城市无信号T型交叉口交通渠化方法与流程

本发明涉及一种城市无信号t型交叉口交通渠化方法，属于城市道路设计和交通安全领域技术领域。

背景技术：

城市化是国家工业化、现代化发展的必然结果，是一个国家从落后贫穷的农业化社会向先进富裕的工业化社会转型的重要象征，城市化率是城市化的度量指标。我国改革开放以来，取得举世瞩目的发展成就，城市化率持续攀升。2011年中国城市化率51.27％，2012年达到52.57％，2013年达到53.7％，2014年达到54.77％。中国的城市化率在未来十年仍将快速增加，2016底中国的城市化水平已经达到57.4％，预计2020年达到60％。

城市化的发展需要在都市核心圈周围进行城市建设，修建道路。在许多在建设的城市结合部周围有许多断头路，也就形成t型交叉口。在这种交通量不大的t型交叉口是没有红绿灯的，来往于交叉口的车辆必须依靠驾驶员自己的判断来安全地通过交叉口。一般这种交叉口内部面积较大，车道线也不明显，转弯车辆往往不按通行规则行驶，加上交叉口的交通本就复杂，若转弯车辆有多种不合理的轨迹，更易引起交叉口交通环境的紊乱。因此，需要知道左转车有哪些轨迹，然后规范轨迹形态，提高交叉口的通行能力和秩序。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种基于左转弯车辆轨迹的城市无信号t型交叉口交通渠化方法，该渠化方法利用摄像机拍摄交叉口视频，采集左转车辆轨迹信息，分析轨迹特点和可能冲突特点，然后针对具体情况设计渠化方案，以达到减少交叉口紊乱程度、提高交叉口安全性和通行能力的目的。

上述的目的通过以下技术方案实现：

城市无信号t型交叉口交通渠化方法，包括以下步骤：

步骤10.在城市道路中选择有渠化需求的无信号t型交叉口；

步骤20.在选定的交叉口的支路入口后方50～100米处的高处安装摄像机进行拍摄视频，确保摄像机的视角可以覆盖t型交叉口三支路往外延伸20～30米左右的范围；

步骤30.在视频上确定支路车辆到达交叉口的到达线、主路测速区间的起止线；

步骤40.播放视频，根据支路左转车辆进入主路的起始位置、第一次汇入主路车流方向的车道位置、行车轨迹、轨迹半径总结出一组轨迹曲线，并确定最佳轨迹曲线；

步骤50.播放视频，记录支路左转车的车辆信息和冲突信息，并记录相同时间内支路左转车和主路右转车的数量；

步骤60.根据步骤50中记录的支路左转车的车辆信息和冲突信息，统计支路左转车中符合每条轨迹曲线的比例，根据左转车辆汇入主路车流过程中停车与否，将左转车的行为分为停车避让、减速避让和没有避让三种行为，并分别统计这三种行为符合每条轨迹曲线的比例；

步骤70.根据步骤60中的统计结果，结合步骤40中的轨迹曲线，分析最佳轨迹曲线与其他轨迹曲线的异同点，确定最易发生冲突的情况以及冲突点；

步骤80.根据步骤70中确定的冲突情况和冲突点对t型交叉口进行相应的渠化设计，采用拓宽和/或增加标线及引导线和/或改变标线的形式。

进一步，所述的步骤30中，按如下方法确定支路车辆到达线和主路测速区间的起止线：

若为支路停车控制的交叉口，可选定交叉口前与车道线垂直的白色实线，即停车线；若为支路减速慢行通过的标志，则为交叉口前与车道线垂直的白色虚线；或选定支路上在停车线前，与交叉口平面区域之间的人行横道线的左边线或右边线。

进一步，所述的步骤50中，用绘声绘影软件手动按帧播放视频，所述车辆信息和冲突信息包括左转车的车型、是否车队中的头车、汇入主路轨迹编号、汇入过程有没有停车、停车时长，刹车灯是否亮起；其中，单独到达交叉口的车辆也记为头车，车速小于等于5米/秒即可认为是停车，停车时间以帧为单位；步骤50中所述的相同时间内支路左转车和主路右转车的数量以小时为单位记录；以步骤30中确定的支路车辆的交叉口到达线及其延长线为准，每有一辆支路左转车或主路右转车通过这条线，则记录一辆支路左转车或者主路右转车。

