高速公路事故现场隔离路锥布设车引导系统研究

摘要

高速公路交通事故发生后，交通管理部门需要对交通事故现场进行临时交通管制和应急处置，前提条件则是需要工作人员根据事故路段类型及事故形态对事故现场隔离区域进行科学、合理的规划和隔离处置。事故现场核心区域的路锥布设隔离是事故现场隔离处置中的关键环节。目前已经开发了可以自动投放和回收路锥的路锥自动收放装置；但是，何时何地开始布设路锥，按照何种规则布设路锥、如何更规整地布设路锥是面临的问题。针对目前路锥自动收放装置在路锥布设作业过程中缺乏智能化引导，路锥布设隔离效果不理想的问题，开展了高速公路事故现场隔离路锥布设车引导系统研究。 首先，通过分析国内外路锥自动收放装置的发展与应用情况，以及高速公路事故现场路锥布设隔离存在的问题，开展了事故现场隔离区域规划研究，并提出了路锥车与事故点的空间信息匹配方法。进行了路锥自动收放车的总体设计；研究了高速公路事故现场隔离区域划分及路锥隔离布设规范，根据高速公路交通事故发生的路段类型，对若干典型事故路段隔离区域进行设置；研究了事故点定位及路锥车与事故点的空间信息匹配方法，并开展了基于Kalman滤波融合算法的速度信息获取研究。基于里程桩号到平面坐标的转换，以及经纬度坐标到平面坐标的转换，进行路锥车与事故点的实时距离计算，实现了路锥车到路锥布设作业起点的引导。 其次，开展了路锥布设车引导系统研究。针对路锥布设纵向引导及布设时机控制，根据路锥布设规范对布设路段进行划分。提出了基于行驶距离计算模型的布设时机控制策略，根据车辆实时速度和位置信息建立了行驶距离计算模型，基于布设周期、布设间距和行驶距离三者的耦合关系进而实现路锥布设时机控制，确保实际布设间距与理论布设间距的一致性。针对路锥车横向引导，提出一种基于虚拟车道线（路锥布设线）的车道偏离预警决策方法；分析了路锥车作业中车道偏离对布设路锥横向偏移量的影响，引入定量横向间距，对现有基于CCP的车道偏离预警决策方法进行改进，通过分析车辆左偏和右偏对路锥布设及行车安全的影响程度，合理的选取了车道左右偏离预警阈值。 最后，进行布设引导系统设计和系统工作界面开发，并开展路锥布设实车实验。以布设间距误差、累计布设距离误差和横向偏移量作为指标，对系统开启前后路锥布设效果进行量化分析。实验结果表明，在路锥车作业速度分别为5km/h和10km/h时，相比于布设引导系统启动前，启动系统后的布设间距误差、累计布设距离误差和横向偏移量均显著减小。其中，布设间距误差平均值分别同比下降72.46%和72.9%，累计布设距离误差同比分别下降72.62%和73.15%，横向偏移量平均值分别同比下降30%和33.33%。 本文的研究成果可为路锥自动收放车智能引导系统的设计与实现提供现实基础，同时，相关研究可为日后事故现场处置标准或规范的完善提供参考。

目录

声明

第1章 绪论

1.1 研究背景

1.2 国内外研究现状

1.3 研究目的与意义

1.4 课题来源

1.5 研究内容

第2章 高速公路事故现场隔离处置技术基础研究

2.1 事故现场隔离路锥车总体设计

2.2 高速公路事故现场隔离区域规划

2.3 车道封闭数量对事故现场警戒区长度设置影响分析

2.4 本章小结

第3章 高速公路事故现场路锥布设车纵向引导及控制

3.1 事故现场事故点定位

3.2 路锥车位置及速度信息采集

3.3 路锥车与事故点空间信息匹配

3.4 路锥布设车纵向引导及控制系统设计

3.5 路锥布设引导与布设时机控制

3.6 本章小结

第4章 事故现场路锥布设车横向引导

4.1 路锥布设横向偏移

4.2 路锥车横向引导系统总体设计

4.3 路锥车车道偏离预警决策

4.4 路锥布设车横向引导

4.5 本章小结

第5章 路锥布设车引导系统开发与实验

5.1 路锥布设车引导系统设计与开发

5.2 实车实验

5.3 本章小结

第6章 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间获得与学位论文相关的科研成果