城市道路中转弯情况下的拐点补传触发条件

刘秀芳

（径卫视觉科技(深圳)有限公司，广东 深圳518101）

1 引言

随着经济的发展，汽车的保有量也呈现井喷之势[1]。在出行的车辆中应安装行车记录仪，设置行车记录仪以一定的时间周期通过网络上报当时的GPS 卫星数据信息，并通过云端存储起来。在需要的情况下，可以将数据取出来，然后进行轨迹回放，并对数据进行其他研究。所以，对轨迹信息的要求是需要贴合实际的行驶轨迹。在低速行驶情况下，同一个路程能够记录更多的位置信息。而在复杂路况的高速形势下则需要进行特殊的位置补传，如弯道和直路交错的位置。这样能够避免车辆行驶轨迹图被拉成直线，不贴合实际行驶轨迹。根据JT/T 808—2019《道路运输车辆卫星定位系统终端通讯协议及数据格式》的拐点补传要求，拐点补传的条件是，角度变化率为15°/s，且持续3s 以上。然而城市道路转弯不可以超过30km/h[2]，因此，速度过低，会导致变化率难以达到15°/s。所以，在城市道路中的拐点补传条件需要重新研究。

2 城市道路中进行拐点补传的触发条件

根据《道路限速规定及超速处罚标准》中，当机动车行驶中遇到转弯时，最高行驶速度不得超过30km/h。因此，在城市道路中遇到弯道时，行驶速度不能超过30km/h。以此为界限，对速度进行限制，研究不超过30km/h 的转弯情况下的拐点补传。

根据CJJ 37—2012《城市道路工程设计规范》中，道路平面线形由直线，平曲线组成，平曲线由圆曲线，缓和曲线组成[3]。以下将从平曲线的道路数据入手，研究拐点补传的触发条件。

由CJJ 37—2012《城市道路工程设计规范》查平曲线与圆曲线的最小长度，如表1 所示。

表1 平曲线与圆曲线最小长度

已知城市道路弯道速度有限制，是不超过30km/h。因此，平曲线的最小长度的一般指为80m。当不进行拐点补传时，将以t=10s 为周期定时上报位置信息。因此根据公式S=vt，分别取v=30km/h、20km/h、10km/h，可以得出表2 中数据。

表2 不同速度下经过同一平曲线的数据

直接绘画成比较直观的车辆轨迹图既可以看出，当速度越高，同一个平曲线的道路轨迹信息中，越容易被拉成直线，不能正确反映车辆在行驶过程中的实际轨迹。在图1 中，灰色点为位置点，灰色线段为根据位置点生成的车辆轨迹线路图，黑色为实际的道路轨迹。

图1 未经过拐点补传的车辆轨迹与实际道路

从图1 可以直观看出，在这种平曲线的道路情况中，需要补多一个拐点，就能够避免被拉成直线的轨迹图。所以在速度超过20km/h 时，需要进行拐点补传。

根据CJJ 37—2012《城市道路工程设计规范》，关于圆曲线的最小半径规定，一般情况下应采用不予或等于不设超高最小半径值，当地形条件受限制时，可采用设超高最小半径的一般值。因此，在设计速度为30km/h 时，圆曲线的最小长度为25m，设超高最小半径的一般值为85m，根据公式可以算出圆曲线的夹角为16.8°。

由表1 可知，通过一个最小的圆曲线最快的时间是3s。在这个圆曲线上，研究者希望补上一个位置信息来避免被拉直线的可能。所以，需要每3s 来检测车辆行驶过程中，车辆位置角度变化的规律来确定是否触发拐点补传。取20km/h 下的最小角度变化率，可以直接算出累计每3s 车辆位置角度变化超过11.1°，则需要进行拐点补传。

表3 不同速度下经过同一圆曲线的数据

根据以上的结论，在图1 的基础上，更新了拐点补传的车辆轨迹图（见图2）。黑色点为拐点补传的新增位置上报点。

从图2 可以明显看出来，经过补传后的车辆行驶轨迹比未经过补传后的车辆行驶轨迹更加贴合实际的行驶轨迹，效果甚好。不同速度下所产生的拐点在道路拐弯处，改善了整体车辆行驶轨迹图，给下一步的研究提供了更贴合实际车辆行驶轨迹的可靠数据。

图2 经过拐点补传的车辆轨迹与实际道路

3 程序流程图

拐点补传程序流程图如图3 所示程序进入初始化后，将一直存储有效的GPS 卫星数据点，同时开启一个定时任务。当满足周期时间（如t=10s）则向云端发送车辆的位置信息。此外，当发现满足拐点的条件后，应该立刻向云端发送车辆的位置信息，以达到拐点补传的效果。

图3 拐点补传程序流程图

4 结语

综上所述，城市道路上道路情况复杂，道路上的弯道与直路交错，而行驶在城市道路上的车辆，由于速度有限，不可能达到持续15°/s 的高速拐点补传要求，因此，重新研究在城市道路行驶的车辆产生拐点的条件非常必要。在追溯车辆行驶过程中的车辆行驶轨迹回放，为了尽量避免轨迹点被拉成直线，则需要在车辆速度超过20km/h 后，同时遇到弯道的道路行驶情况，进行拐点补传的工作。而这个角度变化的阈值，应该为每3s 检测到车辆的方向角发生了超过11.1°，此时满足触发拐点补传的条件。拐点补传大大弥补了定时上报车辆位置信息的缺点。