CN114594699B - 自动驾驶重卡的集装箱装卸控制系统及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种自动驾驶重卡的集装箱装卸控制系统，其特征在于：包括地面控制中心、车载装卸控制模块、车辆驾驶控制模块、集装箱锁、着箱传感器、解闭锁传感器、吊装设备、吊装控制模块、装载区停车检测模块和卸载区停车检测模块；还提供一种针对上述控制系统的控制方法，通过上述控制系统各功能模块和设备的协同工作，实现集装箱的装载和卸载自动化操作，大大提高了生产效率、降低了生产成本，还提高了生产的安全性。
Description
技术领域
本发明涉及交通运输技术领域，特别是一种自动驾驶重卡的集装箱装卸控制系统及其控制方法。
背景技术
随着汽车领域“新四化”的不断发展，车辆的电子化程度不断加强，无人驾驶技术不断进步，5G技术广泛应用，车路协同环境不断完善，封闭区域智能集装箱重卡的应用迎来了一个高速发展的阶段。因其运输效率高，运输成本低，在港口的集装箱运输业务上备受青睐。
当前，传统的自动驾驶重卡的挂车在装载集装箱时，存在以下问题：首先，传统集装箱的装卸需要操作人员手动控制手柄，对锁头进行解闭锁操作，期间还需要观察车辆状态、集装箱着箱状态、锁头状态等，操作效率低下，对操作人员要求和依赖程度很高，但操作人员的误操作会直接危害到人员、车辆、设备的安全；其次，集装箱装卸工位环境复杂，参与者多，对操作流程管理要求高，提高了人工管理成本；另外，挂车相关状态数据无法采集传递到车辆以及港口控制系统，不便于车辆在危险情况下的控制以及后台的协调管理；而且，车辆在港口内转运过程中，如车辆集装箱固定装置发生意外，驾驶员不能在第一时间得知，会引起严重的安全事故。
发明内容
针对背景技术的问题，本发明提供一种自动驾驶重卡的集装箱装卸控制系统，以及针对上述控制系统的控制方法，以解决现有技术中自动驾驶重卡集装箱的撰写效率低、人工成本高、安全性低的问题。
为实现本发明的目的，本发明提供了一种自动驾驶重卡的集装箱装卸控制系统，其创新点在于：包括地面控制中心、车载装卸控制模块、车辆驾驶控制模块、集装箱锁、着箱传感器、解闭锁传感器、吊装设备、吊装控制模块、装载区停车检测模块和卸载区停车检测模块；所述车载装卸控制模块和车辆驾驶控制模块均设置在车辆的驾驶室内；
所述着箱传感器有4个，4个所述着箱传感器分布在所述挂车上，用于检测集装箱底部的4个角是否在所述挂车上的设定位置就位；所述集装箱锁固定设置在自动驾驶重卡的挂车上，用于对集装箱在所述挂车上的位置进行锁定或解锁；所述解闭锁传感器设置在集装箱锁上，用于检测集装箱锁的解锁状态和闭锁状态；所述吊装设备设置在集装箱装载区和集装箱卸载区，用于吊装集装箱；所述吊装控制模块设置在吊装设备上，用于控制吊装设备完成集装箱的吊装；所述装载区停车检测模块设置在集装箱装载区，用于检测车辆是否在集装箱装载区的装载工位就位；所述卸载区停车检测模块设置在集装箱卸载区，用于检测车辆是否在集装箱卸载区的卸载工位就位；
所述着箱传感器、解闭锁传感器和集装箱锁的控制部三者均与车载装卸控制模块连接，所述车载装卸控制模块与车辆驾驶控制模块连接，所述车载装卸控制模块、吊装控制模块、车辆驾驶控制模块、装载区停车检测模块和卸载区停车检测模块五者均与地面控制中心通信连接，所述吊装设备的控制部与吊装控制模块连接；
