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中國無人駕駛礦車來了

2019.12.18 新聞中心 12/18每日新

今年,是中國無人駕駛礦車商用元年。包括礦區運輸和礦車前後端改裝,這一市場的規模可達6000億元。

45歲的礦車司機李永發現,自己工作的煤礦工地上,出現了三台無人駕駛的翻斗車。

副駕駛位置上坐的安全員,都是懂電腦的大學生,盯著面前不停滾動著英文單詞和資料的電腦螢幕。這塊螢幕記錄了車輛行駛和道路狀況,且和遠程控制中心同步。

李永覺得,在條件成熟的露天礦場,無人駕駛礦車將是不可避免的大勢。

“因為沒有年輕人願意來當大車司機。年輕人在礦上呆不住。”李永說。年底,他所在礦上的無人駕駛礦車將增加到十台。

6000億的市場

李永所在的煤礦,是位於鄂爾多斯市達拉特旗白泥井鎮的內蒙古寶利煤炭有限公司(下稱寶利煤炭)。今年9月起,三台無人駕駛礦車在此試運行。

寶利煤炭是大唐國際發電股份有限公司(601991.SH)旗下的控股子公司。按照年產量120萬噸的設計要求,寶利煤炭屬於中國1000多個露天煤礦裡規模較小的煤礦。

面積為7.7平方公里的寶利煤礦,明年將開掘北部區塊。介面新聞記者目力所及的地方,翻斗車正在一層一層剝離土方,已經形成的分級臺階,像大樹的年輪。

李永看到的三台用於剝離和堆放土方的無人駕駛翻斗車,分別是兩台同力重工I65和一台濰柴YZT3885A

每輛車上裝有四個雷射雷達、五個攝像頭和四個毫米波雷達。在封閉的裝載區、600米的骨幹和排土區範圍內,它們以低於30km/h的勻速按照既定路線行駛。

慧拓智能在寶利煤炭的作業示意圖。圖片來源:慧拓智能
 

在背後操縱這三台翻斗車的,是一套名為“愚公”的智慧礦山無人化運輸系統,具體包括礦車自動駕駛系統、機群調度系統、遠端管控系統等。

這套系統的提供者慧拓智慧型機器有限公司(下稱慧拓智慧)CEO陳龍對介面新聞記者稱,這些露天開採的煤礦,最適合無人礦車投入使用。

寶利煤炭現場管理經理劉少賓對介面新聞稱,剝離土方的成本,約占煤礦開採總成本的八成。“運輸車隊屬於剝離土方部分,在煤炭成本構成中,車隊成本佔據重要部分。”劉少賓說。

一般情況下,煤礦將運輸車隊分編為各個班組。以挖土方的班組為例,一個班組通常由四台翻斗車和一台挖掘機組成,白天黑夜兩班倒。一輛車配兩個司機,一個班組約需配10名司機。

寶利煤礦一共有九個挖渣班組,另外還有兩到三個挖煤班組。再加上管理人員,該煤礦的運輸團隊共140-150人。一個好的翻斗車司機,保吃住月薪約7500元;挖掘機司機的月薪則可達1.2萬元。

由此計算,該煤礦一年僅運輸車隊的司機費用在千萬元以上,運營管理成本高企。

“三台無人駕駛的翻斗車,至少可以節省六個司機的成本。”劉少賓說,最重要的是降低了安全隱患。

“要是人員安全出問題,不是罰錢那麼簡單,要停礦,負責人恐怕要負刑事責任。”劉少賓說。

此外,還有一個業界現實是,少有年輕人願意來礦上當大車司機,招工變得越來越難。

在這些因素的促使下,無人駕駛礦車開始在中國礦山商用了。

商用無人駕駛營運主要分兩塊,一塊是公共道路,主要是高速公路等幹線運輸重卡的無人駕駛;一塊是受限制區域,包括像港口、礦山、短途無人配送、城市及園區環衛等。

其中,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。

據陳龍介紹,中國礦區運輸類無人駕駛有3000多億元的市場規模,礦車無人化的前後端改裝亦有3000多億元的規模,預計未來市場會有爆發式增長。

商用元年

提到無人駕駛,不得不提到一個教父級的人物——王飛躍。

自上世紀80年代末開始,王飛躍先後擔任NASA/RPI空間探索智慧型機器人系統中心系統集成驗證主管、美國紐約州製造與生產力轉移中心網路分析主管,後成為NASA/UA本地行星資源利用空間工程研究中心無人系統主管與空間機器人首席研究員,亦是美國亞利桑那大學機器人與自動化實驗室主任、複雜系統高等研究中心主任等。

1998年,王飛躍與學生及同事一起,寫了全球第一本關於挖掘和裝載無人車的英文專著。


全球第一本關於挖掘和裝載無人車的英文專著。圖源:路透社
 

王飛躍還與卡特彼勒、小松及全球最大礦商必和必拓合作,研究露天銅礦的無人駕駛和自動化技術,亦為在西澳大利亞開礦的中國公司設計了無人挖掘、裝載和運輸方案。

後來,王飛躍回國研究平行駕駛,並推動無人駕駛落地。慧拓智慧就是王飛躍的孵化公司之一。

王飛躍認為,以挖掘、裝載和運輸為主的採礦作業自動化,仍是無人駕駛技術最合適、最靠譜的應用領域。

陳龍表示,在礦區封閉的運輸道路內,礦車在相對固定的路線上進行點對點運輸,這對無人礦車來說,屬於在相對明確的“硬規則”下進行自動化操作。

慧拓初期運營的無人翻斗車,副駕駛會坐著一位安全員負責檢查和糾錯。若運行出現故障或錯誤,可以立即切換成手動模式,也可以在遠端控制中心內,由監控員同步在模擬駕駛器上,對著電腦螢幕完成糾錯操作。

