[發(fā)明專利]一種左轉(zhuǎn)路口導(dǎo)向線及左轉(zhuǎn)停止線設(shè)計(jì)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011395894.0
• 申請(qǐng)日: 2020-12-03
• 公開（公告）號(hào): CN112376340B
• 公開（公告）日: 2022-02-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 白喬文;宋現(xiàn)敏;陶楚青;閆紅日
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 吉林大學(xué)
• 主分類號(hào): E01C1/00
• 分類號(hào): E01C1/00;E01C1/02;G08G1/01
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標(biāo)事務(wù)所 23109
• 代理人: 時(shí)起磊

1.一種左轉(zhuǎn)路口導(dǎo)向線及左轉(zhuǎn)停止線設(shè)計(jì)方法，其特征在于：所述方法具體過程為：

步驟一、確定交叉口坐標(biāo)系及參數(shù)；

步驟二、確定左轉(zhuǎn)路口導(dǎo)向線的約束條件；

步驟三、基于步驟二判斷是否得到左轉(zhuǎn)路口導(dǎo)向線，若得到左轉(zhuǎn)路口導(dǎo)向線，就在已有左轉(zhuǎn)停止線位置的基礎(chǔ)上施畫左轉(zhuǎn)路口導(dǎo)向線；若不能得到左轉(zhuǎn)路口導(dǎo)向線，則執(zhí)行步驟四；

步驟四、令左轉(zhuǎn)路口導(dǎo)線順接內(nèi)側(cè)車道，改變停止線位置，重新獲得左轉(zhuǎn)路口導(dǎo)向線；

所述步驟一中確定交叉口坐標(biāo)系及參數(shù)；具體過程為：

建立交叉口直角坐標(biāo)系，以左轉(zhuǎn)車輛進(jìn)口道與對(duì)向車行道分隔線所在直線為x軸，以該進(jìn)口道左轉(zhuǎn)車道停車線所在直線為y軸建立交叉口直角坐標(biāo)系，x軸正方向指向該左轉(zhuǎn)車輛進(jìn)口道正前方的出口道方向，y軸正方向指向該進(jìn)口道左轉(zhuǎn)車輛即將駛?cè)氲某隹诘赖姆较颍?/p>

參數(shù)為：w_t、w_e、L_e、L_c、Li；

w_t為從x軸到對(duì)向進(jìn)口道內(nèi)側(cè)起第一條非左轉(zhuǎn)車道的車輛前行方向左側(cè)邊緣線間的距離；

w_e為從x軸到左轉(zhuǎn)出口道所在道路進(jìn)口道停止線間的距離；

L_e為從y軸到左轉(zhuǎn)出口道所在道路與對(duì)向車行道分隔線間的距離；

L_c為從y軸到對(duì)向進(jìn)口道停止線間的距離；

Li為從左轉(zhuǎn)出口道所在道路對(duì)向車行道分隔線到出口道第i條車道的左側(cè)邊緣線的距離；

所述步驟二中確定左轉(zhuǎn)路口導(dǎo)向線的約束條件；具體過程為：

(1)確定轉(zhuǎn)向起始點(diǎn)坐標(biāo)；

轉(zhuǎn)向起始點(diǎn)是左轉(zhuǎn)車輛在交叉口進(jìn)口道轉(zhuǎn)向開始的地方，即為停止線與對(duì)向車行道分割線的交點(diǎn)，其坐標(biāo)為(0,0)；

(2)確定轉(zhuǎn)向結(jié)束點(diǎn)坐標(biāo)；

轉(zhuǎn)向結(jié)束點(diǎn)是左轉(zhuǎn)車輛轉(zhuǎn)彎結(jié)束、駛離交叉口時(shí)的位置；

引導(dǎo)左轉(zhuǎn)車輛進(jìn)入內(nèi)側(cè)車道行駛，根據(jù)左前輪的行駛軌跡，轉(zhuǎn)向結(jié)束點(diǎn)即為左轉(zhuǎn)出口道與對(duì)向車行道分隔線的端點(diǎn)，其坐標(biāo)為(L_e,w_e)；引導(dǎo)左轉(zhuǎn)車輛進(jìn)入其他車道，則轉(zhuǎn)向結(jié)束點(diǎn)坐標(biāo)可以表示為(L_e+Li,w_e)；

(3)確定沖突限制點(diǎn)坐標(biāo)；

將沖突限制點(diǎn)的坐標(biāo)記為P(x_p,y_p)，假設(shè)左轉(zhuǎn)和對(duì)向直行兩股沖突車流速度相同的條件下，要使左轉(zhuǎn)車輛起始點(diǎn)O到潛在沖突點(diǎn)P的距離大于直行車輛起始點(diǎn)T到潛在沖突點(diǎn)P的距離，當(dāng)兩車抵達(dá)沖突點(diǎn)時(shí)，比較左轉(zhuǎn)車輛左前輪的行駛距離和直行車輛右前輪的行駛距離，點(diǎn)P位于直行車輛右前輪的行駛軌跡上，即有

y_p＝w_t (1)

令線段OP的長(zhǎng)度與線段PC的長(zhǎng)度相等，的長(zhǎng)度比線段CP長(zhǎng)，在相同的運(yùn)行速度下，左轉(zhuǎn)車輛就會(huì)比直行車輛后到達(dá)沖突限制點(diǎn)；即：

OF²+PF²＝OP²＝CP² (2)

w_t²+x_p²＝(L_c-x_p)² (3)

