基于車路協(xié)同的彎道安全車速計(jì)算方法及警示系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及交通安全技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于車路協(xié)同的彎道安全車速計(jì)算 方法及警示系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 車路協(xié)同系統(tǒng)是基于先進(jìn)的傳感和無線通信等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)車車、車路信息的實(shí)時(shí) 動(dòng)態(tài)交互，完成交通信息的采集和融合，從而保障復(fù)雜交通環(huán)境下車輛行駛安全，提高路網(wǎng) 運(yùn)行效率的新一代智能交通系統(tǒng)技術(shù)。車路協(xié)同系統(tǒng)最主要的2個(gè)子系統(tǒng)是路側(cè)單元和車 載單元，各個(gè)交通組成單元通過路側(cè)單元和車載單元，以有線或無線通信方式，來實(shí)現(xiàn)車輛 與車輛、車輛與路側(cè)，以及路側(cè)與路側(cè)之間的信息傳輸和共享。
[0003] 超速是彎道交通事故的主要誘因之一。據(jù)中國公安部的道路交通事故統(tǒng)計(jì)顯示， 彎道交通事故中約40%與超速有關(guān)。準(zhǔn)確計(jì)算車輛進(jìn)入彎道的安全車速并進(jìn)行預(yù)警對(duì)于減 少交通事故的發(fā)生具有重要意義。傳統(tǒng)的彎道安全車速計(jì)算方法僅僅考慮彎道半徑、路面 附著系數(shù)等因素，且主要針對(duì)小型轎車的側(cè)滑事故，未考慮重型貨車、客車在彎道的側(cè)翻與 側(cè)滑事故。同時(shí)，該方法也較少考慮駕駛?cè)诵袨樘匦詫?duì)安全車速的影響。
[0004] 因此，發(fā)明一種基于車路協(xié)同的彎道安全車速計(jì)算方法，對(duì)于彎道安全行車警示 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)開發(fā)有著十分重要的作用和意義。換言之，彎道路段安全車速的準(zhǔn)確計(jì)算是開 發(fā)彎道安全行車警示系統(tǒng)的前提，只有精確計(jì)算車輛的入彎安全車速，才能開發(fā)出可靠的 彎道安全行車警示系統(tǒng)，從而保證車輛在彎道路段行駛的穩(wěn)定性和安全性。
[0005] 隨著我國道路交通事業(yè)的突飛猛進(jìn)，道路交通事故迅猛增長己成為交通管理所面 臨的嚴(yán)重問題。雖然近年來我國相關(guān)管理部門采取了很多措施，但較之于西方發(fā)達(dá)國家， 我國的道路交通事故率和萬車死亡率等事故指標(biāo)都相對(duì)較高，道路交通安全形勢(shì)仍十分嚴(yán) 峻。根據(jù)道路交通事故統(tǒng)計(jì)分析表明，彎道路段是交通事故多發(fā)地段，駕駛員常因超速行駛 入彎導(dǎo)致車輛失控而引發(fā)交通事故，造成重大經(jīng)濟(jì)和財(cái)產(chǎn)損失。因此，增強(qiáng)彎道路段的行車 安全具有重大的實(shí)際意義，在高速公路彎道設(shè)置行車安全警示系統(tǒng)是十分必要的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，提供一種基于車路協(xié)同的 彎道安全車速計(jì)算方法及警示系統(tǒng)。
[0007] 本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種基于車路協(xié)同的彎道安全車速 計(jì)算方法，包括以下步驟：
[0008] 1)計(jì)算車輛的側(cè)滑臨界速度：在低附著路面且有外側(cè)超高的彎道，車輛發(fā)生側(cè)滑 的臨界速度VsS :
