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CN112419724A - 一种车辆行驶状态与特殊路段相结合的预警方法和系统 - Google Patents

一种车辆行驶状态与特殊路段相结合的预警方法和系统 Download PDF

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CN112419724A
CN112419724A CN202011304733.6A CN202011304733A CN112419724A CN 112419724 A CN112419724 A CN 112419724A CN 202011304733 A CN202011304733 A CN 202011304733A CN 112419724 A CN112419724 A CN 112419724A
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刘良伟
张红龙
张睿
李敏
赵章宗
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Chongqing Tongtochi Information Technology Co Ltd
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Abstract

本发明提供一种车辆行驶状态与特殊路段相结合的预警方法和系统，包括以下步骤：获取车辆属性及实时状态信息和车辆通行路线；查询所述通行路线中是否包含特殊路段，所述特殊路段包括弯道路段、上坡路段和下坡路段；若所述车辆通行路线中包含特殊路段，则获取特殊路段信息，将所述车辆属性及实时状态信息和特殊路段信息进行信息融合，计算出车辆在特殊路段中的安全行驶信息；根据所述车辆进入特殊路段时的行驶信息对比所述安全行驶信息，判断车辆当前行驶状态是否存在异常；若车辆当前行驶状态存在异常，则向车辆发送对应的提示信号。本发明能够对即将进入或处在特殊路段的车辆进行实时监控和预警，提高车辆安全通行特殊路段的概率。

Description

一种车辆行驶状态与特殊路段相结合的预警方法和系统
技术领域
本发明涉及道路交通安全技术领域，尤其涉及一种车辆行驶状态与特殊路段相结合的预警方法和系统。
背景技术
我国地势西高东低，山地、高原和丘陵约占全国土地总面积的三分之二，以及受到经济条件限制等原因，这些地区的公路存在大量连续下坡路段(甚至在连续几千米至几十千米内使用连续下坡的纵断面线形)或弯道路段或两者结合的路段，往往这些路段频繁发生事故，且多是车毁人亡的重特大恶性交通事故，给社会和个人都带来了巨大损失。
由于驾驶员因无法提前预知特殊路段信息或者在知道有特殊路段但不能根据车辆本身及行驶状态进行很好的车速控制，如在长距离下坡路段意识到车速过快时，驾驶员通常会频繁的高强度使用刹车，这样容易导致刹车系统出现制动热衰退的故障，导致刹车失灵，从而发生不可挽回的重大生命财产损失事故。又如，车辆通过弯道路段时，受道路的弯道半径、道路的摩擦系数和自身质量等因素的影响，安全行车速度会呈现差异性，车辆因载货或载客引起质量增重，则应在准备通过弯道前适当降速，否则事故发生几率成几何数增加，结果将是致命的。
而随着车用无线通信技术的发展，道路交通也逐渐走向智能化，大量的智能化辅助设施已投入使用，有效的提升了道路信息和车辆信息的感知能力及其获取的实时性，为从最大程度上解决当前存在的问题以保障特殊车辆通过特殊路段的安全性提供了有力的技术支撑手段。
发明内容
基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种车辆行驶状态与特殊路段相结合的预警方法和系统。
