鄭利 白子建 趙巍

摘 要:本文介紹了Autoturn軟件的使用特色和范圍以及簡單易懂的用戶界面,詳細(xì)介紹了其在工程設(shè)計(jì)中的實(shí)際應(yīng)用,以期對(duì)其它工程起到拋磚引玉的作用。

關(guān)鍵詞:Autoturn獵尋交通模擬

中圖分類號(hào):U491 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1672-3791(2012)07(b)-0064-01

市政基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)是國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的基礎(chǔ),鑒于其公共性和公益性,往往由政府財(cái)政和銀行貸款等方式進(jìn)行籌資融資,投資數(shù)額巨大。因此,在設(shè)計(jì)階段對(duì)市政基礎(chǔ)設(shè)施工程項(xiàng)目進(jìn)行不斷校正、優(yōu)化設(shè)計(jì),對(duì)降低工程造價(jià)、提高工程質(zhì)量,具有重要意義。美國Transoft公司的Autoturn(機(jī)動(dòng)車轉(zhuǎn)彎設(shè)計(jì)軟件)正是進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)的一個(gè)有效工具。Autoturn是一個(gè)綜合的、實(shí)際的、用戶界面友好的基于CAD的設(shè)計(jì)軟件。對(duì)于各種的公路、城市道路以及地下停車場等設(shè)計(jì)項(xiàng)目,道路設(shè)計(jì)師、建筑師可以使用該軟件來估算、模擬或復(fù)核車輛在交叉口、環(huán)形路、以及各種停車設(shè)施等的車輛機(jī)動(dòng)行為。

1Autoturn的使用特色及范圍

Autoturn代表最近的車輛路徑分析的流行技術(shù),替代了陳舊乏味的手動(dòng)轉(zhuǎn)彎模型SmartPath工具。Autoturn提出了“獵尋”的概念。其思路就是:讓軟件替設(shè)計(jì)師找到解決方案。設(shè)計(jì)師提供基本參數(shù),Autoturn為設(shè)計(jì)師作出結(jié)果。“獵尋”在Autoturn的三個(gè)最強(qiáng)大的新功能中都有運(yùn)用,主要如下。

(1)能夠自動(dòng)產(chǎn)生轉(zhuǎn)彎的機(jī)動(dòng)行為。

使用Select Sweep Angle功能來完成獵尋期望轉(zhuǎn)彎角度。

(2)緊急反轉(zhuǎn)的拐角模擬。

對(duì)于緊急反轉(zhuǎn)、過度轉(zhuǎn)向的拐角路徑,使用最新的SmartPath Tool,“獵尋”期望轉(zhuǎn)彎角度,Autoturn可以自動(dòng)的產(chǎn)生一個(gè)過度轉(zhuǎn)彎模擬。

(3)能夠模擬車輛偏離道路邊緣。

Autoturn有一新的功能——Place Offset Simulation工具。軟件會(huì)自動(dòng)“獵尋”,畫出最優(yōu)路徑,并且與所選的道路要素之間保持固定的凈空。

不僅如此,Autoturn還擁有一類更加完善的功能,例如:車輛的前后轉(zhuǎn)向節(jié)臂。

2Autoturn的用戶界面

Autoturn是一個(gè)簡單易懂、便于操作的交通模擬軟件。軟件主要分為五大部分。

(1)軟件設(shè)置:主要包括一般設(shè)置、顯示設(shè)定、車輛默認(rèn)值及快捷設(shè)置等。

(2)車輛類型庫:這是整個(gè)軟件數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ),每種車型對(duì)應(yīng)一套基礎(chǔ)數(shù)據(jù),并可對(duì)此數(shù)據(jù)進(jìn)行編輯修改,也可以自定義新的車輛類型及尺寸增加到數(shù)據(jù)庫里。

(3)模擬轉(zhuǎn)彎設(shè)計(jì):軟件的核心部分,提供四種互動(dòng)的駕駛模式,在結(jié)合計(jì)算車速、超高、側(cè)向摩擦力和轉(zhuǎn)彎半徑的工程算法的同時(shí),能使設(shè)計(jì)師很快地容易地模擬車輛的前進(jìn)和倒車等轉(zhuǎn)彎機(jī)動(dòng)行為。

