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道路交叉口设计大全,超实用!

本站     2020-5-28 10:02:55    

01

交叉口设计技术要求

1、交叉形式选择:

应根据各相交公路的功能、等级、交通量、交通管理方式,并结合地形、用地条件和投资等因素来选定。

高速公路:全部采用立体交叉

一级公路:少量采用平面交叉

二级以下公路:尽量采用平面交叉

2、平面交叉路线应为直线并尽量正交,当采用曲线时,其半径宜大于不设超高的最小半径。

3、平面交叉一般应设在水平地段。紧接水平地段的纵坡,一般不应大于3%,困难地段不应大于5%,坡长应符合最小坡长的规定。

4、 一、二级公路的平面交叉,应根据具体情况设置转弯车道、变速车道、交通岛和加铺平缓的转角。转向车道的宽度一般为3m,并根据该公路的等级设置适当的缓和过渡段。

5、各平面交叉口之间的间距应尽量大些,以便提高通行能力和保证安全。

6、远期拟建为立体交叉的平面交叉口,近期设计应将平面交叉与立体交叉做出总体设计,以便将来改建。

7、平面交叉的交通管制方式:

主路优先:被交叉公路等级较低、交通量较小或相交公路中有一条为干线公路;

信号交叉:相交公路的功能和等级相同,交通量或行人数量很大;

无优先交叉:一般仅用于相交公路等级很低,交通量不大的情况。

8、平面交叉范围内的设计速度

原则上应与相交公路的相应等级的设计速度一致。当相交公路等级相同或交通量相近时,平面交叉范围内,直行交通的设计速度可降低,但不得低于该级公路的设计速度的70%。城市道路取道路设计速度的0.5~0.7倍计算,转弯交通及其它情况的设计速度按相应规定确定。

02

传统交叉口设计普遍用较大转角半径

传统规划以保障机动车出行的空间和速度为首要考虑,因此在过去几十年的城市规划和交通设计领域,不但马路宽、街区大,与之相配合的交叉口也主张采用较大的转角半径,甚至在大半径交叉口基础上额外渠化拓宽,以增加交叉口的通过能力,提高机动车直行和转弯的速度,以致于诞生了很多规模超大的巨型交叉口。

采用较大半径且渠化拓宽的交叉口,长这个样子:

以上是近年来我国一些城市进行的交叉口改造工程,媒体报道时普遍采用了积极正面评价,说辞主要是“进一步优化了交通布局,提高了交叉口的安全性和通行能力,同时也美化了城镇环境”。这样的交叉口设计完全是从机动车角度出发,在传统大街区模式下,保证机动车快速通过交叉口或快速右转弯,避免交叉口堵死。

然而,这样的设计对过街行人和自行车非常不友好。首先,右转机动车速度过快,给行人和自行车带来很大的安全隐患。其次,行人自行车过街距离太长。最后,为了满足相交道路机动车的通过能力,行人过街的绿灯时间不够用。

如果未来城市道路格局从传统的大路网改变为密路网小街区,这样的交叉口设计也需要与时俱进,优先满足行人和自行车的过街安全和便捷性,这就需要减小交叉口的转角半径。

03

国际上普遍推荐采用较小的转弯半径

对小转弯半径的优势也有明确的研究和定性:越小的转弯半径,对过街行人越有利。小转弯半径优势明显:①可以迫使机动车转弯时降低车速减少事故;②有效缩小交叉口范围,减小行人过街的距离;③增大步道在交叉口转角空间的面积;④有利于交叉口处步道坡道的设置。

较小转弯半径的交叉口长这个样子:

有人肯定要说,小半径的路口对行人自行车是友好了,但会不会加剧道路拥堵?

(1)由于城市交叉口的体型巨大,机动车通过所需时间也较长,导致信号相位周期长、交叉口利用效率低。因而,时常见到因抢道导致交叉口堵死的情形。交叉口瘦身后,空间变小,机动车通过用时缩短,信号周期也可相应减短,各交通方式更容易遵守规则,各行其道,空间利用效率增加,有助于缓解因无序冲突导致的拥堵。

(2)我国绝大多数城市,右转机动车是不受信号相位限制的,即“随时右转”。这样做的优点是,右转通过能力非常大,右转车几乎很少排队拥堵;但缺点无疑是非常不利于行人和自行车过街。规定交叉口使用较小的半径,实际上只是限制了右转机动车的速度,降低了右转机动和过街行人之间因空间冲突产生事故的可能性,而右转车“随时右转”的这一特权,并没有改变,因此不会额外增加交通拥堵。

