[发明专利]考虑大型车转弯特性的右转弯车道设计方法

说明书

技术领域

本发明属于交通安全设计、道路设计领域，具体涉及考虑大型车转弯特性的右转弯车道设计方法。

背景技术

在交叉口规划与设计过程中，右转弯车道的布设直接关系到交叉口的用地规模以及交通运行的效率和安全。在考虑交通组成的基础上，对于城市道路交叉口，现行的《城市道路平面交叉口规划与设计规程》中选择长为5米宽为1.8米的小型车和长为12米宽为2.5米的大型车两类车型为设计车型，而对于公路交叉口，现行的《公路路线设计规范》中选择总长为6米、宽为1.8米的小客车，总长为12米宽为2.5米的载重汽车和总长为16米宽为2.5米的鞍式列车3类车型为设计车辆。在港区道路上，交通组成中以带有两个标准集装箱或一个大集装箱的大型车辆为主要车型，这种车辆的车身长度约为16米，有三轴、四轴和五轴几种类型，其中五轴加长集装箱车辆所占比例较大。因此，在港口道路和交叉口设计中，应考虑以五轴加长集装箱车辆这类标准大货车作为设计车辆，其常见的外廓尺寸如附图1所示。

大型车辆在转弯过程中容易产生轮迹内移，如附图2所示。轮迹内移的描述具有两个方式：一种是稳态轮迹内移量，其定义为车辆在低速转弯过程中，车辆前轴中线与后轴中线之间的产生的径向偏移；另一种是扫掠路径宽度，其定义为前外牵引车胎与后内挂车胎之间的路径差。另外一个描述大型车转弯特性的重要变量就是内轮差，它是指车辆转弯时内前轮转弯半径与内后轮转弯半径之差，对于五轴加长集装箱车辆，则是牵引车的内前轮与挂车的内后轮转弯半径之差。一般而言，车身越长，形成的内轮差就越大，扫掠路径宽度也会随之扩大。

由于内轮差的存在，大型车辆在转弯时，前、后车轮的行驶轨迹不重合，且前车身和后车身之间形成较大的转角，极易形成驾驶员的“视觉盲区”。例如，如果大型车驾驶员在右转弯过程中只注意前轮能够通过而忘记内轮差的存在，就可能造成后内轮驶出路面或与等待穿行的非机动车和行人发生碰撞，造成交通事故。

在道路平曲线设计中需要考虑稳态轮迹内移和内外轮差的大小。然而，在我国道路和交通设计领域的实践应用中，对于右转弯车道的设计，绝大多数情况下采用简单的单心圆复合曲线(附图3-A)，极少数情况下会采用三心圆复合曲线(附图3-B)来模拟右转弯车辆的行驶轨迹，进行右转弯路缘石的曲线设计。单心圆复合曲线的方法具有切线长、易掌握和实用性强的特点，能满足城市道路小客车的设计要求，但是对于港口道路多轴大型车却难以适应。采用这种设计方法来进行大型车的右转弯车道设计往往容易导致转弯半径(单心圆半径)不足或者转弯半径过大两种不良后果：转弯半径过大造成交叉口用地浪费，容易诱发交叉口转角处随意停车的现象；转弯半径不足则会降低大车行驶的平顺性，增加行车延误，甚至出现干扰进出口道相邻车道车流的情况。同样，三心圆复合曲线设计方法也存在类似的问题。

因此，在港口道路交叉口交通安全设计中，有必要考虑大型车辆的转弯特性来进行右转弯车道的设计，一方面可以保障大型车转弯的平顺性，减少对相邻车道车流的干扰，提高交通效率；另一方面可以避免大型车压路缘石现象，减少交通事故，提高交通安全。

发明内容

本发明旨在解决克服现有技术的不足，针对大型车辆右转弯过程中出现的最大扫掠路径宽度和内轮差，提供一种考虑大型车转弯特性的右转弯车道设计方法，在安全、效率和土地利用三方面与传统设计方法有较大改进。为达到上述目的，本发明采取的技术方案是，考虑大型车转弯特性的右转弯车道设计方法，包括下列步骤：

计算牵引拖挂车、小客车轮迹偏移；

对于多轴大型车，采用实测数据和轨迹模拟相结合的方法来估计包括最大扫掠路径宽度、最大轮迹偏移和内外轮差的转弯参数：首先利用基于视频的轨迹提取软件描出前轴中心与后轴中心轨迹线，沿轨迹曲线的整个长度作出两条轨迹曲线的径向线，在这些径向线中找出最大径向距离，最大轨迹偏移等于实测的最大径向距离减去拖车后轴宽的一半；然后，利用车辆轨迹模拟软件Autoturn对标准大货车在不同转弯半径下进行90度的转弯建模实验，得出各种条件下的最大扫掠路径宽度、最大轮迹偏移和内外轮差设计参数；最后，利用基于视频获得的实测数据对基于转弯建模实验的设计参数数据进行校核，确定最后的转弯参数；

基于以上的转弯参数，通过如下方法设计转弯车道：

(1)导流路的宽度应该等于轮迹内移即最大扫掠路径宽度和侧向净空之和；

(2)大型车右转弯轨迹通过一个进口道曲线半径较小、出口道曲线半径较大的非对称的三心圆复合曲线来进行拟合；

(3)在给定导流路宽度和内弧线半径条件下，右转弯车道的三心圆复合曲线画出步骤：