成员要闻

MEMBERS OF THE NEWS

成员要闻

您当前的位置:首页 > 成员要闻

安全高效生产是检验矿卡无人驾驶的唯一标准—TIAA理事成员中车时代电气在无人矿山领域的实践

2022-09-07车载信息服务产业应用联盟

随着我国矿山产业升级,矿用车无人驾驶呈现爆发式增长,多家矿用车无人驾驶科技公司应运而生。中车时代电气作为国字号大型核心高端装备研究制造央企,在国内率先进入矿卡无人驾驶领域,一直潜心扎根煤矿,并拿下国内首个全矿大吨位矿卡无人驾驶批量订单。时代电气为何会选择矿卡无人驾驶赛道?如何将矿卡无人驾驶融入安全、高效生产?目前的实践效果如何?

内外兼修--以得天独厚的优势进入矿卡无人驾驶领域

现阶段,国外矿卡无人驾驶厂家以OEM为主,了解车辆,熟悉矿山行业,擅长内功。国内以初创公司为主,专注无人驾驶通用技术,擅长外功。而中车时代电气是国内兼备内功和外功的公司。

“内功”方面,时代电气深耕矿卡最核心的电驱系统十余年,是大型矿用卡车电驱动系统国内首选供应商,熟悉矿山路谱和复杂作业环境,深度融入矿用卡车。时代电气改造的无人驾驶车辆,能全面获取车辆核心部件信息,实现整车级健康诊断,构筑无人驾驶无人化后稳固的安全基石;掌握车辆动力特性,结合车辆运动控制传统技术优势,将无人驾驶和矿用卡车驱动系统深度融合,实现矿山多变复杂路面条件下的平稳、精准操控,停的住、停的准、停的稳。

“外功”方面,矿山运输系统与轨道交通运输系统具有很多共性特征,如生产作业具有计划性、组织性、有中心监控、作业区域封闭、作业区移动、大系统多专业强耦合等。公司在重载货运机车、城市轨道交通、ART(智轨列车)等领域的工程应用中掌握了复杂环境的目标感知、安全型计算平台、高强振动适应性、大惯性非线性系统控制、故障预警及分级安全导向等关键解决方案,积累精确速度规划、节能控制、多车动态安全防护、高效智能调度等实用性技术和丰富应用经验。时代电气具备深厚的高端装备工程化应用基因,使产品更快速地落地到矿山生产作业。

扎根煤矿-从学习到自主,从试验到实践,稳健走好每一步

中车时代电气于2017年进军矿卡无人驾驶领域,基于自主化的硬件平台和感知、定位、决策、控制、调度、地图、规划的软件平台,制定无人驾驶矿卡一体化解决方案,致力于为矿山业主打造真正的矿山无人驾驶运输系统。

2018年10月,研制矿用卡车无人驾驶系统率先成功应用于110吨级车型,并在试验场实现单车全流程测试,完成了系统级方案验证。

2020年初,与国能集团准能哈尔乌素露天煤矿签订技术开发合同,系统成功应用于小松930E型矿卡,实现从试验到实际生产的渐进。在哈尔乌素露天煤矿进行了“1台无人矿卡+5台有人矿卡+5台协同车辆”的混编运行作业,实现无人驾驶矿卡与有人驾驶车辆车队级的混编运行生产作业。系统从充分的试验验证中不断发现和解决corner case、积累经验和打磨技术,为矿卡无人驾驶运输在全矿上推广应用打下基础。

2020年11月,时代电气中标国内首个全矿大型矿卡无人驾驶批量应用落地-国能集团神延西湾露天煤矿大型矿用卡车无人驾驶项目。图2.jpg

深耕细作-聚焦一个矿,做好一件事

矿卡无人驾驶运输系统是个大型复杂系统,涉及的专业种类繁多,从科研样机,现场测试,场景适配,系统稳定性验证,到最终的规模化工程落地也是个长期的过程,在未达到完全可规模化落地情况下,过于分散资源投入不利于技术快速迭代。而中车时代电气集中优势资源扎根煤矿,持续深入无人驾驶运输各种细分场景研究,探索露天矿山生产运营和无人驾驶作业匹配模式,加速缩短商业化落地过程,使无人驾驶系统安全、高效地融入实际生产作业。

1. 矿山生产场景打磨技术提高效率

中车时代电气在神延西湾露天煤矿现场常态化保有30-40人的无人驾驶技术团队,团队深入生产一线,快速迭代产品,投入无人驾驶试验和作业每天超过20个小时(两班制),人均年出差超过200天。团队与矿山业主经过长期的共同努力,通过不断的技术提升和运营管理模式的优化,解决无人驾驶运输实际生产过程中的各类难题,逐步提升矿卡无人驾驶运输系统效率:

