一种高速公路改扩建施工区车辆冲突预警方法及设备技术

本发明专利技术公开了一种高速公路改扩建施工区车辆冲突预警方法及设备，属于智能交通安全技术领域，用于解决现有的高速公路改扩建冲突预警方案中，车辆之间的制动方案不明确，易造成合流位置的拥堵、秩序错乱、通行时间延误；车辆智能制动未兼顾安全性与司机驾驶舒适性的技术问题。方法包括：实时采集进入预设上游过渡区的各车辆信息，确定各车辆的关键行驶轨迹；根据关键行驶轨迹，确定存在冲突风险的第一目标车辆以及第二目标车辆；根据目标车辆的关键行驶轨迹，确定目标车辆的预测冲突点位置；根据预测冲突点位置，确定预测冲突情形，并匹配通行规则；根据匹配到的通行规则，生成车辆舒适制动方案，向需要制动的目标车辆发送分级预警信息。警信息。警信息。

【技术实现步骤摘要】
一种高速公路改扩建施工区车辆冲突预警方法及设备


[0001]本专利技术涉及智能交通安全
，尤其涉及一种高速公路改扩建施工区车辆冲突预警方法及设备。

技术介绍

[0002]随着经济的不断发展，人们的物质生活水平越来越高，自驾汽车也越来越多。为了满足交通量增长的需要，对已有高速公路的拓宽改扩建显得十分必要，尤其是国家的土地资源相对缺乏，相对于改扩建公路来说，加宽旧路路基能充分利用原有路基，缩短建设周期，且建设用地占地面积少。当前我国的高速公路除了新线路以前所未有的速度与规模营建外，改扩建工程也陆续成为高速公路建设的一大亮点，尤其是20世纪80～90年代建成的高速公路，由于当地与区域经济的快速发展，交通流量增长迅速，服务水平明显下降，交通事故有所增加，现有双向4车道已不能适应交通量继续增长的需要，不得不进行拓宽改造。
[0003]因此，近些年来，高速公路改扩建在基础设施建设中所占的比例越来越大，由于道路施工往往占用一条或多条车道，这不可避免的导致了大量车辆合流行为产生，严重威胁了改扩建路段的交通安全和通行效率。
[0004]近年来，智能交通技术中车路协同技术不断发展，为高速公路改扩建作业区的交通管理提供了新的思路，通过实时监测作业区路段上车辆的运行状态，并基于道路的实时交通状态向驾驶人发送警示信息，实现对道路作业区汇合行为的引导。但目前的高速公路智能交通技术研究仍然相对较少，现有的研究大多是在检测到车辆冲突风险时对司机进行预警提示，并对冲突车辆进行紧急制动以规避冲突风险。但车辆之间的制动方案并不明确，可能会出现两辆冲突车辆同时制动或者不确定哪方先制动的情况，容易造成合流位置的拥堵、秩序错乱，进而增加车辆的通行延误，并且在车辆智能制动时，仅从安全角度出发设计制动方案，未考虑司机驾驶的舒适性和减速的平顺性，大大降低了用户体验感。

