中新經緯5月23電 (薛宇飛)在全國大部分地區都已經進入初夏時節時，5月中旬的內蒙古呼倫貝爾市依然倍感涼意，盡管如此，仍有不少人頂著大風趕往郊外的伊敏露天礦，他們正在見證全球首個百臺無人電動礦卡的投運。
中新經緯在現場看到，100臺無人駕駛電動礦卡在開采區里完成直行、轉彎、倒車等動作，當坐在鏟車里的反鏟司機點擊“一鍵入場”功能后，無人駕駛電動礦卡可以實現自動對位，車輛停靠誤差在厘米級。等車斗裝滿、一聲鳴笛后，無人電動礦卡會按照規劃路線將土壤運送到幾公里外的堆場。
中國華能方面介紹，這是全國首個取消駕駛室的無人礦卡，除了節省人工和能耗、創下無人駕駛電動礦卡領域全球三項紀錄外，運輸效率達到了人工的120%。
“試一試”
位于內蒙古呼倫貝爾市的伊敏露天礦 中新經緯 薛宇飛攝
隸屬于中國華能的伊敏露天礦，是中國最大的露天礦之一，核準生產能力3500萬噸/年。相較于其他煤礦，露天礦的開采難度相對較低，但需要大規模開展剝離表層土壤、巖石等工作，這中間，就面臨著運輸安全、成本、能耗等問題。
伊敏露天礦礦長舒應秋表示，中國絕大部分露天礦都采用單斗卡車供應，伊敏露天礦雖然有半連續供應、連續供應，但卡車供應每年完成的產量占比在90%左右。目前，每天在現場運行的大大小小卡車有300臺左右，如何防范交通運輸風險，是露天礦高質量發展亟待解決的問題。
據了解，每輛卡車需要4名司機進行一天三班倒的作業，上千名司機的運輸作業關乎安全生產的重要環節。伊敏露天礦冬季平均氣溫達零下22攝氏度，最低氣溫可達零下40攝氏度以下，高寒環境也給設備穩定運行、人員作業安全帶來挑戰。
伊敏露天礦無人電車運維部副主任吳榕真對中新經緯說：“從行業看，露天礦很大一部分事故都集中在運輸環節。”
舒應秋表示，伊敏露天礦是20世紀70、80年代中國國內首批建設的露天礦之一，現在很多職工都陸續到了退休年齡，尤其是卡車司機，勞心勞神，工作強度大，身體健康差，屬于艱苦崗位，卡車司機崗位補員也較為困難。根據相關規定，一級標準化露天煤礦剝離外委單位不能超過兩家，從2025年起采煤環節也禁止使用勞務派遣人員，這些都推高了人力成本。
舒應秋還稱，卡車的燃油消耗是煤炭生產成本變動成本的重要組成部分，像伊敏露天礦，每天的柴油消耗在7至8萬噸，燃油費用能占到變動成本的50%左右，節能降耗、提質增效是露天礦需要解決的問題。
在問題導向下，“無人駕駛+電動”的新型卡車成了最佳解決方案。舒應秋說：“前一段時間，在網上有一個很熱議的話題：人類偉大成就的來源是什么？網友最共鳴的一個答案就是：試一試。”
從2020年開始，中國華能開展礦用重卡以電代油、無人駕駛等方面的實踐，這些經驗和數據，論證了無人電動礦卡的技術可行、經濟合理和安全可靠。之后，中國華能、徐工集團、華為公司、國網公司等組建創新聯合體，共同打造全球首個零碳、無人、智能的露天礦運輸系統。
“華能睿馳”無人電動礦車 中新經緯 薛宇飛攝
2023年2月28日，第一臺無人電動礦車正式下線，后幾經更迭升級。2024年11月，這款被命名為“華能睿馳”的無人電動礦車最終對外亮相。華能蒙東公司黨委書記、董事長李樹學表示，團隊攻克了高寒環境下純電驅、智能換電、多模態感知融合等關鍵技術研究，創下無人駕駛電動礦卡領域全球最大噸位、最快運行速度、最低運行溫度三項紀錄。
中新經緯看到，這些無人駕駛電動礦車體型高大，足有兩三個成人的身高，通身以白色為主，具備90噸載重能力；這些車輛是全國首個取消駕駛室的無人礦卡，傳統車輛駕駛室的位置被裝載上564千瓦時的磷酸鐵鋰電池組，即便是在長期高寒的環境下，這些電池也能夠保障車輛在滿載情況下行駛50公里。
吳榕真說：“與家用電動汽車相比，50公里的續航看似不高，但要知道，華能睿馳體型大、載重高，有這樣的續航里程已經很不錯。”
“人控”走向“智控”
百臺無人電動礦卡在伊敏露天礦投入編組運營 受訪者供圖
5月15日，中國華能方面宣布，全球首個百臺無人電動礦卡集群“華能睿馳”在伊敏露天礦正式投入編組運營。
百臺投用是什么規模？2024年11月，中國煤炭工業協會信息化分會等單位發布的《露天煤礦無人駕駛技術應用發展報告》(下稱報告)顯示，截至2024年9月，中國已有超50個露天煤礦實現無人駕駛礦卡的應用部署，無人駕駛礦卡數量達到1510輛。
在此之前，9臺無人電動礦卡已在伊敏露天礦編組運行一年多時間。
據了解，2023年7月末，9臺無人電動礦卡在伊敏露天礦開展編組測試。2023年9月25日至27日，開展了連續72小時的編組效率驗收，在同工況下，無人電動礦卡的效率達到人工作業效率的100%。
為了驗證耐低溫性能，9臺無人電動礦卡又在極寒工況下開展72小時的低溫環境運行測試。在測試期間，現場溫度低至零下40度，9臺車一共剝離土方1萬余立方米，驗證了車輛的可靠性。2024年4月舉行的聯合驗收結果顯示，無人電動礦卡單次循環平均作業時間為13分23秒，有效作業時長平均為21.73小時/天，達到人工作業時長的120%，總作業車數1170車次。
