CN117885707A - 一种基于港口封闭区域的自动驾驶制动方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于港口封闭区域的自动驾驶制动方法，该方法包括如下步骤：S10、运算模块发送减速信号给第一控制模块，并发送信号给第二控制模块启动刹车监测；S20、第一控制模块根据获取的减速信号控制主制动系统进行刹车制动；第一控制模块和第二控制模块通过异常检测模块检测刹车是否正常，并将检测信号发送给运算模块；S30、当运算模块根据检测信号判断刹车异常时，运算模块发送减速信号给第二控制模块；第二控制模块控制冗余制动系统进行刹车制动。本发明提供的基于港口封闭区域的自动驾驶制动方法，提高了停车精准度，解决了当第一控制模块异常时，无法检测到异常状况的问题。

Description

一种基于港口封闭区域的自动驾驶制动方法

技术领域

本发明涉及港口集装箱车制动技术领域，特别是涉及一种基于港口封闭区域的自动驾驶制动方法。

背景技术

为了提高运输效率，港口内采用了自动驾驶集装箱卡车等运输集装箱。目前市场上大部分自动驾驶集装箱卡车装配的是WABCO的EBS线控制动系统，工作时会出现EBS系统不执行制动刹车指令时或者失效的情况。为解决该问题，中国公开号为CN114701459A，名称为一种低速自动驾驶商用车的冗余制动系统和精准停车方法中，其通过冗余前桥制动模块和冗余后桥制动模块实现即使EBS系统中的EBS前桥模块、EBS后桥模块和挂车比例阀等控制部件均不工作，也能够通过冗余制动控制组件实现制动刹车。

但由于EBS系统里面集成了复杂的针对有人驾驶的算法，以根据不同的外部环境和速度采取相应的制动，导致了EBS执行刹车动作会有一个相对较长的延时，并且每次延时的时间都不一样，导致刹车距离无法进行准确控制。虽然上述中国专利申请中公开了通过自动驾驶系统直接控制其前比例继动阀进行刹车制动的方案，但在实验过程中发现当需要进行刹车异常检测时，由于异常检测传感器在实际使用时需要连接在其控制芯片上，当控制芯片出现异常时，则会出现无法检测出刹车异常的情况，导致无法启动备用的刹车方案的问题。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种基于港口封闭区域的自动驾驶制动方法，包括自驾域控制器和制动系统；

所述自驾域控制器包括第一控制模块、运算模块、第二控制模块、异常检测模块；所述第一控制模块、第二控制模块均与运算模块连接；所述异常检测模块分别与所述第一控制模块、第二控制模块连接；

所述制动系统包括主制动系统和冗余制动系统；

所述第一控制模块用于控制主制动系统进行刹车制动；

所述第二控制模块用于控制冗余制动系统进行刹车制动；

所述异常检测模块用于检测主制动系统、冗余制动系统的刹车是否正常；刹车时，所述异常检测模块均与所述第一控制模块和第二控制模块通信；

该方法包括如下步骤：

S10、所述运算模块发送减速信号给第一控制模块，并发送信号给第二控制模块启动刹车监测；

S20、所述第一控制模块根据获取的减速信号控制主制动系统进行刹车制动；所述第一控制模块和第二控制模块通过异常检测模块检测刹车是否正常，并将检测信号发送给运算模块；

S30、当运算模块根据检测信号判断刹车异常时，所述运算模块发送新的减速信号给第二控制模块；所述第二控制模块控制冗余制动系统进行刹车制动。

优选地，所述主制动系统包括主前桥制动开关和主后桥制动开关；所述冗余制动系统包括冗余前桥制动开关和冗余后桥制动开关；

所述自驾域控制器还包括控制模块失效开关模块；所述控制模块失效开关模块与主前桥制动开关、主后桥制动开关、冗余前桥制动开关和冗余后桥制动开关中的至少一个连接；所述方法步骤还包括：

S40、当第一控制模块和第二控制模块均异常；所述第一控制模块和第二控制模块低电平触发启动控制模块失效开关模块；

所述控制模块失效开关模块的启动使主前桥制动开关、主后桥制动开关、冗余前桥制动开关和冗余后桥制动开关中的至少一个启动进行刹车制动；并进行异常警报。

优选地，所述制动系统还包括第三制动装置；所述第三制动装置分别与所述第一控制模块、第二控制模块连接；

所述方法步骤还包括：

S50、所述运算模块控制第二控制模块进行刹车制动时，所述第一控制模块和第二控制模块通过异常检测模块检测刹车是否正常，并将检测信号发送给运算模块；

S60、所述运算模块结合步骤S20和步骤S50中的检测信号进行异常分析；

当第一控制模块和第二控制模块均正常，制动开关均异常时，运算模块发送信号给第一控制模块或第二控制模块；所述第一控制模块或第二控制模块启动第三制动装置进行刹车制动；并进行异常警报；

当第一控制模块和第二控制模块均正常，制动开关部分异常时；运算模块发送信号给第一控制模块和第二控制模块；所述第一控制模块和/或第二控制模块控制正常的制动开关进行刹车制动；

