一种露天矿区交叉路口车辆通行控制方法技术

本发明专利技术公开了一种露天矿区交叉路口车辆通行控制方法，该方法能够为露天矿区车辆通行交叉路口时提供安全有效的通行控制方法，将能够根据车辆的装载状态与道路坡度情况，确定不同的预约距离，从而给予车辆不同的通行交叉路口优先权，有利于减少安全隐患和提高露天矿区通行效率。

A vehicle traffic control method at the intersection of opencast mining area

【技术实现步骤摘要】
一种露天矿区交叉路口车辆通行控制方法
本专利技术涉及一种交叉路口车辆控制方法，特别是关于一种露天矿区交叉路口车辆通行控制方法。
技术介绍
露天矿区中，交叉路口区域由于车辆行驶轨迹冲突、对于不同行驶方向车辆感知受限等原因，因而是运输过程中安全事故高发的主要区域。近年来，随着智能驾驶在矿区应用的推广，单纯通过自车传感器的感知已无法应对交叉路口场景，因而交叉路口更加成为矿区智能驾驶的一个潜在风险。因此，如何通过技术手段。消解矿车在交叉路口的冲突，保证露天矿区交叉路口的安全性，是一个亟待解决的问题。目前，有少量专利着眼于城市交叉路口交通流的调度与控制。例如，CN201810224249.9设计了一种交叉路口无信号灯车辆调度方法，利用车辆请求估计通过交叉路口的时刻，优化更新车辆分配通行时刻。CN201910611663.X专利技术了一种自动驾驶车辆行为规划方法，通过获取车辆信息，判断确定汇入交叉路口时的车辆间隙的安全性，确保规划无碰撞的行驶轨迹。CN201811229482.2提出了一种无交通信号灯的城市交叉路口的控制系统，利用采集装置采集车辆排队长度和行人数量，根据数值大小做出相应的响应控制及策略，进行“允许通行”与“禁止通行”的相位切换。上述技术对于提高城市交叉路口通行效率具有积极意义，但其仅考虑通信信息，未综合考虑道路路况以及车辆参数的变化等情况，不适用于露天矿区场景下交叉路口的特殊性。在露天矿区，由于车辆的装载状态与道路坡度都将显著影响着车辆控制系统性能，单纯考虑车辆的请求时间与速度等无法保证车辆通过交叉路口的安全性。因此，希望有一种技术方案来克服或至少减轻现有技术的至少一个上述缺陷。
技术实现思路
针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种针对露天矿区的交叉路口车辆通行控制方法来克服或至少减轻现有技术的中的至少一个上述缺陷。为实现上述目的，本专利技术提供了如下技术方案：一种露天矿区交叉路口车辆通行控制方法，包括如下步骤：步骤1，车辆在矿区上行驶时，通过无线通信实时与调度中心连接，保持通信；步骤2，车载定位单元将自车位置、速度信息采集后通过无线通信发送至调度中心；步骤3，调度中心根据车辆位置，结合矿区地图信息，将车辆未来行驶的道路的坡度传给车辆；步骤4，车辆计算自车的最小刹车距离以及预约距离；步骤5，当车辆与交叉路口距离小于计算得到的预约距离时，车辆向调度中心进行预约，调度中心计算是否允许车辆通过交叉路口；步骤6，调度中心处理车辆的预约请求；步骤7，判断车辆是否预约成功，若否前往步骤8，若是则前往步骤9；步骤8，如果没有前车，车辆就以能够匀减速至交叉路口停止线的减速度减速，如果有前车，车辆还得考虑与前车保持安全距离，执行减速方案后，再前往步骤5；步骤9，车辆以预约的速度进行行驶，通过交叉路口，当车辆完全通过交叉路口后，给调度中心发送通过信息，消除之前的预约。作为本专利技术的进一步改进，所述步骤3中确定车辆未来行驶的道路的坡度的方法为：获取车辆的GPS位置信息，根据预先存储的地图信息获取道路坡度α，并约定上坡为正，下坡为负。