基于城市市政主干路的交通工程设计标准化研究

基于城市市政主干路的交通工程设计标准化研究

吴海月

中国市政工程华北设计研究总院有限公司 天津市 300381

摘要：本文在研究多本相关规范标准的基础上，结合实际项目，对交通设施设计的多项指标进行了明确细化，并且对设计内容予以丰富延申。涵盖交通组织、交通标线、交通标志、交通信号灯、电警、监控等多项内容，力求能够更清晰地指导项目实施建设，完善城市道路中交通工程设计的标准化程度。

1.研究背景

城市市政道路不同于公路，沿线交叉口、地块出入口密集，同时需充分考虑非机动车交通、静态交通等对道路主线机动车交通的影响，因此，交通设施设计细节需明确，以指导项目实施。

2.总体设计

以城市主干路为例，设计速度60km/h，道路红线宽度50m，标准断面双向六车道，机动车和非机动车之间设置侧分带，实现硬隔离，道路中央设置隔离护栏实现对向车道的硬隔离。城市道路交通设施按照B级设置。交通标志净空：悬臂式为5.5m；路侧附着式、立柱式为2.5m；柱式标志内边缘距缘石外缘30cm。

本次研究主要包括道路交通组织设计、交通设施设计、路口交通渠化设计、信号灯设计、电警监控等。

3.交通组织设计

（1）行人组织：交叉口范围及部分行人较为集中过街的区域，行人主要通过交通信号控制过街，人行横道两侧设置信号灯，达到人车分过。

（2）非机动车：本工程人行道和机动车道之间设置非机动车道，通过绿化带隔离机动车道和非机动车道，宽度以道路断面布置为准，设置非机动车指示标志和标线，非机动车标线为非机动车道宽度的一半。

（3）机动车组织：通过交通标志、标线的设计实现机动车交通流线梳理。

4.交通设施设计

（1）交通标线

交通标线主要由车行道分界线、车行道边缘线、导向车道线、人行横道线、导向箭头标记等其他路面标记。标线按规定设置成反光交通标线。

1）主要交通标线设置

a 人行横道线为白色平行粗实线（斑马线）：长5m，间隔60cm，线宽40cm。

b 停止线为白色实线，距人行横道2m，线宽为40cm。

c导向箭头长度为4.5m，颜色为白色。

d 可跨越同向车行道分界线为白色虚线，线宽应为15cm，线段及间隔长度分别为6m和9m。

e 禁止跨越同向车行道分界线为白色实线，线宽应为15cm。

f导向车道线为白色实线，线宽应为15cm，长度取40m。

g 禁止跨越对向车行道分界线为黄色实线，线宽应为15cm。

2）标线材料及其他要求

标线涂料采用热熔突起型，标线厚度采用1.8±0.2mm，为增加标线夜间反光性，应预混玻璃微珠和面撒玻璃珠，玻璃珠的含量不小于340g/㎡。标线应适用抗滑材料，抗滑值应不小于45BPN。

（2）交通标志

1）平面布设

道路沿线设置禁令、警告、指示标志和指路标志。

标志板的几何设计、外形尺寸、图案尺寸、版面汉字尺寸、版面颜色、材料选择、板后加固形式、标志杆件、标志安装高度及角度应在符合规范要求的前提下同时满足以下要求：

a、禁令标志的版面颜色采用白底、红圈、红杠、黑图案，图案压杠；警告标志的版面颜色采用黄底、黑边、黑图案；指示标志的版面颜色采用蓝底、白图案；指路标志的版面颜色采用蓝底、白字、白图案。

b、指路标志的汉字采用道路交通标志字体（简体），字高35cm，汉字间距满足规范相关要求。

标志牌采用铝合金制成，圆型的标志牌必须在它的周边加以滚边，大型的标志牌必须镶以边框加强。支撑杆件为悬臂式的标志牌采用Ⅳ类反光膜；支撑杆件为单立柱式的标志牌采用Ⅲ类反光膜。

