RU2772292C1

RU2772292C1 - Method for preventing vehicle collisions

Info

Publication number: RU2772292C1
Application number: RU2021113281A
Authority: RU
Inventors: Артём Эрнстович Гимранов
Original assignee: Артём Эрнстович Гимранов
Filing date: 2021-05-07
Publication date: 2022-05-18

Abstract

FIELD: controlling.

SUBSTANCE: proposed is a method for preventing collisions of vehicles stopping one after the other when driving in the same lane. The distance and speed of approach of the braking vehicle in the rear are measured on a stopped vehicle. The braking acceleration is calculated, and the braking distance thereof until a complete accident-free stop in the rear is predicted. If the length of the braking distance is insufficient, the value thereof is compared with the free distance in front of the stopped vehicle, and if a collision from the rear in unavoidable, the stopped vehicle is automatically moved forward to a safe distance possible in the current road situation.

EFFECT: safety is increased.

1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области безопасности движения транспортных средств и может быть использовано для полного исключения или существенного уменьшения последствий от столкновения транспортных средств при движении в попутном направлении в ситуации нехватки тормозного пути у заднего транспортного средства при торможении перед впереди стоящим или останавливающимся транспортным средством.The invention relates to the field of vehicle traffic safety and can be used to completely eliminate or significantly reduce the consequences of a collision of vehicles when driving in the same direction in a situation of lack of braking distance for a rear vehicle when braking in front of a vehicle in front or stopping.

Большинство водителей в условиях отсутствия в управляемых ими транспортных средствах современных систем помощи водителю, таких как ADAS (Advanced driver-assistance systems - усовершенствованная система помощи водителю), автоматического пилотирования и контроля дорожной ситуации самостоятельно оценивают безопасную дистанцию перед своим транспортным средством и сами выбирают режим торможения перед останавливающимся или уже стоящим транспортным средством. Особенно часто это приходится делать перед перекрестками на красный сигнал светофора или перед пешеходными переходами. Неточный выбор точки начала торможения и субъективный учет скоростного режима, тормозных характеристик транспортного средства, погодных условий и дорожного покрытия может привести к столкновению с транспортным средством, находящимся впереди. Наезд сзади - самый распространенный вид аварий. Крайне редкими являются случаи, когда водитель переднего транспортного средства, имея большой опыт вождения, визуально контролирует обстановку сзади своего транспортного средства. Предполагая возможный наезд сзади из-за нехватки тормозной дистанции останавливающегося сзади транспортного средства, такой водитель, перестраховываясь, отпускает тормоза и перемещает свой автомобиль вперед, оставляя при торможении своего транспортного средства расстояние перед впереди стоящим транспортным средством.Most drivers, in the absence of modern driver assistance systems in the vehicles they drive, such as ADAS (Advanced driver-assistance systems - advanced driver assistance system), automatic piloting and traffic situation control, independently assess the safe distance in front of their vehicle and choose the braking mode themselves in front of a stopped or stationary vehicle. Especially often this has to be done before intersections at a red traffic light or before pedestrian crossings. Inaccurate selection of the starting point of braking and subjective consideration of speed, braking characteristics of the vehicle, weather conditions and road surface can lead to a collision with a vehicle in front. Rear-end collisions are the most common type of accident. It is extremely rare that the driver of the front vehicle, having extensive driving experience, visually controls the situation behind his vehicle. Assuming a possible collision from behind due to a lack of braking distance of the vehicle stopping behind, such a driver, being reinsured, releases the brakes and moves his car forward, leaving a distance in front of the vehicle in front when braking his vehicle.

