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道路交叉口設計大全,超實用
2020-04-21 來源:道路遙望 

  01交叉口設計技術要求

  1、交叉形式選擇:

  應根據各相交公路的功能、等級、交通量、交通管理方式,并結合地形、用地條件和投資等因素來選定。

  高速公路:全部采用立體交叉

  一級公路:少量采用平面交叉

  二級以下公路:盡量采用平面交叉

  

  2、平面交叉路線應為直線并盡量正交,當采用曲線時,其半徑宜大于不設超高的最小半徑。

  3、平面交叉一般應設在水平地段。緊接水平地段的縱坡,一般不應大于3%,困難地段不應大于5%,坡長應符合最小坡長的規定。

  4、 一、二級公路的平面交叉,應根據具體情況設置轉彎車道、變速車道、交通島和加鋪平緩的轉角。轉向車道的寬度一般為3m,并根據該公路的等級設置適當的緩和過渡段。

  

  5、各平面交叉口之間的間距應盡量大些,以便提高通行能力和保證安全。

  6、遠期擬建為立體交叉的平面交叉口,近期設計應將平面交叉與立體交叉做出總體設計,以便將來改建。

  7、平面交叉的交通管制方式:

  主路優先:被交叉公路等級較低、交通量較小或相交公路中有一條為干線公路;

  信號交叉:相交公路的功能和等級相同,交通量或行人數量很大;

  無優先交叉:一般僅用于相交公路等級很低,交通量不大的情況。

  

  8、平面交叉范圍內的設計速度

  原則上應與相交公路的相應等級的設計速度一致。當相交公路等級相同或交通量相近時,平面交叉范圍內,直行交通的設計速度可降低,但不得低于該級公路的設計速度的70%。城市道路取道路設計速度的0.5~0.7倍計算,轉彎交通及其它情況的設計速度按相應規定確定。

  02

  傳統交叉口設計普遍用較大轉角半徑

  傳統規劃以保障機動車出行的空間和速度為首要考慮,因此在過去幾十年的城市規劃和交通設計領域,不但馬路寬、街區大,與之相配合的交叉口也主張采用較大的轉角半徑,甚至在大半徑交叉口基礎上額外渠化拓寬,以增加交叉口的通過能力,提高機動車直行和轉彎的速度,以致于誕生了很多規模超大的巨型交叉口。

  采用較大半徑且渠化拓寬的交叉口,長這個樣子:

  

  

  

  以上是近年來我國一些城市進行的交叉口改造工程,媒體報道時普遍采用了積極正面評價,說辭主要是“進一步優化了交通布局,提高了交叉口的安全性和通行能力,同時也美化了城鎮環境”。這樣的交叉口設計完全是從機動車角度出發,在傳統大街區模式下,保證機動車快速通過交叉口或快速右轉彎,避免交叉口堵死。

  然而,這樣的設計對過街行人和自行車非常不友好。首先,右轉機動車速度過快,給行人和自行車帶來很大的安全隱患。其次,行人自行車過街距離太長。最后,為了滿足相交道路機動車的通過能力,行人過街的綠燈時間不夠用。

  如果未來城市道路格局從傳統的大路網改變為密路網小街區,這樣的交叉口設計也需要與時俱進,優先滿足行人和自行車的過街安全和便捷性,這就需要減小交叉口的轉角半徑。

  03

  國際上普遍推薦采用較小的轉彎半徑

  對小轉彎半徑的優勢也有明確的研究和定性:越小的轉彎半徑,對過街行人越有利。小轉彎半徑優勢明顯:可以迫使機動車轉彎時降低車速減少事故;有效縮小交叉口范圍,減小行人過街的距離;增大步道在交叉口轉角空間的面積;有利于交叉口處步道坡道的設置。

  較小轉彎半徑的交叉口長這個樣子:

  

  有人肯定要說,小半徑的路口對行人自行車是友好了,但會不會加劇道路擁堵?

  (1)由于城市交叉口的體型巨大,機動車通過所需時間也較長,導致信號相位周期長、交叉口利用效率低。因而,時常見到因搶道導致交叉口堵死的情形。交叉口瘦身后,空間變小,機動車通過用時縮短,信號周期也可相應減短,各交通方式更容易遵守規則,各行其道,空間利用效率增加,有助于緩解因無序沖突導致的擁堵。

  

  (2)我國絕大多數城市,右轉機動車是不受信號相位限制的,即“隨時右轉”。這樣做的優點是,右轉通過能力非常大,右轉車幾乎很少排隊擁堵;但缺點無疑是非常不利于行人和自行車過街。規定交叉口使用較小的半徑,實際上只是限制了右轉機動車的速度,降低了右轉機動和過街行人之間因空間沖突產生事故的可能性,而右轉車“隨時右轉”的這一特權,并沒有改變,因此不會額外增加交通擁堵。

