CN117841939B - 一种矿用运输车辆制动控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于矿用运输车辆制动控制技术领域，具体公开提供的一种矿用运输车辆制动控制系统，该系统包括：通过圈定车辆各轮胎待启动区域，分析车辆各轮胎待启动区域的路面摩擦系数，据此调整各轮胎待启动区域对应轮胎的输出牵引力，可以更精确地控制制动力分配，提高车辆的制动平衡性和一致性，同时降低车辆启动时的能量损耗。通过计算驾驶员行为影响因子和车辆预计行驶速度，分析车辆刹车力度待调控指数，进而对刹车力度进行调控，确保矿用车辆在各种路况和驾驶员行为下都能保持稳定的刹车效果。通过分析车辆失控指数，调控各内侧轮胎制动分配力，使车辆在转弯时保持足够的抓地力，减少侧滑的风险，进而减少事故的发生概率。

Description

一种矿用运输车辆制动控制系统

技术领域

本发明属于矿用运输车辆制动控制技术领域，涉及到一种矿用运输车辆制动控制系统。

背景技术

矿用运输车辆通常需要在陡峭的道路上行驶，崎岖不平的道路会给车辆带来颠簸和震动，制动系统中的启动和刹车过程以及负载重心的偏向都是维持车辆安全行驶的关键因素，通过合理设计车辆的制动分配力，可以提高矿用运输车辆在恶劣道路条件下的稳定性，确保其安全运行，避免意外事故的发生。

一方面，现有的车辆制动控制方式侧重于调控车辆稳定行驶过程中的制动力，忽略了车辆在启动和刹车过程中的制动力调控，在陡峭地区，车辆启动时需要克服较大的阻力，故而需要更大的牵引力以控制车辆启动稳定性。其次，在刹车过程中，现有的制动系统往往只能根据驾驶者的刹车指令来进行制动力的调控，并没有主动的调节机制来适应路面颠簸导致的刹车制动力偏差情况。

另一方面，现有的车辆制动控制方式通常是针对整车进行分析，进而将制动力按照整车平均分配给各个轮胎，而相对缺乏对车辆各个轮胎进行单独调控，实际上，不同轮胎在受力情况、摩擦系数等方面存在差异，因此需要的制动力也会有所不同，若没有针对每个轮胎进行独立控制，可能导致制动效果不均衡。

发明内容

鉴于此，为解决上述背景技术中所提出的问题，现提出一种矿用运输车辆制动控制系统。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：本发明提供一种矿用运输车辆制动控制系统，该系统包括：车辆状态监测模块：用于判断车辆当前行驶状态，行驶状态包括直行状态和转弯状态，当车辆处于直行状态时，确定车辆待调控模式，车辆待调控模式包括待启动模式、待刹车模式；当车辆处于转弯状态时，执行车身稳定性控制模块。

路面区域分析模块：用于圈定车辆处于待启动模式时的各轮胎待启动区域，分析车辆各轮胎待启动区域的路面粗糙度指标，并获取各轮胎待启动区域的道路湿滑度。

待启动模式调控模块：用于获取胎面材料和各轮胎待启动区域对应轮胎的胎面花纹磨损度，分析各轮胎待启动区域对应轮胎与路面的摩擦系数，据此调整各轮胎待启动区域对应轮胎的输出牵引力。

行为分析模块：用于监测车辆处于待刹车模式时的刹车踏板对应踩踏状态数据，计算驾驶员行为影响因子。

待刹车模式调控模块：用于实时监控车辆行驶速度，分析车辆刹车力度待调控指数，进而对刹车力度进行调控。

车身稳定性控制模块：用于获取各轮胎在状态监测子时长内各转向时间点产生的侧向力和轮转速度，分析车辆失控指数，进而获取各内侧轮胎，调控各内侧轮胎制动分配力。

数据库：用于存储各种胎面材料对应的抗滑性指标、正常轮胎的标准轮廓模型。

具体地，所述判断车辆当前行驶状态的方法为：从车辆仪表盘中提取车辆转向灯状态，若转向灯为亮起状态，则车辆当前行驶状态为转弯状态，反之则以车辆中心点位置为原点、车头中点与车尾中点之间的连接线为参照线作横坐标、参照线的水平方向垂直线为纵坐标、垂直于地面的直线为竖坐标，建立三维坐标系。

