一种基于隧道车辆实时定位的安全控制方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种基于隧道车辆实时定位的安全控制方法及系统，属于隧道车辆安全控制技术领域。本发明专利技术根据测量的隧道数据，绘制相应的隧道线路，利用隧道测量数据绘制的隧道线路，根据车辆行车的实际位置将车辆映射到绘制的隧道线路上，实现车辆在隧道内的定位；该定位方式实现简单，不需要额外安装网络通信设备，且所需数据量小。同时绘制的隧道线路上还设置有表征隧道转弯处、坡道处的标记，利用该标记和车辆映射到隧道线路上的位置计算车辆距离行驶前方最近标记的距离，通过该距离和车速对车辆进行安全控制，避免车辆在隧道转弯处、坡道处的安全问题，同时，利用姿态传感器监测车辆是否跑偏，进一步提高了车辆在隧道内行驶的安全性。驶的安全性。驶的安全性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于隧道车辆实时定位的安全控制方法及系统


[0001]本专利技术涉及一种基于隧道车辆实时定位的安全控制方法及系统，属于隧道车辆安全控制


技术介绍

[0002]无轨胶轮车属于重载特种车辆，运用于矿下设备运输、军工、码头、桥梁施工领域以及隧道施工物料运输方面，国内隧道胶轮车发展处于开始阶段。重载车辆的制动设计是比较关键的部分，在长下坡隧道中其性能尤为重要，多采用单独设置制动轮；此外，由于减速马达和比例阀在生产的过程中存在误差，会导致车辆行驶过程中左右两侧的驱动轮在相同条件下转速不一致导致车辆跑偏，这些方面大多需人为判断路况做出车辆制动和修正行驶方向的行为，而导航辅助驾驶可识别长下坡、转弯路段以及判断车辆是否偏航。
[0003]近年来随着科技的发展，国内胶轮车产品的导航辅助驾驶的研究越来越多，如公告号为CN203490506U的中国专利文件，该文件公开了一种车载激光自动导向控制系统，采用激光轮廓扫描装置来判断车辆在隧道中的位置坐标，可使车辆按照人为规划的目标路径行驶，从而控制车辆制动和跑偏，但其需工业计算机根据导入隧道轮廓模型、道路模型进行数据计算，实时处理的数据量大。为此，有人提出利用定位基站的网络通信进行定位，如申请公布号为CN112504270A的中国专利申请文件，该文件公开了一种隧道内辅助车辆定位设施及方法，通过在隧道内安装UWB定位基站，在车辆上安装定位标签和惯性导航模块，利用定位标签和UWB定位基站之间的通信以及惯性导航模块实现车辆在隧道内的定位；该方案虽然能够确定车辆在隧道内的定位，但是需要在隧道内搭建网络，成本高，不利于推广。
[0004]因此，目前的隧道内车辆的定位方式要么需要搭建网络，成本高，要么需要处理的数据量大，定位方式复杂，实时性差。因此，目前车辆隧道内的定位方式的存在的问题，严重影响了隧道内车辆的行驶的安全性。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种基于隧道车辆实时定位的安全控制方法及系统，以解决目前隧道车辆安全控制过程存在的定位成本高、定位数据量大的问题。
[0006]本专利技术为解决上述技术问题而提供一种基于隧道车辆实时定位的安全控制方法，该定位方法包括以下步骤：
[0007]1)测量隧道掘进的每一工作循环班次的里程桩号、边桩测量数据和中桩测量数据，根据边桩测量数据和/或中桩测量数据确定隧道路面走向以及隧道掘进方向与隧道入口位置的偏角，根据边桩测量数据和中桩测量数据确定隧道路面走向以及隧道掘进方向与隧道入口位置的偏角，根据里程桩号确定隧道掘进里程数，根据里程数和偏角，绘制出的隧道线路中包括含有相对于标定位置的偏转角度、里程数和设置的标记点，其中的标记点指的是隧道转弯处和坡道处，所述的边桩测量数据包括边桩的坐标、偏距和偏角，中桩测量数据包括中桩的坐标；
[0008]2)利用标定位置对车辆上的姿态传感器进行标定，所述姿态传感器用于测量车辆的姿态角；
[0009]3)基于标定后的姿态传感器实时获取车辆在隧道内的姿态角，并根据车辆的实际行驶距离将车辆位置映射到绘制隧道线路上；
[0010]4)计算车辆映射到绘制的隧道线路上的位置与前方最近的标记点的距离，当距离小于设定阈值且车速大于设定车速时对车辆进行缓速制动控制。
[0011]本专利技术根据测量的隧道数据，绘制相应的隧道线路，车辆在隧道内行车时，利用隧道测量数据绘制的隧道线路，根据车辆行车的实际位置将车辆映射到绘制的隧道线路上，实现车辆在隧道内的定位；该定位方式实现简单，不需要额外安装网络通信设备，且所需数据量小。同时本专利技术绘制的隧道线路上还设置有表征隧道转弯处、坡道处的标记，利用该标记和车辆映射到隧道线路上的位置计算车辆距离行驶前方最近标记的距离，通过该距离和车速对车辆进行安全控制，避免车辆在隧道转弯处、坡道处的安全问题，提高车辆在隧道内行驶的安全性。
[0012]进一步地，所述的姿态传感器为陀螺仪或三轴角度传感器，用于安装在车辆重心处，以测量车辆的姿态角。
