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车流运行轨迹确定流程在交通工程技术与应用中的应用

时间:2023-10-12 理论教育 版权反馈
【摘要】:考虑到转弯车辆在交叉口的运行特点,同时为简化分析,特提出基于简单线形的单一转弯车流运行轨迹分析方法,即主要应用直线和圆曲线两种线形分析其运行轨迹线形。

车流运行轨迹确定流程在交通工程技术与应用中的应用

5.4.2.1车流轨迹确定流程

(1)X路交叉口和错位交叉口

车流运行轨迹确定流程如图5-17所示,主要遵循“先确定终点,再确定起点,然后依次确定直行、右转、左转车流轨迹线”的原则。

图5-17 X路交叉口车流轨迹确定流程图

(2)环形交叉口

环形交叉口车流运行轨迹线主要包含入环车流(各进口向左转和直行)、出环车流和右转车流三部分,其分析时无先后顺序。

5.4.2.2车流轨迹分析终点确定

根据5.4.1.2车流轨迹线分析终点定义,选取出口基点垂线与各出口车道中心线交点作为车流轨迹线分析终点。

5.4.2.3车流轨迹分析起点确定

分X路交叉口、错位交叉口以及环形交叉口两种情况分别进行介绍。

(1)X路交叉口、错位交叉口

①直行车流

直行车流轨迹分析起点定为直行车道(含混合车道)中心线与停车线的交点。

②右转车流

右转车流轨迹分析起点的确定可参考图5-18,主要分为最外侧右转车道和内侧右转车道两种情况。最外侧右转车流轨迹分析起点定为入口基点垂线与入口轨迹分析参考线交点。内侧右转车流根据入口基点垂线与停车线的位置关系又可分为两种情况,其中入口基点垂线在停车线之前时轨迹分析起点取入口基点垂线与入口轨迹分析参考线交点,入口基点垂线在停车线之后时轨迹分析起点取停车线与入口轨迹分析参考线交点。需要说明的是入口基点垂线在停车线之前指的是离交叉口中心方向较近(后同)。

图5-18 右转车流轨迹分析起点确定方法

③左转车流

左转车流轨迹分析起点的确定可参考图5-19,主要分为最左侧左转车流(道)和其余左转车流(道)两种情况。最左侧左转车流按车道左侧边缘线又可分为虚线和实线两种情况,当为虚线时,最左侧左转车流轨迹分析起点取虚线起点垂线与入口轨迹分析参考线交点,当为实线时,取停车线与入口轨迹分析参考线交点。其余左转车流轨迹分析起点取停车线与入口轨迹分析参考线交点。

图5-19 左转车流轨迹分析起点确定方法

(2)环形交叉口

直行和左转车流轨迹线分析起点均取停车线与车道中心线交点即可,右转车流轨迹线分析起点方法同图5-18。

5.4.2.4车流运行轨迹线确定

(1)X路交叉口(含T形交叉口、十字交叉口以及多路交叉口)

①直行车流

对于直行车流,其轨迹线形可取轨迹分析起点至轨迹分析终点连线作为其运行轨迹。如图5-20,该五叉路口共有四条直行车流,故其运行轨迹直接将轨迹分析起点和终点直接相连即可。

图5-20 直行车流轨迹线确定示意图(以五叉路口为例)

②转弯车流

Ⅰ.单一转弯车流运行轨迹线确定方法

左转和右转车流车行轨迹线形的分析相对复杂一些。

考虑到转弯车辆在交叉口的运行特点,同时为简化分析,特提出基于简单线形的单一转弯车流运行轨迹分析方法,即主要应用直线和圆曲线两种线形分析其运行轨迹线形(以下相关图形假定入口基点垂线与停止线重合,若不重合,按5.4.2.2方法确定的分析起点进行分析即可)。