设定状态监测子时长，通过加速度计获取车辆在状态监测子时长内各时间点对应x轴、y轴和z轴方向上的加速度，记为，/>为时间点编号，/>。

分析各时间点的车辆负载状态偏移率，其中/>为x轴与y轴之间的设定加速度偏差允许值，/>为z轴与y轴之间的设定加速度偏差允许值，/>为z轴与x轴之间的设定加速度偏差允许值。

将状态监测子时长内各时间点的车辆负载状态偏移率与设定负载状态偏移率阈值进行对比，若在状态监测子时长内各时间点的车辆负载状态偏移率均大于设定负载状态偏移率阈值，则车辆当前行驶状态为转弯状态，反之则表示车辆当前行驶状态为直行状态。

具体地，所述确定车辆待调控模式的确定方式如下：提取车辆电源状态，若电源未关闭，则实时获取车辆仪表盘中车速表数值，当车速表数值在设定时长内持续为0时，车辆待调控模式为待启动模式。

实时获取车辆仪表盘中车速表数值，当车速表数值在设定时长对应开始时刻的数值与结束时刻的数值之间的差值大于预设偏差值时，则车辆待调控模式为待刹车模式，进而提取设定时长对应开始时刻，将其与车辆停止时刻之间的减速过程记为减速周期。

具体地，所述分析车辆各轮胎待启动区域的路面粗糙度指标的分析方式为：B1、以左前轮胎接地点与左后轮胎接地点之间的距离线为长度线，以设定距离线为宽度线，圈定出左后轮胎待启动区域，同理圈定出右后轮胎待启动区域。

B2、以左后轮胎接地点为始端点、左前轮胎接地点为末端点，将左后轮胎待启动区域向左前轮胎接地点方向进行移动，移动后的区域为左前轮胎待启动区域，同理方式移动得到右前轮胎待启动区域，统计得到车辆各轮胎待启动区域。

B3、使用激光雷达设备对路面进行扫描，识别各轮胎待启动区域对应路面表面的各三维点集合，提取各轮胎待启动区域中各相邻三维点集合之间的高度差和距离，均值计算得到各轮胎待启动区域对应相邻三维点集合之间的高度均值差和平均距离，分别记为，/>为轮胎待启动区域编号，/>。

B4、统计车辆各轮胎待启动区域的三维点集合分布数量，计算出车辆各轮胎待启动区域的路面粗糙度指标/>，其中/>表示三维点集合的分布数量设定参照值，/>表示设定相邻三维点的参照倾斜度。

具体地，所述调整各轮胎待启动区域对应轮胎的输出牵引力，具体方法为：获取车辆胎面材料，将其与数据库中各种胎面材料对应的抗滑性指标进行匹配，从中匹配出车辆胎面材料对应的抗滑性指标。

获取各轮胎待启动区域对应轮胎的结构轮廓模型，并从数据库中提取正常轮胎的标准轮廓模型，对比得到各轮胎待启动区域对应轮胎的胎面花纹磨损度。

采集各轮胎待启动区域对应轮胎胎面图像，获取各轮胎待启动区域的道路湿滑度记为。

获取车辆所处地区的天气情况，分析各轮胎待启动区域对应轮胎与路面的摩擦系数，其中/>为设定的天气抑制因子，/>为设定时间段内车辆所处位置的天气情况为晴天，/>为路面粗糙度、胎面花纹磨损度对于的设定影响占比因子，/>为逻辑非符号。

基于车辆承载货物重量设定轮胎的基本牵引力，计算各轮胎待启动区域对应轮胎的输出牵引力/>。

具体地，所述计算驾驶员行为影响因子的计算方式为：提取减速周期内若干减速时刻，进而从车辆仪表盘中提取车辆在减速周期内各减速时刻的驾驶速度，/>为减速时刻的编号，/>。

通过安装在刹车踏板上的感应器测量得到驾驶员踩踏力度和刹车踏板行程，记为，计算驾驶员行为影响因子，其中/>分别表示驾驶员踩踏力度和刹车踏板行程对应设定参照值，/>分别表示设定的踏板状态数据和驾驶速度对应的行为影响占比权重，e为自然常数。

