CN113850707A - 一种超高速私人陆地运输系统车辆故障驶出方法 - Google Patents

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彭挺
苏权科
周桃琰
李源
吴恒
杨克胜
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吴洁
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    • G08G—TRAFFIC CONTROL SYSTEMS
    • G08G1/00—Traffic control systems for road vehicles
    • G08G1/16—Anti-collision systems
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Abstract

本发明公开了一种超高速私人陆地运输系统车辆故障驶出方法，包括三个基本部分：分别为超高速公路、含主控系统的无人驾驶车辆、道路中央应急联动驶出系统，无人驾驶车辆在超高速公路上运行；道路中央应急联动驶出系统属于道路管理系统的子系统，含主控系统的无人驾驶车辆和道路中央应急联动驶出系统通过WIFI或者LTE网络相互连接，实现数据交换和控制管理。本发明所有运行车辆通过道路管理系统统一控制，无需人工干扰，提高运输系统的运行效率，也避免了驾驶员行为造成的不稳定性。

Description

一种超高速私人陆地运输系统车辆故障驶出方法
技术领域
本发明涉及一种框架方法，尤其涉及一种超高速私人陆地运输系统车辆故障驶出方法。
背景技术
目前，按照我国《公路工程技术标准》所修建的高速公路能适应120km/h以上的运行速度。但实际上车辆的运行速度仅达到60～120km/h，不能满足交通量的需求，降低了高等级公路的服务水平，难以利用公路运输提供“门到门”服务。另外，驾驶员的出行质量和行车安全由生理状态和心理状态决定，而驾驶员的生心理状态受时间(如光照强度、温度)、空间(如道路线形、环境)等因素影响，难以确保稳定的驾驶状态，致使行车不安全、车速难以提高、出行效率低下。因此，需要一种超高速私人陆地运输系统实现对交通流的整体监控和调整，提高运行速度，缩短出行时间，实现“点对点”交通，而如果车辆在行驶过程中发生了故障，如果不及时处理，由于系统内车辆的速度很高、密度较大，势必会发生追尾事故，造成难以挽回的经济损失。为了保障这种运输系统的高效性、安全性和可靠性，运输车辆的应急联动是不可或缺的，为保障道路上其它正在高速行驶车辆的安全以及运输效率，有必要设计一种人驾驶道路运输系统车辆故障应急框架，实现私人陆地运输系统的高效性、安全性和可靠性。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术的不足，提供了一种超高速私人陆地运输系统车辆故障驶出方法，可以很好地解决上述问题。
为达到所述要求，本发明所采用的技术方案是：
一种超高速私人陆地运输系统车辆故障驶出方法，超高速私人陆地运输系统故障应急框架方法包括三个基本部分：分别为超高速公路、含主控系统的无人驾驶车辆、道路中央应急联动驶出系统。无人驾驶车辆在超高速公路上运行；道路中央应急联动驶出系统属于道路管理系统的子系统，含主控系统的无人驾驶车辆和道路中央应急联动驶出系统通过WIFI或者LTE网络相互连接，实现数据交换和控制管理；
框架设计方法的基本框架如下：
1.含主控系统的无人驾驶车辆间存在信息交换，可以相互感知并实时通信，获取当前道路信息、5min内前后运行车辆的驾驶状态和2s(系统数据交换周期)内前后运行车辆的驾驶意图等信息；每一信息交换的延迟时间不超过0.5s。
2.道路管理系统包括数据处理系统和通信模块，道路管理系统通过多个通信模块接收车辆运行的数据信息，通过数据处理系统对信息实时处理，转换成操作指令再发送给通信模块，传递给含主控系统的无人驾驶车辆，使其正常行驶。
3.故障车道上运行的救援车辆通过变道操作驶出本系统：救援车辆由故障车道连续变道至最右侧车道后，由匝道出口驶离主线车道。具体方法为：在故障车道上，救援车辆驶出联动系统试图在下一个周期锁定车辆变道所需要占用的空间位置，锁定成功则发出锁定指令和等待指令，如不成功，则发出指令让预期插入点之前的车辆加速，预期插入点之后的车辆减速，在运行车流中让出新加入车辆所需要的空间位置，使车辆驶入右侧相邻车道，而后系统再通过相同的指令使救援车辆驶入最右侧车道；当救援车辆在最右侧车道时，救援车辆驶出联动系统计算车辆与最近匝道的距离以及车辆到达所需的时间后，在即将到达该匝道时解除救援车辆的时空锁定，救援车辆驶离匝道完成救援。
本发明一种超高速私人陆地运输系统车辆故障驶出方法，具有的优点如下：
(1)系统中所有运行车辆通过道路管理系统统一控制，无需人工干扰，提高运输系统的运行效率，也避免了驾驶员行为造成的不稳定性。
(2)系统中车辆发生故障时，通过道路中央应急联动驶出系统的统一控制可及时的避免车辆发生追尾事故，提高了超高速私人陆地运输系统的安全性、可靠性和高效性。
(3)通过故障车道车辆应急联动系统解决了车辆发生故障时发生追尾事故的问题，提高了道路的安全性。
(4)通过救援车辆驶入联动系统和救援车辆驶出联动系统解决了道路交通故障，恢复了原有交通，保证道路的通行能力不受影响。
附图说明
图1是道路中央应急联动驶出系统的框架图；
图2是道路中央应急联动驶出系统的流程图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例应参照附图理解。下面通过参考附图描述的实施例仅用于解释本发明具体的框架设计方法，而不理解为对本发明的限制。
