無人化礦用卡車、自動駕駛智能調度平臺已落地

前些日子，東三省拉閘限電，長江三角洲許多工廠開始進入“做二休五、做一休六”等進程，限電、停產是許多省市年關將近進行能耗雙控的主要舉措，電力供應問題嚴峻。無論是因為火電的燃料——煤炭能源的短缺，還是因為“雙碳”與能耗雙控的強制約束，在現實層面都無不反映出能源危機情況愈發(fā)嚴峻，清潔能源、綠色能源、可持續(xù)發(fā)展是未來經濟發(fā)展的主要宗旨。

而在能源礦產方面，截至2018年底我國已探明有儲量的礦產173種，礦山十萬多處。煤炭探明儲量為17085億噸、鐵礦852億噸、銅礦11443億噸，鋅礦量18755億噸、水泥用石灰?guī)r1432億噸。

在礦區(qū)能源開采運用中，礦車是這些資源轉運中最為重要的工具之一。在自動駕駛技術如火如荼的發(fā)展中，落地應用的深根也扎進礦區(qū)中開花結果。我們知道自動駕駛容易在封閉的園區(qū)、礦區(qū)中落地，據悉，經過最近幾年的發(fā)展，礦山自動駕駛的滲透率緩慢不足2‰。礦卡的規(guī)?；l(fā)展遇到了什么難題？礦卡在智能化之路有什么新的變化，礦山的無人化進程徐徐開展，礦卡的市場趨勢目前是什么情況？這些問題都值得探索和討論，我們一起透視一下無人礦卡將怎樣駛向智慧礦山的深處。

無人礦卡落地緩慢

據辰韜資本數據，國內礦山自動駕駛市場規(guī)模超千億。露天煤炭和鐵礦的土方剝離運輸市場規(guī)模大概分別在450億/年、150億/年左右，每年新車銷售帶來的自動駕駛升級市場規(guī)模約為58億/年，僅這三項帶來的自動駕駛市場規(guī)?？傤~就達到了658億/年。如果再加上其他礦產市場規(guī)?？傤~超千億。

雖然礦產可預測的市場規(guī)模比較大，但是礦區(qū)是自動駕駛落地應用的一個比較特殊的場景，礦區(qū)封閉路況簡單，但其多風、嚴寒、危險，惡劣的環(huán)境，也給自動駕駛技術的落地帶來了考驗。一般而言，礦區(qū)的作業(yè)流程涵蓋勘探、采掘、運輸、裝卸等。從如今行業(yè)玩家的發(fā)展業(yè)務來看，“運輸”環(huán)節(jié)多為礦區(qū)自動駕駛企業(yè)的發(fā)展著力點。國內的自動駕駛企業(yè)中，主要有百度、慧拓智能、躍薪時代、易控智駕、希迪智駕等玩家。

百度 Apollo與華能伊敏煤電公司在2020年開始聯合打造無人化礦用卡車、自動駕駛智能調度平臺等。目前，兩家公司已經完成伊敏露天礦白天和夜間作業(yè)測試，無人礦卡已經實現了自主導航、自主卸載、主動避障等功能，可在多岔路口、復雜路況進行無人駕駛。煤礦運輸作業(yè)已經實現了“采—運—排”的自動化流程，可實現24小時三班倒連續(xù)作業(yè)，并保證在全工況條件下自動作業(yè)效率達到人工水準。

躍薪時代是一家聚焦無人礦卡生產與技術的公司，目前在洛陽的洛鉬采區(qū)內已經落地130臺純電動無人礦卡。易控智駕定位礦山無人駕駛，在2020年開始在西北某大型露天煤礦試運營，其主要的方向是做礦區(qū)中的寬體車為主，目前已經投入十二輛車開始運輸。而慧拓智能與航天重工、神寶能源聯合在內蒙古極寒礦區(qū)（最低零下50℃）實現無人礦卡24小時不間斷作業(yè)，在今年6月正式進入工業(yè)化運行。

這些相對來說跑在前面的行業(yè)內無人礦卡公司也是礦卡市場目前的縮影?，F下礦卡的市場處于早期的發(fā)展階段，技術領先的企業(yè)開始與礦區(qū)展開合作試運行，實現落地商業(yè)化的企業(yè)較少，因為礦區(qū)特殊的地理條件和環(huán)境等，對于很多企業(yè)說，是個比較難進入有門檻的行業(yè)，測試運行等不像乘用車那樣容易方便測試，礦區(qū)不是隨隨便便就可以進入測試的行業(yè)，礦區(qū)的準入門檻難拓展對于一些剛起步的小企業(yè)來說較為困難。

