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摘要：在城市道路设计过程中，我们会经常遇到道路宽度渐变段设计的问题。本文将对渐变段产生的原因和城市道路设计中常遇到的几种宽度渐变段的设计问题进行讨论分析，对不同情况下宽度渐变段设计方法的选取予以阐述。
关键词：城市道路设计；渐变段；产生原因；设计方法
城市道路设计中，在道路前后设计参数不同时，为保证交通能从一种行驶状态平缓地过渡到另一种行驶状态，需要设置渐变段。
1.道路宽度渐变段产生的原因
道路宽度渐变段的设计是基于车辆交通在形式过程中的换道行为。一般意义上的换道行为是指前进车辆侧向位置有目的的变化过程，即车辆换道过程仅侧向位置改变一次至相邻车道的过程。
1.1车辆换道需求的产生
车辆换道需求的产生主要为：一是当前行车道结束，车辆需要分流、合流和交织运行等车道自身特征的要求；二是因驾驶员主观意愿的驱使，即驾驶员对当前车道的车辆运行状况不满意，驾驶员为寻求更加自由的运行状况而产生的换道需求。
1.2车辆换道行为保证条件
（1）空间条件的保证
目标车道应能为车辆完成到行为提供足够的空间，主要由驾驶员对运行空间的预判能力和目标车道运行空间前后车辆的速度两个因素决定。
（2）时间条件的保证
驾驶员完成换道行为的预判需要一段时间来保证，这段时间与驾驶员自身能力想匹配，并得到周围运行环境的支持，从而在时间上保证驾驶员感知、决策和操作车辆等一系列行为能够顺利完成换道行为。
（3）车辆状况的保证
驾驶员完成换道行为的过程是通过车辆表现出来的，因此车辆应该能够提供换道所需要的动力支持和转向能力，即车辆的状况要与驾驶员完成换道时空条件相匹配。
1.3车辆换道过程分析
根据车辆与车道分界线的关系，车辆的换道过程可分为三个阶段：前期调整阶段，即驾驶员开始操作车辆向目标车道靠拢，并到达车道分界线时消耗的时间和走向的距离；车道变换执行过程，即车辆在前一阶段的基础上继续变道行驶，直至车辆超过车道分界线；后期调整阶段，即车辆到达目标车道后恢复到正常行驶状态的过程。如图1.1所示。
图1.1 车辆换道过程示意图
1.4渐变段对车辆换道行为的影响
道路设计过程中在时间和车辆状况条件一定时，道路的几何条件是影响车辆换道的主要因素。道路宽度渐变段对应车辆变道执行过程，道路宽度渐变段宽度变化的缓急影响了驾驶员变道轨迹决策范围的大小和变道行驶的安全性。但并不是渐变段约缓和对驾驶安全越有利，当缓和段宽度变化不能引起驾驶员的足够注意时，驾驶员会误认为过渡段是正常路段，对安全不利。换道行为是车辆行驶中的客观要求，且城市道路中车辆变道行为更频繁，城市道路宽度渐变段的设计非常常见。
2.道路宽度渐变段设计
道路宽度渐变段是指道路横断面标准宽度与缩减或拓宽宽度之间保持一定的渐变指标而进行衔接过渡的部分。渐变段最小长度的计算按式（2.1）确定。
（2.1）
式中：
L—渐变段的长度，单位（m）；
W—变化宽度，单位（m）；
K—宽度渐变率。
2.1车行道宽度渐变段设计
车行道的宽度前后变化时，需要设置宽度渐变段。宽度渐变段的长度设计按式（2.2）确定。
（2.2）
式中：
V—设计速度，单位（km/h）。
当按式（2.2）计算结果大于表2.1所示最小值时，采用计算结果作为实际渐变段长度，反之采用表2.1所示最小值作为实际渐变段长度。
表2.1 渐变段最小长度
设计速度V/（km/h） 最小值/m 设计速度V/（km/h） 最小值/m
20 20 60 40
30 25 70 70
40 30 80 85
50 35 >80 100
对于设计速度与实际运行速度偏离较大的道路，可以采用实际运行速度值确定渐变段长度。
2.2 圆曲线加宽渐变段设计
当圆曲线半径小于250m时，需要在圆曲线内侧设置加宽。在圆曲线范围内为不变的全加宽值，两端需要设置加宽缓和段。当设置缓和曲线或者超高缓和段时，加宽缓和段长度应采用与缓和曲线或超高缓和段长度相同的数值；当不设缓和曲线或超高缓和段时，加宽缓和段长度应按加宽侧路面边缘宽度渐变率为1：15～1：30计算，且长度不应小于10m。
