一种矿用车辆制动控制系统

技术领域

本发明涉及矿用车辆制动控制技术领域，具体涉及一种矿用车辆制动控制系统。

背景技术

矿用汽车是指煤矿井下为完成岩石土方剥离与矿石运输任务而使用的一种非公路用重型自卸车,由于其具有爬坡能力大,转弯半径小,机动灵活等特点,广泛应用于开采分散、地形复杂的各类矿井。鉴于煤矿井下路况复杂，使得矿用车辆在行驶过程中很容易遇到障碍物，为了有效保障行驶安全就需要及时地对矿用车辆进行制动控制。

传统矿用车辆的制动控制都是单纯由驾驶员进行制动，属于被动制动，这种制动方式由于过度依靠驾驶员，很容易因驾驶员制动失误导致出现安全事故，大大增加了制动隐患，为了弥补这种缺陷，目前现有的制动控制大多采用主动和被动联合操作方式，使得制动隐患得到大幅度降低，如申请公开号为CN112590736B的中国发明专利申请公开的一种矿用防爆车辆智能主动被动联合制动系统及方法，该发明包括液压制动系统、车载控制器以及用于监控车辆周边环境的监控系统，其中液压制动系统包括由车载控制器控制的主动制动系统、由驾驶员控制的被动制动系统，当车载控制器确认监控系统检测到车辆与障碍物的距离小于预设距离且检测到驾驶员未采取制动措施时控制主动制动系统实现车辆制动。该发明在实际操作时存在以下缺陷：1、该发明中监控系统对矿用车辆行驶过程中周边环境采用的监控方式为在识别到行驶道路前方存在障碍物时仅对车辆与障碍物的距离进行监测，并直接根据监测结果进行制动控制，这中间缺乏对制动需求的判断，并不是行驶道路前方只要识别到障碍物就一定需要制动，还要取决了障碍物的放置位置，由此可见该发明的监控系统对障碍物的监控内容过于单一，容易形成无效制动，进而在一定程度上造成了制动资源的浪费。

2、该发明中对驾驶员是否采取制动措施的判断是以行车制动压力开关的压力值与预设值的对比结果作为依据，这里的预设值是统一固定的，没有考虑到行驶道路的路面状态、障碍物的放置状态、矿用车辆的行驶状态对预设制动压力值的影响，从而导致预设制动压力值的设定缺乏针对性，不够贴合实际，进一步影响驾驶员是否采取制动措施的判断准确度。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：一种矿用车辆制动控制系统，包括制动监控模块、制动传达模块、车载联动控制模块、参考信息库和制动控制终端。

所述制动监控模块用于当矿用车辆在井下道路行驶过程中进行实时制动监控，具体包括以下单元：制动监控设备设置单元，用于在矿用车辆内设置制动压力传感器、车载语音提示器、重量传感器、GPS定位仪和车速传感器，并在矿用车辆的车头处设置监控摄像头，同时分别在矿用车辆的左右侧设置测距仪。

制动需求判断单元，用于利用监控摄像头在矿用车辆行驶过程中实时采集当前行驶道路对应的前方路面图像，并进行障碍物识别，若识别到障碍物，则进行制动需求判断。

需求制动压力解析单元，用于当判断矿用车辆所处行驶位置存在制动需求时从当前行驶道路对应的前方路面图像中提取路况信息，由此解析矿用车辆所处行驶位置对应的需求制动压力。

所述制动传达模块用于利用车载语音提示器将解析的需求制动压力进行语音传达。

所述参考信息库用于存储各种路面类型对应的摩擦系数，并存储矿用车辆对应的基准前后轮制动力比例值。

所述车载联动控制模块用于在语音传达之后记录传达时间点，进而按照设定的时间间隔利用制动压力传感器采集行车制动压力，并据此识别驾驶员是否执行制动操作，并在识别出驾驶员未执行制动操作时向制动控制终端发送主动制动指令。