[0013]本专利技术将陀螺仪或者三轴角度传感器作为姿态传感器，将其安装在车辆重心处进行测量，能够准确实现对车辆姿态角的测量。
[0014]进一步地，该方法还包括根据测量车辆横偏角和车轮转向角判断车辆是否跑偏，并根据判断结果进行纠偏控制。
[0015]本专利技术通过比较车辆横偏角和车轮转向角差异来判断车辆是否跑偏，能够快速发现车辆是否有跑偏的倾向，以便在发生跑偏时能够及时进行纠偏控制，保证车辆行驶的稳定性。
[0016]进一步地，所述步骤2)在标定时将陀螺仪或三轴角度传感器处于标定位置处作为其零位。
[0017]本专利技术为方便基于测量的车辆姿态角计算车辆实际行驶位置，将测量口出的位置为零位。
[0018]进一步地，所述步骤1)采用全站仪进行测量。
[0019]本专利技术采用全站仪对隧道内的道路进行测量，能够快速、准确获取隧道的路程和角度，为隧道线路的绘制提供准确的数据支撑。
[0020]进一步地，所述步骤3)在将车辆位置映射在绘制隧道线路上时，需将车辆实际行驶的距离乘以车辆实际行车路线和绘制的隧道线路之间夹角的余弦。
[0021]本专利技术还提供了一种基于隧道车辆实时定位的安全控制系统，该控制系统包括车载控制器、姿态传感器和车速传感器，其中姿态传感器用于设置在车辆的重心位置，以测量车辆的横偏角，车速传感器用于测量车辆的速度；所述车载控制器用于获取隧道掘进的里程桩号、边桩测量数据和中桩测量数据，根据边桩测量数据和/或中桩测量数据确定隧道路面走向以及隧道掘进方向与隧道入口位置的偏角，根据里程桩号确定隧道掘进里程数，根据里程数和偏角绘制隧道线路，所述的边桩测量数据包括边桩的坐标、偏距和偏角，中桩测量数据包括中桩的坐标；根据姿态传感器测量的车辆在隧道内的姿态角、由车速传感器得到的车辆实际行驶距离将车辆位置映射在绘制的隧道线路上，计算车辆映射到绘制的线路
上的位置与前方最近的标记点的距离，当距离小于设定阈值且车速大于设定车速时对车辆进行缓速制动控制；绘制出的隧道线路中包括相对于标定位置的偏转角度、里程数和设置的标记点，其中的标记点指的是隧道转弯处和/或坡道处。
[0022]本专利技术采用的定位方式实现简单，不需要额外安装网络通信设备，且所需数据量小。同时绘制的隧道线路上还设置有表征隧道转弯处、坡道处的标记，利用该标记和车辆映射到隧道线路上的位置计算车辆距离行驶前方最近标记的距离，通过该距离和车速对车辆进行安全控制，避免车辆在隧道转弯处、坡道处的安全问题，提高了车辆在隧道内行驶的安全性。
[0023]进一步地，在将车辆位置映射在绘制隧道线路上时，需将车辆实际行驶的距离乘以车辆实际行车路线和绘制的隧道线路之间夹角的余弦。
[0024]进一步地，所述的姿态传感器为陀螺仪或三轴角度传感器，用于安装在车辆重心处，以测量车辆的姿态角。
[0025]进一步地，所述的车载控制器还用于根据测量车辆横偏角度和车轮转向角判断车辆是否跑偏，并根据判断结果进行纠偏控制。<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于隧道车辆实时定位的安全控制方法，其特征在于，该定位方法包括以下步骤：1)测量隧道掘进的每一工作循环班次的里程桩号、边桩测量数据和中桩测量数据，根据边桩测量数据和/或中桩测量数据确定隧道路面走向以及隧道掘进方向与隧道入口位置的偏角，根据里程桩号确定隧道掘进里程数，根据里程数和偏角绘制隧道线路，绘制出的隧道线路中包括含有相对于标定位置的偏转角度、里程数和设置的标记点，其中的标记点指的是隧道转弯处和坡道处，所述的边桩测量数据包括边桩的坐标、偏距和偏角，中桩测量数据包括中桩的坐标；2)利用标定位置对车辆上的姿态传感器进行标定，所述姿态传感器用于测量车辆的姿态角；3)基于标定后的姿态传感器实时获取车辆在隧道内的姿态角，并根据车辆的实际行驶距离将车辆位置映射到绘制隧道线路上；4)计算车辆映射到绘制的隧道线路上的位置与前方最近的标记点的距离，当距离小于设定阈值且车速大于设定车速时对车辆进行缓速制动控制。2.根据权利要求1所述的基于隧道车辆实时定位的安全控制方法，其特征在于，所述的姿态传感器为陀螺仪或三轴角度传感器，用于安装在车辆重心处，以测量车辆的姿态角。3.根据权利要求1所述的基于隧道车辆实时定位的安全控制方法，其特征在于，该方法还包括根据测量车辆横偏角和车轮转向角判断车辆是否跑偏，并根据判断结果进行纠偏控制。4.根据权利要求2所述的基于隧道车辆实时定位的安全控制方法，其特征在于，所述步骤2)在标定时将陀螺仪或三轴角度传感器处于标定位置处作为其零位。5.根据权利要求1所述的基于隧道车辆实时定位的安全控制方法，其特征在于，所述步骤1)采用全站仪进行测量。6.根据权利要求1所述的基于隧道车辆实时定位的安全控制方法，其特征在于，所述步骤3)在将车辆位...

【专利技术属性】
技术研发人员：原峰，梁世平，王亚平，荆志鹏，江帅，付开勇，王佳起，宋丹，
申请(专利权)人：中铁工程装备集团有限公司，
类型：发明
国别省市：