[发明专利]一种露天矿区交叉路口车辆通行控制方法

权利要求书

1.一种露天矿区交叉路口车辆通行控制方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤1，车辆在矿区上行驶时，通过无线通信实时与调度中心连接，保持通信；

步骤2，车载定位单元将自车位置、速度信息采集后通过无线通信发送至调度中心；

步骤3，调度中心根据车辆位置，结合矿区地图信息，将车辆未来行驶的道路的坡度传给车辆；

步骤4，车辆计算自车的最小刹车距离以及预约距离；

步骤5，当车辆与交叉路口距离小于计算得到的预约距离时，车辆向调度中心进行预约，调度中心计算是否允许车辆通过交叉路口；

步骤6，调度中心处理车辆的预约请求；

步骤7，判断车辆是否预约成功，若否前往步骤8，若是则前往步骤9；

步骤8，如果没有前车，车辆就以能够匀减速至交叉路口停止线的减速度减速，如果有前车，车辆还得考虑与前车保持安全距离，执行减速方案后，再前往步骤5；

步骤9，车辆以预约的速度进行行驶，通过交叉路口，当车辆完全通过交叉路口后，给调度中心发送通过信息，消除之前的预约；

所述步骤3中确定车辆未来行驶的道路的坡度的方法为：获取车辆的GPS位置信息，根据预先存储的地图信息获取道路坡度α，并约定上坡为正，下坡为负；所述步骤4中计算自车的最小刹车距离的步骤为：

步骤4.1，计算车辆空载行驶时的动力学方程，车辆根据空载质量m在平路上行驶计算的动力学方程为：

其中，a是车辆空载时的最大减速度，v₀为车辆的初始速度以及S_min是车辆的空载平路行驶时的最小制动距离；

步骤4.2，计算车辆装载行驶时的动力学方程，车辆装载行驶时，紧急制动时的纵向动力学方程为：

F_b，max+αm′g＝m′a′；

其中，m′为车辆的装载时的总质量，a′是车辆装载时的最大减速度，g为重力加速度；

步骤4.3，结合车辆空载行驶与装载行驶的动力学方程，可以得到车辆装载的最大减速度为：

那么最终可以得到最小刹车距离为

2.根据权利要求1所述的露天矿区交叉路口车辆通行控制方法，其特征在于：所述步骤5中车辆的预约距离计算方法为：

步骤5.1，考虑车辆满载与上下坡不同状态，预约距离应该有所不同，上坡时应优先下坡，满载时优先于空载，设定预约优先因子为：

k＝p(1+bcα)；

其中，p为考虑预约距离与最小制动距离放大关系且值大于1的因子，b为上坡与下坡优先关系且值大于1的因子，c为满载质量与空载质量之比；

步骤5.2，考虑自动驾驶车辆和人工驾驶车辆混合场景下的反应时间，可计算相应的预约距离为：

S_r＝k(v₀ρ+S′_min)；

其中，ρ为反应时间。

3.根据权利要求1或2所述的露天矿区交叉路口车辆通行控制方法，其特征在于：所述步骤6中的调度中心处理车辆的预约请求的具体方法为：

步骤6.1，为保证车辆的绝对安全，如果与交叉路口的距离S小于预约距离S_r时，那么预约优先权最高，需要直接认定为接收申请，前往步骤9，否则，前往步骤6.2；

步骤6.2，调度中心判断该车辆的前车是否已被拒绝申请，若是，直接拒绝且前往步骤8，若否，前往步骤6.3；

步骤6.3，根据车辆请求的速度和车辆位置计算车辆进入交叉路口的时间以及退出时间，在矿区内为保证安全都以匀速方案行驶，其中进入交叉路口的时间可计算为：

退出交叉路口的时间为：

其中，t₀为当前时间，d为交叉路口驶入地到驶出地的距离，l为车辆的长度；

步骤6.4，将估计的进入和退出的时间窗与已有的预约信息进行比对，判断是否有重叠，若有拒绝申请且前往步骤8，若否则接收申请。

4.根据权利要求3所述的露天矿区交叉路口车辆通行控制方法，其特征在于：所述步骤6.4中的判断时间窗重叠的方法为：

步骤6.4.1，将已经接受预约的时间窗以时间顺序排列编号并记为1，2，3......N，令其中表示对向下取整，得到第z个时间窗的进入时间和退出时间

步骤6.4.2，比较与t_in，如果则前者比待接收时间窗的车辆晚进入交叉路口，再判断t_out是否小于等于如果是，那么前往步骤6.4.3，如果否，那么拒绝申请；如果表明时间窗有重叠，拒绝该申请；如果则前者比待接收时间窗的车辆早进入交叉路口，再判断t_in是否大于等于如果是，那么前往步骤6.4.4，如果否，那么拒绝申请；

步骤6.4.3，如果那么接收申请，否则令前往步骤6.4.2；

步骤6.4.4，如果那么接收申请，否则令前往步骤6.4.2。