(3)下面两图分别是北京和昆明某路口的过街行人和电动自行车。这样连续的人流和自行车,事实上会截断右转车流。也就是说,在城市核心区人流密集的交叉口,右转车想快也是快不起来的。因此,对城市核心区而言,小半径的交叉口固然会降低机动车右转的速度,但与较大半径的交叉口相比,不会带来额外的拥堵。

(4)小半径交叉口更有利于行人和自行车通行,因此可减少部分机动车出行需求,道路交通需求减少,也对拥堵有一定缓解作用。

所以说,小半径交叉口不会给交通添堵,反而有利于疏堵。

《美国城市街道设计手册》规定,常规城市道路交叉口转弯半径是3~4.5米(10~15英尺),且在很多城市,转弯半径用了非常小的0.6米(2英尺),大于4.5米的转弯半径只会在极特殊情况下才会采用。

▲美国城市街道设计手册

美国波特兰市现有的城市道路交叉口转角半径最小的仅有0.72米。近年来新建或改扩建道路的转角半径多采用4.6米。根据《波特兰行人设计导则》的研究,认为当路侧有机动车停车带或自行车道的情况下,机动车右转的有效半径足够大,实际路缘石的半径最小可以为1.5米。

▲波特兰街道设计导则

欧洲城市道路交叉口普遍采用较小的转弯半径,英国的《街道设计导则》明确提出城市道路交叉口转弯半径为4米。

▲英国街道设计导则

《阿布扎比街道设计导则》规定,城市道路街角转弯半径采用2-5米,最大不超过5米,个别路口如无车辆转弯需求可以设最小值0.5米。同时规定机动车右转速度规定最大不得超过15km/h。

▲阿布扎比街道设计导则

此外,在居住区或是有路侧停车的城市支路,可将交叉口进行缩窄设计,以减小行人过街距离,进一步降低车辆转弯速度、保障行人安全。

对中国绝大多数城市已建成的巨大型交叉口的瘦身改造,这些内容有很强的参考意义。

缩窄设计的交叉口长这样:

▲美国城市街道设计手册

▲芝加哥街道设计导则

▲波特兰街道设计导则

▲阿布扎比街道设计导则

▲纽约,纽约街道设计导则

为什么转弯半径越小越好?

转弯半径,在公路设计中是非常重要的一个控制参数,一般考虑安全的需要,是有一个最小值的要求。在城市道路设计中,可能是考虑车辆转弯过程中车速较低,往往对这个设计参数并不看重,国家规范也没有明确强制性规定。

以前,行业中转弯半径的推荐值是10-20米;但是最近几年,应该是慢行优先理念的驱动,转弯半径一度被呼吁要求降低,甚至出现“转弯半径越小越好”的认识,最近审核的一些设计项目也是用了很小的转弯半径值,甚至到了6米以下……

转弯半径之所以取小,原因有这几个方面:

一是,小转弯半径能够强制降低车速,有助于安全;

二是,小转弯半径能够缩短行人过街时间,保护慢行;

三是,小转弯半径能够节省用地。

以上三种原因都是没有问题的,但是往往过犹不及,过小的转弯半径可能会产生以下不好的后果:

一是,半径过小,导致停车线比较靠前,随之人车谈判空间不足,加之最近一段时间礼让斑马线之风正兴,右转机动车拥堵问题凸显;

二是,为克服车辆轮差,只能用过宽的转弯车道来弥补过小的转弯半径带来的问题,否则会出现越线行驶,恰恰这种过宽的车道本身就是一种安全隐患;

三是,过小半径使得右转与直行车流的合流交织角度过大,影响相交道路直行通行能力的同时,存在明显的合流冲突安全隐患;

四是,正常速度行驶在过小转弯半径的车道中,车辆容易发生侧滑等风险,降低行车舒适性。

根据车道宽度要求看转弯半径

车辆转弯有轮差,所以转弯车道宽度要求一般稍大。以常规大巴公交车行驶为例,横向侧距取0.5米,则可以计算得出车道宽度和转弯半径的对应关系图如下。

图1 转弯半径和最小车道宽度的关系

由上图可以发现,转弯半径小于9米时,车道宽度大于5米且递减值迅速增大。从安全角度和用地角度都可以认为,小于9米的转弯半径不够合理。

从行车安全舒适看转弯半径

交叉口行车速度应该降低,工程中通常都按照折半计算。若以不同的速度通过不同半径的弯道,可以计算车辆的横向力系数,以此反映行车舒适性和安全性,以常见的20km/h和25km/h为例进行说明。

