本文選自國(guó)家級(jí)期刊《城市建設(shè)理論研究》，《城市建設(shè)理論研究》雜志是經(jīng)新聞出版總署批準(zhǔn)，中國(guó)商業(yè)聯(lián)合會(huì)主管、商業(yè)網(wǎng)點(diǎn)建設(shè)開(kāi)發(fā)中心主辦，聯(lián)合國(guó)全人類發(fā)展中國(guó)協(xié)會(huì)、科技部科學(xué)技術(shù)進(jìn)步研究所、中國(guó)社會(huì)科學(xué)院城市發(fā)展與環(huán)境研究中心指導(dǎo)，面向國(guó)內(nèi)外公開(kāi)發(fā)行的國(guó)家級(jí)科技類期刊。旬刊：上旬為時(shí)政綜合概要；中旬為學(xué)術(shù)交流；下旬為城市建設(shè)深度報(bào)道。

　　摘要：現(xiàn)行的城市道路設(shè)計(jì)方法基本承襲公路設(shè)計(jì)方法。城市道路的工作狀態(tài)與運(yùn)行特征與公路具有很大區(qū)別，在新時(shí)代的建設(shè)條件與管理要求下，源于公路的設(shè)計(jì)方法已呈現(xiàn)出相當(dāng)多的缺陷。本文對(duì)設(shè)計(jì)車速與管理限速、縱斷面最小坡度、交叉口交通組織及瀝青路面設(shè)計(jì)等方面通常設(shè)計(jì)方法及其存在的問(wèn)題進(jìn)行了簡(jiǎn)單分析，并提供了改進(jìn)設(shè)計(jì)方法的思路。

　　關(guān)鍵詞：城市道路,公路,設(shè)計(jì)方法

　　城市道路系指在城市范圍內(nèi)，供車輛及行人通行的，具有一定技術(shù)條件和設(shè)施的道路。作為城市中覆蓋面最廣闊的土木工程，城市道路不僅承擔(dān)絕大部分城市交通，更是路燈、給排水管道、電力、通訊、燃?xì)狻⒐�熱等市政設(shè)施的基本載體。城市道路不但是城市運(yùn)行的“血管”，同時(shí)也是城市擴(kuò)張的“先鋒”。

　　我國(guó)現(xiàn)行城市道路設(shè)計(jì)的指導(dǎo)思想、基礎(chǔ)理論、技術(shù)要求等大多參照公路相關(guān)內(nèi)容，經(jīng)過(guò)數(shù)十年的實(shí)踐，雖已形成較為完善的體系，為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、社會(huì)的進(jìn)步作出了巨大的貢獻(xiàn)，但現(xiàn)行的設(shè)計(jì)方法中仍然或多或少的存在一些缺陷，并且在新時(shí)代的建設(shè)條件和管理要求下，某些問(wèn)題還相當(dāng)突出。筆者根據(jù)自身工作經(jīng)驗(yàn)，對(duì)其中幾個(gè)問(wèn)題進(jìn)行探討。

　　1、設(shè)計(jì)車速與管理限速

　　設(shè)計(jì)速度（DesignSpeed）是道路幾何設(shè)計(jì)所采用的基本要素，系指在氣候條件良好，車輛只受道路本身?xiàng)l件影響時(shí)，具有中等駕駛技術(shù)水平的人員能夠安全、舒適駕駛車輛的速度。設(shè)計(jì)速度的定義中至少隱含了兩個(gè)基本前提：一、速度值確定，設(shè)計(jì)車輛運(yùn)行狀態(tài)為理想的連續(xù)行車狀態(tài)；二、運(yùn)行環(huán)境單純，沒(méi)有或忽略側(cè)向、對(duì)向及同向干擾，呈自由流狀態(tài)。在交通條件適當(dāng)?shù)那闆r下，機(jī)動(dòng)車在公路上的運(yùn)行速度與設(shè)計(jì)車速也較為接近。（新建）公路交通工程設(shè)計(jì)中直接引用設(shè)計(jì)速度作為道路管理限速（SpeedLimit）指標(biāo)一般也能滿足交通安全（行車安全）的要求。

