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常态化安全员下车,定义“矿山无人驾驶”新边界——车联(TIAA)理事成员单位踏歌智行在无人矿山领域的建设成果与思考的专访

2022-06-28车载信息服务产业应用联盟

“无人驾驶”、“智慧矿山”作为当前科技界、产业界乃至政府政策重点关注和支持的两大领域,两者的交叉融合—“矿山无人驾驶”更是受各界瞩目的热点领域:一方面,中金公司、华泰证券、甲子光年、亿欧、辰韬资本等各类权威机构预测,矿山无人驾驶有着千亿级乃至数千亿级的潜在市场规模,同时也被看做是无人驾驶各大赛道里面,有望最先实现规模化商业落地的领域;另一方面,作为国家“智慧矿山”战略导向中的重要一环,国家相关各部委及各地方政府发布的相关政策里,无人驾驶也是矿山智慧化、无人化的重点内容。

从企业经营层面,“保障安全、降本增效”是矿山无人驾驶技术核心目标。但新兴技术的落地并非“一日之功”,无人驾驶本是融合了IT、汽车、采矿业等技术的综合性应用,叠加矿山运输场景的独特性。为此,本文以矿区无人驾驶领域的领导企业、车联(TIAA)理事成员单位踏歌智行的技术与业务实践,探讨矿区无人驾驶方案在战略方向、技术壁垒、规模化商用等各方面的探索。

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踏歌智行“旷谷”矿区无人驾驶解决方案,服务数百台矿用运输车辆


专注矿山无人驾驶,首个实现常态化安全员下车作业

踏歌智行成立于2016年,技术源自北航,是一家国家级高新技术企业、北京市专精特新“小巨人”企业。公司专注于矿用车无人驾驶技术产品研发和无人矿山整体工程化设计及实施。踏歌智行从成立之后,便首个认识到矿区在运输环节面临的安全、人员招聘与管理、以及效率提升和成本控制方面的痛点,将专注矿山场景确定为自己的发展策略,并围绕该场景做深做透,逐步从矿区的封闭场景扩展到矿区的半开放场景,以及后续扩展到相关的开放场景。

得益于这种专注的策略选择,目前该公司的业务取得了广泛而深入的发展。据了解,截至目前踏歌智行整体已装车智能驾驶方案300多台,包括矿卡和宽体车,目前在手订单达7.4亿元。合作企业包括国家能源、国家电投、中煤,包钢、首钢,紫金矿业、江铜,海螺水泥、中国建材,北方股份、同力重工、徐工、柳工、铁辰等一大批头部矿企与主机厂,并以此打造了白云鄂博铁矿、霍林河煤矿、白音华煤矿、扎哈淖尔煤矿、贺斯格乌拉南露天煤矿、鄂尔多斯永顺煤矿、胜利一号露天煤矿、西藏驱龙铜多金属矿、江西德兴铜矿、海螺水泥等一系列矿业各领域的无人驾驶标杆项目。

据了解,从2022年3月至今,踏歌智行在国家能源、国家电投旗下多个煤矿,以及鄂尔多斯永顺煤矿,实现了矿卡/矿用宽体车的24小时“常态化去安全员作业”,这也成为矿山无人驾驶规模化商用的重要标志,甚至在整个自动驾驶领域,也是具有里程碑意义的事件。

模式创新+多元人才+前瞻技术 = 行业的开创者与定义者

踏歌智行认为,创新的商业模式、多元化的人才理念、以及前瞻性的技术路径选择是公司能够大步前行,并走在行业前沿的重要原因。

解决方案交付与运输运营服务两种主流商业模式,踏歌智行是目前唯一真正践行了两种商业模式,并取得不俗的商业化成果的公司。踏歌智行认为两种模式可以互相补充,互为促进,缺一不可。基于这一认知,踏歌智行并没有仅仅将自己定位为矿业的服务者,而同时是矿业生态链的参与者,这一特征在矿山运输运营服务模式下尤为突出——参与者必须能够深度理解矿山运输的底层逻辑,而不像单纯的解决方案交付那样,客户一定程度上可以作为服务企业行业Know-how的导师。也正是基于这一思考,再加上公司尤其重视项目的工程交付,踏歌智行团队里有大量来自采矿专业的成员,以及在矿山摸爬滚打多年的行业专家。所以说,“IT+汽车+采矿”三类人才的优化组合,是踏歌智行团队与众不同的地方之一。