当第一控制模块、第二控制模块中只有一个正常时，且制动开关均异常时；运算模块发送信号给正常的控制模块启动第三制动装置进行刹车制动；并进行异常警报。

优选地，所述步骤S60中所述第一控制模块和/或第二控制模块控制正常的制动开关进行刹车制动的方法如下：

当主前桥制动开关、冗余后桥制动开关正常时，所述第一控制模块控制启动主前桥制动开关，所述第二控制模块控制启动冗余后桥制动开关进行刹车自动；

当主后桥制动开关、冗余前桥制动开关正常时，第一控制模块启动主后桥制动开关，第二控制模块启动冗余前桥制动开关进行刹车制动；

当主前桥制动开关、冗余前桥制动开关正常，或主后桥制动开关、冗余后桥制动开关正常时；第一控制模块启动主前桥制动开关或主后桥制动开关，或第二控制模块启动冗余前桥制动开关或冗余后桥制动开关进行刹车制动。

优选地，所述方法步骤还包括：

S70、存储步骤S20或步骤S30或步骤S60中正常刹车的制动方案；当再次进行刹车制动时，根据上次的存储记忆启动相应的制动方案进行刹车制动。

优选地，步骤S70中所述第一控制模块和第二控制模块的故障判断方法具体如下：

第一控制模块、第二控制模块和运算模块通过SPI通讯，并均发送心跳信号到SPI总线上；所述第一控制模块、第二控制模块和运算模块之间还通过UART两两通讯；

当第一控制模块、第二控制模块和运算模块其中一个模块因故障未发送心跳信号到SPI总线时，所述第一控制模块、第二控制模块和运算模块启动UART通信以确定故障模块。

优选地，步骤S60中主前桥制动开关、主后桥制动开关、冗余前桥制动开关、冗余后桥制动开关的故障判断方法具体如下：

所述第一控制模块电流采样所述主前桥制动开关和主后桥制动开关；所述第二控制模块电流采样所述冗余前桥制动开关和冗余后桥制动开关；当第一控制模块、第二控制模块采集到的电流值超过设定的阈值时，则判定被电流采样的制动开关故障。

优选地，所述异常检测模块采集制动气路中制动气室的压力，并将气压信号反馈给第一控制模块和第二控制模块；所述第一控制模块、第二控制模块将气压异常检测信号反馈给运算模块；所述步骤S30中运算模块根据气压异常检测信号控制所述第二控制模块启动。

优选地，步骤S60中运算模块还采集车速信息；

当第一控制模块和/或第二控制模块发送信号给制动系统时，采集到车速下降信号，未采集到相应的气压信号时，则判定传感器故障，并进行故障报警。

本发明提供的基于港口封闭区域的自动驾驶制动方法，通过自驾域控制器线性控制制动系统进行刹车转动，减少了制动流程，提高了停车精准度；同时，第一控制模块和第二控制模块共用一套异常检测模块，并且，刹车时异常检测模块均与第一控制模块和第二控制模块实时通信；当第一控制模块出现故障时，第二控制模块也能检测到异常，从而能够解决当第一控制模块异常时，无法检测到异常状况的问题。

附图说明

图1为本发明实施例提供的基于港口封闭区域的自动驾驶制动方法流程图；

图2为本发明实施例提供的制动系统的系统图；

图3为本发明实施例提供的基于港口封闭区域的制动电路框图；

图4为本发明实施例提供的基于港口封闭区域的制动电路的电路图；

图5为图4中第一驱动模块电路图；

图6为图4中第二驱动模块电路图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐述本发明，但下述实施例仅仅为本发明的优选实施例，并非全部，基于实施方式中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得其它实施例，都属于本发明的保护范围，下述实施例中所用的材料、试剂、传感器、装置等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。

如图1-6所示，本发明实施例提供一种基于港口封闭区域的自动驾驶制动方法，包括自驾域控制器10和制动系统；

自驾域控制器10包括第一控制模块102、运算模块101、第二控制模块103、异常检测模块107；第一控制模块102、第二控制模块103均与运算模块101通信连接；异常检测模块107分别与第一控制模块102、第二控制模块103通信连接；异常检测模块107用于采集制动气室的压力异常情况，异常检测模块107包括但不限于采用压力传感器、速度传感器等；

制动系统包括主制动系统和冗余制动系统；

第一控制模块102用于控制主制动系统进行刹车制动；

第二控制模块103用于控制冗余制动系统进行刹车制动；

异常检测模块107用于检测主制动系统、冗余制动系统的刹车是否正常；刹车时，异常检测模块107均与第一控制模块102和第二控制模块103通信；

该方法包括如下步骤：

S10、当需要刹车时，运算模块101自动发送减速信号给第一控制模块102，并发送信号给第二控制模块103启动刹车监测；

S20、第一控制模块102根据获取的减速信号控制主制动系统进行刹车制动；第一控制模块102和第二控制模块103通过异常检测模块107检测刹车是否正常，第一控制模块102和第二控制模块103将检测信号发送给运算模块101；

S30、当运算模块101根据检测信号判断刹车异常时，运算模块101发送新的减速信号给第二控制模块103；第二控制模块103控制冗余制动系统进行刹车制动。

本发明实施例中一方面通过自驾域控制器线性控制制动系统进行刹车转动，而不必再通过EBS中央控制器进行控制，减少了制动流程，缩短了刹车制动的反应时间，提高了停车精准度；另一方面，本方法中，第一控制模块和第二控制模块共用一套异常检测模块，并且，刹车时异常检测模块均与第一控制模块和第二控制模块实时通信；当第一控制模块出现故障时，第二控制模块也能通过刹车时异常检测模块检测到异常，在不额外增加硬件的情况下解决了当第一控制模块异常时，无法检测到异常状况的问题。