則x_p的值由式(4)求解，即有

所述步驟三中基于步驟二判斷是否得到左轉(zhuǎn)路口導(dǎo)向線，若得到左轉(zhuǎn)路口導(dǎo)向線，就在已有左轉(zhuǎn)停止線位置的基礎(chǔ)上施畫左轉(zhuǎn)路口導(dǎo)向線；若不能得到左轉(zhuǎn)路口導(dǎo)向線，則執(zhí)行步驟四；具體過程為：

左轉(zhuǎn)路口導(dǎo)向線由直線段OT_O、圓曲線和直線段T_EE構(gòu)成，圓曲線與進(jìn)出口道對(duì)向車行道分割線OT_O和T_EE相切；

限定該圓曲線過沖突限制點(diǎn)P(x_p,w_t)，設(shè)圓曲線的半徑為r，圓心R的坐標(biāo)表示為(L_e-r,r)，可得左轉(zhuǎn)路口導(dǎo)向線解析式的基本形式如式(5)所示；

[x-(L_e-r)]²+(y-r)²＝r² (5)

圓曲線屬于第四象限部分的圓，因此有x∈[L_e-r,L_e]，式(5)可整理為

根據(jù)點(diǎn)P的坐標(biāo)以及圓曲線的相切關(guān)系，可得

RQ²+QP²＝RP² (7)

Q的坐標(biāo)表示為(L_e-r,w_t)；

即

(r-w_t)²+(r+x_p-L_e)²＝r² (8)

整理后可得

式(9)是關(guān)于r的一元二次函數(shù)，得到r的值就確定左轉(zhuǎn)路口導(dǎo)向線的解析式；

該函數(shù)解的分布情況需要對(duì)判別式Δ進(jìn)行討論：

①Δ＞0時(shí)，有

整理后可得

L_e＞x_p (11)

這時(shí)，r存在兩個(gè)實(shí)數(shù)根，即

同時(shí)，還需要保證點(diǎn)P位于該圓的第四象限部分，即點(diǎn)P在圓心R的右下側(cè)，則有約束條件

即半徑r需滿足

r≥max(L_e-x_p,w_t) (14)

如果r取較小的實(shí)數(shù)根，即有

將r與L_e-x_p相比較得到

因此兩個(gè)實(shí)數(shù)根中，較小的實(shí)數(shù)根不滿足約束條件，應(yīng)當(dāng)取較大的實(shí)數(shù)根，因此可以確定

②Δ＝0時(shí)，有

可得

L_e＝x_p (19)

這時(shí)，點(diǎn)P為切點(diǎn)，與T_E點(diǎn)重合，有

r＝L_e+w_t-x_p (20)

將式(4)代入，得

③Δ0時(shí)，有

L_e＜x_p (22)

這時(shí)就要使左轉(zhuǎn)路口導(dǎo)向線對(duì)應(yīng)出口道的其它車道；當(dāng)對(duì)應(yīng)第i條車道左側(cè)邊緣時(shí)，轉(zhuǎn)向結(jié)束點(diǎn)E橫坐標(biāo)變?yōu)長(zhǎng)_e+Li；

此時(shí)，圓心R坐標(biāo)變?yōu)?L_e+Li-r，r)，因此圓曲線解析式變?yōu)?/p>

得到圓曲線半徑r表達(dá)式為

檢驗(yàn)圓曲線半徑r的值是否滿足最小半徑要求，如果圓曲線半徑r滿足最小半徑要求，則確定左轉(zhuǎn)路口導(dǎo)向線；

如果圓曲線半徑r不滿足最小半徑要求，將左轉(zhuǎn)路口導(dǎo)向線順接出口道下一條車道，計(jì)算圓曲線半徑r，檢驗(yàn)圓曲線半徑r的值是否滿足最小半徑要求，如果滿足最小半徑要求，則確定左轉(zhuǎn)路口導(dǎo)向線；如果不滿足最小半徑要求，將左轉(zhuǎn)路口導(dǎo)向線順接出口道下一條車道，計(jì)算圓曲線半徑r，檢驗(yàn)圓曲線半徑r的值是否滿足最小半徑要求，如果滿足最小半徑要求，則確定左轉(zhuǎn)路口導(dǎo)向線；如果不滿足繼續(xù)執(zhí)行，直至判斷完所有車道；

如果左轉(zhuǎn)路口導(dǎo)線順接出口道所有車道，圓曲線半徑r都不滿足最小半徑要求，則執(zhí)行步驟四；

所述最小半徑要求為大于等于10m；

所述步驟四中令左轉(zhuǎn)路口導(dǎo)線順接內(nèi)側(cè)車道，改變停止線位置，重新獲得左轉(zhuǎn)路口導(dǎo)向線；具體過程為：

令

L_e＝L_c-ΔL (25)

式中，ΔL為交叉口內(nèi)左轉(zhuǎn)出口道所在道路對(duì)向車行道分隔線到對(duì)向進(jìn)口道停止線間的距離；

因此，只要確定了L_c的長(zhǎng)度就可得到停止線的位置；

L_c的表達(dá)式為

根據(jù)交叉口設(shè)計(jì)需求，確定r值；

在新建交叉口階段，根據(jù)半徑設(shè)計(jì)需求通過式(32)確定停止線的位置；

對(duì)于現(xiàn)有交叉口改造，當(dāng)r為最小半徑10m時(shí)，通過滿足最小通過半徑的式(33)得到停止線的極限位置