(4)成果及案例輸出:可輸出可視化、邊界化的平面軌跡,同時(shí)可以將模擬路徑的任意點(diǎn)位的適時(shí)成果動(dòng)態(tài)輸出。

(5)幫助。

3在實(shí)際工程中的應(yīng)用

3.1 在圓曲線加寬中的應(yīng)用

公路及城市道路設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定:圓曲線半徑小于或等于250m時(shí),應(yīng)對(duì)圓曲線內(nèi)側(cè)的路面進(jìn)行加寬[1]。采用Autoturn以天津薊汕聯(lián)絡(luò)線-津?yàn)I高速公路立交環(huán)形匝道為例進(jìn)行模擬[2]。通過調(diào)查預(yù)測分析該立交貨車交通比例較大,其中貨車的主要尺寸長寬高為12×2.5×4m(前懸1.5m,軸距6.5m,后懸4m),根據(jù)相關(guān)資料確定其圓曲線半徑為65m,加寬值為1.5m,即路面總寬由7m加寬至8.5m,總寬由8.5m加寬至10m。采用車輛實(shí)際尺寸,設(shè)計(jì)車速為40km/h進(jìn)行模擬,可加寬值是滿足實(shí)際使用要求的,節(jié)省了大量的人力和資源成本。

3.2 在交叉口設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

城市道路交叉口路緣石轉(zhuǎn)彎曲線半徑研究對(duì)象以小型車輛為主,并未考慮轉(zhuǎn)彎輪差和視覺盲區(qū)的影響。但是,對(duì)于大型車輛交通量比例較高的道路交叉口來說,由于大型車輛駕駛員目高為2.2m,右轉(zhuǎn)時(shí)速20km/h的大型車輛內(nèi)輪差為1.67m～2.69m,對(duì)于內(nèi)輪差區(qū)域內(nèi)的行人和非機(jī)動(dòng)車極易發(fā)生交通事故[3]。利用Autoturn可完美的解決大型車輛轉(zhuǎn)彎帶來的內(nèi)外輪差問題。圖3-4為某港口道路交叉口的設(shè)計(jì)方案。原設(shè)計(jì)緣石轉(zhuǎn)彎半徑為30m,經(jīng)模擬發(fā)現(xiàn)行駛軌跡邊界與轉(zhuǎn)彎緣石有沖突,采用擬合計(jì)算法得出優(yōu)化后的緣石轉(zhuǎn)彎半徑為34.5m。

3.3 在中央分隔帶掉頭的應(yīng)用

某城市主干道,設(shè)計(jì)速度50km/h,雙向六車道,每條車道3.5m,中央分隔帶寬9m,用于掉頭的中央分隔帶斷口寬12m,交通組成以小客車為主。采用Autoturn軟件對(duì)雙向車輛掉頭進(jìn)行模擬,在掉頭處的小客車車輛速度采用5km/h。如車輛的掉頭行駛軌跡邊界都嚴(yán)格的控制在內(nèi)側(cè)車道內(nèi)。另外可以看出此處中央分隔帶斷口寬12m存在優(yōu)化的余地,經(jīng)驗(yàn)證做到8m仍可以滿足要求。

4Autoturn的優(yōu)缺點(diǎn)分析

優(yōu)點(diǎn):車輛類型數(shù)據(jù)庫覆蓋范圍廣,能夠滿足大部分地區(qū)的使用需求,并且能夠?qū)⒆远x車輛加入到數(shù)據(jù)庫中。獵尋轉(zhuǎn)彎半徑方法多,共有四種模擬轉(zhuǎn)彎形式,可以模擬所有的轉(zhuǎn)彎機(jī)動(dòng)行為,尤其適用于道路狹窄、彎道較多的情況。輸出成果直觀易懂,可以輸出類似道路直曲轉(zhuǎn)角表形式的圖樣體現(xiàn)全過程的行駛轉(zhuǎn)彎機(jī)動(dòng)行為。實(shí)際運(yùn)行效果好,其核心數(shù)據(jù)與車輛的實(shí)際參數(shù)基本一致。

缺點(diǎn):沒有考慮縱坡、車輛跟馳及駕駛員心理等因素,車輛轉(zhuǎn)彎的加減速過程以及車速的隨機(jī)性沒有體現(xiàn),整個(gè)過程以勻速控制,不適合交通量較大的路段。

5結(jié)語

Autoturn軟件目前已更新到8.0版本,在功能上、操作上已趨于完善,但在國內(nèi)的工程應(yīng)用中實(shí)例較少,究其原因是對(duì)土建工程設(shè)計(jì)之前交通預(yù)測、分析、模擬及評(píng)價(jià)的漠視。我們在要想富,先修路的傳統(tǒng)觀念上更要加上交通先行的設(shè)計(jì)理念,從工程源頭杜絕一切有害因素,降低人力和資源成本,打造精品工程。Autoturn交通模擬軟件在筆者單位得到成功應(yīng)用,希望對(duì)國內(nèi)其它單位和工程項(xiàng)目起到拋磚引玉的作用。

參考文獻(xiàn)

[1] 城市道路設(shè)計(jì)規(guī)范.CJJ37-90.

[2] 津?yàn)I高速公路空港經(jīng)濟(jì)區(qū)聯(lián)絡(luò)線施工圖.天津市市政工程設(shè)計(jì)研究院.

[3] 白子建,段緒斌.交叉口右轉(zhuǎn)大型車輛交通事故特性分析及管理措施研究[J].中國公路,2012.