具体地，所述分析车辆刹车力度待调控指数的分析方法为：结合车辆在减速周期内各减速时刻的驾驶速度和驾驶员行为影响因子/>，分析得到车辆在减速周期内各减速时刻的预计行驶速度/>，将其与对应减速时刻的驾驶速度进行对比，计算车辆刹车力度待调控指数/>，其中/>表示设定的正常路面颠簸情况下速度允许消耗值，/>表示减速时刻数量，/>分别表示设定的行为影响因子、行驶速度偏差对应的调控指数影响占比。

所述车身稳定性控制模块用于获取各轮胎在状态监测子时长内各转向时间点产生的侧向力和轮转速度，分析车辆失控指数，进而获取各内侧轮胎，调控各内侧轮胎制动分配力。

具体地，所述分析车辆失控指数的过程如下：测量各轮胎在状态监测子时长内各转向时间点产生的侧向力，/>为轮胎的编号，/>，/>为转向时间点的编号，，分析得到轮胎载荷分布均衡性指数/>。

提取在状态监测子时长内各转向时间点的行驶速度，并通过轮速传感器获取各轮胎在状态监测子时长内各转向时间点的轮转速度，若存在某轮胎在某转向时间点的轮转速度大于对应转向时间点的行驶速度，则将该轮胎的偏向差异因子记为1，反之则记为0，对各轮胎的偏向差异因子进行求和得到车辆偏向差异综合因子。

分析车辆失控指数，/>分别表示轮胎载荷分布、车辆偏向差异对应的设定影响评估占比权重。

具体地，所述轮胎载荷分布均衡性指数计算公式为，/>表示转向时间点数量。

具体地，所述调控各内侧轮胎制动分配力的方式为：将车辆失控指数与设定失控指数可控值进行对比，当车辆失控指数大于设定失控指数可控值时，获取车辆弯转方向，将处于车辆弯转方向相反侧的各轮胎记为各内侧轮胎。

从各轮胎在状态监测子时长内各转向时间点产生的侧向力中提取各内侧轮胎在状态监测子时长内各转向时间点产生的侧向力，筛选出各内侧轮胎在状态监测子时长内的最大侧向力和做小侧向力，分别记为/>，/>为内侧轮胎的编号，/>。

以作为各内侧轮胎制动分配力的上调值，/>为失控指数可控值，/>为设定的单位调控系数对应的制动分配力调控值。

相较于现有技术，本发明的有益效果如下：（1）本发明通过圈定车辆各轮胎待启动区域，分析车辆各轮胎待启动区域的路面摩擦系数，据此调整各轮胎待启动区域对应轮胎的输出牵引力，通过对各轮胎进行单独调控，可以更精确地控制制动力分配，提高车辆的制动平衡性和一致性，进而使车辆可以更充分地利用可用的牵引力，提高车辆的起步加速性能，同时可以降低车辆启动时的能量损耗，提高车辆的能效表现，减少燃油或能源的消耗。

（2）本发明通过计算驾驶员行为影响因子和车辆预计行驶速度，分析车辆刹车力度待调控指数，进而对刹车力度进行调控，驾驶员的操作习惯和技能水平对刹车稳定性存在影响，通过对刹车力度进行调控，可以确保矿用车辆在各种路况和驾驶员行为下都能保持稳定的刹车效果。

（3）本发明通过获取各轮胎在状态监测子时长内各转向时间点产生的侧向力和轮转速度，分析车辆失控指数，进而调控各内侧轮胎制动分配力。在转弯过程中，由于重心的变化和侧向力的作用，车辆容易出现侧滑现象，通过分析车辆失控指数并调控各内侧轮胎的制动分配力，可以使车辆在转弯时保持足够的抓地力，减少侧滑的风险，进而减少事故的发生概率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明系统模块分布示意图。

