陳艷

(柳州市市政設計科學研究院，廣西 柳州545006)

城市道路通行能力設計要點分析

陳艷

(柳州市市政設計科學研究院，廣西 柳州545006)

分析了城市道路設計通行能力及其計算方法，明確了設計通行性能與道路斷面通行量的關系。綜合分析了影響道路通行能力的基本因素，并分析總結了相關設計要點；最后提出了提高城市道路通行能力的設計措施，以改善城市交通效率。

城市道路；交通流；通行能力；設計要點

0 引言

通行能力是道路結構所能夠容納行駛車輛數(shù)量的性能量度，對于道路的橫斷面設計、路線規(guī)劃、交通運輸規(guī)范等具有重要的指導作用。隨著我國城鎮(zhèn)化建設的推進，城市道路的建設要求越來越高。一方面，在有限的土地資源下，道路結構應該盡可能少地占用公用資源；另一方面，還需要考慮一定時間內，因城市的發(fā)展引發(fā)的道路交通量的增長需求，避免嚴重堵車影響道路通行[1,2]。

通行能力的度量是單位時間內所能夠通過道路斷面的最大車輛數(shù)，可以指所有車道或單個車道，一般意義上指單個車道更具有比較性，且道路和交通狀態(tài)處于理想情形。市政道路交通具有連續(xù)性強、交通密度大、交叉口多和交通混合等特點，車輛的行駛規(guī)律和習性也顯然有別于公路道路。因此，需要明確地掌握城市道路通行能力的影響因素，從而找到提高通行能力和效率的城市道路設計方法，改善通行可靠性。

論文將首先給出城市道路設計通行能力的概念及其計算方法；其次，分析影響城市道路通行能力的主要因素，分析各種因素的內在機理；最后提出改善城市道路通行能力的設計方法，為城市道路的設計和交通管理提供參考。

1 道路設計通行能力及其計算

1.1 設計通行能力

道路結構在設計中需要根據(jù)承擔的服務交通流量確定道路的通行能力。不同服務水平下所要求的通行能力是有差異的，特別是對于城市的不同等級的道路結構。一般而言，道路設計通行能力與可能交通量存在如下關系：

式中：C設計為設計通行能力；C可能為可能通行能力，即實際道路和交通狀態(tài)下單位時間內可能通過的道路結構某一斷面的最大可能交通量；是給定的服務水平。

可以看出，對于相同的可能交通量C可能，如果道路的服務等級不一致，例如城市主干路、次干路和支路，其設計的通行能力也不一樣。道路的規(guī)劃設計中主要根據(jù)設計通行性能確定相關設計參數(shù)。

1.2 設計通行能力的計算方法

道路通行能力的計算一般以飽和交通流量為基礎，特別是對于城市道路交通。飽和流量的核心反應是道路交叉路口的交通流特點，如果飽和交通流量發(fā)生變化，則會引起道路交叉路口的交通信號周期、通行能力和紅綠燈時間等顯著差異，直接影響道路的規(guī)劃設計。

飽和流量的計算分析有多種方式[3]，例如交通密度方法和車頭時距方法，其中車頭時距的分析是最為常見的分析方法，其計算原理是：各個車輛進行排隊駕駛，從所排序的第4輛車或者第5輛車開始，車輛的跟車行駛逐漸趨于穩(wěn)定。該穩(wěn)定的車頭時距所對應的交通流量即為飽和交通流量。

2 道路通行能力的影響因素和設計要點

影響道路通行能力的因素眾多，從城市交通流的運行特點來看，主要影響因素是車道寬度、車道數(shù)量、道路線形、交通組成和交叉口設計等，以下進行詳細分析。

2.1 車道寬度

車道寬度是通行能力的重要影響因素，在城市道路設計中尤為重要。若車道寬度不足，車輛被限制在很小的橫向凈空范圍內駕駛，為了安全行駛車輛被迫降低行駛速度，且駕駛員一般傾向于在縱向保持較大的行駛凈空以彌補橫向凈空的不足。若車道寬度富余較大，則道路的寬度增加，擴大了對道路兩邊建筑土地的征用，給緊張的城市土地資源增加了更大的負擔[4]。綜上，盡量采用較小的車道寬度以追求最佳的道路設計質量和經(jīng)濟性。