所述制动控制终端用于接收车载联动控制模块发送的主动制动控制指令进行主动制动。

优选地，所述制动需求判断对应的具体操作步骤：A1、从当前行驶道路对应的前方路面图像中提取道路轮廓，由此获取当前行驶道路对应的宽度，并标记出道路中心线。

A2、将当前行驶道路对应的前方路面图像聚焦在障碍物区域，从中提取障碍物放置位置与当前行驶道路中心线之间的距离，将其作为障碍物居中距离，记为

A3、利用测距仪分别对矿用车辆左右侧距离当前行驶道路两边的行车间距进行检测，并通过检测结果获取矿用车辆所处行驶位置位于当前行驶道路的倾向侧，与此同时通过公式

A4、将障碍物居中距离与行驶居中距离进行对比，并利用公式

A5、将

优选地，所述路况信息包括路面信息和障碍物信息，其中路面信息包括路面类型和路面坡度，障碍物信息为障碍靠近距离。

优选地，所述路况信息提取对应的具体实现过程如下：B1、利用GPS定位仪定位矿用车辆当前行驶道路的地理位置，并从井下道路布设图中提取当前行驶道路对应的路面信息。

B2、从当前行驶道路对应的前方路面图像中提取障碍物放置位置与矿用车辆所处行驶位置之间的距离，将其记为障碍靠近距离。

优选地，所述解析矿用车辆所处行驶位置对应的需求制动压力包括以下步骤：C1、从路面信息中提取路面类型，并将其与参考信息库中存储的各种路面类型对应的摩擦系数进行匹配，从中匹配出当前行驶道路对应的摩擦系数，记为

C2、从路面信息中提取路面坡度，并将其结合当前行驶道路对应的摩擦系数计算当前行驶道路对应的制动干扰指数

C3、利用车速传感器采集矿用车辆所处行驶位置的行驶车速，并利用重量传感器监测矿用车辆的载重，由此通过公式

优选地，所述识别驾驶员是否执行制动操作具体参见以下步骤：

D1、将传达时间点对应时间间隔后的时刻记为第一监测时刻，进而提取第一监测时刻对应的行车制动压力，将其与矿用车所处行驶位置对应的需求制动压力进行对比，通过

D2、将驾驶员在第一监测时刻对应的行车制动执行符合度与预定义的达标行车制动符合度进行对比，若驾驶员在第一监测时刻对应的行车制动执行符合度大于或等于预定义的达标行车制动执行符合度，则识别驾驶员已执行制动操作，反之则执行D3。

D3、在第一监测时刻对应的下一监测时刻采集障碍靠近距离和行驶车速，并将障碍靠近距离与预设的主动制动对应的限制障碍妨碍距离进行对比，进而执行以下步骤：D31、若采集的障碍靠近距离小于或等于主动制动对应的限制障碍靠近距离，则结束监测，直接按照C1-C3解析该监测时刻对应的需求制动压力，与此同时在该监测时刻提取行车制动压力，进而将该监测时刻提取的行车制动压力与该监测时刻对应的需求制动压力进行对比，计算驾驶员在该监测时刻对应的行车制动执行符合度，并将其与预定义的达标行车制动符合度进行对比，若驾驶员在该监测时刻对应的行车制动执行符合度大于或等于预定义的达标行车制动执行符合度，则识别驾驶员已执行制动操作，反之则识别驾驶员未执行制动操作。

D32、若采集的障碍靠近距离大于主动制动对应的限制障碍靠近距离，则继续监测，并按照C1-C3解析该监测时刻对应的需求制动压力，与此同时在该监测时刻提取行车制动压力，进而将该监测时刻提取的行车制动压力与该监测时刻对应的需求制动压力进行对比，计算驾驶员在该监测时刻对应的行车制动执行符合度，同时将其与预定义的达标行车制动符合度进行对比，若驾驶员在该监测时刻对应的行车制动执行符合度大于或等于预定义的达标行车制动执行符合度，则识别驾驶员已执行制动操作，反之则执行D4。

