基于車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的客車道路自動(dòng)限速控制系統(tǒng)研究與開(kāi)發(fā)

周偉濤

【摘要】 本文總結(jié)了客車運(yùn)輸企業(yè)在對(duì)車輛行駛速度管理上的不同方式，以及對(duì)應(yīng)的技術(shù)手段的演變過(guò)程。提出了基于車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的道路自動(dòng)限速控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法和優(yōu)勢(shì)，通過(guò)車載設(shè)備和can總線交互，實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛的速度的自動(dòng)控制，把車速管理從超速提醒轉(zhuǎn)變到限速控制，同時(shí)，結(jié)合車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和感知技術(shù)為道路安全提供更有效的解決方案。

【關(guān)鍵詞】 道路運(yùn)輸安全 超速報(bào)警 行駛記錄儀 道路自動(dòng)限速控制系統(tǒng)

一、前言

本文圍繞超速行駛的科學(xué)管理問(wèn)題，從車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、感知技術(shù)、CAN總線技術(shù)結(jié)合應(yīng)用，從車速安全管理的技術(shù)演變和政策法規(guī)的角度分析，探討如何做好車輛行駛速度的安全可控，為企業(yè)安全運(yùn)營(yíng)提供技術(shù)保證。

二、車速安全管理的技術(shù)演變

車速管理設(shè)備產(chǎn)品分為信息型和被動(dòng)型、電子限速裝置、道路自動(dòng)限速控制系統(tǒng)。

2.1 信息型和被動(dòng)型

信息型和被動(dòng)型是指系統(tǒng)可以設(shè)置所有道路統(tǒng)一行駛速度、或者通過(guò)電子圍欄設(shè)定特定區(qū)域行駛速度，系統(tǒng)實(shí)時(shí)獲取并記錄車輛行駛超速報(bào)警的時(shí)間、地點(diǎn)、速度等關(guān)鍵信息，當(dāng)車輛行駛速度超過(guò)設(shè)定值時(shí)，通過(guò)聲音提醒駕駛員或向監(jiān)控中心管理人員告警。這種方式最大的特色就是提醒或報(bào)警，事后管理培訓(xùn)環(huán)節(jié)的工作比較多，無(wú)法主動(dòng)干預(yù)車速控制，管理效果上來(lái)看具有滯后性和被動(dòng)性。

2.2 電子限速裝置

電子限速裝置包括兩種類型，最高車速限制裝置和可調(diào)車速限速裝置。目前，整車限速都是由發(fā)動(dòng)機(jī)ECU控制方式實(shí)現(xiàn)。

根據(jù)工信部聯(lián)產(chǎn)業(yè)【2011】632號(hào)文規(guī)定：“公路客車、旅游客車均應(yīng)裝置具有衛(wèi)星定位功能的行駛記錄儀，應(yīng)裝備限速裝置，且限速裝置設(shè)定的最高時(shí)速不得超過(guò)100公里，并在9月1日起執(zhí)行”。與此同時(shí)，《GB 24407-2012 專用校車安全技術(shù)條件》“專用校車應(yīng)安裝符合GB/T 24545規(guī)定的限速裝置，出廠時(shí)調(diào)定的最高車速應(yīng)不大于80km/h”。在機(jī)動(dòng)車行業(yè)近似于“憲法級(jí)別”的標(biāo)準(zhǔn)《GB 7258-2012 機(jī)動(dòng)車運(yùn)行安全技術(shù)條件》中也明確規(guī)定“公路客車、旅游客車和危險(xiǎn)貨物運(yùn)輸車及車廠大于9m的未設(shè)置乘客站立區(qū)的公共汽車應(yīng)具有限速功能，否則應(yīng)配備限速裝置”。

2.3 道路自動(dòng)限速控制系統(tǒng)

道路自動(dòng)限速控制系統(tǒng)采用車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和主動(dòng)限速技術(shù)，可通過(guò)GPS和電子圍欄設(shè)置不同路段的最高時(shí)速，同時(shí)借助智能技術(shù)及時(shí)檢測(cè)外部環(huán)境變化，主動(dòng)限制發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率，實(shí)現(xiàn)對(duì)最高車速的限制，確保車輛在特殊路段和惡劣氣候環(huán)境下能在安全車速以內(nèi)行駛，讓客車遠(yuǎn)離因超速引發(fā)的交通事故。

系統(tǒng)通過(guò)直接車速控制的方式就可以實(shí)現(xiàn)與發(fā)動(dòng)機(jī)類型、變速箱、后橋主減、輪胎參數(shù)無(wú)關(guān)，整體的控制精度以及調(diào)節(jié)品質(zhì)遠(yuǎn)高于國(guó)家GB/T 24545標(biāo)準(zhǔn)的要求。標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的控制精度如圖1所示：

