Autoturn在工程中的应用

摘 要:本文介绍了Autoturn软件的使用特色和范围以及简单易懂的用户界面,详细介绍了其在工程设计中的实际应用,以期对其它工程起到抛砖引玉的作用。

关键词:Autoturn 猎寻 交通模拟

中图分类号:U491 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2012)07(b)-0064-01

市政基础设施建设是国民经济和社会发展的基础,鉴于其公共性和公益性,往往由政府财政和银行贷款等方式进行筹资融资,投资数额巨大。因此,在设计阶段对市政基础设施工程项目进行不断校正、优化设计,对降低工程造价、提高工程质量,具有重要意义。美国Transoft公司的Autoturn(机动车转弯设计软件)正是进行优化设计的一个有效工具。Autoturn是一个综合的、实际的、用户界面友好的基于CAD的设计软件。对于各种的公路、城市道路以及地下停车场等设计项目,道路设计师、建筑师可以使用该软件来估算、模拟或复核车辆在交叉口、环形路、以及各种停车设施等的车辆机动行为。

1 Autoturn的使用特色及范围

Autoturn代表最近的车辆路径分析的流行技术,替代了陈旧乏味的手动转弯模型SmartPath工具。Autoturn提出了“猎寻”的概念。其思路就是:让软件替设计师找到解决方案。设计师提供基本参数,Autoturn为设计师作出结果。“猎寻”在Autoturn的三个最强大的新功能中都有运用,主要如下。

(1)能够自动产生转弯的机动行为。

使用Select Sweep Angle功能来完成猎寻期望转弯角度。

(2)紧急反转的拐角模拟。

对于紧急反转、过度转向的拐角路径,使用最新的SmartPath Tool,“猎寻”期望转弯角度,Autoturn可以自动的产生一个过度转弯模拟。

(3)能够模拟车辆偏离道路边缘。

Autoturn有一新的功能——Place Offset Simulation工具。软件会自动“猎寻”,画出最优路径,并且与所选的道路要素之间保持固定的净空。

不仅如此,Autoturn还拥有一类更加完善的功能,例如:车辆的前后转向节臂。

2 Autoturn的用户界面

Autoturn是一个简单易懂、便于操作的交通模拟软件。软件主要分为五大部分。

(1)软件设置:主要包括一般设置、显示设定、车辆默认值及快捷设置等。

(2)车辆类型库:这是整个软件数据库的基础,每种车型对应一套基础数据,并可对此数据进行编辑修改,也可以自定义新的车辆类型及尺寸增加到数据库里。

(3)模拟转弯设计:软件的核心部分,提供四种互动的驾驶模式,在结合计算车速、超高、侧向摩擦力和转弯半径的工程算法的同时,能使设计师很快地容易地模拟车辆的前进和倒车等转弯机动行为。

(4)成果及案例输出:可输出可视化、边界化的平面轨迹,同时可以将模拟路径的任意点位的适时成果动态输出。

(5)帮助。

3 在实际工程中的应用

3.1 在圆曲线加宽中的应用

公路及城市道路设计规范规定:圆曲线半径小于或等于250m时,应对圆曲线内侧的路面进行加宽[1]。采用Autoturn以天津蓟汕联络线-津滨高速公路立交环形匝道为例进行模拟[2]。通过调查预测分析该立交货车交通比例较大,其中货车的主要尺寸长宽高为12×2.5×4m(前悬1.5m,轴距6.5m,后悬4m),根据相关资料确定其圆曲线半径为65m,加宽值为1.5m,即路面总宽由7m加宽至8.5m,总宽由8.5m加宽至10m。采用车辆实际尺寸,设计车速为40km/h进行模拟,可加宽值是满足实际使用要求的,节省了大量的人力和资源成本。

3.2 在交叉口设计中的应用

城市道路交叉口路缘石转弯曲线半径研究对象以小型车辆为主,并未考虑转弯轮差和视觉盲区的影响。但是,对于大型车辆交通量比例较高的道路交叉口来说,由于大型车辆驾驶员目高为2.2m,右转时速20km/h的大型车辆内轮差为1.67m～2.69m,对于内轮差区域内的行人和非机动车极易发生交通事故[3]。利用Autoturn可完美的解决大型车辆转弯带来的内外轮差问题。图3-4为某港口道路交叉口的设计方案。原设计缘石转弯半径为30m,经模拟发现行驶轨迹边界与转弯缘石有冲突,采用拟合计算法得出优化后的缘石转弯半径为34.5m。

3.3 在中央分隔带掉头的应用

某城市主干道,设计速度50km/h,双向六车道,每条车道3.5m,中央分隔带宽9m,用于掉头的中央分隔带断口宽12m,交通组成以小客车为主。采用Autoturn软件对双向车辆掉头进行模拟,在掉头处的小客车车辆速度采用5km/h。如车辆的掉头行驶轨迹边界都严格的控制在内侧车道内。另外可以看出此处中央分隔带断口宽12m存在优化的余地,经验证做到8m仍可以满足要求。

4 Autoturn的优缺点分析

优点:车辆类型数据库覆盖范围广,能够满足大部分地区的使用需求,并且能够将自定义车辆加入到数据库中。猎寻转弯半径方法多,共有四种模拟转弯形式,可以模拟所有的转弯机动行为,尤其适用于道路狭窄、弯道较多的情况。输出成果直观易懂,可以输出类似道路直曲转角表形式的图样体现全过程的行驶转弯机动行为。实际运行效果好,其核心数据与车辆的实际参数基本一致。

缺点:没有考虑纵坡、车辆跟驰及驾驶员心理等因素,车辆转弯的加减速过程以及车速的随机性没有体现,整个过程以匀速控制,不适合交通量较大的路段。

5 结语

Autoturn软件目前已更新到8.0版本,在功能上、操作上已趋于完善,但在国内的工程应用中实例较少,究其原因是对土建工程设计之前交通预测、分析、模拟及评价的漠视。我们在要想富,先修路的传统观念上更要加上交通先行的设计理念,从工程源头杜绝一切有害因素,降低人力和资源成本,打造精品工程。Autoturn交通模拟软件在笔者单位得到成功应用,希望对国内其它单位和工程项目起到抛砖引玉的作用。

参考文献

[1] 城市道路设计规范.CJJ37-90.

[2] 津滨高速公路空港经济区联络线施工图.天津市市政工程设计研究院.

[3] 白子建,段绪斌.交叉口右转大型车辆交通事故特性分析及管理措施研究[J].中国公路,2012.