　　通常城市道路設(shè)計(jì)流程中一般根據(jù)道路等級(jí)及規(guī)范要求大致圈定設(shè)計(jì)速度的范圍，再根據(jù)規(guī)劃條件確定具體數(shù)值，并進(jìn)行后續(xù)道路幾何設(shè)計(jì)。市政工程師使用的路線設(shè)計(jì)方法與公路大同小異，同樣是以設(shè)計(jì)速度為核心的均衡設(shè)計(jì)法（DesignConsistency）。此外，市政工程師在進(jìn)行交通設(shè)施設(shè)計(jì)時(shí)，往往也直接引用設(shè)計(jì)速度作為道路限速指標(biāo)。然而，城市道路（快速路除外）的特點(diǎn)是路網(wǎng)密度大、交叉口多、路段里程短、交通組成復(fù)雜。由于存在諸多約束，即使是在交通量很小的條件下，機(jī)動(dòng)車也很難做到連續(xù)行駛，更談不上自由流狀態(tài)，城市道路的實(shí)際運(yùn)行速度往往大幅度低于設(shè)計(jì)車速或管理限速（簡(jiǎn)稱“速低限高”，下同）。

　　以杭州市濱江區(qū)江南大道為例，該道路紅線寬50m，雙向六車道城市主干路，設(shè)計(jì)速度與道路限速均為80km/h。道路位于新城區(qū)，兩側(cè)地塊尚未開(kāi)發(fā)，交通量不大，道路線形簡(jiǎn)單，縱坡平緩，路面狀況良好，全線燈控交叉口均采用綠波信號(hào)機(jī)控制。

　　筆者利用雷達(dá)測(cè)速儀連續(xù)進(jìn)行了五天的測(cè)速實(shí)驗(yàn)，觀測(cè)時(shí)段為下午14:30~15:30，實(shí)驗(yàn)期間天氣晴好。觀測(cè)獲得的3690個(gè)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)中僅36個(gè)達(dá)到或超過(guò)80km/h，占樣本總數(shù)的0.98%；217個(gè)數(shù)據(jù)接近道路限速（70~79km/h），占樣本總數(shù)的5.88%。觀測(cè)實(shí)驗(yàn)所在的江南大道交通環(huán)境十分理想，遠(yuǎn)超過(guò)杭州市區(qū)其它同等規(guī)模的城市主干路，由于采用綠波信號(hào)機(jī)，其運(yùn)行狀態(tài)一定程度上甚至接近城市快速路。如此優(yōu)越的條件下，機(jī)動(dòng)車實(shí)際運(yùn)行速度與管理限速或設(shè)計(jì)車速仍然相差甚遠(yuǎn)，所有被觀測(cè)車輛的平均速度僅為55.8km/h。

　　由上述案例不難推斷，“速低限高”的情況在城市道路（網(wǎng)）中普遍存在，而設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)較高的主干路則更加突出。（大量）信號(hào)控制交叉口的存在是造成城市道路“速低限高”的主要原因。換言之，城市道路對(duì)機(jī)動(dòng)車運(yùn)行速度構(gòu)成的實(shí)質(zhì)性約束通常不是平曲線要素而是交叉口距離。從行車安全角度考慮，基于連續(xù)行車、自由流狀態(tài)的設(shè)計(jì)速度可以認(rèn)為是一種極端的運(yùn)行速度，以其作為路線設(shè)計(jì)核心指標(biāo)是偏安全的，也是合適的。從行人安全角度考慮，“速低限高”實(shí)質(zhì)上無(wú)異于鼓勵(lì)超速，交叉口附近隱患極大，直接引用設(shè)計(jì)速度作為道路限速的方法則比較草率，存在危險(xiǎn)。通過(guò)交叉口距離計(jì)算可能的運(yùn)行速度，從而確定道路限速，更為嚴(yán)謹(jǐn)、恰當(dāng)，具體方法另文討論，本文不多敷述。