通過圖1結合城市道路車輛運行的相關數(shù)據(jù)進行分析。散點圖是通過不同車道的飽和交通流量計算得到的數(shù)值，曲線是針對數(shù)據(jù)的最小二乘多項式優(yōu)化結果，獲得了飽和交通流量與車道寬度的變化規(guī)律?？梢钥闯觯弘S著車道寬度的加大（2.8～3.5 m），飽和交通流量顯著增大，這種增長趨勢基本是線性的；當超過3.5 m后，交通流量的增長趨勢變得緩慢，在3.5～4.0 m的范圍內，變化緩慢；當超過4 m后，雖然數(shù)據(jù)有限，沒有后續(xù)的實際數(shù)據(jù)走勢圖，但從擬合的曲線趨勢來看，后面基本趨于平緩。以上說明：在4 m以上的車道寬度，交通的集散性能已經(jīng)不受車道寬度限制；在3.5 m以下，交通通行能力受車道寬度影響非常顯著。綜合上述分析，對于城市道路結構，應該選擇車道寬度3.5～4.0 m，且3.5 m的車道寬度是較好的選擇。

圖1 車道飽和交通流量隨車道寬度的變化

2.2 車道數(shù)量

車道數(shù)量顯然影響道路通行能力。選擇最佳的車道數(shù)量可以達到最好的交通集散效率，但是由于車道數(shù)量的增減會非常顯著地影響通行能力，因此一般而言車道數(shù)量的可優(yōu)化空間不大，同時車道數(shù)量的確定需要考慮未來一段時間內的交通增長。

需要注意的是，為了使得城市交通的通行性能最佳，同時保障公共交通的運行，城市道路的車道設計往往考慮不同車型的車道通行問題。例如，超車道方便小型汽車和轎車通過，最外側車道方便載重貨車通行，而為了保障城市人員的公共出行，往往還會設置專用的公交車道。這些都是在考慮通行能力的基礎上，結合城市用地給出合理的車道數(shù)量設計。

2.3 道路線形

道路線形包含平曲線和豎曲線，平曲線包含直線段和曲線段，而豎曲線包含上下坡直線段和曲線段。其對道路通行能力的影響主要在曲線半徑和道路坡度兩個方面。

（1）曲線半徑。車輛在平曲線段上行駛會受到離心力作用，因此存在車輛與路面的橫向滑移或者傾覆。當曲線半徑過小，車輪摩擦不足于提供橫向離心力時，會導致嚴重的側滑和傾覆，影響行車安全。我國《城市道路設計規(guī)范》（CJJ 37—2012）給出了不同的設計行駛速度條件下，道路設計所應該遵從的最小平曲線半徑。豎曲線則影響行車的視野，同時豎曲線半徑過小會導致跳車現(xiàn)象，引發(fā)行車安全問題，因此也需要基于設計行車速度確定最小的豎曲線半徑。

（2）道路坡度。車輛的機動性能之一就是爬坡能力。我國很多城市處于山區(qū)，道路設計不可避免遇到較大的坡度，坡度大對于車輛的連續(xù)爬坡要求高，不可避免地影響到車輛的通行能力。設計中需要根據(jù)車輛的爬坡性能設計適宜的坡度和坡長，一般而言在設計時速20 km/h的情況下，道路的設計坡度不宜大于8%。

2.4 交通組成

城市道路交通顯著區(qū)別于公路交通的特點之一是混合交通流。雖然我國城市道路的設計中，機動車和非機動車實現(xiàn)分離行駛，但是低等級道路則是混合。另外，公交車輛、轎車、貨車也共同組成城市交通的基本載體。這種混合交通，因各種交通主體不同的交通選擇行為，不可避免地影響到整體的道路通行性能。

首先，貨車的混入，嚴重影響整個道路行駛的機動性。由于貨車載重較大，其外形大，機動性能又差，因此往往不傾向于超車、換道等，另一方面處于貨車周邊的輕型車輛則會傾向于保守駕駛，從而降低整體的道路通行能力。

其次，公共汽車也會影響道路通行。公交車外形較大，雖然其機動性尚好，但是經(jīng)常存在路面?？枯d客問題。如果載客點沒有進行很好地設計，而是在平直道路上直接?？?，則會顯著降低整個道路的通行性能。

