城市道路横断面规划设计方法及工程应用研究

向亚军

为了提高城市道路横断面建设水平，首先分析了目前道路横断面设计时的问题和交通方式、空间感受、市政地下管线设施等因素对横断面组合的影响；随后基于“四阶段分析法”探讨了车道通行能力计算方法；最后总结了横断面基本组合形式和设计原则，并提出了一种“面、线、点”结合的横断面设计方法。

随着我国交通网络的逐年完善，道路工程建设步伐也在加快。而横断面作为道路交通流载体，其设计方案是影响城市道路施工水平和安全运营的关键因素之一。如果横断面设计不合理，会使得道路容易出现拥堵现象，严重可能导致交通及经济损失，造成不良的社会影响。近年来，国内外研究人员及工程师也通过理论计算、现场调研等方法探讨了横断面组合方案的优化，并提出大量有价值的研究成果。但是，设计人员在开展横断面设计任务时，仍过多依赖以往工程经验，设计方案一般较保守，导致工程造价过高和资源浪费。因此，分析城市道路横断面规划设计方法具有十分重要的工程意义。

一、道路横断面设计问题和影响因素分析

1.横断面设计问题

城市道路作为一种基础交通设施，具有交通承载、用地骨架、防灾保障、视觉景观等功能。在横断面设计时，要尽可能地和道路各项功能相协调。但是，设计人员开展横断面设计任务时，对道路功能考虑往往不够全面或未能综合考虑远近期交通流变化对横断面方案的影响。

（1）城市道路功能考虑不全

只按照城市道路级别及红线宽，参考规范对横断面各个组成要素的要求来简单地组合横断面，而未对道路在整个交通路网中地定位、服务对象、用地性质等因素展开深入探讨，从而影响道路的通行能力和舒适度。

（2）未考虑远期交通流

随着城市规模不断增加，道路主体功能及其沿线用地可能发生一定变化，从而使得道路交通结构等发生较大调整。在横断面设计过程中，若没有考虑远期交通结构变化，未对横断面留有调整余地，则横断面形式无法适应未来城市发展。

2.横断面设计影响因素分析

（1）交通方式

横断面是城市道路交通载体，不同交通方式行驶速度及对断面要求存在差异，因此在进行横断面设计之前需要首先分析道路的主要交通结构，统计汽车、公交车、非机动车等交通方式的占比。此时不光要基于历史数据来分析各种交通方式，还要考虑居民交通方式可能随经济发展，城市化进程的转变，合理预测未来的交通结构。

（2）空间感受

人们对城市道路横断面的空间感受一般体现在视觉感受和断面宽高比两个方面。

视觉感受指的是横断面各组成要素与道路沿线景观统一协调，既有整体性，又有丰富性。同时，视觉感受与人的视角密切相关，相关研究表明：45°视角是观察建筑细部结构的最佳位置；27°视角既能观察到建筑结构整体，又可以观察其细部效果；18°视角是观察建筑全貌的基本视角，此时视距大小等于3倍的结构物高度，如图1所示：

图1 道路横断面不同视角下的观察感受

断面宽高比指的是道路横断面宽度D和街道建筑高度H比值。断面宽高比D/H要按照城市道路功能、沿线用地等因素综合考虑。如果断面宽高比D/H≤1，建筑和道路“亲切感”较好，街道氛围更热闹繁华，但断面宽高比过小，街道也可能出现一种压抑感；如果断面宽高比D/H=1～2，街道较开阔，绿化景观对横断面的影响十分关键；如果断面宽高比D/H＞2，道路离散，街道冷清，可布置多条绿化带缓解。

（3）市政地下管线设施

市政地下管线为横断面两侧用地及建筑服务，种类繁多，包括电力、排水、通讯、煤气管线等。《城市道路工程设计规范》（CJJ37-2012）中规定地下管线可直接埋在路侧带下方或非机动车道。由于不同管线必须有一定的水平净距，故所有管线均埋在路缘带和非机动车道下方是不可能的，此时为了缓解管线布置拥挤现象，可根据道路等级决定是否将部分地下管线埋在行车道下方。一般情况下，单幅路行车道下方能埋各种管线，两幅路或三幅路行车道下方能埋排水管线，四幅路行车道下方不宜埋任何管线。