图2为本发明轮胎待启动区域的圈定位置示意图。

附图标记：1、左后轮胎，2、左前轮胎，3、左后轮胎待启动区域。

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。

请参阅图1所示，本发明提供了一种矿用运输车辆制动控制系统，该系统包括：车辆状态监测模块、路面区域分析模块、待启动模式调控模块、行为分析模块、待刹车模式调控模块、车身稳定性控制模块、数据库。图中车辆状态监测模块对应直行状态和转弯状态，所述直行状态包括待启动模式、待刹车模式，其中待启动模式包括路面区域分析模块、待启动模式调控模块，待刹车模式包括行为分析模块、待刹车模式调控模块和数据库，所述转弯状态对应车身稳定性控制模块。

所述车辆状态监测模块用于判断车辆当前行驶状态，行驶状态包括直行状态和转弯状态，当车辆处于直行状态时，确定车辆待调控模式，车辆待调控模式包括待启动模式、待刹车模式；当车辆处于转弯状态时，执行车身稳定性控制模块。

在本发明的具体实施例中，所述判断车辆当前行驶状态的方法为：从车辆仪表盘中提取车辆转向灯状态，若转向灯为亮起状态，则车辆当前行驶状态为转弯状态，反之则以车辆中心点位置为原点、车头中点与车尾中点之间的连接线为参照线作横坐标、参照线的水平方向垂直线为纵坐标、垂直与地面的直线为竖坐标，建立三维坐标系。

设定状态监测子时长，通过加速度计获取车辆在状态监测子时长内各时间点对应x轴、y轴和z轴方向上的加速度，记为，/>为时间点编号，/>。

分析各时间点的车辆负载状态偏移率，其中/>为x轴与y轴之间的设定加速度偏差允许值，/>为z轴与y轴之间的设定加速度偏差允许值，/>为z轴与x轴之间的设定加速度偏差允许值。

将状态监测子时长内各时间点的车辆负载状态偏移率与设定负载状态偏移率阈值进行对比，若在状态监测子时长内各时间点的车辆负载状态偏移率均大于设定负载状态偏移率阈值，则车辆当前行驶状态为转弯状态，反之则表示车辆当前行驶状态为直行状态。

进一步地，所述确定车辆待调控模式的确定方式如下：提取车辆电源状态，若电源未关闭，则实时获取车辆仪表盘中车速表数值，当车速表数值在设定时长内持续为0时，车辆待调控模式为待启动模式。

实时获取车辆仪表盘中车速表数值，当车速表数值在设定时长对应开始时刻的数值与结束时刻的数值之间的差值大于预设偏差值时，则车辆待调控模式为待刹车模式，进而提取设定时长对应开始时刻，将其与车辆停止时刻之间的减速过程记为减速周期。

所述路面区域分析模块用于圈定车辆处于待启动模式时的各轮胎待启动区域，分析车辆各轮胎待启动区域的路面粗糙度指标，并获取各轮胎待启动区域的道路湿滑度。

请参阅图2所示，在本发明的具体实施例中，所述分析车辆各轮胎待启动区域的路面粗糙度指标的分析方式为：B1、以左前轮胎接地点与左后轮胎接地点之间的距离线为长度线，以设定距离线为宽度线，圈定出左后轮胎待启动区域，同理圈定出右后轮胎待启动区域。

所述设定距离具体为：获取右后轮胎接地点与左后轮胎接地点之间的一半距离线作为左后轮胎的右宽度线，将右宽度线向左后轮胎的左方向进行延伸，其延伸距离与右宽度线的距离相等，得到左后轮胎的左宽度线，进而将右宽度线与左宽度线的连接线作为设定距离线。

B2、以左后轮胎接地点为始端点、左前轮胎接地点为末端点，将左后轮胎待启动区域向左前轮胎接地点方向进行移动，移动后的区域为左前轮胎待启动区域，同理方式移动得到右前轮胎待启动区域，统计得到车辆各轮胎待启动区域。

B3、使用激光雷达设备对路面进行扫描，识别各轮胎待启动区域对应路面表面的各三维点集合，提取各轮胎待启动区域中各相邻三维点集合之间的高度差和距离，均值计算得到各轮胎待启动区域对应相邻三维点集合之间的高度均值差和平均距离，分别记为，/>为轮胎待启动区域编号，/>。

所述三维点集合表示凸起石块对应的各三维空间点，以各凸起石块中最高三维空间点为标记位置，将各相邻凸起石块对应标记位置的高度进行作差，得到各相邻凸起石块的高度差即为各相邻三维点集合之间的高度差，并获取各相邻凸起石块对应标记位置的距离即为各相邻三维点集合之间的距离。

