大工12春道路勘测设计辅导资料十七
大工12春道路勘测设计辅导资料十七主 题：第九章 第3-4节
学习时间：2012年7月23日—7月29日
内 容：
一、学习要求
本周的学习要求及需要掌握的重点内容如下：
1、了解平面交叉口设计；
2、了解立体交叉设计。
基本概念：停车视距、视距三角形、附加车道、渠化、交通岛、导流岛、安全岛、交织长度、交织角、路脊线、控制标高、立体交叉、分离式立体交叉、互通式立体交叉。
知 识 点：平面交叉口设计、立体交叉设计。
二、主要内容
平面交叉口设计
（一）交叉口平面设计
1、交叉口的视距保证
在无交通信号的平面交叉口内，为保证交通安全，当遇相交道路来车时，应保证双方能有足够距离采取制动措施而在冲突点前安全停车，因此要求车辆在达到冲突点前有一个停车视距。
如下图所示，由两相交道路的停车视距所组成的三角形称为视距三角形。在此范围内不能有任何障碍阻碍司机视线。
2、附加车道设计
（1）变速车道设计
平面交叉在需要加速合流与减速分流处，应设置加速的或减速的变速车道，以减少对直行交通的干扰，提高通行能力，减少交通事故。
（2）左转车道设计
①左转车道设置的作用
a、减少与左转交通有关的交通事故；
b、排除左转交通对直行交通的干扰,提高交叉口的通行能力；
c、为有交通信号控制的交叉口设置左转专用显示提供条件。
②除以下情况均应设置左转车道
a、禁止左转的交叉口；
b、道路交通量少,通行能力有很大富裕时；
c、计算行车时速小于40km的双车道公路,设计小时交通量小于200辆。
③左转车道的的设置方式
a、有较宽中央分隔带时，压缩分隔带宽度辟为左转弯车道；
b、有中央分割带，但宽度不足时,可将驶入段车道线偏移以增设左转弯车道；
c、无中央分割带时，可用拓宽路口的方式增设左转弯车道。
当平面交叉有加速合流或减速分流交通时，应分别设置加速或减速车道。
左转弯车道的长度由分流、减速和等候转弯车辆排队所需的长度组成。
（3）右转车道设计
①右转车道设置的作用
a、减少对直行交通的干扰，提高交叉口的通行能力；
b、改善右转车通过条件，特别是对锐转角的右转车道；
c、在有交通信号控制的交叉口，可确保右转车通过（前提是右转车不受交通信号控制）。
②下列情况均应设置右转车道
a、平面交叉角小于60°，右转弯交通量较大时；
b、右转弯交通量较大，所需车速较高时。
③右转车道的设置方式
a、右转弯车道可用拓宽路口的方式增设右转弯车道。
b、右转弯车道长度，考虑转弯车辆排队长度时，计算公式与左转弯车道相同。
3、渠化设计
当平面交叉处交通量较大时，应采取交通岛、路面标线等设施分隔和疏导车流，即进行交叉口的渠化设计。
（1）渠化交通的作用
①利用分车线或分隔带、交通岛，将道路上不同行驶方向和行驶速度的车辆划分车道行驶，使司机易辨明车辆往来的方向，因而可减少车辆之间的碰撞机会，增加交通安全性；
②利用交通岛的布置，限制车道宽度，控制车速防止超车或转错车道；
③渠化交通增设的交通岛便于设置各种交通标志。
（2）渠化设计的原则
①渠化行驶路线应简单明了，过于复杂的设计容易使车辆误行，反而降低其使用效果；
②设置导流设施时，应避免交通流的分流、合流集中于一点；
③导流车道的宽度应适当，过宽会引起车辆并行，容易发生刮擦事故。
④驾驶者驶近导流设施前应能醒目地察觉到导流设施的存在。交通岛的端部应视情况设置标志、标线和照明等设施。