Современные системы полуавтоматического или полностью автоматического пилотирования транспортных средств на дорогах общего пользования имеют достаточно большой арсенал функций, помогающих водителю избегать столкновения с транспортным средством спереди. Они контролируют дистанцию до впереди движущегося транспортного средства и повторяют скоростной режим переднего транспортного средства, что в свою очередь полностью исключает попутное столкновение. Среди известных систем - это адаптивный круиз контроль (АСС - Adaptive Cruise Control). В перечень систем также можно включить систему автоматического торможения, имеющую различные фирменные названия у авто-производителей, суть которых заключается в автоматическом торможении транспортных средств при обнаружении препятствия спереди (транспортные средства, пешеходы или животные). Все системы работают на основе современных технологий, таких как Радар (Radar - Radio detection and ranging), Лидар (Lidar - Light Detection and Rangin), камеры и ультразвуковые датчики. (http://systemsauto.ru/active/acc.html).Modern systems for semi-automatic or fully automatic piloting of vehicles on public roads have a fairly large arsenal of functions that help the driver avoid a collision with a vehicle in front. They control the distance to the vehicle in front and repeat the speed of the front vehicle, which in turn completely eliminates a passing collision. Among the well-known systems is adaptive cruise control (ACC - Adaptive Cruise Control). The list of systems can also include an automatic braking system, which has various brand names from auto manufacturers, the essence of which is the automatic braking of vehicles when an obstacle is detected in front (vehicles, pedestrians or animals). All systems work on the basis of modern technologies, such as Radar (Radar - Radio detection and ranging), Lidar (Lidar - Light Detection and Rangin), cameras and ultrasonic sensors. (http://systemsauto.ru/active/acc.html).

В настоящее время наиболее известен способ предупреждения и сокращения последствий от неизбежного столкновения сзади, который реализован в системе Rear Collision Warning (RCW) от Volvo. Согласно этому способу рассчитывают скорость и направление автомобиля, следующего сзади, и при опасности столкновения предупреждают водителя этого автомобиля частыми мигающими сигналами аварийных фар. При невозможности избежать столкновения автоматически подтягивают преднатяжители ремней безопасности передних сидений, изменяют угол наклона спинок сидений, чтобы удержать пассажиров и водителя на месте и свести к минимуму вероятность травм. Если же наезд сзади угрожает автомобилю, когда он стоит на месте, активируют тормоза автомобиля, чтобы снизить ускорение при движении автомобиля вперед от удара сзади. (https://quto.ru/volvo/xc90/ii/suv5d/features/11409); (https://www.volvocars.com/ru/support/manuals/xc90/2017w46/podderzhka-voditelya/rear-collision-warning/rear-collision-warning).Currently, the best known way to prevent and reduce the consequences of an imminent rear collision, which is implemented in the Rear Collision Warning (RCW) system from Volvo. According to this method, the speed and direction of the car following behind are calculated, and in case of a risk of collision, the driver of this car is warned by frequent flashing emergency headlights. When a collision cannot be avoided, the front seat belt pretensioners are automatically tightened and the seatback angle is adjusted to keep passengers and the driver in place and minimize the chance of injury. If a rear-end collision threatens the vehicle while stationary, the vehicle's brakes are applied to reduce forward acceleration from the rear impact. (https://quto.ru/volvo/xc90/ii/suv5d/features/11409); (https://www.volvocars.com/ru/support/manuals/xc90/2017w46/podderzhka-voditelya/rear-collision-warning/rear-collision-warning).

