基于車路協(xié)同的貨車右轉彎盲區(qū)預警系統(tǒng)

劉雨萌　劉俐冰

摘 要：隨著社會的發(fā)展，道路交通安全的重要性日益提高，但目前由貨車右轉彎盲區(qū)造成的交通事故仍然讓人觸目驚心，為減少這一交通事故，國內外均采取了許多解決方法，但這些方法都過于固定和單一，并不能及時有效地實現(xiàn)貨車右轉盲區(qū)的預警。根據(jù)此情況，我們提出了一種基于車路協(xié)同的貨車右轉彎盲區(qū)預警系統(tǒng)，此系統(tǒng)從人、車、路三位一體的角度出發(fā)，通過安裝雷達和檢測器等設備采集信息，利用路側單片機進行數(shù)據(jù)處理和計算，應用5G和V2N技術實現(xiàn)信息交互，從而達到全方位實時預警的效果。安全永遠是一個國家交通發(fā)展的重中之重，此系統(tǒng)的提出將更有效地提高貨車駕駛的安全性，減少貨車右轉過程中交通事故的發(fā)生。

關鍵詞：交通工程 車路協(xié)同 貨車右轉盲區(qū) 預警系統(tǒng)

Early Warning System for Blind Spots in Right Turning of Trucks Based on Vehicle-Road Coordination

Liu Yumeng，Liu Libing

Abstract：With the development of society， the importance of road traffic safety is increasing. However， the current traffic accidents caused by the blind spot of trucks turning right are still shocking. In order to reduce this traffic accident， many solutions have been adopted at home and abroad， but these methods are too fixed and single， and cannot effectively realize the early warning of the blind spot of the right turn of the truck in a timely and effective manner. According to this situation， we propose a right-turn blind zone warning system for trucks based on vehicle-road coordination. This system starts from the perspective of the trinity of people， vehicles， and roads. It collects information by installing radar and detectors， and uses roadside single-chip microcomputers to collect information， data processing and calculation， application of 5G and V2N technology to achieve information interaction， so as to achieve the effect of all-round real-time early warning. Safety is always the top priority of a country's transportation development. The proposal of this system will more effectively improve the safety of truck driving and reduce the occurrence of traffic accidents during the right turn of trucks.

Key words：traffic engineering， vehicle-road coordination， right turn blind spot for trucks， early warning system

1 引言

道路交通安全一直是人們關注的重中之重，其中貨車更是因為其自身更大的質量、更小的靈活性，占據(jù)不安全車輛的榜首。據(jù)不完全統(tǒng)計，每年因大貨車發(fā)生的交通事故占30%，大型貨車交通事故死亡人數(shù)約占事故總死亡人數(shù)的70%，在對貨車發(fā)生事故的位置進行調查后發(fā)現(xiàn)，右轉彎盲區(qū)發(fā)生事故的概率達86%。

由此可以看出，貨車交通事故具有發(fā)生率高、死亡人數(shù)多的特點，貨車右轉盲區(qū)是貨車事故的高發(fā)點，也是減少貨車交通事故、提高道路安全性的突破點。

目前，為了防止貨車右轉發(fā)生事故，我國采取了一些方法，例如設置警示牌、警示線來提醒行人，安裝雷達傳感器、超聲波測距傳感器等盲區(qū)預警設備以及提高貨車駕駛員的駕駛水平等等。這些措施都存在一定的問題，如貨車類型多樣，固定的標志標線提示過于單一;預警設備往往只設置于貨車或只設置于道路，并沒有實現(xiàn)車路的信息交互。本文依據(jù)車路協(xié)同的理念，致力于建立一個全面、高效、安全的貨車右轉彎盲區(qū)預警系統(tǒng)，依靠聰明的車、智慧的路以及強大的云協(xié)調好人、車、路三者的關系，在貨車右轉開始之前采取提示措施，在貨車右轉過程中啟動預警功能，針對車和路兩個方面提供多種安全舉措，以減少貨車右轉盲區(qū)發(fā)生事故的可能性。

2 貨車右轉彎特性分析

2.1 內輪差

車輛在轉彎過程中，前后輪的運動軌跡并不相同，后輪的行駛軌跡更偏向于內側，與前輪軌跡存在一定偏差，此種偏差在車輛的內外輪均存在，由于內輪偏差對于車輛及周邊道路安全的影響更大，所以車輛轉向特性主要研究內輪差。車輛內輪差也是一個相對的概念，當車輛向右轉向，右側車輪為內輪，向左轉向，左側車輪為內輪。車輛的車身越長，內輪差越大，轉彎半徑越小，內輪差產(chǎn)生的影響越明顯，因此對于貨車來說，其右轉過程中的內輪差是很重要的一個特性。

通過調查可以發(fā)現(xiàn)，貨車右轉是以內側后輪為支點進行移動，前輪的轉彎半徑更大，車輪劃過的區(qū)域更寬，后輪經(jīng)過的位置會比前輪更靠近轉彎的圓弧中心，劃過的區(qū)域也更加狹窄。簡單來說就是，貨車前輪可以繞過的某一物體，后輪卻繞不過去，由此造成了駕駛員在轉彎過程中的視線右側盲區(qū)，也會使周邊的非機動車、行人錯誤判斷貨車的行駛軌跡，造成貨車右轉碾壓事故頻發(fā)。

2.2 后視鏡盲區(qū)

由于車輛本身的結構設計以及人眼有限的視覺范圍兩個因素，駕駛員即使位于正常駕駛位置也會存在一定的視覺盲區(qū)。在貨車右轉過程中，駕駛員通過車輛后視鏡，并不能獲得車身兩側的全部信息，并且隨著轉彎角度的增加，駕駛員通過右后視鏡觀測到的區(qū)域范圍會更少，而這些視野不能達到的區(qū)域正好位于貨車右轉彎內輪差區(qū)域內，后視鏡在貨車右轉過程中也就會徹底“失效”。