4、交通岛设计
交通岛可按使用要求分别采用导流岛或安全岛。
交通岛根据其大小，位置和用途可采用下列三种方式标示边界：
①用缘石标界，交通岛高出路面；
②用路面标线标界，岛的全部或部分面积上标以斑马线；
③用路面边缘标界，岛为未铺路面的区域，在其边界处可立标柱或在路边缘以外堆土。
（1）导流岛
导流岛一般采用缘石围成高出路面的实体岛，当岛面窄小时，可采用路面标线表示的隐形岛。导流岛边缘的线形为直线与圆曲线的组合。
（2）安全岛
当计算行车速度大于60km/h的公路，若平面交叉处有横穿公路的行人，且横穿距离较长，则应设计安全岛，以确保行人的安全。
4、环行交叉设计
环行交叉设计的基本要素：中心岛直径、交织长度、环道宽度、交织角、环道进出口半径及环道的路拱横坡等。
⑴中心岛直径
中心岛直径首先应满足计算行车速度的要求，然后再按相交道路的条数和宽度演算。
⑵交织长度
环形交叉是进环和出环车辆在环道上互相交织来完成其进、出行驶的。当两相邻路口之间有足够的距离，使在环道上行驶的车辆可在合适的时机，互相交织连续行驶，该段距离称为交织长度。交织长度取决于在环道上的计算行车速度及中心岛的直径。
⑶环道宽度
环道就是环绕中心岛的行车道，其宽度取决于相交道路的交通量和交通组织。一般将靠近中心岛的一条车道作为绕行之用，靠最外侧的一条车道作右转弯车辆行驶用，中间一条车道作交织之用，这样，环道上一般是三条道。当非机动车交通量较少，相交公路交通量不大时，亦可采用双车道。包括路面加宽值的三车道宽度可采用12m，双车道宽度可采用9m。
⑷交织角
交织角是进环车辆的轨迹与出环车辆的轨迹平均的相交角度。它以右转弯车道的外缘 1.5m和中心岛缘石外缘1.5m的两条切线交角来表示。交织角的大小取决于环道宽度和交织长度。交织角越小，行车越安全，但交织长度和中心岛直径就要增大，占地增加。交织角一般限制在40°以内，以20°～30°为宜。
⑸进、出口半径
环道进、出口曲线半径，应与环道计算行车速度相适应。为了限制进环车辆的速度，环道进口曲线半径采用接近或小于中心岛半径的数值，同时注意各条相交公路的进口曲线半径不应相差过大，以利行车安全。环道出口曲线半径可较进口曲线半径稍大，以利汽车加速出环。
⑹环道的路拱横坡
环道的路拱横坡，一般不设超高，为保证内环车辆行驶的安全及平顺，并利于排水，可将靠近中心岛的绕环车道做成向内倾斜的横坡，其余几条车道做成向外倾斜的横坡。路拱横坡值可按路面类型选用。亦可将环道均做成向外倾斜的横坡，使口内雨水完全排出。另外，在进、出口之间无交通的地方可设置三角形导流岛，以渠化进、出口的交通。
（二）交叉口的竖向设计
1、交叉口竖向设计的目的和原则
交叉口竖向设计的目的是合理确定交叉口范围内相交道路共同构筑面各个点的设计标高。统一解决行车、排水、建筑艺术三方面在立面位置上的要求，使相交道路在交叉口处形成一个平顺的路面，以保证行车顺适，排水通畅，并与周围建筑物的地面标高协调而具有良好的空间观感。
竖向设计的一般原则如下：
(1)主要道路与次要道路相交时，次要道路的纵坡、横坡迁就主要道路纵、横坡的变化。主要道路的纵、横断面均维持不变，以保证主要道路的交通便利。
(2)等级相同的两条道路交叉，如交通量差别不大时，一般维持两条道路的设计纵坡不变，而和缓地改变它们的横坡，使两条道路在竖向上取得平顺。
