一种无人驾驶矿车的应急制动系统和无人驾驶矿车的制作方法

1.本公开实施例涉及矿车控制技术领域，具体涉及一种应急制动控制系统和无人驾驶矿车。


背景技术：

2.随着无人驾驶技术的发展，无人驾驶技术可以应用于矿用自卸车(简称矿车)，目前通常将矿车的制动系统进行线控升级或线控改造，实现无人驾驶的线控制动控制功能。
3.而配置气制动刹车的矿车通常选用电子制动系统(electronic brake systems，ebs)，ebs制动系统既可以满足人工驾驶的操作方式，又可以通过控制器局域网络(controller area network，can)总线的制动请求的操作方式满足无人驾驶系统的线控制动控制。无人驾驶系统通过can总线连接至矿车的车身控制器，无人驾驶系统发送can总线制动数据至矿车的车身控制器，车身控制器再发送can总线制动数据至ebs制动系统，从而实现无人驾驶系统的线控制动控制。
4.虽然ebs制动系统可以满足无人驾驶系统的线控制动控制，但是当ebs制动系统出现内部故障后，ebs制动系统将不再响应无人驾驶系统的制动请求，也即ebs制动系统处于制动失效状态，此时需要矿车驾驶室内的安全员人工接管矿车的制动控制，也即当前ebs制动系统仍不能满足无人驾驶系统实现无安全员的制动控制功能的需求。
5.目前ebs制动系统至少存在以下缺点：
6.1)当ebs制动系统的控制器与车身控制器总线断开后，ebs制动系统处于制动失效状态；
7.2)当ebs制动系统出现内部故障后，ebs制动系统处于制动失效状态。
8.在无安全员的无人驾驶运行中，一旦出现制动失效状态，将带来安全事故和财产损失。
9.上述对问题的发现过程的描述，仅用于辅助理解本公开的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。


技术实现要素：

10.为了解决现有技术存在的至少一个问题，本公开的至少一个实施例提供了一种无人驾驶矿车的应急制动系统和无人驾驶矿车。
11.第一方面，本公开实施例提出一种无人驾驶矿车的应急制动系统，所述无人驾驶矿车包括电子制动系统，所述应急制动系统包括：线控控制器，以及，第一应急制动阀和/或第二应急制动阀；
12.所述线控控制器与所述第一应急制动阀和/或所述第二应急制动阀线控连接，且所述线控控制器与所述电子制动系统的控制器线控连接；
13.所述第一应急制动阀设置于第一气路上，所述第一气路为所述无人驾驶矿车的储气装置与前桥制动器之间的气路；
14.所述第二应急制动阀设置于第二气路上，所述第二气路为所述无人驾驶矿车的储气装置与后桥制动器之间的气路；
15.所述线控控制器接收到所述电子制动系统的控制器发送的故障信息或检测到所述电子制动系统的控制器失联后，所述线控控制器向所述第一应急制动阀和/或所述第二应急制动阀发送指令，所述第一应急制动阀和/或所述第二应急制动阀响应所述指令而打开，以使所述第一气路和/或所述第二气路连通。
16.在一些实施例中，所述无人驾驶矿车还包括辅助制动系统；
17.所述线控控制器与所述辅助制动系统的控制器线控连接；
18.所述线控控制器检测到所述第一应急制动阀存在故障后，向所述辅助制动系统的控制器发送指令，以使所述辅助制动系统的控制器响应于所述指令而进行辅助制动。
19.在一些实施例中，所述第一气路上还设置有前桥直通阀；
20.所述第一应急制动阀设置于第一气路上包括：所述第一应急制动阀设置于所述储气装置与所述前桥直通阀之间的气路上。
21.在一些实施例中，所述应急制动系统还包括第二应急制动阀；
22.所述第二应急制动阀设置于第二气路上，所述第二气路为所述无人驾驶矿车的储气装置与后桥制动器之间的气路；
23.所述线控控制器接收到所述电子制动系统的控制器发送的故障信息后，所述线控控制器还向所述第二应急制动阀发送指令，所述第二应急制动阀响应所述指令而打开，以使所述第二气路连通。
24.在一些实施例中，所述无人驾驶矿车还包括中桥制动器；
25.所述第二应急制动阀为双通道制动阀，且所述双通道制动阀的第一通道对应的气路连接所述中桥制动器，第二通道对应的气路连接所述后桥制动器。
26.在一些实施例中，所述第二气路上还设置有后桥直通阀；
