城市道路中轉彎情況下的拐點補傳觸發條件

劉秀芳

（徑衛視覺科技(深圳)有限公司，廣東 深圳518101）

1 引言

隨著經濟的發展，汽車的保有量也呈現井噴之勢[1]。在出行的車輛中應安裝行車記錄儀，設置行車記錄儀以一定的時間周期通過網絡上報當時的GPS 衛星數據信息，并通過云端存儲起來。在需要的情況下，可以將數據取出來，然后進行軌跡回放，并對數據進行其他研究。所以，對軌跡信息的要求是需要貼合實際的行駛軌跡。在低速行駛情況下，同一個路程能夠記錄更多的位置信息。而在復雜路況的高速形勢下則需要進行特殊的位置補傳，如彎道和直路交錯的位置。這樣能夠避免車輛行駛軌跡圖被拉成直線，不貼合實際行駛軌跡。根據JT/T 808—2019《道路運輸車輛衛星定位系統終端通訊協議及數據格式》的拐點補傳要求，拐點補傳的條件是，角度變化率為15°/s，且持續3s 以上。然而城市道路轉彎不可以超過30km/h[2]，因此，速度過低，會導致變化率難以達到15°/s。所以，在城市道路中的拐點補傳條件需要重新研究。

2 城市道路中進行拐點補傳的觸發條件

根據《道路限速規定及超速處罰標準》中，當機動車行駛中遇到轉彎時，最高行駛速度不得超過30km/h。因此，在城市道路中遇到彎道時，行駛速度不能超過30km/h。以此為界限，對速度進行限制，研究不超過30km/h 的轉彎情況下的拐點補傳。

根據CJJ 37—2012《城市道路工程設計規范》中，道路平面線形由直線，平曲線組成，平曲線由圓曲線，緩和曲線組成[3]。以下將從平曲線的道路數據入手，研究拐點補傳的觸發條件。

由CJJ 37—2012《城市道路工程設計規范》查平曲線與圓曲線的最小長度，如表1 所示。

表1 平曲線與圓曲線最小長度

已知城市道路彎道速度有限制，是不超過30km/h。因此，平曲線的最小長度的一般指為80m。當不進行拐點補傳時，將以t=10s 為周期定時上報位置信息。因此根據公式S=vt，分別取v=30km/h、20km/h、10km/h，可以得出表2 中數據。

表2 不同速度下經過同一平曲線的數據

直接繪畫成比較直觀的車輛軌跡圖既可以看出，當速度越高，同一個平曲線的道路軌跡信息中，越容易被拉成直線，不能正確反映車輛在行駛過程中的實際軌跡。在圖1 中，灰色點為位置點，灰色線段為根據位置點生成的車輛軌跡線路圖，黑色為實際的道路軌跡。

圖1 未經過拐點補傳的車輛軌跡與實際道路

從圖1 可以直觀看出，在這種平曲線的道路情況中，需要補多一個拐點，就能夠避免被拉成直線的軌跡圖。所以在速度超過20km/h 時，需要進行拐點補傳。

根據CJJ 37—2012《城市道路工程設計規范》，關于圓曲線的最小半徑規定，一般情況下應采用不予或等于不設超高最小半徑值，當地形條件受限制時，可采用設超高最小半徑的一般值。因此，在設計速度為30km/h 時，圓曲線的最小長度為25m，設超高最小半徑的一般值為85m，根據公式可以算出圓曲線的夾角為16.8°。

由表1 可知，通過一個最小的圓曲線最快的時間是3s。在這個圓曲線上，研究者希望補上一個位置信息來避免被拉直線的可能。所以，需要每3s 來檢測車輛行駛過程中，車輛位置角度變化的規律來確定是否觸發拐點補傳。取20km/h 下的最小角度變化率，可以直接算出累計每3s 車輛位置角度變化超過11.1°，則需要進行拐點補傳。

表3 不同速度下經過同一圓曲線的數據

根據以上的結論，在圖1 的基礎上，更新了拐點補傳的車輛軌跡圖（見圖2）。黑色點為拐點補傳的新增位置上報點。

從圖2 可以明顯看出來，經過補傳后的車輛行駛軌跡比未經過補傳后的車輛行駛軌跡更加貼合實際的行駛軌跡，效果甚好。不同速度下所產生的拐點在道路拐彎處，改善了整體車輛行駛軌跡圖，給下一步的研究提供了更貼合實際車輛行駛軌跡的可靠數據。

圖2 經過拐點補傳的車輛軌跡與實際道路

3 程序流程圖

拐點補傳程序流程圖如圖3 所示程序進入初始化后，將一直存儲有效的GPS 衛星數據點，同時開啟一個定時任務。當滿足周期時間（如t=10s）則向云端發送車輛的位置信息。此外，當發現滿足拐點的條件后，應該立刻向云端發送車輛的位置信息，以達到拐點補傳的效果。

圖3 拐點補傳程序流程圖

4 結語

綜上所述，城市道路上道路情況復雜，道路上的彎道與直路交錯，而行駛在城市道路上的車輛，由于速度有限，不可能達到持續15°/s 的高速拐點補傳要求，因此，重新研究在城市道路行駛的車輛產生拐點的條件非常必要。在追溯車輛行駛過程中的車輛行駛軌跡回放，為了盡量避免軌跡點被拉成直線，則需要在車輛速度超過20km/h 后，同時遇到彎道的道路行駛情況，進行拐點補傳的工作。而這個角度變化的閾值，應該為每3s 檢測到車輛的方向角發生了超過11.1°，此時滿足觸發拐點補傳的條件。拐點補傳大大彌補了定時上報車輛位置信息的缺點。