　　二、道路縱斷面設(shè)計(jì)

　　根據(jù)《城市道路工程設(shè)計(jì)規(guī)范》（CJJ37-2012，簡(jiǎn)稱《規(guī)范》，下同）要求，道路最小縱坡是能保證排水和防止管道淤塞所需的最小縱坡，不應(yīng)小于0.3%；最小坡長(zhǎng)的限制從汽車行駛平順度、乘客的舒適性、視距以及相鄰兩豎曲線的布設(shè)等方面綜合考慮，按10s的汽車行車距離取值；豎曲線的設(shè)置主要考慮順適行車，最小長(zhǎng)度極限值采用3s的行程距離，一般值規(guī)定為極限值的2.5倍。

　　城市道路設(shè)計(jì)標(biāo)高一般會(huì)略低于路側(cè)建筑室外地坪標(biāo)高。為保證與周邊地塊銜接，城市道路縱斷面通常呈現(xiàn)坡長(zhǎng)短、坡度（差）小的特征。相對(duì)舊規(guī)范（CJJ37-90，下同），《規(guī)范》對(duì)坡長(zhǎng)的限制有所降低，對(duì)地形的適應(yīng)性稍有利。同時(shí)，新規(guī)范對(duì)豎曲線長(zhǎng)度的要求有較大提高，使得同等坡長(zhǎng)條件下的路面實(shí)際坡度大幅度下降。例如：設(shè)計(jì)車速60km/h的道路，坡長(zhǎng)、豎曲線長(zhǎng)度分別按《規(guī)范》要求（一般）最小值150m、120m進(jìn)行布置，連續(xù)三段縱坡坡度分別為-0.3%、0.3%、-0.3%的條件下，相鄰兩豎曲線頂點(diǎn)與底點(diǎn)之間高差為0.27m，相鄰變坡點(diǎn)150m的距離中有80%的路面坡段小于0.3%，路面平均縱坡（率）更只有0.18%。城市道路中大量存在坡長(zhǎng)、坡度最小值并用的情況，按照新規(guī)范要求，路面雖然更趨平坦，但實(shí)際上對(duì)縱向排水不利。

　　圖1最小縱坡各參數(shù)示意

　　《規(guī)范》中對(duì)于最小坡度的規(guī)定是不考慮筑路材料特征的無(wú)差別規(guī)定。近年，SMA、Superpave、OGFC等新材料大量應(yīng)用，新材料的共同特征是具有粗糙的微觀表面、更大的構(gòu)造深度和摩阻系數(shù)。新材料鋪筑的路面，0.3%的坡度未必能滿足縱向排水要求。極端情況下，比如透水路面，0.3%的最小坡度就毫無(wú)意義。

　　筆者認(rèn)為，城市道路最小坡度不應(yīng)簡(jiǎn)單理解為以百分率表示的路線縱斷面上同一坡段兩點(diǎn)間最小高差與其水平距離的比值，而至少應(yīng)該按實(shí)際路面平均縱坡（率）進(jìn)行驗(yàn)算，當(dāng)其能夠滿足最小排水坡度要求時(shí)，才是合理的最小縱坡。此外，不同筑路材料對(duì)應(yīng)的最小縱坡指標(biāo)也是一個(gè)必須注意的問(wèn)題。

　　三、交叉口交通組織

　　隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，家用轎車迅速普及，城市交通日甚惡化，大城市中心城區(qū)早晚高峰時(shí)間交叉口更成為堵中之堵。縮短交叉口延誤時(shí)間是交叉口交通組織設(shè)計(jì)的核心；在一個(gè)周期的綠燈時(shí)間內(nèi)疏散進(jìn)口道范圍的車輛，并不遺留至下一信號(hào)周期是交通組織設(shè)計(jì)的理想結(jié)果。市政工程師常用的技術(shù)手段不外乎設(shè)置待駛區(qū)、增加進(jìn)口道、延長(zhǎng)續(xù)車段、調(diào)整信號(hào)配時(shí)等，但以上技術(shù)手段若應(yīng)用不當(dāng)，反而會(huì)加劇擁堵。

