本发明涉及道路交通工程，是一种平面交叉口次路直行、右转车辆远引掉头的空间设计及交通组织方法，具体是一种平面交叉口次路直行、右转车辆远引掉头设计方法。
背景技术：
1、近年来，随着城市出行机动化水平的提升，交通拥堵问题日益严峻，提升交叉口交通管理水平是缓解拥堵的首选策略之一。交叉口作为城市道路网络的瓶颈，其设计和管理水平直接影响到整个路网的安全和效率。在主次路区分较为明显、流量相差较大的交叉口，常规的交通组织方法不仅导致交叉口信号相位数量过多，延长了车辆的等待时间，而且还增大了右转车辆与行人存在交叉冲突的风险，造成交通效率的降低和交通安全隐患的增加。
2、远引掉头是改善主次路交叉口交通组织的一种方法，然而，传统的远引掉头通常针对左转车辆，使之先右转，再利用交叉口下游的中央分隔带开口掉头，最终以直行的方式通过交叉口。这种方式虽然缩减了次路方向的相位数量，但车辆在掉头过程中需要经过多次变道，行驶效率较低，还增加了冲突点的数量和交通事故的风险，同时次路方向右转车辆明显增多，使得行人过街的安全性降低。因此，需要改善传统的远引掉头方式，优化交叉口的车辆流线设计，促进交通安全水平的提高和交通效率的提升。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提出一种平面交叉口次路直行、右转车辆远引掉头设计方法，以解决上述背景技术中提出的问题。本发明通过优化次路直行、右转车辆的流线设计，使之先左转进入主路最内侧车道，再利用中央分隔带开口完成掉头，最终分别以左转、直行的方式通过交叉口，不仅缩减了次路的流向数目，简化了次路的交通组织，还减少了次路直行、右转车辆在掉头过程中的变道次数，同时对主路上的过街行人采取分段过街控制，提高次路以及整个交叉口的交通效率和安全水平。
2、为实现上述技术目的，本发明采取的技术方案为：
3、一种平面交叉口次路直行、右转车辆远引掉头设计方法，所述方法适用于主次路相交的交叉口，其中主路横断面至少为双向六车道，进口道数目至少为4个，且设有中央分隔带；
4、所述方法具体包括以下步骤：
5、步骤1、交叉口平面区域空间设计及设施配置：
6、步骤1.1、次路方向车道功能设计：
7、将次路方向内侧车道设置为远引掉头专用道，供次路方向直行、右转车辆使用，次路方向外侧车道设置为普通左转专用道，供次路方向左转车辆使用；若次路仅有1个进口道，则将内侧车道和外侧车道合并设置；
8、步骤1.2、次路方向左转待行区的设计：
9、在次路进口道停车线前设置左转待行区，使得左转待行区和上一相位主路左转车流不形成冲突，同时在上一相位主路左转车辆放行时，次路车辆能够进入到左转待行区中；
10、步骤1.3、次路方向左转导流线的设计：
11、在次路左转待行区前设置导流线，辅助远引掉头专用道上车辆的行进，将其引导至主路方向最内侧车道；
12、步骤1.4、主路行人过街驻足区的布置及信号灯的配置：
13、在主路的中央分隔带上布置行人过街驻足区，同时每段人行横道皆配置信号灯；
14、步骤2、直行、右转远引掉头开口设计：
15、假定相邻两交叉口之间有足够的距离，可在中央分隔带上设置掉头开口，并确定掉头开口的规格、型式以及位置；
16、步骤2.1、确定远引掉头开口规格；
17、步骤2.2、确定远引掉头开口型式；
18、步骤2.3、确定远引掉头开口位置：
19、情况a、当主路进口设有展宽段，中央分隔带未在开口处扩宽时，确定远引掉头开口位置；
20、情况b、当主路进口未设展宽段，中央分隔带在开口处扩宽时，确定远引掉头开口位置；
21、情况c、当主路进口设有展宽段，中央分隔带在开口处扩宽时，确定远引掉头开口位置；
22、情况d、当主路进口未设展宽段，中央分隔带未在开口处扩宽时，确定远引掉头开口位置；
23、步骤3、交叉口交通运行及控制方案的设计：
24、步骤3.1、交叉口交通运行方案的设计：
25、步骤3.1.1、机动车运行方案设计：