所述车载装卸控制模块能接收着箱传感器和解闭锁传感器传输的信号，还能向车辆驾驶控制模块传输信号，还能与地面控制中心相互发送信号，还能控制集装箱锁的解锁或闭锁；
所述吊装控制模块能控制吊装设备的动作。
本发明还提供一种针对上述自动驾驶重卡的集装箱装卸控制系统的控制方法，其创新点在于：所述集装箱装载控制方法包括：
1）所述车辆驾驶控制模块控制车辆行驶到集装箱装载区的装载工位，所述装载区停车检测模块对车辆的停车位置进行检测，一旦车辆停车位置满足设定的装载位置要求，则装载区停车检测模块生成装载就位信号，并将所述装载就位信号发送给地面控制中心；
2）所述地面控制中心收到所述装载就位信号后向吊装控制模块发送吊装指令，然后吊装控制模块根据收到的吊装指令控制吊装设备将集装箱吊装到车辆的挂车上；
3）4个所述着箱传感器分别对集装箱底部的4个角在挂车上的着箱位置进行检测，每个着箱传感器一旦检测到对应的集装箱的角按设定的位置要求就位，即向所述车载装卸控制模块发送一个集装箱就位信号，当车载装卸控制模块收到4个着箱传感器发送的集装箱就位信号后即生成锁定指令，然后车载装卸控制模块将所述锁定指令传输给集装箱锁的控制部；
4）集装箱锁的控制部收到所述锁定指令即控制集装箱锁锁定集装箱；
5）解闭锁传感器对集装箱锁的锁头位置进行检测，一旦检测到集装箱锁处于闭锁状态，则解闭锁传感器即生成锁定成功信号，并将所述锁定成功信号传输给车载装卸控制模块；
6）车载装卸控制模块收到所述锁定成功信号后即生成装载完毕信号，然后车载装卸控制模块将装载完毕信号传输给车辆驾驶控制模块；
7）车辆驾驶控制模块收到装载完毕信号后即控制车辆驶离集装箱装载区；
所述集装箱卸载控制方法包括：
a）所述车辆驾驶控制模块控制车辆行驶到集装箱卸载区的卸载工位，所述卸载区停车检测模块对车辆的停车位置进行检测，一旦车辆停车位置满足设定的卸载位置要求，则卸载区停车检测模块生成卸载就位信号，并将所述卸载就位信号发送给地面控制中心；
b）地面控制中心向车载装卸控制模块发送卸载就位信号；
c）车载装卸控制模块收到卸载就位信号后即向集装箱锁发送解锁指令，控制集装箱锁解锁；
d）解闭锁传感器对集装箱锁的锁头位置进行检测，一旦检测到集装箱锁处于解锁状态，则解闭锁传感器即生成解锁成功信号，并将所述解锁成功信号传输给车载装卸控制模块；
e）车载装卸控制模块收到所述解锁成功信号后即生成卸载就绪信号，然后车载装卸控制模块将卸载就绪信号传输给地面控制中心；
f）地面控制中心收到所述卸载就绪信号后即向吊装控制模块发送吊离指令，
g）吊装控制模块收到的吊离指令后即控制吊装设备将集装箱从车辆的挂车上吊离集装箱卸载区；然后吊装控制模块生成卸载完毕信号，并将所述卸载完毕信号发送给地面控制中心；
h）地面控制中心收到卸载完毕信号后即生成驶离指令，并将所述驶离指令发送给车辆驾驶控制模块；
i）车辆驾驶控制模块收到驶离指令后即控制车辆驶离集装箱卸载区。
进一步地，所述控制方法还包括：当车辆行驶在集装箱装载区和集装箱卸载区之间的运输途中，一旦解闭锁传感器检测到集装箱锁的锁头处于解锁状态，解闭锁传感器即向车载装卸控制模块发送故障解锁信号，车载装卸控制模块收到所述故障解锁信号即向车辆驾驶控制模块发送紧急停车指令，车辆驾驶控制模块收到紧急停车指令即控制车辆停车，等待人工排除故障。
