CN105568802B

CN105568802B - 十字型交叉口左转引导线设计方法

Info

Publication number: CN105568802B
Application number: CN201510955147.0A
Authority: CN
Inventors: 曲昭伟; 白乔文; 陈永恒; 曹宁博; 宋现敏; 李志慧; 陶鹏飞; 孙磊
Original assignee: Jilin University
Current assignee: Jilin University
Priority date: 2015-12-18
Filing date: 2015-12-18
Publication date: 2017-12-12
Anticipated expiration: 2035-12-18
Also published as: CN105568802A

Abstract

本发明公开了十字型交叉口左转引导线设计方法，旨在克服现有十字型交叉口左转引导线设计随意、缺乏理论依据的问题，其步骤：1.建立交叉口坐标系：以左转车辆进口道最外侧车道外边缘所在直线为x轴，该进口道左转停车线所在直线为y轴，x轴正向指向该进口道正前方出口道方向，y轴正向指向该进口道左转车即将驶入的出口道方向；2.采集交叉口几何信息：1)采集交叉口几何参数；2)计算内侧左转引导线上冲突点E的坐标；3)计算外侧左转引导线上冲突点D的坐标；3.计算内侧和外侧左转引导线方程式；4.确定内侧和外侧左转引导线：1)取内侧左转引导线方程式x∈[0,L_in]一段即为内侧左转引导线；2)取外侧左转引导线方程式x∈[0,L_out]一段即为外侧左转引导线。

Description

十字型交叉口左转引导线设计方法

技术领域

本发明涉及一种城市道路交叉口渠化方法，更确切地说，本发明涉及一种十字型交叉口左转引导线的设计方法。

背景技术

十字型交叉口是城市道路中最普遍的一种形式，为了规范交叉口左转车辆的行车秩序，在一些城市道路的交叉口内会施画有左转引导线。然而，目前对于左转引导线的施画大多依据经验而确定，根据施工人员驾驶的划线车在交叉口左转的轨迹来确定左转引导线。这样的设计方法没有考虑到交叉口的几何条件以及避免左转车辆与对向直行、左转车辆冲突的临界条件，会导致左转车辆抢先于直行车辆通过或是与对向左转车辆发生冲突，使得交叉口安全性大大降低。结合上述种种弊端，需要提出一种科学合理的左转引导线的确定方法既能保证车辆行驶有序，又能够使得交叉口内的空间得到科学合理应用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服了现有十字型交叉口左转引导线设计随意性强、缺乏理论依据的问题，提供了一种十字型交叉口左转引导线的设计方法，不仅能够促进交叉口左转车辆的行车秩序的改善，还能够有力的提高交叉口安全性。

为解决上述技术问题，本发明是采用如下技术方案实现的：所述的十字型交叉口左转引导线设计方法的步骤如下：

1)建立交叉口坐标系；

2)采集交叉口几何信息：

(1)采集交叉口相关几何参数:

a.从x轴到左转车道中心线的距离w_r；

b.从x轴到进口道双黄线的距离w_m；

c.从x轴到对向内侧起第一条非左转车道右边缘的距离w_o；

d.从x轴到左转结束线的距离w_e；

e.从y轴到出口道最内侧车道左边缘的距离L_in；

f.从y轴到出口道内侧第二条车道右边缘的距离L_out；

g.从y轴到对向进口道停止线的距离L_s；

以上各参数都以“米”为计量单位；

(2)计算内侧左转引导线上冲突点E的坐标；

(3)计算外侧左转引导线上冲突点D的坐标；

3)推导内侧和外侧左转引导线方程式:

(1)将内侧左转引导线方程式的基本形式设为其中x_in、y_in为内侧左转引导线的横、纵坐标,p_in、t_in、q_in为有待标定的内侧左转引导线方程式参数；将外侧左转引导线方程式的基本形式设为其中x_out、y_out为外侧左转引导线的横、纵坐标，p_out、t_out、q_out为有待标定的外侧左转引导线程式参数；

(2)对于内侧左转引导线方程有以下三个约束条件：

a.x_in＝0 y_in＝p_in+q_in＝w_m

由于p_in的值相对于q_in非常小，为了简化计算，使q_in＝w_r；

b.x_in＝L_in y_in＝w_e；

c.y_in＝w_o；

将以上三个条件带入到内侧左转引导线方程式中，就求出p_in、t_in和q_in的值并得到左转引导线方程式,如式(3)所示：

式中：p_in、t_in和q_in为有待标定的内侧左转引导线方程式参数；w_r、w_m、w_o、w_e、L_in和L_s是通过数据采集得到的交叉口几何参数；

(3)对于外侧左转引导线方程有以下三个约束条件：

a.x_out＝0 y_out＝p_out+q_out＝w_r

由于p_out的值相对于q_out非常小，为了简化计算，使q_out＝w_r；

b.x_out＝L_out y_out＝w_e

c.

