1、浅谈交叉口展宽渐变段设计摘要：本文从工程设计中遇到的一些问题出发，试图对设计规范中一些不明确的地方做一些探讨和研究；通过分析计算，完善规范对平交口设计尚未明确部分，提出优化渐变段长度计算的思路和方法。 关键词：道路交叉口；渠化；渐变段设计 中图分类号：U41 文献标识码： A 一、 前言 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。 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。 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，
2、通过中线偏移等方式对进口道进行展宽设计。 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。 二、 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，如图 1。 图 1 渐变段长度过短 此处为南海某个路口，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
3、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+= 其中：i 为路面横坡； 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+）与速度的平方成正比，
4、与圆曲线半径成反比。若曲线半径取值过小，则（i+）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 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 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。 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 =0.10 时，燃料消耗增加 10%，轮胎磨耗增加 1.2 倍；当 =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， 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
5、市道路往往是机非混行，交叉口较多，一般车速偏低，因此 值可加大些。 横向力因（+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%，如主线不设超高，不同行车速度情况下，渐变段圆曲线半径取值见 表 1。 表 1 圆曲线半径计算表 注：本表 值按城市道路交叉口设计规程 （CJJ 152-2010） ；R值为道路横坡不大于 2%的取值；当横坡大于 2%时，需参照公式重新计算R 值。 在不同的道路设计车速下，根据表 1 复核渐变段的圆曲线取值是否合适。 （2）关于渐变段长度取值 对于渐变段长度取值
6、， 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要求见表 2： 表 2 平行式变速车道过渡段长度 表 3 渐变段长度 另外城市道路交叉口设计规程 （CJJ 152-2010）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 30m35m。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列表见表
7、4： 表 4 不同设计车速不同展宽宽度渐变段长度 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 （CJJ 152-2010）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
8、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，见图 2。 图 2 渐变段圆曲线半径计算示意图 按照图 2 所示，cos= 而 L=，因此 tan= 根据 1+tan2=sec2=（）2 从而得出：最不利情况下，渐变段长 L=x（2R-x） 其中 为圆曲线的圆心角； R 为圆曲线半径； x 为边线偏移值； L 为渐变段长。 根据上述推导的公式，不同的设计车速、不同的展宽宽度所需最小的渐变段长度见表 5。 表 5 渐变段最小长度（m） 注：上表仅为根据表 1 中 R 取值，参照公式推导的计算值。 三、 结语 由表 5 推导的渐变段最小长度可见，规范对交叉口渐变段长度要求均能满足加宽一个车道宽的最小长度要求，但部分规范对于加宽值大于3.5m 的情况并未考虑。且渐变段长度仅为一个固定值，并未就不同的展宽宽度情况作出不同的要求，还有细化的必要。 本文建议当加宽值小于 3.5m 时，渐变段长度按照规范要求执行。当加宽值大于 3.5m 时，根据本文推导的公式，对渐变段长度相应调整。
