摘 要：公路调头区已在美国、欧洲、中美洲普遍应用。该文依托哥斯达黎加32号公路改扩建项目，以介绍U形调头设想办法为次要目标，对基于中美洲标准的U形调头区停止阐发研究。着重论述中美洲区域调头区设想的适用范畴、选型特点以及设想办法。U形调头区做为处理左转抵触的精细化设想办法，有适用性强、构造简单、造价低廉的优势。该文可对基于欧美标准类似设想供给指点，同时也可为中国国内相关设想供给参考。
关键词：公路调头区;Retorno(SIECA);U-Turn(AASHTO);行车轨迹;几何设想;Civil 3D;
公路调头区在中国JTG DF20—2017《公路道路设想标准》中称U形转弯设备[1]。同样的表述在美国标准(AASHTO 2014)中称为U-Turn。在中美洲的标准(SIECA 2011)中称为Retorno[2],但是Retorno包罗平面路段调头的含义。
公路调头区已在美国的佛罗里达、新泽西、路易斯安、欧洲、中美洲普遍应用，在中国一般公路项目中U形调头区设置其实不多见。近年来中国设想者不竭在道路U形调头设置体例上及设想办法长进行深切研究以及理论。在2018年1月1日施行的JTG DF20—2017《公路道路设想标准》中对高速公路上的U形转弯设备做了标准上的界定，其他品级道路调头未做愈加详细的要求。
该文通过哥斯达黎加公路项目设想实例论述哥国干线公路调头区相关设想要点。
1 项目布景哥斯达黎加做为一个实行立法、司法和行政三权分立的总统共和造国度，总统由全民曲选产生，任期4年，国度政治场面地步相对不变，治安情况相关于中美洲其他国度较好。
哥斯达黎加天文位置位于中美洲的狭长地带且位于美洲中心，有曲通欧亚的海洋，便于进入美洲。国道线32号公路为首都圣何塞至利蒙港的交通要道，承担着该国80%的货物进出口运输使命。现状为双向双车道公路，存在道路窄、线形差、集拆箱车辆多等特点，形成近年来交通变乱高发、运行时间增长、运输成本增加。跟着哥斯达黎加经济的开展，32号公路现有的形态已经不克不及满足旅客和货物高效畅通的需要，对哥国经济开展形成了极大的障碍。做为“一带一路”的重要节点项目，项目标建立对促进中国同中美洲国度合做有着示范和引领感化。
哥斯达黎加本地利用的标准品种较多，公路项目设想次要接纳的是中美洲经济结合体(SIECA)保举的标准，此中道路几何设想施行《中美洲公路几何构造设想的尺度手册》,不敷部门由欧美标准弥补。哥斯达黎加是一个民权至上的国度，因而项目标设想务必满足本地民生的要求，契合本地公众的习惯与期望。那些都给项目标设想工做提出了更高的目的以及要求。
项目合同性量为EPC(设想施工总承包),合同金额为固订价格4.655亿美圆。改扩建后的32号公路拓宽为四车道主干线公路，收支口部门控造，设想速度100 km/h, 需要设置9处调头区，13处简易立交，以及33座桥梁。该项目具有疏港公路的性量，集拆箱车辆浩瀚，合同要求WB-20车型做为项目标控造以及校验车型。中交武汉港湾工程设想研究院有限公司承担该项目设想使命。考虑项目所在地为美洲国度，接纳AUTODESK公司的Civil 3D做为道路几何设想软件更容易为各方承受。
哥斯达黎加做为法治国度，强调道路权的不雅念。因而超出道路权的地盘操纵将付出额外的时间成本以及经济成本。工程施行过程不成制止地需要额外征用地盘，征地工做凡是好不容易，一宗地盘权益的获得时间根本上都超越6个月。目前项目已有路权为现有道路中线两侧各25 m, 能够预见的是调头区征地因素会成为设想计划选型的控造性因素。
2 公路调头区分类公路调头区从穿插形式上分为立体U形转弯以及平面路段调头两种。
