城市道路鱼肚形导流带设置左转车道研究

(长安大学 陕西 西安 710064)

引言

相关资料显示，交叉口中左转产生的冲突最多，设置左转车道是改善交叉口运行状况的一种有效手段。目前国内外已有的研究对采用标线设置左转车道的研究涉及较少，我国现行规范中虽然提出了鱼肚形导流带设置左转车道这一形式，但尚未提出可以直接参考的参数。设计时建议其过渡段的长度可以参考进口道拓宽设置过渡段的方法。

一、设置方法

参考美国的经验，对车道宽度、左转交通量、车道数以及交通安全等因素进行综合分析[1]。以下情况建议采用鱼肚形导流带设置左转车道：①交叉口的中间带宽度较窄，不足以增辟出整个左转车道；②左转交通量超过300pcu/h时，建议设计2条左转专用车道；③进口道宽度满足条件时，左转交通量不小于100pcu/h；④进口道车道数n确定时，左转交通量大于进口交通量1/n。

二、设计参数

(一)左转车道线形。鱼肚形导流带原中线与过渡中线建议采用圆曲线与直线直接相连。圆曲线最小半径计算公式：

(1)

式中：R为圆曲线半径；v为行驶速度(km/h)；μ为横向力系数；ih为超高值。

在公路设计中，一般μmax=0.1～0.16。确定此过渡中线的R时，μ值可以略大于0.16。在确保车辆行驶安全顺适后，设计速度为30km/h、40km/h时选定μmax=0.15，设计速度为50km/h、60km/h时选定μmax=0.2。一般ih=1%～2%，不设超高时取2%。将各项参数代入式(1)，得到Rmin。

(二)左转车道数。左转交通量与车道数满足如下条件：

QL=SLnL+r

(2)

式中：QL为左转交通量；SL为一条左转车道每小时可接受的最大交通量；nL为左转车道数；r为余数。

美国的《道路通行能力手册》中推荐的SL取值为100vph，根据不同地区的实际情况可进行调整。本文对此取SL=100pcu/h。由上式可得

nL=INT(QL/SL)

(3)

(三)左转车道宽度。Council建议每条左转车道宽应不小于3m，最小不低于2.75m。我国《城市道路交叉口设计规程》(CJJ 152-2010)规定改建道路宽度最小为2.8m。参考相关文献，考虑到汽车宽度、车辆行驶特性以及驾驶员心理等，得到左转专用车道宽度W1值见表1。

表1 左转车道宽度值(m)

(四)车道功能段定义及长度。鱼肚形导流带设置左转车道按功能可分为过渡段(lt)、驶入段(li)、减速段(ld)和停驻段(ls)。各功能段的总长L为四者之和。

1.过渡段。过渡段的作用是将直左交通流引导至直左分流点，确保车辆行驶安全顺畅。

(1)参考引出角的lt最小长度。在过渡段内，原中线、过渡中线以及左转导向车道宽度可以构成一个直角三角形。由W1已知，lt长度计算只需确定α。车辆从过渡中线起点行驶至直左分流点的轨迹，类似于立交出口匝道渐变段的车辆行驶轨迹，α可以参考其渐变率。通过换算，得到鱼肚形导流带设置左转车道的α值。因此，lt长度可按下式计算：

(4)

式中：lt1为参考引出角的过渡段最小长度；n为左转车道数；α为引出角。

(2)基于变道舒适性的lt最小长度。为保证行车的舒适性，汽车应按照一定渐变率行驶，lt最小长度计算公式为：

lt2=θnW1

(5)

式中：lt2为保证车辆变道舒适性的过渡段最小长度；θ为过渡段渐变率。根据Committee 5S[2]的研究成果，保证车辆变道舒适性的θ最小取值为10。

(3)lt最小长度的确定。在考虑引出角和变道舒适性后，lt最小长度选取两者中的较大值，即

ltmin=max(lt1,lt2)

(6)

2.驶入段。驶入段的作用是引导左转车流由直左分流点行驶至完全进入左转车道。在此过程中必须保证左转车辆与其前后车辆的安全，同时，驶入车辆对其后车辆的影响应尽可能小。

(1)基于变道舒适性的li最小长度。参考基于变道舒适性的lt长度的公式，可以得到li长度计算公式：

li1=θnW1

(7)

式中：li1为保证车辆变道舒适性的驶入段最小长度。

(2)考虑车辆横向稳定性的li长度。车辆在变道行驶时会发生横向移动，当每秒横移量为1m时驾驶员操作不易失误。此时，li长度为：

(8)

式中：li2为保证车辆横向稳定性的驶入段最小长度。

(3)li最小长度的确定。在考虑变道舒适性和横向稳定性后，li最小长度选取两者中的较大值，即

limin=max(li1,li2)

(9)

3.减速段。减速段是指汽车从完全进入左转车道开始时起至减速至排队等待左转时止的距离。减速段的长度与初速度、制动加速度等因素相关。日本的《平面交叉路口的规划与设计》中规定，从直行车道减速并变道到左转车道所需的最小长度为：

(10)

式中：l0为减速与变车道最小长度；v为设计速度；W为横向偏移量。

考虑到左转车道数也影响减速段长度，最终确定ld最小长度计为：

(11)

三、结语

本文对采用鱼肚形导流带设置左转车道进行了研究，给出城市道路左转车道的设置方法及设计参数，一定程度上弥补了我国现行规范标准中对鱼肚形左转导流带规定的不足。但需要指出的是，本文对相邻交叉口的影响未充分考虑。在一定范围内，交叉口之间存在网络联动，这种情况下的设计参数有待于进一步研究。