26、次路方向直行、右转车辆先利用次路左转相位通过交叉口，在主路路段的中央分隔带开口处完成掉头，然后再分别利用主路左转、直行相位二次通过交叉口；次路方向的左转车辆以及主路方向的所有车辆则利用相应相位直接通过交叉口；
27、步骤3.1.2、行人运行方案设计：
28、假设行人在道路右侧过街，则对于主路方向上的行人，在主路机动车直行、右转相位期间，通过次路进口道前的人行横道；对于次路方向上的行人，首先在主路机动车左转相位期间通过主路上第一段人行横道，进入行人驻足区，然后在次路机动车左转相位期间通过主路上第二段人行横道，完成过街；
29、步骤3.2、交叉口相位方案的确定：
30、在次路直行、右转车辆经远引掉头处理后，次路方向只有1个左转相位，因此确定交叉口相位方案为双环五相位，主路右转相位搭接于同方向直行相位；
31、步骤3.3、各相位关键车道流量比的确定：
32、步骤3.3.1、计算次路方向左转相位的关键车道流量比；
33、步骤3.3.2、计算主路方向各左转相位的关键车道流量比；
34、步骤3.3.3、当主路方向未设直右共享车道时，计算直行、右转相位的关键车道流量比；
35、步骤3.3.4、当主路方向设有直右共享车道时，认为各直行、直右、右转车道的流量比相等，计算直行、右转相位的关键车道流量比；
36、步骤3.4、交叉口信号配时参数的确定：
37、步骤3.4.1、相位最小绿灯时间的确定：
38、由步骤3的交叉口交通运行方案可知，当各相位机动车放行期间，行人也需要同步过街，因此各相位要满足行人过街需求，存在最小绿灯约束，其表达式为：
39、
40、式中：gu,min表示第u相位的最小显示绿灯时长；lp,u表示第u相位同步过街的行人通过的人行横道长度；vp表示行人第15百分位过街速度；iu表示第u相位的清空时间；
41、步骤3.4.2、信号周期及相位绿灯时间的确定：
42、在相位最小绿灯时间的基础上，交叉口信号周期及相位绿灯时间用如下线性规划模型来求解：
43、
44、式中：ξ表示信号周期c的倒数，即ξ＝1/c；λu表示第u相位的绿信比；xp,u表示第u相位的饱和度上限值；lu表示第u相位的启动和停车损失时间。
45、作为本发明进一步改进的技术方案，所述的步骤2.1的确定远引掉头开口规格，具体为：
46、根据车辆在远引掉头开口的行驶轨迹及几何关系图，得到如下关系：
47、
48、式中：w车表示机动车宽度；l前表示前悬尺寸；l轴表示轴距；w前轮表示前轮距；rmin表示机动车最小转弯半径；r外表示掉头开口外半径；r表示掉头开口内半径；r表示机动车掉头外半径；r内表示机动车掉头内半径；ld表示掉头开口宽度；ls1表示掉头车辆外侧与分隔带的安全距离；ls2表示掉头车辆内侧与分隔带的安全距离。
49、作为本发明进一步改进的技术方案，所述的步骤2.2的确定远引掉头开口型式，具体为：
50、当中央分隔带宽度在6.6m及以上时，直接设计开口；当中央分隔带宽度在6.6m以下时，对中央分隔带进行扩宽，向出口道延伸一定的距离we，使得车辆在掉头后直接进入道路另一方向的最内侧车道，其中we为：
51、
52、式中：wel表示主路一条出口道的宽度；w中表示主路中央分隔带的宽度；另外，设中央分隔带扩宽段的长度为le，将le的最小值设为25m。
53、作为本发明进一步改进的技术方案，所述的步骤2.3的确定远引掉头开口位置，具体为：
54、情况a、当主路进口设有展宽段，中央分隔带未在开口处扩宽时，远引掉头开口位置为：
55、loa＝lw+lwt+l反应+r＝lw+lwt+v·t/3.6+r；
56、式中：loa表示情况a远引掉头的开口位置到交叉口停车线的距离；lw表示展宽段长度；lwt表示展宽渐变段长度；v表示车辆行驶速度；l反应表示驾驶员在感知、反应时间内驶过的距离；t表示驾驶员观察路况的感知反应时间；r表示掉头开口内半径；
57、情况b、当主路进口未设展宽段，中央分隔带在开口处扩宽时，需要在扩宽前设置一段初始长度lbe以及扩宽渐变段长度let，远引掉头开口位置为：
58、lob＝lbe+let+le+r；