(3)路口设计纵坡不宜太大，一般不大于2%，困难情况下不大于3%。
(4)交叉口竖向设计标高应与四周建筑物地坪标高相协调。
(5)为保证排水，设计时至少应有一条道路的纵坡离开交叉口。
(6)合理确定变坡点和布置雨水口。
2、交叉口竖向设计的基本型式
交叉口竖向设计的型式，主要取决于地形以及与地形相适应的相交道路的纵、横断面。以十字交叉为例，主要有六种基本型式：
(1)相交道路的纵坡均由交叉口向外倾斜。设计时只需把交叉口的坡度做成与相交道路相同的坡度，调整一下接近交叉口的道路横坡，让地面水流向路基以外。
(2)相交道路纵坡均向交叉口中心倾斜。在这种情况下，地面水向交叉口中心集中，致使交叉口中心积水，设计时可使交叉口中心地带略升高一些，但这样做会使交叉口内的纵坡有起伏变化，不利行车，因此，在公路上尽量不采用此种型式，至少应使一条道路的纵坡向交叉口外倾斜。
(3)三条道路的纵坡由交叉口向外倾斜，而另一条道路纵坡向交叉口内倾斜。设计时可保持相交道路的横断面形状，对倾向交叉口的道路在其进入交叉口范围后将原来的拱顶线改变为三个方向离开交叉口。
(4)三条道路的纵坡向交叉口中心倾斜，而另一条道路纵坡由交叉口中心向外倾斜。设计时，因有一条道路位于河谷线上，另一条道路的纵断面在进入交叉口前产生转折点形成过路横沟，对行车不利。所以应尽量使纵坡的转折点离开交叉口远些，并插入竖曲线加以缓和。
(5)相临道路的纵坡向交叉口倾斜，而另两条道路的纵坡由交叉口向外倾斜。设计时可不改变相交道路的纵坡，按天然斜坡地面，将两条道路的横坡在进入交叉口前逐渐向相交道路的纵坡方向倾斜，使交叉口形成一个单向倾斜的斜面。
(6)相对两条道路的纵坡向交叉口倾斜，另外两条道路的纵坡向外倾斜（交叉口位于马鞍形地形上）。设计时，相交道路纵横坡可按自然地形在交叉口内适当调整。
3、交叉口竖向设计的方法与步骤
交叉口竖向设计主要采用方格网法或方格网设计等高线法．方格网法是在交叉口设计范围内，以相交道路的中心线为坐标基线打方网，斜交道路的方格网线应选在便于施工放线测量的方向，测出方格网各点上的地面标高并求出其设计标高，从而算出施工高度。方格网设计等高线法是在方格网法基础上进一步绘出设计等高线，以便更清晰地反映出交叉口的竖向设计形状，多用于大型交叉口和广场的竖向设计。对一般交叉口则多用方格网法。
方格网设计等高线的方法与步骤：
(1)搜集资料
搜集的资料包括：
①测量资料：一般常用1：500或1：200的地形图，在图上以相交道路的中心线为坐标基线打方格网，方格的大小视相交道路的等级、地形和设计精度的要求而定，一般采用5m 5m或l0m l0m，并测出方格点的地面标高。
②交通资料：包括交通量和交通组成。
③道路资料：如道路等级、宽度、纵坡、横坡及交叉口控制标高等。
(2)绘制交叉口平面图
交叉口平面图包括路中心线、行车道和路肩宽度、转弯半径、分隔带宽度，标出各相交道路的纵坡及横坡度。
(3)确定交叉口设计范围
设计范围一般为转弯半径的切点以外5m~l0m(相当于一个方格)，这是考虑到从相交道路的双坡断面过渡到单坡断面需要有一段距离。
(4)确定设计图式及等高线间距
根据相交道路的等级、纵坡方向、地形情况及排水要求等，确定采用竖向设计的型式，并选定相邻等高线的等高距，根据坡度的缓急一般取0.02~0.10(宜取偶数以便于计算)。
(5)绘制方格网线