有益效果：本发明与现有技术相比，具有以下优点：

1、与根据经验确定交叉口的渠化方式相比，本发明提供的方法以实地采集的数据为分析依据，更加有效和可靠。因为传统的按经验设计交叉口，跟路段上一样，也只有车道线，而且支路的车道线只到人行横道，交叉口内部有很多空白的部分，包括非机动车道的部分和机非分隔带的面积。所以，本发明采集实地数据，以待改交叉口的支路左转车轨迹为研究对象，更具有针对性。

2、本发明提供的方法可作为城市无信号t型交叉口渠化设计的流程。步骤80)中提出的具体的渠化设计，按左转弯轨迹特点和通行能力确定的，能从设计上提高交叉口的安全性。

附图说明

图1为所选交叉口原平面设计图。

图2为本发明的流程框图。

图3为视频截图上确定的支路车辆到达线、主路测速区间和六条左转轨迹示意图。

图4为主路右转车专用车道平面设计图。

图5为导流线、导流岛和中央硬质分隔带平面设计图。

图6为支路右转车专用车道平面设计图。

图7为改造后交叉口的整体平面图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。

如图1和图2所示，本实施例的基于左转弯车辆轨迹的城市无信号t型交叉口交通渠化方法，包括以下步骤：

步骤10)在城市道路中选择有渠化需求的无信号t型交叉口；

步骤20)在选定的交叉口的支路的右侧离交叉口约50米找一高楼，若50米处没有高楼，则在前后找一高楼能看到交叉口范围即可，支路右侧即从支路进入主路车流方向那一侧；找到高楼后，从楼顶或楼梯间窗口架设摄像机，对着交叉口，摄像机屏幕上应能看到三支路相交的全部范围，若有条件，应能看到三支路从交叉口往外延伸的20～30米范围，若条件受限，应能看到除交叉口物理范围外三支路上2～3辆车的范围；

步骤30)在视频上确定支路车辆到达交叉口的到达线、主路测速区间的起止线：到达线定为人行横道左边线，主路测速区间为图3上主路上的两条紫色线；

步骤40)播放视频，根据支路左转车辆进入主路的起始位置、第一次汇入主路车流方向的车道位置、行车轨迹、轨迹半径等特点总结出6条轨迹曲线，6条轨迹的特点如下：

1号轨迹：从支路左转车道进入交叉口，第一次汇入的主路车流方向即是左转应该汇入的自右向左的车流，轨迹大致为1/4圆弧，在汇入过程中可能与主路本向车流发生合流冲突、对向车流发生交叉冲突，是常见且符合驾驶规则的轨迹，两方向的车流都各有避让，是最安全的一条轨迹；

2号轨迹：从支路左转车道进入交叉口，比1号轨迹靠右，第一次汇入的主路车流方向也是左转应该汇入的自右向左的车流，轨迹在1号轨迹的外侧，略大于1/4圆弧，半径也略大于1号轨迹的半径，在汇入过程中可能与主路本向车流发生合流冲突、对向车流发生交叉冲突；

3号轨迹：从支路左转车道进入交叉口，比1号轨迹靠左，第一次汇入的主路车流方向是左转应汇入车流的对向方向，按该轨迹行驶的车辆在主路上逆行一小段距离，再通过第二次汇入进入自右向左的车流，该条轨迹在主路方向呈“s”型，“s”型曲线之前是一小段弧形，被1号轨迹在右侧包住，在汇入过程中可能与主路本向车流发生合流冲突、与对向车流发生交叉冲突和正面相撞冲突；