立体U形转弯凡是操纵现有的跨线桥或者通道设置。立体U形转弯，在中国那种设置常称为菱形互通；在美国尺度中称为单交点城市互通式样立交(SPUI);立体U形转弯在中美洲相关的表述中则进一步区分干线上跨(PSV)、干线下穿(PIV)两种。
平面路段调头中美洲尺度中称为Retorno(西班牙语),在美国尺度中称为U-turn。但是美国尺度中U-turn也包罗有立体U形转弯的含义。平面路段调头(以下简称：Retorno)在完全控造收支的公路中应该成对安插，非完全控造收支的则没必要如斯。
Retorno从平面安插的外形可分为水滴形、枪弹形、纺锤形(图1)[3]。
图1 Retorno安插外形分类
3 功用与类型选择Retorno构造简单，凡是不设置信号控造，后续运行和维护费用低廉。凡是设置在村镇的进出口附近，便利村镇车辆实现交通流转换，也为主线车辆供给左转便当[4]。基于以上长处，Retorno交通设备在哥国普遍应用。
32号公路做为主干线公路，全长107 km, 港口集拆箱车辆、城市间日常出行车辆为干线交通量来源。道路沿线均匀10 km摆布有西班牙气概小型村镇，那部门转弯需求的交通量，接纳Retorno来到达。
水滴形构造紧凑，占地少，造价最为低廉，但是交通转换效率不高。同时因为平面线形紧凑对主线车辆视线以及行车有影响。次要应用在地盘价值高、车辆调头需求量不大的路段。
枪弹形构造为最尺度的平面调头形式，其具有转弯半径大、车速影响小、驾驶员容错性强的特点。但因为占地较大、造价较高，利用时具有局限性。次要应用于地盘成本低、温馨性要求高的旅游道路中。
纺锤形构造次要设置在城镇交通的收支口处，次要为了同时满足附近居民左转和右转需求，削减调头间隔。因为此形式收支口左转车辆需要在进入调头区后持续逾越2条车道，对主线车辆影响较大，不宜过多接纳。次要应用于村镇规模较大，出行需求较多的路段，纺锤形的用地比水滴形要高70%。
因为成来源根基因，仅供给调头办事的立交形式调头区，在32号公路项目没有被接纳。在大型的城镇收支口以及高档级道路与32号公路订交的处所凡是设置互通式立交来满足交通转换的需求。
调头区功用与选型比力见表1[5]。
表1 调头区功用与类型比选 导出到EXCEL
分类
穿插形式
交通转换效率
造价(不含主线)/万美圆
地形要求
用地/(104 m2)
视距
主线车流影响
适用左转交通量/(pcu·h-1)
立交
PSV(上跨)
高
86～130
低
15.0～19.0
好
低
≤1 200
PIV(下穿)
高
64
高
2.0
差
低
≤1 200
水滴形
低
28～51
低
2.5～4.5
好
中
≤300
平面Retornos
纺锤形
高
35～65
低
3.0～6.0
好
高
≤600
枪弹形
低
55～100
低
5.0～9.5
好
低
≤400
4 总体设想Retorno凡是被安插在地形起伏较为平缓的处所，沿设想轴线纵向展线。在100 km/h的主线设想速度下，水滴形展线长度凡是为700～1 000 m, 枪弹形的展线长度凡是为1 000～1 500 m, 纺锤形则需要更长的范畴展线，凡是是1 200～2 000 m。
4.1 总体安插以水滴形Retorno为例，从平面安插上能够把调头区分为3个部门：调头区识别区域、变速区域、调头区域(图2)。
图2 水滴形Retorno平面安插
调头车辆进入调头区后不断到变速区域前的范畴是一个识别以及确认行车车道的过程。此范畴内的车辆行驶速度会恰当降低，凡是与一般路段速度差不大于20 km/h是能够承受的，调头识别区长度不该小于200 m。