将以上三个条件带入到外侧左转引导线方程式就求出p_out、t_out和q_out的值并得到外侧左转引导线方程式,如式(4)所示：

式中：p_out、t_out和q_out为有待标定的外侧左转引导线方程式参数；w_r、w_m、w_o、w_e、L_out和L_s是通过数据采集得到的交叉口几何参数；

4)确定内侧和外侧左转引导线：

(1)取内侧左转引导线方程式x∈[0,L_in]一段即为内侧左转引导线；

(2)取外侧左转引导线方程式x∈[0,L_out]一段即为外侧左转引导线。

技术方案中所述的建立交叉口坐标系是指：以左转车辆进口道最外侧车道的外边缘所在直线为x轴，以该进口道左转车道停车线所在直线为y轴建立交叉口坐标系，x轴正向指向该左转车辆进口道正前方的出口道方向，y轴正向指向该进口道左转车辆即将驶入的出口道方向。

技术方案中所述的计算外侧左转引导线上冲突点D的坐标是指：为了使得两个方向的左转车辆不会相互干扰，就要使得左转车辆行驶至交叉口中间，即时，左侧进口道左转车辆右前轮已经越过左侧进口道双黄线以上，即D点处的y值至少为w_m；令D的纵坐标为w_m，横坐标为x_c,out，x_c,out的值由

求得。

与现有技术相比本发明的有益效果是：

1.本发明所述的十字型交叉口左转引导线设计方法为十字型交叉口左转引导线设计提供了充分的理论依据，避免了以往仅凭经验设计引导线的随意性和不确定性，从而提高交叉口的安全性和通行效率；

2.本发明所述的十字型交叉口左转引导线设计方法一方面通过对内侧左转引导线的确定可以使得交叉口内左转车辆晚于直行车辆到达冲突点，充分保证直行车辆的优先权；另一方面通过对外侧左转引导线的确定可以避免交叉口内两个方向的左转车流发生冲突；

3.本发明所述的十字型交叉口左转引导线设计方法是结合交叉口的几何条件而建立的，只需要获得交叉口几何条件的相关参数，就可以设计出左转引导线，方法简便，实用性强。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明：

图1为本发明所述的十字型交叉口左转引导线设计方法的流程框图；

图2为本发明所述的十字型交叉口左转引导线设计方法的交叉口几何参数示意图；

图3为本发明所述的十字型交叉口左转引导线设计方法中几何约束条件示意图；

图4为本发明所述的十字型交叉口左转引导线设计方法实施例示意图；

图中：1.左转起始线即该交叉口左转车辆进口道停车线，2.左转结束线即该交叉口北侧进口道停止线的延长线，E.内侧左转引导线上的冲突点，D.外侧左转引导线上的冲突点，3.内侧左转引导线，4.外侧左转引导线。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作详细的描述：

本发明所述的十字型交叉口左转引导线设计方法结合十字型交叉口的几何条件，针对十字型交叉口左转引导线进行设计，涉及七个有关于交叉口的几何参数；该方法以移位指数函数为基础构建了内侧左转引导线和外侧左转引导线计算模型；左转车辆被限定在内、外侧左转引导线之间的区域内运行。本发明所述的十字型交叉口左转引导线设计方法包括建立交叉口坐标系、采集交叉口相关几何参数、推导内侧和外侧左转引导线方程式、确定内侧和外侧左转引导线四个步骤。

参阅图1，本发明所述的十字型交叉口左转引导线设计方法的步骤如下：

1.建立交叉口坐标系

参阅图2，以左转车辆进口道最外侧车道的外边缘所在直线为x轴，以该进口道左转车道停车线所在直线为y轴建立交叉口坐标系，x轴正向指向该左转车辆进口道正前方的出口道方向，y轴正向指向该进口道左转车辆即将驶入的出口道的方向。

2.采集交叉口几何信息

1)采集交叉口相关几何参数

参阅图2，需要采集的交叉口相关几何参数包括:

(1)从x轴到左转车道中心线的距离w_r；

(2)从x轴到进口道双黄线的距离w_m；

(3)从x轴到对向内侧起第一条非左转车道右边缘的距离w_o；

(4)从x轴到左转结束线的距离w_e；

(5)从y轴到出口道最内侧车道左边缘的距离L_in；

(6)从y轴到出口道内侧第二条车道右边缘的距离L_out；

(7)从y轴到对向进口道停止线的距离L_s；

以上参数都以“米”为计量单位；这些数据的采集需要施工人员在交叉口现场利用皮尺进行测量。

2)计算内侧左转引导线上冲突点E的坐标

参阅图3，为了使得左转车辆不先于直行车辆到达内侧冲突点E(x_c,in，w_o)，对于内侧的左转引导线要限定左转车辆的行驶路径不短于直行车辆，即AE＝EC，这里行驶路径以左转车辆左前轮的轨迹为基准。根据交叉口几何关系可以得到AB²+BE²＝AE²＝CE²，将参数值带入式中，x_c,in的值可由式(1)计算出来