  

  (3)下面兩圖分別是北京和昆明某路口的過街行人和電動自行車。這樣連續的人流和自行車,事實上會截斷右轉車流。也就是說,在城市核心區人流密集的交叉口,右轉車想快也是快不起來的。因此,對城市核心區而言,小半徑的交叉口固然會降低機動車右轉的速度,但與較大半徑的交叉口相比,不會帶來額外的擁堵。

  

  (4)小半徑交叉口更有利于行人和自行車通行,因此可減少部分機動車出行需求,道路交通需求減少,也對擁堵有一定緩解作用。

  所以說,小半徑交叉口不會給交通添堵,反而有利于疏堵。

  

  《美國城市街道設計手冊》規定,常規城市道路交叉口轉彎半徑是3~4.5米(10~15英尺),且在很多城市,轉彎半徑用了非常小的0.6米(2英尺),大于4.5米的轉彎半徑只會在極特殊情況下才會采用。

  

  ▲美國城市街道設計手冊

  美國波特蘭市現有的城市道路交叉口轉角半徑最小的僅有0.72米。近年來新建或改擴建道路的轉角半徑多采用4.6米。根據《波特蘭行人設計導則》的研究,認為當路側有機動車停車帶或自行車道的情況下,機動車右轉的有效半徑足夠大,實際路緣石的半徑最小可以為1.5米。

  

  ▲波特蘭街道設計導則

  歐洲城市道路交叉口普遍采用較小的轉彎半徑,英國的《街道設計導則》明確提出城市道路交叉口轉彎半徑為4米。

  

  ▲英國街道設計導則

  《阿布扎比街道設計導則》規定,城市道路街角轉彎半徑采用2-5米,最大不超過5米,個別路口如無車輛轉彎需求可以設最小值0.5米。同時規定機動車右轉速度規定最大不得超過15km/h。

  

  ▲阿布扎比街道設計導則

  此外,在居住區或是有路側停車的城市支路,可將交叉口進行縮窄設計,以減小行人過街距離,進一步降低車輛轉彎速度、保障行人安全。

  對中國絕大多數城市已建成的巨大型交叉口的瘦身改造,這些內容有很強的參考意義。

  縮窄設計的交叉口長這樣:

  

  ▲美國城市街道設計手冊

  

  ▲芝加哥街道設計導則

  

  ▲波特蘭街道設計導則

  

  ▲阿布扎比街道設計導則

  

  ▲紐約,紐約街道設計導則

  為什么轉彎半徑越小越好?

  轉彎半徑,在公路設計中是非常重要的一個控制參數,一般考慮安全的需要,是有一個最小值的要求。在城市道路設計中,可能是考慮車輛轉彎過程中車速較低,往往對這個設計參數并不看重,國家規范也沒有明確強制性規定。

  以前,行業中轉彎半徑的推薦值是10-20米;但是最近幾年,應該是慢行優先理念的驅動,轉彎半徑一度被呼吁要求降低,甚至出現“轉彎半徑越小越好”的認識,最近審核的一些設計項目也是用了很小的轉彎半徑值,甚至到了6米以下……

  

  轉彎半徑之所以取小,原因有這幾個方面:

  一是,小轉彎半徑能夠強制降低車速,有助于安全;

  二是,小轉彎半徑能夠縮短行人過街時間,保護慢行;

  三是,小轉彎半徑能夠節省用地。

  以上三種原因都是沒有問題的,但是往往過猶不及,過小的轉彎半徑可能會產生以下不好的后果:

  一是,半徑過小,導致停車線比較靠前,隨之人車談判空間不足,加之最近一段時間禮讓斑馬線之風正興,右轉機動車擁堵問題凸顯;

  二是,為克服車輛輪差,只能用過寬的轉彎車道來彌補過小的轉彎半徑帶來的問題,否則會出現越線行駛,恰恰這種過寬的車道本身就是一種安全隱患;

  三是,過小半徑使得右轉與直行車流的合流交織角度過大,影響相交道路直行通行能力的同時,存在明顯的合流沖突安全隱患;

  四是,正常速度行駛在過小轉彎半徑的車道中,車輛容易發生側滑等風險,降低行車舒適性。

  根據車道寬度要求看轉彎半徑

  車輛轉彎有輪差,所以轉彎車道寬度要求一般稍大。以常規大巴公交車行駛為例,橫向側距取0.5米,則可以計算得出車道寬度和轉彎半徑的對應關系圖如下。

  