1.1 抗干扰实时智能调度技术:解决与有人车混跑下调度扰动问题

无人矿卡在真实作业环境下,必然会遇到与有人车混合作业的场景,影响生产效率。为解决这一问题,时代电气攻克抗干扰实时智能调度技术,保证安全同时实现无人驾驶矿卡与有人驾驶车辆混合作业下的产量最优,运输效率达到同等条件下人工驾驶效率的87.5%。

1.2 高精地图动态融合技术:解决矿区作业平盘装卸载区快速变化导致地图不准的问题

为适应装卸载区快速推进和地图实时变化需求,通过全矿区的无人驾驶矿卡车载雷达与摄像头,结合协同车辆的位姿信息,精确采集地图边界,无需依靠额外地图采集设备动态实时更新作业地图。

1.3 车铲高效协同技术:解决铲位石块掉落矿卡不能入铲问题

电铲为追求装载速度,在装载过程中会经常将岩石块掉落在铲位下,导致后续车辆无法入铲。通过高效路径二次规划、智能协同,保障入铲成功率,最大发挥电铲装载能力。

1.4 多维卷积弱特征点云语义分割技术:解决矿区车辙、扬尘、精确卸载问题

矿区环境多变,车辙、扬尘易引起障碍物误报导致车辆异常绕障或停车,卸载挡墙形态不一,挡墙与地面分界不明显。通过多维卷积弱特征点云语义分割技术,保障车辆顺畅通过泥泞路面和扬尘路段,同时提高排土点利用率,连续排弃次数由最初的2-3车提升至目前最高9车。

1.5 4G/5G双模冗余通信技术:降低平盘频繁变化导致通信覆盖不足影响

在露天矿山实际作业中,作业平盘变化频繁,导致露天矿山通信覆盖存在不足,通过4G/5G双模冗余通信技术,最大化匹配通信覆盖能力。

1.6 安全移动闭塞和动态防护技术:解决无人驾驶矿卡安全防护问题

通过建立电驱和运输路面特性的精细化动力学模型,基于轨道交通领域安全移动闭塞算法,精确计算最小追踪间隔,并引入轨道交通列车安全防护系统理念,建立决策和故障分析知识库,构建四层防护,保障系统安全。

2. 技术服务矿山变革

中车时代电气在西湾露天煤矿历经“试验场→土方重载试验→岩石重载→生产作业”的研发-试验-生产实践流程,测试完成800余个试验项点,其中涉及碰撞、倾覆等的安全项点453个,为安全可靠生产运行提供保障。系统一次性通过了国家矿山机械质量检验检测中心的33个项点权威质检,在安全、性能、功能方面得到权威认证。目前时代电气已完成整个西湾露天煤矿全部31台220t大吨位矿卡无人化改造和50余台协同车辆改造,已部署多平盘多铲多编组混合作业,生产作业效率不断向人工作业靠拢,后续优化点检作业,延长作业有效作业时间,保障综合效率不低于有人驾驶。

2021年11月至今,时代电气无人驾驶卡车开展日夜双班常态化生产作业,经受住了富水露天矿山、坑洼泥泞道路、风雪雨雾、严寒低温等恶劣矿山环境考验,实现了多铲多平盘多卡车编组的工业化生产。截止到8月,神延西湾露天煤矿无人驾驶累计安全运行里程十多万公里,无人运输作业量超356万立方米。

矿卡无人驾驶的目标是高效生产,“安全员下车”是矿卡无人驾驶技术发展成熟的副产品,矿卡安全员下车不是简单试验和演示,如何保障安全员下车后安全可靠高效的运行才是无人驾驶真正的目的。不为下人而下人,西湾露天矿持续3个月的安全员下车试验,不断积累“安全员下车”的实际应用经验和试验数据,为实现全矿安全员下车后的综合运输效率、信息安全和功能安全提供保障。

时代电气通过不断解决矿卡无人驾驶在整个生产环节影响效率、安全的问题,推进矿卡无人驾驶技术的发展,未来中车时代电气将通过矿卡无人驾驶系统技术的发展结合露天矿山生产模式变革,推动智能矿山建设再上新台阶。图9.jpg


联系我们

CONTACT US

  • 地址:北京市经济技术开发区荣华南路1号院国锐广场A座910号

  • 电话:010-88633728 010-88687162

  • 传真:010-88687162

在线留言

ONLINE MESSAGE

0.010295s