较佳地，异常检测模块107为气压传感器。

较佳地，主制动系统包括主前桥制动开关20和主后桥制动开关40；冗余制动系统包括冗余前桥制动开关30和冗余后桥制动开关50；

自驾域控制器10还包括控制模块失效开关模块105；控制模块失效开关模块105与主前桥制动开关20、主后桥制动开关40、冗余前桥制动开关30和冗余后桥制动开关50中的至少一个通信连接；方法步骤还包括：

S40、当第一控制模块102和第二控制模块103均异常；第一控制模块102和第二控制模块103失效自动产生的低电平信号会触发启动控制模块失效开关模块105；

控制模块失效开关模块105的启动使主前桥制动开关20、主后桥制动开关40、冗余前桥制动开关30和冗余后桥制动50开关中的至少一个启动进行刹车制动；同时或当完成刹车制动后运算模块101进行控制模块异常警报，以警示维修人员进行维修。

本实施例中，通过触发启动控制模块失效开关模块105触发启动主前桥制动开关20、主后桥制动开关40、冗余前桥制动开关30和冗余后桥制动开关50中的至少一个启动进行刹车制动的步骤，能够实现当第一控制模块102和第二控制模块103都出现故障时进行紧急刹车制动。

较佳地，所述运算模块101与车上的显示屏108和/或通过以太网驱动芯片PHY与5GCPE 109连接，实现与车上的显示屏108和/或5G网络上报到远控台端；其中，显示屏108可显示故障原因，当进行现在维修时，维修工作人员通过显示屏108即可知道具体的故障原因，方便现场维修；通过5G网络上报到远控台端， 能够使安全员了解故障信息，方便安排维修或了解车辆情况；本实施例中显示屏、太网驱动芯片PHY、5G CPE均可采用商用的型号，本次不再赘述。

具体实施时，制动系统还包括第三制动装置；第三制动装置分别与第一控制模块102、第二控制模块103通信连接；方法步骤还包括：

S50、运算模块101控制第二控制模块103进行刹车制动时，第一控制模块102和第二控制模块103通过异常检测模块107检测刹车是否正常，第一控制模块102和第二控制模块103将检测信号发送给运算模块101；

S60、运算模块101结合步骤S20和步骤S50中的检测信号进行异常分析；

当第一控制模块102和第二控制模块103均正常，制动开关均异常时，运算模块101发送信号给第一控制模块102或第二控制模块103；第一控制模块102或第二控制模块103启动第三制动装置进行刹车制动；并进行制动开关异常警报；

当第一控制模块102和第二控制模块103均正常，制动开关部分异常时；运算模块101发送信号给第一控制模块102和第二控制模块103；第一控制模块102和第二控制模块103分别控制正常的制动开关前桥和后桥进行刹车制动；

如主前桥制动开关20和冗余后桥制动开关50正常时，则第一控制模块102启动主前桥制动开关20启动以及第二控制模块103启动冗余后桥制动开关50进行刹车制动；

又如当主后桥制动开关40、冗余前桥制动开关30正常时，则第一控制模块102控制主后桥制动开关40启动、第二控制模块103控制冗余前桥制动开关30启动进行紧急刹车制动；

当主前桥制动开关20、冗余前桥制动开关30正常（此时主后桥制动开关40和冗余后桥制动开关50异常），第一控制模块102启动主前桥制动开关20或第二控制模块103启动冗余前桥制动开关30（如该步骤设置为启动主前桥制动开关20进行刹车制动）；当主后桥制动开关40、冗余后桥制动开关50正常时（此时主前桥制动开关20和冗余前桥制动开关30异常），第一控制模块102启动主后桥制动开关40或第二控制模块103启动冗余后桥制动开关50进行刹车制动（如设置为启动冗余后桥制动开关50进行刹车制动）。本实施例步骤中，通过第一控制模块102和第二控制模块103共同控制前、后桥的刹车制动，能够在紧急停车达到平稳停车的目的。

本实施例中，能够实现第一控制模块控制主制动系统进行刹车、第二控制模块控制冗余制动系统进行刹车两种平稳刹车制动方案；并且，当出现异常时，通过第一控制模块控制主制动系统、第二控制模块控制冗余制定系统内正常的制动开关进行的制动方案，在不额外增加硬件的情况，也能够实现平稳刹车，在增加刹车方案的同时，节省了硬件的应用成本。

当第一控制模块102、第二控制模块103中只有一个正常时，运算模块101发送信号给正常的控制模块启动第三制动装置进行刹车制动；并进行制动开关异常警报。

具体实施时，方法步骤还包括：S70、运算模块101存储记忆步骤S20或步骤S30或步骤S60中正常刹车的制动方案；当再次进行刹车制动时，运算模块101根据上次的存储记忆启动相应的制动方案进行刹车制动。

根据如上方案可知，能够实现正常刹车的情况有第一控制模块102控制主制动系统进行刹车、第二控制模块103控制冗余制动系统进行刹车以及第一控制模块102和第二控制模块103分别控制主制动系统、冗余制动系统内正常的制动开关进行制动四种；在这四种状况下均能够实现平稳刹车。