D4、按照D3采集下一监测时刻对应的障碍靠近距离和行驶车速，直至到达结束监测为止。

优选地，所述车载联动控制模块在识别出驾驶员未执行制动操作时的同时将该时刻记为主动制动时刻，进而在主动制动时刻采集该时刻对应的障碍靠近距离和行驶车速，从而据此分析矿用车辆对应的前后轮制动力适配比例值，并将其向制动控制终端传输。

优选地，所述分析矿用车辆对应的前后轮制动力适配比例值对应的具体控制过程如下：E1、将主动制动时刻对应的障碍靠近距离、行驶车速与当前行驶道路对应的制动干扰指数代入评估公式

E2、从参考信息库中提取矿用车辆对应的基准前后轮制动力比例值，将其结合

优选地，所述主动控制对应的具体操作方式为由制动控制终端在主动制动时刻按照前后轮制动力适配比例值调自动整制动比例阀，实现主动制动。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：1.本发明通过利用监控摄像头在矿用车辆行驶过程中实时采集当前行驶道路对应的前方路面图像，并进行障碍物识别，进而在识别到障碍物时对障碍物的放置位置进行定位分析，由此进行制动需求判断，且通过判断结果能够实现真正实现按需制动，大大降低了无效制动的发生率，有利于避免制动资源的浪费。

2.本发明通过从矿用车辆当前行驶道路对应的前方路面图像中提取路况信息，由此解析矿用车辆所处行驶位置对应的需求制动压力，将其作为预设制动压力值，这里解析的需求制动压力是一个动态变化的值，凸显了预设制动压力值设定的针对性、灵活性、贴合实际的特点，使得设定结果更加科学可靠，有利于保障驾驶员是否采取制动措施的判断准确度。

3.本发明在进行主动制动处理时增加了对矿用车辆前后轮制动力适配比例值的分析，进而由制动控制终端按照前后轮制动力适配比例值自动调整制动比例阀，实现了主动制动的精确具体控制，在一定程度上提高了主动制动效果。

附图说明

利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。

图1为本发明的系统连接示意图。

图2为本发明的制动监控模块连接示意图。

图3为本发明的障碍物放置位置与矿用车辆所处行驶位置的示意关系图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参照图1所示，本发明提出一种矿用车辆制动控制系统，包括制动监控模块、制动传达模块、车载联动控制模块、参考信息库和制动控制终端，其中制动监控模块与制动传达模块连接，制动传达模块与车载联动控制模块连接，车载联动控制模块与制动控制终端连接，参考信息库分别与制动监控模块和车载联动控制模块连接。

所述制动监控模块用于当矿用车辆在井下道路行驶过程中进行实时制动监控，参照图2所示，具体包括以下单元：制动监控设备设置单元，用于在矿用车辆内设置制动压力传感器、车载语音提示器、重量传感器、GPS定位仪和车速传感器，其中制动压力传感器用于检测矿用车辆的制动压力，重量传感器用于检测矿用车辆的载重，GPS定位仪用于对矿用车辆的行驶道路进行定位，车速传感器用于检测矿用车辆的行驶车速，并在矿用车辆的车头处设置监控摄像头，同时分别在矿用车辆的左右侧设置测距仪，其中监控摄像头用于对矿用车辆行驶道路的前方路面进行图像采集。

制动需求判断单元，用于利用监控摄像头在矿用车辆行驶过程中实时采集当前行驶道路对应的前方路面图像，并进行障碍物识别，若识别到障碍物，则进行制动需求判断。

在本发明的具体实施例中，上述制动需求判断对应的具体操作步骤：A1、从当前行驶道路对应的前方路面图像中提取道路轮廓，由此获取当前行驶道路对应的宽度，并标记出道路中心线。