对于左转车流,当LA>LB时,通常车辆都会先向前直线行驶一段距离,然后再转弯,故其运行轨迹线形按车流行驶方向可取直线—圆曲线,其中圆曲线的圆心应为出口向基点垂线与由进出口轨迹分析参考线延长线交点所作角平分线交点;当LA<LB时,通常车辆都会先转弯,然后再向前直线行驶一段距离,故其运行轨迹线形按车流行驶方向可取圆曲线—直线,其中圆曲线的圆心应为进口向轨迹分析起点垂线与由进出口轨迹分析参考线延长线交点所作角平分线交点,如图5-21、图5-22所示。

同理可确定右转车流运行轨迹,当LC>LD时,右转车流运行轨迹线形按车流行驶方向可取直线—圆曲线,其中圆曲线的圆心应为出口向基点垂线与由进出口车流轨迹分析参考线交点所作角平分线交点;当LC<LD时,通常车辆都会先转弯,然后再向前直线行驶一段距离,故其运行轨迹线形按车流行驶方向可取圆曲线—直线,其中圆曲线的圆心应为进口向轨迹分析起点垂线与由进出口车流轨迹分析参考线交点所作角平分线交点。

图5-21 车行轨迹分析示意图(左转为锐角、右转为钝角

图5-22 车行轨迹分析示意图(左转为钝角、右转为锐角)

Ⅱ.右转车流运行轨迹线确定方法

为避免由于人为原因而增加冲突点的情况,特提出基于外包内原则和顺时针顺序的右转车流运行轨迹线分析方法,外包内原则即在确定外侧右转车流运行轨迹时,其出口径向距离应按进出口参考线交点至上一右转车流轨迹确定的新的出口径向距离算,顺时针顺序即任选一个进向,并按照顺时针方向依次绘制右转车流运行轨迹线。

如图5-23,五叉路口东出口外侧车道有三条右转车流驶入,为避免三条右转车流相互交叉产生冲突点,其右转车流轨迹线绘图顺序应为1→2→3(即大包小、外包内原则),另外,根据单一转弯车流运行轨迹线确定方法确定的第2条右转车流切点为B点,故在确定第3条右转车流运行轨迹时,其出口径向距离应按进出口参考线交点至B点距离算,如此,可保证后边右转车流轨迹线不会与前面右转车流轨迹线产生交叉冲突,也符合实际情况。

另外,为了保证所有具有“同一出口车道多个右转车流驶入”特点的出口车道各条驶入的右转车流不发生交叉冲突,须任选一个进向,并按照顺时针方向依次绘制右转车流运行轨迹线。如图5-24所示,以五叉路口为例,由北进口最外侧右转车道开始,按照顺时针方向依次绘制各进口向右转车流轨迹线,便可得到最终结果。

图5-23 同一出口多个右转车流运行轨迹线确定方法示意图

图5-24 右转车流运行轨迹线(以五叉路口为例)

Ⅲ.左转车流运行轨迹线确定方法

为避免由于人为原因而增加冲突点的情况,特提出基于外包内原则和逆时针顺序的左转车流运行轨迹线分析方法,外包内原则即在确定外侧左转车流运行轨迹时,其出口径向距离应按进出口参考线交点至上一左转车流轨迹确定的新的出口径向距离算,逆时针顺序即任选一个进向,并按照逆时针方向依次绘制左转车流运行轨迹线。

如图5-25,五叉路口西出口内侧车道有三条左转车流驶入,为避免三条左转车流相互交叉产生冲突点,其左转车流轨迹线绘图顺序应为1→2→3(即大包小或外包内原则),另外,根据单一转弯车流运行轨迹线确定方法确定的第2条左转车流切点为B点,故在确定第3条左转车流运行轨迹时,其出口径向距离应按进出口参考线交点至B点距离算,如此,可保证后边左转车流轨迹线不会与前面左转车流轨迹线产生交叉冲突,也符合实际情况。

另外,为了保证所有具有“同一出口车道多个左转车流驶入”特点的出口车道各条驶入的左转车流不发生交叉冲突,须任选一个进向,并按照逆时针方向依次绘制左转车流运行轨迹线。如图5-26所示,以五叉路口为例,由北进口最内侧左转车道开始,按照逆时针方向依次绘制各进口向左转车流轨迹线,便可得到最终结果。