在交叉口平面上，平行于道路中心线绘出5m 5m或l0m l0m方格网线。
(6)绘制等高线
等高线绘制的内容包括：
①路段上设计等高线的绘制
②交叉口设计等高线的绘制
首先要确定路脊线和控制标高。
所谓路脊线就是路拱顶点的连线。在交叉口上，相交道路的路中心线交会于一点时，一般说来，路中心线即为路脊线，路脊线的交点即为其控制标高。
在斜交的T形交叉上，相交的道路虽然必交于一点，但当斜交的偏角过大时，其路中心线就不宜作为路脊线，应加以调整。
然后，根据交叉口的控制标高求方格网上各点标高。
最后，将高程相等的点连接起来即得到初步的以设计等高线表示的竖向设计图，然后按行车平顺和排水迅速的要求，调整等高线的疏密，并使之变化均匀，再根据等高线的标高，求出方格点上的设计标高。
立体交叉设计
立体交叉是指相交道路在不同平面上相互交叉的联接方式。设置立体交叉是提高道路交叉运行效率的一种有效措施。
（一）立体交叉的交通功能分析
1、通过性
通过性指交通流通过交叉口所需的时间和所走过的距离。时间和距离愈短，说明立体交叉的通过性愈好。与此相关的评价指标有：延误、行车速度及匝道绕行长度。
2、安全性
安全性是指立体交叉保证交通流通过的安全程度。立体交叉是通过空间的方式将交通流从方向、种类上加以分离，从而达到减少甚至消除冲突点的目的。与此相关的评价指标有：冲突点数、匝道出口和入口数及交织段数量。
3、方向性
方向性是指转向车流实施转弯运行的便利程度。立体交叉除具有分离直行交通流的功能外，主要是解决转向交通流的问题。转弯车辆行车方向的明确程度，转弯匝道的转向角度是评价方向性的主要因素。
4、舒适性
舒适性是指立体交叉使用者在视觉和感觉上被提供的舒适水平。它涉及到立体交叉各组成部分的几何线形指标、造型、周围环境及交通流本身的情况。可见，立体交叉的舒适性较难用某个或某些指标加以评价。
5、容纳性
容纳性是指立体交叉的通行能力是否能满足相应交通量的需要。立体交叉的通行能力不仅在整体上应满足这种要求，在其各组成部分包括主线、匝道、出口和人口等处的通行能力都应满足交通量的要求。
（二）立体交叉的基本类型
1、按交通功能的分类
⑴分离式立体交叉
相交道路上的交通流之间不能转移过渡的方式。又分为上跨式和下穿式两种。
⑵互通式立体交叉
通过匝道将相交道路连接起来，可以保证相交道路上车辆的转移运行。又分为全互通和部分互通两类。
2、按立体交叉的平面几何形状分类
⑴苜蓿叶形立体交叉：分全苜蓿叶式和部分苜蓿叶式两种，用于四路交叉。
⑵喇叭形立体交叉：分为A、B两种形式,是三路立体交叉的代表。
⑶环形立体交叉：采用一个公用环道来实现各方向车辆转弯或部分直行的立体交叉形式。
⑷叶式立体交叉：它采用两个小环道来实现车辆的左转，呈叶状。
⑸菱形立交：四条左右转匝道均布置成直线并组成菱形图案。
⑹涡轮形立体交叉：是由四条半直连式左转匝道组成的互通式立体交叉。
3、按立体交叉的层数分类
⑴两层立体交叉
⑵三层立体交叉
⑶多层立体交叉
（三）立体交叉类型的选择
立体交叉类型通常需要综合交通量及交通组成、地形、造价、道路类型等因素选择确定。
1、交通及运行条件
分离式立体交叉适于转弯交通量很小的情况，而互通式立体交叉则适用于各种交通条件，更适合于载重车转弯交通比例较大的交通条件下。
2、地形条件
