ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ａｎｄ
ａｃｃｕｒａｃｙ．
Ｓａｆｅ ｄｉｓｔａｎｃｅ
Ｂｒａｋｉｎｇ
０
引言
近年来，我国高速公路建设发展快速，汽车拥有量
急剧增多，交通事故频繁。而车辆追尾碰撞是高速公 路交通事故的主要形式之一，给国家和个人都造成了 较大的经济损失。 作为主动式车辆安全系统之一的汽车防撞系统受 到国内外汽车研究人员的高度重视，也取得了很多成 果。导致高速公路追尾交通事故的主要原因是驾驶员 未能保持安全的车间距离，一个好的汽车防撞系统关 键在于距离测量的实时性和准确性。准确地探测行车 距离并且快速实时地作出反应是未来汽车研发的 方向。
Ｖ０１．２９ Ｎｏ．９
③车速除以１０再平方。比如当汽车车速为
８０
ｋｍ／ｈ时，安全行车距离为６４
ｍ。
以上三种方法都只能是粗略地估算，并无法准确 地计算汽车的安全行车距离。综合分析影响安全行车 距离的各种因素，并按照决定安全距离的反应距离和 停车距离两个部分，得到如下简单可行的算法Ｈ】。
２０
ＰＲＯＣＥＳＳ
ｍａｊｏｒ
ｒｅｆｌｇｏｎ
ｏｆ ｔｈｅ ａｃｃｉｄｅｎｔｓ ｉｓ ｔｈｅ ｄｒｉｖｅｒｓ ｄｏ
ｋｅｅｐ ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｓａｆｅ ｄｉｓｔａｎｃｅ
ｂｅｔｗｅｅｎ ｖｅｈｉｃｌｅｓ．Ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｓｐｅｅｄ ｔｈａｔ
ｍｏｄｅｌ ｏｆ ｓａｆｅ ｄｒｉｖｉｎｇ ｉｓ
ｉｓ
ｔｈｅ ｍａｉｎ ｆａｃｔｏｒ ａｆｆｅｃｔｉｎｇ ｔｈｅ ｄｒｉｖｉｎｇ ｄｉｓｔａｎｃｅ髓ｐｒｉｍａｒｙ ｐａｒａｍｅｔｅｒ．ａ ｓｉｍｐｌｅ
２系统模型的建立
所谓安全行车距离就是指在同一条车道上，同向 行驶前后两车间的距离（后车车头与前车车尾间的距 离），保持既不发生追尾事故，又不降低道路通行能力 的适当距离。 安全行车距离主要取决于制动停车距离。制动停 车距离又包括反应距离和制动距离。所谓反应距离， 也就是当前车辆行驶状态发生变化时，驾驶员从看到 情况变化到用脚踩刹车，直到刹车系统产生制动力并 开始制动时，汽车在该时间内行驶的距离；所谓制动距 离，是指车辆在制动力作用下汽车从运动状态到停止 状态时的距离。 影响汽车安全行车距离的主要因素有车辆的行驶 速度、驾驶员的反应能力、路面状况、天气变化、载重量 的多少及车辆制动系统的结构形式等∞’。而车辆的行 驶速度是其中最关键的因素。《中华人民共和国道路 交通安全法实施条例》第八十条规定，机动车在高速 公路上行驶，车速超过１００ ｋｒｒｄｈ时，应当与同车道前 车保持１００ ｍ以上的距离；车速低于１００ ｋｍ／ｈ时，同车 道前车距离可适当缩短，但最小距离不得少于５０ 如遇雨雾或路面湿滑，应延长行车间距。 以行驶速度这个关键因素，来判断汽车的安全行 车距离一般有以下的三种方法ｂ１： ①由于前后车的行驶速度一般都差不多，而且制 动过程也差不多，因此可用与前车保持２ ｓ的时间的方 法。这种方法比较粗糙。 ②前后汽车间隔的米数和行驶车速的千米数相 同。比如：当汽车车速为５０ ｋｍ／ｈ时，安全行车距离为
ｌ蕊＿擞Ｈ报譬酝，Ｉ
ｌ（通过车速传感嚣、Ｌ．一（通过对相对速度、Ｌ—ｈＪ Ｉ
距离进行测定）
Ｉ测距仪分别对车速、广１安全距离等的计算广］。：。：：竺≥二：２、Ｉ
ｌ ｌ来进行预测与控制）Ｉ
，ｔ：乙ｉ；’ｕ胄＾
Ｉ
Ｉ……………＂ｌ
１系统基本组成
汽车防撞系统的组成如图１所示。系统包括三个 部分：①信号采集单元，采用车速传感器和雷达、激光、 声纳等技术自动测出车速和两车之间的距离；②处理 控制单元，计算机芯片对两车距离以及两车的瞬时相 对速度进行处理后，判断两车的安全距离，如果两车车
ａｎｄ ｆｅａｓｉｂｌｅ
ｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌ
ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ；ａｎｄ ｒｅｌｅｖａｎｔ
ｐａｒａｍｅｔｅｒ
Ｆｒｅｅｗａｙ
ｓｅｔｔｉｎｇｓ
ａｎｄ
ｃｏｎｃｒｅｔｅ
ｉｍｐｌｅｍｅｎｔｉｎｇ
ｐｒｏｃｅｄｕｒｅｓ ａｒｅ ｇｉｖｅｎ．Ｔｈｅ ｐｒａｃｔｉｃｅ ｓｈｏｗｓ ｔｈａｔ
ｔｈｉｓ ｐａｒａｍｅｔｅｒ ｆｅａｔｕｒｅｓ ｅｘｃｅｌｌｅｎｔ ｒｅａｌ—ｔｉｍｅ Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ａｎｔｉ－ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ
《基塞耋垫．
。Ｉ
车间距离
Ｉ。＼本车接收嚣
国家自然科学基金项目（鳊号：７０２７１００１）。 修改稿收到日期：２００７一ｉ１—０７。 第一作者杨翠萍，女，１９８２年生，现为东华大学模式识别与智能系统 专业在读硕士研究生；主要从事汽车防撞系统的研究。
Ｆｉｇ．２
图２汽车防撞系统框图
Ｂｌｏｃｋ ｄｉａｇｒａｍ ｏｆ ｖｅｈｉｃｌｅ ａｎｔｉ—ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ
４
ｍ。
系统模型的实现过程
给定一个汽车防撞系统，根据各参数的影响因素和
［４］古维杰．浅谈同车道安全跟车距离确定的依据——高速公路上
防止“追尾”的数据关键［Ｊ］．广东交通职业技术学院学报， ２００５，１２（４）：３８． （５］徐向田．安全距离与行车安全［Ｊ］．汽车与安全，１９９９（４）：３７． ［６］胡松柏．如何把握行车安全距离［Ｊ］．农机安全监理，２００２（１０）：１４９． ［７］应世杰．高速公路汽车防撞预警系统的开发研究［Ｄ］．长安：长 安大学。２００４．
表１不同路面的附着系数
Ｔａｂ．１ Ａｄｈｅｓｉｏｎ
射器，如超声波、微波雷达或激光发射器不断发射信 号，前车的反射信号通过本车接收器接收后送回处理 控制单元进行处理，软件算法将速度传感器实时采集 的当前本车的行车速度口进行运算，给出当前速度下 的安全行车距离ｄ‘，并将ｄ与ｄ‘不断地进行比较，如 果两车车距小于安全距离，处理控制单元就会发出指 令。指令发到执行单元，进行声光报警，提醒司机刹车。
两车在高速公路上同向行驶，若本车速度大于前车
１９
《自动化仪表》第２９卷第９期２００８年９月
万方数据
高速公路汽车防撞系统的安全行车距离研究杨翠萍。等 速度，两车将会不断接近，本车驾驶员稍不留意，就有可 能发生撞车事故。要避免同向行驶的两车相撞，就需要 实时判断两车的相对距离ｄ是否为安全距离，故两车不 发生追尾的条件是：两车之间的实际跟车距离ｄ（ｍ）必 须大于安全行车距离ｄ‘（ｍ）＂１，即ｄ＞ｄ‘，或记作： ｄ≥ｄ’＋以 式中：以为完全间距。 可见问题的关键是求解安全行车距离ｄ＋。 （１） ①反应距离ｄ。
摘要：鉴于高速公路上汽车追尾碰撞事故比例日渐增多的状况。汽车防撞系统的研究越来越受到重视。分析得出此类交通事故的 主要原因是由于驾驶员未能保持安全的车间距离。以影响行车安全距离主要因索的速度为主要参数，建立了一个简单可行的行车安 全距离数学模型，并给出了相关参数的设定和具体的实现过程，实践表明该参数具有很好的实时性和准确性。 关键词：汽车防撞系统安全距离高速公路制动实时性调整参数 中图分类号：Ｕ４６１
高速公路汽车防撞系统的安全行车距离研究杨翠萍。等
高速公路汽车防撞系统的安全行车距离研究
Ｒｅｓｅａｒｃｈ
ｏｎ
Ｓａｆｅ Ｄｉｓｔａｎｃｅ ｂｅｔｗｅｅｎ Ｖｅｈｉｃｌｅｓ ｆｏｒ Ｆｒｅｅｗａｙ Ａｎｔｉ—ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ
饧翠簿１
官簿噜２
（东华大学信息学院１。上海２０１６２０；清华大学电机工程及应用电子技术数可 为了安全，驾驶员要根据自己对安全效果的不同 要求来设置调整系数智。如果比较保守，要选择智值 大些。田取值范围为１．０５—１．１０，通常取１．１０。 ⑤安全间距也 两车制动停止时应保持一定的间距ｄ０以保证安 全。ｄ。选择得是否合理，对系统的虚警率有一定的影 响。理想情况最小可以为０，但国内外的资料上一般 为２～５ ｍ，出于安全考虑取为５
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｒｅｓｅａｒｃｈ
ｏｎ
文献标志码：Ｂ
ａｎｔｉ－ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ｏｆ ｖｅｈｉｃｌｅｓ ｂｅｃｏｍｅｓ ｍｏｒｅ ａｎｄ ｍｏｒｅ
ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ，ｂｅｃａｕｓｅ ｔｈｅ ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ ａｃｃｉｄｅｎｔｓ ｉｎｃｒｅａｓｅ
ｎｏｔ
ｏｎ
ｆｒｅｅ—
ｗａｙｓ ｄａｙ ｂｙ ｄａｙ．Ｔｈｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｔｒａｇｉｃ ａｃｃｉｄｅｎｔｓ ｉｎｄｉｃａｔｅｓ ｔｈａｔ ｔｈｅ
５０ ｍ。 ｍ。
ｄ’２叼（优＋亩）
。，２
（４）
式中：田为系统调整系数，其范围为１．０５—１．１０。 经过实践证明，在高速公路上保持通过上式计算 得的与前车之间的距离数据，可以从容地驾车，并取得 了良好的安全效果。
３模型参数的确定
要确定的参数有本车速度口、反应时间ｔ、轮胎与 道路的附着系数叭系统调整系数叩¨１。 ①本车速度口 根据《中华人民共和国道路交通安全法实施条 例》第七十八条规定，高速公路应当标明车道的行驶 速度，最高车速不得超过１２０ ｋｍ／ｈ，最低车速不得低
取值范围，设定相应参数：ｚ＝１．８ ｓ；ｒ／＝１．１０；以＝５
ｍ。
在行车过程中，根据路面类型的不同，参照表１的数 据来设定轮胎与道路的附着系数妒。行车过程中，汽 车防撞系统通过安装在本车前端的信号采集单元的发
（上接第１８页） 用的计费”和“企业信用担保信息化管理系统”。对于 这两种情况，前者传统的处理方式是通过在系统中注 册用户名和密码实现管理（有时也通过计费卡实现）， 安全问题上存在隐患，如用户名和密码泄漏或被非法 盗用、用户抵赖等。后者由于对数据保密性要求比较 高，另一方面要求实现用户操作信息的不可否认性。 采用ＰＫＩ认证与硬件ＵＳＢ Ｋｅｙ结合的系统后，有效满 足了以上需求。 随着Ｉｎｔｅｒｎｅｔ的高速发展，防护与攻击之间的斗争 也将更加激烈，这就对网络安全技术提出了更高的要 求。可以预见，ＰＫＩ作为一种安全的基础平台，是开展 信息网络业务、电子商务、网上银行、电子政务等不可
ｄ．＝们
（２）
式中：ｔ为反应时间；口为行驶车速。 在相同的反应时间内，车速越快，反应距离越长。 ②制动距离畋 根据有关资料分析，制动距离ｄ，的长短与汽车的 行驶速度、汽车在不同路况行驶时的地面附着系数等 因素有关，其数值一般选用经验公式： （３） 式中：妒为轮胎与道路的附着系数。一般来说附着系 数妒在干燥水泥路面为０．７～１．０；下雨开始时为０．３～ ０．４；潮湿水泥路面为０．４～０．６。 制动停车距离由驾驶员反应距离ｄ。和车辆制动距 离畋组成。但由式（２）一式（３）只能为确定与前车的安 全距离提供理论根据，在实际驾驶运行中，不可能按计 算数值精确地量测到与前车车距。为了取得良好的安 全效果，应在计算出制动停车距离值后，适当比计算的 数据放大５％～１０％，以确定为安全行车距离ｄ＋：