2）标志设置形式

道路标志分为悬臂式（F）杆、悬臂式（L）杆、立柱式。悬臂式（F）杆和悬臂式（L）杆用于大型指路标志、分道行驶标志等。立柱式用于禁令、警告、指示等小型标志。按悬臂式杆件净空5.5m、单立柱式杆件净空2.5m要求设置。

3）标志的材料

标志板、滑动槽钢均采用3003型铝合金板制作，他们之间通过铝合金铆钉连接，版面上的铆钉头应打磨光滑；抱箍、抱箍底衬和滑动螺栓及相应的螺母、垫圈均采用Q235钢，通过抱箍及抱箍底衬将标志牌立柱连接起来；立柱采用的钢材选用Q235钢，立柱顶端和横梁端部采用钢板焊接封盖；所用的贴角焊逢，其厚度和强度应与被焊构件相等，焊逢应打磨光滑。

所有金属构件，除特殊说明外均采用Q235钢制作。

4）材料的防锈处理

立柱、钢管横梁、法兰盘、抱箍、抱箍底衬、柱帽、横梁帽、加劲肋及连接螺栓、螺母、垫圈等钢铁件，采用热浸镀锌进行防锈处理，立柱、横梁、法兰盘的镀锌量为600g/㎡，紧固件为350g/㎡；地脚螺栓宜事先进行热浸镀锌处理，镀锌量350g/㎡。

5）基础埋设

基础一般采用现浇制作。基础顶面应预埋Q235钢底座法兰盘及地脚螺栓。在浇筑混凝土时，应注意使底座法兰盘与基础对中，并将其嵌进基础（其上表面与基础齐平），同时保持其顶面水平；地脚下部为标准弯钩，地脚螺栓宜事先进行热浸镀锌处理，镀锌量350g/㎡，预埋时其方向应与底座法兰盘保持垂直。

6）交通标志施工

靠近交叉口停止线的交通标志，可根据现场施工条件进行适当移动，以避免同类型支撑杆件之间相互遮挡，需保证版面信息清晰可见；指示标志布设在绿化带端头；绿化带内路名牌尽可能靠近停止线的前提下距离指示标志至少

30m，人行道内路名牌距停止线3-10m，避开人行道放坡；当禁令标志不与信号灯杆合并设置时，尽可能靠近停止线的前提下距离同类型单立柱杆件至少30m；需附着于信号灯杆件的交通标志在交通设施平面布置图中均进行了特殊标注。施工过程中可视具体情况适当调整。

5.交通信号灯设计

（1）交通信号灯布设

工程范围内干路交叉口设置交通信号灯，信号控制系统与地面标线交通渠化保持一致。

车行道信号灯宜根据车道通行权分组采用403箭头灯和403满屏灯；人行灯采用302动态人行灯。

机动车信号灯建议采用L型单悬臂式支撑，辅灯附着于主灯支撑结构L型单悬臂立柱或横梁上，人行道信号灯在交叉口人行道两侧设置，支撑采用立柱式。

（2）信号灯规格

Φ400-3交通信号灯：满屏信号灯每块灯盘LED发光管（Φ5mm）数量达到200支以上；适用于主干路及立柱式信号灯。控制仪器、信号灯及仪器接口与当地保持统一，购入前需咨询当地交通主管部门。

人行信号灯Φ300-2：单组头双色显示，灯盘LED发光管（Φ5mm）数量达到红、绿各70只以上；

倒计时显示灯外观尺寸1200×920mm，红黄绿三色双位显示，LED发光管（Φ5mm）数量达到红、绿各880只以上，黄440以上；数字笔画长350mm宽65mm，组合高780mm，宽420mm。具备自学习和串行通信功能，可与自适应控制机或单点式控制机连接；