　　道路交叉口的通行效率取決于進(jìn)口車道數(shù)，疏散能力取決于出口車道數(shù)。以直行車道為例，若進(jìn)口道直行車道數(shù)少于出口車道數(shù)，在同等交通量的條件下會(huì)延長(zhǎng)排隊(duì)長(zhǎng)度，降低通行效率。交叉口停止線前等待通行機(jī)動(dòng)車密度遠(yuǎn)超一般路段，車輛間距往往只有1~2m，車流運(yùn)動(dòng)至出口道時(shí)，各車之間并不一定能拉開(kāi)足夠的距離。多設(shè)進(jìn)口車道看似能夠提高疏散能力，但超過(guò)出口車道數(shù)，車輛在到達(dá)出口道之前很難完成合流交織，反而會(huì)在出口處引起混亂和事故，制造新的擁堵。筆者認(rèn)為，設(shè)計(jì)良好的交叉口，至少應(yīng)遵循“直行對(duì)應(yīng)、轉(zhuǎn)向平衡”的渠化原則，即進(jìn)口道機(jī)動(dòng)車直行車道數(shù)與出口車道數(shù)相當(dāng)；本方向左轉(zhuǎn)機(jī)動(dòng)車道與對(duì)向進(jìn)口道右轉(zhuǎn)機(jī)動(dòng)車道數(shù)之和不超過(guò)相交道路出口車道數(shù)。一般情況下，進(jìn)口道數(shù)量不宜超過(guò)路段單向機(jī)動(dòng)車道的兩倍。例如：兩條雙向六車道（單向三車道）的主干路平交，交叉口進(jìn)口道數(shù)量不宜超過(guò)六條，轉(zhuǎn)向車道配置可視情況設(shè)為兩個(gè)左轉(zhuǎn)、三個(gè)直行及一個(gè)右轉(zhuǎn)車道或一個(gè)左轉(zhuǎn)、三個(gè)直行及兩個(gè)右轉(zhuǎn)車道。在用地條件許可的情況下，城市道路特別是主干道交叉口進(jìn)口道宜可能布置為專用轉(zhuǎn)向車道，避免設(shè)置諸如直左合一、直右合一之類的兼容型轉(zhuǎn)向車道。由于非機(jī)動(dòng)車道與人行道一般位于機(jī)動(dòng)車道右側(cè)，右轉(zhuǎn)機(jī)動(dòng)車不可避免的會(huì)與非機(jī)動(dòng)車和行人產(chǎn)生沖突，因此就“十”字交叉而言，三相位是更為合適的信號(hào)控制方式。

　　圖2交叉口進(jìn)口道轉(zhuǎn)向配置示意

　　四、瀝青路面設(shè)計(jì)

　　城市道路瀝青路面設(shè)計(jì)方法全面承襲公路，都是以彎沉和彎拉應(yīng)力為設(shè)計(jì)指標(biāo)；多層彈性層狀體系為力學(xué)模型，以累計(jì)當(dāng)量軸次作用下產(chǎn)生疲勞破壞的結(jié)構(gòu)層厚度計(jì)算方法。通常認(rèn)為道路等級(jí)越高，交通量越大，累計(jì)當(dāng)量軸次也就越高，路面結(jié)構(gòu)層（基層）越厚。城市道路，尤其是中心城區(qū)道路的機(jī)動(dòng)車主要由小轎車與公交車組成，前者占大部分。受政策約束，一般情況下貨車禁止入城。城市道路特別是中心城區(qū)道路，交通量與其累計(jì)當(dāng)量軸次之間并不構(gòu)成正向關(guān)聯(lián)。按飽和狀態(tài)進(jìn)行計(jì)算，設(shè)計(jì)速度60km/h對(duì)應(yīng)的一條車道的基本通行能力1800pcu/h，若交通量中95%為小轎車，5%為公共汽車；小轎車軸重按10KN，公共汽車前軸按40KN，后軸按80KN計(jì)，每小時(shí)當(dāng)量軸次44次。若每天24小時(shí)均按此標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算，則15年內(nèi)一條車道的累計(jì)當(dāng)量軸次不過(guò)為573萬(wàn)次。實(shí)際情況下交通量不可能達(dá)到通行能力標(biāo)準(zhǔn)，更不可能24小時(shí)處于飽和狀態(tài)，累計(jì)當(dāng)量軸次將遠(yuǎn)低于573萬(wàn)次，甚至連100萬(wàn)次都難以達(dá)到，處于輕交通狀態(tài)。理論計(jì)算，主要持力層（半剛性）基層的厚度只要20厘米即可滿足要求，顯然與實(shí)際設(shè)計(jì)使用的指標(biāo)嚴(yán)重不符。