本发明是基于发明人对以下事实的思考：按照我国《公路工程技术标准》所修建的高速公路能适应120km/h以上的运行速度。但实际上车辆的运行速度仅达到60～120km/h，不能满足日益增长的交通量需求，降低了高等级公路的服务水平，难以利用公路运输提供“门到门”服务。另外，驾驶员的出行质量和行车安全由生理状态和心理状态决定，而驾驶员的生心理状态受时间(如光照强度、温度)、空间(如道路线形、环境)等因素影响，难以确保稳定的驾驶状态，致使行车不安全、车速难以提高、出行效率低下。可见，如果能够提高公路上车辆的运行速度，减少车辆间的相互影响并避免驾驶人行为带来的行车不稳定性，就可以更有效地发挥公路“门到门”的优势，提高公路的服务水平。
与现有技术不同，本发明的思路是利用无人驾驶汽车来提供一种超高速私人陆地运输系统故障应急的框架设计方法，保障道路上其它正在高速行驶车辆的安全以及运输效率，实现私人陆地运输系统的高效性、安全性和可靠性。通过道路中央应急联动驶出系统，使无人驾驶车辆安全地运行于超高速公路，是一种根据车辆运行情况实时管控、实时决策的过程。该方法科学合理，从驾驶过程中剔除驾驶员差异的影响，降低事故率并具有一定的实用性。
一种超高速私人陆地运输系统车辆故障驶出方法包括三个基本部分：分别为超高速公路、含主控系统的无人驾驶车辆、道路中央应急联动驶出系统。无人驾驶车辆在超高速公路上运行；道路中央应急联动驶出系统属于道路管理系统的子系统，其下又有三个子系统，分别故障车道车辆应急联动系统、救援车辆驶入联动系统及救援车辆驶出联动系统。含主控系统的无人驾驶车辆和道路中央应急联动驶出系统通过WIFI或者LTE网络相互连接，实现数据交换和控制管理。
具体步骤如下：
1.道路中央应急联动驶出系统包括数据处理系统和通信模块，道路中央应急联动驶出系统通过多个通信模块(通信模块1,2，...，n)接收车辆在超高速公路运行的数据信息，包括车道、道路桩号(范围)、运行速度、车距等实时信息，并将信息传递给对应的数据处理系统(数据处理系统1,2，...，n)，通过数据处理系统对信息实时处理，转换成操作指令再反馈给通信模块，传递给含主控系统的无人驾驶车辆，实现故障车辆的发生以及故障的排除。
2.当无人驾驶车辆的主控系统发出请求时，道路管理系统将根据请求内容按照以下方案发出操作指令：
(1)确认是否收到驶入请求或驶出请求。道路管理系统优先配合驶入、驶出系统的变道行为；某一行驶车辆发出变道信号时，系统将同时锁定本车道及目标车道的对应范围；当无人驾驶车辆的主控系统发出变道、超车或驶入、驶出请求时，道路管理系统通过当前时刻某车辆所处车道为i车道，桩号x，此后任意时刻锁定范围还包括车辆几何外形、安全富余及按运行速度所推算位置的值，从车头、车尾向外推算并加上安全距离，该安全距离由车辆之间的相对速度及车辆的机动性能进行推算；道路管理系统依据车辆的动力性能、当前位置、驾驶意图计算出未来一段时间内的位置及在任意时刻需要锁定的车道范围，车辆的主控系统通过控制车辆的行驶系统将车辆控制在锁定范围内；
进行空间锁定时，以Di表示车辆沿行进方向锁定距离，Dj表示侧向锁定距离；前后车辆存在速度差Δv时，车辆的前后锁定间距应相应变化。具体的锁定范围按照下述公式计算：
Di＝0.5v+0.3Δv
Dj＝0.7+|0.1v|
Δv＝v2-v1
其中，v2是后车的实时运行速度；v1是前车的实时运行速度。Δv为正时，为确保安全，车辆的前后锁定间距增大0.3Δv，反之减小。
进行时间锁定时，在锁定时长Tn内对车辆进行时空锁定，完成车辆请求后解除时空锁定，恢复正常运行。Tn包括等待时长Tw、插入时长Tm和时间差ΔT三部分，即：
Tn＝Tw+Tm+ΔT
等待时长Tw由车辆运行状况和数据交换周期决定。当下一周期目标车道可插入时，Tw＝0；如下一周期目标车道不能插入，则执行等待指令，Tw＝2t，t是等待周期数；插入时长Tm由车辆运行速度决定。时间差ΔT由前后车辆的运行速度和车间距决定。
(2)当车辆由外部道路驶入超高速公路时，先驶入匝道，从匝道入口到主线的行驶时间不少于系统数据交换周期，系统依据当前系统中运行车辆的实际状况计算主线车辆之间有无可用的间隙供车辆插入。具体方法为：先试图在下一个周期锁定车辆驶入所需要占用的空间位置，锁定成功则发出锁定指令和等待指令，如不成功，则发出指令让预期插入点之前的车辆加速，预期插入点之后的车辆减速，在运行车流中让出新加入车辆所需要的空间位置，使车辆驶入系统；如果上述方法均不能执行，那么新加入车辆在匝道上进入等待状态，等下一个信息交换周期再尝试进行插入位置占用锁定，直到完成驶入。
(3)如果在主线上运行的车辆需要通过变道操作驶出本系统，在下一周期中目标车道上的临近的前方车辆尝试加速，后方车辆尝试减速，为需要变道驶出的车辆让出所需要的空间，以便于该车辆驶出系统。
(4)在主线上运行的车辆需要离开当前车道并进入临近车道时，先尝试在下一个周期内锁定当前车道及目标车道中的行驶位置，如果锁定成功，在进入目标车道后并经横向定位系统反馈数据确认后，在原车道中解除位置锁定；如果在临近的数据交换周期位置锁定不成功时，由在下一个锁定周期继续尝试变车道锁定。
3.道路中央应急联动驶出系统属于道路管理系统的子系统，救援车辆由故障车道连续变道至最右侧车道后，由匝道出口驶离主线车道。具体方法为：在故障车道上，救援车辆驶出联动系统试图在下一个周期锁定车辆变道所需要占用的空间位置，锁定成功则发出锁定指令和等待指令，如不成功，则发出指令让预期插入点之前的车辆加速，预期插入点之后的车辆减速，在运行车流中让出新加入车辆所需要的空间位置，使车辆驶入右侧相邻车道，而后系统再通过相同的指令使救援车辆驶入最右侧车道；当救援车辆在最右侧车道时，救援车辆驶出联动系统计算车辆与最近匝道的距离以及车辆到达所需的时间后，在即将到达该匝道时解除救援车辆的时空锁定，救援车辆驶离匝道完成救援。

