無人化運營,正成為礦山開發追求的方向,尤其無人駕駛礦車,成為礦山無人化運營的先驅和重點。 2019年,中國的無人礦車商用元年開啟,中國也成為繼美國、日本之后全球第三個擁有礦用車無人駕駛技術的國家。
一、中國無人礦車
無人駕駛技術,主要利用車載傳感器來感知車輛周圍環境,感知道路、車輛位置和障礙物信息,控制車輛轉向與速度,進而使車輛更安全、可靠地行駛在道路上。 無人駕駛汽車,涵蓋自動控制、人工智能和視覺計算等多種技術。對它的研究最早起源于上世紀七十年代的英美等國,中國在上世紀八十年代開始涉及。 相比之下,在礦業領域,無人駕駛技術的研究落后很多,因為礦山操作現場的工況更加復雜多變,礦用車塊頭更大、載荷也更為沉重,對技術和車輛的要求也更嚴苛。
中國中車在這方面涉入較早,2017年5月生產了240噸礦用自卸車CR240E,該車在駕駛室防滾翻、防落物技術、制動反拖技術等多項礦車核心技術上取得突破,為中國礦車產品爭取全球礦車市場份額、打破行業壟斷打下有力基礎,該車受到南美市場歡迎,并獲得必和必拓智利分公司2019-2025年采購90臺該礦車的訂單。 目前,徐工集團、內蒙古北方重工業集團北方股份公司、中國重汽和陜西同力重工等大型裝備企業均在搶灘無人駕駛。尤其2019年,業內認為,今年可以被稱為中國無人駕駛礦車商用元年。 2019年1月,中國兵器工業集團旗下內蒙古北方重工業集團北方股份公司(下稱北方股份,600262.SH)研制的國內首臺無人駕駛電動輪礦車進入礦山試運行。這個被稱為NTE120AT的無人駕駛電動輪礦車,載重110噸,車身長10米,寬5.5米,高5.7米。它采用車輛線控技術,可以在礦山現場精準、平穩且流暢地完成停車入位、停靠、軌跡運行,還能完成自動傾卸、自主避障等操作。
國內首臺無人駕駛礦車NTE120AT 圖片來源:北方股份
2019年9月,三臺無人駕駛礦車在鄂爾多斯寶利煤礦正式商用,正式開啟了中國無人駕駛礦車商用元年。寶利煤礦無人駕駛礦車每輛車上裝有四個激光雷達、五個攝像頭和四個毫米波雷達。在封閉的裝載區、600米的主干線和排土區范圍內,它們以低于30km/h的勻速按照既定路線行駛。
10月10日,徐工集團稱,其露天礦山無人駕駛運輸系統示范工程首批無人裝備,在中國黃金集團完成裝配。 目前,礦山的無人駕駛市場,主要分為礦區運輸和礦用車的無人化改裝。據介紹,中國礦區運輸類無人駕駛有3000多億元的市場規模,礦車無人化的前后端改裝亦有3000多億元的規模,預計未來市場會有爆發式增長。 6000億規模的市場,中國來了!
二、先行者
無人駕駛礦車最優秀的業者,為美國卡特彼勒和日本小松莫屬。 上世紀90年代,卡特彼勒開始研究礦車無人化,最早和有人駕駛的車隊混編在一起運作。經過幾年混編試驗后,無人礦卡在提高效率、節省成本、降低安全隱患等方面表現出具有突出優勢并穩定運行,此后才逐漸用無人礦車替代有人礦車。2011年,其無人礦車正式投入商業運營,并派駐員工和礦山方、設計院三方在生產管理上進行對接,為其提供運營方案或者培訓等長期合作機制。目前已在全球運營200多臺。
2005年,小松在智利的銅礦開始進行無人運輸系統的試驗,小松并沒有為無人駕駛研制新型車輛,而是采用現有車型,為其安裝了多種傳感器、控制器和通訊組件等設備,確保其可在指令之下自動行駛。而整個系統還需要地面控制中心、通信基站等設備,并在導航衛星的支持下工作。2008年1月,小松的無人駕駛礦車實現了商業化部署。
必和必拓、力拓以及FMG這些礦業巨頭們,在十年前已陸續投入使用無人礦車系統,其中, FMG運營的數量為100多臺。力拓在澳大利亞皮爾巴拉四個礦山中采用了73輛小松的無人駕駛礦車。
三、任重道遠
中國國內的科研院校、制造企業以及礦山業主,目前正在集中探索無人駕駛礦車制造,較少關注整個礦山的無人化。而美國卡特彼勒和日本小松已將目標轉向整個礦山無人化,無人礦車不會自己從一個點行駛到另一個點,關鍵需要靠人與車在管理上的配合。卡特彼勒的經驗告訴我們,從幾臺礦車到幾百臺礦車的跨越,不是技術挑戰,更多的是人工配合與管理的挑戰。 未來中國礦山大規模運營幾十臺礦車,將是一大挑戰。
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