较佳地，还可通过记忆步骤S20或步骤S30或步骤S60中正常刹车的制动方案以备下次刹车使用，能够提高刹车系统的反应时间，并且通过第二控制模块103控制冗余制动系统进行刹车，以及第一控制模块102和第二控制103模块分别控制主制动系统、冗余制动系统内正常的制动开关进行刹车制动，能提高备用刹车的反应的时间，缩短刹车制动的反应时间，提高刹车精度。较佳地，运算模块101可记忆或外接固态硬盘进行存储。

较佳地，自驾域控制器10与显示屏108连接；所述显示屏108用于显示故障原因，以便维修人员进行检修。自驾域控制器10与显示屏108连接以显示故障原因的技术属于本领域常用的技术手段，在此不赘述。

具体实施时，步骤S50中第一控制模块102和第二控制模块103的故障判断方法具体如下：第一控制模块102、第二控制模块103和运算模块101通过SPI通讯，并均发送心跳信号到SPI总线上；第一控制模块102、第二控制模块103和运算模块101之间还通过UART两两通讯；当第一控制模块102、第二控制模块103和运算模块101其中一个模块因故障未发送心跳信号到SPI总线时，第一控制模块102、第二控制模块103和运算模块101启动UART通信以确定故障模块。本方法步骤中SPI通讯技术、UART通信技术均属于本领域常用的通讯手段。本方法步骤中，第一控制模块102、第二控制模块103和运算模块101只需要在各个模块之间设置不同通讯的连接线，即可完成各个控制模块的故障检测，极大地降低了控制模块的异常检测成本。

具体实施时，步骤S60中主前桥制动开关、主后桥制动开关、冗余前桥制动开关、冗余后桥制动开关的故障判断方法具体如下：

如图4所示，第一控制模块102电流采样主前桥制动开关20（图4中为前桥比例继动阀1部分）和主后桥制动开关40（图4中为后桥比例继动阀1部分）；第二控制模块103电流采样冗余前桥制动开关30（图4中为前桥比例继动阀2部分）和冗余后桥制动开关50（图4中为后桥比例继动阀2部分）；当第一控制模块102、第二控制模块103采集到的电流值超过设定的阈值时，则判定被电流采样的制动开关故障。本实施例中，通过电流采样制动开关，不需要过于复杂的检测电路设计，检测成本低，能够降低硬件的生产成本。

进一步地，异常检测模块107采集制动气室的压力，并将气压信号反馈给第一控制模块102和第二控制模块103；第一控制模块102、第二控制模块103将气压异常检测信号反馈给运算模块101。

进一步地，步骤S30中运算模块101根据气压检测信号，分析出异常后控制第二控制模块103启动，而不具体分析故障原因，能够提高冗余刹车的反应速度，缩短运算模块101的反应时间，从而提高刹车精准度。

进一步地，S60中运算模块101还采集车速信息；车速信息可通过现有的VCU(整车电子控制单元)直接采集获得；

当第一控制模块102和/或第二控制模块103发送信号给主制动系统和冗余制动系统时，采集到车速下降信号，但未采集到相应的气压信号时，则判定传感器故障；当完成刹车制动后进行传感器故障报警，维修人员根据传感器故障报警信号对传感器进行维修或者更换。本实施例中，通过检测车速与检测气压相结合，能够检测出传感器异常状况以便于维修，方法简单、实用。

如图2所示，本发明实施例提供港口集装箱车用自动驾驶线控制动系统，包括自驾域控制器10；自驾域控制器10分别与主前桥制动开关20、冗余前桥制动开关30、主后桥制动开关40、冗余后桥制动开关50、异常检测模块107电性连接；车辆的前左制动气室72、前右制动气室71、后左制动气室92、后右制动气91均设有异常检测模块107；主前桥制动开关20、冗余前桥制动开关30、主后桥制动开关40和冗余后桥制动开关50包括但不限于采用比例继动阀、电磁阀等气路开关装置；

主前桥制动开关20、冗余前桥制动开关30并联于前桥制动气路中；主后桥制动开关40和冗余后桥制动开关50并联于后桥制动气路中；本实施例中通过控制制动气室的气压进行刹车属于本领域常用的技术手段，在此不再赘述。

自驾域控制器10直接线性控制主前桥制动开关20、冗余前桥制动开关30、主后桥制动开关40、冗余后桥制动开关50进行刹车制动，而不必再通过中间的EBS控制器进行制动，减少了制动流程，缩短了刹车制动的反应时间；本实施例中自驾域控制器10可采用单片机；通过单片机输出信号直接控制主前桥制动开关20、冗余前桥制动开关30、主后桥制动开关40、冗余后桥制动开关50、异常检测模块107。

当需要刹车制动时，自驾域控制器10启动主前桥制动开关20、主后桥制动开关40将气体导通至相应的制动气室内进行刹车制动；

刹车时，异常检测模块107将检测信号发给自驾域控制器10；自驾域控制器10根据接收到检测信号与正常的信号进行比对，得出是否有刹车异常；当存在刹车异常时，自驾域控制器10发送信号给冗余前桥制动开关30和冗余后桥制动开关50，启动冗余前桥制动开关30和冗余后桥制动开关50将气体导通至相应的制动气室内进行刹车制动。