一种车辆行驶状态与特殊路段相结合的预警方法，包括以下步骤：获取车辆属性及实时状态信息和车辆通行路线；查询所述通行路线中是否包含特殊路段，所述特殊路段包括弯道路段、上坡路段和下坡路段；若所述车辆通行路线中包含特殊路段，则获取特殊路段信息，将所述车辆属性及实时状态信息和特殊路段信息进行信息融合，计算出车辆在特殊路段中的安全行驶信息；根据所述车辆进入特殊路段时的行驶信息对比所述安全行驶信息，判断车辆当前行驶状态是否存在异常；若车辆当前行驶状态存在异常，则向车辆发送对应的提示信号。
在其中一个实施例中，当所述车辆通行路线中的特殊路段为弯道路段时，获取弯道路段信息、车辆空载质量、车辆当前行驶速度和方向，根据当前弯道路段车辆空载时的安全行车速度和车辆当前总质量，判断车辆行驶状态；其中，在所述车辆当前总质量超过所述车辆空载质量时，重新计算安全行车速度，若车辆当前行驶速度超过所述重新计算的安全行车速度时，向车辆发送警告信息，所述警告信息至少包含适合当前状况的安全行车速度建议范围。
在其中一个实施例中，当所述车辆通行路线中的特殊路段为弯道路段时，获取弯道路段信息、车辆当前行驶速度和方向，根据车辆的车身中轴线的延长线与弯道外侧边之间的较小的夹角的变化，判断车辆行驶状态；其中，若所述夹角一直不变，则表示车辆始终处于直行状态，向车辆发出处于弯道的提示信号；若所述夹角逐渐变大，则表示车辆转向错误，向车辆发出转向错误的提示信号；若所述夹角逐渐变小至夹角为零，则表示车辆顺利转向，至车身与道路平行。
在其中一个实施例中，当所述车辆通行路线中的特殊路段为上坡路段时，在车辆进入所述上坡路段之前，计算出上坡路段所需的最小速度，并向车辆发送即将进入上坡路段的提示信号和上坡路段所需的最小速度。
在其中一个实施例中，所述计算出上坡路段所需的最小速度具体包括：获取所述上坡路段的坡度、车辆重量、车辆当前行驶速度和车辆当前速度下无坡度所需的功率；计算出车辆上坡时需要的补偿功率为：
P补＝mgsinα·v， (1)
式(1)中，P补为补偿功率，m为车辆重量，g为重力加速度，α为上坡路段的坡度，v为车辆当前行驶速度；
根据所述补偿功率计算出车辆在上坡路段中所需的最小速度为：
Figure BDA0002787999440000031
式(2)中，Vmin为上坡路段中所需的最小速度，V为车辆当前速度，P0为车辆当前速度下无坡度所需的功率。
在其中一个实施例中，当所述车辆通行路线中的特殊路段为下坡路段时，获取下坡路段的总长度以及下坡路段的坡度，检测到所述坡度大于5％且所述下坡路段总长度大于50米时，向车辆发送即将进入下坡路段的提示信号和下坡路段的总长度与坡度。
在其中一个实施例中，在所述查询所述车辆通行路线中是否包含特殊路段之后，在所述向车辆发送对应的提示信号之前，还包括：判断车辆是否进入或仍处在所述特殊路段范围内，若仍处在所述特殊路段范围内，进行上述信息融合、计算和判断操作；反之，则继续检测车辆位置与所述特殊路段之间的距离关系。
在其中一个实施例中，所述判断车辆是否进入或仍处在所述特殊路段范围内具体包括：根据车辆实时状态信息获取车辆当前位置，根据所述车辆当前位置进行地图匹配，判断车辆是否进入或仍处在所述特殊路段范围内；或根据车辆是否仍然在所述特殊路段所设的路侧设备的信号覆盖范围内，判断车辆是否进入或仍处在所述特殊路段范围内。
一种车辆行驶状态与特殊路段相结合的预警系统，包括：信息获取模块，用于获取车辆属性及实时状态信息和车辆通行路线；路段查询模块，用于查询所述通行路线中是否包含特殊路段，所述特殊路段包括弯道路段、上坡路段和下坡路段；信息计算模块，用于在所述车辆通行路线中包含特殊路段时，获取特殊路段信息，将所述车辆属性及实时状态信息和特殊路段信息进行信息融合，计算出车辆在特殊路段中的安全行驶信息；状态判断模块，用于根据所述车辆进入特殊路段时的行驶信息对比所述安全行驶信息，判断车辆当前行驶状态；信号发送模块，用于在车辆当前行驶状态异常时，向车辆发送对应的提示信号。