監控中心同步模擬駕駛器。攝影:周小颺
 

礦車通過感測器和雷達收集資料,形成記憶並優化演算法,可以越來越自動適應隨天氣變化的礦區道路。

陳龍是中國最早一批無人駕駛玩家。他認為早些年(2008-2014年)在國內做無人駕駛,比較難以獲得國家項目支持。

這一情況,在近年開始改變。

2015-2018年上半年,隨著AI以及各方面條件越來越成熟,資本陸續入局無人駕駛領域。此間,中國政府也陸續頒佈鼓勵礦山資訊化、數位化和無人化建設的發展規劃。

在資本和政策的雙重利好下,入局的玩家們逐漸增多,除了慧拓智慧之外,還有踏歌智行、易控智駕等科技創業公司。

徐州工程機械集團有限公司(下稱徐工集團)、內蒙古北方重工業集團北方股份公司(下稱北方股份,600262.SH)、中國中車這些大型國有裝備企業,亦在搶灘無人駕駛。

中國中車在這方面涉入較早,20175月生產了240噸礦用自卸車,受到南美市場歡迎,並獲得必和必拓智利分公司2019-2025年採購90台該礦車的訂單。

業內認為,今年可以被稱為中國無人駕駛礦車商用元年。

除寶利煤炭採用了無人駕駛礦車外,其他礦山也開始了嘗試。

1010日,徐工集團稱,其露天礦山無人駕駛運輸系統示範工程首批無人裝備,在中國黃金集團完成裝配。

北方股份也在今年年初推出了名為NTE120AT的無人駕駛電動輪礦車,載重110噸,並在上半年進行試運行。

除慧拓智慧外,踏歌智行、易控智駕、拓疆者等礦區無人化解決方案提供商,也均在今年開始了測試或運營。

此外,中國重汽和陝西同力重工也在無人駕駛礦車上投入佈局。

大規模運行仍是挑戰

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,2011年,其無人礦車投入商業運營,目前已在全球運營200多台;小松的無人駕駛卡車則在2008年就已投入商用。

在第二屆中國國際進口博覽會(下稱進博會)期間,卡特彼勒展位元工作人員告訴介面新聞記者,目前卡特彼勒關注的重點,是整個礦山無人化。

該人士對介面新聞記者稱,這並不是件容易的事。“礦山的無人化背後,是相當多的人工在後臺提供技術支援和運營。”該人士稱。

“無人礦車不會自己從一個點行駛到另一個點。”該人士說,關鍵需要靠人與車在管理上的配合。

據介面新聞瞭解,卡特彼勒的無人駕駛礦車,最早和有人駕駛的車隊混編在一起運作。經過幾年混編試驗後,發現無人礦卡能提高效率、節省成本、降低安全隱患,此後才逐漸用無人礦車替代有人礦車。

卡特彼勒自動化產品經理負責人Joe Forcash曾表示,無人駕駛礦車能提高效率、減少安全隱患,但礦業主們也要接受一個現實:無人礦車的價格很貴。

在大宗商品價格低迷時,礦主們首要考慮的是改善資產負債表、節省開支。對於無人礦車的投入,一般選擇大宗商品價格不錯的時候。

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,但目前數量仍較為有限。

像蚱蜢象一般的無人礦車,奔跑在礦業巨頭們一望無際的礦山中。其中,以FMG的應用力度最大,目前運營的數量為100多台。

英澳礦商力拓集團認為,相比人工駕駛,無人駕駛礦車約能降低15%的成本。目前,其在四個礦山中採用了73輛小松的無人駕駛礦車。

相較國外,一位不願透露姓名的國內業內人士稱,中國國內的科研院校、製造企業以及礦山業主,目前正在集中探索無人駕駛礦車製造,較少關注整個礦山的無人化。

據陳龍介紹,目前國內玩家的商業模式主要有三種:一是做礦車前裝,為車企提供無人化的原始設備;二是與運輸車隊合作,將已有的卡車進行改造,即後裝;三是與礦山和設備商合作,在運輸方面取得技術分成。慧拓智慧實施的是第一種和第二種模式。

陳龍稱,對於國內企業而言,未來大規模運營幾十台礦車,將是一大挑戰。

根據“先行者”卡特彼勒的經驗,從幾台礦車到幾百台礦車的跨越,不是技術挑戰,更多的是人工配合與管理的挑戰。

上述卡特彼勒人士稱,卡特彼勒的經驗是,派駐員工和礦山方、設計院三方一起長期合作,在生產管理上進行對接,為其提供運營方案或者培訓。

“你看到的工作團隊,根本分不清哪些是礦山的員工、哪些是卡特彼勒的。但他們是一個團隊,都在提供後臺支持。”該人士稱。