基于车路系统的危化品运输车高速公路弯道侧翻预警系统

技术领域

本发明涉及车辆运输安全技术领域，尤其涉及一种基于车路系统的危化品运输车高速公路弯道侧翻预警系统。

背景技术

车路协同技术将无线通讯技术、先进传感器技术等运用到车辆上，实现车-路、车-车之间的信息交互。车路协同技术主要由车载单元、路侧单元、无线通讯技术组成。车载单元通过车辆系统的信息设备获取车的工况信息，路侧单元可以接收车载单元的信息，将采集的路况信息通过无线通讯技术与车辆共享，通过加装警报装置，为车辆的安全行驶提供支持。

危化品运输车是常见的运输车辆。危化品运输车由于其运载物的特殊性，在转弯过程中液体晃动会改变质心的位置，导致其在行驶时重心不稳定，所以危化品运输车的侧翻稳定性低于一般的运输车辆。此外，由于危化品的特殊属性，一旦发生侧翻会造成严重的影响，甚至威胁生命。

所以，提高危化品运输车的行驶安全性尤为重要。考虑到危化品运输车在转弯时液体的晃动，汽车难以做稳态转向，以侧翻临界车速作为侧翻预警的阈值。提前预警，给驾驶员一定的反应时间，从而避免事故的发生。传统方案通常需要依赖驾驶员的预判进行侧翻预警，容易使侧翻预警的准确度低。

发明内容

针对以上问题，本发明提出一种基于车路系统的危化品运输车高速公路弯道侧翻预警系统。

为实现本发明的目的，提供一种基于车路系统的危化品运输车高速公路弯道侧翻预警系统，包括以下系统：车路信息交互系统、车辆侧翻判断系统、车-路报警系统和车速主动控制系统；

车路信息交互系统包括电源、车载单元、路侧单元、激光雷达信号接收器、路侧激光雷达和车载ECU；车-路报警系统包括车内显示器和路侧电子警示牌；车辆侧翻判断系统包括车速阈值计算中心和车速传感器；车速主动控制系统包括电控燃油喷射装置；

车载单元与路侧单元连接电源，路侧单元通过导线与激光雷达信号接收器连接，路侧激光雷达进行工作，将前方路况信息传输至路侧单元，此时路侧单元与车载单元通过无线通讯技术实现信息交互；车内显示器通过导线与车载单元连接，路侧电子警示牌通过导线与路侧单元连接；车速阈值计算中心和车速传感器通过导线与车载单元连接，当车速大于阈值车速，车内显示屏接到车载单元的信号，发出车速过快字样的音画警报，鉴于车路信息的互通性，电子警示牌接收路侧单元的预警信号，发出车速过快字样的警报；车载单元通过导线与车载ECU连接，如果车速安全，不再预警，如果依旧危险，车载ECU向电控燃油喷射装置发出电信号，以减少喷油时间减低车速。

在一个实施例中，安装在路侧的路侧设备与安装在车辆的车载设备通过无线通讯技术连接；车载单元接收车辆ECU传输的各种车辆运行工况信息，路侧单元将前方的路况信息传输至汽车，为提前预警做准备。

在一个实施例中，侧翻判断系统通过获取路侧单元与车载单元传来的车辆信息与路况信息，信息至少包括：轮距、液体的质量、车辆重量和弯道半径；通过对危化品运输车侧倾中心点O在地面的垂直投影点P取矩所得的取矩方程确定危化品运输车的临界侧翻速度阈值；

所述的车辆侧翻判断系统中，车辆的临界侧翻速度V

步骤1，考虑到危化品运输车在行驶时液体晃动的影响，将罐内液面简化为一个平面，建立以罐体长轴为y轴，短轴为z轴的坐标系，设立液体的质心坐标(y

步骤2，通过获取危化品运输车侧倾时对侧倾中心点O在地面的垂直投影点P取矩所得的取矩方程为：

其中，B表示危化品运输车的轮距，Fz

部分装载液体时其质心与侧倾中心O的垂直距离：

部分装载液体时危化品运输车质心距侧倾中心点O的水平距离：

其中，m

步骤3，车辆侧翻时，其内侧车轮载荷Fz

步骤4，通过路侧设备传输来的弯道半径R，带入预警系统计算，可以获得临界侧翻车速：

在一个实施例中，报警系统以车路信息交互系统为基础，在路侧设备和车载设备分别安装电子显示器报警装置，当预测到车速已经大于车速阈值时，车内显示器会对驾驶员进行车速过快字样的音画警报；同时，鉴于车路协同系统的信息互通性，路侧设备加装的电子显示屏也会同时向驾驶员进行车速过快字样的警报。

在一个实施例中，主动控制系统分为人为控制模块、车辆速度主动控制模块；先由驾驶员在获得警报后进行减速处理，如果驾驶员没有采取有效的措施，那么主动控制系统会通过车载ECU向电控燃油喷射装置发出减少喷油时间的电信号来降低车速，以达到减速目的。