上述一种车辆行驶状态与特殊路段相结合的预警方法，通过获取车辆属性及实时状态信息和车辆通行路线，并查询车辆通行路线中是否包含特殊路段，若车辆通行路线中包含特殊路段，则获取特殊路段中的信息，将车辆属性及实时状态信息和特殊路段信息进行信息融合，计算出车辆在特殊路段中的安全行驶信息，根据车辆进入特殊路段时的行驶性对比安全行驶信息，判断车辆当前行驶状态，若车辆当前行驶状态存在异常，则向车辆发送对应的提示信息，能够提前获取通行路线中的特殊路段信息，并根据不同的车辆计算出对应的安全行驶信息，并对进入特殊路段的车辆进行实时的监控，在检测到车辆行驶状态存在异常时，及时向车辆发送提示信息，降低事故产生的可能性，提高了车辆安全通行特殊路段的概率。
附图说明
图1为一个实施例中一种车辆行驶状态与特殊路段相结合的预警方法的流程示意图；
图2为一个实施例中车辆在弯道路段时的场景示意图；
图3为一个实施例中一种车辆行驶状态与特殊路段相结合的预警系统的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面通过具体实施方式结合附图对本发明做进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本实施例中提供的车辆行驶状态与特殊路段相结合的预警方法是基于信息中心、路侧设备和车载终端之间通过车用无线通信技术通信互联的情形。车用无线通信技术(Vehicle to Everything,V2X)是将车辆与一切事物相连接的新一代信息通信技术，是一系列车载通讯技术的总称。
在一个实施例中，如图1所示，提供了一种车辆行驶状态与特殊路段相结合的预警方法，包括以下步骤：
步骤S101，获取车辆属性及实时状态信息和车辆通行路线。
具体地，车辆属性可以是当前车辆类型、车辆重量或制动距离等，车辆类型包括但不限于油罐车、气罐车、集装箱车、货车、箱式货车、液罐车、长途客运车以及编队车辆；实时状态信息可以是车辆总重量、转向信息、车辆行驶速度、加速度、制动距离和车辆在道路中的位置等信息；其中可以通过车载终端的导航路径、通行证申请材料或根据车辆的位置信息在道路信息数据库中进行匹配从而获取车辆通行路线。
其中，车辆属性及实时状态信息可以通过V2I(Vehicle to Infrastructure,V2I，车与路侧设备)方式传输至路侧设备，再通过路侧设备发送至附近车辆，或者直接通过V2V(Vehicle to Vehicle,V2V，车与车)方式传输至其他车辆，、以V2N方式传送给信息中心，再通过信息中心发送至其他车辆，便于在某一车辆出现异常或发生事故之后，及时对附近车辆进行提醒，避免产生二次事故。
步骤S102，查询车辆通行路线中是否包含特殊路段，特殊路段包括弯道路段、上坡路段和下坡路段。
具体地，可以在路侧设备中查询车辆通行路线中是否包含特殊路段，也可以由路侧设备或车载终端通过车用无线通信技术在信息中心查询车辆通行路线中是否包含特殊路段。
其中，特殊路段可以是弯道路段、上坡路段或下坡路段中的至少一种。
步骤S103，若车辆通行路线中包含特殊路段，则获取特殊路段信息，将车辆属性及实时状态信息和特殊路段信息进行信息融合，计算出车辆在特殊路段中的安全行驶信息。
具体地，特殊路段信息，包括但不限于：坡的个数，各个坡度及坡长度、弯道个数、各个弯道半径；特殊路段信息可以实时的以I2V方式由路侧设备传送至过往车辆、以I2N方式由路侧设备传送给信息中心、以N2V方式由信息中心将存储的特殊路段信息传送至未来时间将会经过该路段的车辆。