A2、将当前行驶道路对应的前方路面图像聚焦在障碍物区域，从中提取障碍物放置位置与当前行驶道路中心线之间的距离，将其作为障碍物居中距离，记为

A3、利用测距仪分别对矿用车辆左右侧距离当前行驶道路两边的行车间距进行检测，并通过检测结果获取矿用车辆所处行驶位置位于当前行驶道路的倾向侧，其中当

A4、将障碍物居中距离与行驶居中距离进行对比，并利用公式

A5、将

示例性的，上述障碍物放置位置与矿用车辆所处行驶位置的示意关系参见图3。

本发明通过利用监控摄像头在矿用车辆行驶过程中实时采集当前行驶道路对应的前方路面图像，并进行障碍物识别，进而在识别到障碍物时对障碍物的放置位置进行定位分析，由此进行制动需求判断，且通过判断结果能够实现真正实现按需制动，大大降低了无效制动的发生率，有利于避免制动资源的浪费。

需求制动压力解析单元，用于当判断矿用车辆所处行驶位置存在制动需求时从当前行驶道路对应的前方路面图像中提取路况信息，所述路况信息包括路面信息和障碍物信息，其中路面信息包括路面类型和路面坡度，障碍物信息为障碍靠近距离，由此解析矿用车辆所处行驶位置对应的需求制动压力。

需要说明的是，上述提到的路面类型包括但不限于沥青路面、混凝土路面、砌块路面...。

在本发明的优选方案中，路况信息提取对应的具体实现过程如下：B1、利用GPS定位仪定位矿用车辆当前行驶道路的地理位置，并从井下道路布设图中提取当前行驶道路对应的路面信息。

需要解释的是，上述提到的井下道路布设图能够直观反映井下所有道路的名称、地理位置、走向和路面信息，通过对矿用车辆当前行驶道路的位置定位能够精确获取当前行驶道路的名称，进而提取出当前行驶道路对应的路面信息。

B2、从当前行驶道路对应的前方路面图像中提取障碍物放置位置与矿用车辆所处行驶位置之间的距离，将其记为障碍靠近距离。

在进一步的优选方案中，解析矿用车辆所处行驶位置对应的需求制动压力包括以下步骤：C1、从路面信息中提取路面类型，并将其与参考信息库中存储的各种路面类型对应的摩擦系数进行匹配，从中匹配出当前行驶道路对应的摩擦系数，记为

作为一个示例，本发明对行驶道路摩擦系数的分析是考虑到行驶道路的摩擦系数影响行车阻力，且摩擦系数越大，行车阻力越大，而行车阻力又对制动产生一定的影响，行车阻力越大，产生的制动干扰越小，进而对制动压力的需求越小。

C2、从路面信息中提取路面坡度，并将其结合当前行驶道路对应的摩擦系数计算当前行驶道路对应的制动干扰指数

本发明对行驶道路路面坡度的分析是考虑到矿用车辆的行驶道路并不都是平直的，很多道路都会存在一定的坡度，当矿用车辆在存在坡度的道路上行驶时路面的坡度就会对矿用车辆产生一定的干扰，且坡度越大，制动干扰越大。

需要提醒的是本发明对当前行驶道路制动干扰的考量是以矿用车辆在下坡状态下的制动作为考量对象。

C3、利用车速传感器采集矿用车辆所处行驶位置的行驶车速，并利用重量传感器监测矿用车辆的载重，由此通过公式

特殊需要说明的是，上述对矿用车辆需求制动压力的解析公式是由做功公式

本发明通过从矿用车辆当前行驶道路对应的前方路面图像中提取路况信息，由此解析矿用车辆所处行驶位置对应的需求制动压力，将其作为预设制动压力值，这里解析的需求制动压力是一个动态变化的值，凸显了预设制动压力值设定的针对性、灵活性、贴合实际的特点，使得设定结果更加科学可靠，有利于保障驾驶员是否采取制动措施的判断准确度。