最后，多車道交通行駛的關鍵是各種車型遵從交通規(guī)則，輕型車輛靠左行駛，重型車輛靠右行駛，才能極大提高整體道路的通行效率，降低車輛超車頻度，降低交通事故的發(fā)生概率。

2.5 交叉口設置

交叉口是城市道路交通的瓶頸。為了實現(xiàn)不同方向交通流的有序交換，需要交叉口和信號燈的使用，但是不合理的交叉口設計會降低通行性能，導致交通延誤。

直接的道路交叉設計包含十字型、T型、X型、環(huán)形和錯位交叉等，其中最合理的設計是十字交叉。十字交叉使各支路交通的視野廣，不存在視線盲區(qū)。如果因為道路和城市建設的原因需要進行斜交叉，則需要保證交叉角度大于45°以減少視線盲區(qū)，提高車輛通過交叉口的通行效率。

另外一種避免交叉口使道路通行能力降低的設計方法是采用立體交叉。這種設計方法在目前的發(fā)達城市應用廣泛，特別是交通量較大、車速較快的交叉區(qū)域。

3 提高道路通行能力的設計措施

通過對上述影響城市道路通行能力因素的分析，對于提高通行能力的設計措施，可以從以下幾個方面進行改善。

（1）合理確定城市道路的車道數(shù)量和車道寬度。車道寬度以3.5 m最佳。

（2）交叉口是道路的瓶頸，相關調查表明[5]60%的城市交通事故都發(fā)生在交叉口。因此盡可能減少畸形和錯位交叉口，采用十字型交叉，消除交叉口的視野盲區(qū)，并減少非機動車和行人對交叉口交通的影響。

（3）提高有效的道路面積，通行道路面積與道路設計進行完全的分離設計。

（4）采用渠化設計。對道路交叉口進行系統(tǒng)地渠化改造可以極大提高其通行效率，使得路段通行能力和路口通行能力相匹配。增加進出的車輛數(shù)量，縮小進出車道寬度等方式。

（5）設置公交車?？空?，減少因公交車停靠對整體道路交通的影響。一般而言，?？奎c應該設置在交叉口下游出口道，距離出口100 m以外的位置。

（6）優(yōu)化交叉口信號燈的時間。根據(jù)該路段的各方面交通流在各個時間段的通行情況，優(yōu)化配時，使得通行效率最佳化。

4 結 論

在城市用地及其緊張的情況下，城市道路的設計應該充分發(fā)揮道路的通行能力。論文首先明確了道路設計通行能力的基本概念及其計算方法；其次針對影響道路通行能力的車道寬度、車道數(shù)量、道路線形、交通組成、交叉口設置等主要因素，進行了詳細的分析和設計要點解析；最后，給出了提高道路通行能力的若干設計措施。

[1]楊小寶,王文凱.道路通行能力研究現(xiàn)狀及展望[J].中外公路, 2006,26(4):217-220.

[2]周鳳耀,卜伶俐,曾菲圓,等.城市道路通行能力的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J].公路與汽運，2013(1):32-6.

[3]李家杰,鄭義.影響城市道路通行能力因素分析 [J].城市道橋與防洪，2006(3):19-21.

[4]胡章立,賀平,羊明.城市道路車道寬度對通行能力的影響分析[J].城市道橋與防洪,2012(1):1-2.

[5]張敏江,劉欣,董是.交通事故對城市道路通行能力影響分析[J].公路.2014，59(10):194-7.

西部大開發(fā)“十三五”規(guī)劃出爐

經(jīng)國務院批準，國家發(fā)改委近日對外公布《西部大開發(fā)“十三五”規(guī)劃》（以下簡稱《規(guī)劃》）。這是國務院批復的第四個西部大開發(fā)五年規(guī)（計）劃。

《規(guī)劃》對“十三五”時期西部大開發(fā)進行了全面部署：到2020年如期全面建成小康社會，地區(qū)生產(chǎn)總值和城鄉(xiāng)居民收入比2010年翻一番以上，經(jīng)濟社會發(fā)展水平與全國差距明顯縮??；按常住人口計算的城鎮(zhèn)化率達到54%以上；居民人均可支配收入由16 868元（2015年）增至26 000元（2020年）。

U412.37

B

1009-7716（2017）03-0033-03

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2017.03.009

2016-12-21

陳艷（1981-），女，廣西柳洲人，工程師，從事路橋設計工作。