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является способ ухода от попутного столкновения, реализованный в системе аварийного рулевого управления (Emergency Steer Assist, ESA). Данный способ применяют в случае, когда уже пройдена граница торможения и экстренное безаварийное торможение уже невозможно, тогда автоматически производят аварийный поворот автомобиля. Способ аварийного рулевого управления реализован на базе существующих систем автомобиля, таких как адаптивный круиз-контроль (АСС), видеокамер и др. Информацию от датчиков, установленных на автомобиле, передают в электронный блок управления и анализируют дорожную ситуацию, при необходимости принимают решение об активации аварийного поворота и формируют управляющие команды на исполнительные устройства. В этом способе при недостаточности дистанции тормозного пути транспортное средство резко направляют (выворачивают руль) в сторону соседней свободной полосы. (http://systemsauto.ru/active/emergency_steer_assist.html).Closest to the proposed technical solution is a method of avoiding a passing collision, implemented in the emergency steering system (Emergency Steer Assist, ESA). This method is used in the case when the braking limit has already been passed and emergency accident-free braking is no longer possible, then an emergency turn of the car is automatically performed. The emergency steering method is implemented on the basis of existing vehicle systems, such as adaptive cruise control (ACC), video cameras, etc. Information from the sensors installed on the vehicle is transmitted to the electronic control unit and the traffic situation is analyzed, if necessary, a decision is made to activate the emergency rotation and form control commands to the actuators. In this method, if the braking distance is insufficient, the vehicle is sharply directed (the steering wheel is turned) towards the adjacent free lane. (http://systemsauto.ru/active/emergency_steer_assist.html).

Несмотря на то, что известный способ позволяет избежать наезда сзади на впереди стоящее транспортное средство из-за нехватки дистанции тормозного пути для полной безаварийной остановки, недостатком этого способа являются невозможность использования его в плотном городском потоке и на узких дорогах. Также способ основан на сложном алгоритме действий, позволяющем использовать его только при наличии специальных свободных разделительных полос, редко встречающихся в реальных дорожных условиях.Despite the fact that the known method makes it possible to avoid a rear-end collision with a vehicle in front due to the lack of a braking distance for a complete accident-free stop, the disadvantage of this method is the impossibility of using it in dense city traffic and on narrow roads. Also, the method is based on a complex algorithm of actions that allows it to be used only if there are special free dividing lanes that are rarely found in real road conditions.

Задачей изобретения является создание дополнительного тормозного пути для сзади движущегося транспортного средства для его полной безаварийной остановки в случае его вероятного столкновения со стоящим или останавливающимся транспортным средством, находящимся перед ним.The objective of the invention is to create an additional braking distance for a moving vehicle behind for its complete accident-free stop in the event of a possible collision with a standing or stopping vehicle in front of it.

Технический результат заключается в повышении безопасности движения транспортных средств, движущихся по одной полосе и останавливающихся друг за другом в ситуациях нехватки тормозной дистанции между ними для безаварийной остановки или сближения из-за разности скоростей в потоке.The technical result consists in improving the traffic safety of vehicles moving along the same lane and stopping one after another in situations where there is not enough braking distance between them for an accident-free stop or convergence due to a speed difference in the stream.

Поставленная задача решается тем, что в способе предотвращения столкновения транспортных средств на стоящем или останавливающемся транспортном средстве измеряют дистанцию и скорость сближения с ним сзади движущегося и тормозящего транспортного средства, вычисляют ускорение торможения и прогнозируют его тормозной путь до полной безаварийной остановки сзади, в случае нехватки длины тормозного пути сравнивают ее величину со свободным расстоянием перед стоящим или останавливающимся транспортным средством и, в случае неизбежного наезда сзади, обеспечивают автоматическое перемещение стоящего или останавливающегося транспортного средства вперед на возможное в данной дорожной ситуации безопасное расстояние.The problem is solved by the fact that in the method of preventing a collision of vehicles on a stationary or stopping vehicle, the distance and speed of approach to it from behind a moving and braking vehicle are measured, the braking acceleration is calculated and its braking distance is predicted to a complete accident-free stop at the rear, in case of lack of length braking distance is compared with the free distance in front of a standing or stopping vehicle and, in the event of an unavoidable rear collision, the standing or stopping vehicle is automatically moved forward to a safe distance possible in a given traffic situation.

Реакция человека на опасность непредсказуема, в то время как автоматическое перемещение транспортного средства вперед на максимально возможное в данной дорожной ситуации безопасное расстояние позволяет с максимальной оперативностью избежать аварийную ситуацию и тем самым повысить безопасность движения транспортных средств, движущихся по одной полосе и останавливающихся друг за другом.The human reaction to danger is unpredictable, while the automatic movement of the vehicle forward to the maximum possible safe distance in a given traffic situation makes it possible to avoid an emergency as quickly as possible and thereby increase the safety of vehicles moving along one lane and stopping one after another.

