基于车路协同的货车右转弯盲区预警系统

刘雨萌　刘俐冰

摘 要：随着社会的发展，道路交通安全的重要性日益提高，但目前由货车右转弯盲区造成的交通事故仍然让人触目惊心，为减少这一交通事故，国内外均采取了许多解决方法，但这些方法都过于固定和单一，并不能及时有效地实现货车右转盲区的预警。根据此情况，我们提出了一种基于车路协同的货车右转弯盲区预警系统，此系统从人、车、路三位一体的角度出发，通过安装雷达和检测器等设备采集信息，利用路侧单片机进行数据处理和计算，应用5G和V2N技术实现信息交互，从而达到全方位实时预警的效果。安全永远是一个国家交通发展的重中之重，此系统的提出将更有效地提高货车驾驶的安全性，减少货车右转过程中交通事故的发生。

关键词：交通工程 车路协同 货车右转盲区 预警系统

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关注的重中之重，其中货车更是因为其自身更大的质量、更小的灵活性，占据不安全车辆的榜首。据不完全统计，每年因大货车发生的交通事故占30%，大型货车交通事故死亡人数约占事故总死亡人数的70%，在对货车发生事故的位置进行调查后发现，右转弯盲区发生事故的概率达86%。

由此可以看出，货车交通事故具有发生率高、死亡人数多的特点，货车右转盲区是货车事故的高发点，也是减少货车交通事故、提高道路安全性的突破点。

目前，为了防止货车右转发生事故，我国采取了一些方法，例如设置警示牌、警示线来提醒行人，安装雷达传感器、超声波测距传感器等盲区预警设备以及提高货车驾驶员的驾驶水平等等。这些措施都存在一定的问题，如货车类型多样，固定的标志标线提示过于单一;预警设备往往只设置于货车或只设置于道路，并没有实现车路的信息交互。本文依据车路协同的理念，致力于建立一个全面、高效、安全的货车右转弯盲区预警系统，依靠聪明的车、智慧的路以及强大的云协调好人、车、路三者的关系，在货车右转开始之前采取提示措施，在货车右转过程中启动预警功能，针对车和路两个方面提供多种安全举措，以减少货车右转盲区发生事故的可能性。

2 货车右转弯特性分析

2.1 内轮差

车辆在转弯过程中，前后轮的运动轨迹并不相同，后轮的行驶轨迹更偏向于内侧，与前轮轨迹存在一定偏差，此种偏差在车辆的内外轮均存在，由于内轮偏差对于车辆及周边道路安全的影响更大，所以车辆转向特性主要研究内轮差。车辆内轮差也是一个相对的概念，当车辆向右转向，右侧车轮为内轮，向左转向，左侧车轮为内轮。车辆的车身越长，内轮差越大，转弯半径越小，内轮差产生的影响越明显，因此对于货车来说，其右转过程中的内轮差是很重要的一个特性。

通过调查可以发现，货车右转是以内侧后轮为支点进行移动，前轮的转弯半径更大，车轮划过的区域更宽，后轮经过的位置会比前轮更靠近转弯的圆弧中心，划过的区域也更加狭窄。简单来说就是，货车前轮可以绕过的某一物体，后轮却绕不过去，由此造成了驾驶员在转弯过程中的视线右侧盲区，也会使周边的非机动车、行人错误判断货车的行驶轨迹，造成货车右转碾压事故频发。

2.2 后视镜盲区

由于车辆本身的结构设计以及人眼有限的视觉范围两个因素，驾驶员即使位于正常驾驶位置也会存在一定的视觉盲区。在货车右转过程中，驾驶员通过车辆后视镜，并不能获得车身两侧的全部信息，并且随着转弯角度的增加，驾驶员通过右后视镜观测到的区域范围会更少，而这些视野不能达到的区域正好位于货车右转弯内轮差区域内，后视镜在货车右转过程中也就会彻底“失效”。

