江劍英， 廖偉豪， 吳 昊

(珠海市規(guī)劃設(shè)計研究院， 珠海 519000)

0 引言

城市道路平面交叉口規(guī)劃設(shè)計的科學(xué)性及合理性直接影響城市路網(wǎng)的運(yùn)行狀況，在規(guī)劃控制及工程設(shè)計中有明確的國家規(guī)范《城市道路交叉口規(guī)劃規(guī)范(GB 50647—2011)》《城市道路交叉口設(shè)計規(guī)程(CJJ 152—2010)》以及《城市道路工程設(shè)計規(guī)范(CJJ37—2012)》作為指導(dǎo). 但是，經(jīng)過多年多地的城市交通實踐檢驗證明現(xiàn)有國家規(guī)范部分規(guī)定過于機(jī)械化，對不同的交通環(huán)境設(shè)計要素欠缺考慮.

國內(nèi)外學(xué)者關(guān)于右轉(zhuǎn)交通組織設(shè)計的考慮主要有2個方面：①右轉(zhuǎn)交通組織設(shè)計對交叉口運(yùn)行效率的影響；②右轉(zhuǎn)交通組織設(shè)計對機(jī)、非、人等交通參與者之間交通沖突的影響. 美國通行能力手冊(HCM)、加拿大《信號控制交叉口通行能力導(dǎo)則(第3版)》等均對右轉(zhuǎn)交通設(shè)計關(guān)于交叉口通行能力的影響給出了數(shù)學(xué)表達(dá)式，但是國內(nèi)交通流特征及交通環(huán)境與國外有較大差異性，直接套用國外的經(jīng)驗往往存在較大的不適應(yīng)性.

筆者從平面交叉口右轉(zhuǎn)彎機(jī)動車通行效率與交通安全性2個角度出發(fā)，對珠海市中心城區(qū)部分道路抽樣調(diào)查數(shù)據(jù)分析研究右轉(zhuǎn)彎車速的影響因素，在利用SPSS對數(shù)據(jù)進(jìn)行描述性統(tǒng)計分析的基礎(chǔ)上，建立相鄰路段設(shè)計速度差與右轉(zhuǎn)彎車速之間的數(shù)量關(guān)系，并對道路因素及非道路因素與右轉(zhuǎn)彎車速之間的關(guān)系進(jìn)行多元回歸分析，為平面交叉口精細(xì)化設(shè)計提出了一種優(yōu)化方向.

1 右轉(zhuǎn)彎車速及半徑的理論研究及規(guī)范規(guī)定

英國交通研究實驗室對車速以及車速離散型與交通事故之間的關(guān)系進(jìn)行了研究，結(jié)果表明平均車速與車速之間的差值越大，交通流運(yùn)行越不穩(wěn)定，事故率越高[1]. 張亞平等[2]采用灰色聚類法對右轉(zhuǎn)機(jī)動車與行人的沖突區(qū)域搭建安全評價模型，對處理右轉(zhuǎn)彎機(jī)動車與人行過街沖突有較好的理論指導(dǎo)作用；陳麗霞等[3]對慢行交通干擾下右轉(zhuǎn)機(jī)動車的通行能力進(jìn)行量化分析，對平面交叉口的精細(xì)化設(shè)計提供了較好的技術(shù)支撐.

《城市道路交叉口規(guī)劃規(guī)范(GB 50647—2011)》中明確了平面交叉口右轉(zhuǎn)彎進(jìn)口道設(shè)計車速[4]；《城市道路工程設(shè)計規(guī)范(CJJ37—2012)》中對交叉口的設(shè)計車速規(guī)定為：“平面交叉口內(nèi)的設(shè)計速度宜為路段的0.5～0.7倍”[5]. 但是，根據(jù)以上規(guī)定進(jìn)行道路交叉口設(shè)計時，會存在以下幾個問題：①忽略了車型的因素；②與道路等級適應(yīng)性不強(qiáng)，且未明確轉(zhuǎn)彎設(shè)計車速取值的路段為進(jìn)口道還是出口道的問題，同時周鍵煒[6]指出現(xiàn)行的規(guī)范規(guī)定道路設(shè)計速度彈性過大，不利于設(shè)計取值.

