基于车-车-道路通信的超车安全协同控制机理研究

超车是驾驶员常见的驾驶行为之一。由于超车过程十分复杂，驾驶员误判安全超车的可行性，进而作出错误超车决策，导致恶性交通事故。超车引发的交通事故普遍存在且后果严重，如何提高超车安全系数和降低超车事故率已成为亟待解决的公路交通运输难题。 .国内在超车安全理论和方法研究方面尚处于起步阶段，项目拟建立以车-车-道路通信为平台的信息观测系统，基于非线性理论和多源数据分析法构建连续观测超车信息的车路时空结构，揭示超车过程的实时动态特征；通过超平面几何法建立平滑超车轨迹，采取层次包围盒法和刚体运动学分析，以车辆外形几何尺寸为参量确定超车碰撞检测模型；运用车辆特征、超车位置等车辆运行参数计算超车风险系数，结合分类向量机方法建立超车时机模型；最后，研究超车过程中车辆竞争与合作关系，并建立安全超车协同控制机制。研究成果将直接应用于超车车辆的动态安全评价和预警，对提高车辆行车安全及事故主动防控能力有重要意义。

超车是驾驶员常见的驾驶行为之一。实施超车时，驾驶员必须根据车速、车辆间距、车流状态以及道路交通设施等周边环境信息，实时调整驾驶策略实现超车行为。该过程包括超车环境信息收集与处理、超车时机判断、超车轨迹生成、超车碰撞检测、超车冲突处理和超车行为实施等。在如此复杂的过程中，驾驶员可能误判超车的安全性和可行性，进而作出错误超车决策，导致恶性交通事故。超车引发的交通事故普遍存在且后果严重，如何提高超车安全系数和降低超车事故率已成为亟待解决的公路交通运输难题。. 由于超车过程自身复杂性、建模的复杂性、（多车）组合的复杂性、时间的复杂性和环境的复杂性，研究其安全机理极富挑战意义。随着交通运输安全保障研究的不断深入和超车引发的恶性交通事故日益增加，确保超车安全成为交通运输安全保障技术的又一重要研究热点。然而，国内在超车安全理论和方法研究方面尚处于起步阶段，因此使得研究超车机理和确保超车安全具有重大现实意义。. 为评价高速公路上车辆超车的安全特性，项目针对超车过程中所需实验数据类型和格式，如车辆的位置、速度、加速度、车辆的转向角以及对应的时间和总的超车时间，建立用于建模分析和仿真预测的基础数据库。基于此，应用现代通信学理论，建立以车-车-道路通信为平台的信息观测系统，实现车辆动态信息流的传输和共享。基于非线性理论和多源数据分析法构建连续观测超车信息的车路时空结构，揭示超车过程的实时动态特征。应用主成分析法对采集车辆时空数据进行降维处理，包含数据有参与换道车辆位置、转向角、速度（纵向、横向）、加速度（纵向、横向）、全局定时/计时数据（UTC）等信息，用以揭示影响超车车辆安全的主要因素。将超车时间，车辆相对位置，车辆相对速度，车辆相对加速度以及超车临界安全车距作为超平面几何方程的参量。应用超平面几何理论和模糊聚类建立超车轨迹的次优模型。采取层次包围盒法和刚体运动学分析，以车辆外形几何尺寸为参量确定超车碰撞检测模型；运用车辆特征、超车位置等车辆运行参数计算超车风险系数，结合分类向量机方法建立超车时机模型；最后，研究超车过程中车辆竞争与合作关系，建立超车场景中车辆动态状态的演进模型，生成超车过程协同控制策略。项目通过仿真分析和实验分析验证相关理论的正确性和可行性。研究成果将直接应用于超车车辆的动态安全评价和预警，对提高车辆行车安全及事故主动防控能力有重要意义。