随着我国汽车保有量的连年攀升,人们出行需求不断增大,城市道路交通拥堵和交通事故成为社会各界关注的焦点问题。为此,交通工程师从多方面采取了多种措施。然而,引发交通拥堵和事故的因素众多,交叉口同向车流中不同车辆之间的交通冲突是目前最容易被忽视的因素。如何引导同向车辆安全、高效地通过交叉口成为一个重要课题。本论文依据灰色理论建立了交通量预测模型;根据随机效用理论建立了出口车道选择模型;根据左转车辆转弯轨迹特征建立了三种描述车辆转弯轨迹的模型;综合考虑交叉口平面布局、左转车辆的出口车道选择行为和转弯轨迹变化特征,提出了左转导线线型设计方法与不同设置方案,并建立了仿真模型。为系统阐述以上模型与方法,本文分五个部分:第一部分对研究背景与意义、国内外研究现状、研究目标与内容以及研究方法和技术路线做了系统分析和总结;第二部分详细阐述了灰色理论,并将其与三角函数、马尔科夫链相结合应用于交通量预测,通过实例验证了模型有效性;第三部分分析了左转车辆出口车道选择特征,应用多项Logit模型,以左转车辆车型、车速、转弯角度、与前车速度差、前车车型及出口车道选择为变量,建立了出口车道选择模型,预测了左转车辆在出口车道上的分布;第四部分在分析左转车辆转弯轨迹变化特征的基础上分别建立了车辆轨迹的圆曲线、平曲线和函数曲线模型,标定了模型,并进行了结果评价;第五部分设计了圆曲线和平曲线导向线,利用所建立的仿真模型分析了导向线线型与数目对左转车流运行的影响。研究结果表明,应用灰色模型对交通量的时间序列进行预测时,采用cot(x)函数对交通量序列进行变换能够显著提高预测精度;进口车道选择、自身车型、转弯角度、同车道前车车型及出口车道选择影响车辆出口车道选择行为,以此为变量构建的车道选择模型能够预测车辆在出口车道上的分布;函数曲线轨迹模型适用于描述相对规则的交叉口内部左转车辆的行驶轨迹,圆曲线和平曲线轨迹模型能够用于描述规则或不规则交叉口内部左转车辆的行驶轨迹;相比圆曲线导向线,平曲线导向线引导时左转车流能够更加高效地通过交叉口。