图5-25 同一出口多个左转车流运行轨迹线确定方法示意图

图5-26 左转车流运行轨迹线(以五叉路口为例)

Ⅳ.X路交叉口(含T形交叉口、十字交叉口以及多路交叉口)车行轨迹分析结果

按照①—③确定的方法和原则,选取部分典型交叉口进行轨迹线分析,结果如图5-27—图5-29所示。

图5-27 T形交叉口车行轨迹分析结果示意图(www.xing528.com)

图5-28 十字交叉口以及多路交叉口车行轨迹分析结果示意图

图5-29 多路交叉口(以五路交叉口为例)车行轨迹分析结果示意图

(2)环形交叉口

环形交叉口环岛内车流运行轨迹应为各条环道中心线,其车流运行轨迹分析的重点和难点在于入环车流轨迹以及出环车流轨迹的确定。

①入环车流

入环车流轨迹线的确定可以分为三种情况:进口向左转、直行车道数>环道数;进口向左转、直行车道数=环道数;进口向左转、直行车道数<环道数。

Ⅰ.进口向左转、直行车道数>环道数

此种情况下,首先采用“以右转车道边缘线圆心为圆心,以圆心到环岛与右转车道边缘线圆心连线和环道车流交点为半径”的分析方法确定最外侧直行车流入环轨迹。如图5-30,用直线连接环岛圆心(如图5-30中O1)和某一进口向右转车道边缘线圆心(如图5-30中O2),该直线与环道车流轨迹线会有交点(如图5-30中A点)。其次,以O2为圆心,以O2至A距离为半径绘制圆曲线,该曲线会与进口向最外侧直行车流轨迹线相连,相连后直-圆线便可作为进口向最外侧直行车流入环轨迹线。

图5-30 入环车流轨迹线(进口向左转、直行车道数>环道数)

当最外侧直行车流轨迹线确定后,其相邻的直行/左转车流的入环轨迹线可通过基于公式以及圆心横向平移法的入环车流轨迹线的分析方法得到。如式(5-4)和图5-30,根据图5-30,利用式(5-4)可计算得到圆心平移的距离x,并确定新的圆心O3,再以O3为圆心,O3B为半径画圆,便可得到图5-30中入环轨迹线2。如此,依次类推,便可得到进口向所有左转/直行车流轨迹线。

图5-31 入环车流轨迹线(进口向左转、直行车道数=环道数)

Ⅱ.进口向左转、直行车道数=环道数

此种情况可采用“以右转车道边缘线圆心为圆心,以圆心到环岛与右转车道边缘线圆心连线和环道车流交点为半径”的分析方法。如图5-31所示,首先用直线连接环岛圆心(如图5-31中O1)和某一进口向右转车道边缘线圆心(如图5-31中O2),该直线与环道车流轨迹线会有交点(如图5-31中A点和B点)。其次,以O2为圆心,以O2至A距离为半径绘制圆曲线,该曲线会与进口向最外侧直行车流轨迹线相连,相连后直-圆线便可作为进口向最外侧直行车流入环轨迹线,以O2至B距离为半径绘制圆曲线,该曲线会与进口向次外侧直行车流轨迹线相连,相连后直-圆线便可作为进口向次外侧直行车流入环轨迹线,依次类推,便可得到进口向所有左转/直行车流轨迹线。

如图5-31所示,尽管以上进口向左转、直行车流轨迹线确定方法可能会导致环内冲突点数量增多,但考虑到停车线之前左转、直行车辆往往会等待或按照信号控制进入环道,所以导致车辆无法进行变道,故应该按照由外向内,依次对应选择环道的方式确定其入环轨迹线。