图2 横向力系数和最小车道宽度的关系

上图可以发现以下结论:

一是,转弯半径小于6米时,车辆以常见较小设计速度行驶在常规路面上也有侧滑的可能性(摩擦系数按照0.5);

二是,转弯半径小于8米时,乘客明显感觉到弯道行驶带来的不舒适(横向力系数大于0.4);

三是,转弯半径小于9米时,车辆以较大速度行驶在弯道中也有侧滑风险。

转弯半径取值应在一定的合理范围,不能因为过分强调慢行而忽视安全或者造成交通拥堵。建议在一般情况下转弯半径建议取值不小于9米,特殊情况下应不小于6米。

04

交叉口设计建议

目前,我们在城市里见到的都是巨无霸型的交叉口,这些交叉口伴随宽马路诞生。而小转弯半径的交叉口,正是密路网、窄马路的衍生物。建议:

新建城市道路采用密路网的格局,交叉口需要采用更小的转角半径与之匹配;

对于已建成的巨无霸交叉口可结合道路改造工程进行瘦身改造;

将住建部《城市步行和自行车交通系统规划设计导则》中的规定“对于无非机动车道的转弯半径可采用10米,有非机动车道的转弯半径可采用5米”变成行业强制规定。

希望未来的城市道路真正实现行人和自行车优先,道路环境对行人自行车友好,邀请人们到户外来。

城市理想的交叉口应该是这个样子的:

●转弯半径很小;

●机动车右转速度很低;

●行人过街安全,必要时设安全岛;

●行人过街距离很短;

●行人过街绿灯时间充足;

●过街平顺无台阶无障碍;

●行人过街区域清晰醒目;

●交叉口转角空间充足无障碍物。

从互联网上找到几个交叉口瘦身改造的非常不错的案例,以期和大家共同探讨交叉口改造的可行性和实操性,展望未来:

▲改造前

▲改造后

▲改造前

▲改造后

▲改造前

▲改造后

(注:上面三个改造案例来自互联网)

05

国外四种典型交叉口设计

一、分离式菱形立交

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立交特点

分离式菱形立交(Diverging Diamond Interchange),又称双交叉菱形立交, 最早建于法国,2003年由Gilbert Chlewicki 提出,并得到联邦公路管理局(FHWA)的重视和推广。法国某城市的分离式菱形立交实景图见图1。2009 年6 月,美国密苏里州春田市第一座分离式菱形立交竣工通车,至今全美已建成47 座分离式菱形立交。

一般菱形立交的2 对匝道在横向道路上形成2 个平面交叉口,分离式菱形立交与传统菱形立交的不同之处在于这2 个平交口之间的交通组织,横向道路的左转和直行车辆进入道路左侧行驶后,左转车辆可自由驶入匝道,不受信号灯控制,匝道上的左转车辆可直接汇入干道车流,因而平交口信号灯无需设置左转相位。

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交通组织设计

分离式菱形立交的交通组织设计如图2 所示,2 个平交口均由信号灯控制,信号相位设置为2 相位。横向相交道路的右转车辆不受信号灯控制,可直接右转至匝道,与对向的左转车辆汇合;左转和直行车辆通过平交口①后 ,进入道路左侧行驶,左转车辆可直接左转进入匝道,与对向的右转车辆汇合,直行车辆需通过平交口② ,继续进入道路右侧行驶。

分离式菱形立交的适用条件主要包括:高速公路或快速路与主次干道的交叉;横向相交道路或匝道的左转流量较大;上下匝道方向车流无直行需求。

二、连续流交叉口

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交叉口特点

连续流交叉口(Continuous Flow Intersection),又称Displaced Left-Turn Intersection,最早出现于墨西哥,但在美国得到广泛应用和推广,2006 年4 月,路易斯安那州巴吞鲁治市,美国第3 个连续流交叉口竣工通车。美国某城市的连续流交叉口实景图:

其设计思想是将左转车流与对象直行车流的冲突点提前到路段,以减少主交叉口的冲突点,简化主交叉口信号相位,通过路中交叉口与主交叉口的信号协调控制实现交通流的“连续”。