礦山的無人化運輸進程整體來說還是發(fā)展較為緩慢，主要的模式除了寬體車、礦卡之類的自主運輸外，也有一人掌控多輛車的遠程操控模式，而這也是露天礦場無人化運輸的典型場景。

在礦區(qū)作業(yè)的正常運轉情境下，礦卡、挖掘機、推土機等多種機械工程車輛在規(guī)劃好的路徑實現自動駕駛模式下的協同作業(yè)。而一旦發(fā)生故障或者危險預警，在控制中心的遠程司機就會接管車輛，通過控制中心的操控將車輛移至安全區(qū)域，而這樣的調度模式也是現下礦場中的主要方式。

在一些道路固定的場景中礦區(qū)會選擇運用無人礦卡來運輸資源，而在一些復雜的山路上就得需要使用有人礦卡，無人礦卡與有人礦卡的協作也是現階段礦區(qū)主要應用的方案，在集群調度系統(tǒng)的統(tǒng)籌下，有人礦車與無人礦車可進行協同作業(yè)，共同提升礦山的生產效率。

礦區(qū)選擇協同作業(yè)也意味著無人礦車的單方運用在實際落地過程中面臨困境，無法滿足實際的工程需求，其規(guī)?；纳虡I(yè)落地面臨不少的挑戰(zhàn)。

規(guī)?；l(fā)展任重道遠

礦卡的規(guī)?；逃?，目前主要存在三個難題：

1.技術的通用性和可靠、安全性存在問題。一是在不同的礦區(qū)礦卡會因為一些特有的情形出現故障，比如金屬礦石的電磁特性會影響毫米波雷達的使用性能，高寒礦山地區(qū)的溫度會影響電氣電子的穩(wěn)定性。二是礦區(qū)的環(huán)境復雜惡劣，粉塵飛石等對于無人礦卡的感知層方面威脅極大，落石多的礦區(qū)砸到感知設備的概率極大影響其安全性。

2.改造的成本較高。對于礦區(qū)來說，改造無人駕駛礦卡的成本在數十萬和百萬之間，規(guī)模改造的話成本高昂，我們國家的礦區(qū)整體呈現分散的狀態(tài)，小礦區(qū)的規(guī)模數量較多，成本投入較高的話，對于一些小礦區(qū)來說礦卡無人化改造不會被作為備選項。

3.行業(yè)的標準和法律問題需要明確。礦區(qū)是對安全問題高度關注的領域，自動駕駛技術在工業(yè)工程車類的落地應用中，行業(yè)的標準和法律規(guī)范等還未有成熟的規(guī)范系統(tǒng)，一旦發(fā)生事故后的權責問題難以明晰，行業(yè)內需要快速推進工業(yè)領域的自動駕駛行業(yè)標準體系。

礦卡的無人駕駛技術成熟度不僅限制礦卡的安全性，也限制其打開進入礦區(qū)的市場能力，能否提升到較高水平，從而拓展到地形情況差異較大礦山，形成較高的可復制性是礦卡企業(yè)需要共同努力的方向。規(guī)?；穆涞匾馕吨虡I(yè)模式的成熟，基礎的通用性、安全性、成本等問題亟需解決才有可能全面落地。

目前，礦場的運輸方案選擇的是無人礦卡和有人駕駛的礦卡共同作業(yè)，短時間內也將保持這個選擇，在這些挑戰(zhàn)與困境無法解決之前，利益最大化的選擇是兩者的協同作業(yè)，這是礦山目前智能化逐步推進的重要支撐和趨勢。

在礦區(qū)，運輸是為剝采環(huán)節(jié)服務的，因此，運輸只有跟剝采無縫銜接才是有意義的。而這意味著，無人駕駛公司需攻克無人駕駛技術，也要懂不同礦區(qū)內各種工程機械設備之間的聯通交互，而這些技術得以正常運行的基礎就是5G網絡的搭建。

