無人駕駛車輛編隊縱向控制器中安全車距與車速分析

劉威　李建濤

摘 要：在智能公路系統(tǒng)中，無人駕駛車輛編隊控制器能夠?qū)囮牭男旭傔M行自動控制。在實際行駛狀態(tài)下，相鄰車安全車距要求在不同的道路與氣象條件下通常是變化的。本文主要討論在智能高速公路與一般智能道路無人駕駛車輛編隊不同的行駛速度下，車隊縱向控制器誤差中車距與車速之間的關(guān)系。

關(guān)鍵詞：無人駕駛車輛編隊;安全車距;智能高速公路;一般智能道路;車速

近年來，隨著智能汽車領(lǐng)域的不斷發(fā)展以及自動控制領(lǐng)域技術(shù)的不斷成熟，汽車的自動控制技術(shù)研究越來越受到人們的關(guān)注。在實際行駛中，無人駕駛車輛編隊應(yīng)當具備在不同道路及氣象條件下以不同車速行駛的能力。關(guān)于此類車輛編隊縱向控制器問題的討論便隨之產(chǎn)生。

一、智能高速公路下的安全車距與車速的關(guān)系分析

在高速公路環(huán)境下，我國道路交通安全法實施條例明確規(guī)定車輛在不同車速范圍內(nèi)行駛時應(yīng)保持不同的安全車距。[1]但無人駕駛車輛系統(tǒng)在遭遇緊急情況時做出的反應(yīng)時間與有人駕駛車輛不同。根據(jù)大量實驗與有關(guān)文獻顯示：通常有人駕駛車輛在遭遇緊急情況時駕駛員從看到緊急情況到讓剎車發(fā)揮作用的總反應(yīng)時間大約為1.2s，[2]而未來無人駕駛車輛的整個反應(yīng)過程只需要0.1-0.6秒。顯然，無人駕駛車輛所需應(yīng)急反應(yīng)時間明顯少于有人駕駛車輛。相應(yīng)行駛狀態(tài)下所需的安全車距理論上也將少于有人駕駛車輛。并且根據(jù)報道，近年來無人駕駛車輛高速公路的實驗車速已經(jīng)達到每小時120公里，[3]這也更加完善了本文的討論對象條件。因此本文綜合上述內(nèi)容并結(jié)合相關(guān)法規(guī)將高速公路中安全車距的限制做出了適當調(diào)整并整理如下：

在良好天氣的智能高速公路上行駛的無人駕駛車輛編隊，由于無人駕駛系統(tǒng)反應(yīng)的快速性，理論上設(shè)置的相鄰車安全車距相比有人駕駛情況下可以小很多。但考慮到無人駕駛系統(tǒng)可能存在的突發(fā)故障等多方面安全因素，此時相鄰車安全車距只應(yīng)比有人駕駛標準下略小。因此規(guī)定在整體行駛車速v超過每小時100公里時，縱向控制器誤差的車距Li應(yīng)取≥80米的定值（以下討論同理）。當整體行駛車速v低于每小時100公里時，車距Li應(yīng)取≥40米的定值。而在遇有霧、雨、雪、沙塵、冰雹等低能見度氣象條件能見度小于200米時。車隊整體行駛車速v不得超過每小時60公里，車距Li應(yīng)取≥80米的定值。當能見度小于100米時，車隊整體行駛車速v不得超過每小時40公里，車距Li應(yīng)取≥40米的定值。另外：當能見度小于50米時，根據(jù)交規(guī)，車隊應(yīng)盡快駛離高速公路。因此這里不再討論該情況下的控制器誤差車距取值范圍。

綜上所述，可以寫出智能高速公路下的編隊縱向控制器誤差的車距與車速對應(yīng)關(guān)系：

良好天氣下：

vv≥ 100km/h Li ≥ 80m

vv≤ 100kkkk/h Li ≥ 40m

低能見度天氣下：

vv≤ 60kkkk/h LLLL≥ 80m（能見度小于 200 米）

vv≤ 40kkkk/h LLLL≥ 40m（能見度小于 100 米）

二、一般智能道路下的安全車距與車速的關(guān)系分析

在一般道路環(huán)境下，雖然我國現(xiàn)行道路交通安全法實施條例中沒有明確給出相應(yīng)車速下所對應(yīng)的安全車距取值范圍。但根據(jù)當車速變快時，所需要的剎車力度、剎車距離、以及反應(yīng)時間內(nèi)車輛原速行駛的距離都會相應(yīng)增加的原則，以及長久以來人們對新舊道路交通安全法實施條例的相關(guān)數(shù)據(jù)整理及經(jīng)驗總結(jié)，也得到了一套車速——安全車距的關(guān)系。再分析對比于無人駕駛與有人駕駛車輛，將其做出適當調(diào)整并整理如下：

在一般智能道路上行駛的無人駕駛車輛編隊，考慮到一般道路相比于高速公路具有更為復(fù)雜的路況，這在一定程度下可能干擾無人駕駛系統(tǒng)傳感器的信號識別與采集，致使系統(tǒng)做出剎車判斷的時間延遲，此時相鄰車間應(yīng)保持比有人駕駛標準下更大的安全車距。因此規(guī)定當車隊整體行駛車速v超過每小時100公里時，縱向控制器誤差的車距Li應(yīng)取≥120米的定值（以下討論同理）。當整體行駛車速v超過每小時50公里時，車距Li應(yīng)取≥60米的定值。當整體行駛車速v低于每小時40公里且高于每小時20公里時，車距Li應(yīng)取≥36米的定值。當整體行駛車速v低于每小時20公里時，車距Li應(yīng)取≥12米的定值。

綜上所述，可以寫出一般智能道路下的編隊縱向控制器誤差的車距與車速對應(yīng)關(guān)系：

三、結(jié)語

本文對無人駕駛車輛編隊縱向控制器誤差中車距與車速關(guān)系的分析與整理，使得該編隊控制器誤差在智能高速公路與一般智能道路下的車距取值有了一定的限定范圍，為今后此領(lǐng)域的相關(guān)結(jié)論推導(dǎo)及法規(guī)制定等提供了參考方向。

無人駕駛車輛編隊控制系統(tǒng)技術(shù)近年來發(fā)展迅速，大量有關(guān)無人車的實際道路實驗也在不斷進行。因此，盡快推進不同智能道路下相關(guān)安全法規(guī)的制定顯得十分重要。當然，該領(lǐng)域的成熟還尚需時日，當下仍需要國家和相關(guān)企業(yè)共同努力，推動此項技術(shù)的發(fā)展與革命。

參考文獻：

[1]中華人民共和國道路交通安全法實施條例[S].2017，10，07.

[2]鄒惠萍，姜岳平.霧霾天氣下車輛制動過程的分析研究[J].課程教育研究，2017，（50），203.

[3]夏元，白麟.最高時速120公里 無人駕駛汽車挺進中原[N].重慶日報，2016，04，15.