高旺生

[同濟(jì)大學(xué)建筑設(shè)計研究院（集團(tuán)）有限公司，上海市 200092]

0 引言

隨著國內(nèi)各城市交通壓力不斷增大，為了保證主線通行效率，主次干路更多的采取了設(shè)置中分帶、分隔欄等分隔措施，以及封閉小型交叉口采取右進(jìn)右出或主線禁左等形式，即所謂的快速化通行措施，但這些措施也使得車輛掉頭越來越多，掉頭問題越來越突出。車輛掉頭是常見的交通運行形式之一，也是重要的車輛轉(zhuǎn)向行為之一，因為其轉(zhuǎn)向角度較大，會對對向車流或人非過街會產(chǎn)生較大的影響。

目前國內(nèi)的設(shè)計規(guī)范對其規(guī)定較少，《道路交通標(biāo)志和標(biāo)線》（GB 5768—2009）中的一些圖例給出一些掉頭位置的示意，僅限于標(biāo)志標(biāo)線設(shè)計示例；上海市《城市道路平面交叉口規(guī)劃與設(shè)計規(guī)程》（DGJ 2016-96—2016）中提及到遠(yuǎn)引左轉(zhuǎn)（即用路段掉頭來實現(xiàn)左轉(zhuǎn)）的設(shè)計，但對掉頭開口位置、開口大小、轉(zhuǎn)彎半徑均無明確規(guī)定；《公路路線設(shè)計規(guī)范》（JTG D20—2017）僅在條文說明中給出了5 種設(shè)計車輛的最小轉(zhuǎn)彎半徑，但未給出相應(yīng)的理論計算公式及計算過程；《車庫建筑設(shè)計規(guī)范》（JGJ 100—2015）中針對停車庫內(nèi)車輛掉頭環(huán)道最小半徑給出了計算公式。

綜上，當(dāng)前國內(nèi)對市政道路上車輛掉頭問題的研究還不夠詳細(xì)具體，還不能納入到規(guī)范或標(biāo)準(zhǔn)中，實踐中設(shè)計人員大多參照左轉(zhuǎn)進(jìn)行掉頭設(shè)計，各地略有不同，具體如下。

1 按縱向位置分類

1.1 交叉口附近掉頭

1.1.1 過停車線掉頭

此種情況下，掉頭車道可單獨設(shè)置或與左轉(zhuǎn)合并設(shè)置，如圖1 所示。

圖1 過停車線掉頭

這種設(shè)置的優(yōu)點是掉頭車輛和左轉(zhuǎn)車輛一樣，受信號控制，管理簡單，且交叉口內(nèi)空間大，大型車輛可采用葫蘆形掉頭路線。缺點是其需兩次穿越人行橫道，對相交道路的行人過街安全影響較大。此類設(shè)計在上海等地較常見。

1.1.2 緊鄰?fù)＼嚲€之后掉頭

為了避免1.1.1 中的掉頭車輛兩次穿越人行橫道，有的城市將1.1.1 的方法進(jìn)行了改進(jìn)，將掉頭車道移至停車線后緊鄰?fù)＼嚲€的位置，如圖2 所示。

圖2 緊鄰?fù)＼嚲€之后掉頭

這種設(shè)置的優(yōu)點是掉頭車輛不再穿越過街人行橫道，行人安全性大大提高，且掉頭車輛可不受信號控制，在有空隙的情況下，可伺機(jī)進(jìn)行掉頭，從而減小排隊長度，提高車道利用效率。缺點是對向車道路面寬度較小時，車輛難以實現(xiàn)掉頭，尤其是大型車輛，另外停車線后有兩輛及以上的左轉(zhuǎn)車輛等紅燈時，掉頭車輛就無法到達(dá)掉頭位置，即無法伺機(jī)掉頭。此類設(shè)計在廣東東莞等地較常見。

1.1.3 停車線之后稍遠(yuǎn)掉頭

又為了避免1.1.2 中掉頭車輛被左轉(zhuǎn)車輛堵住無法到達(dá)掉頭口的情況發(fā)生，有的城市將1.1.2 的方法進(jìn)行了進(jìn)一步的改進(jìn)，即將掉頭口后移至適當(dāng)位置（長度約為一個周期內(nèi)左轉(zhuǎn)車輛排隊總長度），如圖3 所示。