27.所述第二应急制动阀设置于第二气路上包括：所述第二应急制动阀设置于所述储气装置与所述后桥直通阀之间的气路上。
28.在一些实施例中，所述无人驾驶矿车还包括中桥制动器；
29.所述后桥直通阀为双通道直通阀，且所述双通道直通阀的第一通道对应的气路连接所述中桥制动器，第二通道对应的气路连接所述后桥制动器。
30.在一些实施例中，所述无人驾驶矿车还包括无人驾驶系统；
31.所述线控控制器与所述无人驾驶系统线控连接；
32.所述线控控制器接收到所述电子制动系统的控制器发送的故障信息后，所述线控控制器将所述故障信息发送给所述无人驾驶系统的云端。
33.在一些实施例中，所述无人驾驶矿车还包括辅助制动系统；
34.所述无人驾驶系统与所述辅助制动系统线控连接；
35.所述无人驾驶系统的云端向所述无人驾驶系统发送辅助制动请求，所述无人驾驶系统响应所述辅助制动请求而向所述辅助制动系统发送指令，所述辅助制动系统响应于所述指令而进行辅助制动。
36.在一些实施例中，所述第一应急制动阀与压力传感器一体化设计，或，所述第一应急制动阀与压力传感器分体化设计且所述压力传感器设置在所述第一应急制动阀的输出
端；
37.所述压力传感器将检测的气压数据发送给所述线控控制器，所述线控控制器接收所述气压数据后实时调整所述第一应急制动阀的开度。
38.第二方面，本公开实施例提供一种无人驾驶矿车，包括：电子制动系统以及第一方面任一实施例所述的应急制动系统。
39.可见，本公开的至少一个实施例中，通过在无人驾驶矿车的储气装置与前桥制动器之间的第一气路上设置第一应急制动阀和/或在储气装置与后桥制动器之间的第二气路上设置第二应急制动阀，第一应急制动阀和/或第二应急制动阀与线控控制器线控连接，线控控制器与电子制动系统的控制器线控连接，使得线控控制器可以获取电子制动系统的控制器发送的故障信息或检测到电子制动系统的控制器失联，进而线控控制器可以向第一应急制动阀和/或第二应急制动阀发送指令，以便打开第一应急制动阀和/或第二应急制动阀，从而使第一气路和/或第二气路连通，储气装置将气体输送给前桥制动器和/或后桥制动器，实现应急制动，即使电子制动系统失效，也不会造成安全事故和财产损失。
附图说明
40.为了更清楚地说明本公开实施例的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中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公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。
41.图1是一种有人驾驶矿车的结构示意图；
42.图2是一种无人驾驶矿车的结构示意图；
43.图3是本公开实施例提供的一种无人驾驶矿车的结构示意图；
44.图4是本公开实施例提供的另一种无人驾驶矿车的结构示意图；
45.图5是本公开实施例提供的又一种无人驾驶矿车的结构示意图；
46.图6是本公开实施例提供的再一种无人驾驶矿车的结构示意图。
具体实施方式
47.为了能够更清楚地理解本公开的上述目的、特征和优点，下面结合附图和实施例对本公开作进一步的详细说明。可以理解的是，所描述的实施例是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本公开，而非对本公开的限定。基于所描述的本公开的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。
48.需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
49.图1是一种有人驾驶矿车的结构示意图，该有人驾驶矿车为气刹矿车。该有人驾驶矿车的人工制动系统包括但不限于：制动脚踏阀、驻车手柄、前桥直通阀和后桥直通阀等。结合图1所示的有人驾驶矿车，对有人驾驶矿车的制动过程描述如下：
50.在图1中，有人驾驶矿车中的空压机提供压缩气体，空压机将压缩气体充气至储气装置(例如储气罐)中。储气装置输出三路气体，其中两路连接至制动脚踏阀，另一路连接至
驻车手柄。
