WO2018032485A1 - 一种矿山无人运输车队控制系统 - Google Patents
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- the front and rear wheels 10 are attached to both sides of the head vehicle 10 in an additional manner. Wheel 2.
- the inclination angle thereof can truly reflect the inclination angle of the following vehicle 20.
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Abstract
一种矿山无人运输车队控制系统，包括主控制室、头车(10)和跟车(20)，跟车(20)用于装载矿石，跟车(20)通过跟随系统跟随头车(10)的实际行进轨迹前行，头车(10)采用差分GPS技术进行定位，主控制室用于实时与头车(10)和跟车(20)通信，头车(10)内置用于记录安全行驶路径的路径记忆模块，头车(10)沿该安全行驶路径行驶，头车(10)还安装路面平整度检测装置(1)，路面平整度检测装置(1)内预设报警倾角值和极限倾角值，检测到位于所处路面位置的车身倾角大于等于该报警倾角值时，向主控制室发送该位置路面的不平整报警信息；而当倾角大于等于该极限倾角值时，控制头车(10)和跟车(20)停止前行。所述矿山无人运输车队控制系统可自动检测路面环境，并判断是否适合车队继续前进，适用于在矿山上使用。
Description
本发明涉及一种矿山无人运输车队控制系统。
现有汽车上无人车队采用的控制系统有两种，第一种是在每一辆汽车上均安装有路径导航装置，每一辆车均沿预设好的路径行驶；另一种是在车队的前方具有一辆头车，头车一般人为驾驶，头车选择行驶路径，头车和跟车之间安装跟随系统，后续的车队通过该跟随系统跟随头车的行进轨迹行驶。
跟随系统目前采用两种方式，一种是头车向跟车发送跟随固定频谱，跟车接收到跟随固定频谱的信息后，跟随头车沿着头车走过的路径行走，该方式适合低速且转弯角度大的路面行驶。另一种则是，头车和跟车均安装有GPS，头车行驶时实时生成行驶路径和位置信息，跟车则接收该行驶路径并按该行驶路径行驶，并根据GPS显示的自身位置信息和接收到的头车位置信息，计算保持一个安全距离。为了防止后车撞上前车，每辆跟车的前端均安装有毫米波雷达，通过该毫米波雷达测量和前车的距离，以保证行驶时保持在一个安全距离。
而对于露天矿山上的矿石运输车来说，由于
露天矿山的路面并非坚硬的水泥路面，
不像普通公路那么平整。路面在大吨位的运输车压过后，时间一长往往会产生塌陷造成路面不平整，且还存在一系列其它安全问题，因此仅直接采用现有汽车上的无人车队控制系统，将难以直接应用于露天矿山上的运输车队。
鉴于此，本发明人为此研制出一种矿山无人运输车队控制系统，有效的解决了上述问题，本案由此产生。
本发明提供的一种矿山无人运输车队控制系统，可自动检测路面环境，并判断是否适合车队继续前进，适用于在矿山上使用。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种矿山无人运输车队控制系统，包括主控制室、头车和跟车，跟车用于装载矿石，跟车和头车之间安装跟随系统，跟车通过该跟随系统跟随头车的实际行进轨迹前行，头车采用差分GPS技术进行位置定位，主控制室用于实时与头车和跟车通信，头车内置用于记录安全行驶路径的路径记忆模块，头车沿该安全行驶路径行驶，头车还安装路面平整度检测装置，路面平整度检测装置用于检测车身倾角并内设报警倾角值和极限倾角值，路面平整度检测装置检测到位于所处路面位置的车身倾角大于等于该报警倾角值时，向主控制室发送该位置路面的不平整报警信息；路面平整度检测装置检测到位于所处路面位置的车身倾角大于等于该极限倾角值时，向主控制室发送该位置路面的不平整紧急报警信息，并控制头车和跟车停止前行。
所述报警倾角值小于极限倾角值，极限倾角值小于头车和跟车的实际翻车倾角值。
还包括报警解除装置，用于向主控制室发送报警解除信号。
所述头车为非矿石运输车，跟车为矿石运输车，头车两侧安装和跟车前后轮距一致的附加轮。
所述路面平整度检测装置为采用陀螺仪检测头车的车身倾角。
所述头车和跟车还安装有RFID识别模块，RFID识别模块读取到具有RFID标签的移动物靠近时，控制头车和跟车停止前行。
所述头车和跟车还安装有红外识别模块，红外识别模块探测到人或动物靠近时，控制头车和跟车停止前行。
所述头车还安装有四周测障用的声呐识别模块，声呐识别模块检测到前方有障碍物时，控制头车和跟车停止前行，并向主控制室发送障碍报警信息。