技术实现思路

[0005]本专利技术实施例提供了一种高速公路改扩建施工区车辆冲突预警方法及设备，用于解决如下技术问题：现有的高速公路改扩建冲突预警方案中，车辆之间的制动方案不明确，易造成合流位置的拥堵、秩序错乱、通行时间延误；车辆智能制动未兼顾安全性与司机驾驶舒适性。
[0006]本专利技术实施例采用下述技术方案：
[0007]一方面，本专利技术实施例提供了一种高速公路改扩建施工区车辆冲突预警方法，方法包括：实时采集进入预设上游过渡区的各车辆信息，并根据所述各车辆信息确定各车辆的关键行驶轨迹；根据所述关键行驶轨迹，确定所述预设上游过渡区内存在冲突风险的第一目标车辆以及第二目标车辆；根据所述第一目标车辆的关键行驶轨迹以及所述第二目标车辆的关键行驶轨迹，确定所述第一目标车辆与第二目标车辆的预测冲突点位置；根据所述预测冲突点位置，确定预测冲突情形；并根据所述预测冲突情形匹配通行规则；根据匹配
到的通行规则，生成车辆舒适制动方案，并根据所述车辆舒适制动方案，向需要制动的目标车辆发送分级预警信息。
[0008]在一种可行的实施方式中，在实时采集进入预设上游过渡区的各车辆信息，并根据所述各车辆信息确定各车辆的关键行驶轨迹之前，所述方法还包括：根据高速公路改扩建施工区的道路保通方案以及限速管理方案，确定封闭车道宽度以及保通车道的限速值；其中，所述道路保通方案至少包括：半幅封闭外侧车道
‑
内侧车道通行、半幅封闭车道
‑
借对向内车道通行；根据所述封闭车道宽度以及所述限速值，确定对应的预设上游过渡区的范围；在所述预设上游过渡区中设置智能路侧设备RSU，并在所述智能路侧设备RSU中写入施工路段的道路信息；其中，所述道路信息至少包括：道路经纬度信息、道路保通方案、限速管理方案。
[0009]在一种可行的实施方式中，实时采集进入预设上游过渡区的各车辆信息，并根据所述各车辆信息确定各车辆的关键行驶轨迹，具体包括：在监测到车辆进入所述预设上游过渡区后，实时获取所述车辆的车辆信息；其中，所述车辆信息至少包括车辆经纬度信息、车辆运行速度信息；将所述车辆经纬度信息转换为地心位置坐标，并根据所述地心位置坐标，确定所述车辆四个轮廓顶点的地心坐标；将内侧车道中，车辆的外侧轮廓线的延长线确定为所述车辆的关键行驶轨迹线；将外侧车道中，车辆的内侧轮廓线的延长线确定为所述车辆的关键行驶轨迹线；根据所述四个轮廓顶点的地心坐标，确定所述关键行驶轨迹线的轨迹线参数，得到所述车辆的关键行驶轨迹表达式；其中，所述轨迹线参数至少包括关键行驶轨迹线的斜率。
[0010]在一种可行的实施方式中，根据所述关键行驶轨迹，确定所述上游过渡区内存在冲突风险的第一目标车辆以及第二目标车辆，具体包括：在所述预设上游过渡区中，将属于不同车道且车距小于第一预设阈值的两辆车确定为一个目标车辆组；根据所述目标车辆组中两辆车的关键行驶轨迹线的斜率，确定两辆车之间的关键行驶轨迹线夹角；在所述关键行驶轨迹线夹角大于第二预设阈值的情况下，确定所述目标车辆组存在冲突风险；将所述目标车辆组中位于内侧车道的车辆确定为第一目标车辆，位于外侧车道的车辆确定为第二目标车辆。
[0011]在一种可行的实施方式中，根据所述第一目标车辆的关键行驶轨迹以及所述第二目标车辆的关键行驶轨迹，确定所述第一目标车辆与第二目标车辆的预测冲突点位置，具体包括：根据第一目标车辆关键行驶轨迹线的斜率、轨迹常数，以及第二目标车辆关键行驶轨迹的斜率、轨迹常数，确定所述预测冲突点位置的横坐标；根据所述第一目标车辆关键行驶轨迹的斜率、轨迹常数，以及所述预测冲突点位置的横坐标，确定所述预测冲突点位置的纵坐标；根据预测冲突点位置的横坐标以及纵坐标，确定所述预测冲突点位置的地心坐标。
[0012]在一种可行的实施方式中，根据所述预测冲突点位置，确定预测冲突情形，具体包括：根据所述第一目标车辆以及所述第二目标车辆的当前运行信息，以及所述预测冲突点位置，确定所述第一目标车辆到达预测冲突点的第一时间，以及所述第二目标车辆到达所述预测冲突点的第二时间；其中，所述当前运行信息至少包括：目标车辆的当前位置、运行角度、运行速度以及运行加速度；在所述第一时间与所述第二时间均小于或等于预设时间间隔的情况下，若第一时间小于或等于第二时间，则确定所述预测冲突情形为第一冲突情形；若第一时间大于第二时间，则确定所述预测冲突情形为第二冲突情形；在所述第一时间
大于所述预设时间间隔，或者所述第二时间大于所述预设时间间隔的情况下，确定两辆目标车辆在当前时间间隔内无冲突情形；根据所述第一目标车辆以及第二目标车辆的当前运行信息，预测两辆目标车辆在下一预设时刻的车辆位置；所述下一预设时刻与当前时刻之间相差所述预设时间间隔；根据所述两辆目标车辆下一预设时刻的车辆位置，确定两辆目标车辆下一时刻的预测关键行驶轨迹线以及下一时刻的预测冲突点位置；在达到下一预设时刻后，再次进行冲突情形预测，在确定出两辆目标车辆的预测冲突情形，或者至少一辆目标车辆已驶出所述预设上游过渡区后，停止预测。