02

交通组织设计

连续流交叉口的左转和直行车辆的交通组织方式不同于传统平面交叉口(见图)。

(1)左转车辆的交通组织分为三步,第一步,左转车辆在交通标志标线的引导下,进入专左车道,到达路中交叉口① ;第二步,在路中交叉口遇到红灯时等待,信号灯变绿后,左转车辆通过路中交叉口,进入位于对向直行车道左侧的CFI 专用道,到达主交叉口② ;第三步,通过2 个交叉口的信号协调控制,当左转车辆到达主交叉口时,以绿灯不停车通过实现左转。

(2)直行车辆在主交叉口遇到红灯时等待,绿灯后行至路中交叉口,通过2 个交叉口的信号协调控制,直行车辆连续通过主交叉口和路中交叉口。

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优缺点

连续流交叉口的优缺点包括:信号相位由4 相位简化为2 相位,提高交叉口通行能力,减少平均延误;分离冲突点,改善交通安全;较传统交叉口,连续流交叉口需配置较多信号灯组,且右转车辆需信号灯控制。

连续流交叉口的适用情形包括:主干路与主干路的交叉;左转和直行流量均较大且相近的交叉口;连续流交叉口占地面积较大,适用于城市近郊道路交叉口的改造。

三、U 形回转交叉口

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交叉口特点

U 形回转交叉口(Restricted Crossing U-Turn Intersection),80 年代初Richard Kramer 首先提出这个设计方案,近些年来在美国得到广泛应用。美国某城市的U 形回转交叉口实景图:

与传统交叉口不同,U 形回转交叉口次要道路的左转与直行车辆先右转进入主要道路,到中央分隔带开口处掉头回到交叉口,直行车辆右转,左转车辆直行,其设计思想是采用车辆绕行的方式减少交叉口的冲突点,提高交叉口运行效率。

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交通组织设计

主要道路进入交叉口的车辆交通组织方式与传统交叉口相同,受信号灯控制(见图6)。

次要道路左转与直行车辆的交通组织:第一步,右转进入主要道路,与主要道路的直行车辆交织至最内侧车道;第二步,到达中央分隔带开口处,完成掉头;第三步,左转车辆行至交叉口,若遇红灯停车等待,绿灯直行;直行车辆与主要道路的直行车辆交织至最外侧车道,行至交叉口处右转。

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优缺点

U 形回转交叉口的优缺点包括:信号相位由4 相位简化为2 相位,提高交叉口通行能力,减少平均延误;减少交叉口冲突点,改善交通安全;显著提高主干路的通行能力与服务水平;行人与非机动车过街绕行距离长。

U 形回转交叉口的适用情形包括:交通性主干路与低等级道路的交叉;主干路有较宽的中央分隔带;次要道路进入交叉口的流量不大。

四、扇形交叉口

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交叉口特点

2000 年Jonathan Reid 提出一种新型交叉口设计方案,即扇形交叉口(Quadrant Roadway Intersection)。其设计思想是主交叉口禁止左转,利用十字交叉口某象限内的连接通道组织车辆左转,简化主交叉口信号相位,从而提高交叉口运行效率,改善主交叉口的拥堵状况。美国某城市的扇形交叉口实景图:

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交通组织设计

扇形交叉口左转车辆的交通组织如图所示:

东进口左转车辆的交通组织:直行并通过主交叉口①,行至交叉口②,左转进入连接通道,行至交叉口③左转,直行至主交叉口①,二次通过该交叉口。西进口左转车辆的交通组织:右转进入连接通道,行至交叉口③左转,直行并通过主交叉口①。南进口左转车辆的交通组织:行至交叉口③左转进入连接通道,行至交叉口②再次左转。北进口左转车辆的交通组织:直行并通过主交叉口①,行至交叉口③右转进入连接通道,行至交叉口②再次右转,最后直行并通过主交叉口①。

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优缺点

扇形交叉口的优缺点包括:主交叉口的信号相位由4 相位简化为2 相位,提高交叉口通行能力,缓解拥堵;改善主交叉口的交通安全;需配备3 个信号灯组,主交叉口与其他2 个交叉口信号灯组实行协调控制。

扇形交叉口的适用情形包括:现状拥堵的主干路—主干路交叉口改造,且交叉口以直行流量为主,左转流量较小;周边路网条件好,能在交叉口周围选出一条现状路作为连接通道。

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