李由，金輝，洪杰，何春木，王先兵

LI You, JIN Hui, HONG Jie, HE Chun-mu, WANG Xian-bin

（臺(tái)州學(xué)院）

(Taizhou University）

1 引言

城市道路既是城市交通和市政管線的載體，又是城市景觀和城市公共空間的重要組成部分，在很大程度上影響著城市空間結(jié)構(gòu)、用地布局以及城市各項(xiàng)功能的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。一方面，道路空間的優(yōu)化設(shè)計(jì)應(yīng)注重維護(hù)所有道路活動(dòng)者特別是慢行和公共交通出行者的空間權(quán)利；歐洲城市在支路等級(jí)道路保障公交路權(quán)優(yōu)先，以荷蘭和丹麥為代表的西北歐國(guó)家建成了系統(tǒng)化、網(wǎng)絡(luò)化的慢行交通系統(tǒng)，有效保障了非機(jī)動(dòng)車和行人的出行路權(quán)[1-3]。2003年，美國(guó)精明增長(zhǎng)聯(lián)盟負(fù)責(zé)人大衛(wèi)·哥德堡提出了“完整街道”的明確概念，以建設(shè)安全、綠色、活力的街道為目標(biāo)[4]。紐約市交通運(yùn)輸局致力于將紐約建成路權(quán)平等、公交優(yōu)先、自行車和行人友好度最高的城市之一[5-6]。另一方面，城市市政基礎(chǔ)設(shè)施的種類和規(guī)模不斷增加，地下綜合管廊的布置給道路地下空間的合理利用提出了更高的要求。李朝陽(yáng)等[7]指出在道路橫斷面設(shè)計(jì)時(shí)路側(cè)帶、非機(jī)動(dòng)車道的寬度尺寸往往是由管線布置而不是交通的需要決定的。本人從完整的城市道路功能角度對(duì)城市道路的各項(xiàng)功能及其實(shí)現(xiàn)形式進(jìn)行梳理（見表1），運(yùn)用人體工程學(xué)和混合交通流沖突概率模型,研究從平面到立體、從地面到地下的道路空間綜合利用方式，特別是地下綜合管廊與人非共板路側(cè)帶斷面的空間耦合優(yōu)化和可行的一體化布置方案。

表1 城市道路功能及實(shí)現(xiàn)形式

2 人非共板路側(cè)帶空間設(shè)計(jì)

2.1 慢行交通一體化和人非共板路側(cè)帶斷面

城市道路橫斷面由機(jī)動(dòng)車道、非機(jī)動(dòng)車道、人行道、分車帶、綠化設(shè)施帶等組成，其中人行道、綠化設(shè)施帶等組成路側(cè)帶。慢行交通一體化模式是指在城市道路斷面設(shè)計(jì)中通過(guò)將非機(jī)動(dòng)車道和人行道布置在同一平面板塊上，降低或消除人行道與非機(jī)動(dòng)車道之間的高程差，科學(xué)設(shè)置非機(jī)動(dòng)車道和人行道的斷面形式，壓縮和優(yōu)化斷面寬度的尺寸，使非機(jī)動(dòng)車道和人行道在空間資源和時(shí)間資源上可以互相借用的設(shè)計(jì)方案，工程實(shí)踐中主要是指人非共板路側(cè)帶斷面形式[8-9]。