B4、统计车辆各轮胎待启动区域的三维点集合分布数量，计算出车辆各轮胎待启动区域的路面粗糙度指标/>，其中/>表示三维点集合的分布数量设定参照值，/>表示设定相邻三维点的参照倾斜度。

所述待启动模式调控模块用于获取胎面材料和各轮胎待启动区域对应轮胎的胎面花纹磨损度，分析各轮胎待启动区域对应轮胎与路面的摩擦系数，据此调整各轮胎待启动区域对应轮胎的输出牵引力。

在本发明的具体实施例中，所述调整各轮胎待启动区域对应轮胎的输出牵引力，具体方法为：获取车辆胎面材料，将其与数据库中各种胎面材料对应的抗滑性指标进行匹配，从中匹配出车辆胎面材料对应的抗滑性指标。

通过激光扫描设备获取各轮胎待启动区域对应轮胎的结构轮廓模型，并从数据库中提取正常轮胎的标准轮廓模型，对比得到各轮胎待启动区域对应轮胎的胎面花纹磨损度。其中胎面花纹磨损度具体指的是结构轮廓模型中各凸起纹路的轮廓体积与标准轮廓模型中对应标准凸起纹路的标准轮廓体积之间的比值之和。

采集各轮胎待启动区域对应轮胎胎面图像，根据图像识别技术识别各轮胎待启动区域对应轮胎胎面图像中是否存在积水区域，若某轮胎待启动区域对应轮胎胎面图像中存在积水区域，则将该轮胎待启动区域的道路湿滑度记为，反之则记为/>，统计得的各轮胎待启动区域的道路湿滑度记为/>，/>，/>。

从当地气象管理平台中获取车辆所处地区的天气情况，分析各轮胎待启动区域对应轮胎与路面的摩擦系数，其中/>为设定的天气抑制因子，/>为设定时间段内车辆所处位置的天气情况为晴天，为路面粗糙度、胎面花纹磨损度对于的设定影响占比因子，/>为逻辑非符号。

所述天气情况包括晴天、雨天、雪天。

获取车辆承载货物重量，将车辆承载货物重量与设定单位重量对应的基本牵引力进行乘积得到轮胎的基本牵引力，计算各轮胎待启动区域对应轮胎的输出牵引力。

本发明通过圈定车辆各轮胎待启动区域，分析车辆各轮胎待启动区域的路面摩擦系数，据此调整各轮胎待启动区域对应轮胎的输出牵引力，通过对各轮胎进行单独调控，可以更精确地控制制动力分配，提高车辆的制动平衡性和一致性，进而使车辆可以更充分地利用可用的牵引力，提高车辆的起步加速性能，同时可以降低车辆启动时的能量损耗，提高车辆的能效表现，减少燃油或能源的消耗。

所述行为分析模块用于监测车辆处于待刹车模式时的刹车踏板对应踩踏状态数据，踩踏状态数据包括驾驶员踩踏力度和刹车踏板行程，计算驾驶员行为影响因子。

在本发明的具体实施例中，所述计算驾驶员行为影响因子的计算方式为：提取车辆减速周期内若干减速时刻，若干减速时刻为连续时刻且不包括车辆停止时刻，进而从车辆仪表盘中提取车辆在减速周期内各减速时刻的驾驶速度，/>为减速时刻的编号，。

当驾驶员踩刹车踏板后，通过安装在刹车踏板上的感应器测量得到驾驶员踩踏力度和刹车踏板行程，记为计算驾驶员行为影响因子，其中/>分别表示驾驶员踩踏力度和刹车踏板行程，/>分别表示设定的踏板状态数据和驾驶速度对应的行为影响占比权重，e为自然常数。其中刹车踏板行程是指驾驶员踩下刹车踏板的距离。

