中、法城市快速道路流量相关几何特性差异性研究

孙广远

(中铁第一勘察设计院集团有限公司 西安 710043)

交通流量是指在单位时间内，通过道路上的某一地点或者某一断面实际参与交通的参与者(包括机动车、非机动车和行人)的数量。交通流量是道路截面实际通行能力的测算指标，也是道路分级和确定道路等级的主要依据。与参考速度相关几何特性不同，城市快速路流量相关几何特性是依据通行数据确定的车道数量和断面选型相关的几何要素。

法国《城市快速道路设计技术条件指令》[1](instruction sur les conditions techniques d’aménagement des voies rapides urbaines，ICTAVRU，下文简称《指令》)的第一部分规定了法国城市快速路流量相关几何设计的标准。本文结合我国CJJ 129-2009 《城市快速路设计规程》[2](下文简称《规程》)对中、法两国城市快速路规范中流量相关几何设计的关键技术指标进行对比和研究。

1 通行数据

1.1 私家车换算车辆数

《指令》中所有流量均以私家车换算车辆数(UVP)表述，其中在封闭路线上的车辆类别及对应关系见表1。对比分析，《规程》中规定了快速路基本路段车辆换算系数，分为小客车(含小型客、货车)、大型客(货)车和铰接客车3种，其分类标准有所不同。

表1 封闭路线上的车辆的类别及对应关系

1.2 坡道影响

坡道会大幅降低重型车辆的车速。当其速度远低于其它车辆速度时，速度差引起的干扰将降低该基础设施本来能够达到的流量[3-4]。

当坡度小于3%时，重型车辆对高峰时间通行几乎不会造成任何影响。当坡度大于3%时，重型车辆速度的降低取决于坡道的长度，且能够通过测量或计算确定[5]。

根据得到的计算结果和为驾驶员提供的道路服务水平，可以考虑在重型车辆车速降低至40 km/h以下的路段增加1个爬坡车道。

对比分析，这是《指令》中特别提到的条文规定，即长大纵坡路段爬坡车道的设置，而在我国《规程》未有提及，从行驶的安全性考虑，该规定在设计中值得借鉴与注意。

1.3 高峰时刻交通量需求的持续时间

交通量的需求不能取最大绝对预测值。因此，高峰时刻交通量需求的持续时间应是一个“正常”的高峰时间，即在所归纳的流量曲线上，该时间每年超过一定小时数。

如果在1 h或更长时间内高峰交通量的需求是均衡的，则可以将高峰时间的交通量Td视作最繁忙时间段的真实交通量。如果高峰时间更短且在高峰时间段内交通量需求变化很大，则可以将真实时间段的交通量乘以一个高峰系数FP，该系数FP最大可取1.25，从而得到持续时间很短的高峰时刻交通量。

在不考虑其它因素的情况下，FP值的选取见表2。

表2 FP的取值

对比分析，《规程》中规定快速路设计时采用三级服务水平，交通量和道路容量比率根据交通运行特征的稳定流状态进行确定，这与《指令》有所区分。

1.4 通行能力的定义和取值

定义含n条车道的道路通行能力为nC。这是能够观察到的最大流量，尽管持续时间很短(持续时间一般小于1 h)。但在该时段内，无论道路的平面、纵断面和横断面几何特性参数如何，道路通行能力C均为每车道2 000 UVP/h。

该通行能力与落后且不稳定的通行条件相对应。有时，将其命名为最大能力或物理能力，以便将其与经济能力或论证加宽的流量相区别。

对比分析后发现，与《指令》不同，《规程》中对设计通行能力按照100，80，60 km/h分别指定为2 000，1 800，1 400 UVP。下文分析中先按《指令》统一确定为2 000 UVP，而后根据实际情况进行论证调整。

2 横断面的几何特征

2.1 A类道路

A类道路横断面组成见图1。

图1 A类道路横断面组成

2.2 U类道路

U类道路也可采用A类道路推荐的布置形式，可不设置停车带。或采用U类道路横断面，其横断面组成见图2。

图2 U类道路横断面组成

2.3 流量与车道数量之间的关系

《指令》中根据未来将达到的交通量在主线上确定某个基础设施的车道数量，U类道路平面几何组成见图3。

图3 道路平面的几何组成

用于选择车道数量的交通量应是高峰时刻的需求量(不考虑夜间发生的交通量)；为了与给出拟施工车道数量的高峰小时交通量相比较，该需求在进行表述时必须考虑交通量的组成、基础设施的纵断面、高峰时间的时长。