作为本专利技术的进一步改进，所述步骤4中计算自车的最小刹车距离的步骤为：步骤4.1，计算车辆空载行驶时的动力学方程，车辆根据空载质量m在平路上行驶计算的动力学方程为：其中，a是车辆空载时的最大减速度，v0为车辆的初始速度以及Smin是车辆的空载平路行驶时的最小制动距离；步骤4.2，计算车辆装载行驶时的动力学方程，车辆装载行驶时，紧急制动时的纵向动力学方程为：Fb,max+αm′g＝m′a′；其中，m′为车辆的装载时的总质量，a′是车辆装载时的最大减速度，g为重力加速度；步骤4.3，结合车辆空载行驶与装载行驶的动力学方程，可以得到车辆装载的最大减速度为：那么最终可以得到最小刹车距离为作为本专利技术的进一步改进，所述步骤5中车辆的预约距离计算方法为：步骤5.1，考虑车辆满载与上下坡不同状态，预约距离应该有所不同，上坡时应优先下坡，满载时优先于空载，设定预约优先因子为：k＝p(1+bcα)；其中，p为考虑预约距离与最小制动距离放大关系且值大于1的因子，b为上坡与下坡优先关系且值大于1的因子，c为满载质量与空载质量之比；步骤5.2，考虑自动驾驶车辆和人工驾驶车辆混合场景下的反应时间，可计算相应的预约距离为：Sr＝k(v0ρ+S′min)；其中，ρ为反应时间。作为本专利技术的进一步改进，所述步骤6中的调度中心处理车辆的预约请求的具体方法为：步骤6.1，为保证车辆的绝对安全，如果与交叉路口的距离S小于预约距离Sr时，那么预约优先权最高，需要直接认定为接收申请，前往步骤9，否则，前往步骤6.2；步骤6.2，调度中心判断该车辆的前车是否已被拒绝申请，若是，直接拒绝且前往步骤8，若否，前往步骤6.3；步骤6.3，根据车辆请求的速度和车辆位置计算车辆进入交叉路口的时间以及退出时间，在矿区内为保证安全都以匀速方案行驶，其中进入交叉路口的时间可计算为：退出交叉路口的时间为：其中，t0为当前时间，d为交叉路口驶入地到驶出地的距离，l为车辆的长度；步骤6.4，将估计的进入和退出的时间窗与已有的预约信息进行比对，判断是否有重叠，若有拒绝申请且前往步骤8，若否则接收申请。作为本专利技术的进一步改进，所述步骤6.4中的判断时间窗重叠的方法为：步骤6.4.1，将已经接受预约的时间窗以时间顺序排列编号并记为1,2,3……N，令其中表示对向下取整，得到第z个时间窗的进入时间和退出时间步骤6.4.2，比较与tin，如果则前者比待接收时间窗的车辆晚进入交叉路口，再判断tout是否小于等于如果是，那么前往步骤6.4.3，如果否，那么拒绝申请；如果表明时间窗有重叠，拒绝该申请；如果则前者比待接收时间窗的车辆早进入交叉路口，再判断tin是否大于等于如果是，那么前往步骤6.4.4，如果否，那么拒绝申请；步骤6.4.3，如果那么接收申请，否则令前往步骤6.4.2；步骤6.4.4，如果那么接收申请，否则令前往步骤6.4.2。本专利技术的有益效果，本控制方法能够为露天矿区车辆通行交叉路口时提供安全有效的通行控制方法，将能够根据车辆的装载状态与道路坡度情况，确定不同的预约距离，从而给予车辆不同的通行交叉路口优先权，有利于减少安全隐患和提高露天矿区通行效率。具体实施方式下面将结合实施例对本专利技术做进一步的详述。本实施例的一种露天矿区交叉路口车辆通行控制方法，包括如下步骤：步骤1，车辆在矿区上行驶时，通过无线通信实时与调度中心连接，保持通信；步骤2，车载定位单元将自车位置、速度信息采集后通过无线通信发送至调度中心；步骤3，调度中心根据车辆位置，结合矿区地图信息，将车辆未来行驶的道路的坡度传给车辆；步本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种露天矿区交叉路口车辆通行控制方法，其特征在于：包括如下步骤：/n步骤1，车辆在矿区上行驶时，通过无线通信实时与调度中心连接，保持通信；/n步骤2，车载定位单元将自车位置、速度信息采集后通过无线通信发送至调度中心；/n步骤3，调度中心根据车辆位置，结合矿区地图信息，将车辆未来行驶的道路的坡度传给车辆；/n步骤4，车辆计算自车的最小刹车距离以及预约距离；/n步骤5，当车辆与交叉路口距离小于计算得到的预约距离时，车辆向调度中心进行预约，调度中心计算是否允许车辆通过交叉路口；/n步骤6，调度中心处理车辆的预约请求；/n步骤7，判断车辆是否预约成功，若否前往步骤8，若是则前往步骤9；/n步骤8，如果没有前车，车辆就以能够匀减速至交叉路口停止线的减速度减速，如果有前车，车辆还得考虑与前车保持安全距离，执行减速方案后，再前往步骤5；/n步骤9，车辆以预约的速度进行行驶，通过交叉路口，当车辆完全通过交叉路口后，给调度中心发送通过信息，消除之前的预约。/n