51.在图1中，当人工踩踏制动脚踏阀时，制动脚踏阀将一路气体通过前桥直通阀输送至前桥11的两个制动器(记为前桥制动器111和前桥制动器112)；制动脚踏阀将另一路气体通过后桥直通阀输送至中桥12的两个制动器(记为中桥制动器121和中桥制动器122)以及后桥13的两个制动器(记为后桥制动器131和后桥制动器132)。后桥直通阀为双通道直通阀，且双通道直通阀的第一通道对应的气路连接中桥制动器121和中桥制动器122，第二通道对应的气路连接后桥制动器131和后桥制动器132。这样，前桥制动器111、前桥制动器112、中桥制动器121、中桥制动器122、后桥制动器131和后桥制动器132共同对有人驾驶矿车进行制动。
52.在图1中，当人工控制驻车手柄时，驻车手柄可以直接控制中桥制动器121、中桥制动器122、后桥制动器131和后桥制动器132进行驻车。
53.图2是一种无人驾驶矿车的结构示意图，该无人驾驶矿车为气刹矿车。图2所示的无人驾驶矿车包括ebs制动系统和无人驾驶系统(图2中未示出)，其中，ebs制动系统包括但不限于：ebs控制器(图2中未示出)、电子驻车阀、单通道ebs阀和双通道ebs阀。在一些实施例中，无人驾驶矿车可以保留有人驾驶矿车的制动系统。
54.结合图2所示的无人驾驶矿车，对无人驾驶矿车的制动过程描述如下：
55.在图2中，ebs控制器通过can总线与车身控制器线控连接，车身控制器可以通过can总线向ebs控制器发送驻车施加请求、驻车释放请求、制动请求等。
56.在图2中，ebs控制器收到驻车施加请求或驻车释放请求后，控制电子驻车阀进行驻车施加或驻车释放；ebs控制器收到制动请求后，控制但单通道ebs阀和双通道ebs阀打开，以使储气装置的一路气体通过单通道ebs阀输送至前桥制动器111和前桥制动器112，储气装置的另一路气体通过双通道ebs阀输送至中桥制动器121、中桥制动器122、后桥制动器131和后桥制动器132。这样，前桥制动器111、前桥制动器112、中桥制动器121、中桥制动器122、后桥制动器131和后桥制动器132共同对有无驾驶矿车进行制动。
57.图3是本公开实施例提供的一种无人驾驶矿车的结构示意图，该无人驾驶矿车为气刹矿车。在图3中，无人驾驶矿车包括无人驾驶系统(图3中未示出)、电子制动系统(也即ebs制动系统)、辅助制动系统(图3中未示出)和应急制动系统。其中，电子制动系统与图2相关实施例中的ebs制动系统相同，不再赘述。在一些实施例中，图3中的无人驾驶矿车可以保留有人驾驶矿车的制动系统，为便于附图简洁，图3中并未示出制动脚踏阀、驻车手柄、前桥直通阀和后桥直通阀等。
58.辅助制动系统根据无人驾驶矿车不同机型而不同，例如，电动轮矿车的辅助制动系统为电制动系统；刚性车及宽体车的辅助制动系统包括变速箱缓行制动系统和发动机排气制动系统；纯电动矿车的辅助制动系统为电刹系统等。
59.在图3中，应急制动系统包括但不限于：线控控制器(图3中未示出)和第一应急制动阀21。其中，线控控制器安装在无人驾驶矿车中，线控控制器可以实现为车身控制器的一部分，也可以实现为独立于车身控制器的设备。
60.在图3中，线控控制器与第一应急制动阀21通过can总线线控连接，且线控控制器与电子制动系统的控制器(也即ebs控制器)通过can总线线控连接。
61.在图3中，第一应急制动阀21设置于第一气路31上，第一气路31为无人驾驶矿车的
储气装置与前桥制动器(包括前桥制动器111和前桥制动器112)之间的气路。本实施例中，第一气路31与单通道ebs阀所在的气路并联。
62.在图3中，线控控制器接收到ebs控制器发送的故障信息后，线控控制器向第一应急制动阀21发送指令。其中，故障信息包括ebs控制器检测到ebs制动系统内部产生故障后生成的故障码。第一应急制动阀21响应指令而打开，以使第一气路31连通，进而可以将储气装置的一路气体通过第一气路31输送给前桥制动器111和前桥制动器112，以便前桥制动器111和前桥制动器112进行制动，直至矿车停车，实现应急制动。在一些实施例中，若无人驾驶矿车保留有人驾驶矿车的制动系统，则在矿车停车后，驾驶员可以操控驻车手柄进行驻车，无人驾驶矿车在驻车后退出无人驾驶模式。