所述待刹车模式调控模块用于实时监控车辆行驶速度，分析车辆刹车力度待调控指数，进而对刹车力度进行调控。

在本发明的具体实施例中，所述分析车辆刹车力度待调控指数的分析方法为：结合车辆在减速周期内各减速时刻的驾驶速度和驾驶员行为影响因子/>，分析得到车辆在减速周期内各减速时刻的预计行驶速度/>，将其与对应减速时刻的驾驶速度进行对比，计算车辆刹车力度待调控指数，其中/>表示设定的正常路面颠簸情况下速度允许消耗值，/>表示减速时刻数量，/>分别表示设定的行为影响因子、行驶速度偏差对应的调控指数影响占比，由于颠簸情况的消耗影响，故而车辆在减速周期内各减速时刻的实际行驶速度均不超过对应减速时刻的驾驶速度。

进一步，将车辆刹车力度待调控指数与设定单位刹车力度待调控指数对应的调控力度相乘，得到刹车力度调控值。

所述刹车力度是指刹车控制模块施加在车辆刹车装置上的力量大小，刹车力度直接影响到车辆刹车的效果和安全性。

本发明通过计算驾驶员行为影响因子和车辆预计行驶速度，分析车辆刹车力度待调控指数，进而对刹车力度进行调控，驾驶员的操作习惯和技能水平对刹车稳定性存在影响，通过对刹车力度进行调控，可以确保矿用车辆在各种路况和驾驶员行为下都能保持稳定的刹车效果。

所述车身稳定性控制模块用于用于获取各轮胎在状态监测子时长内各转向时间点产生的侧向力和轮转速度，分析车辆失控指数，进而获取各内侧轮胎，调控各内侧轮胎制动分配力。

在本发明的具体实施例中，所述分析车辆失控指数的过程如下：通过在车辆各轮胎上安装力矩传感器，测量各轮胎在状态监测子时长内各转向时间点产生的侧向力，为轮胎的编号，/>，/>为转向时间点的编号，/>，分析得到轮胎载荷分布均衡性指数/>。

从车辆仪表盘提取在状态监测子时长内各转向时间点的行驶速度，并通过轮速传感器获取各轮胎在状态监测子时长内各转向时间点的轮转速度，将在状态监测子时长内各转向时间点的行驶速度与对应转向时间点的轮转速度进行对比，若某轮胎在某转向时间点的轮转速度大于对应转向时间点的行驶速度，则表示该轮胎存在打滑情况，将该轮胎的偏向差异因子记为1，反之则记为0，对各轮胎的偏向差异因子进行求和得到车辆偏向差异综合因子。

分析车辆失控指数，/>分别表示轮胎载荷分布、车辆偏向差异对应的设定影响评估占比权重。

在本发明的具体实施例中，所述轮胎载荷分布均衡性指数计算公式为，/>表示转向时间点数量。

在本发明的另一具体实施例中，所述调控各内侧轮胎制动分配力的方式为：将车辆失控指数与设定失控指数可控值进行对比，当车辆失控指数大于设定失控指数可控值时，根据车辆方向盘的转动方向得到车辆弯转方向，将处于车辆弯转方向相反侧的各轮胎记为各内侧轮胎。示例性的，若车辆转弯方向为左转弯，则右后轮胎和右前轮胎记为各内侧轮胎。

从各轮胎在状态监测子时长内各转向时间点产生的侧向力中提取各内侧轮胎在状态监测子时长内各转向时间点产生的侧向力，筛选出各内侧轮胎在状态监测子时长内的最大侧向力和做小侧向力，分别记为/>，/>为内侧轮胎的编号，/>。

以作为各内侧轮胎制动分配力的上调值，/>为失控指数可控值，/>为设定的单位调控系数对应的制动分配力调控值。

本发明通过获取各轮胎在状态监测子时长内各转向时间点产生的侧向力和轮转速度，分析车辆失控指数，进而调控各内侧轮胎制动分配力。在转弯过程中，由于重心的变化和侧向力的作用，车辆容易出现侧滑现象，通过分析车辆失控指数并调控各内侧轮胎的制动分配力，可以使车辆在转弯时保持足够的抓地力，减少侧滑的风险，进而减少事故的发生概率。

所述数据库用于存储各种胎面材料对应的抗滑性指标、正常轮胎的标准轮廓模型。

以上内容仅仅是对本发明的构思所作的举例和说明，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，只要不偏离发明的构思或者超越本发明所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种矿用运输车辆制动控制系统，其特征在于，该系统包括：