圖3 停車線之后稍遠(yuǎn)掉頭

這種設(shè)置的優(yōu)點是掉頭車輛不再穿越過街人行橫道，行人安全性大大提高，且掉頭車輛可不受信號控制，在有空隙的情況下，可伺機(jī)進(jìn)行掉頭，從而減小排隊長度，提高車道利用效率，另外很重要的是其解決了被左轉(zhuǎn)排隊車輛堵住的問題，效率更加提高了。缺點是對向車道路面寬度較小時，車輛難以實現(xiàn)掉頭，尤其是大型車輛，另外可能會出現(xiàn)等待掉頭的車輛堵住左轉(zhuǎn)車輛進(jìn)入排隊車道的情況，但出現(xiàn)該情況的比例相對較小，且一般是暫時性的。此類設(shè)計在廣東東莞等地較常見。

1.2 路段掉頭

對于次支路,一般采用在路段中間設(shè)置黃虛線的掉頭方式,但對于設(shè)置了中央分隔的主次干路，必須設(shè)置路段開口才能實現(xiàn)掉頭，如圖4 所示。

圖4 路段掉頭

這里的掉頭位置要避開本方向和對向的交叉口進(jìn)口道渠化段及其漸變段，且要考慮本方向上游右進(jìn)右出路口車輛變道行駛至掉頭口的長度要求，路段掉頭也可考慮同時設(shè)置人非過街橫道線。

這種設(shè)置的優(yōu)點是掉頭車輛排隊等待位于路段，可伺機(jī)掉頭，不影響交叉口的車輛排隊，且掉頭車輛繞行距離縮短，另外其上游交叉口可采用禁左（即采用遠(yuǎn)引掉頭），以提高交叉口直行通行能力。缺點是增加了路段中間開口，即使不設(shè)置人非過街橫道時，人非也可能會違規(guī)從此處過街，如果不設(shè)置信號燈，安全有隱患，設(shè)置了信號燈，又等于增加了一個信控交叉口。

2 按橫向位置分類

2.1 左側(cè)車道掉頭

這是最常見的位置，如圖1 至圖3 所示。

設(shè)置在左側(cè)的優(yōu)點是掉頭車輛不受同向直行及右轉(zhuǎn)交通限制，可伺機(jī)掉頭，可與同向直行及右轉(zhuǎn)交通同時放行。缺點是掉頭半徑相對較小，對向車道數(shù)宜為三車道及以上，否則掉頭半徑不足，車輛宜過停車線及人行橫道進(jìn)入交叉口，然后采用葫蘆形掉頭路線。

2.2 中間車道掉頭

該方式適用于有主線高架橋梁下匝道或地道出口進(jìn)入路口的情況，通常采用掉頭車道與下匝道或地道出口左轉(zhuǎn)合并設(shè)置的方法，原則上有以下三種，如圖5 所示。

圖5 中間車道、過停車線掉頭

該方式優(yōu)點是既增大了掉頭半徑，又兼顧了下匝道或地道出口左轉(zhuǎn)車輛需求。缺點是掉頭車道放在中間，與通常駕駛習(xí)慣不符，掉頭和直行不能同時放行，需單獨相位，且較難采用停車線后掉頭方式（如圖6、圖7 所示情況，尤其是如圖7 所示方式，不太常見）。

圖6 中間車道、緊鄰?fù)＼嚲€之后掉頭

圖7 中間車道、過停車線之后稍遠(yuǎn)掉頭

2.3 右側(cè)車道掉頭

為了改善2.1 中的掉頭半徑較小的問題，還可將掉頭車道位置放在進(jìn)口道右側(cè)，該種方式適用于對向車道數(shù)為兩車道及以下的次支路，或者有大型車輛掉頭需求的交叉口，原則上也有三種，如圖8 至圖10 所示。

圖8 右側(cè)車道、過停車線掉頭

其優(yōu)點是掉頭半徑相對較大，可滿足大型車輛掉頭需求。缺點是掉頭車道放在右側(cè)，與通常駕駛習(xí)慣不符，掉頭和直行不能同時放行（而次支路通常是掉頭、左轉(zhuǎn)、直行、右轉(zhuǎn)一起放行），需單獨相位，且較難采用停車線后掉頭方式（如圖9 和圖10 所示情況，尤其是圖10 情況不太常見）。