二、道路横断面通行能力分析

1.通行能力分析思路

横断面通行能力指的是在单位时间内通过的最大交通量，它可分可能通行能力和设计通行能力两大类。城市道路是一个复杂的系统，在计算通行能力时，应以“满足最不利状态下使用”为原则，要求道路横断面通行能力满足规划期末的年平均日最大交通量。目前国内外学者和设计人员计算城市交通需求最广泛地方法为“四阶段分析法”，即将未来路网预测分为出行生成模型、出行分布模型、方式划分模型、交通分配模型。

2.通行能力计算过程

城市道路的通行能力会受车道宽度、车道数量的影响较大。

车道宽度：行车道宽度小，会降低行车速度，减小道路通行能力和行车舒适度。保证道路基本通行能力的车道最小宽度是3.5m。

车道数量：如果横断面布置多条行车道，在超车、停车、减速等因素干扰下，相邻车道的通行能力会相互影响。通常靠近道路中心线的车道通行能力最大，越靠近非机动车道或人行道的车道通行能力越小。

《城市道路设计规范》（CJJ37-2012）中规定，在一般交通条件下（不受平面交叉口的影响），道路横断面一条车道的可能通行能力与设计通行能力设计公式可分别按下式计算：

式中：Np—可能通行能力，pcu/h；

Nm—设计通行能力，pcu/h；

tj—车头平均间隔时间；当城市没有tj统计数据时，可能通行能力可参考表2给出的数值；

αc—车道分类系数，快速路取0.75、主干路取0.8、次干路取0.85、支路取0.9。

三、道路横断面设计原则及方法

1.横断面设计原则

以往城市道路横断面在设计过程中往往只侧重其交通承载功能，以车辆快速通过为原则。笔者认为道路横断面设计时不仅要考虑车道的通行能力，还要考虑道路作为公共空间所负担的功能及其与城市的协调发展，在设计城市道路横断面各元素时应坚持的原则如下：第一，加强道路交通载体功能；第二，以人为本，提高横断面设计时的人文关怀，改善行人出行舒适度和安全性等；第三，树立可持续发展理念，节约土地资源，改善横断面的整体利用效率；第四，确保道路横断面与沿线绿化景观相协调统一。

2.横断面基本组合对比

横断面一般包括单幅路、双幅路、三幅路、四幅路等基本组合形式。

单幅路占地面积小，工程造价低，主要用于交通量小的支路断面，它中间不设分隔带，是利用标志标线来区分机动车和非动车交通流；

双幅路一般用于机动车多、非机动车较少的城市主干路或次干路，它是用隔离带把车道分成两幅路，可以减小双向机动车之间相互干扰；

三幅路的中间一幅为双向行驶的机动车道，两侧单向行驶非机动车道，在很大程度上减小了机动车和非机动车的相互干扰，主要用于交通量较大的城市主干道。同时，三幅路有利于布置公交停靠站；

四幅路占地面积较大，它是将三幅路的中间机动车道再分割成两幅，以确保机动车分向行驶的安全，可以视为三幅路的扩展，主要适用于车流量大的快速路或主干路。

3.“面、线、点”结合的横断面设计方法

笔者综合多年工作经验，提出一种“面、线、点”结合的道路横断面设计方法。其中“面”指的是城市总体规划中的道路等级、道路功能、道路性质等；“线”包括交通走廊线和景观走廊线，前者是基于路段通行能力与交叉口通行能力的匹配关系，后者需通过合理布置横断面中的分隔带和绿化带来实现；“点”的主要内容有横断面基本组合、中央分隔带及绿化带布置方案、公交停靠站、行人过街横道、天桥、地下通道等交通设施的设置等。

四、结语

在分析城市道路横断面存在问题及影响因素的基础上，探讨了横断面的设计内容和设计方法，主要得到了以下几个方面的内容：

（1）城市道路横断面设计方案容易受到交通方式、视觉感受、断面宽高比、市政管线设施的影响。

（2）横断面通行能力应以“满足最不利状态下使用”为原则，并利用出行生成模型、出行分布模型、方式划分模型、交通分配模等得到横断面通行能力。

（3）道路横断面方案确定时宜采用“面、线、点”结合的方法。