近年來(lái)機(jī)動(dòng)車出行量增長(zhǎng)迅速，非機(jī)動(dòng)車和行人出行不便。有學(xué)者提出應(yīng)該對(duì)傳統(tǒng)的道路空間，特別是非機(jī)動(dòng)車道和人行道的空間進(jìn)行優(yōu)化。例如，從表面上看，機(jī)動(dòng)車、非機(jī)動(dòng)車、行人各行其道，提高了交通安全性，但實(shí)際上機(jī)、非、行人在同一條道路上的同時(shí)優(yōu)先意味著都不優(yōu)先[7]。大量非機(jī)動(dòng)車道往往被閑置，加之機(jī)非分隔帶的限制，非機(jī)動(dòng)車道難以被充分利用，導(dǎo)致道路資源嚴(yán)重浪費(fèi)。合理的道路橫斷面形式應(yīng)盡量減少不利于道路空間有效利用的物理分隔，便于將來(lái)隨交通流的變化適時(shí)進(jìn)行改造。另外，機(jī)動(dòng)車和非機(jī)動(dòng)車之間速度差較大，存在嚴(yán)重的機(jī)非干擾。機(jī)動(dòng)車占用非機(jī)動(dòng)車道進(jìn)行行駛和停靠,侵占非機(jī)動(dòng)車的路權(quán)，阻斷非機(jī)動(dòng)車的連續(xù)通行，影響其通行安全；機(jī)動(dòng)車的噪聲和尾氣降低了慢行交通的出行舒適度。同時(shí)，非機(jī)動(dòng)車干擾和降低了外側(cè)機(jī)動(dòng)車道的通行能力，形成阻滯干擾和摩擦干擾；非機(jī)動(dòng)車影響公交車和出租汽車的?？亢统丝蜕舷萝嚕纬晒步煌ㄜ囌镜钠款i，降低公共交通的運(yùn)行效率[11-12]。

慢行交通流由于速度較低且非機(jī)動(dòng)車和行人兩者之間的速度差也較小，具有可膨脹與可壓縮的特性[10]，更加適合于進(jìn)行同平面布置。

表2 人非共板路側(cè)帶斷面的優(yōu)點(diǎn)

2.2 人非共板路側(cè)帶斷面的優(yōu)、缺點(diǎn)和優(yōu)化措施

通過(guò)綜合比較（見表2、表3），人非共板路側(cè)帶斷面在城市道路空間有限的情況下，采取機(jī)動(dòng)車和慢行交通之間“絕對(duì)分行”，行人和非機(jī)動(dòng)車之間“適當(dāng)混行”的解決方式，平衡了道路設(shè)計(jì)中通行效率和路權(quán)公平之間的矛盾。它首先保證了非機(jī)動(dòng)車和行人的出行安全，保障了機(jī)動(dòng)車的通行效率和公共交通的運(yùn)行不受干擾，適當(dāng)增大路側(cè)帶的寬度便于布置公共交通的配套設(shè)施，同時(shí)為地下綜合管廊的敷設(shè)預(yù)留了地下空間，提高了道路的綜合空間利用率。因此，人非共板路側(cè)帶是國(guó)內(nèi)城市道路設(shè)計(jì)中值得運(yùn)用和推廣的道路斷面形式，下面針對(duì)其具體斷面形式和斷面尺寸的優(yōu)化進(jìn)行研究。

表3 人非共板路側(cè)帶斷面的缺點(diǎn)和解決措施

2.3 人非共板路側(cè)帶斷面形式

人非共板路側(cè)帶斷面按非機(jī)動(dòng)車道、人行道和綠化設(shè)施帶的不同位置分為以下幾種不同的斷面形式（見表4）。其中斷面形式一和國(guó)內(nèi)現(xiàn)有城市道路常用路側(cè)帶布置形式一致，便于施工改造，并且有利于公交站臺(tái)、出租汽車停靠點(diǎn)和非機(jī)動(dòng)車停放布置，是實(shí)踐采用較多的人非共板路側(cè)帶斷面形式。

2.4 人非共板路側(cè)帶斷面尺寸

根據(jù)人體工程學(xué)和相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范，研究人非共板路側(cè)帶斷面中非機(jī)動(dòng)車道、人行道和綠化設(shè)施帶的斷面尺寸，提出滿足最小通行能力要求的“極限尺寸”和滿足日常通行能力要求的“推薦尺寸”。基于人非混合交通流的沖突模型，提出適合不同道路等級(jí)的人非共板路側(cè)帶斷面尺寸組合。

2.4.1 人行道

人體正面通行寬度為0.55m～0.6m，考慮人體步行擺動(dòng)幅度和兩側(cè)緩沖空間，1條人行帶寬度宜為0.75m。如考慮車站、碼頭等人流密集場(chǎng)所和盲人、殘疾人通行需求，1條人行帶可加寬為0.9m[14-15]。人行道應(yīng)布置不少于2條人行帶以滿足雙向通行要求，并且總寬度為單條人行帶寬度的若干整數(shù)倍。因此，人行道最小寬度為0.75m×2=1.5m，并且滿足一側(cè)盲人或輪椅0.9m和一側(cè)行人0.6m同時(shí)交會(huì)通行的要求，可作為滿足人行道最小通行要求的極限尺寸。根據(jù)相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范，各級(jí)城市道路人行道的最小寬度為2m～4m，一般值為3m～5m，可作為滿足人行道日常通行要求的推薦 尺寸。

