一种基于交叉口设计车流左转远引方法与流程

本发明涉及交通安全、道路设计领域，尤其是涉及一种基于交叉口设计车流左转远引方法。

背景技术：

1、随着经济的发展，交通已成为现代城市经济生活中必不可少的一部分，然而交通拥堵、交通事故等问题也日益突出。交叉口不仅是路网的节点，也是交通的“瓶颈”。平面交叉口的左转车流不仅是产生冲突点(可能与其他车辆发生碰撞的点)最多的一个流向,而且也影响直行车流的通行,可以说左转车流的运行方式是影响交叉口性能的最重要因素。实际上，左转车流是产生冲突点的根本原因，也是诱发交叉口发生堵塞的最主要因素。冲突点会增加交叉口的交通延误，同时也会提高交叉口的事故率，造成严重的人员伤亡。因此，为了降低交叉口撞车事故的严重程度和频率，提高城市路网的总体运行水平，改善交通控制与管理的方式，对左转交通进行科学地规范，以减少或消除冲突点，提高交叉口的交通效率具有重要意义。

2、国内外目前对左转车流采用最多的规划方案大多是将左转车流进行远引，如：u形远引左转方案、连续流交叉口方案、蝴蝶领节形方案。u形远引左转方案由美国交通工程师richard kramer提出，该方案禁止次要道路的车辆直接通过路口,次要道路的直行和左转车辆一起使用中央分隔带上的u形转弯实现通行,而主干道上的左转车辆在路口实现左转。连续流交叉口方案由美国学者francisco mier提出,该方案在路口上游一定距离处把每个进口的左转车流转移到对向直行车流出口道最外侧,左转车流横越对向出口车道的转换结果是在主交叉口的每个进口道上游形成了新的平面交叉口,当不存在与出口道上直行车流冲突时,左转车流完成转换。蝴蝶领节形方案由美国北卡罗来纳州大学教授joseph hummer提出，该方案可以看成中央分隔带u形远引左转方案的改进形式,通过在次干道上设置蝴蝶领结形的左转车辆迂回环岛来代替中央分隔带u形远引左转方案的u形通道。

3、已有的研究表明,这些左转车辆远引方案能在一定程度上降低路口、干道的延误和拥挤,能节约立体交叉口的建设，但它们很少有将冲突点纳入考虑范围内并结合交通信号配时应用道路设计改造以及提高交叉口通行效率，依然没有综合考虑远引之后的车辆行驶方法，结果就是对车辆通行效率提升有限。

技术实现思路

1、本发明旨在克服上述现有技术存在的缺陷，为考虑对驶过传统交叉口的左转车流进行合理规划以移出并消除冲突点提供指导，为达到上述目的，本发明采取的技术方案是提供一种基于交叉口设计车流左转远引方法。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

3、一种基于交叉口设计车流左转远引方法，所述的方法包括以下步骤：

4、(1)本发明结构特征为：东西走向为横向主干道，南北走向为纵向次干道，其中主干道交通流量偏大，次干道流量适当，次干道车道不大于双向四车道，主干道车道至少为双向四车道但不超过双向八车道，主干道设有一定宽度的中央分隔带，一级、二级分流车道，右转车辆接收车道，左转远引车道，圆弧形转向车道，左转或调头专用道；

5、(2)本发明采取三相位信号控制，其相位方案为：第一相位为主干道东进口道、西进口道的直行车流，第二相位为主干道东进口道、西进口道的左转或调头车流，第三相位为次干道北进口道、南进口道的直行车流；三个相位中右转车流均不受控制；

6、(3)本发明对一种基于交叉口设计车流左转远引方法进行量化评估，通过构建数学模型确定左转远引车道长度计算公式、圆弧形转向车道长度计算公式、冲突点远引距离计算公式以及均匀延误计算公式；