Claims (4)

1.一种超高速私人陆地运输系统车辆故障驶出方法，其特征在于，包括三个基本部分：分别为超高速公路、含主控系统的无人驾驶车辆、道路中央应急联动驶出系统，无人驾驶车辆在超高速公路上运行；道路中央应急联动驶出系统属于道路管理系统的子系统，含主控系统的无人驾驶车辆和道路中央应急联动驶出系统通过WIFI或者LTE网络相互连接，实现数据交换和控制管理。
2.根据权利要求1所述的一种超高速私人陆地运输系统车辆故障驶出方法，其特征在于，框架设计方法的基本框架如下：
1)含主控系统的无人驾驶车辆间存在信息交换，相互感知并实时通信，获取当前道路信息、5min内前后运行车辆的驾驶状态和2s(系统数据交换周期)内前后运行车辆的驾驶意图等信息；每一信息交换的延迟时间不超过0.5s；
2)道路管理系统包括数据处理系统和通信模块，道路管理系统通过多个通信模块接收车辆运行的数据信息，通过数据处理系统对信息实时处理，转换成操作指令再发送给通信模块，传递给含主控系统的无人驾驶车辆，使其正常行驶。
3.根据权利要求1所述的一种超高速私人陆地运输系统车辆故障驶出方法，其特征在于，救援车辆由故障车道连续变道至最右侧车道后，由匝道出口驶离主线车道。
4.根据权利要求3所述的一种超高速私人陆地运输系统车辆故障驶出方法，其特征在于，具体方法为：在故障车道上，救援车辆驶出联动系统试图在下一个周期锁定车辆变道所需要占用的空间位置，锁定成功则发出锁定指令和等待指令，如不成功，则发出指令让预期插入点之前的车辆加速，预期插入点之后的车辆减速，在运行车流中让出新加入车辆所需要的空间位置，使车辆驶入右侧相邻车道，而后系统再通过相同的指令使救援车辆驶入最右侧车道；当救援车辆在最右侧车道时，救援车辆驶出联动系统计算车辆与最近匝道的距离以及车辆到达所需的时间后，在即将到达该匝道时解除救援车辆的时空锁定，救援车辆驶离匝道完成救援。
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