具体地，在车辆通行路线中包含特殊路段时，获取特殊路段信息，将车辆属性及实时状态信息和特殊路段信息进行信息融合，提前计算出车辆在特殊路段中的安全行驶信息，该过程可以在车辆端、路侧设备或信息中心中进行，并将计算出的安全行驶信息发送至车载终端，该过程在路侧设备端时，安全行驶信息以I2V方式传送给车辆；处理过程在信息中心时，安全行驶信息以N2V方式或经N2I和I2V传送给车辆。。
其中，安全行驶信息可以是车辆行驶速度和车辆行驶方向等。
在一个实施例中，当所述车辆通行路线中的特殊路段为弯道路段时，获取弯道路段信息、车辆空载质量、车辆当前行驶速度和方向，根据当前弯道路段车辆空载时的安全行车速度和车辆当前总质量，判断车辆行驶状态；
其中，在车辆当前总质量超过所述车辆空载质量时，重新计算安全行车速度，若车辆当前行驶速度超过所述重新计算的安全行车速度时，向车辆发送警告信息，所述警告信息至少包含适合当前状况的安全行车速度建议范围。
在另一个实施例中，如图2所示，当车辆通行路线中的特殊路段为弯道路段时，获取弯道路段信息、车辆当前行驶速度和方向，根据车辆的车身中轴线的延长线与弯道外侧边之间较小的夹角的变化判断车辆行驶状态。其中，10为车身中轴线的延长线，20为弯道外侧边，θ为车身中轴线的延长线与弯道外侧边的之间较小的夹角。
具体地，在车辆过弯过程中，若该夹角一直不变，则表示车辆始终处于直行状态，则向车辆发出处于弯道的提示信号；若该夹角逐渐变大，则表示车辆转向错误，则向该车辆发出转向错误的提示信号；若该夹角逐渐变小至夹角为零，则表示车辆转向顺利，至车身与道路平行。
在一个实施例中，当车辆通行路线中的特殊路段为上坡路段时，在车辆进入上坡路段之前，计算出上坡路段所需的最小速度，并向车辆发送即将进入上坡路段的提示信号和上坡路段所需的最小速度。
具体地，可以通过获取上坡路段的坡度、车辆重量和车辆当前行驶速度，计算出车辆上坡时需要的补偿功率；根据补偿功率计算出车辆在上坡路段中所需的最小速度。
其中，补偿功率的计算方式为：
P补＝mgsinα·v， (1)
式(1)中，P补为补偿功率，m为车辆重量，g为重力加速度，α为上坡路段的坡度，v为车辆当前行驶速度。
其中，车辆在上坡路段中所需的最小速度的计算方式为：
Figure BDA0002787999440000061
式(2)中，Vmin为上坡路段中所需的最小速度，V为车辆当前速度，P0为车辆当前速度下无坡度所需的功率。
在一个实施例中，当车辆通行路线中的特殊路段为上坡路段时，获取当前路段中下坡路段总长度以及下坡路段的坡度，可以通过路侧设备或信息中心获取，然后检测到坡度在大于5％且下坡路段中长度大于50米时，向车辆发送前方即将进入下坡路段的提示信号，使得驾驶员能够提前获取下坡路段的信息，便于驾驶员合理安排车辆制动。
步骤S104，根据车辆进入特殊路段时的行驶信息对比安全行驶信息，判断车辆当前行驶状态是否存在异常。
具体地，根据车辆进入特殊路段时的行驶信息对比安全行驶信息，判断车辆当前行驶状态。在安全行驶信息为车辆速度时，获取车辆当前行驶速度，判断车辆当前行驶速度是否满足安全行驶信息中的车辆行驶速度，从而判断车辆当前行驶状态是否存在异常。
步骤S105，若车辆当前行驶状态存在异常，则向车辆发送对应的提示信号。
具体地，若车辆当前行驶状态与安全行驶信息中不符，则可以判定车辆当前行驶状态异常，向车辆发送对应的提示信号。