互通式立体交叉能很好地适应丘陵区的地形条件，立体交叉的主线可根据各自纵坡达到较高标准，起伏的地形条件也有助于匝道的设置。在平原区，虽然互通式立体交叉的设计比较简单，但却要设置不利于车辆行驶的坡道，而且这还会使立体交叉外观变差，不像丘陵区那么适应地形。当相交道路高差很大时，分离式立体交叉可能是较合理的选择。
在占地方面，由于转弯匝道的设置，互通式立体交叉需要较多的用地，而分离式立体交叉的用地一般较少。
3、经济因素
立体交叉的经济性反映在建设费用、养护费用和车辆运营费用等三方面。在建设费用和养护费用方面，互通式立体交叉较分离式立体交叉要高很多。互通式立体交叉在构造物、匝道、土方、景观处理及现有设施调整方面建设费用很高，在路面、边坡绿带、标志、照明和管理方面的养护费用也都很高。在车辆运营费用上情况也比较复杂。对于直行车辆，两种立体交叉几乎没有什么区别，而对于转弯车辆，一般而言互通式立体交又总体上可以减少多数车辆运营费用。
4、道路类型
互通式立体交叉适用于各种类型的交叉和计算行车速度要求。但由于互通式立体交叉的建设和养护费用很高，一般只是在计算行车速度较高的道路上才采用。在风景旅游胜地，造型优美、建筑结构轻巧和边坡柔缓的互通式立体交叉常常会给人一种赏心悦目，心旷神怡的感觉。
分离式立体交叉一般在下述情况下采用：
⑴道路与铁路交叉；
⑵横穿控制出入的干线道路；
⑶需穿过主要道路但无转向交通需求；
⑷非机动车，行人非常集中；
⑸受合理间距限制而不能设置互通式立体交叉；
⑹地形条件十分有利。
（四）互通式立体交叉设计
1、互通式立体交叉的基本组成
(1)结构物
它是立体交叉实现车流分离的主要结构物，有上跨式(跨线桥)和下穿式(隧道)两种形式。
(2)主线
两条相交道路的直行车道称为主线，它是组成立体交叉的主体。坡道和引道都是主线的组成部分。
(3)匝道
相交道路之间相互连通的连接道路称为匝道。它主要是供转弯车辆运行时使用。匝道可分为左转弯匝道和右转弯匝道。匝道与主线的连接点称为匝道的端部，包括起点和终点。
(4)出口和入口
由主线驶出进入匝道的路口称为出口，由匝道驶出进入主线的路口称为入口。匝道的计算行车速度一般低于主线，因此车辆进出主线都要改变车速。
(5)变速车道
匝道端部附近、设于主线右侧、供车辆进出变速时使用的附加车道称为变速车道。出口端为减速车道，入口端为加速车道。
(6)斜带
变速车道与主线衔接的三角形渐变段称为斜带。
(7)三角形地带
匝道与主线之间或匝道与匝道之间所围成的区域统称为三角形地带。三角形地带可作为立体交叉绿化、环境美化和照明等的用地。
(8)集散道路
位于城市附近交通繁忙的高等级公路上，为了减少高速交通流的交织和进出口的数量，在高速公路一侧或两侧设置的与高速公路平行且横向分离，且在两端与高速公路相连的专用道路，称为集散道路。
(9)辅助车道
当干线道路与次要道路立交时，在分流合流附近，为使匝道与干线道路车道数平衡，保持干线的基本车道数而在干线一侧增设的车道称为辅助车道。
(10)立体交叉范围
通常是指相交道路中线交叉点至相交道路出入口变速车道斜带的顶点间所包围的主线和匝道的全部区域，依此来划分路段与立体交叉的界限。
2、互通式立体交叉的设置条件
立体交叉的设置，应根据相交道路的性质、等级、任务、交通量、人口密度和用地等条件来确定。公路一般在下述情况下设置互通式立体交叉：高速公路、一级公路之间相互交叉，以及汽车专用公路同交通繁忙的一般公路相交处；高速公路、一级公路同通往大城市、重要政治、经济中心、重点工矿区的公路相交处；同通往重要港口，机场，车站和游览胜地的公路相交处，以及同通往重要交通源的支线起点相交处。