63.在一些实施例中，线控控制器可以检测ebs控制器是否失联，例如，线控控制器未检测到ebs控制器的can通信数据，则判定为ebs控制器失联。线控控制器检测到ebs控制器失联后，线控控制器向第一应急制动阀21发送指令，第一应急制动阀21响应指令而打开，以使第一气路31连通，进而可以将储气装置的一路气体通过第一气路31输送给前桥制动器111和前桥制动器112，以便前桥制动器111和前桥制动器112进行制动，直至矿车停车。在一些实施例中，若无人驾驶矿车保留有人驾驶矿车的制动系统，则在矿车停车后，驾驶员可以操控驻车手柄进行驻车，无人驾驶矿车在驻车后退出无人驾驶模式。
64.在一些实施例中，无人驾驶矿车还包括辅助制动系统，线控控制器与辅助制动系统的控制器线控连接(例如通过can总线连接)。线控控制器检测到第一应急制动阀21存在故障后，向辅助制动系统的控制器发送指令，以启动辅助制动系统，以使辅助制动系统的控制器响应于该指令而进行辅助制动。在一些实施例中，若无人驾驶矿车保留有人驾驶矿车的制动系统，则在辅助制动系统进行辅助制动的过程中，驾驶员可以操控驻车手柄进行驻车，直至无人驾驶矿车停车，无人驾驶矿车在停车后退出无人驾驶模式。
65.在一些实施例中，在ebs制动系统进行制动的过程中，无人驾驶系统若检测到无人驾驶车辆的制动减速度的绝对值小于预设的阈值，则无人驾驶系统确定ebs制动性能较差，进而通过can总线向线控控制器发送制动请求，线控控制器响应于制动请求而向第一应急制动阀21发送指令，第一应急制动阀21响应指令而打开，以使第一气路31连通，进而可以将储气装置的一路气体通过第一气路31输送给前桥制动器111和前桥制动器112，以便前桥制动器111和前桥制动器112进行制动，直至矿车停车。在一些实施例中，若无人驾驶矿车保留有人驾驶矿车的制动系统，则在矿车停车后，驾驶员可以操控驻车手柄进行驻车，无人驾驶矿车在驻车后退出无人驾驶模式。
66.需要说明的是，由于驻车的原理是排气制动，因此，电子驻车阀不存在制动风险，当电子驻车阀出现故障时，会导致驻车不释放，仍保持了安全性。
67.可见，当ebs制动系统内部产生故障、ebs控制器失联或ebs制动性能较差等ebs制动系统失效的情况时，线控控制器将启用第一应急制动阀21实现应急制动控制，即使电子制动系统失效，也不会造成安全事故和财产损失。
68.图4为本公开实施例提供的另一种无人驾驶矿车的结构示意图，该无人驾驶矿车为气刹矿车。在图4中，无人驾驶矿车包括无人驾驶系统(图4中未示出)、人工制动系统、ebs制动系统、辅助制动系统和应急制动系统。其中，人工制动系统与图1相关实施例中的人工制动系统相同，为便于附图简洁，图4中并未示出制动脚踏阀和驻车手柄；ebs制动系统和辅
助制动系统分别与图3相关实施例中的ebs制动系统和辅助制动系统相同，不再赘述。
69.与图3的区别在于，在图4中，第一气路31上还设置有前桥直通阀，前桥直通阀属于人工制动系统，前桥直通阀相关的技术细节可参考图1相关实施例，不再赘述。在图4中，第一应急制动阀21设置于储气装置与前桥直通阀之间的气路上，例如，第一应急制动阀21设置于前桥直通阀的输入端。
70.图5为本公开实施例提供的又一种无人驾驶矿车的结构示意图，该无人驾驶矿车为气刹矿车。在图5中，无人驾驶矿车包括无人驾驶系统(图5中未示出)、ebs制动系统、辅助制动系统和应急制动系统。其中，ebs制动系统和辅助制动系统分别与图3相关实施例中的ebs制动系统和辅助制动系统相同，不再赘述。在一些实施例中，图5中的无人驾驶矿车可以保留有人驾驶矿车的制动系统，为便于附图简洁，图5中并未示出制动脚踏阀、驻车手柄、前桥直通阀和后桥直通阀等。
71.与图3的区别在于，在图5中，应急制动系统还包括第二应急制动阀22；第二应急制动阀22设置于第二气路32上，第二气路32为无人驾驶矿车的储气装置与中桥制动器(包括中桥制动器121和中桥制动器122)和后桥制动器(包括后桥制动器131和后桥制动器132)之间的气路。第二应急制动阀22为双通道制动阀，双通道制动阀的第一通道对应的气路221连接中桥制动器121和中桥制动器122，第二通道对应的气路222连接后桥制动器131和后桥制动器132。在一些实施例中，若无人驾驶矿车没有右中轮和左中轮，则第二气路32为储气装置与后桥制动器(包括后桥制动器131和后桥制动器132)之间的气路。在一些实施例中，无人驾驶矿车的应急制动系统可以仅包括第二应急制动阀22，而不包括第一应急制动阀21。
