[发明专利]动态相对安全车距的实时计算方法及其应用

说明书

技术领域

本发明属于载运工具跟驰运行控制技术领域，具体涉及到相对制动模式下安全车距的动态计算问题，提出一套新的适用于前、后载运工具全速域任意速差范围的安全车距动态计算方法，为载运工具跟驰行为质量评估、优化提供重要依据。

背景技术

图1描述了Vehicle2跟随Vehicle1以速度v₀匀速行驶的情况下，当Vehicle1减速停车时，Vehicle2必须采取因应措施减速停车。设Vehicle1减速开始时刻为初始时刻，那么L₁为Vehicle1运行距离，L₂为Vehicle2运行距离，L为两车之间的间距，ΔL为保证安全行车所必须的富裕间距。

由图1可知，某一跟驰速度情况下，安全跟驰车距(简称“安全车距”)的计算公式为

L=L₂-L₁+ΔL    (式1)

可以看出，除了线路状况等因素外，安全车距的大小与载运工具的性能、运行状态、控制策略等因素存在密切的关系。

载运工具以某一固定速度和固定间距稳态跟驰运行过程中：若实际车距超出安全车距太大，安全性足以保证，但线路运能得不到充分的利用；若实际车距小于安全车距，行车密度虽然可以得到增加，但安全上存在较大的风险。

载运工具跟驰运行控制，必须首先和充分考虑跟驰运行过程中有效避免冲突的安全性，进而考虑其跟驰行为的高效性和平稳(舒适)性。因此，安全车距不仅是评估载运工具跟驰行为质量的重要依据，而且也是载运工具行为调整时如何进行控制的基础数据之一。

目前，安全车距的计算主要有两种方法：基于绝对制动模式的安全车距(简称“绝对安全车距”)计算方法和基于相对制动模式的安全车距(简称“相对安全车距”)计算方法。绝对安全车距计算方法，是以前方某一固定位置为目标停车点，计算载运工具当前状态下应与该目标点保持的距离，故式(1)中取L₁=0，即可得绝对安全车距计算公式：

L_absolute=L₂+ΔL    (式2)

相对安全车距计算方法，是以前方载运工具停车时的尾部位置为目标停车点，需要考虑前方载运工具减速停车运行的一段距离，故式(1)可以作为相对安全车距计算公式。相比较而言，相对安全车距计算方法较为复杂，但有助于进一步增加行车密度，提高线路运能的充分利用的程度。

就绝对安全车距而言，尽管不同的减速停车策略会有不同的值与之对应，但综合考虑安全性、高效性和车辆减速运行的平稳(舒适)性，必存在一最佳绝对安全车距，故文中不做特别说明，“绝对安全车距”均指“最佳绝对安全车距”。同理，在“最佳绝对安全车距”的基础上，就可以根据前车Vehicle1的运行状态和将采取的控制策略，计算得到(最佳的)相对安全车距。

但是，由传统“相对安全车距计算方法”得到的“相对安全车距”，是在前、后载运工具以某一固定速度匀速跟驰运行的条件下计算而得，实际跟驰运行过程中前、后载运工具的速度，可能在大部分时间里，并不总是保持完全一致。另一方面，“相对安全车距”与前、后载运工具的运行状态和控制策略等因素密切相关，后车Vehicle2在不知道前车Vehicle1的运行状态、控制策略的情况下，特别是前后载运工具运行速度不一致的情况下，应以怎样的“相对安全车距”作为行为调整的依据？确实存在传统计算方法与跟驰运行控制需求不相适应的缺陷。

传统计算方法存在的另一突出问题在于：对前、后载运工具的控制策略，没有给出明确的界定。由于前、后载运工具可采取不同的控制策略，其减速停车距离L₁、L₂也会呈现出纷繁的复杂性，造成安全车距与前、后载运工具的速度及控制策略之间函数关系的定义域和值域均为无限多值空间，难以穷尽前、后载运工具在某一跟驰状态下应保持的安全车距，如果不加以(严格)界定，则很难确定一个可以遵循的、可行的“安全车距”行业标准。

“相对安全车距”只有真实反映前、后载运工具在跟驰运行过程中运行状态和控制策略等因素实时变化，才能作为跟驰行为质量评判和进行行为调整的重要依据之一；“相对安全车距”的计算方法，必须考虑运输环境的复杂性和工程实施的可行性，一般遵循“安全第一”的原则，以最不利情况作为约束条件。这是“相对安全车距”能够运用于载运工具跟驰运行控制，发挥“基于相对制动模式的安全车距计算方法”优势的前提条件，也是本发明的目的所在。

发明内容