无人驾驶车辆编队纵向控制器中安全车距与车速分析

刘威　李建涛

摘 要：在智能公路系统中，无人驾驶车辆编队控制器能够对车队的行驶进行自动控制。在实际行驶状态下，相邻车安全车距要求在不同的道路与气象条件下通常是变化的。本文主要讨论在智能高速公路与一般智能道路无人驾驶车辆编队不同的行驶速度下，车队纵向控制器误差中车距与车速之间的关系。

关键词：无人驾驶车辆编队;安全车距;智能高速公路;一般智能道路;车速

近年来，随着智能汽车领域的不断发展以及自动控制领域技术的不断成熟，汽车的自动控制技术研究越来越受到人们的关注。在实际行驶中，无人驾驶车辆编队应当具备在不同道路及气象条件下以不同车速行驶的能力。关于此类车辆编队纵向控制器问题的讨论便随之产生。

一、智能高速公路下的安全车距与车速的关系分析

在高速公路环境下，我国道路交通安全法实施条例明确规定车辆在不同车速范围内行驶时应保持不同的安全车距。[1]但无人驾驶车辆系统在遭遇紧急情况时做出的反应时间与有人驾驶车辆不同。根据大量实验与有关文献显示：通常有人驾驶车辆在遭遇紧急情况时驾驶员从看到紧急情况到让刹车發挥作用的总反应时间大约为1.2s，[2]而未来无人驾驶车辆的整个反应过程只需要0.1-0.6秒。显然，无人驾驶车辆所需应急反应时间明显少于有人驾驶车辆。相应行驶状态下所需的安全车距理论上也将少于有人驾驶车辆。并且根据报道，近年来无人驾驶车辆高速公路的实验车速已经达到每小时120公里，[3]这也更加完善了本文的讨论对象条件。因此本文综合上述内容并结合相关法规将高速公路中安全车距的限制做出了适当调整并整理如下：

在良好天气的智能高速公路上行驶的无人驾驶车辆编队，由于无人驾驶系统反应的快速性，理论上设置的相邻车安全车距相比有人驾驶情况下可以小很多。但考虑到无人驾驶系统可能存在的突发故障等多方面安全因素，此时相邻车安全车距只应比有人驾驶标准下略小。因此规定在整体行驶车速v超过每小时100公里时，纵向控制器误差的车距Li应取≥80米的定值（以下讨论同理）。当整体行驶车速v低于每小时100公里时，车距Li应取≥40米的定值。而在遇有雾、雨、雪、沙尘、冰雹等低能见度气象条件能见度小于200米时。车队整体行驶车速v不得超过每小时60公里，车距Li应取≥80米的定值。当能见度小于100米时，车队整体行驶车速v不得超过每小时40公里，车距Li应取≥40米的定值。另外：当能见度小于50米时，根据交规，车队应尽快驶离高速公路。因此这里不再讨论该情况下的控制器误差车距取值范围。

综上所述，可以写出智能高速公路下的编队纵向控制器误差的车距与车速对应关系：

良好天气下：

vv≥ 100km/h Li ≥ 80m

vv≤ 100kkkk/h Li ≥ 40m

低能见度天气下：

vv≤ 60kkkk/h LLLL≥ 80m（能见度小于 200 米）

vv≤ 40kkkk/h LLLL≥ 40m（能见度小于 100 米）

二、一般智能道路下的安全车距与车速的关系分析

在一般道路环境下，虽然我国现行道路交通安全法实施条例中没有明确给出相应车速下所对应的安全车距取值范围。但根据当车速变快时，所需要的刹车力度、刹车距离、以及反应时间内车辆原速行驶的距离都会相应增加的原则，以及长久以来人们对新旧道路交通安全法实施条例的相关数据整理及经验总结，也得到了一套车速——安全车距的关系。再分析对比于无人驾驶与有人驾驶车辆，将其做出适当调整并整理如下：

在一般智能道路上行驶的无人驾驶车辆编队，考虑到一般道路相比于高速公路具有更为复杂的路况，这在一定程度下可能干扰无人驾驶系统传感器的信号识别与采集，致使系统做出刹车判断的时间延迟，此时相邻车间应保持比有人驾驶标准下更大的安全车距。因此规定当车队整体行驶车速v超过每小时100公里时，纵向控制器误差的车距Li应取≥120米的定值（以下讨论同理）。当整体行驶车速v超过每小时50公里时，车距Li应取≥60米的定值。当整体行驶车速v低于每小时40公里且高于每小时20公里时，车距Li应取≥36米的定值。当整体行驶车速v低于每小时20公里时，车距Li应取≥12米的定值。

综上所述，可以写出一般智能道路下的编队纵向控制器误差的车距与车速对应关系：

三、结语

本文对无人驾驶车辆编队纵向控制器误差中车距与车速关系的分析与整理，使得该编队控制器误差在智能高速公路与一般智能道路下的车距取值有了一定的限定范围，为今后此领域的相关结论推导及法规制定等提供了参考方向。

无人驾驶车辆编队控制系统技术近年来发展迅速，大量有关无人车的实际道路实验也在不断进行。因此，尽快推进不同智能道路下相关安全法规的制定显得十分重要。当然，该领域的成熟还尚需时日，当下仍需要国家和相关企业共同努力，推动此项技术的发展与革命。

参考文献：

[1]中华人民共和国道路交通安全法实施条例[S].2017，10，07.

[2]邹惠萍，姜岳平.雾霾天气下车辆制动过程的分析研究[J].课程教育研究，2017，（50），203.

[3]夏元，白麟.最高时速120公里 无人驾驶汽车挺进中原[N].重庆日报，2016，04，15.