礦卡駛向5G+電動化方向

在礦區(qū)，4G和各類短距無線通信技術已經得到廣泛地運用，隨著5G通信網絡的快速發(fā)展，礦山的智慧化進程中5G網絡的身影不斷在各大礦區(qū)中出現。礦卡與其他工程車輛的協同以及司機遠程操控礦卡等常見的場景中，都需要無時延、大帶寬的5G網絡。無論是對于礦區(qū)人與人、人與設備、設備與設備等之間的聯通交互等，都給予了便捷性和質的提升。無人礦卡在AI與5G網絡的加持下，經過行業(yè)內的測算，相比有人礦卡，平均每臺無人礦卡一年可以增加700小時的運營時間，生產效率提高30%。

除了AI與5G外的智能變化，礦卡也向著電動化的方向發(fā)展。關注新能源車輛的讀者都了解，“全面新能源倒計時”已經啟動。乘用車的電動化進程加快有目共睹，奧迪宣布2026年停售燃油車；大眾隨后也表示計劃在2035年之前停止在歐洲銷售燃油車。除了汽車廠商紛紛宣言，也有許多國家開始考慮禁售傳統(tǒng)燃油車，并且公布了明確的時間表，荷蘭、德國、印度等計劃在2030年，英國、法國計劃在2040年停售燃油車；而中國臺灣和海南分別表示在2040年和2030 年停售燃油車。汽車徹底走向電動化，燃油車逐漸進入到被淘汰的局面，而在工業(yè)領域中的工程設備機械車中這樣的趨勢也開始展現。

當前，智慧礦山、綠色礦山是國家產業(yè)政策主要推動的戰(zhàn)略方向，而礦卡目前大多以燃油車為主，在禁售燃油汽車進入倒計時的背景下，燃油工程機械車被電動化替代是確定的趨勢。無論是從成本（在礦用卡車整個生命周期，燃油成本占比通常在40%以上）還是能源的綠色運用等角度來看，無人礦卡的電動化將會是廠商主要發(fā)力的方向。降低燃料的成本是礦卡商和礦場運營者共同的訴求，燃料的解決方案，將跟礦車智能化電動化趨勢高度關聯。

無論是電池廠商還是自動駕駛廠商的落地與發(fā)展動向，我們都可以發(fā)現這個趨勢。寧德時代在2020年目光開始向礦區(qū)中轉移，在6月投資三千萬給礦區(qū)無人駕駛公司躍薪智能，并與躍薪智能成立合資公司躍薪時代新能源科技，專注電動化無人礦卡和無人礦山技術研發(fā)。12月與宏大爆破工程集團等合資成立了宏大時代，定位于礦山領域的電動化解決方案提供商，服務礦山領域客戶的重卡、工程機械、儲能等業(yè)務的電動化項目，并且宏大時代已經有了礦用電動寬體車的樣車。

無人駕駛公司希迪智駕在今年四月發(fā)布了純電無人礦卡，并且表示自家的純電無人礦卡也即將在國內的多個礦山中開始落地，寧德時代作為其動力電池供應商提供動力支持。而躍薪時代于2020年6月在焦煤集團中下線投入50臺純電動無人礦卡。電動化的落地使用已經徐徐展開，不過對于一些負載重向上爬坡的情景，電動無人礦卡并不具備優(yōu)勢。

電動化的使用場景通常是在一些礦山內下坡使用，下坡所需的動力需求較少，并且下坡可以使用電機回收能量用來制動，在這個過程中，既可以發(fā)電也可以緩速制動，只要坡度合適滿載下坡發(fā)電量甚至可以滿足車輛空載上坡，這樣的節(jié)能方式礦企當然期待歡迎。據研究機構測算，借助電動化及智能化，可實現礦區(qū)設備的合理高效調度，無人綠色智能礦山解決方案的全面應用將提升礦山生產效率約30%。

在招工難的缺人大勢和“安全與效率”需求增長的情境下，礦企總的來說還是非常有意愿擁抱智能改造技術。以自動駕駛技術應用來說，技術落地可行，行駛路線固定、行駛限速嚴控等場景特征，使得礦山里的自動駕駛更容易實現，無人礦卡也可以解決用工難的缺口問題，為仍在一線工作的工人創(chuàng)造更安全的作業(yè)環(huán)境，礦卡司機不用在落石多和容易坍塌的礦區(qū)內提心吊膽。

搭乘5G，工業(yè)機械設備工程車和礦卡的互聯協同與控制有了智能飛躍，礦山里的自動駕駛在礦區(qū)數字化的進程中向陽而疾馳，安全與生產力的提升給礦區(qū)的整體效益帶來變革，也為我們創(chuàng)造出越來越多的社會價值。

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