一种矿用车方阵编队控制系统技术方案

本发明专利技术公开了一种矿用车方阵编队控制系统，分为多工作模式切换模块、期望车间距计算模块、加速度计算模块和预警模块；该系统在计算纵向期望车间距时，考虑被控成员车载荷量、制动器动作延迟以及方阵延迟的影响，考虑当前路面等级下的期望制动间距以及期望停车间距的影响，防止突发情况下紧急制动时造成被控成员车追尾事故；本发明专利技术提供了四种工作模式，根据作业情况有高效模式和节能模式，在路面情况较差或能见度较低时有湿滑模式和雾夜模式，保证车队的行驶安全性；在非结构化道路及无道路的空地、山间上行驶时，辅助车驾驶员对辅助车进行驾驶控制、跟随车跟随相应的辅助车行驶，扩大矿用车方阵编队控制系统对地形的适应能力。

【技术实现步骤摘要】
一种矿用车方阵编队控制系统
本专利技术属于智能交通领域，尤其涉及一种矿用车方阵编队控制系统领域。
技术介绍
在煤矿等等作业地区，存在着货物运输量大、地区空旷、运输路线固定等特点，运输车需要将货物在两地或多地之间不断运输，需要大量驾驶员不断往返运输，劳动强度大，工作条件差。为减轻驾驶员负担，改善驾驶员短缺现状，本专利技术提出一种矿用车方阵编队控制系统，将方阵编队技术用于此类作业地区，提高运输效率，增加产量，加快行业发展。为解决矿区等作业地区运输车工作量大、驾驶员劳动强度大以及驾驶员短缺等现象，本专利技术提供四种工作模式，根据作业情况有高效模式或者节能模式，在路面情况较差时有湿滑模式或雾夜模式，保证车队的行驶安全性；在非结构化道路及无道路的空地、山间上行驶时，辅助车驾驶员对辅助车进行驾驶控制、跟随车跟随相应的辅助车行驶，扩大矿用车方阵编队控制系统对地形的适应能力，提高运输效率。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种矿用车方阵编队控制系统，以达到保证行驶安全性、提高货物运输效率、改善驾驶员工作强度以及改善驾驶员短缺等目的。所述的一种矿用车方阵编队控制系统，由多列纵向队列组合而成的方阵编队控本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种矿用车方阵编队控制系统，其特征在于，由多列纵向队列组合而成的方阵编队控制系统，该系统包括如下四个模块：多工作模式切换模块，通过对期望车间距的控制使矿用车方阵编队控制系统适用于不同的路面、天气等情况；期望车间距计算模块，该模块设计了基于期望制动间距与期望停车间距的期望车间距控制策略，以防止突发情况下，成员车之间需要紧急制动时易产生的追尾事故；加速度计算模块，综合领航车、辅助车对跟随车的影响，计算被控成员车的加速度；预警模块，设定横向、纵向等运动方向的误差范围，当超出设定范围即发出警报，提醒辅助车驾驶员干预辅助车进行车辆控制，同时通过改变加速度计算模块中的目标加速度，实现对车辆的安全性控制...

