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自動化(無人駕駛)礦用卡車技術

2012-4-5 18:46| 發布者: 巨車網| 查看: 11746| 評論: 11|原作者: 巨車網|來自: 巨車網

摘要: 地表采礦的自動化卡車(無人駕駛)是礦山自動化運行的主要組成部分,在受到采礦行業越來越多的關注,它可以在一定程度上改善安全健康業績指標,還能降低運行成本和提高生產率等,本帖大家來一起討論一下這項技術(應 ...
      地表采礦的自動化卡車(無人駕駛)是礦山自動化運行的主要組成部分,在受到采礦行業越來越多的關注,它可以在一定程度上改善安全健康業績指標,還能降低運行成本和提高生產率等,本帖大家來一起討論一下這項技術(應用)。

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“沒有什么比看到這樣一輛無人駕駛的巨型卡車更讓人驚奇了”



     生產者、進程、技術特點和使用
      自動化卡車的基本概念簡單點說就是:在無駕駛人員的情況下,能按特定路線行駛和裝載、卸載,自動地完成工作循環,有意外情況時能減速或停車——就是用控制裝置、GPS導航、無線通信技術和軟件來取代原來坐在駕駛室內的司機。

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現在的自動化卡車是在現有的車型上改裝的——駕駛室仍然保留——將來進一步發展成熟后,它們的樣子會不會改變


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全副武裝、無人駕駛的930E


      市場需求是制造商開發和生產的動力,在此領域,世界排名前兩位的工程巨頭美國CAT和日本KOMATSU走在了前面,白俄羅斯的BELAZ最近也展示了其產品。使用自動化卡車的礦山比例還很小,當前模式為工程機械制造商與礦業公司合作并為后者提供解決方案——最主要的是卡特與必和必拓,小松和力拓。

      小松的Autonomous Haulage System(自動運輸系統,AHS,名為FrontRunner)

       無人駕駛卡車方面的研究已經有大約20年的歷史了,當時是同時可控制50-100輛車的系統。

      小松自動化卡車現在是AHS的組成部分。

      關于AHS:小松的AHS是一個綜合性的礦山車隊管理系統,此系統下每一臺卡車都安裝有車輛控制器、一個高精度GPS(全球定位系統)、一個障礙物偵測系統和一個無線網絡系統(由小松、小松美國和Modular Mining Systems公司聯合開發),由一個裝備了高精度定位能力GPS系統的車隊監測中心管理,為每輛車指定運輸目的地,車輛通過接收無線指令以合適的速度按照目標路線運行,卡車由GPS、控制中心無線指令(信息)和其它導引裝置來確定車輛在礦山的準確坐標以及周圍的情況,使得自卸車能在無人操作的情況下實現復雜的裝載、運輸和卸載循環的自動運行。裝載時,由同樣安裝了GPS的挖掘機或裝載機來計算并引導卡車至正確的位置,監控計算機發送卸載點的路線信息保證準確卸載。安全方面,此系統可避免與在礦山內工件的其它卡車、平地機、推土機、服務車和別的設備相撞,在AHS運行下如果障礙物偵測系統發現行走路線上有其它車輛或人,就會馬上減速或停車——安全可靠。此外,小松的AHS還可以在高海拔、人煙稀少的沙漠地區穩定運行,同時還能節省維修成本、節約能源和減少二氧化碳的排放。

      小松是第一個在采礦行業將自動運輸系統商行化的制造商,并能將自動化卡車與作為此系統組成部分的推土機、裝載機和鏟配合。AHS系統為用戶提供以下優勢:

---減少卡車司機費用
---增加效率和生產率,能深入更危險的地方載運礦石
---增強礦山的安全性,減少工作意外
---降低運行成本,延長輪胎壽命
---節省燃油和減少排放

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運行在Pilbara(皮爾巴拉)地區的卡車


       小松的AHS FrontRunner最早使用的是智利Codelco旗下的Gabriela Mistral銅礦,2007年時有5臺試驗車在此使用,2010年初時有11臺930E在運行,這是首次在世界最干燥的智利阿塔卡馬沙漠中使用此系統。力拓在智利的Gaby(蓋比)銅礦2008年時有11輛930E自動化卡車在使用。