根據(jù)上?！督值涝O(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》(DG/TJ 08-2293—2019)以及其他相關(guān)規(guī)范可知，國內(nèi)關(guān)于路緣石轉(zhuǎn)彎半徑的確定方法有2種理論計算依據(jù)，分別是基于車輛行駛橫向穩(wěn)定性的最小轉(zhuǎn)彎半徑計算方法和基于車輛極限狀態(tài)下的最小轉(zhuǎn)彎半徑計算方法[7]. 需要說明的是，在理論計算過程中一般將車輛右轉(zhuǎn)最小半徑視為路緣石轉(zhuǎn)彎半徑，但是實際交通運(yùn)作中路緣石半徑不等于車輛實際的轉(zhuǎn)彎半徑. 實測表明，在無右轉(zhuǎn)渠化專用道的情況下，轉(zhuǎn)彎半徑越小，車輛越會靠近道路中心線完成轉(zhuǎn)彎，實際轉(zhuǎn)彎半徑比路緣石轉(zhuǎn)彎半徑要大.

綜合來看，目前執(zhí)行的相關(guān)規(guī)范對右轉(zhuǎn)彎設(shè)計車速和路緣石轉(zhuǎn)彎半徑取值忽略了車型、相交道路設(shè)計速度、人行過街、路內(nèi)停車等諸多因素，而實踐表明，右轉(zhuǎn)彎設(shè)計車速和路緣石轉(zhuǎn)彎半徑微小的變化，會對交叉口的運(yùn)行及安全性產(chǎn)生較大的影響. 如路緣石轉(zhuǎn)彎半徑為10 m和15 m的交叉口，后者是前者的1.5倍，筆者調(diào)研右轉(zhuǎn)彎速度平均值在15 km/h和18 km/h，后者僅為前者的1.2倍，半徑越大，其對交叉口右轉(zhuǎn)彎速度增幅越??；調(diào)研還發(fā)現(xiàn)，對于一些次干路、支路交叉口，在沒有交通管制的情況下，路緣石轉(zhuǎn)彎半徑越大，交叉口停車現(xiàn)象越嚴(yán)重，反而不利于交叉口通行效率. 出現(xiàn)這一現(xiàn)象的原因主要是相關(guān)規(guī)范對右轉(zhuǎn)彎設(shè)計車速和路緣石轉(zhuǎn)彎半徑取值空間過大，對交叉口精細(xì)化設(shè)計的指導(dǎo)依據(jù)不夠充分.

2 實驗設(shè)計

實驗從通行效率以及交通安全性2個角度出發(fā)，在右轉(zhuǎn)交通設(shè)計中考慮右轉(zhuǎn)彎車速、轉(zhuǎn)彎半徑、路口停車、人非參與者等諸多影響因素之間的關(guān)系，期望找出可用于指導(dǎo)工程設(shè)計簡單數(shù)學(xué)模型對現(xiàn)有多個規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行修正.

2.1 右轉(zhuǎn)彎車速影響因素選取

選取彎道幾何特征、渠化特征、道路特征、車型、過街等作為右轉(zhuǎn)彎車速的影響因素進(jìn)行調(diào)查研究，這些因素可分為2種類型，分別是道路因素和非道路因素，具體見表1.

表1 影響右轉(zhuǎn)車速因素表(資料來源：筆者整理)

2.2 數(shù)據(jù)采集及預(yù)處理

本次調(diào)查的范圍在珠海市中心城區(qū)，紫荊路—人民路—迎賓路—梅華路圍合區(qū)域，區(qū)域內(nèi)共有24條道路，包括調(diào)查范圍內(nèi)106個路緣石轉(zhuǎn)彎半徑及相關(guān)數(shù)據(jù)圖1. 調(diào)查時間為周一至周五工作時間09:30—16:30. 避開施工路段、因事故引發(fā)的交通擁堵路段等，所有交通運(yùn)行數(shù)據(jù)以平峰期正常運(yùn)行數(shù)據(jù)為準(zhǔn). 同時調(diào)查期間天氣良好，避免了因天氣和路面原因?qū)е碌臄?shù)據(jù)失真.