由此可见，本发明具有如下的有益效果：采用本发明所述的控制系统及控制方法，不管自动驾驶重卡集装箱的装载还是卸载都无需人工在现场操作和检查，全流程实现自动化，不仅效率大大提高，还减少了人工成本，同时降低了事故发生的几率，提高了集装箱装卸的安全性，特别是对于无人驾驶重卡来说，便于数据采集和利用，利于码头控制系统的协调管理，也更有利于车辆在危险情况下的控制。
附图说明
本发明的附图说明如下。
附图1为本发明的控制系统连接示意图。
图中：1、地面控制中心；2、车载装卸控制模块；3、车辆驾驶控制模块；4、集装箱锁；5、着箱传感器；6、解闭锁传感器；7、吊装设备；8、吊装控制模块；9、装载区停车检测模块；10、卸载区停车检测模块。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明。
如附图1所示的自动驾驶重卡的集装箱装卸控制系统包括地面控制中心1、车载装卸控制模块2、车辆驾驶控制模块3、集装箱锁4、着箱传感器5、解闭锁传感器6、吊装设备7、吊装控制模块8、装载区停车检测模块9和卸载区停车检测模块10；所述车载装卸控制模块2和车辆驾驶控制模块3均设置在自动驾驶重卡的驾驶室内；
所述着箱传感器5有4个，4个所述着箱传感器5分布在所述挂车上，用于检测集装箱底部的4个角是否在所述挂车上的设定位置就位；所述集装箱锁4固定设置在自动驾驶重卡的挂车上，用于对集装箱在所述挂车上的位置进行锁定或解锁；所述解闭锁传感器6设置在集装箱锁4上，用于检测集装箱锁4的解锁状态和闭锁状态；所述吊装设备7设置在集装箱装载工位和卸载工位，用于吊装集装箱；所述吊装控制模块8设置在吊装设备7上，用于控制吊装设备7完成集装箱的吊装；所述装载区停车检测模块9设置在集装箱装载工位，用于检测自动驾驶重卡是否在集装箱装载工位就位；所述卸载区停车检测模块10设置在集装箱卸载工位，用于检测自动驾驶重卡是否在集装箱卸载工位就位；
所述着箱传感器5、解闭锁传感器6和集装箱锁4的控制部三者均与车载装卸控制模块2连接，所述车载装卸控制模块2与车辆驾驶控制模块3连接，所述车载装卸控制模块2、吊装控制模块8、车辆驾驶控制模块3、装载区停车检测模块9和卸载区停车检测模块10五者均与地面控制中心1通信连接，所述吊装设备7的控制部与吊装控制模块8连接；
所述车载装卸控制模块2能接收着箱传感器5和解闭锁传感器6传输的信号，还能向车辆驾驶控制模块3传输信号，还能与地面控制中心1相互发送信号，还能控制集装箱锁4的解锁或闭锁；
所述控制方法包括：集装箱装载控制方法和集装箱卸载控制方法；
所述集装箱装载控制方法包括：
1）所述车辆驾驶控制模块3控制车辆行驶到装载区的装载工位，所述装载区停车检测模块9对车辆的停车位置进行检测，一旦车辆停车位置满足设定的装载位置要求，则装载区停车检测模块9生成装载就位信号，并将所述装载就位信号发送给地面控制中心1；
2）所述地面控制中心1收到所述装载就位信号后向吊装控制模块8发送吊装指令，然后吊装控制模块8根据收到的吊装指令控制吊装设备7将集装箱吊装到车辆的挂车上；
3）4个所述着箱传感器5分别对集装箱底部的4个角在挂车上的着箱位置进行检测，每个着箱传感器5一旦检测到对应的集装箱的角按设定的位置要求就位，即向所述车载装卸控制模块发送一个集装箱就位信号，当车载装卸控制模块2收到4个着箱传感器5发送的集装箱就位信号后即生成锁定指令，然后车载装卸控制模块2将所述锁定指令传输给集装箱锁4的控制部；