在本实施例中，通过获取车辆属性及实时状态信息和车辆通行路线，并查询车辆通行路线中是否包含特殊路段，若车辆通行路线中包含特殊路段，则获取特殊路段中的信息，将车辆属性及实时状态信息和特殊路段信息进行信息融合，计算出车辆在特殊路段中的安全行驶信息，根据车辆进入特殊路段时的行驶性对比安全行驶信息，判断车辆当前行驶状态，若车辆当前行驶状态存在异常，则向车辆发送对应的提示信息，能够提前获取通行路线中的特殊路段信息，并根据不同的车辆计算出对应的安全行驶信息，并对进入特殊路段的车辆进行实时的监控，在检测到车辆行驶状态存在异常时，及时向车辆发送提示信息，降低事故产生的可能性，提高了车辆安全通行特殊路段的概率。
如图3所示，提供了一种车辆行驶状态与特殊路段相结合的预警系统20，包括：信息获取模块21、路段查询模块22、信息计算模块23、状态判断模块24和信号发送模块25，其中：
信息获取模块21用于获取车辆属性及实时状态信息和车辆通行路线；
路段查询模块22用于查询车辆通行路线中是否包含特殊路段，特殊路段包括弯道路段、上坡路段和下坡路段；
信息计算模块23用于在车辆通行路线中包含特殊路段时，获取特殊路段信息，将车辆属性及实时状态信息和特殊路段信息进行信息融合，计算出车辆在特殊路段中的安全行驶信息；
状态判断模块24，用于根据车辆进入特殊路段时的行驶信息对比安全行驶信息，判断车辆当前行驶状态；
信号发送模块25，用于在车辆当前行驶状态异常时，向车辆发送对应的提示信号。
在一个实施例中，信息获取模块21还用于在车辆通行路线中的特殊路段为弯道路段时，获取弯道路段信息、车辆空载质量、车辆当前行驶速度和方向等信息；在车辆通行路线中的特殊路段为上坡路段时，获取上坡路段的坡度、车辆重量、车辆当前行驶速度和车辆当前速度下无坡度所需的功率；在车辆通行路线中的特殊路段为下坡路段时，获取下坡路段的总长度以及下坡路段的坡度。
在一个实施例中，信息计算模块23还用于在车辆通行路线中的特殊路段为上坡路段时，在车辆进入上坡路段之前计算出上坡路段所需的最小速度。
在一个实施例中，状态判断模块24还用于在车辆通行路线的特殊路段为弯道路段时，根据当前弯道路段车辆空载时的安全行车速度和车辆当前总质量，判断车辆行驶状态。
在另一个实施例中，状态判断模块24还用于在车辆通行路线的特殊路段为弯道路段时，根据车身中轴线的延长线与弯道外侧边之间的较小的夹角的变化，判断车辆行驶状态，具体为：若夹角一直不变，则表示车辆始终处于直行状态；若夹角逐渐变大，则表示车辆转向错误；若夹角逐渐变小至夹角为零，则表示车辆顺利转向，至车身与道路平行。
在一个实施例中，信息发送模块25还用于在车辆通行路线中的特殊路段为弯道路段时，向车辆发送警告信息、处于弯道或转向错误的提示信号；在车辆通行路线中的特殊路段为上坡路段时向车辆发送即将进入上坡路段的提示信号和上坡路段所需的最小速度；在车辆通行路线中的特殊路段为下坡路段时，在检测到坡度大于5％且下坡路段总长度大于50米时，向车辆发送即将进入下批路段的提示信号和下坡的长度与坡度。
以上内容是结合具体的实施方式对本发明所做的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种车辆行驶状态与特殊路段相结合的预警方法，其特征在于，包括以下步骤：
获取车辆属性及实时状态信息和车辆通行路线；
查询所述车辆通行路线中是否包含特殊路段，所述特殊路段包括弯道路段、上坡路段和下坡路段；
若所述车辆通行路线中包含特殊路段，则获取特殊路段信息，将所述车辆属性及实时状态信息和特殊路段信息进行信息融合，计算出车辆在特殊路段中的安全行驶信息；
根据所述车辆进入特殊路段时的行驶信息对比所述安全行驶信息，判断车辆当前行驶状态是否存在异常；
若车辆当前行驶状态存在异常，则向车辆发送对应的提示信号。
2.根据权利要求1所述的一种车辆行驶状态与特殊路段相结合的预警方法，其特征在于，当所述车辆通行路线中的特殊路段为弯道路段时，获取弯道路段信息、车辆空载质量、车辆当前行驶速度和方向，根据当前弯道路段车辆空载时的安全行车速度和车辆当前总质量，判断车辆行驶状态；