Ⅲ.进口向左转、直行车道数<环道数

方法同Ⅱ,按照由外向内,依次对应选择环道的方式确定其入环轨迹线。如图5-32所示,应以由外向内,尽量减少内侧环道的选择为原则,如此可减少冲突点数量,也符合驾驶员心理。

图5-32 入环车流轨迹线(进口向左转、直行车道数<环道数)

②出环车流

出环车流轨迹线的确定同样可以分为三种情况:(环道数+右转车道数)>出口车道数;(环道数+右转车道数)=出口车道数;(环道数+右转车道数)<出口车道数。

Ⅰ.(环道数+右转车道数)>出口车道数

以减少出环车辆相互冲突为原则确定出口车道选择行为模型,如图5-33—图5-35所示,环道数与右转车道数为3,而东出口车道数为2,出口车道选择行为模型定为2环道车流向东出口内侧车道驶入,而右转车流向东出口外侧车道驶入。按照“以右转车道边缘线圆心为圆心,以圆心到环岛与右转车道边缘线圆心连线和环道车流交点为半径”的分析方法和基于公式以及圆心竖向平移法的出环车流轨迹线分析方法得到。

图5-33 (环岛数+右转车道数)>出口车道数(1)

图5-34 (环岛数+右转车道数)>出口车道数(2)

图5-35 (环岛数+右转车道数)>出口车道数(3)

Ⅱ.(环道数+右转车道数)=出口车道数

如图5-36所示,此种情况下,右转和环道车流按照由外向内依次选择对应出口车道即可,在确定轨迹线时仍采用“以右转车道边缘线圆心为圆心,以圆心到环岛与右转车道边缘线圆心连线和环道车流交点为半径”的分析方法。

图5-36 (环岛数+右转车道数)=出口车道数

Ⅲ.(环道数+右转车道数)<出口车道数

如图5-37所示,由于出口车道数多于环道数加右转车道数,那么环道车流可对应选择除右转车流驶入车道外的其余车道驶入。轨迹线确定方法仍采用“以右转车道边缘线圆心为圆心,以圆心到环岛与右转车道边缘线圆心连线和环道车流交点为半径”的分析方法和基于公式以及圆心竖向平移法的出环车流轨迹线分析方法确定。

③环形交叉口轨迹分析线示例

按照确定的入环车流、出环车流轨迹线确定方法,对某一四路环形交叉口车流运行轨迹线进行了分析,结果如图5-38所示。

图5-37 (环岛数+右转车道数)<出口车道数

(3)错位交叉口

错位交叉口车流运行轨迹线确定方法基本上与5.4.2.3中X路交叉口基本相同,重点和难点在于错位直行车流轨迹线的确定上。

①错位直行车流轨迹线确定方法

重点介绍基于减少冲突的错位直行车流轨迹线确定方法。如图5-39,某一错位交叉口南进向入口车辆中有驶入北出口的需求。首先,为避免几股左转车流发生交叉冲突,减少冲突点数量,有直行需求的车辆应以选择最外侧左转车道(有时候为左直车道)为原则。具体在确定轨迹线时可参考图5-39—图5-41。如图5-39,首先确定第一条左转车流轨迹分析进、出口参考线(如图5-39中AE、CE),其次确定第二条左转车流轨迹分析进、出口参考线(如图5-39中BF、C1F),其中C1F与CE平行,C1F较CE向上平移半个车道宽度,而南进向直行车辆北出口轨迹分析出口参考线则为出口车道中心线延长线。当轨迹分析进出口参考线确定以后,便可以用5.4.2.3中单一转弯车流运行轨迹线确定方法确定车流轨迹线,如图5-40、图5-41。

图5-38 环形交叉口轨迹分析线示例

图5-39 错位直行车流轨迹线确定方法(1)

图5-40 错位直行车流轨迹线确定方法(2)

图5-41 错位直行车流轨迹线确定方法(3)

②错位交叉口车流轨迹线分析示例

用前面所述方法,做某一四路错位交叉口车流轨迹分析,结果如图5-42所示。

图5-42 错位交叉口车流轨迹线分析示例

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