所述头车的前端安装除障推土板。
所述头车和跟车行驶道路两侧的路边间隔安装信标，每个信标均安装有控制信号发射器、红外发射器和红外接收器，信标之间通过红外发射器和红外接收器连接，头车或跟车碰触红外发射器发射的红外线时，具有接收该红外线的信标向该头车或跟车发送远离控制信号，该头车或跟车接收到该远离控制信号时向远离该路边的方向偏离行驶。
采用上述方案后，本发明主要是针对露天矿山的运输环境进行设计。露天矿山的路面由于用于行走重型的运输车，因此每天的路面状况均会有所不同，为此在头车上设置路径记忆模块，一般情况下，每天均需人为的驾驶头车在道路上行驶一圈，人为的预先按当天的安全路径行驶，头车的记忆模块则记录下该人为驾驶时的安全行驶路径，并在接下来的时间按该安全行驶路径行驶。
然由于装载了矿石的跟车较重，每次行驶过后，路面可能会被压陷造成路面不平整，为此头车还安装路面平整度检测装置。且将路面平整度检测装置的触发适应性的设计呈两种，一种报警倾角值和极限倾角值。检测到路面倾角达到报警倾角时，此时可以继续行驶，不会发生翻车的可能，控制室内的检测人员接受到该不平整报警信息时，即可组织人员进行抢修。当未及时抢修或其它原因导致路面倾角达到极限倾角值时，则控制头车和跟车停止前行，等待抢修，并向主控制室发送不平整紧急报警信息。
图1是本实施例头车和跟车行驶时的结构示意图；
图2是本实施例头车和跟车行驶的基本流程图；
图3是本实施例头车和跟车的前视图之间的比较图；
图4是本实施例信标的结构示意图。
标号说明
头车10，跟车20，路面平整度检测装置1，附加轮2，RFID识别模块3，红外识别模块4，声呐识别模块5，除障推土板6，信标7，控制信号发射器71，红外发射器72，红外接收器73，红外线8。
为了进一步解释本发明的技术方案，下面通过具体实施例来对本发明进行详细阐述。
如图1所示，是本发明揭示的一种矿山无人运输车队控制系统，包括主控制室（图中未示出）、头车10和跟车20。主控制室用于实时与头车10和跟车20通信，主控制室可配备现场车辆的行径轨迹图，用于实时监控现场动态或工程进度、根据现场状况调度车辆、以及作出相关应急处理。跟车20为矿石运输车，矿石运输车具有改装难的问题，因此头车10采用非矿石运输车，以便于改装。
跟车20和头车10之间安装跟随系统，跟车20通过该跟随系统跟随头车10的实际行进轨迹前行，该技术可直接沿用现有汽车车队上的成熟技术。头车10采用差分GPS技术进行位置定位。
露天矿山的路面为泥土路面，并非像普通公路一样采用坚硬的水泥路面，经矿石运输车行走后，易将路面压坏，因此每天的路面状况均会有所不同。为此在头车10上内置有路径记忆模块，最好的，如图2所示，每天均人为的驾驶头车10先在道路上行驶一圈，人为预先选择出当天的安全行驶路径，头车10的记忆模块则记录下该人为驾驶时的安全行驶路径，并在接下来的时间按该安全行驶路径自动行驶，跟车20则跟随头车10自动行驶。
由于路面状况的多变性，使得该安全行驶路径也可能由于头车10或跟车20的经过而发生塌陷，塌陷的程度一但使头车10或跟车20倾斜角过大，将存在倾翻的危险。为此头车10还安装路面平整度检测装置1，路面平整度检测装置1为采用陀螺仪检测头车10的车身倾角，因车是否会倾翻取决于车身的倾斜角度，车身倾斜越厉害则代表该路面越不平整。路面平整度检测装置1内预设报警倾角值和极限倾角值，其中报警倾角值小于极限倾角值，因经后续跟车20压过后，该路面不平整的程度将可能进一步扩大，因此在选择报警倾角值时可根据实际路面情况综合考虑，确定需小于极限倾角值多少度，才能保证后续跟车20全部都能安全经过。极限倾角值小于头车10和跟车20的实际翻车倾角值，具体小于多少，需确保头车10不会发生倾翻，并且保证在头车10检测到即将达到该极限倾角值时，后续跟车10全部经过不会发生倾翻的危险。
路面平整度检测装置1检测到位于所处路面位置的车身倾角大于等于该报警倾角值时，向主控制室发送该位置路面的不平整报警信息，此时由于不会发生倾翻的危险，因此头车10和跟车20可继续向前行驶。
路面平整度检测装置1检测到位于所处路面位置的车身倾角大于等于该极限倾角值时，向主控制室发送该位置路面的不平整紧急报警信息，并且路面平整度检测装置1还直接控制头车10和跟车20停止前行，以防发生倾翻。
当主控制室的工作人员接收到不平整报警信息或不平整紧急报警信息，即组织抢修人员将不平整路面修平，同时通过报警解除装置（图中未示出），向主控制室发送报警解除信号。对于头车10和跟车20均停止前行的状况，抢修人员则需先切断头车10的自动控制权，改为手动控制。抢修完后，再恢复头车10的自动控制权。
由于只有头车10具有路面平整度检测装置1，而头车10和跟车20的车型不一样，如图3所示，在头车10的两侧安装和跟车20前后轮距一致的附加轮2。如此头车10在经过不平整路面时，其倾斜角度才能真实的反应跟车20的倾斜角度。