【技术特征摘要】
1.一种露天矿区交叉路口车辆通行控制方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤1，车辆在矿区上行驶时，通过无线通信实时与调度中心连接，保持通信；
步骤2，车载定位单元将自车位置、速度信息采集后通过无线通信发送至调度中心；
步骤3，调度中心根据车辆位置，结合矿区地图信息，将车辆未来行驶的道路的坡度传给车辆；
步骤4，车辆计算自车的最小刹车距离以及预约距离；
步骤5，当车辆与交叉路口距离小于计算得到的预约距离时，车辆向调度中心进行预约，调度中心计算是否允许车辆通过交叉路口；
步骤6，调度中心处理车辆的预约请求；
步骤7，判断车辆是否预约成功，若否前往步骤8，若是则前往步骤9；
步骤8，如果没有前车，车辆就以能够匀减速至交叉路口停止线的减速度减速，如果有前车，车辆还得考虑与前车保持安全距离，执行减速方案后，再前往步骤5；
步骤9，车辆以预约的速度进行行驶，通过交叉路口，当车辆完全通过交叉路口后，给调度中心发送通过信息，消除之前的预约。


2.根据权利要求1所述的露天矿区交叉路口车辆通行控制方法，其特征在于：所述步骤3中确定车辆未来行驶的道路的坡度的方法为：获取车辆的GPS位置信息，根据预先存储的地图信息获取道路坡度α，并约定上坡为正，下坡为负。


3.根据权利要求1或2所述的露天矿区交叉路口车辆通行控制方法，其特征在于：所述步骤4中计算自车的最小刹车距离的步骤为：
步骤4.1，计算车辆空载行驶时的动力学方程，车辆根据空载质量m在平路上行驶计算的动力学方程为：



其中，a是车辆空载时的最大减速度，v0为车辆的初始速度以及Smin是车辆的空载平路行驶时的最小制动距离；
步骤4.2，计算车辆装载行驶时的动力学方程，车辆装载行驶时，紧急制动时的纵向动力学方程为：
Fb,max+αm′g＝m′a′；
其中，m′为车辆的装载时的总质量，a′是车辆装载时的最大减速度，g为重力加速度；
步骤4.3，结合车辆空载行驶与装载行驶的动力学方程，可以得到车辆装载的最大减速度为：



那么最终可以得到最小刹车距离为





4.根据权利要求1或2所述的露天矿区交叉路口车辆通行控制方法，其特征在于：所述步骤5中车辆的预约距离计算方法为：
步骤...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐彪，陈晓龙，边有钢，胡满江，秦兆博，王晓伟，秦晓辉，谢国涛，丁荣军，
申请(专利权)人：湖南大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43