LED强度分别为红色：≥600cd；黄色：≥600cd；绿色：≥400cd。色谱符合《道路交通信号灯》（GB14887-2011）中的规定。色度要求LED基准波长分别为红色：625nm；黄色：590nm；绿色：505nm。寿命5万小时以上；额定电压：AC220V、50Hz。当电压发生±10%波动时，经稳压或稳流电路处理的每个LED驱动电流为20mA±2mA；

额定电流：每个LED在工作状态下驱动电流为20mA左右。AC260V以下不得大于22mA；

LED材料：红色、黄色采用铟镓铝磷材料；绿色采用铟镓氮外延材料；

材料老化：每个发光单元出厂前必须经过连续24小时的工作老化；

绝缘性能应符合GB7000II标准，带电部分和壳体之间加载1440V电压，不应发生闪络和击穿现象。

（3）信号灯施工

施工过程中可视具体情况适当调整。其中：机动车信号灯灯杆距路缘的距离为0.5~2.0m；人行横道信号灯的灯杆应设置在人行横道的两端，灯杆距离路缘的距离为0.5~2.0m。

6.电警、监控系统设计

（1）系统设计

非现场执法系统是针对全部信号控制路口进行提升建设，内容为路口电警全部采用900万像素全局曝光CMOS智能摄像机，将路口违章数据采集、分析、处理、最终传输到后端指挥中心进行违章业务的审核处理。

包括控制主机、高清智能摄像机、补光灯、闪光灯、信号灯检测器、交换机、光纤收发器及杆件等相关组件。

1）高清智能摄像机：一体化智能高清摄像机，在内置车牌补光灯和外置环境补光灯的配合下，可实现图像采集、成像控制、车辆检测、车牌识别、违章检测，可支持SD卡前端存储。

2）控制主机：完成路口数据的汇聚，支持前端数据暂存和数据上传。

3）补光灯：选用LED灯作为光源，主要用以环境补光，有效提高夜间图像显示效果和标识标线的显示效果。具有良好的防水、防尘功能，能长时间适应室外工作环境。

4）信号灯检测器：实时检测红灯信号，将红灯维持状态、红灯切换至绿灯脉冲信号、绿灯切换至红灯脉冲信号，发送给一体化电警抓拍单元。多相位红灯信号接口，可根据不同车道设置红灯信号和组合红灯信号。

为保证视场范围的全覆盖。除了能够捕获在车道上正常行驶的车辆外，还具备捕获跨线行驶车辆的功能。

抓拍单元与补光灯安装在同一根立杆上，立杆高度一般6-8米。

现场布局俯视图：以双向4车道为例，监测点的现场布局示意图如下：

现场布设示意图

现场布局侧视图

本系统采用基于工业标准的高清智能摄像机来实现车辆的违法捕获、驾驶员面部特征的记录，兼具卡口、视频检测、车辆抓拍、号牌自动识别功能。系统结合交通信号控制技术、车辆检测技术、数据传输技术、计算机图像处理技术等高新技术，及时、准确地捕获机动车闯红灯等交通违法行为及驾驶员的特征值；系统视频检测准确性高、速度快，且不受光照强度、行人、自行车、树木阴影等各种因素影响，对车辆违法闯红灯过程进行全天候记录。

卡口及人像电子警察系统的前端部分，是整套违法抓拍的主体，它基于车辆视频检测进行车辆分析，实现了闯红灯违法行为的判别、违法事件检测、违法过程图片抓拍、驾驶员图片抓拍、车牌识别、流量统计、设备管理等功能。

（2）配套工程

1）电源工程：采用220V的标准化取电配套设计。

2）供配电系统设计：上级电源原则上从就近路灯箱变引电，当附近情况不满足时，利用供电公司就近公用箱变铺设电力管线。前端设备按照就近标准化取电到控制箱的原则，并设置独立低压电表计量箱，采用集中供电方式，按总系统额定功率的1.5