4）集装箱锁4的控制部收到所述锁定指令即控制集装箱锁4锁定集装箱；
5）解闭锁传感器6对集装箱锁4的锁头位置进行检测，一旦检测到集装箱锁4处于闭锁状态，则解闭锁传感器6即生成锁定成功信号，并将所述锁定成功信号传输给车载装卸控制模块2；
6）车载装卸控制模块2收到所述锁定成功信号后即生成装载完毕信号，然后车载装卸控制模块2将装载完毕信号传输给车辆驾驶控制模块3；
7）车辆驾驶控制模块3收到装载完毕信号后即控制车辆驶离集装箱装载区；
所述集装箱卸载控制方法包括：
a）所述车辆驾驶控制模块3控制车辆行驶到集装箱卸载区的卸载工位，所述卸载区停车检测模块10对车辆的停车位置进行检测，一旦车辆停车位置满足设定的卸载位置要求，则卸载区停车检测模块10生成卸载就位信号，并将所述卸载就位信号发送给地面控制中心1；
b）地面控制中心1向车载装卸控制模块2发送卸载就位信号；
c）车载装卸控制模块2收到卸载就位信号后即向集装箱锁4发送解锁指令，控制集装箱锁4解锁；
d）解闭锁传感器6对集装箱锁4的锁头位置进行检测，一旦检测到集装箱锁4处于解锁状态，则解闭锁传感器6即生成解锁成功信号，并将所述解锁成功信号传输给车载装卸控制模块2；
e）车载装卸控制模块2收到所述解锁成功信号后即生成卸载就绪信号，然后车载装卸控制模块2将卸载就绪信号传输给地面控制中心1；
f）地面控制中心1收到所述卸载就绪信号后即向吊装控制模块8发送吊离指令，
g）吊装控制模块8收到的吊离指令后即控制吊装设备7将集装箱从车辆的挂车上吊离集装箱卸载区；然后吊装控制模块8生成卸载完毕信号，并将所述卸载完毕信号发送给地面控制中心1；
h）地面控制中心1收到卸载完毕信号后即生成驶离指令，并将所述驶离指令发送给车辆驾驶控制模块3；
i）车辆驾驶控制模块3收到驶离指令后即控制车辆驶离集装箱卸载区。
为了防止集装箱在运输过程中由于集装箱锁故障解锁从挂车上掉落事故发生，所述控制方法还包括：当车辆行驶在集装箱装载区和集装箱卸载区之间的运输途中，一旦解闭锁传感器6检测到集装箱锁4的锁头处于解锁状态，解闭锁传感器6即向车载装卸控制模块2发送故障解锁信号，车载装卸控制模块2收到所述故障解锁信号即向车辆驾驶控制模块3发送紧急停车指令，车辆驾驶控制模块3收到紧急停车指令即控制车辆停车，等待人工排除故障。
Claims (3)
1.一种自动驾驶重卡的集装箱装卸控制系统，其特征在于：包括地面控制中心（1）、车载装卸控制模块（2）、车辆驾驶控制模块（3）、集装箱锁（4）、着箱传感器（5）、解闭锁传感器（6）、吊装设备（7）、吊装控制模块（8）、装载区停车检测模块（9）和卸载区停车检测模块（10）；所述车载装卸控制模块（2）和车辆驾驶控制模块（3）均设置在车辆的驾驶室内；
所述着箱传感器（5）有4个，4个所述着箱传感器（5）分布在所述挂车上，用于检测集装箱底部的4个角是否在所述挂车上的设定位置就位；所述集装箱锁（4）固定设置在自动驾驶重卡的挂车上，用于对集装箱在所述挂车上的位置进行锁定或解锁；所述解闭锁传感器（6）设置在集装箱锁（4）上，用于检测集装箱锁（4）的解锁状态和闭锁状态；所述吊装设备（7）设置在集装箱装载区和集装箱卸载区，用于吊装集装箱；所述吊装控制模块（8）设置在吊装设备（7）上，用于控制吊装设备（7）完成集装箱的吊装；所述装载区停车检测模块（9）设置在集装箱装载区，用于检测车辆是否在集装箱装载区的装载工位就位；所述卸载区停车检测模块（10）设置在集装箱卸载区，用于检测车辆是否在集装箱卸载区的卸载工位就位；