      力拓從2008年開始在澳大利亞Pilbara(皮爾巴拉)地區的礦山嘗試自動拖運系統,這是全球首個商業化的自動化礦山運輸系統。

      澳大利亞的礦山是無人駕駛卡車主要用戶,2009年力拓在西澳的東Pilbara(皮爾巴拉)地區的West Angelas(西安吉拉斯)鐵礦(自動化程度很高的礦山)投入全時運行,當時這個FrontRunner系統使用的都是小松的設備——以5輛930E電傳動卡車為基礎,還有PC5500液壓鏟、D475A履帶推土機、WD900輪推和GD825平地機各一臺,這些載重290噸的自動化巨車在復雜的礦山路線上運行而不用一個司機,完全由當時在礦山現場的運行中心的監控計算機操作和控制,主控制中心則是位于一千公里外的Perth(珀斯),車輛24小時運行的所有數據包括位置和狀態,都能被監測計算機驗證,以期在當時勞動力資源不足的境況下獲得更大的生產率。

      為提高生產率、降低成本和應對勞動力短缺,2011年力拓決定在其澳洲最大的Yandicoogina(揚迪庫吉納)鐵礦采用此技術(原計劃額外增加5輛卡車,卡車總數提至10輛),這些卡車可由礦山上可移動辦公室的一個人來監管,這個辦公室的“后盾”也是位于Perth(珀斯)的控制中心,該中心監測著14座礦山的車輛運行,還有公司在Pilbara(皮爾巴拉)地區的鐵路和港口。

      在各礦商競相利用中國等國家對鐵礦石的旺盛需求之際,力拓正在通過打造“Mine of the Future”(未來之礦)獲取競爭優勢。其在鐵礦區內率先應用了包括無人駕駛卡車、新型鉆孔技術等自動化采礦設備,使生產效率和利潤均獲得了極大提高。在West Angelas(西安吉拉斯)鐵礦成功試運行之后,力拓已決定到2016年在Pilbara(皮爾巴拉)部署150輛無人駕駛卡車。這種做法稱得上革命,因為采礦業迄今未能跟上大型工程項目——如英法海底隧道所采用的技術。但力拓相信,它對未來的設想,包括無人駕駛火車、X光分揀機和新型鉆孔技術等,將賦予它更大的競爭優勢。

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小松AHS工作示意圖


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智利銅礦,大漠中孤獨的930E(載重量290噸)


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注意了!這個AT跟自動擋可沒關系


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自動化830E(載重量220噸)


      不過AHS的使用在一些地方可能還引發許多員工不滿,因為他們怕自己的技能被機器所取代!

      卡特MineStar(礦山之星)

      工程機械巨頭CAT亦是礦卡自動化領域的活躍者,它在上世紀80年代后期便開始了這方面的研究,是最早開發出自動化礦用卡車的廠商之一,以135短噸的785為基礎造出了Autonomous Mine Truck (自動化卡車,AMT) ,1994-1995年間,有兩臺自動化的777在德克薩斯一個石灰石礦試用并成功運行兩萬多公里。1996年的MinExpo上展示了其自動化的777D在測試場的運行情況。只不過當時全球的礦山還沒有自動化方面的準備!

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      CAT的AMT現在是MineStar的內容。

      關于MineStar:MineStar包含有一個FleetCommander(車隊管理)套件,這是個綜合性的地表采礦監測和控制系統,可以提高生產率和降低成本,通過與現場移動設備的實時交互,可以使礦山經營者提高設備利用率、管理操作者、跟蹤物料移動和監測生產,FleetCommander的價值在全球的一些礦山得到證明,運行由人工控制轉變為FleetCommander通常可以提高生產率10-15%,并且隨著版本的升級其性能會繼續提升。進一步了解礦山之星請點擊這里

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自動化的CAT 789(載重量196噸)



      CAT系統的特性主要是采礦的安全和可持續,生產過程一致性和降低基建成本等等。

      實現自動化的關鍵是2008年,CAT的工程師們在提高集成化礦山運行的核心技術方面與知名大學的機器人研究所成為合作伙伴,開發了大型自動化運輸卡車,新的模塊能監控30多個重要的引擎功能,驅動20個噴油器和交換器,100多項引擎參數將發動機的健康狀況記錄在案,并協助診斷問題。

      當前CAT的自動化系統包括定位、環境(路況)檢測、機器控制、無線通信和位置控制,其原理也是基于精確的GPS,在比較固定的路線行駛,GPS接收器連續不斷地監測卡車的位置和方向,激光測距儀將掃描卡車前面的路面來確定是否有障礙,數據經過計算機處理告訴操作機器人如何避開它們。由于是無線傳輸,不使用電纜或其它固定安裝的設備,所以路線改變比較容易實現……

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自動化的CAT 793F(載重量227噸)