车辆状态监测模块：用于判断车辆当前行驶状态，行驶状态包括直行状态和转弯状态，当车辆处于直行状态时，确定车辆待调控模式，车辆待调控模式包括待启动模式、待刹车模式；当车辆处于转弯状态时，执行车身稳定性控制模块；

路面区域分析模块：用于圈定车辆处于待启动模式时的各轮胎待启动区域，分析车辆各轮胎待启动区域的路面粗糙度指标，并获取各轮胎待启动区域的道路湿滑度；

待启动模式调控模块：用于获取胎面材料和各轮胎待启动区域对应轮胎的胎面花纹磨损度，分析各轮胎待启动区域对应轮胎与路面的摩擦系数，据此调整各轮胎待启动区域对应轮胎的输出牵引力；

行为分析模块：用于监测车辆处于待刹车模式时的刹车踏板对应踩踏状态数据，计算驾驶员行为影响因子；

待刹车模式调控模块：用于实时监控车辆行驶速度，分析车辆刹车力度待调控指数，进而对刹车力度进行调控；

车身稳定性控制模块：用于获取各轮胎在状态监测子时长内各转向时间点产生的侧向力和轮转速度，分析车辆失控指数，进而获取各内侧轮胎，调控各内侧轮胎制动分配力；

数据库：用于存储各种胎面材料对应的抗滑性指标、正常轮胎的标准轮廓模型；

所述分析车辆各轮胎待启动区域的路面粗糙度指标的分析方式为：

B1、以左前轮胎接地点与左后轮胎接地点之间的距离线为长度线，以设定距离线为宽度线，圈定出左后轮胎待启动区域，同理圈定出右后轮胎待启动区域；

B2、以左后轮胎接地点为始端点、左前轮胎接地点为末端点，将左后轮胎待启动区域向左前轮胎接地点方向进行移动，移动后的区域为左前轮胎待启动区域，同理方式移动得到右前轮胎待启动区域，统计得到车辆各轮胎待启动区域；

B3、使用激光雷达设备对路面进行扫描，识别各轮胎待启动区域对应路面表面的各三维点集合，提取各轮胎待启动区域中各相邻三维点集合之间的高度差和距离，均值计算得到各轮胎待启动区域对应相邻三维点集合之间的高度均值差和平均距离，分别记为，/>为轮胎待启动区域编号，/>；

B4、统计车辆各轮胎待启动区域的三维点集合分布数量，计算出车辆各轮胎待启动区域的路面粗糙度指标/>，其中/>表示三维点集合的分布数量设定参照值，/>表示设定相邻三维点的参照倾斜度；

所述调整各轮胎待启动区域对应轮胎的输出牵引力，具体方法为：

获取车辆胎面材料，将其与数据库中各种胎面材料对应的抗滑性指标进行匹配，从中匹配出车辆胎面材料对应的抗滑性指标；

获取各轮胎待启动区域对应轮胎的结构轮廓模型，并从数据库中提取正常轮胎的标准轮廓模型，对比得到各轮胎待启动区域对应轮胎的胎面花纹磨损度；

采集各轮胎待启动区域对应轮胎胎面图像，获取各轮胎待启动区域的道路湿滑度记为；

获取车辆所处地区的天气情况，分析各轮胎待启动区域对应轮胎与路面的摩擦系数，其中/>为设定的天气抑制因子，/>为设定时间段内车辆所处位置的天气情况为晴天，/>为路面粗糙度、胎面花纹磨损度对于的设定影响占比因子，/>为逻辑非符号；

基于车辆承载货物重量设定轮胎的基本牵引力，计算各轮胎待启动区域对应轮胎的输出牵引力/>；

所述计算驾驶员行为影响因子的计算方式为：

提取减速周期内若干减速时刻，进而从车辆仪表盘中提取车辆在减速周期内各减速时刻的驾驶速度，/>为减速时刻的编号，/>；

通过安装在刹车踏板上的感应器测量得到驾驶员踩踏力度和刹车踏板行程，记为，计算驾驶员行为影响因子，其中/>分别表示驾驶员踩踏力度和刹车踏板行程对应设定参照值，/>分别表示设定的踏板状态数据和驾驶速度对应的行为影响占比权重，e为自然常数；