圖1 調(diào)查范圍圖(資料來源：筆者整理)

交叉口路緣石半徑采用地形圖測量、施工圖測量、現(xiàn)場測量3種結(jié)果進(jìn)行綜合取值，主要是因為研究范圍內(nèi)近幾年道路改造變化較大，施工圖收集不全且存在一定的施工誤差，因此補(bǔ)充現(xiàn)場測量，通過測算轉(zhuǎn)彎弧長和弦長反推路緣石半徑. 經(jīng)3種半徑測量綜合結(jié)果得出106個路緣石半徑數(shù)量區(qū)間見表2.

表2 路緣石半徑數(shù)量區(qū)間及占比(資料來源：筆者整理)

右轉(zhuǎn)彎車速采用對同一點多次實地觀測的方式獲取，實地觀測數(shù)據(jù)時間為工作日平峰(09:00—11:00). 同時結(jié)合珠海交通出行指數(shù)平臺進(jìn)行數(shù)據(jù)校核，平臺主要依托出租車軌跡數(shù)據(jù)和公交GPS數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)行車速計算，平臺數(shù)據(jù)為工作日平峰數(shù)據(jù).

本研究共計采集數(shù)據(jù)1 143條，首先利用SPSS24.0軟件，對采集的有效數(shù)據(jù)結(jié)合交通指數(shù)平臺數(shù)據(jù)校核后進(jìn)行初步的描述性統(tǒng)計分析. 由圖2可較為直觀地觀察到右轉(zhuǎn)彎速度的分布情況，進(jìn)一步根據(jù)描述性統(tǒng)計結(jié)果顯示，右轉(zhuǎn)彎速度記錄數(shù)據(jù)偏度、峰度系數(shù)均小于1，且K-S檢驗結(jié)果中顯著性水平P值大于0.05，可知右轉(zhuǎn)彎速度記錄數(shù)據(jù)呈近似正態(tài)分布.

圖2 右轉(zhuǎn)彎速度頻數(shù)統(tǒng)計直方圖

為了提升實驗可靠性，需要對異常記錄數(shù)據(jù)進(jìn)行剔除.可知右轉(zhuǎn)彎速度數(shù)據(jù)近似服從正態(tài)分布且本次測量樣本數(shù)較大，因此選取拉依達(dá)檢驗進(jìn)行異常數(shù)據(jù)剔除.根據(jù)正態(tài)理論，某次觀察的誤差大于3σ時則應(yīng)剔除，其中根據(jù)各數(shù)據(jù)組不同特征分類，各類數(shù)據(jù)組數(shù)量情況見圖3. 主- 次表示右轉(zhuǎn)車輛從主干路轉(zhuǎn)入次干路，其余類推. 按車型劃分：小型車占比94%，中型車占比4%，大型車占比2%；按有無人行過街劃分：有人行過街占比93%，無人行過街占比7%.

圖3 不同等級相交道路樣本數(shù)量/%

3 數(shù)據(jù)分析

3.1 相交道路設(shè)計速度差對右轉(zhuǎn)彎車速的影響

相交道路設(shè)計速度會影響轉(zhuǎn)彎車輛行駛速度、車頭時距及行車安全[9]，調(diào)查數(shù)據(jù)分析結(jié)果表明，相交道路設(shè)計速度差與右轉(zhuǎn)彎車速顯著相關(guān)見表3. 進(jìn)一步，有右轉(zhuǎn)專用渠化車道與無右轉(zhuǎn)專用渠化車道的右轉(zhuǎn)彎車速有較大的車速分布差異. 通過SPSS的擬合分析結(jié)果，2種情況都能采用二次函數(shù)描述相交道路設(shè)計速度差與右轉(zhuǎn)彎車速的關(guān)系.

表3 不同相鄰路段設(shè)計速度差與右轉(zhuǎn)彎平均車速 km/h

圖4為無右轉(zhuǎn)渠化條件下，相交道路設(shè)計速度差與右轉(zhuǎn)彎平均車速擬合模型見式(1)：

圖4 相交道路設(shè)計速度差與右轉(zhuǎn)彎平均車速擬合曲線圖(無右轉(zhuǎn)渠化車道)

(1)

圖5為有右轉(zhuǎn)渠化條件下，相交道路設(shè)計速度差與右轉(zhuǎn)彎平均車速擬合模型見式(2)：

圖5 相交道路設(shè)計速度差與右轉(zhuǎn)彎平均車速擬合曲線圖(有右轉(zhuǎn)渠化車道)

(2)

分析結(jié)果表明，在相同道路相交情況下，有右轉(zhuǎn)渠化專用車道對右轉(zhuǎn)彎車行速度有較大提高.