在技术方案方面,踏歌智行发展自主研发能力,搭建了成熟的感知-规控-协同-云控-仿真的全栈式技术链。踏歌智行创造了多个行业的第一,包括早期首先实现矿车无人驾驶的场测与实测,最早的编组作业、混编作业与夜间作业,以及最早的安全员下车到现在的24小时常态化安全员下车。得益于创始团队“信息技术+汽车技术”的复合背景,在实现单车作业的基础上,踏歌智行最早在行业内提出“车-地-云”的全矿无人驾驶解决方案架构;并发布业内首创、专为矿区自动驾驶研发的系列车规级域控制器,该系列产品已通过3C认证、入网认证及多项车规级认证,有效保证了“旷谷”系统在矿区恶劣环境下的高效、可靠作业。

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5月份该矿区依然处于大雪覆盖的气候环境,目前该项目已完成部署开始实测


此外,踏歌智行亦致力于行业赋能与共同发展。基于在矿区无人驾驶的技术积累,截至目前,踏歌智行共参编20 余项矿区无人驾驶标准,也是目前唯一承建工信部特种车辆重点实验室的同类企业。公司已申请自动驾驶发明专利 90 余项,获得发明专利授权约50项,并曾荣获“中国汽车工业科学技术发明一等奖”等殊荣。

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踏歌智行是目前唯一承建工信部特种车辆重点实验室的同类企业


24小时常态化安全员下车作业:“真”无人运输已来

如果说“模式创新+多元人才+前瞻技术”是踏歌智行发展的路径选择,24小时常态化安全员下车作业则是公司乃至行业发展的里程碑式成果。

对于常态化安全员下车,从技术维度的保障,踏歌智行认为这是一个多维技术+数据+多重冗余的命题。结合包含各类车辆在内的,一万多辆车的运行全生命周期管理的诊断数据是安全员下车的数据基础和算法精度保障;从硬件、到感知、到通讯、再到平台,踏歌智行均采用双冗余到多冗余设计。以线控单元的制动为例,踏歌智行发明了其独有的冗余制动腿,完全模拟人的怎么踩刹车,可以保障线控制动万一失效情况下的安全。而同样是踏歌智行独有的虚拟安全员设置,则实现了“有安全员”和“无安全员”之间的完美过渡,也是后期常态化无安全员提供了系统保障。

创新技术和运营模式,未来向哪走? 

谈及行业未来的发展,踏歌智行从技术、安全员下车、商业模式的演进等方向谈了自己的看法。

首先是技术维度:踏歌智行前瞻性的布局技术路线,包括在融合感知技术、线控底盘技术、大数据技术、以及电动化与无人化技术融合等方面的深耕:

融合感知技术。说感知技术是自动驾驶的第一道关卡不为过。在乘用车自动驾驶领域一直有把视觉技术应用到极致和结合激光雷达等进行融合感知的路线之争不同。矿区无人驾驶领域,由于安全性与作业持续性第一,用户成本不敏感。融合感知一直是最佳选择,并且这种趋势将持续下去。以踏歌智行为例,其“旷谷”方案感知部分,采用多源异构融合感知,包括毫米波雷达、激光雷达、摄像头,大型矿卡各个方向部署的传感器总数量达20多个,并且还率先纳入红外传感器,以提升夜间作业的安全性。

线控底盘技术。对线控底盘技术的投入多少,一定程度上可以衡量矿区无人驾驶企业“IT+车+矿”,三大维度中,含“车”量的一个衡量指标。线控底盘技术目前远谈不上完善,无论是转向、制动等,都给无人驾驶方案的感知、决策、地图、定位、控制算法等环节带来极大挑战。这是一个需要无人驾驶方案企业和矿车主机厂协作研发的领域,并且这一合作深度未来需要进一步深化。