表4 人非共板路側(cè)帶斷面形式[13]

2.4.2 非機(jī)動(dòng)車道

根據(jù)相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范，1條自行車道的寬度可按照自行車車身寬度0.6m和行駛時(shí)的左右擺幅寬度各0.2m計(jì)算，規(guī)定為1.0m。1條三輪車道的寬度，按照三輪車車身寬度1.25m，加上左右載物寬度各0.2m和行駛時(shí)的左右擺幅寬度各0.2m，規(guī)定為2.0m。電動(dòng)自行車或助動(dòng)車的速度較快，通行寬度應(yīng)大于普通自行車通行寬度，一般可取1.2m～ 1.5m。

當(dāng)非機(jī)動(dòng)車靠邊行駛時(shí)，受道路的緣石、護(hù)攔、側(cè)墻、雨水進(jìn)水口、路面平整度和綠化植物的影響，要求設(shè)置0.25m的安全距離，因此1條單向非機(jī)動(dòng)車道寬度為1m+0.25m×2=1.5m。通常道路一側(cè)非機(jī)動(dòng)車道一般應(yīng)布置不少于2條自行車道，寬度≥2.5m，以滿足雙向通行要求，并且寬度為2.5m的非機(jī)動(dòng)車道也能滿足電動(dòng)自行車1.5m和普通自行車1m同時(shí)交會(huì)通行的要求，兼顧了三輪車2m的通行，可以作為滿足非機(jī)動(dòng)車道最小通行要求的極限尺寸。按照非機(jī)動(dòng)車道寬度應(yīng)為一條自行車道寬度的若干整數(shù)倍的規(guī)定[14]，各級(jí)城市道路非機(jī)動(dòng)車道的最小寬度為3m～5m，設(shè)置路緣帶后的一般值為3.5m～5.5m，可作為滿足非機(jī)動(dòng)車道日常通行要求的推薦尺寸。

2.4.3 綠化設(shè)施帶

綠化帶和設(shè)施帶通常設(shè)置在路側(cè)帶最外側(cè)，位于機(jī)動(dòng)車道和慢行交通廊道之間，為了便于公共交通和慢行交通相互銜接和轉(zhuǎn)換可以布置：公交站臺(tái)、出租汽車?？奎c(diǎn)、公共自行車或共享單車存取點(diǎn)、非機(jī)動(dòng)車停放區(qū)等交通配套設(shè)施。由于其不承擔(dān)交通通行功能，也是設(shè)置消防設(shè)施、市政管線和地下綜合管廊檢修通道的理想位置。因此，綠化帶和設(shè)施帶的空間尺寸應(yīng)滿足上述功能的空間需求。

根據(jù)相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范，當(dāng)單排種植行道樹時(shí)，綠化帶最小寬度為1.5m；設(shè)施帶根據(jù)不同設(shè)施設(shè)置時(shí)占用寬度為 0.5m～1.5m，并可與綠化帶結(jié)合設(shè)置。常規(guī)公交站臺(tái)寬度不宜小于2m，條件受限時(shí)，不得小于1.5m。非機(jī)動(dòng)車根據(jù)停放角度的不同，單排停車所需寬度為 1m～2m。地下綜合管廊的人員出入口、逃生口、吊裝口、進(jìn)風(fēng)口、排風(fēng)口等洞口尺寸不應(yīng)小于1m×1m[16]，寬度為1m～2m。

綜合考慮，綠化帶結(jié)合設(shè)施帶設(shè)置為綠化設(shè)施帶時(shí)，同時(shí)滿足道路綠化、道路附屬設(shè)施、交通設(shè)施和地下綜合管廊布置的最小極限尺寸為1.5m；推薦尺寸為2m。

2.4.4 人非共板斷面的通行寬度

陳峻等[17]通過(guò)建立人非共板混合交通流模型，

式中：TCcb為自行車交通總沖突數(shù)；TCcbp為超越?jīng)_突數(shù)；TCcbm為相遇沖突數(shù)；fp、fm分別為超越?jīng)_突和相遇沖突的權(quán)重因子。

