一、交叉口掉頭設計綜述

  1、定義及研究意義

   簡單來說，車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程。車輛掉頭是城市車輛運行的最普遍的形式。同時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輛掉頭的相關規定，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道，可以提高城市路網的運行效率，并減少其他禁行措施帶來的負面效益。但設置不當的掉頭形式，往往對交通秩序造成較大的影響，并帶來一定的安全隱患。

  2 車輛掉頭幾何軌跡分析

   掉頭行為主要與車輛的以下性能密切相關：外形尺寸、最小轉彎半徑及軸距。車輛沿一中心作圓周運動時，從轉向中心到外轉向輪與地面接觸點的距離稱為轉彎半徑。為了保證轉向時車輪作純滾動而不產生滑動，轉彎半徑的大小則由軸距來決定。軸距長則轉彎半徑大，但是長軸距的車輛行駛平順性更好。

   一般小型車掉頭軌跡可視為簡單的直線和圓曲線的組合，大型車由于最小轉彎半徑較大，掉頭軌跡比較復雜，一般由直線、圓曲線和緩和曲線組成。

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

  小型車掉頭軌跡幾何分析圖（一次順車掉頭）

   如果車輛不能滿足一次順車掉頭，根據路面的寬窄和車輛性能，掉頭可以用順車和倒車相結合的方法進行。但這樣掉頭耗費時間較長，在道路組織設計當中應盡量避免出現這類情況。

  小型車掉頭軌跡幾何分析圖（非一次順車掉頭）

  3 交通影響機理分析

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

  1）對單車道交叉口通行能力的影響

   一般來說，連續的掉頭車流的飽和車頭時距為2.5~3s，比一般左轉車和直行車飽和車頭時距大。因此，單獨的掉頭車流的飽和流量較左轉流量和直行流量較低。當掉頭車道同直行流量或者左轉流量混行后，會對直行車流和左轉車流造成一定的通行能力折減。掉頭車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

   同轉向車輛和直行車輛相比，掉頭車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行掉頭。如果將掉頭車輛集中在交叉口內掉頭，無形中占用了交叉口時空資源，增大了交叉口的交通壓力。

  3）交通干擾引發的通行效率折減

   由下圖可見，若車輛掉頭放在交叉口內部，會同慢行過街以及對側右轉車流造成沖突。該類型的沖突容易在交叉口轉角處形成一個復雜的沖突區，會對交叉口通行能力造成較大的影響，對車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。

  交叉口內車輛掉頭交通干擾分析

  4）安全性分析

   在車輛掉頭中，掉頭車輛本身的車速并不高，但由于掉頭過程中司機視角不斷變化，不容易全面觀察路況。同時橫跨幾條車道，引發的沖突點也較一般車輛變道多，是一種較為危險的車輛運行方式。一般說來，車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

   以一個雙向六車道，四相位交叉口為例，討論交叉口設置掉頭開口的基本模式。

  1 模式一 交叉口內部掉頭

  這是最常見的交叉口掉頭模式。

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

  交叉口掉頭模式一 直接掉頭

  適用性分析：

  1）適用于掉頭車左轉車流量較小的情況；

  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 停車線后掉頭

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

  交叉口掉頭模式二 停車線后掉頭

  適用性分析：

  1）適用于掉頭車、左轉車流量較小的情況；

  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，掉頭車輛和整個交叉口的通行效率都會得到一定提升，如果要設置信號控制，可在對向直行和本向左轉時進行掉頭，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，不能進行一次順車掉頭的道路；

   4）不適用于設置點周邊交通環境較為復雜的情況（如存在公交停靠、行人過街、單位開口等干擾時）；

  5）掉頭車輛流量較大時，應設置信號控制。

  三、實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，以便于各方案進行橫向比較。

  某交叉口仿真（現狀）

  方案二：信號優化后方案

   實際測算中，發現現狀交叉口配時不合理，對其進行調整信號調整后設置仿真方案。

  某交叉口仿真方案二（信號優化后）

  方案三：信號優化后+掉頭設置模式調整

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

  某交叉口仿真方案三（信號優化后+掉頭設置模式調整）

  2 仿真評價

  綜上所述，該交叉口掉頭開口退后60米后，交通效益提升體現在：

  ① 直接進入交叉口的流量下降6%

  ② 交叉口總延誤下降約11%

  ③ 掉頭車流總延誤下降約25%

  ④ 交叉口通行能力提高約3%

  文章來源：交通設計