2.3交叉口展宽渐变段设计
对交通量大、排队车辆等待时间长的交叉口，需要设置展宽段来增大交叉口的通行能力，由展宽段过渡到一般段，需要设置展宽渐变段。交叉口进口道展宽渐变段长度按车辆以70%路段设计车速行驶3s横移一条车道来计算确定，渐变段长度不应小于：支路20m，次干路25m，主干路30m～35m；交叉口出口道展宽渐变段长度不应小于20m。
交叉口左转弯交通量较大的，需要设置专用左转道，对有条件的可以设置左转弯专用道展宽设计。左转弯专用道展宽宽度渐变段长度
（式2.3）
式中：
Ld—左转弯专用道展宽渐变段的长度，单位（m）。
交叉口设计过程中，为了使设计道路美观简洁，在同时设置右转弯专用道展宽和左转弯专用道展宽的交叉口，通常将二者的展宽段及渐变段设置为相同的长度。
2.4桥隧路面宽度渐变段设计
桥梁和隧道的横断面与一般路段往往不同宽：（a）隧道两侧如果没有人行道需要设置专门的检修道，如果不设置人行道或检修道时应设置不小于0.25m的安全带宽度；（b）为节省造价，取消或缩窄桥梁段的中央分隔带；（c）桥梁或隧道的分车道部分要考虑安全带宽度。 当桥面宽度与路段的道路断面总宽度不一致时，应设置宽度渐变段；路面边缘斜率可采用1：15～1：30，折点处应圆顺。当隧道洞门内外路面宽度不一致时，隧道洞口外与至相连接的路段应设置距洞口不小于3s设计速度的行程长度，且不应小于50m长度的、同隧道等宽的过渡段。
2.5 快速路变速段的设计
为满足快速路主线车流稳定、分合流交通安全迅速的要求，快速路需要进行出入口设计。为适应快速路与辅道之间不同车速交通的交通转换，在快速路出入口位置，需要设置变速车道，变速车道主要分为平行式和直接式，由主线到变速车道或由变速车道到辅道之间需要设置渐变段，变速车道长度与出入口渐变率如表2.1所示。
表2.1 快速路变速车道长度与渐变率
主线设计车速（km/h） 100 80 60
减速车道长度（m） 单车道 90 80 70
双车道 130 110 90
加速车道长度（m） 单车道 180 160 120
双车道 260 220 160
渐变段长度（m） 单车道 60 50 45
渐变率 出口 单车道 1/25 1/20 1/15
双车道
入口 单车道 1/40 1/30 1/20
双车道
2.6中央分隔带开口渐变段设计
为保证交通转换的顺畅，在间距不大于2km的位置需要设置中央分隔带开口。根据中央分隔带的设置原则，当中央分隔带宽度小于3m时，宜采用半圆形的端部形式；当中央分隔带宽度大于3m时，宜采用线性更为流畅的弹头形端部形式。中央分隔带弹头形端部设计如下：
图2.1 弹头形开口端部示意图
（式2.4）
（式2.5）
（式2.5）
式中：
R0—端部曲线半径，单位（m），通常取中央分隔带的1/5；
R1—过渡段轮廓曲线半径，单位（m）；
R2—辅助曲线半径，单位（m）；
Wmid—中央分隔带宽度，单位（m）；
Wlane—行车带宽度，单位（m）；
C—路缘带宽度。
3.结语
本文对城市道路设计中渐变段产生的原因、影响因素以及几种常见的渐变段设计问题进行了阐述，拟使设计人员对城市道路渐变段设计有一个更加清晰的认识，使设计更加合理。
参考文献：
[1]CJJ193-2012.城市道路路线设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2012
[2]GB 5768.3-2009.道路交通标志和标线 第3部分：道路交通标线[S].中国标准出版社，2009
[3]GB 50647-2011.城市道路交叉口规划规范[S].北京：中国计划出版社，2011
[4]黄秋菊.车道变换行为特性及其对交通安全影响的研究[D].哈尔滨：哈尔滨工业大学，2007
