[发明专利]基于车路、车车通信的高速公路施工区交通协调控制方法

说明书

技术领域

本发明属交通安全服务领域，涉及一种基于车路、车车通信技术进行高速公路施工区域交通协调控制的方法，提高施工区交通的通行效率和安全。本发明也适用于交通事故造成的部分车道封闭情况下的交通协调控制。

背景技术

随着我国高速公路通车里程不断增加和交通量快速增长，高速公路养护、升级改造和扩建工程日益繁重。在高速公路养护施工过程中要封闭一部分车道，但交通并未中断，因此，极易导致公路施工作业区路段车辆运行环境恶化，发生事故、拥堵等现象，从而使施工作业区的行车安全和交通效率大幅度下降。

2001～2010年美国交通事故死亡人数共293310人，其中养护施工区交通事故死亡人数共9198人，占总死亡人数的3.14％，近10年，施工区的死亡人数以每年34％的速度增加，此外，根据美国联邦公路管理局(FHWA)统计，施工区导致的交通拥挤，一般可占拥挤总量的24％。传统的提高施工区通行效率和安全的主要方法是采用多级限速的方式，即在公路施工工作区前连续设置限速标志，提醒车辆减速到限制速度。这种静态消极的控制方法不能根据实时交通情况来动态调节车辆的运行状态，难以从根本上解决施工区的通行效率和安全问题。

车路、车车通信技术的出现为施工区通行效率和安全的提升提供了有效的技术手段。它通过车路、车车通信，在车辆间和车路间的高速移动中为用户提供安全预警等各种服务。美国白宫2015年10月发布的新的美国创新战略中将先进汽车技术作为一项重要的技术创新，车联网是其中一个重要的组成部分。美国交通运输部2015年发布的智能交通战略研究计划中，基于5.9GHz专用短程通信的车车、车路互联技术提高道路交通的安全性是其中最重要的内容，预计通过车联网技术可以降低82％潜在的道路安全事故。

变道合流是高速公路施工路段一个最重要行车特性。由于占道施工部分车道被迫关闭，车辆在封闭作业区前必须转移到未封闭车道上，越接近作业区，可供合流的机会越小，合流越困难。施工区交通事故主要是由强行合流引起，封闭车道车辆换道时干扰目标车道车辆行驶，易与目标车道车辆发生冲突，其中强行合流造成的事故占60％。同时也会由于车辆的驶入造成非封闭车道行车缓慢形成拥堵。因此，本发明针对即将进入施工区车辆的换道合流情况进行协调控制方法进行设计，提高施工区区域交通通行效率和安全。

发明内容

本发明提出了一种基于车路、车车通信进行施工区交通协调控制的新方法。本发明也适用于交通事故造成的部分车道封闭情况下的交通协调控制。该方法采用车车、车路通信技术，将前方道路施工及交通状态信息在施工区与车辆、车辆与车辆之间进行传输交换，车辆根据这些信息通过控制协调算法计算并预测施工区前方车辆换道合流时可能引发的安全冲突和干扰，通过声音或文字预警提示驾驶人员提前调整车辆的驾驶行为，使车辆提前顺利换道合流，提高道路的通行效率，减少事故拥堵的发生的几率。本方法也可以与自动驾驶车辆结合，根据计算结果自动控制车辆驾驶行为。

本发明是在满足车路、车车通信环境下实现的，通信范围为1000米，通信频率为10次/秒。施工区入口位置安装有支持定位和通信功能的路侧设备，施工区路侧设备通过车路通信实时向即将进入施工区的车辆发送施工区预警信息，包括施工区入口位置，车道封闭等信息；道路车辆安装有支持车辆定位和车车、车路通信的车载终端，车载终端实时采集车辆行驶信息，车辆通过车车通信向周边车辆发送自己的位置、速度等信息。车辆在接收到其它车辆传来的信息后，按照本发明专利描述的协调控制方法进行信息处理。将处理得到的行驶建议通过车载终端对驾驶人员进行预警，使驾驶人员及时调整驾驶行为，提高通行效率和减少安全风险。

定义施工区协调控制区域长度为L_G，封闭车道车辆A沿道路方向相对施工区入口位置为L_A，车长为d_A，车速为V_A；非封闭(目标)车道车辆B沿道路方向相对施工区入口位置为L_B，车长为d_B，速度为V_B。车辆A与目标车道后车的安全车距d_AF,与目标车辆前车的安全车距d_AL，车辆间安全车距为L_S。S_B和S_A分别为在T时间内车辆B和车辆A的移动距离。车辆A相对于车辆B移动的距离为S_AB。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案，该方法包括以下工作流程：