　　城市新區(qū)道路的運(yùn)行狀態(tài)又與中心城區(qū)大相徑庭。道路建設(shè)初期首先作為道路兩側(cè)地塊開(kāi)發(fā)的施工通道使用。工程車普遍超載甚至超限，路面早期荷載強(qiáng)度大大超過(guò)正常狀態(tài)，工作環(huán)境非常惡劣，往往在短時(shí)間內(nèi)就能產(chǎn)生嚴(yán)重的結(jié)構(gòu)性破壞。這種情況在新興城區(qū)，特別是城郊開(kāi)發(fā)區(qū)道路建設(shè)中十分普遍。設(shè)計(jì)人員除增加基層厚度別無(wú)它法。由于這種破壞狀態(tài)與交通量或累計(jì)當(dāng)量軸次基本無(wú)關(guān)，解決方案缺少設(shè)計(jì)依據(jù)，甚至沒(méi)有理論支持。

　　以上兩種類型的道路都可證明，以累計(jì)當(dāng)量軸次為基礎(chǔ)參數(shù)的設(shè)計(jì)方法在城市道路路面設(shè)計(jì)中的存在較大局限，很難正確、有效的指導(dǎo)設(shè)計(jì)，只能作為參考。

　　五、結(jié)論與建議

　　隨著城市化進(jìn)程的深入，城市道路建設(shè)也越來(lái)越精細(xì)。傳統(tǒng)的理論體系和設(shè)計(jì)方法日益顯現(xiàn)出缺陷和不足，具體設(shè)計(jì)時(shí)至少應(yīng)注意以下問(wèn)題：

　　（1）根據(jù)道路（網(wǎng)）的構(gòu)成特征，城市道路對(duì)機(jī)動(dòng)車運(yùn)行速度構(gòu)成的實(shí)質(zhì)性約束通常不是平曲線要素而是交叉口距離。通過(guò)交叉口距離計(jì)算可能的運(yùn)行速度，從而確定道路限速，更為嚴(yán)謹(jǐn)、恰當(dāng)?shù)姆椒ā?/p>

　　（2）道路縱斷面設(shè)計(jì)中最小坡度宜根據(jù)筑路材料的物理特性確定，控制值以相鄰豎曲線頂點(diǎn)與底點(diǎn)之間坡段的平均值為宜。

　　（3）交叉口交通組織設(shè)計(jì)至少應(yīng)遵循“直行對(duì)應(yīng)、轉(zhuǎn)向平衡”的渠化原則，在飽和或超飽和以及混合交通條件下，相對(duì)通行效率，交通秩序是更重要的考慮因素。

　　（4）鑒于車輛組成與運(yùn)行方式的特征，不同區(qū)域的城市道路路面工作環(huán)境存在很大區(qū)別，以累計(jì)當(dāng)量軸次為基礎(chǔ)指標(biāo)的設(shè)計(jì)方法存在較大局限，很難正確、有效的指導(dǎo)設(shè)計(jì)，只能作為參考。

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