和段和交叉口交通管理控制方式等設計不合理，引起交叉口布局不當，將導致公路和城市道路的通行能力降低。此外，原本作為干線通道的公路逐步改造為城市道路，但是前期規劃預留的交叉口用地可能不足，導致平交口改造不徹底，難以實質性提高通行能力。

（2）缺少有效交通渠化

有效的交通渠化能夠使交叉口進出車道相互匹配，各類交通流各行其道，有序通過交叉口。由于干線公路和城市道路的平交口交通情況相對復雜，各種交通流混行導致易引發事故。其中，畸形平交口問題更為突出[1]。一旦缺少有效的交通渠化和交通組織設計，進入畸形交叉口的車輛、行人通行權不明確，行駛軌跡無規律，交通秩序混亂，延誤增加。

（3）平交口橫斷面與幾何設計不匹配

干線公路與城市干道的橫斷面不匹配，車道數、車道寬等發生改變，即交叉口進口道與出口道車道數量不一致，將導致在進口處形成交通瓶頸，通行能力降低。由于相交的干線公路車速一般大于城市道路，交叉口順公路的方向若缺少必要的車速和橫斷面緩和段，將使交叉口的通行能力大打折扣。此外，一些交叉口同樣存在人行橫道設置不合理、部分路段缺少非機動車道和人行道等現象，行人至各方向可達性有待提高。

2 干線公路與城市道路平交口銜接要素差異性

干線公路與城市道路在功能定位、構造和設計方法上均有很大差異，理解這些銜接要素是干線公路與城市道路平交口有效銜接設計的重要前提。

2.1 功能定位差異

干線公路是連接城市之間和各重要鄉鎮節點的道路，一般位于城市外圍區域。干線公路的服務對象比較單一，主要服務中長距離客貨運輸。公路上的客貨運交通流受外界因素影響程度較小，設計時速往往較比城市道路高[2]。而城市道路為城市內部人和車等所有交通出行服務，因交通參與者和交叉口類型多，交通流較復雜。

2.2 構造差異

這里的構造主要是指道路橫斷面和路基路面結構?；诠δ芏ㄎ唬泛统鞘械缆穬烧叩臋M斷面布置有很大差異。公路的服務對象主要是機動車，在其橫斷面布置上，甚少考慮非機動車、行人交通需求，橫斷面形式以單幅路、雙幅路為主[3]。城市道路在布設橫斷面時不僅有機動車與非機動車道，還要重點考慮人行道。設置人行道的主要目的在于為人們日常出行提供便利，有時主次干路還要考慮公交車站和公交專用車道的設置。

由于公路所服務的對象主要為機動車，且重載貨運交通量較大，因此公路的路基路面結構設計標準比城市道路要高。此外，由于公路交通荷載普遍較高，要求路面結構具有足夠的強度。路面結構中一般包含基層和底基層，而城市道路路面結構中對底基層沒有明確要求。

2.3 設計方法差異

基于功能定位，城市道路與干線公路的設計標準和設計理念存在很大的差異性。具體體現在交叉口設計上，由于公路主要為機動車通行服務，目前國內雙車道公路大部分采用簡易平交口，沒有進行渠化，較少設置人行道；一級公路一般設置主路優先平交，但由于車道數多，車速比較快，危險性同樣較大。而新建城市道路除立體交叉外，主要通過交叉口展寬渠化設置交通島并采用紅綠燈方式進行平面交叉，同步設置非機動車和行人過街設施。

公路平交口縱斷面設計一般滿足停車視距的要求，高程一般比道路兩側地面高程高。由于沒有非機動車過街硬性要求，公路交叉口的總坡度可以比城市道路平交口大。而新建城市道路縱斷面設計一般嚴格參照城市規劃豎向標高控制，在坡度上適應臨街建筑立面布置和路面排水最小坡度要求，并需要考慮和協調給排水專業管道逆坡排水和覆土要求等因素，其設計高程一般比道路兩側地面略高[4]。此外，城市道路交叉口設計規范中對非機動車道最大縱坡、限制坡長和交叉口的縱坡均有要求。

3 工程案例分析

3.1 項目背景與現狀

海南省洋浦經濟開發區是我國設立享受保稅區政策的國家級開發區和國家首批新型工業化產業示范基地。洋浦東部配套區路網基礎設施的開發建設將有力支持洋浦經濟開發區和海南西部工業走廊的發展。

橫十七路是東部配套區路網基礎設施規劃區“兩橫三縱”路網的重要組成部分，道路定位為城市主干路和洋浦東部配套區對外的交通聯系干道，與洋浦半島最主要的干線公路開源大道相交（見圖1）。開源大道即省道S308，是海南儋州市“兩縱兩橫”成“井”字型干線公路網的重要組成部分，是連接洋浦經濟開發區與儋州市區、快速融入環島高速公路的重要通道。

圖1 項目區域地理位置

新建橫十七路紅線寬度為40 m，道路橫斷面為四塊板形式(見圖2）。以與開源大道為界，北段交通組成以大貨車為主，南段以小汽車為主。根據2032年和2037年的年日交通流量預測將分別達到約5 100 pcu/d和12 756 pcu/d。

圖2 橫十七路標準橫斷面（單位：m）

開源大道（S308）采用一級公路技術標準，設計速度為80 km/h，現狀道路標準斷面寬度24.5 m，雙向4車道，為瀝青混凝土路面（見圖3）。目前部分城區路段正在改造施工，將鋪設人行道與非機動車道。根據高峰時段調查，開源大道高峰小時流量約1 240 pcu/h，交通組成同樣以大貨車為主，貨車比例約68%。

