[发明专利]一种基于车车通信技术进行高速公路合流区安全协调控制方法

说明书

技术领域

本发明属交通安全服务领域，涉及一种基于车车通信技术进行高速公路合流区域匝道大型货车和主路车辆间安全协调控制的方法。本发明不仅应用于匝道大型货车与主路车辆的安全协调运行，对于其它大型车辆也一样适用。

背景技术

高速公路的合流区包括匝道、加速车道以及与之相联系的主线部分。由于匝道车辆的驶入干扰到主线车道的行车，容易引起交通混乱，是高速公路常见的事故多发区域。在我国，一方面，随着货运交通量的增加以及货运车辆向大型化、重载化方向发展，对货车的性能和要求不断提高；另一方面，货车比例高而车辆运行性能较差，超载现象严重，对高速公路行车安全构成了极大威胁。在我国货车已成为引发重大交通事故的主要原因，载重货车相关事故占该高速公路事故总数的53.62％。而在高速公路合流区，由于货物超载或车辆自身条件等导致的货车以低于高速公路要求的速度进入合流区主路，对主路高速行驶的车流造成干扰，引起合流区运行的紊乱，大大加重了合流区的安全风险。据统计合流区出现的交通事故占事故总数的30％。国际上解决合流区安全问题的研究也从开始的合流区基础设施的优化设计、主动交通管理(ATM)、到目前的基于车车及车路通信的互联车辆和自动车辆技术。

车车通信技术的出现为合流区交通运行安全和效率的提升提供了有效的技术手段。它通过车车、车路通信，在车辆间和车路间的高速移动中为用户提供安全预警等各种服务。在美国交通运输部2015年发布的智能交通战略研究计划中，基于5.9GHz专用短程通信的车车、车路互联技术提高道路交通的安全性是其中最重要的内容，预计通过互联车辆技术可以降低82％的道路安全事故。

合流区安全影响较大的是车辆速度差造成的安全隐患，也是造成拥堵的主要原因。由于大型货车存在的超载、车辆状况不佳等导致其行驶速度和加减速均较低，在高速公路上易于与高速行驶的车辆发生碰撞，远比普通车辆更加危险。因此，本发明针对大型货车通过合流区的情况进行协调控制方法进行设计。

发明内容

本发明提出了一种基于车车通信进行合流区交通安全控制的新方法。通过车车通信技术采集和传输合流区附近车辆位置、速度等信息，计算并预测主路和匝道车辆到达合流区域内可能引发的安全冲突和干扰，通过控制协调方法提前对驾驶人员预警，调整车辆驾驶行为，降低安全冲突和拥堵的发生的几率。这种针对大型货车的控制方法比传统的合流区静态的控制方法更加有效，算法效率更高，对车辆正常行驶的干扰更小，并能提高通行效率。

一种基于车车通信技术进行高速公路合流区安全协调控制方法，本方法是在满足车车通信环境下实现的，即每个车辆都安装有支持车辆定位和车车通信功能的车载终端，车载终端上装有车载电子地图。车辆行驶过程中，车载终端实时采集车辆信息，车车之间传输各自的位置、速度等信息，车辆在接收到其它车辆传来的信息后，按照本发明描述的协调控制方法进行信息处理。将处理得到的行驶建议通过车载终端对驾驶人员进行预警，使驾驶人员及时调整驾驶行为，减少安全风险。

定义合流区冲突区域的范围为主路与匝道结合点到加速车道终点之间的区域，长度为χ。

设定主路车辆A在距合流区冲突区域起点前t_W秒处开始预警，t_W能够根据安全性、舒适性、节能等因素进行调整。车辆A距合流区冲突区域起点距离为χ_A。

步骤一、初始化系统，协调控制状态标志值置0。0为车辆处于非协调控制状态；1为车辆处于协调控制状态。

步骤二、信息采集和传输

车载终端实时采集车辆行驶信息，车辆通过车车通信以10赫兹的频率向周边车辆发送自己的信息。采集和发送的信息包括：当前时间、车型、地理位置(经纬度)、速度、加速度、方向角等。

步骤三、主路车辆A收到匝道车辆B发送的信息，首先判断车辆A的协调控制状态标志值；再根据车辆B传输的信息，判断车辆B的车型。

a.读取车辆A协调控制状态标志值，如果为0，说明车辆A不处于协调控制状态；再根据车辆B传输的信息，如果车辆B为大货车，执行下一步骤。

b.如果车辆A协调控制状态标志值为1，或者车辆B不是大货车型，返回步骤二。

步骤四、计算预测车辆B到达合流区冲突区域的时间范围

车辆A根据接收到的车辆B的速度和加速度，计算车辆B到达合流区冲突区域起点和终点的时间t₁和t₂。