3 货车右转弯预警系统的建立

3.1 系统设备技术组成

3.1.1 路侧设备

在货车右转弯过程中，路侧设备用于采集、处理、分析车辆和道路信息，并向车辆和预警设备发送提示预警信号，路侧设备包括：

（1）检测设备。检测设备有微波雷达和红外相机两种。微波雷达安装在弯前直线路段和道路右转弯处，检测弯前路段上是否有货车通过以及右转弯范围内障碍物的距离和速度，并将信息传送给路侧单片机进行分析。红外相机设立于弯道前路段的上方，采集转弯处的图像信息，并将信息传给路侧单片机进行图像处理。（2）路侧单片机。当接收到直线路段处微波雷达传送的货车通过信息时，路侧单片机开始数据接收和处理的工作。对于红外相机传送的图像信息，路侧单片机经过图像处理技术，识别转弯处是否障碍物通过，如有则给车辆和道路预警设备发送提示信息。对于转弯处微波雷达传送的障碍物信息，路侧单片机经过处理判断其是否在车辆右转弯盲区范围内，如在则给车辆和道路预警设备发送预警信息。（3）道路预警设备。道路预警设备由LED显示屏和预警鸣笛两部分组成，设备工作受路侧单片机的信号控制，对于不同的信号给出不同的响应。

3.1.2 车载设备

在货车右转弯过程中，车载单元能够感知车辆状态，将车辆信息传输给路侧设备并接收路侧设备的预警提示信息，从而使驾驶员及时采取调整措施。车载设备包括：

（1）转向角度传感器。安装于车辆方向盘处，测定方向盘的转动角度和方向，并将角度信号转化为电信号发送给路侧设备，用以计算右转货车的盲区范围。（2）车辆导航系统，该系统可以接收路侧设备传输的提示信息和预警信息。当提示信息传来时，导航对驾驶员进行语音提示;当预警信息传来时，导航将盲区内障碍物位置显示于地图之中，并对驾驶员进行路径诱导。（3）车载控制系统，在货车不能按照导航规划路线行驶时，能够根据当时的情境和货车右转特性，及时对车辆进行强制性制动控制，避免由于盲区造成交通事故。

3.1.3 无线通信技术

无线通信技术负责整个系统的数据传送与信息交互，应用5G移动通信技术和V2N车用通信技术可以实现不同设备之间的信息通讯。V2N技术是V2X技术中的一种，该技术可以实现车与边缘云的通信，货车右转弯时路侧单片机不断对采集到的信息进行计算与分析，利用V2N技术向车辆传送信息处理结果。5G移动通信技术是最新一代的蜂窝移动通信技术，它具有时延低，传输信息速度快，受极端天气影响少的特点。5G与V2N两者的应用，将车路协同与数据高速传输结合在一起，更加快捷、高效实现预警系统的信息传输。

3.2 系统功能分析

当货车在临近弯道的直线路段上行驶时，毫米波雷达检测到货车通过，并将信息传送给路侧单片机，单片机工作开启，提示功能和预警功能启动。

3.2.1 提示功能

路侧单片机接收红外相机采集的转弯处图像信息，经过处理分析，识别转弯处是否有障碍物，如有则向车载导航和预警设备发送提示信息，车载导航对驾驶员进行“注意弯道处行人和非机动车”的语音提示，道路预警设备的LED顯示屏显示“前方来车”的提醒信息。

3.2.2 预警功能

当车辆行驶至弯道处并开始转弯时，路侧单片机接收转向角度传感器采集的货车方向盘转动信息，依据内轮差模型计算盲区范围，同时接收毫米波雷达采集的障碍物距离速度信息，经过计算处理，判断障碍物是否在货车的盲区范围内，如在则向车载导航和预警设备发送预警信息。车载导航对驾驶员进行路径引导，如引导失败则进行强制性制动，道路预警设备的LED显示屏显示“及时避让”的提醒信息，并开启预警鸣笛。

综上所述，针对上述所建立的货车右转弯预警系统，可以得到如下图1所示的预警系统功能及流程。

4 结语

本文针对货车事故多发点右转弯盲区进行了详细研究，总结了货车右转弯过程中的特性以及盲区形成的原因，并据此建立了盲区预警系统。本系统能够针对不同的货车转弯情况提供实时动态的提示预警信息，通过路端处理计算给出不同的结果和解决方案，具有针对性和及时性。通过利用先进的无线通信技术，本系统实现了车路协同的理念，将人车路紧密联系在一起，多维度降低事故发生的可能性。在科技迅猛发展的今天，车联网技术和移动通信技术不断成熟，本文的系统设计给日后改善道路情况提供了新思路，能够极大提高道路的安全性，有效减少货车右转盲区事故的发生。

参考文献：

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