[0013]在一种可行的实施方式中，根据所述预测冲突情形匹配通行规则，具体包括：若所述预测冲突情形为第本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高速公路改扩建施工区车辆冲突预警方法，其特征在于，所述方法包括：实时采集进入预设上游过渡区的各车辆信息，并根据所述各车辆信息确定各车辆的关键行驶轨迹；根据所述关键行驶轨迹，确定所述预设上游过渡区内存在冲突风险的第一目标车辆以及第二目标车辆；根据所述第一目标车辆的关键行驶轨迹以及所述第二目标车辆的关键行驶轨迹，确定所述第一目标车辆与第二目标车辆的预测冲突点位置；根据所述预测冲突点位置，确定预测冲突情形；并根据所述预测冲突情形匹配通行规则；根据匹配到的通行规则，生成车辆舒适制动方案，并根据所述车辆舒适制动方案，向需要制动的目标车辆发送分级预警信息。2.根据权利要求1所述的一种高速公路改扩建施工区车辆冲突预警方法，其特征在于，在实时采集进入预设上游过渡区的各车辆信息，并根据所述各车辆信息确定各车辆的关键行驶轨迹之前，所述方法还包括：根据高速公路改扩建施工区的道路保通方案以及限速管理方案，确定封闭车道宽度以及保通车道的限速值；其中，所述道路保通方案至少包括：半幅封闭外侧车道
‑
内侧车道通行、半幅封闭车道
‑
借对向内车道通行；根据所述封闭车道宽度以及所述限速值，确定对应的预设上游过渡区的范围；在所述预设上游过渡区中设置智能路侧设备RSU，并在所述智能路侧设备RSU中写入施工路段的道路信息；其中，所述道路信息至少包括：道路经纬度信息、道路保通方案、限速管理方案。3.根据权利要求1所述的一种高速公路改扩建施工区车辆冲突预警方法，其特征在于，实时采集进入预设上游过渡区的各车辆信息，并根据所述各车辆信息确定各车辆的关键行驶轨迹，具体包括：在监测到车辆进入所述预设上游过渡区后，实时获取所述车辆的车辆信息；其中，所述车辆信息至少包括车辆经纬度信息、车辆运行速度信息；将所述车辆经纬度信息转换为地心位置坐标，并根据所述地心位置坐标，确定所述车辆四个轮廓顶点的地心坐标；将内侧车道中，车辆的外侧轮廓线的延长线确定为所述车辆的关键行驶轨迹线；将外侧车道中，车辆的内侧轮廓线的延长线确定为所述车辆的关键行驶轨迹线；根据所述四个轮廓顶点的地心坐标，确定所述关键行驶轨迹线的轨迹线参数，得到所述车辆的关键行驶轨迹表达式；其中，所述轨迹线参数至少包括关键行驶轨迹线的斜率。4.根据权利要求1所述的一种高速公路改扩建施工区车辆冲突预警方法，其特征在于，根据所述关键行驶轨迹，确定所述上游过渡区内存在冲突风险的第一目标车辆以及第二目标车辆，具体包括：在所述预设上游过渡区中，将属于不同车道且车距小于第一预设阈值的两辆车确定为一个目标车辆组；根据所述目标车辆组中两辆车的关键行驶轨迹线的斜率，确定两辆车之间的关键行驶轨迹线夹角；
在所述关键行驶轨迹线夹角大于第二预设阈值的情况下，确定所述目标车辆组存在冲突风险；将所述目标车辆组中位于内侧车道的车辆确定为第一目标车辆，位于外侧车道的车辆确定为第二目标车辆。5.根据权利要求1所述的一种高速公路改扩建施工区车辆冲突预警方法，其特征在于，根据所述第一目标车辆的关键行驶轨迹以及所述第二目标车辆的关键行驶轨迹，确定所述第一目标车辆与第二目标车辆的预测冲突点位置，具体包括：根据第一目标车辆关键行驶轨迹线的斜率、轨迹常数，以及第二目标车辆关键行驶轨迹的斜率、轨迹常数，确定所述预测冲突点位置的横坐标；根据所述第一目标车辆关键行驶轨迹的斜率、轨迹常数，以及所述预测冲突点位置的横坐标，确定所述预测冲突点位置的纵坐标；根据预测冲突点位置的横坐标以及纵坐标，确定所述预测冲突点位置的地心坐标。6.根据权利要求5所述的一种高速公路改扩建施工区车辆冲突预警方法，其特征在于，根据所述预测冲突点位置，确定预测冲突情形，具体包括：根据所述第一目标车辆以及所述第二目标车辆的当前运行信息，以及所述预测冲突点位置，确定所述第一目标车辆到达预测冲突点的第一时间，以及所述第二目标车辆到达所述预测冲突点的第二时间；其中，所述当前运行信息至少包括：目标...

【专利技术属性】
技术研发人员：周昆，付坤豪，郭亚娟，辛扬帆，张萌萌，陈仁山，刘震，马广廉，解树坤，
申请(专利权)人：山东高速烟蓬公路有限公司山东致群信息技术股份有限公司山东交通学院，
类型：发明
国别省市：