所述制动传达模块用于利用车载语音提示器将解析的需求制动压力进行语音传达，其目的在于提醒驾驶员按照传达的需求制动压力执行制动操作。

所述参考信息库用于存储各种路面类型对应的摩擦系数，示例性的，混凝土路面的摩擦系数比沥青路面的摩擦系数小，并存储矿用车辆对应的基准前后轮制动力比例值。

所述车载联动控制模块用于在语音传达之后记录传达时间点，进而按照设定的时间间隔利用制动压力传感器采集行车制动压力，并据此识别驾驶员是否执行制动操作，并在识别出驾驶员未执行制动操作时向制动控制终端发送主动制动指令。

在一个具体实施例中，识别驾驶员是否执行制动操作具体参见以下步骤：D1、将传达时间点对应时间间隔后的时刻记为第一监测时刻，进而提取第一监测时刻对应的行车制动压力，将其与矿用车所处行驶位置对应的需求制动压力进行对比，通过

D2、将驾驶员在第一监测时刻对应的行车制动执行符合度与预定义的达标行车制动符合度进行对比，若驾驶员在第一监测时刻对应的行车制动执行符合度大于或等于预定义的达标行车制动执行符合度，则识别驾驶员已执行制动操作，反之则执行D3。

D3、在第一监测时刻对应的下一监测时刻采集障碍靠近距离和行驶车速，并将障碍靠近距离与预设的主动制动对应的限制障碍妨碍距离进行对比，进而执行以下步骤：D31、若采集的障碍靠近距离小于或等于主动制动对应的限制障碍靠近距离，则结束监测，直接按照C1-C3解析该监测时刻对应的需求制动压力，与此同时在该监测时刻提取行车制动压力，进而将该监测时刻提取的行车制动压力与该监测时刻对应的需求制动压力进行对比，计算驾驶员在该监测时刻对应的行车制动执行符合度，并将其与预定义的达标行车制动符合度进行对比，若驾驶员在该监测时刻对应的行车制动执行符合度大于或等于预定义的达标行车制动执行符合度，则识别驾驶员已执行制动操作，反之则识别驾驶员未执行制动操作。

D32、若采集的障碍靠近距离大于主动制动对应的限制障碍靠近距离，则继续监测，并按照C1-C3解析该监测时刻对应的需求制动压力，与此同时在该监测时刻提取行车制动压力，进而将该监测时刻提取的行车制动压力与该监测时刻对应的需求制动压力进行对比，计算驾驶员在该监测时刻对应的行车制动执行符合度，同时将其与预定义的达标行车制动符合度进行对比，若驾驶员在该监测时刻对应的行车制动执行符合度大于或等于预定义的达标行车制动执行符合度，则识别驾驶员已执行制动操作，反之则执行D4。

D4、按照D3采集下一监测时刻对应的障碍靠近距离和行驶车速，直至到达结束监测为止。

进一步地，车载联动控制模块在识别出驾驶员未执行制动操作时的同时将该时刻记为主动制动时刻，进而在主动制动时刻采集该时刻对应的障碍靠近距离和行驶车速，从而据此分析矿用车辆对应的前后轮制动力适配比例值，具体分析过程如下：E1、将主动制动时刻对应的障碍靠近距离、行驶车速与当前行驶道路对应的制动干扰指数代入评估公式

E2、从参考信息库中提取矿用车辆对应的基准前后轮制动力比例值，将其乘以矿用车辆在主动制动时刻对应的制动需求指数得到矿用车辆对应的前后轮制动力适配比例值，并向制动控制终端传输。

所述制动控制终端用于接收车载联动控制模块发送的主动制动控制指令进行主动制动，具体操作方式为由制动控制终端在主动制动时刻按照前后轮制动力适配比例值自动调整制动比例阀，实现主动制动。

本发明在进行主动制动处理时增加了对矿用车辆前后轮制动力适配比例值的分析，进而由制动控制终端按照前后轮制动力适配比例值自动调整制动比例阀，实现了主动制动的精确具体控制，在一定程度上提高了主动制动效果。

以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。