所述着箱传感器（5）、解闭锁传感器（6）和集装箱锁（4）的控制部三者均与车载装卸控制模块（2）连接，所述车载装卸控制模块（2）与车辆驾驶控制模块（3）连接，所述车载装卸控制模块（2）、吊装控制模块（8）、车辆驾驶控制模块（3）、装载区停车检测模块（9）和卸载区停车检测模块（10）五者均与地面控制中心（1）通信连接，所述吊装设备（7）的控制部与吊装控制模块（8）连接；
所述车载装卸控制模块（2）能接收着箱传感器（5）和解闭锁传感器（6）传输的信号，还能向车辆驾驶控制模块（3）传输信号，还能与地面控制中心（1）相互发送信号，还能控制集装箱锁（4）的解锁或闭锁；
所述吊装控制模块（8）能控制吊装设备（7）的吊装动作。
2.一种自动驾驶重卡的集装箱装卸控制方法，其特征在于：所涉及的硬件包括地面控制中心（1）、车载装卸控制模块（2）、车辆驾驶控制模块（3）、集装箱锁（4）、着箱传感器（5）、解闭锁传感器（6）、吊装设备（7）、吊装控制模块（8）、装载区停车检测模块（9）和卸载区停车检测模块（10）；所述车载装卸控制模块（2）和车辆驾驶控制模块（3）均设置在车辆的驾驶室内；
所述着箱传感器（5）有4个，4个所述着箱传感器（5）分布在所述挂车上，用于检测集装箱底部的4个角是否在所述挂车上的设定位置就位；所述集装箱锁（4）固定设置在自动驾驶重卡的挂车上，用于对集装箱在所述挂车上的位置进行锁定或解锁；所述解闭锁传感器（6）设置在集装箱锁（4）上，用于检测集装箱锁（4）的解锁状态和闭锁状态；所述吊装设备（7）设置在集装箱装载区和集装箱卸载区，用于吊装集装箱；所述吊装控制模块（8）设置在吊装设备（7）上，用于控制吊装设备（7）完成集装箱的吊装；所述装载区停车检测模块（9）设置在集装箱装载区，用于检测车辆是否在集装箱装载区的装载工位就位；所述卸载区停车检测模块（10）设置在集装箱卸载区，用于检测车辆是否在集装箱卸载区的卸载工位就位；
所述着箱传感器（5）、解闭锁传感器（6）和集装箱锁（4）的控制部三者均与车载装卸控制模块（2）连接，所述车载装卸控制模块（2）与车辆驾驶控制模块（3）连接，所述车载装卸控制模块（2）、吊装控制模块（8）、车辆驾驶控制模块（3）、装载区停车检测模块（9）和卸载区停车检测模块（10）五者均与地面控制中心（1）通信连接，所述吊装设备（7）的控制部与吊装控制模块（8）连接；
所述车载装卸控制模块（2）能接收着箱传感器（5）和解闭锁传感器（6）传输的信号，还能向车辆驾驶控制模块（3）传输信号，还能与地面控制中心（1）相互发送信号，还能控制集装箱锁（4）的解锁或闭锁；
所述吊装控制模块（8）能控制吊装设备（7）的吊装动作；
所述控制方法包括：集装箱装载控制方法和集装箱卸载控制方法；
所述集装箱装载控制方法包括：
1）所述车辆驾驶控制模块（3）控制车辆行驶到集装箱装载区的装载工位，所述装载区停车检测模块（9）对车辆的停车位置进行检测，一旦车辆停车位置满足设定的装载位置要求，则装载区停车检测模块（9）生成装载就位信号，并将所述装载就位信号发送给地面控制中心（1）；
2）所述地面控制中心（1）收到所述装载就位信号后向吊装控制模块（8）发送吊装指令，然后吊装控制模块（8）根据收到的吊装指令控制吊装设备（7）将集装箱吊装到车辆的挂车上；