变速区域由车道渐变段、加(减)速段、列队区域构成。调头车辆在渐变段完成车辆的分(合)流过程。在加(减)段完成车辆速度变革，而在列队区域列队挨次通过调头区域。
加(减)速区域的长度由车辆速度的变革范畴、设想纵坡以及车型的比例配合决定。以32号公路项目为例：干线公路设想速度100 km/h, 变速车辆可被认为是一个速度80 km/h—20 km/h—80 km/h的变速过程。若是道路变速段的设想纵坡大于3%,则需要额外乘以调整系数。在集拆箱以及大型车辆比例高的地域，则认为转向车辆的速度应该更低(凡是被要求取0～5 km/h的转弯速度),如许变速车道的长度也会增加。设想中接纳SIECA 2011(6.6.2节 变速车道)保举的取值，减速车道180(200) m, 加速车道125(130) m。
列队区域的长度凡是由需要调头车辆的交通量预测成果计算确定。但是现实工做中，调头区的变速区域长度确实定，凡是是项目交通规划整体协调的功效。以32号公路项目为例：因为调头区的设置感化在于办事村镇间交通，大的转向交公则接纳互通式立交处理。因而认为需要列队通过调头区域的情况很少发作，出于节约工程造价以及削减项目用地的考虑，与各方协调的成果往往是不再设置额外的列队区域。只要在调头区附近有加油站、大型公交集散车站的情况需要额外考虑。
调头区域是调头区的核心部件。SIECA认为车辆在调头区域低速行驶，因而调头区域要求接纳不大于3%的纵坡设想，车道横坡则以路面区域排水为次要的考虑因素。平面转弯车道的几何尺寸，是由设想车型的几何外形决定的。该项目设想车型为WB-20型集拆箱卡车，其转弯半径要求不小于14.11 m, 行驶轨迹如图3所示。在停止调头区域平面设想时，内侧车道线外缘的区域应包络右图所示行驶轨迹。
图3 WB-20行驶轨迹图(单元：m)
4.2 交通标识交通标识做为向驾驶员传达交通管控办法的重要手段，在SIECA中被普遍接纳。在调头区设想时，操纵交通标记和标线引导驾驶员按更优体例完成调头过程，进步驾驶员温馨性、平安性。进入调头区车辆需要在进入变速区域前完成车道转换，所以在渐变点前150 m和50 m的位置反复设置两次指路标记，以提醒驾驶员提早转换车道。进入变速区域之后，在减速车道上持续设置限速60 km/h和30 km/h两组限速标记牌和空中标线，迫使调头车辆在进入调头区域前将车速降至30 km/h的可控范畴以内。并在减速车道范畴接纳“制止逾越同向车道分界限”,制止驶过渐变段的主线车辆临时进入减速车道。
完成调头进入加速车道之后，在加速车道接纳“可逾越同向车道分界限”,允许车辆在加速车道全段范畴选择适宜的时机汇入主线，并在加速车道起点设置减速让行标记标线，划分道路优先级别，迫使未找到适宜时机的车辆强行减速、泊车，等待主线车辆优先通行，制止抵触。
5 调头区办事程度评价原理通过火析调头车辆的行驶途径，车辆完成调头的过程能够分为以下5个步调：从主线分流驶入减速车道—减速车道减速—进入弯道—加速车道加速—合流汇入主线。
而弯道在功用上可视为设想速度较低的通俗路段，由此能够等效做为匝道对待。即：U-turn调头可等效看做车辆先从主线分流进入匝道、再从匝道合流驶入对向主线的过程。
在停止调头区办事程度评价时，能够借鉴HCM中立交匝道分(合)流区办事程度评价办法和公式，按照计算出的分(合)流区车流密度，对照表2可得出分合流区的办事程度。调头区办事程度评价时需别离计算出减速车道分流区和加速车道合流区的办事程度，取低值做为该调头区的办事程度品级。
表2 匝道分合流区办事程度对照 导出到EXCEL
办事程度
车流密度/[pcu·(km·ln)-1]
A
≤6
B
6～12
C
12～17
D
17～22
E
>22