4号轨迹：从支路右转车道进入交叉口，第一次汇入主路车流方向是左转车应汇入的自右向左的车流，为所有轨迹中最靠右的轨迹，包住了所有的轨迹曲线，轨迹大致为1/4圆弧，半径比1、2号轨迹都大，汇入过程中可能与支路右转车辆发生分流冲突、与主路本向车流发生合流冲突、与主路对向车流发生交叉冲突；

5号轨迹：从支路的对向车道进入交叉口，第一次汇入主路车流方向是左转车应汇入的自右向左车流，在1号轨迹内侧，轨迹呈1/4圆弧形，汇入过程中可能与主路右转进入支路的车发生对向冲突、与主路本向车流发生合流冲突、与主路对向车流发生交叉冲突；

6号轨迹：从支路右转车道进入交叉口，在5号轨迹左侧，进入主路车道前轨迹为抛物线形，进入主路车道后与3号轨迹相似，先在对向车道逆行一小段，寻机汇入主路本向车流，汇入过程中可能与主路右转进入支路的车辆发生对向冲突、与主路本向车流发生合流冲突、与主路对向车流发生交叉冲突；

六条轨迹具体形态如图3所示。

本实施例中总结的六条轨迹，为实地观测的轨迹确定交叉口渠化方法分析提供了可行基础。会因t型交叉口的面积大小、形态，六条轨迹的形状会有些许差别。

步骤50)用绘声绘影软件手动按帧播放视频，记录以下两个方面的数据：

1)支路车左转轨迹特征：左转车的车型、是否车队中的头车、汇入主路轨迹编号、汇入过程有没有停车、停车时长，刹车灯是否亮起；其中，单独到达交叉口的车辆也记为头车，车速小于等于5米/秒即可认为是停车，停车时间以帧为单位；将以上信息按一辆左转车为一行记在excel表中，第一列为按时间顺序出现的左转车的编号，第二列为车型，第三列为是否头车，第四列为轨迹编号，第五列为是否停车，第六列为停车时长(第五列为否，则此处为0)，第七列刹车灯是否亮起(没亮记为1，闪烁几下记为2，一直亮起记为3)；

2)车流量：以小时为单位，记录相同时间段内支路右转车和主路左转车的数量；记录车辆数以步骤30)中确定的支路车辆的交叉口到达线及其延长线为准，每有一辆支路左转车或主路右转车通过这条线，则记录一辆支路左转车或者主路右转车。

步骤60)根据步骤50)中excel表信息统计所有左转车辆中6条轨迹所占比例，统计左转头车中6条轨迹所占比例，统计左转的非头车中6条轨迹所占比例；根据左转车辆汇入主路车流过程中停车与否，可以将左转车的行为分为停车避让、减速避让和没有避让三类，停车避让即excel表中停车时长大于0的车辆，减速避让为excel表中第七列值为2或3的车辆，没有避让为第六列值为0且第七列值为1的车辆，分别统计三种行为的车辆中6条轨迹各自所占比例；所有的统计结果用直方图、饼图或表格表示；

统计结果如表1所示：

表1.轨迹统计分类表

步骤70)步骤40)中总结的6条轨迹中只有1号轨迹是最安全，分析余下5条轨迹与1号轨迹的异同点以及不合理之处，分析各条轨迹可能与其他方向车流发生冲突的位置，结合步骤60)中的统计结果，确定最易发生冲突的情况以及冲突点：

1号轨迹虽与主路本向车流有合流冲突、与对向车流有交叉冲突，但由于其是最常见的轨迹，所以主路车流对从1号轨迹过来的车辆出现有预判，因此1号轨迹是最安全的；2、4、5号轨迹可以看作1号轨迹的平移版，2号轨迹的入口还是左转车道，只是靠右，会擦碰右转车道上的车，或会使右转车辆更靠右，会挤占非机动车的行驶空间，且轨迹半径大，与主路车交叉冲突的角度大，若发生事故则后果严重；4号轨迹则更靠右，直接从右转车道进入了交叉口，兼有1、2号轨迹所有的冲突特点，且还会与右转车辆发生分流冲突，降低交叉口的通过效率，是应该要尽量避免出现的轨迹；5号轨迹则是1号轨迹的左移版，从支路对向车道进入交叉口，兼有1、2号轨迹的冲突特点，还会与主路右转要进入支路的车辆发生正面相撞或侧碰冲突；3、6号轨迹在主路部分都是先在对向车道缓慢行驶一小段，然后汇入本向车流，都有1号轨迹会有的冲突，在两次汇入过程中多了与主路对向车流的正面相撞冲突，此外6号轨迹与3号轨迹不同的一点是6号轨迹进入交叉口的车道与5号轨迹一样，会与主路右转车辆发生正面相撞或侧碰冲突；