[0010] 式中：iy為路面的超高，i y= tani3，β為路面的橫坡角；f為路面的附著系數(shù)；R 為彎道半徑；g為重力加速度；
[0011] 2)計(jì)算車輛的側(cè)翻臨界速度：在高附著路面的彎道，車輛發(fā)生側(cè)翻的臨界速度\ 為：
[0013] 式中：B為車輛的輪距，h為重心高度，iy為路面的超高，i y= tani3，β為路面的 橫坡角；R為彎道半徑，g為重力加速度；
[0014] 3)確定車輛入彎時(shí)的安全速度Vsd通過車輛臨近側(cè)滑、側(cè)翻而計(jì)算得到的兩種臨 界車速的較小值；
[0015] vsr= min{v s, vr}
[0016] 4)計(jì)算考慮駕駛?cè)诵袨樘匦院筌囕v入彎時(shí)的安全車速vsafe;
[0017] Vsafe= k d · Vsr
[0018] 式中：kd為駕駛?cè)擞绊懸蜃樱凰鲴{駛?cè)擞绊懸蜃油ㄟ^統(tǒng)計(jì)分析獲得。
[0019] 按上述方案，所述駕駛?cè)擞绊懸蜃訛榍缣鞎r(shí)kd的取值范圍為0. 32~0. 38,陰天時(shí) kd的取值范圍為0. 24~0. 32,霧天時(shí)k d的取值范圍為0. 12~0. 18,夜間時(shí)k d的取值范圍 為 0· 20 ~0· 27。
[0020] 一種基于車路協(xié)同的彎道安全車速警示系統(tǒng)，包括：
[0021] 數(shù)據(jù)庫，用于存儲(chǔ)事先采集的道路環(huán)境信息，所述道路環(huán)境信息包括彎道路段的 路面的超高，路面的橫坡角，路面的附著系數(shù)，彎道半徑；
[0022] 實(shí)時(shí)監(jiān)控裝置，包括用于獲取車輛的圖像信息的攝像頭、稱重平臺(tái)和雨量傳感 器；
[0023] 信息采集與計(jì)算模塊，用于根據(jù)車型檢測(cè)器采集到的車型信息來以估算車輛的輪 距B，并結(jié)合動(dòng)態(tài)稱重平臺(tái)采集到的車重以估算車輛重心高度h;也用于根據(jù)路面狀態(tài)檢測(cè) 器采集到的路面雨雪濕滑信息以估算路面附著系數(shù)釣
[0024] 其中，輪距估算、重心高度估算、路面附著系數(shù)估算等，可參考現(xiàn)有的專業(yè)文獻(xiàn)；
[0025] 彎道安全車速計(jì)算模塊，用于計(jì)算彎道安全車速；
[0026] 具體包括：
[0027] 1)計(jì)算車輛的側(cè)滑臨界速度：在低附著路面且有外側(cè)超高的彎道，車輛發(fā)生側(cè)滑 的臨界速度VsS :
[0029] 式中：iy為路面的超高，i y= tani3，β為路面的橫坡角；識(shí)為路面的附著系數(shù)；R 為彎道半徑；g為重力加速度；
[0030] 2)計(jì)算車輛的側(cè)翻臨界速度：在高附著路面的彎道，車輛的側(cè)翻臨界速度&為： CN 105118316 A 說明書 3/6 頁
[0032] 式中：B為車輛的輪距，h為重心高度，iy為路面的超高，i y= tan β，β為路面的 橫坡角；R為彎道半徑，g為重力加速度；
[0033] 3)確定車輛入彎時(shí)的安全速度通過車輛臨近側(cè)滑、側(cè)翻而計(jì)算得到的兩種臨 界車速的較小值；
[0034] vsr= min{v s, vr}
[0035] 4)計(jì)算考慮駕駛?cè)诵袨樘匦院筌囕v入彎時(shí)的安全車速vsafe;
[0036] Vsafe= k d · Vsr
[0037] 式中：kd為駕駛?cè)擞绊懸蜃?；所述駕駛?cè)擞绊懸蜃油ㄟ^統(tǒng)計(jì)分析獲得；
[0038] 安全車速警示裝置，用于發(fā)布車輛入彎前的行車速度并進(jìn)行警示；所述安全車速 警示裝置中有主控系統(tǒng)、測(cè)速雷達(dá)、廣播設(shè)備、警示燈、LED顯示屏，所述主控系統(tǒng)通過比較 計(jì)算得到的安全車速與測(cè)速雷達(dá)的結(jié)果，生成警示信息，并控制廣播設(shè)備、警示燈和LED顯 示屏顯示警示信息。