72.在图5中，线控控制器接收到ebs控制器发送的故障信息后，线控控制器还向第二应急制动阀22发送指令，第二应急制动阀22响应所述指令而打开，以使第二气路32连通。储气装置的一路气体会通过连通的第二气路32输送至中桥制动器121、中桥制动器122、后桥制动器131和后桥制动器132，以便中桥制动器121、中桥制动器122、后桥制动器131和后桥制动器132进行制动，直至矿车停车。在一些实施例中，若无人驾驶矿车保留有人驾驶矿车的制动系统，则在矿车停车后，驾驶员可以操控驻车手柄进行驻车，无人驾驶矿车在驻车后退出无人驾驶模式。
73.图6为本公开实施例提供的再一种无人驾驶矿车的结构示意图，该无人驾驶矿车为气刹矿车。在图6中，无人驾驶矿车包括无人驾驶系统(图6中未示出)、人工制动系统、ebs制动系统、辅助制动系统和应急制动系统。其中，人工制动系统与图1相关实施例中的人工制动系统相同，为便于附图简洁，图6中并未示出制动脚踏阀和驻车手柄；ebs制动系统和辅助制动系统分别与图5相关实施例中的ebs制动系统和辅助制动系统相同，不再赘述。
74.与图5的区别在于，在图6中，第二气路32上还设置有后桥直通阀；后桥直通阀属于人工制动系统，后桥直通阀相关的技术细节可参考图1相关实施例，不再赘述。在图6中，第二应急制动阀22设置于储气装置与后桥直通阀之间的气路上。在图6中，后桥直通阀为双通道制动阀，双通道制动阀的第一通道对应的气路连接中桥制动器121和中桥制动器122，第二通道对应的气路连接后桥制动器131和后桥制动器132。
75.在一些实施例中，应急制动系统的线控控制器与无人驾驶系统通过can总线线控连接；线控控制器接收到ebs控制器发送的故障信息后，线控控制器将故障信息发送给无人驾驶系统的云端。无人驾驶系统的云端可以显示故障信息。
76.在一些实施例中，无人驾驶系统与辅助制动系统通过can总线线控连接；无人驾驶系统的云端接收到线控控制器发送的故障信息后向无人驾驶系统发送辅助制动请求，无人驾驶系统响应辅助制动请求而向辅助制动系统发送指令，辅助制动系统响应于指令而进行辅助制动。在一些实施例中，线控控制器检测到第一应急制动阀和/或第二应急制动阀存在故障后，向辅助制动系统的控制器发送指令，以使辅助制动系统的控制器响应于该指令而进行辅助制动。
77.在一些实施例中，第一应急制动阀21配置有压力传感器，或，在第一应急制动阀21的输出端设置压力传感器；压力传感器将检测的气压数据发送给线控控制器，线控控制器接收气压数据后实时调整第一应急制动阀21的开度。在一些实施例中，可以预先配置气压数据与第一应急制动阀21的开度之间的对应关系，以便线控控制器接收气压数据后基于该对应关系实时调整第一应急制动阀21的开度。
78.在一些实施例中，第二应急制动阀22与压力传感器一体化设计，或，第二应急制动阀22与压力传感器分体化设计例如在第二应急制动阀22的输出端设置压力传感器；压力传感器将检测的气压数据发送给线控控制器，线控控制器接收气压数据后实时调整第二应急制动阀22的开度。在一些实施例中，可以预先配置气压数据与第二应急制动阀22的开度之间的对应关系，以便线控控制器接收气压数据后基于该对应关系实时调整第二应急制动阀22的开度。
79.需要说明的是，本发明的技术方案既可以独立运行，使得矿卡具备自动制动控制的功能；也可以在现有的有人驾驶矿车的基础上进行改进，使得矿卡既具备人工制动控制的功能也具备自动制动控制的功能，并且人工制动控制和自动制动控制可以随时切换。
80.本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本公开的范围之内并且形成不同的实施例。
81.本领域的技术人员能够理解，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
82.虽然结合附图描述了本公开的实施方式，但是本领域技术人员可以在不脱离本公开的精神和范围的情况下做出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。