轨迹特点和冲突总结如下：

1)合流冲突：经1～6号轨迹汇入交叉口的所有车辆，在汇入主路本向车道时，都会与主路上自右向左的车辆发生合流冲突；

2)分流冲突：4号轨迹的起点是在支路右转车道，车辆经4号轨迹汇入主路时，会与支路右转车辆发生分流冲突；

3)交叉冲突：1、2、4、5号轨迹上的车辆通过主路时，都会与主路对向车流发生交叉冲突；

4)正面相撞冲突：经3、6号轨迹汇入主路的车辆，在主路上逆行一小段距离的过程中会与主路对向车流的车辆发生正面相撞冲突。

步骤80)根据步骤70)中确定的冲突情况和冲突点对t型交叉口进行相应的渠化设计，可采用拓宽、增加标线和引导线、改变标线形式：

针对4、5、6号轨迹的入口不在左转车道上的问题，可以在交叉口之前设施道路车道划分标志牌，提前告知驾驶员前方即将到达t型交叉口，提前换道；若步骤50)中记录的支路左转车数量大于等于主路右转车的10倍，且支路驶离交叉口方向的车道不少于两车道，则可将支路对向车道减少一个，改为支路左转车道；缩窄主路上的机非分隔带或非机动车道，单辟一个供主路右转车使用的车道，将主路对向车流上的右转车与直行车的分离提早在进入交叉口内部之前，可降低交叉口交通流的复杂程度；拓宽右转车道的方式如图4所示；

针对2、4号轨迹为1号轨迹向右平移，可在人行横道外左右转车辆分离的区域画导流岛，导流岛三角形，一角对准左右车道分隔线，该角的两边是平行于轨迹的弧线，如果交叉口空余面积大可以将导流岛左边的弧线延伸到主路自右向左的第一个车道上，形成导流线，导流线大致与1号轨迹平行；针对5号轨迹为1号轨迹向左平移的情况，可以在距离第一条导流线一个车道的位置在左边再画一条导流线；支路左转的车辆从这两条导流线之间通过；导流线和导流岛如图5所示；

针对3、6号轨迹后半段支路左转车在主路上逆行，可以根据视频查找车辆逆行的哪一段，在这一段的分隔双向车流的中央分隔线上放置硬质隔离设置，使左转车辆在这一部分无法变道到另一车流方向上，此外，为了防止按导流线行驶的车辆擦碰到硬质隔离设置，该中央分隔带的右端起点应距离最近的导流线上的点5～10米；分离双向车流的中央硬质隔离带如图5所示；

因为所选交叉口的机非分隔带和非机动车道很宽，为了缩短支路右转车的行驶的路径，将交叉口右边的机非分隔带缩窄，做与第一步渠化同样的处理，劈出一条专供支路右转车车道，同时也可以减少了交叉口内部的冲突；增加的车道如图6所示；同样地，道路另一边的机非分隔带也很宽，可以拓宽出一条车道，减少支路左转车辆在汇入过程中与主路直行车辆之间的冲突；

完成渠化后的交叉口平面图如图7所示。

本发明的提供的基于左转弯车辆轨迹的城市无信号t型交叉口渠化方法通过采集实地数据，总结车辆轨迹特点，并针对各项不足提出交叉口渠化方式，能够有效地提高交叉口的安全性。本发明的方法具有实际的工程运用价值。

上述实施例仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和等同替换，这些对本发明权利要求进行改进和等同替换后的技术方案，均落入本发明的保护范围。