F
超越通行才能
6 改建道路调头区设想哥斯达黎加地盘接纳本钱主义地盘所有造，因而私家对地盘有完全永久的占有和利用权。若是需要变动私家地盘成为公共道路用地，友好协商、合理抵偿是项目施行的更佳计划，即便如许在该国也需要起码3个月的法令流程。
但是无论是政府仍是其他组织均不克不及完全包管项目用地的可行性。做为设想方需充实申明额外征用地盘的手艺需要性、合理性、经济性的手艺材料，以便利政府部分对公众停止申明解释。同时设想方还需要筹办在无法获得地盘时的替代设想计划。那种计划凡是需要增加收挡构造物、牺牲道路的线形目标、增加投资为代价。那些手艺工做应与征地并行施行，施行过程中随时做计划阐发比力。
为了申明需征用地盘手艺上的最小面积，凡是接纳设想车型在转弯车道上180°转弯的行车轨迹做为最小的车道宽度控造。习惯上转弯均应在转弯车道内完成，如图4所示。哥国也有部门道路接纳外侧车道转弯的情况，但是基于那种情况下的设想在现实中难于被征询工程师认同。
图4 常规的改建道路调头区设想
若是在地盘征用困难的情况下，承包商就会上报设想的备用计划，相关商务索赔工做也会同步跟进。如图5所示，通过降低现有道道路形目标，把道路设备控造在路权范畴内。同时需要在部门处所设置节约用地的收挡构造。如该项目中凡是接纳设置波形护栏、石笼挡墙收挡、矩形排水沟等办法实现节约地盘的目标(图6)。
图5 节约用地下的调头区设想 下载原图
图6 收挡构造用以节约用地(单元：cm)
7 计划的设想与审批在32号公路项目中，调头区的设想凡是由承包商倡议和施行。审批工做以征询工程师为核心，利益相关各方配合参与完成，最末的审批信件以征询工程师的信函为准。
在现实操做中其实不能一次就把调头区的设想确定，也无法遵照线形的审批流程。基于合同要求、处所政府的定见、沿线居民定见，确定调头区的设想计划是承包商的根本职责。因而设想计划的沟通修改往往需要几次轮回。根本工做流程如图7所示。
图7 调头区设想审批流程图
8 结语跟着国度经济不竭开展，车辆保有率逐年进步，自驾已成为村镇间日常的出行次要体例。但跟着道路沿线卫星小型区镇逐渐生长，左转交通抵触将会越来越凸起。调头区做为处理左转抵触的精细化设想办法，有适用性强、构造简单、造价低廉的优势。
该文基于中美洲项目公路调头区设想施行经历，介绍了各类调头区形式的优缺点，并以水滴形调头区为例阐发了调头区的构造划分、办事程度评价办法以及设想和审批流程。以上经历能够应用到各类公路调头区的计划研究和设想过程中，希望能对基于欧美标准设想的其他国外项目供给必然的指点。同时连系中国目前开展情况，公路调头区在中国城市郊区、中西部地域有普遍的应用空间，可为中国国内相关穿插设想供给必然的参考。
参考文献[1] 中交路桥手艺有限公司.公路道路设想标准：JTG D20—2017 [S].北京：人民交通出书社股份有限公司，2017.
[2] IVAN Moralas,ERNESTO Torres Chico.中美洲公路几何设想尺度手册 [S].哥斯达黎加：SIECA ,2011:203-209.
[3] 中国公路工程征询集团有限公司.公路立体穿插设想细则：JTG/T D21—2014[S].北京：人民交通出书社股份有限公司，2014.
[4] 邓明君，曲仕茹，秦鸣.基于仿实的“U-turn”穿插口流量适应性阐发[J].中外公路，2014,34(6):273-278.
[5] 王建锋.公路与城市道路立交革新计划设想[J].中外公路，2018,38(6):305-308.
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