倍设置主电源容量。

电源质量应满足下列要求：

稳态电压偏移不大于士2％；

稳态频率偏移不大于±0.2Hz；

电压波形畸变率不大于5％；

允许断电持续时间为0～4ms；

3）防雷接地系统设计

电源防雷，是系统防雷中最重要也是最容易被忽视的地方，现代的电子设备都使用很多的集成电路和精密的元件，这些器件的击穿电压往往只是几十伏，最大允许工作电源也只是mA 级的，若不做三级的防雷，由经过一二级防雷而进入设备的雷击残压仍将有千伏之上，这将对后接设备造成很大的冲击，并导致设备的损坏。作为第三级的防雷器，要求有10KA 的通流容量，并联在设备前端，可将过电压限制到对后级设备没有损害的1000 伏以内（当然越低越好），同时加入MI/RFI 滤波功能，纯净电源，防止EMI（电磁干扰）或RFI（无线电干扰）信号对精密仪器、电脑或数据产生的破坏和干扰。可以对已经经过初、次级防雷器限制电压的直击雷、高强度感应雷和次级后的感应雷实施最终限压保护，使任何到达设备的过电压值不超过设备所能承受的脉冲耐压值，并对于线路浪涌提供完善的滤波和保护，防止浪涌电压老化设备。

针对视频线、网络线遭受的感应雷击进行保护，视频、网络遭受雷击的原因是1KM 内的雷击（包括云对云放电、云对地放电或者大地对云形成的放电），常见的现象是摄像机、采集卡、网络设备损坏。采用视频/网络防雷器进行保护。

连接示意图

本系统前端安装电源、视频、网络防雷器。电源防雷器要求最大通流量不小于20 KA；视频防雷器的最大通流量不小于5KA。杆上设备下引线，必须沿杆内引线，不得外露。

杆件防雷接地。杆件应安装保护地线，焊接到每个杆件的法兰盘上，焊接处应做防腐处理，保护地线应与接地导体有效连接。

设备机箱接地。设备箱的专用接地应与接地体有效连接，引入接地箱的接地线应用较软铜绞线。

4）供电系统防雷保护

交流供电系统采用TN-S制，即单相三线制供电方式。在这种供电方式的整个系统中，具有单独的中线N和保护接地线PE；根据供配电线路导体长距离传输的特点、防雷器件的特性、来自线路雷电流的强度，以及配电系统中各部分的耐电水平，采用多级、分级防雷保护。

从总配电柜引入当地电源分配电柜前安装三相过电压保护器SPD1，其雷电通流容量为60kA～100kA，作为第一级保护；分配电柜线路输出端配置一台过电压保护器SPD2，其雷电通流容量为40kA～60kA，作为第二级保护；在路口电源分电箱端配置一台单相过电压保护器SPD3，其雷电通流容量为20kA～40kA，作为第三级保护。

5）摄像机防雷保护

在每个摄像机支架顶端安装限流避雷针进行直击雷保护，支架顶端保证可靠的电气和机械连接，利用支架本身接地或用40×40mm2扁钢单独与支架本身接地网连接，接地电阻小于4欧姆。

在每台摄像机电源入口处采用过电压保护器作为电源防护，并注意防水、防潮、防尘。过电压保护器均用不小于25mm2的多股铜线就近连接支架接地极，接地电阻小于4欧姆。

在每台摄像机视频接口处采用视频电缆保护器作为视频信号防护，还要在设备箱内控制线接口处采用数据线保护器作为控制信号防护，并注意防水、防潮、防尘，视频和控制信号保护器均用不小于4mm2的多股铜线就近连接支架接地极，接地电阻小于4欧姆。

6）接地保护

对于一个标准十字路口，支柱和前端设备采用在每根支柱下方使用垂直接地体焊接成网状结构的方式即多点接地方式。为保证人身安全，接地体距人行道3m以上。

7.结束语

随着社会经济的发展和出行需求的增加，交通工程的内容将会更加丰富，要求更加精细。项目实践的积累，能够为交通工程标准化提供更多的经验支撑，在此后的工作过程中，将会继续致力于交通工程标准化的研究工作。

参考文献：

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