3）4个所述着箱传感器（5）分别对集装箱底部的4个角在挂车上的着箱位置进行检测，每个着箱传感器（5）一旦检测到对应的集装箱的角按设定的位置要求就位，即向所述车载装卸控制模块（2）发送一个集装箱就位信号，当车载装卸控制模块（2）收到4个着箱传感器（5）发送的集装箱就位信号后即生成锁定指令，然后车载装卸控制模块（2）将所述锁定指令传输给集装箱锁（4）的控制部；
4）集装箱锁（4）的控制部收到所述锁定指令即控制集装箱锁（4）锁定集装箱；
5）解闭锁传感器（6）对集装箱锁（4）的锁头位置进行检测，一旦检测到集装箱锁（4）处于闭锁状态，则解闭锁传感器（6）即生成锁定成功信号，并将所述锁定成功信号传输给车载装卸控制模块（2）；
6）车载装卸控制模块（2）收到所述锁定成功信号后即生成装载完毕信号，然后车载装卸控制模块（2）将装载完毕信号传输给车辆驾驶控制模块（3）；
7）车辆驾驶控制模块（3）收到装载完毕信号后即控制车辆驶集装箱离装载区；
所述集装箱卸载控制方法包括：
a）所述车辆驾驶控制模块（3）控制车辆行驶到集装箱卸载区的卸载工位，所述卸载区停车检测模块（10）对车辆的停车位置进行检测，一旦车辆停车位置满足设定的卸载位置要求，则卸载区停车检测模块（10）生成卸载就位信号，并将所述卸载就位信号发送给地面控制中心（1）；
b）地面控制中心（1）向车载装卸控制模块（2）发送卸载就位信号；
c）车载装卸控制模块（2）收到卸载就位信号后即向集装箱锁（4）发送解锁指令，控制集装箱锁（4）解锁；
d）解闭锁传感器（6）对集装箱锁（4）的锁头位置进行检测，一旦检测到集装箱锁（4）处于解锁状态，则解闭锁传感器（6）即生成解锁成功信号，并将所述解锁成功信号传输给车载装卸控制模块（2）；
e）车载装卸控制模块（2）收到所述解锁成功信号后即生成卸载就绪信号，然后车载装卸控制模块（2）将卸载就绪信号传输给地面控制中心（1）；
f）地面控制中心（1）收到所述卸载就绪信号后即向吊装控制模块（8）发送吊离指令，
g）吊装控制模块（8）收到的吊离指令后即控制吊装设备（7）将集装箱从车辆的挂车上吊离集装箱卸载区；然后吊装控制模块（8）生成卸载完毕信号，并将所述卸载完毕信号发送给地面控制中心（1）；
h）地面控制中心（1）收到卸载完毕信号后即生成驶离指令，并将所述驶离指令发送给车辆驾驶控制模块（3）；
i）车辆驾驶控制模块（3）收到驶离指令后即控制车辆驶离集装箱卸载区。
3.如权利要求2所述的用于自动驾驶重卡的集装箱装卸控制方法，其特征在于：所述控制方法还包括：当车辆行驶在集装箱装载区和集装箱卸载区之间的运输途中，一旦解闭锁传感器（6）检测到集装箱锁（4）的锁头处于解锁状态，解闭锁传感器（6）即向车载装卸控制模块（2）发送故障解锁信号，车载装卸控制模块（2）收到所述故障解锁信号即向车辆驾驶控制模块（3）发送紧急停车指令，车辆驾驶控制模块（3）收到紧急停车指令即控制车辆停车，等待人工排除故障。
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| CN114594699A (zh) | 2022-06-07 |
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