【技术特征摘要】
1.一种矿用车方阵编队控制系统，其特征在于，由多列纵向队列组合而成的方阵编队控制系统，该系统包括如下四个模块：多工作模式切换模块，通过对期望车间距的控制使矿用车方阵编队控制系统适用于不同的路面、天气等情况；期望车间距计算模块，该模块设计了基于期望制动间距与期望停车间距的期望车间距控制策略，以防止突发情况下，成员车之间需要紧急制动时易产生的追尾事故；加速度计算模块，综合领航车、辅助车对跟随车的影响，计算被控成员车的加速度；预警模块，设定横向、纵向等运动方向的误差范围，当超出设定范围即发出警报，提醒辅助车驾驶员干预辅助车进行车辆控制，同时通过改变加速度计算模块中的目标加速度，实现对车辆的安全性控制。2.按照权利要求1所述的一种矿用车方阵编队控制系统，其特征在于，所述的多工作模式切换模块，其中，将路面情况分为三个等级，一级路面为冰雪路面，二级路面为湿路面，三级路面为良好干燥路面；将车速分为三个等级，车速小于10m/s时为一级车速，车速为10m/s-15m/s之间时为二级车速，大于20m/s时为三级车速；一级路面对应一级车速、二级车速、三级车速的路面附着系数分别为0.25、0.2、0.15；二级路面对应一级车速、二级车速、三级车速的路面附着系数分别为0.55、0.5、0.45；三级路面对应一级车速、二级车速、三级车速的路面附着系数分别为0.75、0.7、0.65。3.按照权利要求1所述的一种矿用车方阵编队控制系统，其特征在于，所述的多工作模式切换模块分为四种工作模式，不同的工作模式对应期望车间距计算模块中的不同控制算法，四种工作模式具体如下：节能模式，该模式下控制策略减小期望车间距计算模块中的期望停车间距，以减小被控成员车车间距，减小空气阻力，降低燃油消耗率，降低成本；高效模式，该模式下控制策略增大期望车间距计算模块中的期望停车间距，以增大被控成员车车间距，增加安全性，增大被控成员车车速及加速度变化率，提高运输效率；湿滑模式，该模式下控制策略针对不同路面等级，对应计算得到不同的期望停车间距，以适应冰雪路面和湿路面环境；雾夜模式，该模式适用于夜间或大雾天气，通过增大期望车间距计算模块中的期望停车间距，以提高行驶安全性；本发明公开的控制系统提供两种工作模式切换方式，包括驾驶员手动设置及控制系统自动切换两种方式；驾驶员可手动设置某种工作模式，此时系统行驶过程中按此工作模式工作；若驾驶员没有手动设置，则四种模式可自动切换；在路面等级为三级的情况下，当被控成员车车速为二级时系统自动切换到节能模式，当被控成员车车速为三级时系统自动切换到高效模式，当被控成员车车速为一级时系统自动切换到雾夜模式；当路面等级为二级或一级时系统自动切换到湿滑模式。4.按照权利要求1所述的一种矿用车方阵编队控制系统，其特征在于，所述的期望车间距计算模块，其中，该模块控制策略中所需的纵向期望车间距，包括延迟间距、期望制动间距和期望停车间距；延迟间距包括方阵延迟间距和制动延迟间距；方阵延迟的计算考虑了将被控成员车的编号、当前车速、方阵延迟时间系数等方面，表示由于系统中成员车数量较多而产生通讯延迟，方阵延迟间距表示由于方阵延迟，车辆继续运动而产生的距离；制动延迟间距表示在当前路面等级与当前车速情况下，如若发生紧急情况需要急刹车时，由于制动器动作延迟产生的行驶距离；期望制动间距表示在当前路面等级与当前车速情况下，如若发生紧急情况需要急刹车时所期望的，车辆从制动到停车驶过的距离；期望停车间距的计算考虑了被控成员车的车速、加速度及载荷量；其中，载荷量通过被控成员车辆的悬架系统在工作载荷下与静载荷下的高度差值进行计算；期望停车间距表示在当前路面等级与当前车速情况下如若发生紧急情况急刹车停车后所期望的与前车之间的距离，权利要求2所述的不同的工作模式对应不同的期望停车间距系数；具体计算方法如下：a)所述的延迟间距为：i.其中，所述的方阵延迟间距为：式中，i为第i辆被控成员车，vi为第i辆被控成员车当前车速，为第i辆被控成员车方阵延迟时间系数；ii.其中，所述的制动延迟间距为：式中：vi为第i辆被控成员车当前车速，为第i辆被控成员车的制动器动作延迟与制动器增力到最大的时间，μi为驾驶员手动输入的路面附着系数等级下对应的第i辆被控成员车当前车速下的路面附着系数，g为重力加速度，Δti为第i辆被控成员车制动蹄片与制动鼓接触之后摩擦力增加的时间；b)所述的期望制动间距Sbi为：c)所述的期望停车间距Si为：式中：vi为第i辆被控成员车当前车速，ai为第i辆被控成员车的当前加速度；αi为第i辆被控成员车的当前车速系数；βi为第i辆被控成员车的当前加速度系数，hi为第i辆被控成员车的悬架高度，为第i辆被控成员车静载荷时悬架高度，γi为第i辆被控成员车悬架高度系数；i.所述的节能模式具体系数为：αi＝0.01i+0.1,βi＝0.05i+0.5,γi＝0.01i+2ii.所述的高效模式具体系数为：αi＝0.02i+0.2,βi＝0.05i+1,γi＝0.1i+1.5iii.所述的湿滑模式，具体系数为：路面情况为二级时，αi＝0.02i+0.5,βi＝0.05i+1.5,γi＝0.1i+2.5路面情况为一级时，αi＝0.05i+0.5,βi＝0.05i+2,γi＝0.2i+1.5iv.所述的雾夜模式，具体系数为：αi＝0.05i+1,βi＝0.075i+2,γi＝0.2i+2d)所述的纵向期望车间距为：式中：Si为期望停车间距，Spi为第i辆被控成员车车队延时间距，Sbi为第i辆被控成员车期望制动间距，Spi-1为第i-1辆被控成员车车队延时间距，Sbi-1第i-1辆被控成员车期望制动间距。5.按照权利要求1所述的一种矿用车方阵编队控制系统，其特征在于，所述的期望车间距计算模块，路口转向行驶时每列队列被控成员车纵向位置的控制，若为i，j，k三列纵向队列组成的三列四行方阵编队结构：a)向左转弯时，j队列被控成员车质心纵向位置超出i队列被控成员车质心纵向位置k队列质心纵向位置超出j队列被控成员车质心纵向位置式中：xi、xj、xk代表第i、j、k队列中被控成员车纵向位置坐标，代表第j、k队列中被控成员车车身长度；b)向右转弯时，j队列被控成员车质心纵向位置超出k队列被控成员车质心纵向位置i队列被控成员车质心纵向位置超出j队列被控成员车质心纵向位置式中：xi、xj、xk代表第i、j、k队列中被控成员车纵向位置坐标，代表第i、j队列中被控成员车车身长度。6.按照权利要求1所述的一种矿用车方阵编队控制系统，其特征在于，所述的期望车间距计算模块中，横向期望车间距通过设计领航车或辅助车横向位置坐标的方式...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑宏宇，苗阳阳，潘凯强，肖欢，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林,22