從該函數(shù)的曲線關(guān)系圖可看出，2條相交道路的設(shè)計速度越接近，其右轉(zhuǎn)彎的速度越大.

3.2 路緣石轉(zhuǎn)彎半徑對右轉(zhuǎn)彎車速的影響

利用Matlab的cftool工具箱對右轉(zhuǎn)彎平均車速與交叉口路緣石右轉(zhuǎn)彎半徑之間的曲線關(guān)系進(jìn)行擬合，擬合結(jié)果見圖6.

圖6 路緣石轉(zhuǎn)彎半徑與右轉(zhuǎn)彎車速擬合曲線

右轉(zhuǎn)彎平均車速與交叉口路緣石右轉(zhuǎn)彎半徑之間的擬合模型，見式(3)：

v=5.46R0.45

(3)

式中，v為右轉(zhuǎn)彎車速；R為路緣石半徑.從圖6可觀察到，隨著路緣石半徑的增大，右轉(zhuǎn)彎平均車速有逐漸增加的趨勢，但是右轉(zhuǎn)彎車速并非隨路緣石半徑線性增長，而是呈現(xiàn)先快速增長，之后趨于平緩.

3.3 交叉口路內(nèi)停車對交叉口右轉(zhuǎn)彎車速有較大影響

路內(nèi)停車往往會對交叉口運(yùn)行狀況產(chǎn)生一定的影響，利用SPSS24.0對調(diào)查數(shù)據(jù)進(jìn)行單因素方差分析，以探討交叉口進(jìn)出口道路路內(nèi)停車對右轉(zhuǎn)彎車速均值的影響.

根據(jù)單因素方差分析結(jié)果，F(xiàn)=25.873，顯著性水平P=0.000<0.05，可得交叉口進(jìn)出口道路路內(nèi)停車對右轉(zhuǎn)彎車速均值有顯著影響.

為了探索各因素水平之間右轉(zhuǎn)彎車速均值是否有差異，利用事后檢驗進(jìn)行各因素水平兩兩比較，具體統(tǒng)計見表4.其中：因素水平1為進(jìn)出口道路均無路內(nèi)停車；因素水平2為進(jìn)口道無路內(nèi)停車而出口道有路內(nèi)停車；因素水平3為進(jìn)口道有路內(nèi)停車而出口道無路內(nèi)停車；因素水平4為進(jìn)出口道路均有路內(nèi)停車.

表4 事后檢驗統(tǒng)計表

由此認(rèn)為交叉口路內(nèi)停車對右轉(zhuǎn)車速影響較大，進(jìn)一步地，觀察平均值差值(I-J)發(fā)現(xiàn)，與其他3個水平相比，進(jìn)出口道路均有路內(nèi)停車時右轉(zhuǎn)彎車速均值最低，此時右轉(zhuǎn)交通流通行效率較低.

3.4 行人過街對交叉口右轉(zhuǎn)彎車速有較大影響

僅考慮有無行人過街對交叉口右轉(zhuǎn)彎車速的影響時，右轉(zhuǎn)彎平均車速分別為19.47和10.56 km/h，建立擬合模型見式(4)：

(4)

圖7 有無行人過街與右轉(zhuǎn)彎平均車速擬合曲線圖

3.5 車型對右轉(zhuǎn)彎車速的影響

計算結(jié)果表明：小型車數(shù)據(jù)組的右轉(zhuǎn)彎平均車速為18.98 km/h；中型車數(shù)據(jù)組的右轉(zhuǎn)彎平均車速為17.51 km/h；大型車數(shù)據(jù)組的右轉(zhuǎn)彎平均車速為15.37 km/h. 利用SPSS進(jìn)行單因素方差分析結(jié)果表明，僅考慮車型因素時，不同因素水平下右轉(zhuǎn)彎平均車速有顯著差異，為了進(jìn)一步找出兩者之間的數(shù)量關(guān)系，建立擬合模型見式(5).

(5)

圖8 車型與右轉(zhuǎn)彎平均車速擬合曲線圖

3.6 多因素對右轉(zhuǎn)彎車速共同影響分析

為了更全面具體地考慮各因素與右轉(zhuǎn)彎車速之間的相關(guān)關(guān)系，本文利用多元線性回歸分析法構(gòu)建右轉(zhuǎn)彎車速及其影響因素之間的數(shù)量依存關(guān)系，表5為多元線性回歸模型中各因素系數(shù)統(tǒng)計表.