[5]陈毓斌.公路中央分隔带开口过渡段的设计方法[J].华东公路，1994，89（4）：39-48
摘要：在城市道路设计过程中，我们会经常遇到道路宽度渐变段设计的问题。本文将对渐变段产生的原因和城市道路设计中常遇到的几种宽度渐变段的设计问题进行讨论分析，对不同情况下宽度渐变段设计方法的选取予以阐述。
关键词：城市道路设计；渐变段；产生原因；设计方法
城市道路设计中，在道路前后设计参数不同时，为保证交通能从一种行驶状态平缓地过渡到另一种行驶状态，需要设置渐变段。
1.道路宽度渐变段产生的原因
道路宽度渐变段的设计是基于车辆交通在形式过程中的换道行为。一般意义上的换道行为是指前进车辆侧向位置有目的的变化过程，即车辆换道过程仅侧向位置改变一次至相邻车道的过程。
1.1车辆换道需求的产生
车辆换道需求的产生主要为：一是当前行车道结束，车辆需要分流、合流和交织运行等车道自身特征的要求；二是因驾驶员主观意愿的驱使，即驾驶员对当前车道的车辆运行状况不满意，驾驶员为寻求更加自由的运行状况而产生的换道需求。
1.2车辆换道行为保证条件
（1）空间条件的保证
目标车道应能为车辆完成到行为提供足够的空间，主要由驾驶员对运行空间的预判能力和目标车道运行空间前后车辆的速度两个因素决定。
（2）时间条件的保证
驾驶员完成换道行为的预判需要一段时间来保证，这段时间与驾驶员自身能力想匹配，并得到周围运行环境的支持，从而在时间上保证驾驶员感知、决策和操作车辆等一系列行为能够顺利完成换道行为。
（3）车辆状况的保证
驾驶员完成换道行为的过程是通过车辆表现出来的，因此车辆应该能够提供换道所需要的动力支持和转向能力，即车辆的状况要与驾驶员完成换道时空条件相匹配。
1.3车辆换道过程分析
根据车辆与车道分界线的关系，车辆的换道过程可分为三个阶段：前期调整阶段，即驾驶员开始操作车辆向目标车道靠拢，并到达车道分界线时消耗的时间和走向的距离；车道变换执行过程，即车辆在前一阶段的基础上继续变道行驶，直至车辆超过车道分界线；后期调整阶段，即车辆到达目标车道后恢复到正常行驶状态的过程。如图1.1所示。
图1.1 车辆换道过程示意图
1.4渐变段对车辆换道行为的影响
道路设计过程中在时间和车辆状况条件一定时，道路的几何条件是影响车辆换道的主要因素。道路宽度渐变段对应车辆变道执行过程，道路宽度渐变段宽度变化的缓急影响了驾驶员变道轨迹决策范围的大小和变道行驶的安全性。但并不是渐变段约缓和对驾驶安全越有利，当缓和段宽度变化不能引起驾驶员的足够注意时，驾驶员会误认为过渡段是正常路段，对安全不利。换道行为是车辆行驶中的客观要求，且城市道路中车辆变道行为更频繁，城市道路宽度渐变段的设计非常常见。
2.道路宽度渐变段设计
道路宽度渐变段是指道路横断面标准宽度与缩减或拓宽宽度之间保持一定的渐变指标而进行衔接过渡的部分。渐变段最小长度的计算按式（2.1）确定。
（2.1）
式中：
L—渐变段的长度，单位（m）；
W—变化宽度，单位（m）；
K—宽度渐变率。
2.1车行道宽度渐变段设计
车行道的宽度前后变化时，需要设置宽度渐变段。宽度渐变段的长度设计按式（2.2）确定。
（2.2）
式中：
V—设计速度，单位（km/h）。
当按式（2.2）计算结果大于表2.1所示最小值时，采用计算结果作为实际渐变段长度，反之采用表2.1所示最小值作为实际渐变段长度。
表2.1 渐变段最小长度
设计速度V/（km/h） 最小值/m 设计速度V/（km/h） 最小值/m
20 20 60 40
30 25 70 70
40 30 80 85
50 35 >80 100
对于设计速度与实际运行速度偏离较大的道路，可以采用实际运行速度值确定渐变段长度。
2.2 圆曲线加宽渐变段设计
当圆曲线半径小于250m时，需要在圆曲线内侧设置加宽。在圆曲线范围内为不变的全加宽值，两端需要设置加宽缓和段。当设置缓和曲线或者超高缓和段时，加宽缓和段长度应采用与缓和曲线或超高缓和段长度相同的数值；当不设缓和曲线或超高缓和段时，加宽缓和段长度应按加宽侧路面边缘宽度渐变率为1：15～1：30计算，且长度不应小于10m。