同时，由于集装箱质量大，本发明实施例通过前、后两个制动开关（如主前桥制动开关20与主后桥制动开关40）的结构设计配合，可同时导通车辆的前桥制动气路和后桥制动气路，能够对车辆的前驱和后驱进行刹车制动，增加制动的平稳性能，避免出现刹车打滑而导致集装箱侧翻的问题。

本发明实施例提供的基于港口封闭区域的自动驾驶制动系统，通过自驾域控制器、主前桥制动开关、冗余前桥制动开关、主后桥制动开关、冗余后桥制动开关和异常检测模块的设计，通过自驾域控制器直接线性控制主前桥制动开关、冗余前桥制动开关、主后桥制动开关、冗余后桥制动开关进行刹车制动，而不必再通过EBS中央控制器进行控制，减少了制动流程，缩短了刹车制动的反应时间；同时，通过自驾域控制器直接控制的各个制动开关，能够更加精准地控制刹车距离，从而使得自动驾驶集装箱卡车能够实现精准停车或精准对位。

具体实施时，如图2所示，制动气室包括前制动气室70和后制动气室90；前制动气室70包括前右制动气室71和前左制动气室72；后制动气室90包括后右制动气室91和后左制动气室92；第三制动装置还包括第二后储气筒160和电磁阀170；电磁阀170与自驾域控制器10电性连接；第二后储气筒160与电磁阀170进气端连接，电磁阀170出气端与后右制动气室91和后左制动气室92，或前右制动气室71和前左制动气室72管道连接。较佳地，电磁阀170为常闭电磁阀。

当主前桥制动开关20、冗余前桥制动开关30、主后桥制动开关40、冗余后桥制动开关50或者自驾域控制器10内单个控制模块异常时，自驾域控制器10控制开启电磁阀170，将第二后储气筒160中的气体导入至后右制动气室91和后左制动气室92，或将前储气筒60中的气体导入前右制动气室71和前左制动气室72中进行临时刹车制动。从而避免因制动开关或气路故障导致刹车异常的情况出现。

具体实施时，如图2所示，制动系统还包括若干双通单向阀和若干三通阀；主前桥制动开关20、冗余前桥制动开关30、主后桥制动开关40和冗余后桥制动开关50均设有两路出气口；

主前桥制动开关20和主后桥制动开关40的进气口分别与第一三通阀140的两个出气口管道连通；第一三通阀140的进气口与前储气筒60连通；冗余前桥制动开关30、冗余后桥制动开关50的进气口分别与第二三通阀150的两个出气口连接；第二三通阀150的进气口与第一后储气筒80管道连通；

主前桥制动开关20、冗余前桥制动开关30、主后桥制动开关40、冗余后桥制动开关50均为比例继动阀；主前桥制动开关20、冗余前桥制动开关30的信号接口端均与自驾域控制器10电性连接；主前桥制动开关20和冗余前桥制动开关30的进气口端均与前储气筒60的出气口连通；主前桥制动开关20的出气口分别与第一双通单向阀100的一进气口、第二双通单向阀110的一进气口连通；冗余前桥制动开关30的出气口分别与第一双通单向阀100的另一进气口、第二双通单向阀110的另一进气口连通；

第一双通单向阀100的出气口与前右制动气室71连通；第二双通单向阀110的出气口与前左制动气室72连通；

主后桥制动开关40、冗余后桥制动开关50的信号接口端均与自驾域控制器10通信连接；主后桥制动开关40、冗余后桥制动开关50的进气口端均与第一后储气筒80的出气口连通；主后桥制动开关40的出气口分别与第三双通单向阀120的一进气口、第四双通单向阀130的一进气口连通；冗余后桥制动开关50的出气口分别与第三双通单向阀120的另一进气口、第四双通单向阀130的另一进气口连通；

第三双通单向阀120的出气口与后右制动气室91连接；第四双通单向阀130的出气口与后左制动气室92连通。

当自驾域控制器10启动主前桥制动开关20时，主前桥制动开关20将前储气筒60中的气体分别导通至前右制动气室71和前左制动气室72内；同理，自驾域控制器启动其他制动开关时，均能够同时将与之导通的储气筒中的气体导通至相应的气室内进行刹车制动。

较佳地，前右制动气室71、前左制动气室72、后右制动气室91和后左制动气室92与双通单向阀之间均设有ABS阀，通过ABS阀可有效防止紧急制动时车辆侧滑和甩尾,从而保障港口集装箱车的刹车稳定性。

具体实施时，如图2、图3所示，自驾域控制器10设有第一控制模块102和第二控制模块103；第一控制模块102与主前桥制动开关20、主后桥制动开关40电性连接；第二控制模块103与冗余前桥制动开关30、冗余后桥制动开关50电性连接。

当需要进行刹车制动时，自驾域控制器10通过第一控制模块102控制主前桥制动开关20、主后桥制动开关40进行刹车制动；当第一控制模块102异常时，自驾域控制器10启动第二控制模块103，第二控制模块103控制冗余前桥制动开关30、冗余后桥制动开关50进行刹车制动。

本发明实施例提供的自动系统，通过自驾域控制器设置第一控制模块和第二控制模块单独对主制动系统、冗余制动系统进行刹车制动，当第一控制模块出现异常时，能够通过第二控制模块启动刹车控制；从而避免单个控制模块下，当控制模块失效或异常后导致整个刹车系统无法进行刹车制动的问题。