对比分析，《规程》中对横断面的布置按地面快速路、高架快速路和路堑快速路分别布设，每种布设方式均有相应的明文规定。与《规程》相比，《指令》对横断面布置形式的限定较为宽松。同样对于车道数的规定，《规程》有主路和辅路之分，并对变速车道的设计有所限定。对停车带的设置，《规程》的描述也更为详尽。

2.4 交通量选择的多样性

恶劣天气会降低基础设施的通行能力。除该原因外，还存在最大流量附近通行不稳定的问题[6]，因此要求在上文给出的最大通行能力的基础上预留一定富余量。

另一方面，事故频发导致年日平均交通量(TMJA)更高，且该参数相对于高峰时间的交通量具有一定的独立性。TMJA对事故引起的交通拥塞缓解时间及从所采用的布置形式中获益或受损的道路使用者的总数均有影响。

鉴于上述原因，《指令》中给出横断面的同时引入了高峰时间交通量(Td)、年日平均交通量(TMJA，veh/d)和道路的营运水平。

根据高峰时间交通量的Dn值(每个方向上UVP/h)和TMJA(2个方向veh/d)，《指令》给出的横断面(含紧急停车带)的使用范围见图4。对比分析，《指令》对车道数的选取考虑了诸如恶劣天气、交通事故等影响交通量变化的多个不稳定因素，并通过小时交通量和年日平均交通量对照选取车道数，其较《规程》中仅通过交通量确定，更为科学合理。

图4 横断面选取图

3 缩减横断面宽度的规定

《指令》规定在具有特殊制约因素的区域应严格执行减少横断面组成部分的规定，但须注意避免频繁改变横断面的情况，保证不损害行车道轴线轨迹的质量，也不能过度干扰道路使用者在行车区域的视野[7]。

考虑到紧急停车带的重要性，除规定的特殊点外，应保留主线上的紧急停车带。

3.1 在保留紧急停车带的情况下路面宽度的缩减

由于城区土地狭窄的原因，某些布置形式(尤其在繁华地段)无法满足保证“正常”参数的规定。

当A类或U类城市快速道路新项目位于十分受限的城区时，或者当布置形式要求对原有的A类城市快速道路进行加宽时，由于最初并未预计到需要将其加宽，因此在征地方面就会遇到问题。

在这类情况下，出于安全和整个横断面构成部分一致性的考虑，有必要在降低某些参数时遵守某个规定，从而最大程度地保证断面尺寸的宽度[8]。

在以下的分类中，最好将不影响行车宽度的横断面组成部分减小，并与影响行车宽度且大幅影响安全性的横断面组成部分(紧急停车带、行车道、左侧路缘带)区分开来。并应首先确保紧急停车带(BAU)的宽度不超过2.5 m且左侧路缘带的宽度不超过1.0 m；其目的是在遵守视野条件的前提下将这些组成部分的宽度恢复至标准值。

3.1.1减小不影响行车的横断面组成部分的尺寸

减小中间带宽度。通过采用占地面积更小的防护装置或减小布置在其上的设备尺寸缩减护坡肩的尺寸。

3.1.2减小左侧路缘带的尺寸

在保证曲线上可视距离的前提下，可将左侧路缘带宽度减小至0.75 m；只有当中央隔离带设置有混凝土栅栏时才可将其宽度减小至0.50 m(须保证曲线上的视距)；且必须考虑[左侧路缘带+左侧车道]的整体性，尤其要保证视野，保留最少3.50 m的宽度作为绝对最低值。

3.1.3减小行车道的尺寸

在2×2车道的布置形式下，当重型车辆的交通量很大时(重型车辆的通过率>7%)，宽度最小可减小至3.25 m；当重型车辆的交通量很低时(重型车辆出现的概率≤7%)，其宽度最小可减小至3.00 m。

在2×3车道布置形式下的中间车道或在2×4车道的布置形式下的左侧中间车道，若该车道禁止重型车辆驶入，其宽度最多可减小至3.00 m。

在2×3车道的布置形式下的中间车道或在2×4车道的布置情况下的右侧中间车道，当重型车辆的交通量很大(出现概率>7%)，则将其宽度最多可减小至3.25 m；若重型车辆的交通量很小(出现概率≤7%)，则其宽度可减小为3.00 m。