研究表明隨著人非共板通行寬度的增加，交通沖突強(qiáng)度值均呈現(xiàn)減少的趨勢(shì)。自行車相遇對(duì)向行人沖突、自行車超越行人沖突強(qiáng)度明顯大于自行車超越自行車沖突以及電動(dòng)自行車超越自行車沖突強(qiáng)度。

王殿海等[18]通過(guò)建立非機(jī)動(dòng)車和行人的全阻擋沖突頻率計(jì)算模型，設(shè)在單位長(zhǎng)度L(1km)內(nèi)單向行駛的人非共板內(nèi)發(fā)生同向全阻擋沖突的頻率為d，行人流量為Qp，且假定行人帶內(nèi)行人數(shù)量服從泊松分布：

其中：

πi 為發(fā)生全阻擋的次數(shù)；i =0,1, 2,…,S；S為行人帶總數(shù)，s為行人間距，則S=L/s，其中L=1km，s=0.5 m，則S=2000；

vi為第i個(gè)行人帶步速；u為非機(jī)動(dòng)車速度；W為人行道寬度；m為平均行人數(shù)。

計(jì)算發(fā)現(xiàn)同向全阻擋沖突頻率隨著人非共板通行寬度的增加而下降。當(dāng)平均行人數(shù)m=5時(shí)，通行寬度為3m的沖突頻率d已經(jīng)超過(guò)0.8，產(chǎn)生了嚴(yán)重?fù)矶?；?dāng)通行寬度提高為4m時(shí),d值接近0.4,當(dāng)通行寬度達(dá)到5m～6m時(shí)，d值不超過(guò)0.1（見圖1）。

圖1 同向全阻擋頻率計(jì)算曲線對(duì)比

2.5 人非共板路側(cè)帶斷面的尺寸組 合

上述模型計(jì)算結(jié)果顯示，人非共板路側(cè)帶斷面的通行寬度應(yīng)達(dá)到4m，宜達(dá)到5m～6m及以上。路側(cè)帶總寬度為5.5m～6m的現(xiàn)有城市道路，可以依據(jù)“極限尺寸”進(jìn)行人非共板路側(cè)帶斷面改造。新建城市道路可以根據(jù)道路等級(jí)和行人、非機(jī)動(dòng)車的實(shí)際交通量，在路側(cè)帶總寬度為7m～10m的范圍內(nèi)，靈活選用不同的路側(cè)帶寬度尺寸組合（見 表5）。

表5 人非共板路側(cè)帶斷面寬度尺寸組合（單位/m）

3 地下綜合管廊空間設(shè)計(jì)

3.1 地下綜合管廊

地下綜合管廊(日語(yǔ)為“共同溝”，英文為The underground pipeline colligate alure or Utility Tunnel），是建于城市地下用于容納兩類及以上城市工程管線的構(gòu)筑物及附屬設(shè)施[16]。地下綜合管廊雖然在設(shè)計(jì)、施工難度和造價(jià)要高于傳統(tǒng)的直埋式和架空式管線，但具有：管線集中布置、避免重復(fù)開挖、日常檢修和維護(hù)方便、具有防災(zāi)抗災(zāi)能力的突出優(yōu)點(diǎn)。國(guó)內(nèi)城市新建管廊多數(shù)采用矩形斷面的現(xiàn)澆混凝土綜合管廊結(jié)構(gòu)，以下針對(duì)不同艙室數(shù)量的矩形斷面管廊所需地下空間作重點(diǎn)研究。

3.2 地下綜合管廊截面形式和截面尺寸

地下綜合管廊的截面形式和尺寸應(yīng)根據(jù)所納入管線的種類、數(shù)量、預(yù)留空間等確定。

3.2.1 入廊管線種類和兼容性

給水、雨水、污水、再生水、燃?xì)?、熱力、電力、通信等市政管線可納入地下綜合管廊。根據(jù)相關(guān)規(guī)范，有些管線應(yīng)避免同艙布置或者必須獨(dú)立布置。綜合考慮管線同艙敷設(shè)的兼容性和管廊空間利用的經(jīng)濟(jì)性，可以把常用管廊截面歸納為單一管線艙（單一艙）和多管線綜合艙（綜合艙）的組合。

