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道路工程

城市道路交叉口的竖向设计要点

本站     2018-8-8 9:38:13    

  本文以城市道路平面交叉口竖向设计为研究对象,提出了以等高线调整为主的设计构想。城市道路交叉口设计在满足交通要求的基础上,还应以提高车辆通过效率、排水顺畅、方便行人及非机动车过街来建设更加便利、舒适的、人性化的道路交叉口。经过多年的设计和运营证明,通过等高线调整对于一个交叉口设计的优劣起着很大甚至决定性的作用,本文通过对利用地形测绘绘图知识在城市道路交叉口设计中的应用,对城市道路平面交叉口竖向设计进行了分析和总结。
  1.城市道路的畅通与否很大程度上取决于交叉口的交通问题处理的好坏。

行驶在道路上的车辆由于交叉口上产生的延误约占行程行车时间的三分之一,而交叉口拥挤严重时波及路段甚至整个路网系统,造成城市整个区域严重拥堵,耽误行车时间的同时容易造成交通事故,引发路段更严重的噪声、废气污染、能源浪费等问题,交叉口的设计涉及到平面几何设计、交通组织、交叉口型式的确定、竖向设计等问题。前几个都与路段设计、规划设计关系较大,而竖向设计对一个交叉口的优劣应是一个道路设计工程师考虑的重要问题,本文根据多年的道路设计工作经验,对交叉口竖向设计的一些过程进行分析。
  2.交叉口设计的要点

2.1 交叉口的交通特点出入交叉口的交通流是非常复杂的,通过交叉口的交通流基本上可以分为四种形式:合流、分流、交织、交叉,前三种情况只要平面几何尺寸设计得当加上适当的交通组织可以较小的影响正常车辆通过交叉口,而交叉点的存在是影响交叉口的行车速度和交通安全的主要原因。

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  为使交叉口获得安全畅通的效应,必须对交叉口的交通流进行科学的组织和控制,基本途径有(1)将不同方向的交错车流从时间上进行分离;(2)将不同方向上的交错车流从空间上进行分离;(3)将不同方向上的交错车流在同一平面内用物理设施分离,限制和引导其行驶路线,即渠化交通。
  实际上无论哪一种途径都有其相应的负面作用及限制条件,交通控制将会使通过交叉口的车辆因等时而降低通过交叉口的交通通行量,立体交叉占用更多的土地资源而且道路两旁的城市用地造成分隔,影响行人、非机动车的通行。国内著名的专家建议规范编制时将设置立交条件中的进入交叉口的交通量的最低要求4000pcu/h 提高到10000pcu/h 以上。至于物理分隔对右转弯车辆相对有效,而对于直行车和左转车都是极其困难的。
  因此交叉口的其他措施都很难做到时就应考虑如何提高交叉口的通行条件,改善这些条件将使交叉口的交通通行能力有较大提高,除了平面几何设计外另一个重要方面就是竖向设计。
  2.2 交叉口的竖向设计交叉口几何设计内容包括:交叉口的视距、转弯半径、拓宽设计、竖向设计等方面,前几项都在教材中有较详细的介绍,本文主要讨论交叉口的竖向设计。
  (1)交叉口竖向设计的基本类型
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  图2 交叉口立面设计的基本形式交叉口竖向设计基本可以分为六种类型(见图2),这六种类型的共同点都是中点高,周围低,目的是不使中间积水,对于其他不同类型的交叉口立面的要求和原则是一样的。另外立面设计的使用效果与相交道路的纵坡方向的组合关系很大,因而在道路纵断面设计时就应该考虑交叉口的竖向设计问题,为交叉口竖向设计创造良好的条件。
  (2)交叉口竖向设计方法根据教材上的介绍,交叉口竖向设计有等交线法、方格网法、放射线法等,笔者根据多年的实践经验认为,一个好的交叉口应该主要采用等交线法进行设计,这里所说的设计主要指高程调整。其他方法与步骤主要是将两条相交道路的几何数据落到设计平台上,教材中都有详细介绍,本文不在赘述。
  (3)交叉口竖向设计步骤1)数据计算首先根据相交道路的纵断面、横断面数据将高程点落在道路边缘上,或类似于地形图测量中称作碎部点位。基本公式:碎部点的高程H 为:
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  在边线转弯处的高程可由两条道路分别计算,然后进行平均。
  2)等高线绘制。
  同地形图绘制一样等高线绘制可根据碎部点高程采用几何法、计算法、目估法。
  由于交叉口竖向还要考虑交通、排水因素,建议等高线绘制在参照地形图绘制的方法上采用目估法进行绘制,之后得到一个基本的竖向轮廓。
  3)等高线的调整在绘制出基本竖向轮廓的基础上,根据主交通流方向、排水顺畅程度等进行调整,这也是交叉口竖向中最重要的环节,主要要调整下列几个方面:①交叉口等高线间距变化均匀;②排水不穿过道路中线;③交叉口中点高周边低;④主交通流方向尽量不产生大的凹凸变化;⑤人行过街处不成为低点积水。
  4)检查①等高线不应该在交叉口范围内中断,应完全闭合至设计路缘石边缘;②交叉口范围内不应出现凹沟如图3;
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  图3 交叉口范围内无凹沟③从交叉口中点向外任何一个方向至边缘高程原则上应是由大到小。
  ④等高线均匀变化,在变坡处应将等高线位置进行调整以使得不同坡的衔接是均匀过度。
  ⑤最低点避开人行道以免造成积水。
  ⑥尽量使交通流方向的行车舒适。
  右转弯车道相对容易调整,而左转弯车道一般难以满足,但对于重要交通流向的左转弯交通路线不妨我们可以先画出行车轨迹线然后再调整等高线,使整条行车轨迹线纵向上的凹凸变化尽可能减少或者变化缓慢。
  3.经验总结
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  图4 某道路交叉口雨停后2 个小时的情况图工作中经常发现一些设计者只是通过计算,甚至直接用CAD 程序进行画图,其结果往往效果很差,尤其是道路的纵坡、横坡条件不理想的情况下其简单机械的设计结果很不理想。一个好的交叉口设计应该是多年经验凝聚后结合实际情况才能完成的,同时应具有一定的地形图测绘知识,只凭简单的几何关系计算推导很难以达到理想的设计效果。


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