一、交叉口掉頭設計綜述

  1、定義及研究意義

  簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，車(chē)輛在同一條道路上轉向180°朝反方向行駛，就可視為一次掉頭的過(guò)程。車(chē)輛掉頭是城市車(chē)輛運行的最普遍的形式。同時(shí)也是交通管理規范中定義得最含混的一種運行方式。一般市民往往不清楚車(chē)輛掉頭的相關(guān)規定，哪里可以掉頭，哪里不能掉頭，在城市交通管理建設中也往往沒(méi)有明確的指示。

  城市道路掉頭行為的規范對城市交通管理和運行具有重要的意義。在合適的位置設置掉頭車(chē)道，可以提高城市路網(wǎng)的運行效率，并減少其他禁行措施帶來(lái)的負面效益。但設置不當的掉頭形式，往往對交通秩序造成較大的影響，并帶來(lái)一定的安全隱患。

  2 車(chē)輛掉頭幾何軌跡分析

  掉頭行為主要與車(chē)輛的以下性能密切相關(guān)：外形尺寸、最小轉彎半徑及軸距。車(chē)輛沿一中心作圓周運動(dòng)時(shí)，從轉向中心到外轉向輪與地面接觸點(diǎn)的距離稱(chēng)為轉彎半徑。為了保證轉向時(shí)車(chē)輪作純滾動(dòng)而不產(chǎn)生滑動(dòng)，轉彎半徑的大小則由軸距來(lái)決定。軸距長(cháng)則轉彎半徑大，但是長(cháng)軸距的車(chē)輛行駛平順性更好。

  一般小型車(chē)掉頭軌跡可視為簡(jiǎn)單的直線(xiàn)和圓曲線(xiàn)的組合，大型車(chē)由于最小轉彎半徑較大，掉頭軌跡比較復雜，一般由直線(xiàn)、圓曲線(xiàn)和緩和曲線(xiàn)組成。

  從汽車(chē)性能的角度來(lái)說(shuō)，車(chē)輛一次順車(chē)掉頭的必要條件是：在車(chē)輛掉頭出口處，只要路面寬度大于車(chē)輛最小轉彎直徑或者路面寬度大于車(chē)身長(cháng)就可以了。但是對于特殊的路段或大型車(chē)輛情況會(huì )更加復雜。一般車(chē)輛一次順車(chē)掉頭，道路寬度至少滿(mǎn)足12~16m。

  小型車(chē)掉頭軌跡幾何分析圖（一次順車(chē)掉頭）

  如果車(chē)輛不能滿(mǎn)足一次順車(chē)掉頭，根據路面的寬窄和車(chē)輛性能，掉頭可以用順車(chē)和倒車(chē)相結合的方法進(jìn)行。但這樣掉頭耗費時(shí)間較長(cháng)，在道路組織設計當中應盡量避免出現這類(lèi)情況。

  小型車(chē)掉頭軌跡幾何分析圖（非一次順車(chē)掉頭）

  3 交通影響機理分析

  影響掉頭車(chē)道組織效率的因素有很多，考慮的因素包括：掉頭車(chē)道的組織形式、不同流向的流量大小及配比、掉頭車(chē)輛的車(chē)型比例、車(chē)速、道路寬度、中央分隔帶寬度、可能的道路干擾程度等等。但掉頭車(chē)道的實(shí)際運行效率可由以下幾個(gè)參數確定：

  1）對單車(chē)道交叉口通行能力的影響

  一般來(lái)說(shuō)，連續的掉頭車(chē)流的飽和車(chē)頭時(shí)距為2.5~3s，比一般左轉車(chē)和直行車(chē)飽和車(chē)頭時(shí)距大。因此，單獨的掉頭車(chē)流的飽和流量較左轉流量和直行流量較低。當掉頭車(chē)道同直行流量或者左轉流量混行后，會(huì )對直行車(chē)流和左轉車(chē)流造成一定的通行能力折減。掉頭車(chē)輛所占總流量比例越大，該折減比例則越高。

  2）對交叉口渠化空間的占用

  同轉向車(chē)輛和直行車(chē)輛相比，掉頭車(chē)輛不一定要在交叉口掉頭，而可以采取在路段或者靠近交叉口內進(jìn)行掉頭。如果將掉頭車(chē)輛集中在交叉口內掉頭，無(wú)形中占用了交叉口時(shí)空資源，增大了交叉口的交通壓力。

  3）交通干擾引發(fā)的通行效率折減

  由下圖可見(jiàn)，若車(chē)輛掉頭放在交叉口內部，會(huì )同慢行過(guò)街以及對側右轉車(chē)流造成沖突。該類(lèi)型的沖突容易在交叉口轉角處形成一個(gè)復雜的沖突區，會(huì )對交叉口通行能力造成較大的影響，對車(chē)輛左轉和掉頭流量較大的交叉口影響更大，是造成交叉口左轉和掉頭擁堵的重要誘因。