本发明建立在车路协同技术的基础上。在车快进入弯道时，车辆侧翻判断系统通过接收车载设备传输的车辆工况信息与路侧设备传输的路况信息代入临界车速阈值计算公式。此时，如果车速安全则继续监测，车速过快车内显示器会对驾驶员进行“车速过快”字样的音画警报。同时，鉴于车路协同系统的信息互通性，路侧设备加装的电子显示屏也会向驾驶员进行“车速过快”字样的警报。如果驾驶员积极采取了有效的措施，那么就继续检测。如果速度仍在危险范围，则车载ECU向电控燃油喷射系统发出减少喷油量的电信号，降低车速，达到减速目的。合理有序的预警过程提高了危化品运输车通过弯道的安全性。

附图说明

图1是一个实施例的基于车路协同的危化品运输车弯道防侧翻预警系统流程图；

图2是一个实施例的基于车路协同的危化品运输车防侧翻预警系统的工作过程示意图；

图3是一个实施例的危化品运输车弯道侧翻临界图基于车路协同的车-路报警系统的结构示意图；

图4是一个实施例的基于车路协同的车-路报警系统的结构示意图；

图5是一个实施例的车速主动控制系统流程图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

参考图1所示，图1是一个实施例的基于车路协同的危化品运输车弯道防侧翻预警系统流程图，运行上述基于车路协同的危化品运输车高速公路弯道防侧翻预警系统包括车路信息交互系统、车辆侧翻判断系统、车-路报警系统、车速主动控制系统。

车路信息交互系统中路侧单元将前方弯道路况传输至车载单元，为提前预警做准备；车辆侧翻判断系统通过路况侧倾时对侧倾中心点O在地面的垂直投影点P取矩所得的取矩方程，确定汽车车速侧翻阈值计算公式；车辆侧翻判断系统中车辆车速传感器将采集到的车速由物理变量转变为电信号输送至车载单元，车载单元将获取的车速与预警系统计算的车速阈值进行比对；车-路报警系统在车辆速度大于或者等于车速阈值时，车内警报装置通过车载显示器对驾驶员进行车速过快预警，由于车载单元与路侧单元信息交互，安装在路侧单元的电子警示牌也会同时对驾驶员进行车速过快的警报；车辆主动控制系统中，在驾驶员没有采取有效的措施时，汽车主动控制系统开始工作，通过降落低燃油喷射时间来减低车速。提高危化品运输车进行弯道侧翻预警的准确性和稳定性。

在一个实施例中，基于车路协同的危化品运输车防侧翻预警系统的工作过程参考图2所示：危化品运输车在高速公路行驶时，通过路侧激光雷达对路况的监测，路侧设备测得其离弯道只有150m便向车载设备发出信号，进行车速提前侧翻预判的准备。

在一个实施例中，危化品运输车侧翻临界状态如图3所示，其侧翻临界车速计算公式如下：

(1)考虑到危化品运输车在行驶时液体晃动的影响，将罐内液面简化为一个平面，建立以罐体长轴为y轴，短轴为z轴的坐标系。设立液体的质心坐标(y

(2)通过获取危化品运输车侧倾时对侧倾中心点O在地面的垂直投影点P取矩所得的取矩方程为：

其中，B表示危化品运输车的轮距，Fz

部分装载液体时其质心与侧倾中心O的垂直距离：

部分装载液体时危化品运输车质心距侧倾中心点O的水平距离：

其中，m

(3)车辆侧翻时，其内侧车轮载荷Fz

(4)通过路侧设备传输来的弯道半径R，带入预警系统计算，可以获得临界侧翻车速：

此时车速传感器会将采集的车辆信号转化为电子信号传输至车载ECU，车辆侧翻系统会将车速与计算的车速阈值进行比对，判断是否有危险，进而为后面侧翻预警准备。

基于车路协同的车-路报警系统的结构示意图如图4所示：在路侧设备和车载设备分别安装电子显示器报警装置，利用无线通讯技术，保证其系统各装置信息互通。当预测到车速已经大于车速阈值时，车内显示器会对驾驶员进行“车速过快”字样的音画警报。同时，鉴于车路协同系统的信息互通性，路侧设备加装的电子显示屏也会同时向驾驶员进行“车速过快”字样的警报。

在一个实施例中，车速主动控制系统流程如图5所示：主动控制系统包括人为控制模块、车辆主动控制模块。首先，如果驾驶员及时采取减速措施，车速下降至安全范围则继续进行监测。如果驾驶员并没有采取有效的措施，那么车辆主动控制模块就会通过车载ECU向电控燃油喷射系统发出减少喷油时间的电信号，降低车速，达到减速目的。

本实施例的有益效果包括：

本实施例鉴于车路协同技术实现车-路信息互通基础上，保证了信息的实时性。通过在车载单元与路侧单元加装报警装置，也避免了传统预警方法单一警报的弊端。

本实施例在车速控制系统中首先由驾驶员进行减速处理，同时防侧翻预警系统也会对车速进行比对，如果驾驶员未能将车速降至安全车速，那么车载ECU向燃油喷射控制模块发送信息，减少燃油喷射时间来达到车辆主动降速。顺序合理，提高了行驶安全性。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。