Изобретение поясняется примером, изображенным на схеме, на которой показано приближение с вероятным столкновением к стоящему или останавливающемуся транспортному средству «А» сзади движущегося и тормозящего транспортного средств «В», длина его тормозного пути, а также расстояние, на которое может переместиться вперед транспортное средство «А» для создания дополнительного тормозного пути движущемуся сзади и тормозящему транспортному средству «В». На схеме показано транспортное средство «С», находящееся перед транспортным средством «А», в качестве препятствия, относительно которого в случае нехватки длины тормозного пути сравнивают ее величину со свободным расстоянием перед стоящим или останавливающимся транспортным средством. На практике перед транспортным средством «А» может находиться не обязательно транспортное средство «С», но и, например, пешеход или какие-либо препятствия, устанавливающие жесткие ограничения, связанные с безопасностью других участников дорожного движения.The invention is illustrated by the example shown in the diagram, which shows the approach with a likely collision to a standing or stopping vehicle "A" behind a moving and braking vehicle "B", the length of its braking distance, as well as the distance that the vehicle can move forward "A" to create an additional braking distance for the vehicle "B" moving behind and braking. The diagram shows vehicle "C" in front of vehicle "A" as an obstacle against which, in the event of a lack of braking distance, its value is compared with the free distance in front of a standing or stopping vehicle. In practice, in front of the vehicle "A" may not necessarily be the vehicle "C", but, for example, a pedestrian or any obstacles that establish severe restrictions related to the safety of other road users.

Способ реализован в устройстве для предотвращения столкновения транспортных средств, движущихся по одной полосе и останавливающихся друг за другом.The method is implemented in a device for preventing collision of vehicles moving along one lane and stopping one after another.

Устройство состоит из блока управления 1, установленного на транспортном средстве «А», датчика 2 установленного на задней части транспортного средства «А» для измерения расстояния до транспортного средства «В». В качестве датчика может быть использован прибор измерения расстояния до объекта различного типа (Радар, Лидар или др.), имеющий возможность измерить расстояние до объекта и фиксировать его приближение и удаление для вычисления относительной скорости (сближения или удаления), необходимой для вычисления ускорения торможения. Блок управления 1 состоит из различных электронных элементов, собранных в одном корпусе с целью обработки входящих и выработки исходящих управленческих или информационных сигналов, передающихся в блок управления автопилотом или адаптивным круиз - контролем 3. Блок 1 подключен к электросети транспортного средства 4 и к блоку 3. К блоку 1 подключен датчик 2. К блоку 3 подключены датчики 5, определяющие расстояние до транспортного средства «С», находящегося перед транспортным средством «А». Транспортное средство «А» снабжено источниками свечения стоп-сигналов 6 и устройством оповещения 7, установленным в его кабине для оповещения водителя световым и/или звуковым сигналом.The device consists of a control unit 1 installed on the vehicle "A", a sensor 2 installed on the rear of the vehicle "A" to measure the distance to the vehicle "B". As a sensor, a device for measuring the distance to an object of various types (Radar, Lidar, etc.) can be used, which has the ability to measure the distance to the object and record its approach and distance in order to calculate the relative speed (approach or distance) necessary to calculate the deceleration acceleration. Control unit 1 consists of various electronic elements assembled in one housing in order to process incoming and generate outgoing control or information signals transmitted to the autopilot or adaptive cruise control unit 3. Unit 1 is connected to the vehicle's electrical network 4 and to unit 3. Sensor 2 is connected to block 1. Sensors 5 are connected to block 3, which determine the distance to the vehicle "C" in front of the vehicle "A". The vehicle "A" is equipped with brake light sources 6 and an alert device 7 installed in its cab to alert the driver with a light and/or sound signal.