  圖1 轉彎半徑和最小車道寬度的關系

  由上圖可以發現,轉彎半徑小于9米時,車道寬度大于5米且遞減值迅速增大。從安全角度和用地角度都可以認為,小于9米的轉彎半徑不夠合理。

  從行車安全舒適看轉彎半徑

  交叉口行車速度應該降低,工程中通常都按照折半計算。若以不同的速度通過不同半徑的彎道,可以計算車輛的橫向力系數,以此反映行車舒適性和安全性,以常見的20km/h和25km/h為例進行說明。

  

  圖2 橫向力系數和最小車道寬度的關系

  上圖可以發現以下結論:

  一是,轉彎半徑小于6米時,車輛以常見較小設計速度行駛在常規路面上也有側滑的可能性(摩擦系數按照0.5);

  二是,轉彎半徑小于8米時,乘客明顯感覺到彎道行駛帶來的不舒適(橫向力系數大于0.4);

  三是,轉彎半徑小于9米時,車輛以較大速度行駛在彎道中也有側滑風險。

  轉彎半徑取值應在一定的合理范圍,不能因為過分強調慢行而忽視安全或者造成交通擁堵。建議在一般情況下轉彎半徑建議取值不小于9米,特殊情況下應不小于6米。

  04

  交叉口設計建議

  目前,我們在城市里見到的都是巨無霸型的交叉口,這些交叉口伴隨寬馬路誕生。而小轉彎半徑的交叉口,正是密路網、窄馬路的衍生物。建議:

  新建城市道路采用密路網的格局,交叉口需要采用更小的轉角半徑與之匹配;

  對于已建成的巨無霸交叉口可結合道路改造工程進行瘦身改造;

  將住建部《城市步行和自行車交通系統規劃設計導則》中的規定“對于無非機動車道的轉彎半徑可采用10米,有非機動車道的轉彎半徑可采用5米”變成行業強制規定。

  希望未來的城市道路真正實現行人和自行車優先,道路環境對行人自行車友好,邀請人們到戶外來。

  城市理想的交叉口應該是這個樣子的:

  ●轉彎半徑很小;

  ●機動車右轉速度很低;

  ●行人過街安全,必要時設安全島;

  ●行人過街距離很短;

  ●行人過街綠燈時間充足;

  ●過街平順無臺階無障礙;

  ●行人過街區域清晰醒目;

  ●交叉口轉角空間充足無障礙物。

  從互聯網上找到幾個交叉口瘦身改造的非常不錯的案例,以期和大家共同探討交叉口改造的可行性和實操性,展望未來:

  

  ▲改造前

  

  ▲改造后

  

  ▲改造前

  

  ▲改造后

  

  ▲改造前

  

  ▲改造后

  (注:上面三個改造案例來自互聯網)

  05

  國外四種典型交叉口設計

  一、分離式菱形立交

  01

  立交特點

  分離式菱形立交(Diverging Diamond Interchange),又稱雙交叉菱形立交, 最早建于法國,2003年由Gilbert Chlewicki 提出,并得到聯邦公路管理局(FHWA)的重視和推廣。法國某城市的分離式菱形立交實景圖見圖1。2009 年6 月,美國密蘇里州春田市第一座分離式菱形立交竣工通車,至今全美已建成47 座分離式菱形立交。

  

  一般菱形立交的2 對匝道在橫向道路上形成2 個平面交叉口,分離式菱形立交與傳統菱形立交的不同之處在于這2 個平交口之間的交通組織,橫向道路的左轉和直行車輛進入道路左側行駛后,左轉車輛可自由駛入匝道,不受信號燈控制,匝道上的左轉車輛可直接匯入干道車流,因而平交口信號燈無需設置左轉相位。

  02

  交通組織設計

  分離式菱形立交的交通組織設計如圖2 所示,2 個平交口均由信號燈控制,信號相位設置為2 相位。橫向相交道路的右轉車輛不受信號燈控制,可直接右轉至匝道,與對向的左轉車輛匯合;左轉和直行車輛通過平交口后 ,進入道路左側行駛,左轉車輛可直接左轉進入匝道,與對向的右轉車輛匯合,直行車輛需通過平交口 ,繼續進入道路右側行駛。

  

  分離式菱形立交的適用條件主要包括:高速公路或快速路與主次干道的交叉;橫向相交道路或匝道的左轉流量較大;上下匝道方向車流無直行需求。

  二、連續流交叉口

  01

  交叉口特點

  連續流交叉口(Continuous Flow Intersection),又稱Displaced Left-Turn Intersection,最早出現于墨西哥,但在美國得到廣泛應用和推廣,2006 年4 月,路易斯安那州巴吞魯治市,美國第3 個連續流交叉口竣工通車。美國某城市的連續流交叉口實景圖:

  

  其設計思想是將左轉車流與對象直行車流的沖突點提前到路段,以減少主交叉口的沖突點,簡化主交叉口信號相位,通過路中交叉口與主交叉口的信號協調控制實現交通流的“連續”。