进一步地，前右制动气室71、前左制动气室72、后右制动气室91、后左制动气室92均设有异常检测模块107；刹车时，异常检测模块107均与第一控制模块102和第二控制模块103实时通信。

本实施例中通过第一控制模块和第二控制模块均与异常检测模块连接的电路结构设计，以及刹车时，异常检测模块均与第一控制模块和第二控制模块实时通信的方法，当第一控制模块控制进行刹车时，以及出现第一控制模块异常情况时，通过第二控制模块也能发送异常信号给运算模块，从而避免因第一控制模块异常而导致的无法发出检测异常信号给运算模块的问题。

进一步地，自驾域控制器10还包括控制模块失效开关模块105；控制模块失效开关模块105一端分别与第一控制模块102、第二控制模块103连接，另一端与主前桥制动开关20、冗余前桥制动开关30、主后桥制动开关40、冗余后桥制动开关50中的至少一个连接。当两个控制模块都失效时，本实施例中通过控制模块失效开关模块105启动主前桥制动开关20、冗余前桥制动开关30、主后桥制动开关40、冗余后桥制动开关50中的至少一个进行刹车制动；能够避免控制模块失效带来的刹车异常问题。

较佳地，控制模块失效开关模块105与主前桥制动开关20、冗余后桥制动开关50连接，或与主后桥制动开关40、冗余前桥制动开关30连接。

本实施例中，通过控制模块失效开关模块与各个制动开关的连接结构设计，当控制模块都失效时，也能够进行前、后桥的刹车制动，保证刹车的平稳性。

较佳地，基于港口封闭区域的自动驾驶制动系统还包括挂车制动装置180；制动装置180包括挂车储气筒、挂车比例阀、第五双通单向阀、挂车控制阀、挂车制动系统；挂车制动系统通过第五双通单向阀分别与挂车比例阀挂车控制阀连接；挂车控制阀依次与挂车储气筒、挂车比例阀连接；挂车比例阀与自驾域控制器10连接。自驾域控制器10通过挂车制动装置180实现对挂车的刹车控制。

本发明实施例另外提供的港口集装箱车，采用如上任意所述的港口集装箱车用自动驾驶线控制动系统，实现了刹车平稳，并且精准的效果。

如图3所示，本发明实施例还提供自驾域控制器的电路，自驾域控制器10包括运算模块101、第一控制模块102、第二控制模块103、驱动模块104和控制模块失效开关模块105；

运算模块101分别通过第一控制模块102、第二控制模块103与驱动模块104连接；运算模块101用于启动第一控制模块102、第二控制模块103；

第一控制模块102、第二控制模块103均与控制模块失效开关模块105连接；第一控制模块102和第二控制模块103均失效时，触发控制模块失效开关模块105；

驱动模块104、控制模块失效开关模块105均可启动制动开关进行刹车制动。

当需要进行刹车时，运算模块101发送信号给第一控制模块102，启动第一控制模块102，第一控制模块102启动后控制驱动模块104驱动制动开关将储气筒中的气导通至制动气室进行刹车制动。

当第一控制模块102出现故障时，运算模块101发送信号给第二控制模块103，第二控制模块103启动后控制驱动模块104驱动制动开关将储气筒中的气导通至制动气室进行刹车制动；

当第二控制模块103也出现故障时，第一控制模块102和第二控制模块103的故障信号会触发控制模块失效开关模块105启动，控制模块失效开关模块105启动后触发制动开关将储气筒中的气导通至制动气室进行刹车制动。本发明中通过第一控制模块102、第二控制模块103以驱动制动装置进行刹车制动属于本领域技术人员常用的技术手段，在此不再赘述。

本发明实施例提供的基于港口封闭区域的制动电路，通过第一控制模块、第二控制模块和控制模块失效开关模块的电路设计，当第一控制模块失效时通过第二控制模进行控制，当第一控制模块和第二控制模均失效时通过控制模块失效开关模块触发启动制动开关进行刹车制动，从而解决了控制芯片出现故障、异常情况时，会导致整个刹车制动系统失效，造成安全隐患的问题，保障自动驾驶车辆可以安全行驶。

进一步地，如图3、图4所示，运算模块101、第一控制模块102、第二控制模块103均与SPI总线连接；运算模块101、第一控制模块102、第二控制模块103两两之间还通过UART通讯连接。

运算模块101、第一控制模块102、第二控制模块103均发送信号给SPI总线；当运算模块101和/或第一控制模块102和/或第二控制模块103未接收到信号时，运算模块101、第一控制模块102、第二控制模块103通过UART通讯确认故障控制模块。

第一控制模块102、第二控制模块103和运算模块101都会发送心跳信号到SPI总线上，第一控制模块102、第二控制模块103通过UART通讯，第一控制模块102和运算模块101有1路UART通信，第二控制模块103和运算模块101有1路UART通信；

第一控制模块102、第二控制模块103和运算模块101通过SPI总线进行通讯，当有一方没发送心跳信号到SPI总线上时，其他两方没检测到信号，会再次通过两两相连的UART通信进行确认，以确定故障单元；当各自都没收到其他模块的心跳信号时，控制模块失效开关模块105启动紧急制动。