Устройство работает следующим образом: На транспортном средстве «А» блок управления 1, подключенный к электросети 4 и к штатному блоку управления автопилотом или адаптивным круиз - контролем 3, принимает в интервальном режиме (зависит от возможностей датчика) от датчика 2 информацию о дистанции до транспортного средства «В», обрабатывает ее и в соответствии с программой определяет скорость сближения с ним и ускорение торможения и прогнозируют его тормозной путь до полной безаварийной остановки сзади и, на основании полученной информации вычисляет вероятность наезда сзади из-за нехватки длины тормозного пути. Функция включается в момент начала торможения и свечения стоп-сигналов 6 транспортного средства «А». Датчики 5, подключенные к штатному блоку 3, определяют расстояние до транспортного средства «С». После начала торможения транспортного средства «А» блок управления 1 после обработки информации от датчика 2 сравнивает данные вычисления длины тормозного пути транспортного средства «В» с дистанцией до него сзади. Если вычисленная блоком 1 длина тормозного пути превышает расстояние до транспортного средства «В» и вероятность наезда сзади обозначается как «ДА», то информация поступает в блок 3 для обработки полученного сигнала в управляющий, воздействующий на органы управления транспортным средством «А» с целью перемещения его вперед, без выключения стоп-сигналов 6, на минимально безопасное расстояние до транспортного средства «С».The device works as follows: On vehicle "A", control unit 1, connected to the power supply 4 and to the standard control unit of the autopilot or adaptive cruise control 3, receives in interval mode (depending on the capabilities of the sensor) from sensor 2 information about the distance to the vehicle means "B", processes it and, in accordance with the program, determines the speed of approach to it and the acceleration of braking, and predicts its braking distance to a complete accident-free stop at the rear and, based on the information received, calculates the probability of a rear collision due to a lack of braking distance. The function is activated at the moment of the beginning of braking and the glow of brake lights 6 of the vehicle "A". Sensors 5 connected to the standard unit 3 determine the distance to the vehicle "C". After the vehicle "A" starts braking, the control unit 1, after processing the information from the sensor 2, compares the calculation data of the braking distance of the vehicle "B" with the distance behind it. If the braking distance calculated by block 1 exceeds the distance to the vehicle "B" and the probability of a collision from behind is indicated as "YES", then the information enters block 3 to process the received signal to the control, which acts on the controls of the vehicle "A" in order to move forward, without turning off the brake lights 6, at the minimum safe distance to the vehicle "C".

Блок 3 определяет это расстояние и длину возможного перемещения на основании информации, полученной от датчиков 5. При этом, в случае ответа «ДА», в кабине транспортного средства «А», с целью информирования пассажиров устройство 7 подает звуковой сигнал. Если предполагаемая длина тормозного пути транспортного средства «В» короче расстояния до него, и обозначается как «НЕТ», то режим работы системы сохраняется до полной остановки транспортного средства «В» (скорость его относительного движения равна ~0 м/с) и деактивируется с началом движения транспортного средства «А».Block 3 determines this distance and the length of the possible movement based on information received from sensors 5. In this case, if the answer is "YES", in the cabin of the vehicle "A", in order to inform passengers, the device 7 gives a sound signal. If the estimated braking distance of the vehicle "B" is shorter than the distance to it, and is designated as "NO", then the system operation mode is maintained until the vehicle "B" comes to a complete stop (its relative speed is ~0 m/s) and is deactivated with the start of vehicle A.

Claims

A method for preventing a collision of vehicles stopping one after another when moving in the same lane, characterized in that the stopped vehicle measures the distance and speed of approach to it from behind the braking vehicle, calculates the braking acceleration and predicts its braking distance to a complete accident-free stop at the rear, in case of insufficient braking distance, its value is compared with the free distance in front of the stopped vehicle and, in the event of an unavoidable rear collision, the stopped vehicle is automatically moved forward to the safe distance possible in this traffic situation.