本文實(shí)現(xiàn)的道路自動(dòng)限速控制系統(tǒng)的效果如圖2所示：

三、基于車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的客車道路自動(dòng)限速控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)

3.1 系統(tǒng)架構(gòu)

如圖3所示，系統(tǒng)分為三層設(shè)計(jì)，終端層由車展終端、控制器和客車；業(yè)務(wù)層由通信網(wǎng)關(guān)、業(yè)務(wù)服務(wù)器、web服務(wù)器和數(shù)據(jù)服務(wù)器及數(shù)據(jù)庫(kù)組成；展現(xiàn)層包括最高限速控制、區(qū)域限速控制以及環(huán)境限速控制等應(yīng)用組成。

車載終端主要負(fù)責(zé)GPS/北斗信息采集、CAN總線數(shù)據(jù)采集以及與遠(yuǎn)程后臺(tái)系統(tǒng)進(jìn)行通信，將采集到的信息傳輸?shù)皆贫舜鎯?chǔ)。另一方面，車載終端通過(guò)串口與控制器通信，將中心下發(fā)的控制策略傳輸給控制器模塊，同時(shí)，接受控制器模塊反饋的控制指令的狀態(tài)信息?？刂破魍ㄟ^(guò)CAN總線與發(fā)動(dòng)機(jī)ECU通信，完成控制策略所表達(dá)的控制指令，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)車速的控制。通信網(wǎng)關(guān)主要負(fù)責(zé)和車載終端建立遠(yuǎn)程通信鏈接，并負(fù)責(zé)和車載終端之間的上行和下行數(shù)據(jù)傳輸以及協(xié)議轉(zhuǎn)換。通信網(wǎng)關(guān)的關(guān)鍵技術(shù)在于滿足海量終端的接入負(fù)載，能夠支持分布式部署。業(yè)務(wù)服務(wù)器主要處理車聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中各種業(yè)務(wù)功能，如超速報(bào)警、限速策略設(shè)置等等。數(shù)據(jù)服務(wù)器主要處理車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中海量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)，通過(guò)分庫(kù)分表技術(shù)、大文件處理技術(shù)、以及統(tǒng)一數(shù)據(jù)接口訪問(wèn)層設(shè)計(jì)來(lái)支撐大數(shù)據(jù)的處理和應(yīng)用。

應(yīng)用層主要是用戶操作展示設(shè)計(jì)，該系統(tǒng)設(shè)計(jì)了簡(jiǎn)單易用的系統(tǒng)界面，主要包括最高限速控制、區(qū)域限速控制和環(huán)境限速控制。最高限速控制是根據(jù)政策法規(guī)對(duì)不同車型設(shè)定法規(guī)要求的最高車速；區(qū)域限速控制是根據(jù)用戶運(yùn)營(yíng)路線的不同情況設(shè)定不同的行車速度值，如彎道限速40km/h，隧道限速60km/h；環(huán)境限速控制主要結(jié)合天氣條件、時(shí)間因素實(shí)現(xiàn)智能限速，如夜間行車則會(huì)將速度控制在平時(shí)速度的80%，下雨天也降調(diào)低最高車速，從而實(shí)現(xiàn)智能化限速。

3.2 系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)

（1）主動(dòng)限速：道路自動(dòng)限速控制系統(tǒng)在傳統(tǒng)電子圍欄限速報(bào)警的基礎(chǔ)上，結(jié)合車速自動(dòng)控制功能模塊，在車速接近限制速度區(qū)域時(shí)主動(dòng)限速，使車輛無(wú)法超過(guò)該區(qū)域的限速值。（2）智能限速：根據(jù)環(huán)境和路況遠(yuǎn)程調(diào)整時(shí)速限制，在危險(xiǎn)路段、事故多發(fā)路段和惡劣環(huán)境（暴雨、沙塵、大霧等）下，自動(dòng)限速控制系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程安全時(shí)速限制，保障行車安全。

四、結(jié)束語(yǔ)

系統(tǒng)可以通過(guò)車聯(lián)網(wǎng)的各類信息更進(jìn)一步挖掘潛力，對(duì)于危險(xiǎn)路段以及各種惡劣天氣情況動(dòng)態(tài)調(diào)整限速的數(shù)值。同時(shí)系統(tǒng)更能夠根據(jù)駕駛時(shí)間長(zhǎng)短、駕駛員的疲勞程度、道路的曲率半徑等信息智能地改變限速值以更好地保證行車的安全，是運(yùn)用車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為道路安全提供的更加智能、更加可靠、更加完善的解決方案。