無人電動礦卡高效的編組運行，離不開華為云商專車無人駕駛方案“車-云-網”的協同。
中新經緯看到，華能睿馳周身安裝有毫米波雷達、激光雷達、攝像頭等設備，讓車身四周具備360度范圍的冗余覆蓋。這種設計，最大程度地降低了感知盲區帶來的漏檢風險，可在50米之外檢測到直徑30厘米的障礙物。
在礦山作業，避免不了會出現風沙、揚塵、團霧等天氣。這種情況下，無人電動礦車可以基于深度學習的沙塵建模監測能力以及多源多模特征全融合感知算法技術，有效應對沙塵場景，在低照度環境下實現40米可見。
車端智能，還體現在遇到顛簸道路自動降速、車轍均衡碾壓、車體防陷車脫困控制系統等方面。例如，由于華能睿馳載重較大，長期往返行駛會導致礦區路面產生較深的車轍，可能會影響車輛行駛安全，為此，全棧式無人駕駛方案通過車端控制算法，實現車轍均衡碾壓，大幅減少車轍的產生。
云端智能的應用，則有效減少碰撞事故及作業等待時間，相比人工調控實現運營效率提升20%，故障率下降至10%以下。
實際操作中，由于作業面位置頻繁變化，無人電動礦卡怎樣做到精準定位？吳榕真介紹，云端根據每臺車回傳的最新眾包數據，持續更新環境情況，若排土區的排土線后移，擋土墻的高度、厚度或裝載區的裝載位發生變化，云端將自動生成準確的卸載點與裝載點位，提前規劃裝排土路線，支撐車輛精準停靠在不規則、動態變化的排土場。該技術支持作業面地圖的分鐘級更新，大大簡化了日常地圖生成維護工作量。
在網絡端，伊敏露天礦是全球首個5G-A無人露天礦，5G-A網絡可以對無人駕駛的行車線路進行精準網絡覆蓋，滿足500Mbps大上行與20毫秒低時延，為無人駕駛礦卡的高清視頻回傳和云端調度提供網絡支撐。
華為公司常務董事、華為云BU CEO張平安表示，該項目的成功，加速推進了露天礦從“人控”走向“智控”。這不僅是中國在5G、云、AI、新能源技術創新融合的燈塔，也是中國人工智能從C端走向行業，解難題、做難事的一次創新。
無人礦卡規模化應用迎拐點？
無人電動礦卡在伊敏露天礦作業 受訪者供圖
100臺有人駕駛礦車同時開動，需要100名司機，而100臺華能睿馳的作業，僅需要6個人坐在辦公室監控。伊敏露天礦副礦長趙耀忠對中新經緯說：“在運輸過程中出現落塊、車輛停車不到位時，工作人員就會遠程臨時接管車輛，實現挪車等動作。”
根據測算，100臺無人電動礦卡的投用，將讓伊敏露天礦實現降本增效。
相較于外委剝離有人駕駛車輛，按照投運100臺華能睿馳、每臺車的年運輸量24.5萬立方米計算，單車可以節約能耗費用約15.8萬元；單位成本6.5元/立方米，較外委剝離的單價降低13.3%，年節約剝離費用2450萬元。
在成本控制方面，華能睿馳總體運維成本與現有的外圍剝離全口徑成本基本持平，并低于國內其他礦山的無人駕駛成本15%左右。環保效益方面，以100臺無人電動礦卡計算，每年可以減少柴油消耗約1.5萬噸，減少二氧化碳排放約4.8萬噸。同時，伊敏露天礦礦區安裝有大量的光伏發電設備，實現了無人電動礦卡運輸環節的零碳排放。
舒應秋表示，在未來三到五年，伊敏露天礦計劃投用300臺至500臺無人電動礦卡，逐步縮減或者替代外委作業量。在中國華能的推動下，還可以將經驗及技術直接復制到其他礦區，實現集團內部的成果轉化。
無人礦卡的市場規模正在不斷壯大。
前述報告顯示，中國露天煤礦礦卡數量約30000輛，并呈穩步提升態勢。報告預計，到2024年末，無人駕駛礦卡將達到2500輛，較2023年實現翻倍。未來，隨著露天煤礦數字化轉型加速，無人礦卡增長將持續高速。
中國工程院院士、煤炭無人化開采數智技術全國重點實驗室主任王國法認為，目前，中國露天礦運行的無人駕駛礦卡已經超過全世界所有礦山運營的無人礦卡數量，百噸級無人駕駛礦卡成為無人化、電動化、大型化、國產化融合后當前最經濟實用的選擇，礦卡無人駕駛的規模化應用拐點已經到來。
上述報告顯示，中國露天煤礦無人駕駛礦卡市場主要由方案廠商、主機廠商和IT廠商三類企業構成，其中，方案商整體市場份額接近80%，傳統主流主機廠商市場份額約為15%，部分大型IT廠商也紛紛涉足該領域。
華為是該市場的參與企業之一。華為油氣礦山軍團露天礦總經理邵琦對中新經緯表示，只有大規模商用，無人礦卡的單車成本才能下降，經濟效益才會提升，整個生態的營造，需要更多礦卡公司、無人駕駛技術公司的參與。預計在未來數年，無人礦車將會大規模在中國礦山中應用。
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責任編輯：魏薇 常濤
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