基于智能网联的匝道路段车辆防失稳车速引导方法及预警系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于智能网联的匝道路段车辆防失稳车速引导方法及预警系统，引导方法包括:(1)计算车辆发生侧滑失稳的临界速度V

Guidance method and early warning system of vehicle's speed against instability in ramp section based on Intelligent Network

The invention discloses a guide method and an early warning system of the vehicle anti instability speed on the ramp section based on the intelligent network connection, the guide method includes: (1) calculating the critical speed V of the vehicle in the event of side slip and instability

【技术实现步骤摘要】
基于智能网联的匝道路段车辆防失稳车速引导方法及预警系统
本专利技术属于智能交通安全
，涉及一种基于智能网联的匝道路段车辆防失稳车速引导方法及预警系统。
技术介绍
随着车联网技术的发展，智能车联网已成为可能，智能网联车辆为配备最新的车载传感器、控制器、执行器等装置，并以先进的网络通信技术为基础，完成车与X(人、车、路、后台等)智能信息交互共享，具备复杂的环境感知、智能决策、协同控制和执行等功能，可实现安全、舒适、节能、高效行驶，并最终实现真正无人驾驶的新一代车辆。智能网联车辆的研究成为交通领域研究的热点之一。随着我国经济的快速发展，各类公路网络也在逐步形成。作为公路的重要组成部分，各类匝道路段是交通事故的高发点，例如高速公路进出口匝道、互通立交出口匝道等。由于匝道路段存在的安全问题较多，保障匝道路段的行车安全已成为道路安全领域迫切需要解决的问题。根据《中华人名共和国道路交通事故年报》的统计结果显示，2015年中，发生在弯道处的交通事故共有32026起，死亡13205人，受伤36423人，直接财产损失20343万元，分别占总数的17.05％、22.76％、18.22％、19.62％，其中有超过九成的交通事故是由于超速驾驶和操作失误而引发的。研究显示，只要合理选择过弯车速，就能够有效避免匝道侧向失稳事件的发生。因此，如果能在车辆匝道行驶时对其车速进行合理引导，将有效减少事故的发生，避免失稳事件发生。目前，已有相关研究针对车辆匝道安全行驶状态进行了分析研究。然而，现有技术较少综合考虑侧滑和侧翻两种危险状态的情况，并且针对的车型较为单一，其建立的车辆动力学模型，既未考虑车辆侧滑过程中的垂向载荷偏移影响，对于车辆侧滑临界条件的判断不够精确，也未定量分析临界侧翻速度与车辆横向载荷转移率之间的关系，未对匝道车速的影响因素做系统的分析。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术中的问题，提供一种改进的基于智能网联的匝道路段车辆防失稳车速引导方法。为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种基于智能网联的匝道路段车辆防失稳车速引导方法，所述引导方法包括：(1)计算车辆发生侧滑失稳的临界速度Vs：式中，B为轮距；θ为路面横坡角；hg为车辆质心高度；λ为横向附着力转换系数；为路面附着系数；h为质心至侧倾中心的距离；KΦ为悬架系统侧倾刚度；ms为车辆簧载质量；g为重力加速度；R为车辆行驶匝道半径；(2)计算车辆发生侧翻失稳的临界速度Vr：式中，K为修正系数；(3)计算车辆过匝道车速Vc：式中，va为车辆实际车速；a0、a1、a2为标定的校准系数；(4)计算车辆入匝道时的防失稳车速Vsafe：Vsafe＝min{Vs,Vr,Vc}(5)将车辆过匝道时的当前车速V与防失稳车速Vsafe进行比较，当V≤Vsafe时，当前车速V为安全车速；当V＞Vsafe时，当前车速V为不安全车速，发出预警信号并对车速进行引导。优选地，步骤(3)中，利用驾驶人亲自驾驶过匝道时收集到的驾驶工况信息数据进行线性回归拟合，获得a0、a1、a2的数值。优选地，在获得步骤(5)的防失稳车速Vsafe后，考虑驾驶人影响因子kd、道路环境影响因子ke，对匝道防失稳车速Vsafe进行优化，优化后的防失稳车速Vsafe_o为：Vsafe_o＝kd·ke·Vsafe，当车辆过匝道时的当前车速V≤Vsafe_o，当前车速V为安全车速；当V＞Vsafe_o时，当前车速V为不安全车速，发出预警信号并对车速进行引导。本专利技术还提供一种基于智能网联的匝道路段车辆防失稳车速预警系统，包括：测速雷达，用于探测驶入匝道车辆的特征量；车型检测器，用于实时检测驶入匝道的车辆的车型信息，并与已经存储的车型数据库比对，获取驶入匝道的车辆的车型信息以及车辆结构信息；路侧传感采集装置，用以获取匝道路段实时的道路信息参数；反馈预警装置，用于发出预警信息；工控机，用于基于智能网联的车辆匝道路段车辆防失稳车速计算算法的实现，所述工控机分别与所述测速雷达、所述车型检测器、所述路侧传感采集装置及所述反馈预警装置电性连接。优选地，所述反馈预警装置包括用于反馈声音预警信息的语言子系统、用于反馈光线预警信息的预警灯及用于反馈文字预警信息的显示屏中的一种或多种。进一步地，所述语言子系统、所述预警灯及所述显示屏分别安装在驶入匝道后的同一位置或不同位置处。优选地，所述测速雷达安装在匝道处，所述测速雷达探测驶入匝道的车辆的特征量至少包括车辆当前车速及位置。优选地，所述工控机为工业计算机，所述工控机安装在匝道处。优选地，所述工控机分别与所述测速雷达、所述车型检测器、所述路侧传感采集装置及所述反馈预警装置通过导线电性连接。优选地，所述预警系统还包括用于对驶入匝道的车辆的轴或轴组的重量进行称量的轴重秤，所述轴重秤安装在驶入匝道前一位置处，所述轴重秤与所述工控机电性连接。由于上述技术方案的运用，本专利技术与现有技术相比具有下列优点：本专利技术的基于智能网联的匝道路段车辆防失稳车速引导方法基于智能网联技术，针对车辆的侧翻、侧滑等侧向失稳事件，并通过驾驶人行为特性、环境影响特性的标定，建立了一种综合考虑道路环境、车辆结构参数、驾驶人行为特性等多种因素的匝道防失稳车速引导方法。本专利技术对车辆在匝道处的侧滑、侧翻机理进行分析，结合道路因素和车辆因素，建立考虑车路耦合特性的车辆匝道防失稳车速引导方法。相比于现有方法，本专利技术所建立的方法无须计算车辆质心侧偏角和轮胎侧偏刚度等较难采集的状态，计算过程也较为简化。建立的匝道防失稳车速模型可用于准确预测不同车型与道路条件下的临界防失稳车速，具有计算简便，运算速度快，可靠性高等优点，为匝道安全辅助驾驶系统的设计开发提供理论方法支撑，对弯道行车安全研究更具普适性。附图说明图1是本专利技术的基于智能网联的匝道路段车辆防失稳车速预警系统的结构示意图；图2是本专利技术的基于智能网联的匝道路段车辆防失稳车速引导方法的流程图。具体实施方式下面结合附图来对本专利技术的技术方案作进一步的阐述。如图1所示，本专利技术的基于智能网联的匝道路段车辆防失稳车速预警系统包括测速雷达1、车型检测器2、路侧传感采集装置3、反馈预警装置和工控机4。测速雷达1用以探测驶入匝道的车辆的位置、速度等特征量，其安装在驶入匝道处。车型检测器2用以实时检测驶入匝道的车辆的车型信息，并与已经存储的车型数据库比对，获取驶入匝道的车辆的车型信息以及车辆结构信息等，其安装在驶入匝道前，本实施例中，其安装在驶入匝道前5m处。路侧传感采集装置3用以获取匝道路段实时的道路信息参数，其安装在驶入匝道处。预警系统还包括轴重秤5，轴重秤5为轴重计量子力学动静态电子衡，其用以对驶入匝道的车辆的轴或轴组的重量进行称量，经累加从而获得整车重量。轴重秤5安装在驶入匝道前，本实施例中，其安装在驶本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于智能网联的匝道路段车辆防失稳车速引导方法，其特征在于：所述引导方法包括：/n(1)计算车辆发生侧滑失稳的临界速度V