2.3交叉口展宽渐变段设计
对交通量大、排队车辆等待时间长的交叉口，需要设置展宽段来增大交叉口的通行能力，由展宽段过渡到一般段，需要设置展宽渐变段。交叉口进口道展宽渐变段长度按车辆以70%路段设计车速行驶3s横移一条车道来计算确定，渐变段长度不应小于：支路20m，次干路25m，主干路30m～35m；交叉口出口道展宽渐变段长度不应小于20m。
交叉口左转弯交通量较大的，需要设置专用左转道，对有条件的可以设置左转弯专用道展宽设计。左转弯专用道展宽宽度渐变段长度
（式2.3）
式中：
Ld—左转弯专用道展宽渐变段的长度，单位（m）。
交叉口设计过程中，为了使设计道路美观简洁，在同时设置右转弯专用道展宽和左转弯专用道展宽的交叉口，通常将二者的展宽段及渐变段设置为相同的长度。
2.4桥隧路面宽度渐变段设计
桥梁和隧道的横断面与一般路段往往不同宽：（a）隧道两侧如果没有人行道需要设置专门的检修道，如果不设置人行道或检修道时应设置不小于0.25m的安全带宽度；（b）为节省造价，取消或缩窄桥梁段的中央分隔带；（c）桥梁或隧道的分车道部分要考虑安全带宽度。 当桥面宽度与路段的道路断面总宽度不一致时，应设置宽度渐变段；路面边缘斜率可采用1：15～1：30，折点处应圆顺。当隧道洞门内外路面宽度不一致时，隧道洞口外与至相连接的路段应设置距洞口不小于3s设计速度的行程长度，且不应小于50m长度的、同隧道等宽的过渡段。
2.5 快速路变速段的设计
为满足快速路主线车流稳定、分合流交通安全迅速的要求，快速路需要进行出入口设计。为适应快速路与辅道之间不同车速交通的交通转换，在快速路出入口位置，需要设置变速车道，变速车道主要分为平行式和直接式，由主线到变速车道或由变速车道到辅道之间需要设置渐变段，变速车道长度与出入口渐变率如表2.1所示。
表2.1 快速路变速车道长度与渐变率
主线设计车速（km/h） 100 80 60
减速车道长度（m） 单车道 90 80 70
双车道 130 110 90
加速车道长度（m） 单车道 180 160 120
双车道 260 220 160
渐变段长度（m） 单车道 60 50 45
渐变率 出口 单车道 1/25 1/20 1/15
双车道
入口 单车道 1/40 1/30 1/20
双车道
2.6中央分隔带开口渐变段设计
为保证交通转换的顺畅，在间距不大于2km的位置需要设置中央分隔带开口。根据中央分隔带的设置原则，当中央分隔带宽度小于3m时，宜采用半圆形的端部形式；当中央分隔带宽度大于3m时，宜采用线性更为流畅的弹头形端部形式。中央分隔带弹头形端部设计如下：
图2.1 弹头形开口端部示意图
（式2.4）
（式2.5）
（式2.5）
式中：
R0—端部曲线半径，单位（m），通常取中央分隔带的1/5；
R1—过渡段轮廓曲线半径，单位（m）；
R2—辅助曲线半径，单位（m）；
Wmid—中央分隔带宽度，单位（m）；
Wlane—行车带宽度，单位（m）；
C—路缘带宽度。
3.结语
本文对城市道路设计中渐变段产生的原因、影响因素以及几种常见的渐变段设计问题进行了阐述，拟使设计人员对城市道路渐变段设计有一个更加清晰的认识，使设计更加合理。
参考文献：
[1]CJJ193-2012.城市道路路线设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2012
[2]GB 5768.3-2009.道路交通标志和标线 第3部分：道路交通标线[S].中国标准出版社，2009
[3]GB 50647-2011.城市道路交叉口规划规范[S].北京：中国计划出版社，2011
[4]黄秋菊.车道变换行为特性及其对交通安全影响的研究[D].哈尔滨：哈尔滨工业大学，2007
[5]陈毓斌.公路中央分隔带开口过渡段的设计方法[J].华东公路，1994，89（4）：39-48