3)计算外侧左转引导线上冲突点D的坐标

参阅图3，为了使得两个方向的左转车辆不会相互干扰，就要使得左转车辆行驶至交叉口中间，即时，左侧进口道左转车辆右前轮已经越过左侧进口道双黄线以上，即D点处的y值至少为w_m。这里，令D的纵坐标为w_m，横坐标为x_c,out，x_c,out的值由式(2)可以求得。

3.推导内侧和外侧左转引导线方程式

根据采集得到的交叉口相关几何参数推导十字型交叉口内侧左转引导线方程式和外侧左转引导线方程式。

1)通过对大量车辆实际轨迹的拟合得到形如y＝pe^tx+q的移位指数函数对于左转车辆轨迹的拟合度最佳，而左转引导线的设计需要符合车辆运行实际轨迹。因此，这里用移位指数函数作为左转引导线方程的基本形式。将内侧左转引导线方程式的基本形式设为其中x_in、y_in为内侧左转引导线的横、纵坐标，p_in、t_in、q_in为有待标定的内侧左转引导线方程式参数；将外侧左转引导线方程式的基本形式设为其中x_out、y_out为外侧左转引导线的横、纵坐标，p_out、t_out、q_out为有待标定的外侧左转引导线方程式参数。

2)对于内侧左转引导线方程有以下三个约束条件：

(1)x_in＝0 y_in＝p_in+q_in＝w_m

通过大量计算发现p_in的值相对于q_in非常小，为了简化计算，这里忽略p_in的值对于w_m的影响，使q_in＝w_m；

(2)x_in＝L_in y_in＝w_e；

(3)y_in＝w_o；

将以上三个条件带入到内侧左转引导线方程式中，就可以求出p_in、t_in和q_in的值并得到左转引导线方程式,如式(3)所示:

式中：p_in、t_in和q_in为有待标定的内侧左转引导线方程式参数；w_r、w_m、w_o、w_e、L_in、和L_s是通过数据采集得到的交叉口几何参数。

3)对于外侧左转引导线方程有以下三个约束条件：

(1)x_out＝0 y_out＝p_out+q_out＝w_r

通过大量计算发现p_out的值相对于q_out非常小，为了简化计算，这里忽略p_out的值对于w_r的影响，使q_out＝w_r；

(2)x_out＝L_out y_out＝w_e

(3)y_out＝w_m

将以上三个条件带入到外侧左转引导线方程式就可以求出p_out、t_out和q_out的值并得到外侧左转引导线方程式,如式(4)所示：

式中：p_out、t_out和q_out为有待标定的外侧左转引导线方程式参数；w_r、w_m、w_o、w_e、L_out和L_s是通过数据采集得到的交叉口几何参数。

4.确定内侧和外侧左转引导线

1)根据式(3)的内侧左转引导线方程式，取其x∈[0,L_in]的一段即为内侧左转引导线。

2)根据式(4)的外侧左转引导线方程式，取其x∈[0,L_out]一段即为外侧左转引导线。

实施例

1.建立交叉口坐标系

参阅图4，以左转车辆进口道最外侧车道的外边缘所在直线为x轴，以该进口道左转车道停车线所在直线为y轴建立交叉口坐标系，x轴正向指向该交叉口东侧出口道方向，y轴正向指向该交叉口北侧出口道方向。

2.采集交叉口相关几何参数

1)由施工人员现场使用皮尺测量交叉口相关几何参数，所有采集的交叉口相关几何参数如下：

(1)从x轴到左转车道右边缘的距离w_r＝3；

(2)从x轴到进口道双黄线的距离w_m＝6；

(3)从x轴到对向内侧起第一条非左转车道右边缘的距离w_o＝12；

(4)从x轴到左转结束线的距离w_e＝23；

(5)从y轴到出口道最内侧车道左边缘的距离L_in＝29.5米；

(6)从y轴到出口道内侧第二条车道右边缘的距离L_out＝35.5；

(7)从y轴到对向进口道停止线的距离L_s＝53；

2)计算内侧左转引导线上冲突点E的坐标

横坐标

纵坐标y_c,in＝w_o＝12

3)计算外侧左转引导线上冲突点D的坐标

横坐标

纵坐标y_c,out＝w_m＝6

3.推导内侧和外侧左转引导线方程式

1)内侧左转引导线方程式

将前两个步骤中得到的相关几何参数带入到式(3)中得到，

那么，内侧左转引导线方程式为

2)外侧左转引导线方程式

将前两个步骤中得到的相关几何参数带入到式(4)中得到，

那么，外侧左转引导线方程式为

4.确定左转引导线

参阅图4，在同一个交叉口坐标系中画出内侧和外侧左转引导线方程所表示的曲线；取内侧左转引导线方程式x∈[0,29.5]一段即为内侧左转引导线，取外侧左转引导线方程式x∈[0,32.5]一段即为外侧左转引导线，本实例的十字型交叉口左转引导线施画方案如图中所示。图中的3号曲线为内侧左转引导线，4号曲线为外侧左转引导线。

Claims

1.一种十字型交叉口左转引导线设计方法,其特征在于，所述的十字型交叉口左转引导线设计方法的步骤如下：