  交叉口內車(chē)輛掉頭交通干擾分析

  4）安全性分析

  在車(chē)輛掉頭中，掉頭車(chē)輛本身的車(chē)速并不高，但由于掉頭過(guò)程中司機視角不斷變化，不容易全面觀(guān)察路況。同時(shí)橫跨幾條車(chē)道，引發(fā)的沖突點(diǎn)也較一般車(chē)輛變道多，是一種較為危險的車(chē)輛運行方式。一般說(shuō)來(lái)，車(chē)輛在信控交叉口范圍內掉頭由于受到左轉信號燈的影響，安全性較好；而在路段或接近路口處直接掉頭，可能同對向直行車(chē)輛相沖突，危險性更高。

  二、交叉口掉頭基本設計模式分析

  以一個(gè)雙向六車(chē)道，四相位交叉口為例，討論交叉口設置掉頭開(kāi)口的基本模式。

  1 模式一 交叉口內部掉頭

  這是最常見(jiàn)的交叉口掉頭模式。

  特征分析：只能在左轉相位允許時(shí)使用，占用交叉口展寬資源，易與行人過(guò)街及對向右轉車(chē)形成干擾。

  交叉口掉頭模式一 直接掉頭

  適用性分析：

  1）適用于掉頭車(chē)左轉車(chē)流量較小的情況；

  2）適用于路段不適宜設置掉頭的情況；

  3）不適用于交叉口較為擁堵，交叉口秩序較為混亂的情況。

  2 模式二 停車(chē)線(xiàn)后掉頭

  特征分析：只能在左轉相位允許時(shí)使用，占用交叉口展寬資源，不易行人過(guò)街沖突，易與右轉車(chē)干擾。

  交叉口掉頭模式二 停車(chē)線(xiàn)后掉頭

  適用性分析：

  1）適用于掉頭車(chē)、左轉車(chē)流量較小的情況；

  2）適用于路段不適宜設置掉頭的情況；

  3）不適用于交叉口較為擁堵，交叉口秩序較為混亂的情況；

  4）不適用于設置左轉待行區的路口。

  3 模式三 設置在交叉口展寬段末端

  特征分析：采用這種設計模式，將原交叉口內掉頭流量轉移至路段，掉頭車(chē)輛和整個(gè)交叉口的通行效率都會(huì )得到一定提升，如果要設置信號控制，可在對向直行和本向左轉時(shí)進(jìn)行掉頭，掉頭通道的綠信比至少提高1倍。但這種渠化方式有一定的限制條件，并不是每個(gè)交叉口都能采用。

  交叉口掉頭模式三 交叉口展寬段末端掉頭

  適用性分析：

  1）適用于雙向六車(chē)道以上，中央分隔帶較寬的道路；

  2）適用于交叉口較為擁堵，車(chē)輛掉頭易引起交叉口秩序混亂的情況；

  3）不適用于道路路幅較窄，不能進(jìn)行一次順車(chē)掉頭的道路；

  4）不適用于設置點(diǎn)周邊交通環(huán)境較為復雜的情況（如存在公交?？?、行人過(guò)街、單位開(kāi)口等干擾時(shí)）；

  5）掉頭車(chē)輛流量較大時(shí)，應設置信號控制。

  三、實(shí)施效益案例仿真分析

  1 掉頭仿真方案設計

  方案一：現狀仿真方案

  根據現狀情況設置，設置現狀仿真，以便于各方案進(jìn)行橫向比較。

  某交叉口仿真（現狀）

  方案二：信號優(yōu)化后方案

  實(shí)際測算中，發(fā)現現狀交叉口配時(shí)不合理，對其進(jìn)行調整信號調整后設置仿真方案。

  某交叉口仿真方案二（信號優(yōu)化后）

  方案三：信號優(yōu)化后+掉頭設置模式調整

  在信號周期最優(yōu)化的基礎上，將各交叉口進(jìn)口道掉頭開(kāi)口位置后置50米，以此為原型設置仿真方案。

  某交叉口仿真方案三（信號優(yōu)化后+掉頭設置模式調整）

  2 仿真評價(jià)

  綜上所述，該交叉口掉頭開(kāi)口退后60米后，交通效益提升體現在：

  ① 直接進(jìn)入交叉口的流量下降6%

  ② 交叉口總延誤下降約11%

  ③ 掉頭車(chē)流總延誤下降約25%

  ④ 交叉口通行能力提高約3%

  文章來(lái)源：交通設計