  02

  交通組織設計

  連續流交叉口的左轉和直行車輛的交通組織方式不同于傳統平面交叉口(見圖)。

  

  (1)左轉車輛的交通組織分為三步,第一步,左轉車輛在交通標志標線的引導下,進入專左車道,到達路中交叉口 ;第二步,在路中交叉口遇到紅燈時等待,信號燈變綠后,左轉車輛通過路中交叉口,進入位于對向直行車道左側的CFI 專用道,到達主交叉口 ;第三步,通過2 個交叉口的信號協調控制,當左轉車輛到達主交叉口時,以綠燈不停車通過實現左轉。

  (2)直行車輛在主交叉口遇到紅燈時等待,綠燈后行至路中交叉口,通過2 個交叉口的信號協調控制,直行車輛連續通過主交叉口和路中交叉口。

  03

  優缺點

  連續流交叉口的優缺點包括:信號相位由4 相位簡化為2 相位,提高交叉口通行能力,減少平均延誤;分離沖突點,改善交通安全;較傳統交叉口,連續流交叉口需配置較多信號燈組,且右轉車輛需信號燈控制。

  連續流交叉口的適用情形包括:主干路與主干路的交叉;左轉和直行流量均較大且相近的交叉口;連續流交叉口占地面積較大,適用于城市近郊道路交叉口的改造。

  三、U 形回轉交叉口

  01

  交叉口特點

  U 形回轉交叉口(Restricted Crossing U-Turn Intersection),80 年代初Richard Kramer 首先提出這個設計方案,近些年來在美國得到廣泛應用。美國某城市的U 形回轉交叉口實景圖:

  

  與傳統交叉口不同,U 形回轉交叉口次要道路的左轉與直行車輛先右轉進入主要道路,到中央分隔帶開口處掉頭回到交叉口,直行車輛右轉,左轉車輛直行,其設計思想是采用車輛繞行的方式減少交叉口的沖突點,提高交叉口運行效率。

  02

  交通組織設計

  主要道路進入交叉口的車輛交通組織方式與傳統交叉口相同,受信號燈控制(見圖6)。

  

  次要道路左轉與直行車輛的交通組織:第一步,右轉進入主要道路,與主要道路的直行車輛交織至最內側車道;第二步,到達中央分隔帶開口處,完成掉頭;第三步,左轉車輛行至交叉口,若遇紅燈停車等待,綠燈直行;直行車輛與主要道路的直行車輛交織至最外側車道,行至交叉口處右轉。

  03

  優缺點

  U 形回轉交叉口的優缺點包括:信號相位由4 相位簡化為2 相位,提高交叉口通行能力,減少平均延誤;減少交叉口沖突點,改善交通安全;顯著提高主干路的通行能力與服務水平;行人與非機動車過街繞行距離長。

  U 形回轉交叉口的適用情形包括:交通性主干路與低等級道路的交叉;主干路有較寬的中央分隔帶;次要道路進入交叉口的流量不大。

  四、扇形交叉口

  01

  交叉口特點

  2000 年Jonathan Reid 提出一種新型交叉口設計方案,即扇形交叉口(Quadrant Roadway Intersection)。其設計思想是主交叉口禁止左轉,利用十字交叉口某象限內的連接通道組織車輛左轉,簡化主交叉口信號相位,從而提高交叉口運行效率,改善主交叉口的擁堵狀況。美國某城市的扇形交叉口實景圖:

  

  02

  交通組織設計

  扇形交叉口左轉車輛的交通組織如圖所示:

  

  東進口左轉車輛的交通組織:直行并通過主交叉口,行至交叉口,左轉進入連接通道,行至交叉口左轉,直行至主交叉口,二次通過該交叉口。西進口左轉車輛的交通組織:右轉進入連接通道,行至交叉口左轉,直行并通過主交叉口。南進口左轉車輛的交通組織:行至交叉口左轉進入連接通道,行至交叉口再次左轉。北進口左轉車輛的交通組織:直行并通過主交叉口,行至交叉口右轉進入連接通道,行至交叉口再次右轉,最后直行并通過主交叉口。

  03

  優缺點

  扇形交叉口的優缺點包括:主交叉口的信號相位由4 相位簡化為2 相位,提高交叉口通行能力,緩解擁堵;改善主交叉口的交通安全;需配備3 個信號燈組,主交叉口與其他2 個交叉口信號燈組實行協調控制。

  扇形交叉口的適用情形包括:現狀擁堵的主干路—主干路交叉口改造,且交叉口以直行流量為主,左轉流量較小;周邊路網條件好,能在交叉口周圍選出一條現狀路作為連接通道。



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