3 貨車右轉彎預警系統(tǒng)的建立

3.1 系統(tǒng)設備技術組成

3.1.1 路側設備

在貨車右轉彎過程中，路側設備用于采集、處理、分析車輛和道路信息，并向車輛和預警設備發(fā)送提示預警信號，路側設備包括：

（1）檢測設備。檢測設備有微波雷達和紅外相機兩種。微波雷達安裝在彎前直線路段和道路右轉彎處，檢測彎前路段上是否有貨車通過以及右轉彎范圍內障礙物的距離和速度，并將信息傳送給路側單片機進行分析。紅外相機設立于彎道前路段的上方，采集轉彎處的圖像信息，并將信息傳給路側單片機進行圖像處理。（2）路側單片機。當接收到直線路段處微波雷達傳送的貨車通過信息時，路側單片機開始數(shù)據(jù)接收和處理的工作。對于紅外相機傳送的圖像信息，路側單片機經(jīng)過圖像處理技術，識別轉彎處是否障礙物通過，如有則給車輛和道路預警設備發(fā)送提示信息。對于轉彎處微波雷達傳送的障礙物信息，路側單片機經(jīng)過處理判斷其是否在車輛右轉彎盲區(qū)范圍內，如在則給車輛和道路預警設備發(fā)送預警信息。（3）道路預警設備。道路預警設備由LED顯示屏和預警鳴笛兩部分組成，設備工作受路側單片機的信號控制，對于不同的信號給出不同的響應。

3.1.2 車載設備

在貨車右轉彎過程中，車載單元能夠感知車輛狀態(tài)，將車輛信息傳輸給路側設備并接收路側設備的預警提示信息，從而使駕駛員及時采取調整措施。車載設備包括：

（1）轉向角度傳感器。安裝于車輛方向盤處，測定方向盤的轉動角度和方向，并將角度信號轉化為電信號發(fā)送給路側設備，用以計算右轉貨車的盲區(qū)范圍。（2）車輛導航系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以接收路側設備傳輸?shù)奶崾拘畔⒑皖A警信息。當提示信息傳來時，導航對駕駛員進行語音提示;當預警信息傳來時，導航將盲區(qū)內障礙物位置顯示于地圖之中，并對駕駛員進行路徑誘導。（3）車載控制系統(tǒng)，在貨車不能按照導航規(guī)劃路線行駛時，能夠根據(jù)當時的情境和貨車右轉特性，及時對車輛進行強制性制動控制，避免由于盲區(qū)造成交通事故。

3.1.3 無線通信技術

無線通信技術負責整個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳送與信息交互，應用5G移動通信技術和V2N車用通信技術可以實現(xiàn)不同設備之間的信息通訊。V2N技術是V2X技術中的一種，該技術可以實現(xiàn)車與邊緣云的通信，貨車右轉彎時路側單片機不斷對采集到的信息進行計算與分析，利用V2N技術向車輛傳送信息處理結果。5G移動通信技術是最新一代的蜂窩移動通信技術，它具有時延低，傳輸信息速度快，受極端天氣影響少的特點。5G與V2N兩者的應用，將車路協(xié)同與數(shù)據(jù)高速傳輸結合在一起，更加快捷、高效實現(xiàn)預警系統(tǒng)的信息傳輸。

3.2 系統(tǒng)功能分析

當貨車在臨近彎道的直線路段上行駛時，毫米波雷達檢測到貨車通過，并將信息傳送給路側單片機，單片機工作開啟，提示功能和預警功能啟動。

3.2.1 提示功能

路側單片機接收紅外相機采集的轉彎處圖像信息，經(jīng)過處理分析，識別轉彎處是否有障礙物，如有則向車載導航和預警設備發(fā)送提示信息，車載導航對駕駛員進行“注意彎道處行人和非機動車”的語音提示，道路預警設備的LED顯示屏顯示“前方來車”的提醒信息。

3.2.2 預警功能

當車輛行駛至彎道處并開始轉彎時，路側單片機接收轉向角度傳感器采集的貨車方向盤轉動信息，依據(jù)內輪差模型計算盲區(qū)范圍，同時接收毫米波雷達采集的障礙物距離速度信息，經(jīng)過計算處理，判斷障礙物是否在貨車的盲區(qū)范圍內，如在則向車載導航和預警設備發(fā)送預警信息。車載導航對駕駛員進行路徑引導，如引導失敗則進行強制性制動，道路預警設備的LED顯示屏顯示“及時避讓”的提醒信息，并開啟預警鳴笛。

綜上所述，針對上述所建立的貨車右轉彎預警系統(tǒng)，可以得到如下圖1所示的預警系統(tǒng)功能及流程。

4 結語

本文針對貨車事故多發(fā)點右轉彎盲區(qū)進行了詳細研究，總結了貨車右轉彎過程中的特性以及盲區(qū)形成的原因，并據(jù)此建立了盲區(qū)預警系統(tǒng)。本系統(tǒng)能夠針對不同的貨車轉彎情況提供實時動態(tài)的提示預警信息，通過路端處理計算給出不同的結果和解決方案，具有針對性和及時性。通過利用先進的無線通信技術，本系統(tǒng)實現(xiàn)了車路協(xié)同的理念，將人車路緊密聯(lián)系在一起，多維度降低事故發(fā)生的可能性。在科技迅猛發(fā)展的今天，車聯(lián)網(wǎng)技術和移動通信技術不斷成熟，本文的系統(tǒng)設計給日后改善道路情況提供了新思路，能夠極大提高道路的安全性，有效減少貨車右轉盲區(qū)事故的發(fā)生。

參考文獻：

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