59、式中：lob表示情况b远引掉头的开口位置到交叉口停车线的距离；le表示中央分隔带扩宽段的长度；
60、情况c、当主路进口设有展宽段，中央分隔带在开口处扩宽时，远引掉头开口位置为:
61、loc＝max(lw+lwt+l反应+r,lbe+let+le+r)＝max(loa,lob)；
62、式中:loc表示情况c远引掉头的开口位置到交叉口停车线的距离；
63、情况d、当主路进口未设展宽段，中央分隔带未在开口处扩宽时，采用情况b中远引掉头开口位置的计算方法计算情况d中的远引掉头开口位置。
64、作为本发明进一步改进的技术方案，所述的步骤3.3具体为：
65、设i为交叉口进口方向的索引，a为交叉口进口方向的集合，且a＝{1,2,3,4}，其中i＝1表示北进口，i＝2表示东进口，i＝3表示南进口，i＝4表示西进口；
66、设j为交叉口流向的索引，d为交叉口流向的集合，且d＝{1,2,3}，对于任意进口方向i，j＝1表示该进口的左转流向，j＝2表示该进口的直行流向，j＝3表示该进口的右转流向；定义了索引i和j后，交叉口的流向可用二元组(i,j)表示；
67、设ki为进口方向i的车道集合，k为次路方向进口车道的局部索引，k＝1表示最内侧车道，k＝ni表示最外侧车道，其余车道按照从内向外的顺序编号，其中ni表示进口方向i的车道总数；
68、设u为交叉口相位的索引，p为交叉口相位的集合，且p＝{1,2,3,4,5}；
69、设流向(i,j)的交通流量为qi,j，饱和流量为si,j，流量比为yi,j，车道数目为ni,j，第u相位的关键车道流量比为
70、步骤3.3.1、计算次路方向左转相位的关键车道流量比：
71、
72、步骤3.3.2、计算主路方向各左转相位的关键车道流量比：
73、
74、式中：qu+1,1表示第u+1相位的左转流向的交通流量，qu,2表示第u相位的直行流向的交通流量，su+1,1表示第u+1相位的左转流向的饱和流量，nu+1,1表示第u+1相位的左转流向的车道数目；
75、步骤3.3.3、当主路方向未设直右共享车道时，计算直行、右转相位的关键车道流量比：
76、
77、式中：qu-1,3表示第u-1相位的右转流向的交通流量，nu,2表示第u相位的直行流向的车道数目，su,2表示第u相位的直行流向的饱和流量，qu,3第u相位的右转流向的交通流量，nu,3表示第u相位的右转流向的车道数目，su,3表示第u相位的右转流向的车道数目；
78、步骤3.3.4、当主路方向设有直右共享车道时，认为各直行、右转车道的流量比相等，计算直行、右转相位的关键车道流量比：
79、
80、式中：qu,2表示第u相位的直行流向的交通流量。
81、与现有技术相比，本发明的有益效果为：
82、本发明改变了传统的远引掉头的交通组织方式，重新设计了次路方向直行、右转车辆的流线，使之先左转进入主路最内侧车道，再利用中央分隔带开口完成掉头，最终分别以左转、直行的方式通过交叉口，从而简化了交叉口功能区的交通组织，并显著降低了掉头车辆在行进过程中的变道次数，同时由于左转饱和流量大于右转，因此在次路方向直行、右转车辆处理成远引掉头方式后，和传统的远引掉头相比也能有效提高次路以及整个交叉口交通流的整体效率。
1.一种平面交叉口次路直行、右转车辆远引掉头设计方法，特征在于：所述方法适用于主次路相交的交叉口，其中主路横断面至少为双向六车道，进口道数目至少为4个，且设有中央分隔带；
2.根据权利要求1所述的平面交叉口次路直行、右转车辆远引掉头设计方法，特征在于：所述的步骤2.1的确定远引掉头开口规格，具体为：
3.根据权利要求2所述的平面交叉口次路直行、右转车辆远引掉头设计方法，特征在于：所述的步骤2.2的确定远引掉头开口型式，具体为：
4.根据权利要求1所述的平面交叉口次路直行、右转车辆远引掉头设计方法，特征在于：所述的步骤2.3的确定远引掉头开口位置，具体为：
5.根据权利要求1所述的平面交叉口次路直行、右转车辆远引掉头设计方法，特征在于：所述的步骤3.3具体为：