表5 多元線性回歸系數(shù)

建立各影響因素與右轉(zhuǎn)彎車速之間的關(guān)系模型見式(6)：

v=17.228+0.319R-9.484rb+0.051Δv-2.146c-2.966s2-3.216s1

(6)

式中，s1為進(jìn)入道路有無路內(nèi)停車(取值范圍為：有—1，無—0)；s2為離開道路有無路內(nèi)停車(取值范圍為：有—1，無—0)；其余變量含義同上. 步進(jìn)法最后一步得出調(diào)整后決定系數(shù)值為0.721，可得路緣石轉(zhuǎn)彎半徑、有無人行過街、相交道路設(shè)計速度差、離開道路有無路內(nèi)停車、車型、進(jìn)入道路有無路內(nèi)停車等變量可解釋右轉(zhuǎn)彎車速72.1%的變異.

4 結(jié)論與討論

研究結(jié)果表明，影響交叉口右轉(zhuǎn)彎車速的因子從強(qiáng)到弱為路緣石轉(zhuǎn)彎半徑、進(jìn)出口道設(shè)計速度差、人行過街和交叉口路內(nèi)停車. 其中路緣石轉(zhuǎn)彎半徑、相交道路設(shè)計速度差、路內(nèi)停車等均是在規(guī)劃設(shè)計工作中重點考慮的設(shè)計參數(shù)及指標(biāo)，筆者根據(jù)現(xiàn)有調(diào)研數(shù)據(jù)分析結(jié)果對交叉口的設(shè)計提出3點建議.

4.1 交叉口右轉(zhuǎn)彎設(shè)計車速建議取值

根據(jù)前述數(shù)據(jù)回歸分析，依據(jù)《城市道路工程設(shè)計規(guī)范(CJJ37—2012)》設(shè)計車速相關(guān)規(guī)定，按照有無渠化進(jìn)行右轉(zhuǎn)彎設(shè)計車速取值建議見表6、表7.

表6 無右轉(zhuǎn)渠化專用車道的右轉(zhuǎn)彎設(shè)計車速取值 km/h

表7 有右轉(zhuǎn)渠化專用車道的右轉(zhuǎn)彎設(shè)計車速取值 km/h

4.2 交叉口路緣石轉(zhuǎn)彎半徑建議值

根據(jù)前述數(shù)據(jù)回歸分析，依據(jù)《城市道路工程設(shè)計規(guī)范(CJJ37—2012)》設(shè)計車速相關(guān)規(guī)定，按照有無渠化進(jìn)行路緣石轉(zhuǎn)彎半徑計算見表8、表9.

表8 無右轉(zhuǎn)渠化專用車道的路緣石轉(zhuǎn)彎半徑 m

表9 有右轉(zhuǎn)渠化專用車道的路緣石轉(zhuǎn)彎半徑 m

這里需要說明的是十字交叉口4個右轉(zhuǎn)彎設(shè)計車速一般不相等，則路緣石轉(zhuǎn)彎半徑一般也不會呈現(xiàn)對稱關(guān)系，因此在規(guī)劃設(shè)計階段對交叉口用地控制需要有更精確的計算.

4.3 低等級道路交叉口出口道路內(nèi)臨時停車位設(shè)置建議

根據(jù)前述數(shù)據(jù)分析，交叉口路內(nèi)停車在進(jìn)口道的影響比在出口道的影響大，在設(shè)置有路內(nèi)停車的路段，為了保證路口交通效率，應(yīng)嚴(yán)格規(guī)范路內(nèi)停車，建議低等級道路進(jìn)口道設(shè)置停車位距離路緣石切點15～20 m，出口道路內(nèi)停車可設(shè)置在交叉口范圍外.

需要說明的是，本文研究結(jié)論基于珠海市中心城區(qū)局部片區(qū)1 127組有效調(diào)查數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析得出，分析結(jié)果具有一定的代表性，可作為今后規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)修編參考，關(guān)于非機(jī)動車道寬度、出口道車道數(shù)量、駕駛者特征、視距、天氣等因素，還需作進(jìn)一步研究論證.