7、所述方法进一步细化为：

8、本发明设计的左转远引车道长度、圆弧形转向车道长度、冲突点远引距离以及均匀延误相应计算公式为：

9、(1)左转远引车道长度

10、lw＝λι·qm·(c-gm)·i+λιι·qn·tn·i-lr

11、式中，λⅰ是车流通过一级分流车道进入远引车道的概率；

12、λⅱ为车流通过二级分流车道从次干道汇入主干道的概率；

13、qm为主干道的总车流量；

14、qn为次干道的总车流量；

15、c为交通信号灯的周期；

16、gm为主干道交通信号灯的红灯周期；

17、tn为与(c-gm)同时段的时间；

18、i为车间距(常数且为固定值)；

19、lr为次干道的宽度；

20、(2)圆弧形转向车道长度

21、

22、式中，vr为圆弧形转向车道内的车流速度；

23、μ为横向力系数；

24、i为圆弧坡度系数；

25、u为车道宽度；

26、(3)冲突点远引距离

27、设一个选取的分析时段为t，k(t)是某一时段t内单位长度车道上车辆的数量,t的时长区间为[a,b],可以推导得到，单位长度车道上，总车辆数n为：

28、

29、每辆车通过测量区间所需的平均时间为:

30、

31、表示时段t内的车辆数量在车辆总数中的占比，显然可知：

32、

33、

34、若t2≥t1，式中，t1、t2均代表时段t内的某时刻；

35、而f(t)明显满足概率密度函数条件，故可得：

36、

37、

38、在分析时段t内时间利用率ρ的表达式为：

39、

40、时间利用率ρ交通密度k之间的关系式为：

41、ρ＝(l+d)k

42、结合交通流量q,车流速度v以及车流密度k关系：

43、q＝kv

44、得到冲突点远引距离公式：

45、

46、式中，l为所选取的检测区域的长度，d为所选取的检测区域的宽度；

47、(4)均匀延误计算：

48、设在一个信号灯周期内，首先在[0，r1)期间，所有到达车道的车辆都应在停车线后面排队。接下来的[r1，r1+g1)时段，主干道上直车道的交通信号灯保持绿色，在停车线后等待的车辆可以继续向前移动，以q0的发车率穿过停车线，此时直车道的延迟与传统的均匀延迟一致，当车道数不变时，其流量从0增加到饱和流量，直到交通信号灯变红；随后在(r1+g1)时刻，主干道上左转远行车道的交通信号灯变绿，然后左转远行行车道上的车辆越过停止线通过十字路口。然而，由于交叉口入口车道的加宽，停车线附近的车道数量增加，当车辆排队长度超过加宽区域时，q1作为左转远行车道的饱和流率将不再均匀，接着在[r1+g1，r1+g1+t1)期间，左转弯远前车道上的车辆将以饱和流量q1离开交叉口，然后在[r1+g1+t1，r1+g1+t1+t2)期间，其以饱和流量q2驶出交叉口，最后在[r1+g1+t1+t2，r1+g2]期间以饱和流量qw离开交叉口。由此可以总结出均匀延误计算公式：

49、

50、式中，t为所选择的分析时段；

51、t1为绿灯刚亮起的初始时刻，车流通过左转远引车道的时间；

52、q0为横向主干道绿灯期间的车辆饱和流率；

53、q1为左转远引车道初始绿灯时的车辆饱和流率；

54、q2为左转远引车道交通完全释放后的车辆饱和流率；

55、qw为车辆平均到达率；

56、g1为横向主干道绿灯时长；

57、r1为横向主干道红灯时长；

58、本发明与现有技术相比具有以下优点：

59、(1)首先本发明从解决传统交叉口内部由左转车流带来的交通冲突出发，着重考虑远引左转车流、消除冲突点、减少交叉口延误，提供一种基于交叉口设计车流左转远引方法的整体方案；

60、(2)在交通组织和信号相位方面，主干道交通流禁止在十字路口内左转，而将左转车流通过远引车道实现左转或调头，大大简化了交叉口相位，分割了直行车流与左转车流这两个冲突流；此外，本发明对主干道上各车道都明确标注了行车辅助线，使得左转车流和直行车流能更好配合，也不会造成驾驶员混淆，提高交通效率和安全性；

61、(3)本发明从交叉口几何结构及评价指标出发，以对交叉口相关内部结构进行量化分析为原则，给出车流左转远引的道路设计的相关公式计算流程，以此保证设计的科学性；