      CAT與礦業巨頭必和必拓合作開發自動化礦山運輸系統,并為后者提供解決方案。

      2011年7月Cat和WesTrac與澳大利亞FMG(福蒂斯丘金屬集團)簽訂了自動化卡車協議,用于該集團旗下的Solomon鐵礦。Cat稱此協議將包括Minestar系統和鐵礦最初12臺需要實現自動化的793F礦用車隊。此工程將于今年第三或第四個季度開始實施,到2015年時將有45臺自動化卡車投入使用。Cat副總裁稱此合作將對Solomon鐵礦在環保和機器效率方面產生積極影響。此項目的實施對Cat來說也是其發展中重要的一步。

      2011年必和必拓打算在南澳的奧林匹克壩銅礦項目上使用CAT的無人駕駛卡車,進展情況?另外CAT去年還向必和必拓在美國的一個煤礦提供了自動化卡車。

      相比小松的電傳動卡車,CAT認為機械傳動更適于實現自動化,如今一輛797型礦用車的車載電腦系統之復雜程度超過了第一架航天飛機,而現代化的采礦運行中心的精密程度甚于當年水星載人航天計劃的指揮部!

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在舒適的辦公室里即可操縱上百噸的巨無霸完成工作任務



     別拉斯
      最近BELAZ也完成了巨型無人駕駛礦山自卸車樣車的生產。一年前,該企業的研究人員開始從事遠程遙控操作技術的研發,開始的時候,僅能通過遠程遙控完成諸如:啟動車輛,前進、后退,卸車等簡單的操作。通過不斷完善,目前完成的130噸級的7513樣車已比較完善,在實際操作中能完成所有需要的工作技巧和動作。但是該樣車還需解決遙控的距離問題,如果這個技術瓶頸被解決,將在年底進入銷售環節……

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測試時的7513(載重量130噸)


      還有沒有其它制造商涉足這個領域?

      自動化技術的特點

         優勢:
---增加生產率,由電腦統一精確管理的車輛使用效率將增加
---降低勞動力成本,減少司機費用開銷(礦山在移動設備方面的主要投資是卡車,如智利的一個銅礦礦有超過100輛的卡車,只有15-20臺推土機和8-10臺鏟;費用方面如澳洲Pilbara(皮爾巴拉)的一個礦用車司機一年的工資、住宿等各種費用大約一百萬美元!中國的礦山應該不會考慮用這種車吧em )
---不會因駕駛員疲勞及誤操作而引發的事故,安全性增強
---精準的操作可以節省輪胎和燃油的費用
---便于對車輛統一管理
---不良天氣(環境)條件(大霧、雨天和多塵環境等)對車輛運行影響小
……

      不足:
---車輛本身成本增加(如2007時一臺小松930E自動化卡車的成本比普通車型要高出50%,目前是否下降?)
---對運輸道路要求更高,并且維護工作量將增加
---減少就業機會,引起司機不滿
---其它不可知因素(如長期運行的精確性等,技術還在初級階段)
……

   發展前景
      該技術正式投入使用的時間并不長,也還存在一些問題和不足(2007和2008年時智利的Gaby銅礦曾發生小松自動化卡車相撞和失控事故)。可能的不足之處或許會讓一些廠家在開發無人駕駛卡車時遲疑不決——如長期運行的精確性、可能發生的其它潛在異常問題等,但與傳統的卡車相比,其使用者能夠證明它們更安全、更環保,并能提高生產率。該技術也許會大行其道,也許不會成主流而只作為補充或在特定條件下使用,這個需要是由市場來決定的。

      你覺得這種技術前景如何?

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5

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剛表態過的朋友 (5 人)

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最新評論

引用 游客 2012-4-5 20:38
一般                  
引用 yuhui1121 2012-4-5 22:40
謝謝,這是到目前為止我看到的有關礦卡自動無人化技術的最完整的描述,學習了。
引用 357784887 2012-4-6 02:59
澳洲Pilbara(皮爾巴拉)的一個礦用車司機一年的工資、住宿等各種費用大約一百萬美元,中國啥時候能達到
引用 xylitollee 2012-4-10 09:31
無人駕駛后,就不存在卡車駕駛員了.
引用 Len 2012-4-17 10:51
適合勞動力貴的地方,中國再等個幾百年吧。
引用 阿攀 2012-11-7 20:38
自動化(無人駕駛)礦用卡車技術,國外先進技術.
引用 kent 2013-7-4 16:41
文章比較不錯
引用 chineuro 2013-7-5 17:14
井工礦機械無人化我還能理解,露天礦無人化很迫切嗎?
引用 zystu 2013-7-6 13:54
學習了,很不錯!
引用 srh2wl 2013-8-9 15:21
讓我想起電影《Moon》
引用 xylitollee 2013-8-14 09:26
在國內海拔4000米以上的礦山還是很合適的,不過這套系統的代價估計可以養活一大批人.

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