圖9 右側(cè)車道、緊鄰?fù)＼嚲€之后掉頭

圖10 右側(cè)車道、過停車線之后稍遠(yuǎn)掉頭

3 按是否增辟車道分類

3.1 不增辟車道

路段掉頭一般采用掉頭進(jìn)口道不增辟車道，掉頭后進(jìn)入對向車道也不增辟車道的形式，如圖4 所示，但會影響雙向車流通行。

交叉口掉頭通常采用進(jìn)口道增辟車道（與進(jìn)口道渠化一并考慮）、出口道不增辟車道的形式，如圖1至圖10（除圖4）所示。

3.2 增辟車道

3.2.1 在本向增辟車道

原則上，在本向車道上增辟車道有左、中、右三個位置，但實際上有些情況是不可行的，例如路段掉頭（無信號控制）時，在本向中間車道、右側(cè)車道增辟車道都是不可取的，容易造成事故或交通混亂，一般均采用左側(cè)（即內(nèi)側(cè)）增辟車道的方式，如圖11 所示。

圖11 路段、本向、左側(cè)增辟車道

交叉口處本向增辟掉頭車道有左、中、右三個位置可選，應(yīng)與交叉口車道渠化設(shè)計相結(jié)合，可單獨增辟掉頭車道，也可與左轉(zhuǎn)車道合并（如上所述），如圖1 至圖10（除圖4）所示。

3.2.2 在對向增辟車道

無論在路段還是交叉口，當(dāng)對向車流較大、連續(xù)不斷時，需在對向車道左側(cè)增辟車道，以保證掉頭車輛有序逐步匯入，減小對對向車流的沖擊。

在對向車道增辟車道則分兩種情況：在對向車道左側(cè)增辟車道和在對向車道右側(cè)增辟車道，如圖12 所示。

圖12 交叉口或路段、對向、左側(cè)增辟車道

交叉口處，當(dāng)?shù)纛^半徑較小或掉頭車流對對向邊車道車流影響較大時，可采用在對向右側(cè)增辟車道的形式解決，如圖13 所示。

圖13 交叉口、對向、右側(cè)增辟車道

路段掉頭，為了減少對雙向車流的影響，可雙向增辟車道，如圖14 所示。

圖14 路段、雙向增辟車道

4 按是否設(shè)置信號控制分類

4.1 不設(shè)置信號控制

即掉頭車道不受信號控制，采用伺機(jī)掉頭的方式，目前各地實際使用情況是，除信控交叉口采用過停車線掉頭方式外，其它大多數(shù)都不受信號控制。

其優(yōu)點是掉頭車道效率高，只要在有間隙且保證安全的情況下，駕駛員均可伺機(jī)掉頭。其缺點是偶爾會出現(xiàn)個別車輛強(qiáng)行掉頭，造成對向車道擁堵或發(fā)生碰擦事故。

4.2 設(shè)置信號控制

考慮到安全因素，在掉頭車道視線受阻擋或掉頭口位于停車線后稍遠(yuǎn)或掉頭口位于路段的情況下，有些城市的道路在掉頭口增設(shè)了信號控制。

設(shè)置信號控制又分兩種情況：僅掉頭車道受信號控制和掉頭車道和對向車道均受信號控制。

一般來說，掉頭口緊鄰?fù)＼嚲€后或位于停車線后稍遠(yuǎn)，且視線通暢時，可采用僅掉頭車道受信號控制；掉頭車道視線受阻擋或掉頭口位于路段時，宜采用掉頭車道和對向車道均受信號控制。

5 掉頭半徑的研究

由于機(jī)動車最小轉(zhuǎn)彎半徑Rmin是指：機(jī)動車回轉(zhuǎn)時，當(dāng)轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)到極限位置，機(jī)動車以最低穩(wěn)定車速轉(zhuǎn)向行駛時，外側(cè)轉(zhuǎn)向輪的中心平面在支承平面上滾過的軌跡圓半徑[4]。Rmin是機(jī)動車本身的轉(zhuǎn)彎性能，其值與車輛的軸距和前外輪最大偏轉(zhuǎn)角有關(guān)，其計算公式是：