[0039] 按上述方案，所述駕駛?cè)擞绊懸蜃訛榍缣鞎r(shí)kd的取值范圍為0. 32~0. 38,陰天時(shí) kd的取值范圍為0. 24~0. 32,霧天時(shí)k d的取值范圍為0. 12~0. 18,夜間時(shí)k d的取值范圍 為 0· 20 ~0· 27。
[0040] 本發(fā)明產(chǎn)生的有益效果是：
[0041] 本發(fā)明基于車路協(xié)同，針對(duì)車輛的側(cè)翻、側(cè)滑等側(cè)向失穩(wěn)事件，并通過對(duì)駕駛?cè)诵?為特性的標(biāo)定，建立了一種綜合考慮道路環(huán)境、車輛結(jié)構(gòu)參數(shù)、駕駛?cè)诵袨樘匦缘榷喾N因素 的彎道安全車速計(jì)算方法。
[0042] 本發(fā)明綜合考慮了汽車運(yùn)動(dòng)特性和駕駛?cè)诵袨樘匦裕密囕v動(dòng)力學(xué)理論對(duì)車輛 在彎道處的安全車速進(jìn)行分析。與現(xiàn)有的彎道安全車速計(jì)算方法進(jìn)行比較，本發(fā)明安全車 速的計(jì)算方法提出，當(dāng)路面附著系數(shù)上升至一定值時(shí)，會(huì)反映車輛所出現(xiàn)的側(cè)翻事故，從而 使其計(jì)算得到的彎道安全車速值呈現(xiàn)出獨(dú)有的飽和現(xiàn)象，具有計(jì)算簡便，運(yùn)算速度快，可靠 性高等優(yōu)點(diǎn)，為彎道安全行車警示系統(tǒng)的設(shè)計(jì)開發(fā)提供了理論方法支撐。
【附圖說明】
[0043] 下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明，附圖中：
[0044] 圖1是本發(fā)明實(shí)施例的算法流程圖；
[0045] 圖2是本發(fā)明實(shí)施例的裝置設(shè)置示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0046] 為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明 進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限 定本發(fā)明。
[0047] 如圖1所示，彎道安全車速計(jì)算方法是針對(duì)車輛在彎道發(fā)生的側(cè)翻、側(cè)滑等側(cè)向 失穩(wěn)事件，基于車路系統(tǒng)技術(shù)，假設(shè)車輛與道路之間可進(jìn)行信息交互，并通過已標(biāo)定的駕駛 行為特征參數(shù)，在充分考慮人、車、路三者影響的基礎(chǔ)上，建立一種準(zhǔn)確計(jì)算車輛入彎安全 車速的方法，該方法主要包括以下步驟：
[0048] 1)計(jì)算車輛的側(cè)滑臨界速度：在低附著路面且有外側(cè)超高的彎道，車輛發(fā)生側(cè)滑 的臨界速度VsS :
[0050] 式中：iy為路面的超高，i y= tani3，β為路面的橫坡角；貧為路面的附著系數(shù)；R 為彎道半徑；g為重力加速度；
[0051] 2)計(jì)算車輛的側(cè)翻臨界速度：在高附著路面的彎道，車輛的側(cè)翻臨界速度&為：
[0053] 式中：B為車輛的輪距，h為重心高度，iy為路面的超高，i y= tan β，β為路面的 橫坡角；R為彎道半徑，g為重力加速度；
[0054] 3)確定車輛入彎時(shí)的安全速度通過車輛臨近側(cè)滑、側(cè)翻而計(jì)算得到的兩種臨 界車速的較小值；
[0055] vsr= min{v s, vr}
[0056] 4)計(jì)算考慮駕駛?cè)诵袨樘匦院筌囕v入彎時(shí)的安全車速vsafe;
[0057] Vsafe= k d · Vsr
[005