3.2.2 地下綜合管廊截面尺寸

綜合管廊斷面應(yīng)滿足管線安裝、檢修、維護(hù)作業(yè)所需要的空間要求。管廊內(nèi)部?jī)舾卟灰诵∮?.4m，管廊內(nèi)雙側(cè)設(shè)置支架或管道時(shí)檢修通道凈寬不宜小于1.0m，單側(cè)設(shè)置支架或管道時(shí)檢修通道凈寬不宜小于0.9m，配備檢修車時(shí)檢修通道凈寬不宜小于2.2m[16]。根據(jù)國(guó)內(nèi)城市工程案例數(shù)據(jù)[19-20]，單艙管廊如單側(cè)布置管線，內(nèi)尺寸寬度為1.7m～2m，加上管廊兩側(cè)壁厚各0.3m～0.4m，外尺寸寬度約為2.5m～3m；如雙側(cè)布置管線，外尺寸寬度約為3m～4m。雙艙管廊如采用1個(gè)綜合艙結(jié)合1個(gè)單一艙，外尺寸寬度約為5.5m～6.5m；如采用2個(gè)綜合艙，外尺寸寬度約為7m～7.5m。三艙管廊一般采用1個(gè)綜合艙結(jié)合2個(gè)單一艙，或2個(gè)綜合艙結(jié)合1個(gè)單一艙，外尺寸寬度約為8m～10m（見表6）。

表6 地下綜合管廊截面類型和外尺寸一覽表

3.3 綜合管廊和人非共板路側(cè)帶斷面一體化方案

通過(guò)兩者空間尺寸的耦合比較，5.5m～10m的人非共板路側(cè)帶斷面地下空間可以滿足從單艙到三艙的地下綜合管廊布置要求。干、支線地下綜合管廊和纜線管廊的主體宜設(shè)置在道路綠化設(shè)施帶和人非共板通行斷面下，管廊位于地面的人員檢修出入口、通風(fēng)口宜設(shè)置于綠化設(shè)施帶內(nèi),管線吊裝口、投料口等大型開口宜設(shè)置于綠化設(shè)施帶或人非共板通行寬度范圍內(nèi)(見圖2、圖3）。

圖2 地下綜合管廊和人非共板路側(cè)帶斷面空間耦合優(yōu)化

圖3 地下綜合管廊和人非共板路側(cè)帶斷面一體化方案截面

4 結(jié)語(yǔ)

路側(cè)帶地下空間是布置地下綜合管廊比較理想的位置，有利于減輕綜合管廊所受地面壓力，降低埋設(shè)深度，方便維護(hù)管理。本文面向城市道路空間綜合開發(fā)的發(fā)展趨勢(shì)，側(cè)重于對(duì)地面慢行交通和地下綜合管廊的空間布置進(jìn)行耦合優(yōu)化，為城市道路設(shè)計(jì)實(shí)踐提供滿足使用要求且符合現(xiàn)行設(shè)計(jì)規(guī)范的道路斷面優(yōu)化布置形式和空間尺寸參數(shù)。

根據(jù)地下綜合管廊和地面人非共板路側(cè)帶斷面的空間耦合優(yōu)化分析，不同等級(jí)城市道路布置路側(cè)帶斷面的設(shè)計(jì)方案如下：

①現(xiàn)有城市道路路側(cè)帶可采用 5.5m～6m寬度的人非共板路側(cè)帶斷面進(jìn)行改造，地下可以布置2.5m～4m的單艙或5.5m～6m的雙艙截面地下綜合管廊。

②新建城市支路路側(cè)帶可采用 7m～8m寬度的人非共板路側(cè)帶斷面,地下可以布置2.5m～4m的單艙或 5.5m～7.5m的雙艙截面地下綜合管廊。

③新建城市次干道路側(cè)帶可采用8-9m寬度的人非共板路側(cè)帶斷面，地下可以布置5.5m～7.5m的雙艙或8m～9m的三艙截面地下綜合管廊。

④新建城市主干道路側(cè)帶可采用 9m～10m寬度的人非共板路側(cè)帶斷面，地下可以布置8m～10m的三艙截面地下綜合管廊。