3、互通式立体交叉的设置间距
立体交叉设置的最小间距应满足交织和变速、设置标志等方面的需要，其值不应小于4km，主体交叉设置的最大间距不应超过30km，否则应在适当位置设置U形转弯设施，以供误行车辆和公路维修、救援等车辆调头之用。
《规范》规定互通式立体交叉的标准间距为：
(1)大城市，重要工业区周围为5~10km；
(2)一般地区为15~25km，最大不超过30km。
4、立体交叉规划设计所需资料
(1)道路资料
①相交道路在道路网中的作用、现状及规划等级、车道数；
②相交道路的几何线形设计标准。
(2)交通条件
①相交道路的现状与未来交通量资料，包括交通量、流量流向等；
②相交道路的交通组成情况。
(3)自然条件和社会经济条件
①沿线的地带类型、周围环境、文化古迹等；
②沿线社会经济状况，包括人口、国民生产总值、工农业生产值、汽车保有量、消费支出等指标；
③沿线建筑材料、施工条件、地质、水文、气象、地震等条件；
④用地、地物、环境等条件。
三、典型例题
简答题
1、分别简述左转车道和右转车道设置的作用？
答：①左转车道设置的作用：
a、减少与左转交通有关的交通事故；
b、排除左转交通对直行交通的干扰,提高交叉口的通行能力；
c、为有交通信号控制的交叉口设置左转专用显示提供条件。
②右转车道设置的作用：
a、减少对直行交通的干扰，提高交叉口的通行能力；
b、改善右转车通过条件，特别是对锐转角的右转车道；
c、在有交通信号控制的交叉口，可确保右转车通过（前提是右转车不受交通信号控制）。
2、简述立体交叉的交通功能分析。
答：(1)通过性
通过性指交通流通过交叉口所需的时间和所走过的距离。时间和距离愈短，说明立体交叉的通过性愈好。与此相关的评价指标有：延误、行车速度及匝道绕行长度。
(2)安全性
安全性是指立体交叉保证交通流通过的安全程度。立体交叉是通过空间的方式将交通流从方向、种类上加以分离，从而达到减少甚至消除冲突点的目的。与此相关的评价指标有：冲突点数、匝道出口和入口数及交织段数量。
(3)方向性
方向性是指转向车流实施转弯运行的便利程度。立体交叉除具有分离直行交通流的功能外，主要是解决转向交通流的问题。转弯车辆行车方向的明确程度，转弯匝道的转向角度是评价方向性的主要因素。
(4)舒适性
舒适性是指立体交叉使用者在视觉和感觉上被提供的舒适水平。它涉及到立体交叉各组成部分的几何线形指标、造型、周围环境及交通流本身的情况。可见，立体交叉的舒适性较难用某个或某些指标加以评价。
(5)容纳性
容纳性是指立体交叉的通行能力是否能满足相应交通量的需要。立体交叉的通行能力不仅在整体上应满足这种要求，在其各组成部分包括主线、匝道、出口和人口等处的通行能力都应满足交通量的要求。
3、立体交叉，按交通功能分为哪几类？
答：立体交叉，按交通功能分为：
⑴分离式立体交叉
相交道路上的交通流之间不能转移过渡的方式。又分为上跨式和下穿式两种。
⑵互通式立体交叉
通过匝道将相交道路连接起来，可以保证相交道路上车辆的转移运行。又分为全互通和部分互通两类。
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