较佳地，运算模块101、第一控制模块102、第二控制模块103均为单片机。第一控制模块102、第二控制模块103采用型号为SPC56EL60的单片机，这种单片机有ASILD等级的安全性能，更加安全。运算模块101采用JETSON AGX ORIN模组，其具有275TOPS的算力。

进一步地，如图3、图4所示，驱动模块104包括第一驱动模块1041、第二驱动模块1042；制动开关包括主制动开关和冗余制动开关；

第一控制模块102通过第一驱动模块1041使主制动开关进行刹车制动；第二控制模块103通过第二驱动模块1042使冗余制动开关进行刹车制动；

控制模块失效开关模块105的信号输出端与主制动开关和/或冗余制动开关连接。本实施例中通过两组驱动模块和两组制动开关进行刹车制动，当第一套制动系统失效时，可以直接启动第二套制动系统而不必再进行具体故障部位的检测，从而能够进行及时刹车，提高刹车的精准度。

进一步地，如图4所示，控制模块失效开关模块105包括与门电路和常闭继电器；第一控制模块102、第二控制模块103分别和与门电路的信号输入端连接；与门电路的信号输出端通过常闭继电器与主制动开关、冗余制动开关连接；第一控制模块102和第二控制模块103失效的电平信号触发与门电路失效，从而触发常闭继电器闭合；常闭继电器的闭合触发主制动开关或冗余制动开关或主制动开关和冗余制动开关的配合进行刹车制动。

具体实施时，常闭继电器的分别与主制动开关的后桥比例继动阀、冗余制动开关的前桥比例继动阀连接，闭继电器的闭合触发主制动开关的后桥比例继动阀、冗余制动开关的前桥比例继动阀启动进行刹车制动。

进一步地，如图5、图6所示，第一驱动模块1041包括高边开关U1、低边开关U3；高边开关U1的高边开关信号端和高边开关电流检测端均与第一控制模块102连接；高边开关U1的信号输出端与前桥比例继动阀1和后桥比例继动阀1的一控制连接；前桥比例继动阀1和后桥比例继动阀1另一控制端通过两个整流二极管和稳压二极管构成的反馈电路与低边开关U3的漏极连接；低边开关U3的IN端与第一控制模块102的低边控制端连接；

第二驱动模块1042包括高边开关U2、低边开关U4;高边开关U2的高边开关信号端和高边开关电流检测端均与第二控制模块103连接；高边开关U2的信号输出端与前桥比例继动阀2和后桥比例继动阀2的一控制连接；冗余制动开关另一控制端通过两个整流二极管和稳压二极管构成的反馈电路与低边开关U4的漏极连接；低边开关U4的IN端与第二控制模块103连接。

本发明实施例通过高边开关和低边开关分别连接在制动开关的两各控制端口，用500Hz的PWM波控制制动开关（比例继动阀）的开度，以控制储气筒的压缩空气进入到制动气室中进行刹车制动，不同的PWM波的占空比可以控制不同的刹车力度。

本发明实施例中的控制模块同时控制制动开关的高边开关和低边开关，并接收高边开关和低边开关的反馈信号来检测驱动制动开关的高边开关和低边开关的工作状态，以此来确保制动开关控制的可靠性和稳定性，使电路更加安全、稳定。

较佳地，高边开关U1的型号为VND5T100AJ-E;低边开关U3的型号为BTS3104SDL。

本实施例中控制模块通过PWM控制制动开关的开度的方法属于现有技术，在此不再赘述。

进一步地，如图3、图4所示，还包括制动失效开关模块106；制动失效开关模块106分别与第一控制模块102、第二控制模块103连接；当检测到制动开关失效时，第一控制模块102、第二控制模块103控制制动失效开关模块106启动进行刹车制动。

进一步地，制动失效开关模块106包括或门电路；第一控制模块102、第二控制模块103分别与或门电路的信号输入端连接；或门电路的信号输出端用于与常闭电磁阀连接；当制动开关失效时，第一控制模块102、第二控制模块103触发常闭电磁阀，使常闭电磁阀将将储气筒中的气导通至制动制动气室中进行刹车制动。

本实施例提供的基于港口封闭区域的制动电路，通过制动失效开关模块的设计，能够预防制动开关出现故障导致刹车失效的问题出现，电路结构简单，在实现制动开关失效制动的情况下，节省了电路生产、制造成本。

本发明另外提供的港口集装箱车，采用如上任意所述的基于港口封闭区域的制动电路，刹车效果良好，更加安全，减少了安全事故的发生。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种基于港口封闭区域的自动驾驶制动方法，其特征在于：包括自驾域控制器和制动系统；

所述自驾域控制器包括第一控制模块、运算模块、第二控制模块、异常检测模块；所述第一控制模块、第二控制模块均与运算模块连接；所述异常检测模块分别与所述第一控制模块、第二控制模块连接；

所述制动系统包括主制动系统和冗余制动系统；

所述第一控制模块用于控制主制动系统进行刹车制动；

所述第二控制模块用于控制冗余制动系统进行刹车制动；

所述异常检测模块用于检测主制动系统、冗余制动系统的刹车是否正常；刹车时，所述异常检测模块均与所述第一控制模块和第二控制模块通信；

该方法包括如下步骤：

S10、所述运算模块发送减速信号给第一控制模块，并发送信号给第二控制模块启动刹车监测；

S20、所述第一控制模块根据获取的减速信号控制主制动系统进行刹车制动；所述第一控制模块和第二控制模块通过异常检测模块检测刹车是否正常，并将检测信号发送给运算模块；