圖3 開源大道（S 308）現狀斷面（單位：mm）

3.2 橫十七路與開源大道交叉口協調設計方案

3.2.1 功能差異協調

就功能定位來看，開源大道為干線公路，以貨運機動車交通為主；橫十七路北段以貨運機動車為主，南段以客運小汽車為主。在交叉口幾何空間內，貨車和小汽車的性能差異對進口道長度、右轉專用道寬度、視距三角形等有顯著影響。

對于進口道長度設計，根據城市道路設計規范，橫十七路進口道和出口道展寬段長度分別應取值90 m和60 m，出口漸變段均取值30 m[5]。考慮到橫十七路出口道上設置的公交車站和與出口展寬段一體化設計，將進口道展寬段長度取值95 m，與出口道進行等寬展寬設計。由于公路和城市道路的技術標準具有較大差異，為了避免突變帶來的安全隱患，沿開源大道方向應設置車速和橫斷面緩和段。為減少對周圍用地的占用和現有路面的破壞，同時不減少開源大道上下游通行的雙向4車道，考慮將2.5 m硬路肩拓寬改造成右轉專用車道。由于開源大道以貨運交通為主，且大型貨車較多，根據設計規范[6]，進口道減速車道長度取120 m，出口道加速車道長度取80 m，漸變段均取值50 m（見圖4）。

圖4 開源大道拓寬改造示意圖

3.2.2 構造差異性協調

（1）橫斷面協調

從圖5所示的東部生活區城市配套功能區城市規劃可以看出，目前洋浦經濟開發區路網建設均以開源大道為中軸兩側發展，同時橫十七路沿線規劃用地同樣以居住、混合用地、商業、綠地為主。因此，開源大道不僅要服務于洋浦半島客貨運交通，還要滿足沿線居民慢行交通需求，即橫斷面布置必須保障非機動車和行人路權。

圖5 東部生活區城市規劃總平面圖

根據出臺的保障公路暢通安全新政要求，即兼具城市道路功能的普通國省道，實施“機非分離”“人非分離”。本方案以開源大道此次改造施工為契機，在此兩側新增3 m人行道和3.5 m的非機動車道（見圖6），滿足最基本的兩側生活街道慢行交通需求的同時保障橫十七路和開源大道的慢行交通有效銜接。

圖6 開源大道新增慢行交通示意圖

（2）路面結構協調

根據“就高不就低”的原則，交叉口范圍內按照重載交通路面標準設計，基層和底基層抗壓強度需滿足要求。根據對現狀開源大道路面結構的調查，其路面結構總厚度為83 cm，其中瀝青混凝土面層為三層結構，包括4 cm的AC-13C SBS改性瀝青混凝土，6 cm的AC-20C和8 cm的AC-25C。基層同樣存在上、中、下三層，分別為18 cm、20 cm和25 cm水泥穩定碎石。因開源大道為洋浦半島對外聯系的客貨運主通道，交通流異常繁忙。為最大限度降低橫十七路和開源大道交叉口施工和改造對開源大道重載連續交通流的影響，僅對交叉口開源大道兩側拓寬部分進行拼寬設計，即拼寬的部分路面結構與開源大道主線道路保持一致。

通過交通量預測和路面結構驗算，橫十七路路面結構厚度為72 cm，與開源大道現狀路面結構有所不同。為保持交叉口內開源大道到橫十七路路面結構的平穩過渡和協調，對兩條道路路面結構過渡段進行專項設計，見圖7。

圖7 開源大道與橫十七路路面結構銜接示意圖

此外，因交叉口處車輛制動啟動頻繁，路面車轍病害嚴重，提高下面層材料的抗車轍性能是交叉口處路面設計重點。為此，在下面層加入0.6%的抗車轍劑[3]以加強面層材料抗車轍性能。

3.2.3 縱斷面設計協調

為最大限度降低交叉口施工和改造對開源大道重載連續交通流的影響，橫十七路縱斷面在設計時，考慮將交叉口范圍內的坡度順接開源大道的道路橫坡度，即將變坡點布設開源大道的中心位置，兩端分別與開源大道的道路橫坡度保持一致，如此在保障交叉口范圍的排水同時對開源大道交通流的影響最小。

3.2.4 交通渠化協調

本次設計在交叉口范圍內同時設置交通島和標志標線，確保標志標線與開源大道無縫銜接。由于現狀開源大道沒有設置照明設施，大型車駕駛人可能無法看見交通島的存在。因此，本次設計在設置交通島時對其視認性和寬容性進行重點考慮。具體措施包括：一是對交叉口范圍內的車道引導標線進行延長，提前引導車輛進行減速控制；二是在交叉口范圍內設置中桿燈照明設施，并將交通島采用較矮的斜面路緣石；三是將交通島表面的顏色與路面顏色區別開，導流島上的混凝土設置為灰白色；四是在路緣石上涂反光漆等。同時在開源大道拓寬段設置震動減速標線，改變路面顏色等方法，使路面在視覺上有變窄的感覺，促使駕駛人提高警覺性。至于寬容性具體措施包括使用斜面路緣石和可回彈的塑性標志柱確保撞上去也不會造成嚴重傷害。

4 結語

關于新建城市道路與干線公路平交口的銜接設計，目前多見于某些具體設計實踐中，缺少一致的理論和方案研究。城市化快速推進使位于城區邊緣的干線公路與新建城市道路多次交叉，因此有必要針對此類交叉口協調設計方案進行深入理論研究以指導具體設計實踐。本文從現狀干線公路與城市道路平面交叉口現狀存在的問題和原因入手，分析城市道路和干線公路平交口銜接要素的差異性，并從功能、構造、縱斷面和交通渠化4個協調方面就一般性的城市道路和干線公路平交口設計方案進行深入探討，為此類工程設計提供參考。