3.1.4减小紧急停车带的尺寸

将其宽度调整为2.25 m，保证在可接受条件下供轻型车辆紧急停车；同时还可作为救援车辆通道；且必须保证[慢车道+紧急停车带]整体的绝对最低宽度为5.50 m。

3.2 取消紧急停车带的情况

降低横断面宽度旨在将紧急停车带的最低宽度维持在2.25 m，并能够保证轻型车辆的紧急停车和将其作为救援车辆的通道。

在繁华路段，减小车道的宽度并取消紧急停车带对紧急救援通道并无损失，也不会过多减弱功能。但是，在某些特殊的制约条件下，尤其是难以对原有的城市快速道路进行加宽的情况下，在某些特殊区域或一定长度范围内，紧急停车带难以再保留。

需注意的是，即便车道宽度降低，也要保证行车宽度在车辆抛锚处能够保留车道数量。

在右侧增加0.15 m的宽度用于设置应对车辆抛锚时的安全保证设施，这将要求保留各防护装置之间的各自有效宽度，断面类型与行车宽度的关系见表3。

表3 断面类型与行车宽度的关系

如果满足表3中可行车宽度，则允许取消紧急停车带。在原有城市快速道路加宽的范围内，在物理障碍物或工程支墩处，右侧路缘带(BDD)须尽可能地维持其最大尺寸，并保证右侧路缘带的正常最小宽度为1.0 m且不能将[慢车道+右侧路缘带]整体的宽度减小至低于4.0 m，上述宽度均计算至安全装置处；必须严格遵守关于防止碰撞障碍物的技术规定。

为了避免在宽度不足的右侧路缘带上停车，必须在其上标注斑马线，甚至在某些情况下，设置宽度低于0.75 m的人行道；在占地面积受限但需实施加宽工程的范围内，在道路交叉口的特殊车道上，若该车道能够将互通匝道的几何特性减小，必须保证行车宽度可并列停靠2辆抛锚车辆，即大于6.0 m。在主线上，在受到某些很大困难因素制约的区域，应保证紧急停车带中断距离不超过6.0 m，否则当车辆停车时，造成交通拥塞的风险更高。因此，必须研究避难所的布置(在保证良好的视野条件下)，从而能够准许重型车辆驶入。

对比分析，《指令》详尽地规定了调整断面宽度及取消紧急停车带的条件，并对缩减断面的步骤和方法做了较为细致的说明，具有很强的可操作性。这也是在我国城市快速路建设中经常遇到的问题，但《规程》对该问题缺乏较为明确的规定，在市政道路设计中，《指令》所提出的解决思路和方法值得我们借鉴。

4 受限地带城市快速路的通行

《指令》中规定，城市快速道路由于环境、地上或地下用地空间受限、或工程地质、水文相关的各种限制在其沿线导致道路用户行为改变，形成一定规模的带状区域。

在走向和设计条件受限时，平曲线半径小于最小半径可能意味着速度的降低。同样，长距离的断面缩减会引起服务水平下降。当然，一个或多个要素(平面、纵断面、横断面)的缩减不能独立于项目其他要素的处理。

首先，各指标不能同时降低，以免产生2种不同类型不利因素的叠加：例如小半径平曲线加小半径凸曲线会引发行车视距不足的问题。

其次，不能既降低平面线形指标或纵断面指标，又降低横断面指标。横断面必须满足行驶要求，而不是简单地减少某些断面的构成；在限制路段的行驶速度时，在指标降低前应设置带有标志标线等用于提醒道路使用者的过渡段[9]。

对比分析可知，《指令》规定了城市快速路穿行在条件受限区域的处理方法，具备较强的可操作性，值得借鉴。

5 结语

本文主要论述了《指令》关于城市快速路流量相关几何特性，并与我国规范进行对比分析。结果表明，相比我国《规程》，法国《指令》往往通过大篇幅说明和推导为设计提供理论性指导，对设计指标的限定有所放宽，但对影响行驶安全的指标要求更为严格。同时，法国《指令》对于条件受限的城市地带的快速路路幅宽度的设计提出了操作性极强的处理方法，留给设计者更多的灵活性和发挥空间。这种“以人为本，安全至上”的设计理念，值得我们借鉴。

因篇幅有限，本文不能做到面面俱到，但希望能抛砖引玉，为法国规范关于互通立交、景观、降噪和交通安全与管理设施等方面的延伸研究提供参考。