基于駕駛行為的追尾避撞控制策略研究

劉林英

摘 要：隨著人們生活水平和科學(xué)技術(shù)水平的提高，各種現(xiàn)代化的技術(shù)和傳統(tǒng)的駕駛技術(shù)相結(jié)合，這在提升了駕駛體驗(yàn)的同時，還有效地保證了行車安全。這種通過制動或換道來實(shí)現(xiàn)追尾避撞的系統(tǒng)，能夠滿足人們安全駕駛的需求。本文也是通過對汽車追尾碰撞過程、主動避撞系統(tǒng)以及駕駛員避撞行為的分析，總結(jié)追尾避撞的策略，希望能夠有一定的參考價值。

關(guān)鍵詞：駕駛行為;追尾避撞;避撞控制策略

0 前言

常見的汽車碰撞事故主要包括正面的碰撞、側(cè)面的碰撞以及追尾碰撞，其中汽車追尾碰撞是事故率最高的，這嚴(yán)重影響了居民的人身和財產(chǎn)安全和社會的穩(wěn)定。為了減少追尾碰撞事故的發(fā)生，行業(yè)的專業(yè)和學(xué)者通過不斷的調(diào)研分析，總結(jié)影響追尾碰撞事故發(fā)生的主要因素。其中，駕駛員的駕駛行為近些年來受到越來越多的關(guān)注，學(xué)者也通過對駕駛員制動特征的分析，來研究駕駛員在面對事故前應(yīng)當(dāng)選擇的正常避撞策略。

1 汽車追尾碰撞過程和駕駛員避撞行為分析

1.1 汽車追尾碰撞過程分析

汽車在發(fā)生追尾碰撞后，通常會偏離原來的道路行駛，這時極有可能引發(fā)二次甚至是連環(huán)碰撞事故。因此，國內(nèi)外的專家學(xué)者通過構(gòu)建相關(guān)的數(shù)學(xué)模型來研究汽車的追尾碰撞，這也是研究的基礎(chǔ)。筆者在本文中以著名的二維碰撞模型為準(zhǔn)，進(jìn)而研究汽車碰撞后的數(shù)學(xué)解，通過相關(guān)系數(shù)的計算得出汽車表面材料的屬性、表面幾何形狀以及沖擊速度都會影響車輛碰撞中的能量損失。但只通過二維碰撞模型是沒有辦法通過兩車碰撞前的狀態(tài)得到碰撞力的大小的，還需要通過具體的自由度車輛碰撞模型解出碰撞沖量的大小，從而獲得碰撞力曲線，進(jìn)行車與車之間的碰撞仿真，這是一個比較復(fù)雜的過程。

1.2 主動避撞系統(tǒng)和駕駛員的避撞行為分析

通過對網(wǎng)絡(luò)上資料的收集和整理，可以簡單地對駕駛員的避撞行為分類。即當(dāng)駕駛員意識到有追尾危險時會采取哪種補(bǔ)救方式。大多數(shù)駕駛員會在第一時間采取換道避撞的策略，一小部分駕駛員會通過制動來避免事故，還有一部分駕駛員兩種方法都會采取。但只是一小部分?jǐn)?shù)據(jù)統(tǒng)計，并不能充分地反映駕駛員的避撞行為。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，主動避撞技術(shù)也投入使用，該技術(shù)能夠通過模擬駕駛員的避撞行為選擇來幫助駕駛員實(shí)現(xiàn)主動避撞。主動避撞系統(tǒng)是對具體的交通場景進(jìn)行危險評估，并根據(jù)駕駛員的避撞行為特性來分析介入時間和方式。該系統(tǒng)是通過車載設(shè)備來檢測行車環(huán)境的，當(dāng)檢測到危險目標(biāo)后會對駕駛員報警。如果駕駛員未能及時采取行動，系統(tǒng)會根據(jù)事故的危險情況采取“模仿”駕駛員避撞行為的換道或者制動策略。

駕駛員在感知到有追尾碰撞危險時，最多采用制動和換道的避撞方式。相關(guān)專家學(xué)者曾對這兩種最常見的方式進(jìn)行分析，即通過考慮駕駛員換道和制動避撞的行為特征，通過障礙物實(shí)驗(yàn)得到駕駛員認(rèn)為安全和存在危險的情況。在這一過程中，駕駛員的反應(yīng)時間也是需要考慮的，即主動避撞系統(tǒng)需要在駕駛員得到報警信號后，為駕駛員預(yù)留出判斷危險和避撞操作的時間。系統(tǒng)選擇的報警信號和制動時機(jī)要符合駕駛員的避撞習(xí)慣，這樣才能不影響駕駛員的正常駕駛并被駕駛員接受。

2 追尾避撞控制策略分析

在汽車發(fā)生追尾碰撞時，駕駛員要及時保證車輛的穩(wěn)定性、注意車輛軌跡的保持問題。可以通過橫擺角速度來分析車輛穩(wěn)定性和軌跡保持的關(guān)系，因?yàn)闄M擺角速度可以控制住二者，控制住橫擺角速度就可以在車輛被追尾碰撞后保證車輛的穩(wěn)定性并保持車輛按照原有的軌跡行駛。