其中，在所述车辆当前总质量超过所述车辆空载质量时，重新计算安全行车速度，若车辆当前行驶速度超过所述重新计算的安全行车速度时，向车辆发送警告信息，所述警告信息至少包含适合当前状况的安全行车速度建议范围。
3.根据权利要求1所述的一种车辆行驶状态与特殊路段相结合的预警方法，其特征在于，当所述车辆通行路线中的特殊路段为弯道路段时，获取弯道路段信息、车辆当前行驶速度和方向，根据车辆的车身中轴线的延长线与弯道外侧边之间的较小的夹角的变化，判断车辆行驶状态；
其中，若所述夹角一直不变，则表示车辆始终处于直行状态，向车辆发出处于弯道的提示信号；若所述夹角逐渐变大，则表示车辆转向错误，向车辆发出转向错误的提示信号；若所述夹角逐渐变小至夹角为零，则表示车辆顺利转向，至车身与道路平行。
4.根据权利要求1所述的一种车辆行驶状态与特殊路段相结合的预警方法，其特征在于，当所述车辆通行路线中的特殊路段为上坡路段时，在车辆进入所述上坡路段之前，计算出上坡路段所需的最小速度，并向车辆发送即将进入上坡路段的提示信号和上坡路段所需的最小速度。
5.根据权利要求4所述的一种车辆行驶状态与特殊路段相结合的预警方法，其特征在于，所述计算出上坡路段所需的最小速度具体包括：获取所述上坡路段的坡度、车辆重量、车辆当前行驶速度和车辆当前速度下无坡度所需的功率；计算出车辆上坡时需要的补偿功率为：
P补＝mgsinα·v， (1)
式(1)中，P补为补偿功率，m为车辆重量，g为重力加速度，α为上坡路段的坡度，v为车辆当前行驶速度；
根据所述补偿功率计算出车辆在上坡路段中所需的最小速度为：
Figure FDA0002787999430000021
式(2)中，Vmin为上坡路段中所需的最小速度，V为车辆当前速度，P0为车辆当前速度下无坡度所需的功率。
6.根据权利要求1所述的一种车辆行驶状态与特殊路段相结合的预警方法，其特征在于，当所述车辆通行路线中的特殊路段为下坡路段时，获取下坡路段的总长度以及下坡路段的坡度，检测到所述坡度大于5％且所述下坡路段总长度大于50米时，向车辆发送即将进入下坡路段的提示信号和下坡路段的总长度与坡度。
7.根据权利要求1所述的一种车辆行驶状态与特殊路段相结合的预警方法，其特征在于，在所述查询所述车辆通行路线中是否包含特殊路段之后，在所述向车辆发送对应的提示信号之前，还包括：判断车辆是否进入或仍处在所述特殊路段范围内，若仍处在所述特殊路段范围内，进行上述信息融合、计算和判断操作；反之，则继续检测车辆位置与所述特殊路段之间的距离关系。
8.根据权利要求7所述的一种车辆行驶状态与特殊路段相结合的预警方法，其特征在于，所述判断车辆是否进入或仍处在所述特殊路段范围内具体包括：
根据车辆实时状态信息获取车辆当前位置，根据所述车辆当前位置进行地图匹配，判断车辆是否进入或仍处在所述特殊路段范围内；
或根据车辆是否仍然在所述特殊路段所设的路侧设备的信号覆盖范围内，判断车辆是否进入或仍处在所述特殊路段范围内。
9.一种车辆行驶状态与特殊路段相结合的预警系统，其特征在于，包括：
信息获取模块，用于获取车辆属性及实时状态信息和车辆通行路线；
路段查询模块，用于查询车辆所述通行路线中是否包含特殊路段，所述特殊路段包括弯道路段、上坡路段和下坡路段；
信息计算模块，用于在所述车辆通行路线中包含特殊路段时，获取特殊路段信息，将所述车辆属性及实时状态信息和特殊路段信息进行信息融合，计算出车辆在特殊路段中的安全行驶信息；
状态判断模块，用于根据所述车辆进入特殊路段时的行驶信息对比所述安全行驶信息，判断车辆当前行驶状态；
信号发送模块，用于在车辆当前行驶状态异常时，向车辆发送对应的提示信号。
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