云端与大数据全生命周期运维技术。矿区无人驾驶方案作为一个作业系统,云端的调度能力、服务能力,数据采集与处理能力,对保障矿区全局作业的秩序与可持续性、方案的持续高效优化、实时掌握车辆多维运转状态、保障车辆的使用寿命与成本等具有重要意义已经成为业内共识。但基于此,通过与主机厂的合作,以及结合大批量车辆运营实践过程中产生的海量数据,通过多维数据推动算法改进、解决方案迭代以及矿车“买-用-养”全流程的成本持续优化,实现车辆的“全生命周期运营”,是切实提升矿区无人驾驶方案安全性和经济性的必要条件。这一点在矿区的无人运输运营模式下,表现的尤为突出。

无人化与电动化的融合。矿山作业场景,有大量的空载上坡、重载下坡的应用场景,其能量转化特征非常适合电动方案应用;相较有人驾驶,无人驾驶可以提供一种稳定的行驶状态,能更高效地发挥电动车的节能优势;同时电动方案的普及亦会给无人驾驶方案的相关技术包括线控底盘的发展,带来较大便利。

常态化安全员下车的极致进化。如前述,常态化安全员下车是综合多维技术融合发展的一个结果。并且,它是真正发挥矿山无人驾驶在“保障安全、降本增效”这一口号下的经济价值和“无人化”的本质安全的必要条件。尽管踏歌智行首个达成该目标,并且在这一方面已经取得了长足的发展和优势,但他们依然认为,常态化安全员下车,将会是一个持续并且不断逼近极致的过程,以实现更为极致的用户体验。

矿区无人运输运营模式将备受瞩目。踏歌智行认为,矿山无人驾驶市场解决方案模式和运输运营模式未来将长期并驾齐驱,互为补充,但如果不能真正意义上切入运输运营模式,其发展的边界将极大受限,因为运输运营模式可以提供海量的运营数据,和营收的数量级提升。因此这个受限将体现在方案的持续迭代、业务体量的快速拓展两个方面。

不过切入运输运营业务,非常考验企业的综合能力。企业需要有足够成熟的技术,实现常态化的安全员下车就是必要的前提条件,否则这个经济模型是难以跑通的,因此踏歌智行认为“常态化安全员下车”定义了矿区无人驾驶的新边界;基于大数据的车辆全生命周期管理能力也是技术实力的重要指标;企业需要有足够的行业Know-how,体现出来的表现,就是团队中必须有真正“懂矿”的人;其三,足够广泛的生态合作,除技术合作的上下游技术生态外,该模式更是一个商业与金融问题,更考量服务企业对业务生态的布局能力和共赢的商业思维。业务开拓上下游、金融合作伙伴、矿车后市场的合作伙伴,矿车主机厂等,技术与业务的两条生态链,必须有足够的储备。

比照现在与未来,该公司相关人士表示,“我们占得了常态化安全员下车与‘无人运输运营+解决方案交付’双模式的先机,我们认为,矿区无人驾驶的无人触及的未知边界已经呈现在我们眼前,等待着我们的探索。”


成员介绍:

北京踏歌智行科技有限公司,于2019年6月份加入车联,是专注于矿用车无人驾驶技术研究、产品开发和无人矿山整体工程化解决方案设计及实施的高新技术企业。自主研发推出了车-地-云协同的智慧矿山无人运输系统,实现了由云端智能调度管理、4G/5G车联网通信、智能路侧单元和车载智能终端组成的一整套矿山运输无人驾驶解决方案。

 踏歌智行服务于国家“新基建”和“智慧矿山”发展战略,不断进行技术创新,以独特技术优势为先导,工程化落地能力为保障,为露天矿山提供安全、高效、经济、绿色的无人运输技术服务。



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