S30、当运算模块根据检测信号判断刹车异常时，所述运算模块发送新的减速信号给第二控制模块；所述第二控制模块控制冗余制动系统进行刹车制动。

2.根据权利要求1所述的基于港口封闭区域的自动驾驶制动方法，其特征在于：所述主制动系统包括主前桥制动开关和主后桥制动开关；所述冗余制动系统包括冗余前桥制动开关和冗余后桥制动开关；

所述自驾域控制器还包括控制模块失效开关模块；所述控制模块失效开关模块与主前桥制动开关、主后桥制动开关、冗余前桥制动开关和冗余后桥制动开关中的至少一个连接；

所述方法步骤还包括：

S40、当第一控制模块和第二控制模块均异常；所述第一控制模块和第二控制模块低电平触发启动控制模块失效开关模块；

所述控制模块失效开关模块的启动使主前桥制动开关、主后桥制动开关、冗余前桥制动开关和冗余后桥制动开关中的至少一个启动进行刹车制动；并进行异常警报。

3.根据权利要求2所述的基于港口封闭区域的自动驾驶制动方法，其特征在于：所述制动系统还包括第三制动装置；所述第三制动装置分别与所述第一控制模块、第二控制模块连接；

所述方法步骤还包括：

S50、所述运算模块控制第二控制模块进行刹车制动时，所述第一控制模块和第二控制模块通过异常检测模块检测刹车是否正常，并将检测信号发送给运算模块；

S60、所述运算模块结合步骤S20和步骤S50中的检测信号进行异常分析；

当第一控制模块和第二控制模块均正常，制动开关均异常时，运算模块发送信号给第一控制模块或第二控制模块；所述第一控制模块或第二控制模块启动第三制动装置进行刹车制动；并进行异常警报；

当第一控制模块和第二控制模块均正常，制动开关部分异常时；运算模块发送信号给第一控制模块和第二控制模块；所述第一控制模块和/或第二控制模块控制正常的制动开关进行刹车制动；

当第一控制模块、第二控制模块中只有一个正常时，且制动开关均异常时；运算模块发送信号给正常的控制模块启动第三制动装置进行刹车制动；并进行异常警报。

4.根据权利要求3所述的基于港口封闭区域的自动驾驶制动方法，其特征在于：所述步骤S60中所述第一控制模块和/或第二控制模块控制正常的制动开关进行刹车制动的方法如下：

当主前桥制动开关、冗余后桥制动开关正常时，所述第一控制模块控制启动主前桥制动开关，所述第二控制模块控制启动冗余后桥制动开关进行刹车自动；

当主后桥制动开关、冗余前桥制动开关正常时，第一控制模块启动主后桥制动开关，第二控制模块启动冗余前桥制动开关进行刹车制动；

当主前桥制动开关、冗余前桥制动开关正常，或主后桥制动开关、冗余后桥制动开关正常时；第一控制模块启动主前桥制动开关或主后桥制动开关，或第二控制模块启动冗余前桥制动开关或冗余后桥制动开关进行刹车制动。

5.根据权利要求4所述的基于港口封闭区域的自动驾驶制动方法，其特征在于：所述方法步骤还包括：

S70、存储步骤S20或步骤S30或步骤S60中正常刹车的制动方案；当再次进行刹车制动时，根据上次的存储记忆启动相应的制动方案进行刹车制动。

6.根据权利要求5所述的基于港口封闭区域的自动驾驶制动方法，其特征在于：步骤S70中所述第一控制模块和第二控制模块的故障判断方法具体如下：

第一控制模块、第二控制模块和运算模块通过SPI通讯，并均发送心跳信号到SPI总线上；所述第一控制模块、第二控制模块和运算模块之间还通过UART两两通讯；

当第一控制模块、第二控制模块和运算模块其中一个模块因故障未发送心跳信号到SPI总线时，所述第一控制模块、第二控制模块和运算模块启动UART通信以确定故障模块。

7.根据权利要求6所述的基于港口封闭区域的自动驾驶制动方法，其特征在于：步骤S60中主前桥制动开关、主后桥制动开关、冗余前桥制动开关、冗余后桥制动开关的故障判断方法具体如下：

所述第一控制模块电流采样所述主前桥制动开关和主后桥制动开关；所述第二控制模块电流采样所述冗余前桥制动开关和冗余后桥制动开关；当第一控制模块、第二控制模块采集到的电流值超过设定的阈值时，则判定被电流采样的制动开关故障。

8.根据权利要求1-7任一项所述的基于港口封闭区域的自动驾驶制动方法，其特征在于：所述异常检测模块采集制动气室的压力，并将气压信号反馈给第一控制模块和第二控制模块；所述第一控制模块、第二控制模块将气压异常检测信号反馈给运算模块；

所述步骤S30中运算模块根据气压异常检测信号控制所述第二控制模块启动。

9.根据权利要求8所述的基于港口封闭区域的自动驾驶制动方法，其特征在于：步骤S60中运算模块还采集车速信息；

当第一控制模块和/或第二控制模块发送信号给制动系统时，当采集到车速下降信号，未采集到相应的气压信号时，则判定传感器故障，并进行故障报警。