该系统主要基于无人环境，然当有考察人员进入或检修人员进入运输车队附近时，或矿区的其它设备进入运输车队附近时，为防止发生意外。头车10和跟车20还安装有RFID识别模块3(射频识别模块)，RFID识别模块3读取到具有RFID标签的移动物靠近时，控制头车10和跟车20停止前行。具有RFID标签的移动物有很多，比如安装有RFID标签的安全帽或身份标示牌等，进入的人员均需佩戴具有RFID标签的物品。安装有RFID标签的移动物也可以为矿区的其它作业设备。
为了防止无关人员或动物误闯入运输车队，头车10和跟车20还安装有红外识别模块4，红外识别模块4探测到人或动物靠近时，控制头车10和跟车20停止前行。
矿区的道路还有可能存在意外滚落的大石头、树木或其它车队无法通行的大型障碍物，为了防止车队撞上这些大型障碍物，头车10还安装有识别四周障碍用的声呐识别模块5。声呐识别模块5检测到前方有大型障碍物时，控制头车10和跟车20停止前行，并向主控制室发送障碍报警信息，等待抢修人员。抢修人员搬离大型障碍物后，即可通过上述的报警解除装置向主控制室发送报警解除信号。
对于小障碍，通过在头车10前端安装的除障推土板6，即可自行解除障碍。
为了避免系统发生始料未及的意外故障，导致头车10或跟车20未按安全行驶路径行驶，发生驶离路面的情况发生，进行如下补救安全设置。如图1所示，即在头车10和跟车20行驶道路两侧的路边间隔安装信标7。如图4所示，每个信标7均安装有控制信号发射器71、红外发射器72和红外接收器73，信标7之间通过安装红外发射器72和红外接收器73连接。头车10或跟车20碰触红外发射器72发射的红外线8时，具有接收该红外线8的信标7通过其控制信号发射器71向该头车10或跟车20发送远离控制信号，该头车10或跟车20接收到该远离控制信号时向远离该路边的方向偏离行驶，防止头车10或跟车20驶离路面，发生倾翻的危险。
以上仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明的保护范围的限定。凡依本案的设计思路所做的等同变化，均落入本案的保护范围。
Claims (10)
1、一种矿山无人运输车队控制系统，其特征在于：包括主控制室、头车和跟车，跟车用于装载矿石，跟车和头车之间安装跟随系统，跟车通过该跟随系统跟随头车的实际行进轨迹前行，头车采用差分GPS技术进行位置定位，主控制室用于实时与头车和跟车通信，头车内置用于记录安全行驶路径的路径记忆模块，头车沿该安全行驶路径行驶，头车还安装路面平整度检测装置，路面平整度检测装置用于检测车身倾角并内设报警倾角值和极限倾角值，路面平整度检测装置检测到位于所处路面位置的车身倾角大于等于该报警倾角值时，向主控制室发送该位置路面的不平整报警信息；路面平整度检测装置检测到位于所处路面位置的车身倾角大于等于该极限倾角值时，向主控制室发送该位置路面的不平整紧急报警信息，并控制头车和跟车停止前行。
2、如权利要求1所述的一种矿山无人运输车队控制系统，其特征在于：所述报警倾角值小于极限倾角值，极限倾角值小于头车和跟车的实际翻车倾角值。
3、如权利要求1所述的一种矿山无人运输车队控制系统，其特征在于：还包括报警解除装置，用于向主控制室发送报警解除信号。
4、如权利要求1所述的一种矿山无人运输车队控制系统，其特征在于：所述头车为非矿石运输车，跟车为矿石运输车，头车两侧安装和跟车前后轮距一致的附加轮。
5、如权利要求1所述的一种矿山无人运输车队控制系统，其特征在于：所述路面平整度检测装置为采用陀螺仪检测头车的车身倾角。
6、如权利要求1所述的一种矿山无人运输车队控制系统，其特征在于：所述头车和跟车还安装有RFID识别模块，RFID识别模块读取到具有RFID标签的移动物靠近时，控制头车和跟车停止前行。
7、如权利要求1所述的一种矿山无人运输车队控制系统，其特征在于：所述头车和跟车还安装有红外识别模块，红外识别模块探测到人或动物靠近时，控制头车和跟车停止前行。
8、如权利要求1所述的一种矿山无人运输车队控制系统，其特征在于：所述头车还安装有四周测障用的声呐识别模块，声呐识别模块检测到前方有障碍物时，控制头车和跟车停止前行，并向主控制室发送障碍报警信息。
9、如权利要求1所述的一种矿山无人运输车队控制系统，其特征在于：所述头车的前端安装除障推土板。
10、如权利要求1所述的一种矿山无人运输车队控制系统，其特征在于：所述头车和跟车行驶道路两侧的路边间隔安装信标，每个信标均安装有控制信号发射器、红外发射器和红外接收器，信标之间通过红外发射器和红外接收器连接，头车或跟车碰触红外发射器发射的红外线时，具有接收该红外线的信标向该头车或跟车发送远离控制信号，该头车或跟车接收到该远离控制信号时向远离该路边的方向偏离行驶。
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