主動避撞系統(tǒng)執(zhí)行的避撞策略也是在不影響駕駛員正常操作的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，系統(tǒng)會根據(jù)目標(biāo)車輛和自車的運(yùn)行狀態(tài)來判斷是否會發(fā)生危險，以及真正發(fā)生危險時的介入時間。我們可以通過相關(guān)專家學(xué)者整理的危險評估模型看出，駕駛員在行車的過程中，會根據(jù)目標(biāo)車輛和自車的實(shí)時相對車距和車速來判斷行車的狀態(tài)，會出現(xiàn)兩種情況：行車安全、有碰撞危險時，系統(tǒng)判斷道路條件允許執(zhí)行換道或制動策略。這時可以根據(jù)駕駛員的反應(yīng)時間和采取的避撞方式來設(shè)置報警系統(tǒng)。當(dāng)系統(tǒng)進(jìn)入制動控制策略后，會根據(jù)內(nèi)部參數(shù)進(jìn)行判斷。當(dāng)駕駛員采取相關(guān)措施避免追尾碰撞，那么系統(tǒng)會返回到信息監(jiān)測并實(shí)時計算相關(guān)參數(shù)、判斷危險等級;如果駕駛員沒有采取相關(guān)措施，那么系統(tǒng)會通過報警系統(tǒng)來提示駕駛員當(dāng)前有碰撞的危險。但若當(dāng)駕駛員已經(jīng)無法避免追尾碰撞時，系統(tǒng)會直接采取緊急制動策略。相關(guān)專家學(xué)者曾經(jīng)通過設(shè)置真實(shí)交通場景來測試系統(tǒng)的避撞策略，實(shí)驗(yàn)中應(yīng)用到的車輛都裝配了速度和轉(zhuǎn)角傳感器、雷達(dá)和報警燈裝備。在進(jìn)行換道碰撞實(shí)驗(yàn)時，通過裝備的傳感器來確定換道時間，這時系統(tǒng)會根據(jù)駕駛員的反應(yīng)時間、安全距離來計算換道的準(zhǔn)確時機(jī)和軌跡，這樣能夠有效地避免追尾碰撞;在進(jìn)行制動碰撞實(shí)驗(yàn)時，也是通過裝備的傳感器來確定相鄰車道不允許換道的情況，這時系統(tǒng)根據(jù)駕駛員的反應(yīng)時間分布，來設(shè)定駕駛員感受到報警到系統(tǒng)自動制動的時間，這樣能夠確保大多數(shù)的駕駛員可以主動避免追尾碰撞。

除了根據(jù)系統(tǒng)調(diào)整駕駛員行為外，交管部門也可以從深化駕校考核內(nèi)容入手，提高駕駛員的安全意識。因?yàn)椋还苁墙?jīng)驗(yàn)比較豐富的專職司機(jī)，還是新上路的駕駛員，都要充分掌握道路安全駕駛的準(zhǔn)則，并樹立正確的駕駛意識，這樣在能最大化地避免各種碰撞事故的發(fā)生。提升駕駛員的安全意識是一項(xiàng)長遠(yuǎn)的任務(wù)，相關(guān)部門在深化考核培訓(xùn)內(nèi)容時，可以以道路交通為核心，以交通安全知識為基礎(chǔ)，用社會化、現(xiàn)代化的手段，全面展開道路安全教育。

3 結(jié)語

車輛追尾碰撞是比較常見的交通事故，為了保證人民財產(chǎn)安全，我國相關(guān)的專家學(xué)者通過實(shí)驗(yàn)對影響行車安全的因素進(jìn)行分析，其中駕駛員的駕駛行為直接關(guān)系到追尾避撞控制情況，制動避撞策略和換道避撞策略是駕駛員最長采用的避撞方式，主動避撞系統(tǒng)的使用也有效地保證了行車安全。通過對避撞系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的整理分析得出：制動避撞策略能夠有效地避免中低速行車時的追尾碰撞危險、換道避撞策略能夠在極短時間內(nèi)自主完成換道操作，這滿足了駕駛員對換道時機(jī)的要求。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉志強(qiáng)，王一凡，吳雪剛，張春雷，倪捷.基于線性路徑跟蹤控制的換道避撞控制策略研究[J].中國公路學(xué)報，2019，32（06）：86-95.

[2]胡均平，劉鎮(zhèn)，李勇成.汽車駕駛員自適應(yīng)防碰撞預(yù)警系統(tǒng)設(shè)計[J].計算機(jī)仿真，2017，34（11）：107-113.

[3]劉志強(qiáng)，張春雷，張愛紅，倪捷，朱偉達(dá).基于駕駛行為的追尾避撞控制策略研究[J].汽車工程，2017，39（09）：1068-1073+1080.