式中：L 為軸距，m；θ 為前外輪最大偏轉(zhuǎn)角（計算列車時應(yīng)復(fù)核修正）[5]，°。

掉頭車道外半徑最小值R0，在設(shè)計時除了要考慮軸距和前外輪最大偏轉(zhuǎn)角外，還要考慮：機(jī)動車寬度、前輪距、前懸尺寸、安全距離，參照《車庫建筑設(shè)計規(guī)范》（JGJ 100—2015），掉頭車道相關(guān)計算公式如下[4]：

式中：Rmin為掉頭車道外半徑最小值，m；r 為機(jī)動車掉頭內(nèi)半徑，m；L 為軸距，m；b 為機(jī)動車寬度，m；R0為掉頭車道外半徑最小值，m；R 為機(jī)動車掉頭外半徑，m；n 為前輪距，m；d 為前懸尺寸，m；x 和y 為安全距離，m；W 為掉頭口的最小開口寬度，m。

以下根據(jù)部分機(jī)動車機(jī)械性能參數(shù)平均值，計算得到掉頭車道外半徑最小值R0見表1。

表1 掉頭車道參數(shù)及半徑計算表 單位：m

其中，Rmin等來自生產(chǎn)廠家技術(shù)統(tǒng)計數(shù)字。

通過R0可計算出當(dāng)要求車輛從最左側(cè)車道掉頭至對向最左側(cè)車道時的中分帶最小寬度，例如小型車掉頭時，中分帶最小寬度=6.5×2-3.5×2=6 m（R0取6.5 m，每條車道寬度取3.5 m）。

從表1 可以看出，按照計算，掉頭口的最小開口長度W 不超過6.0 m 即可，但實際設(shè)計時，通常采用8～10 m 長，甚至更長，主要是考慮安全富余，以及拖掛車等超大型車輛的通過。

6 掉頭設(shè)計車速的研究

《中華人民共和國道路交通安全法實施條例》中規(guī)定，掉頭車速不得超過30km/h，但這是掉頭車速的上限，一般適用于中分帶較寬、掉頭車輛需在其中行駛一段距離后再進(jìn)入對向車道的情況。實際駕駛操作中，駕駛?cè)藛T在估計車尾行至掉頭口端部時，采取制動降低車速至0～5 km/h，然后打足方向，車輛低速掉頭，當(dāng)車身與對向車道平行時，才開始加速離去。因此，掉頭平均車速應(yīng)是車輛行駛半圓的距離與時間的商，按上述小型車估算，

式中：V 為掉頭平均車速，m/s；r2為車輛中心至掉頭圓心的半徑，m；t 應(yīng)實測時間，s。

根據(jù)上海市幾個交叉口掉頭的現(xiàn)場調(diào)查，掉頭時間t 基本在4～6 s，掉頭半徑r2基本在3.5～5.5 m，計算得V=3.14 m/s=11.30 km/h。因此掉頭設(shè)計車速取10～15 km/h 較合適。

7 結(jié)語

本文對國內(nèi)目前掉頭設(shè)計進(jìn)行了梳理和歸納總結(jié)，并且對掉頭半徑及掉頭車速進(jìn)行了研究分析，但大多數(shù)情況屬于定性的說明，還有較多具體問題亟需研究且在規(guī)范中明確，例如：

（1）掉頭口在道路縱、橫向上的位置應(yīng)如何選用，與道路交通流量及幾何尺寸的關(guān)系如何；

（2）掉頭車道什么情況下應(yīng)設(shè)置信號燈控制，如何設(shè)置，均應(yīng)有明確條文規(guī)定；

（3）掉頭口在何種情況下需要增辟車道也需有條文規(guī)定；

（4）掉頭半徑及開口大小應(yīng)根據(jù)不同車型給出相應(yīng)的最小值規(guī)定；

（5）掉頭設(shè)計車速取值應(yīng)為多少，其值又會反過來影響掉頭半徑、車道幾何尺寸等。

以上問題均需后續(xù)研究來解決或明確。