所述分析车辆刹车力度待调控指数的分析方法为：

结合车辆在减速周期内各减速时刻的驾驶速度和驾驶员行为影响因子/>，分析得到车辆在减速周期内各减速时刻的预计行驶速度/>，将其与对应减速时刻的驾驶速度进行对比，计算车辆刹车力度待调控指数，其中/>表示设定的正常路面颠簸情况下速度允许消耗值，/>表示减速时刻数量，/>分别表示设定的行为影响因子、行驶速度偏差对应的调控指数影响占比。

2.根据权利要求1所述的一种矿用运输车辆制动控制系统，其特征在于：所述判断车辆当前行驶状态的方法为：

从车辆仪表盘中提取车辆转向灯状态，若转向灯为亮起状态，则车辆当前行驶状态为转弯状态，反之则以车辆中心点位置为原点、车头中点与车尾中点之间的连接线为参照线作横坐标、参照线的水平方向垂直线为纵坐标、垂直于地面的直线为竖坐标，建立三维坐标系；

设定状态监测子时长，通过加速度计获取车辆在状态监测子时长内各时间点对应x轴、y轴和z轴方向上的加速度，记为，/>为时间点编号，/>；

分析各时间点的车辆负载状态偏移率，其中/>为x轴与y轴之间的设定加速度偏差允许值，/>为z轴与y轴之间的设定加速度偏差允许值，/>为z轴与x轴之间的设定加速度偏差允许值；

将状态监测子时长内各时间点的车辆负载状态偏移率与设定负载状态偏移率阈值进行对比，若在状态监测子时长内各时间点的车辆负载状态偏移率均大于设定负载状态偏移率阈值，则车辆当前行驶状态为转弯状态，反之则表示车辆当前行驶状态为直行状态。

3.根据权利要求1所述的一种矿用运输车辆制动控制系统，其特征在于：所述确定车辆待调控模式的确定方式如下：

提取车辆电源状态，若电源未关闭，则实时获取车辆仪表盘中车速表数值，当车速表数值在设定时长内持续为0时，车辆待调控模式为待启动模式；

当车速表数值在设定时长对应开始时刻的数值与结束时刻的数值之间的差值大于预设偏差值时，则车辆待调控模式为待刹车模式，进而提取设定时长对应开始时刻，将其与车辆停止时刻之间的减速过程记为减速周期。

4.根据权利要求2所述的一种矿用运输车辆制动控制系统，其特征在于：所述分析车辆失控指数的过程如下：

测量各轮胎在状态监测子时长内各转向时间点产生的侧向力，/>为轮胎的编号，/>，/>为转向时间点的编号，/>，分析得到轮胎载荷分布均衡性指数/>；

提取在状态监测子时长内各转向时间点的行驶速度，并通过轮速传感器获取各轮胎在状态监测子时长内各转向时间点的轮转速度，若存在某轮胎在某转向时间点的轮转速度大于对应转向时间点的行驶速度，则将该轮胎的偏向差异因子记为1，反之则记为0，对各轮胎的偏向差异因子进行求和得到车辆偏向差异综合因子；

分析车辆失控指数，/>分别表示轮胎载荷分布、车辆偏向差异对应的设定影响评估占比权重。

5.根据权利要求4所述的一种矿用运输车辆制动控制系统，其特征在于：所述轮胎载荷分布均衡性指数计算公式为，/>表示转向时间点数量。

6.根据权利要求4所述的一种矿用运输车辆制动控制系统，其特征在于：所述调控各内侧轮胎制动分配力的方式为：

将车辆失控指数与设定失控指数可控值进行对比，当车辆失控指数大于设定失控指数可控值时，获取车辆弯转方向，将处于车辆弯转方向相反侧的各轮胎记为各内侧轮胎；

从各轮胎在状态监测子时长内各转向时间点产生的侧向力中提取各内侧轮胎在状态监测子时长内各转向时间点产生的侧向力，筛选出各内侧轮胎在状态监测子时长内的最大侧向力和做小侧向力，分别记为/>，/>为内侧轮胎的编号，/>；

以作为各内侧轮胎制动分配力的上调值，/>为失控指数可控值，/>为设定的单位调控系数对应的制动分配力调控值。/>