【技术特征摘要】
1.一种基于智能网联的匝道路段车辆防失稳车速引导方法，其特征在于：所述引导方法包括：
(1)计算车辆发生侧滑失稳的临界速度Vs：



式中，B为轮距；θ为路面横坡角；hg为车辆质心高度；λ为横向附着力转换系数；为路面附着系数；h为质心至侧倾中心的距离；KΦ为悬架系统侧倾刚度；ms为车辆簧载质量；g为重力加速度；R为车辆行驶匝道半径；
(2)计算车辆发生侧翻失稳的临界速度Vr：



式中，K为修正系数；
(3)计算车辆过匝道车速Vc：



式中，va为车辆实际车速；a0、a1、a2为标定的校准系数；
(4)计算车辆入匝道时的防失稳车速Vsafe：
Vsafe＝min{Vs,Vr,Vc}
(5)将车辆过匝道时的当前车速V与防失稳车速Vsafe进行比较，当V≤Vsafe时，当前车速V为安全车速；当V＞Vsafe时，当前车速V为不安全车速，发出预警信号并对车速进行引导。


2.根据权利要求1所述的基于智能网联的匝道路段车辆防失稳车速引导方法，其特征在于：步骤(3)中，利用驾驶人亲自驾驶过匝道时收集到的驾驶工况信息数据进行线性回归拟合，获得a0、a1、a2的数值。


3.根据权利要求1所述的基于智能网联的匝道路段车辆防失稳车速引导方法，其特征在于：在获得步骤(5)的防失稳车速Vsafe后，考虑驾驶人影响因子kd、道路环境影响因子ke，对匝道防失稳车速Vsafe进行优化，优化后的防失稳车速Vsafe_o为：Vsafe_o＝kd·ke·Vsafe，当车辆过匝道时的当前车速V≤Vsafe_o，当前车速V为安全车速；当V＞Vsafe_o时，当前车速V为不安全车速，发出预警信号并对车速进行引导。


4.一种基于智能网联的匝道路段车辆防失稳车速预警系统，其特征在于：包括：
测速雷达，...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙川，马育林，郑四发，田欢，李茹，徐阳，王煜祺，
申请(专利权)人：清华大学苏州汽车研究院相城，
类型：发明
国别省市：江苏;32