交叉口渐变段线形变化规律研究

交叉口渐变段线形变化规律研究

王峰郑泽方和西银

济南市公安局交通警察支队

摘要：城市道路分为交叉口与路段两部分，路段上的来车到达交叉口时往往会面临道路拓宽的情形。面对这种如何的设计交叉口的拓宽段与渐变段长度即线形才能有效的使车辆安全、驾驶员舒适的通过渐变段，过度至交叉口进口道。采用合理的渐变段的长度与线形,能够有效的改善交叉口的通行条件,提高交叉口的通行能力。

关键词：交叉口;拓宽设计;渐变段长度;渐变段线形

1交叉口进口道机动车流运行特点

由于指路标志提前设置，驾驶员驾驶车辆行驶至临近交叉口拓宽段时，已经对车辆在前方路口是否需要左转还是直行有了基本判断；由于分道标志的提前设置，驾驶员也了然前方交叉口进口道有几个车道及车道功能是什么；再由路口是信号控制路口，驾驶员通过观察信号灯的颜色也做出响应的反应。正常情况，车辆通过路口不论是左转车辆、直行车辆还是右转车辆，由于进口道车道宽度变窄的原因，从安全的角度考虑，都会选择减速慢行通过。

2交叉口渐变段线形现状问题分析

我国现很多三线、四线城市，在平面交叉口渠化设计这一方面技术还是非常落后的，也因为渐变段的长度即线形设计没有明确的规范标准，以至于往往会设计出另驾驶员驾车行驶相当别扭的流线，甚至很多地方干脆不施画交叉口渐变段标线。在很大程度上降低了交叉口的通行能力与车辆安全变道可靠性。

3交叉口渐变段线形

3.1路口展宽有利用分隔带展宽、两侧展宽和单侧展宽三种方式。

（1）当设有较宽中央绿化带（一般不小于4.5米）或较宽侧绿化带（一般不小于3米），或当道路两侧用地条件较好，可采用利用分隔带展宽或两侧展宽的方式。

（2）当道路一侧用地条件受到限制时，可对道路进行单侧展宽，根据各方向的转向交通量布设转向车道数及直行车道数，通过中线偏移等方式对进口道进行展宽设计。

（3）交叉口设计一定要结合地形条件，当进口道展宽用地紧张时，如出口道一侧有地，可以通过偏移道路中线，往出口道一侧展宽。通过偏移道路中线，将行车道往出口道一侧偏移，由此来增加进口道的车道数量，提高交叉口的通行能力。

3.2路口展宽渐变段取值计算

受用地限制，进口车道所在一侧不能展宽时，可以通过偏移道路中心线，将路口段的道路向出口车道一侧进行偏移，这种做法在各地得到了大量使用，但由于渐变段长度取用不合适也带来了一些问题，由于偏移值过大、渐变段长度取值过短，导致驾驶员要在极短时间内频繁转换方向；且由于渐变段过短，导致过渡的曲线半径过小，产生过大的横向力，造成车辆横向漂移和碰擦等事故时常发生。

由此可见，渐变段设计，包括渐变段圆曲线半径以及渐变段长度取值两个问题。

（1）关于渐变段圆曲线半径取值

渐变段实际上是一组S曲线，渐变段长度直接影响到S曲线的参数，曲线半径过小，可能导致过大的离心力，造成行车横向漂移和碰擦事故。现行规范对待渐变段取值，并不像对待道路主线那般重视，渐变段设计缺少独立的平面线形设计，S曲线半径可能取值偏小。

根据汽车行驶在曲线上的力的平衡方程式：i+μ=

其中：i为路面横坡；μ为横向力系数；V为行车速度；R为曲线半径。

从上式可得知，（i+μ）与速度的平方成正比，与圆曲线半径成反比。若曲线半径取值过小，则（i+μ）将变大，离心力过大，容易导致车辆横向漂移甚至翻侧。

因此，横向力系数μ值的大小影响着汽车的稳定程度、乘客的舒适感、燃料和轮胎的消耗以及其他方面，所以μ值的选用应保证汽车在圆曲线上行驶时的横向抗滑稳定性，以及乘客的舒适和经济的要求。

μ值的选用还应考虑汽车营运的经济性。根据试验分析，汽车在弯道上行驶时与在直线上行驶相比，当μ=0.10时，燃料消耗增加10%，轮胎磨耗增加1.2倍；当μ=0.15时，燃料消耗增加20%，轮胎磨耗增加2.9倍。因此，在计算最小圆曲线半径时，μ值小于0.15为宜。根据城市道路特点，超高横坡度规定值较小。城市道路往往是机非混行，交叉口较多，一般车速偏低，因此μ值可加大些。

横向力因（μ+i）叠加而增大，为了安全，建议渐变段S曲线的设计速度采用较大值来进行连接曲线设计。根据设计速度与横向力系数最大值的关系，考虑到道路横坡i一般为2%。

（2）关于渐变段长度取值

对于渐变段长度取值，《城市道路工程设计规范》（CJJ37-90）中，平面交叉章节并未做出明确规定；立体交叉章节对平行式变速车道过渡段长度有要求。

另外《城市道路交叉口设计规程》（CJJ152-2010）对渐变段长度取值作出以下规定：进口道渐变段长度按车辆以70%路段设计车速行驶3s横移一条车道时来计算确定；渐变段最小长度不应少于：支路20m，次干路25m，主干路30m~35m。出口道渐变段长度不应小于20m。

根据进口道渐变段长度按车辆以70%路段设计车速行驶3s横移一条车道，车道宽3.5m来计算，不同设计车速不同展宽宽度。综合多本规范对渐变段长度的要求，发现较旧的规范仅仅规定渐变段长度为一固定值，并未考虑到不同的展宽宽度所需的长度要求；而仅有《城市道路交叉口设计规程》（CJJ152-2010）根据不同的展宽宽度情况，对进口道渐变段长度提出要求，但当展宽宽度较大时，计算结果明显不合理；另外，此规范对出口道渐变段长度要求不应小于20m，要求亦过于笼统。

路口车道展宽有利用分隔带展宽、两侧展宽和单侧展宽三种方式。交叉口渠化设计需根据交通量分析、不同的用地情况、道路等级等因素，采取不同的展宽方式。因此交叉口展宽，单侧展宽宽度超过一个车道宽的情况时有发生，同时，亦会发生展宽仅有1、2米的情况。因此，仅仅按上述规范要求进行渐变段长度取值并不合理。

根据本文关于渐变段的圆曲线半径取值的探讨以及渐变段实际上是一组S曲线的理论，若按最不利情况考虑，渐变段处于最短情况下，则圆曲线与圆曲线直接相接，中间没有直线存在。

结语：

合理的渐变段长度及线形能有效的增加交叉口车辆变道的安全性与交叉口的通行能力，对提高车辆出行安全、降低事故发生率、缓解交通拥堵都有至关重要的作用，所以在渐变段的长度及线形设计这块还得精细设计，不容轻视。

参考文献：

[1]司马晓，周敏，陈荣深圳五层次规划体系种严谨的规划结构的探索城市规划.1998.（3）：27-28

[2]日交通工程研究会编刘春华，刘璨译平面交叉口的规划与设计北京：中国建筑工业出版社.1998

[3]德道路与交通工程研究学会编李克平译交通信号控制指南一德国现行规范北京：中国建筑工业出版社，2006