在矿山无人驾驶领域,国外发展领先于国内,目前 已进入较为成熟的商业化运营阶段。
从上世纪 90 年代开 始,美国、加拿大、澳大利亚、德国等发达国家不断加大 在露天矿山开采自动化、信息化等方面的研究投入,纷纷 发起采矿自动化计划,具有代表性的企业有卡特彼勒(美 国)、小松(日本)等工程设备制造商和第三方独立无人 驾驶技术提供商 ASI(美国)。经过十余年发展,自 2008 年起,露天矿无人驾驶逐步进入商业化部署时期,矿山无 人驾驶企业开始了与大型矿业巨头,如力拓、必和必拓、 FMG 等的合作,为其提供无人驾驶矿卡技术改造和运维 服务。
目前卡特彼勒和小松部署的无人驾驶运输系统设备 数量超过 1400 台套,运输物料超过 130 亿吨。ASI 作为 独立第三方技术提供商,可提供面向不同厂家车型的通用 线控改造方案,部署数量也达到近百台规模。从应用模式 上看,卡特彼勒和小松主要针对自己的车队提供自动驾驶解决方案,卡特彼勒也提供小松 930E 矿卡的改装方案。 ASI 主要为其他品牌或型号的矿卡提供后装自动驾驶方案。 此外,日立、利勃海尔、别拉斯等厂商的露天矿无人驾驶 技术也正从试验走向商用。现阶段,矿卡的无人驾驶技术 在北美、西澳、南非等地均已初步实现。
根据卡特彼勒和小松的公开运营数据,露天矿应 用无人驾驶技术后运输成本降低 15%、轮胎寿命提高 40%、运输效率提高 30%,无人驾驶产生的经济效益明 显。在车路云一体化软硬件系统方面,卡特彼勒研发了 “MineStar”系统。目前,澳大利亚所罗门铁矿运营的无 人驾驶卡车为 60 辆,累计运量超过 2.5 亿吨,有人驾 驶卡车为 12 辆。无人驾驶卡车每天作业为 23.5 小时, 用于点检及加油时长 0.5 小时,与有人驾驶卡车相比,无 人驾驶卡车每天多作业2-3小时,年作业时间近7000小时, 可提高生产效率 20%-30%。同时,无人驾驶卡车也有效 地避免了因驾驶员疲劳和误操作而引发的事故。
国家高度重视无人驾驶发展。近年来,无人驾驶技 术已在国内的公共交通、出租车、港口运输、封闭园区运 输、露天矿山、环卫、干线物流、末端物流配送等领域进 入常态化测试或常态化运营阶段。在露天矿山领域的无人 驾驶方面,虽然我国矿区无人驾驶起步较晚、渗透率较低, 但发展速度较快。2017 年,洛钼集团三道庄矿在国内率 先使用基于 4G 网络的无人采矿设备(远程操控模式)。 2018 年 8 月,北方股份 MT3600 自卸卡车在白云鄂博矿 区进行了国内第一辆无人驾驶卡车试验。2019 年 7 月,航天重工与国家能源集团合作,对露天煤矿矿用卡车进行 了无人化升级改造,并在黑岱沟露天煤矿和哈尔乌素露天 煤矿开展了矿用卡车无人驾驶工业试验运行。
2020 年, 伯镭科技助力酒钢西沟矿实现国内首例集“车、铲、钻、 锤”为一体的联合作业,同时实现了国内首例“无安全员” 的无人驾驶矿卡夜间生产。2021-2022 年,霍林河南矿、 华能伊敏、宝日希勒等都开展了很多这方面工作,在推 动无人驾驶落地应用方面开展了重要的探索。2023 年 10 月,易控智驾助力新疆天池能源南露天矿实现 203 台 无人驾驶矿卡运行,成为国内单体矿山车辆规模最大的无 人驾驶项目,并超越 FMG Chichester 单矿 108 辆的记录 成为新的全球第一。
随着低温、高海拔等严苛条件下的露 天矿区无人驾驶技术陆续得到突破并实现常态化运营,越 来越多的露天矿区开始选用无人驾驶解决方案。近几年, 以易控智驾、中科慧拓、踏歌智行、伯镭科技、路凯、华 为等为代表的无人驾驶服务商陆续获得露天煤矿无人驾驶 纯电或混动矿卡订单,并分别与优势企业深度绑定合作, 在新疆、内蒙古等地开展多项无人矿卡大规模应用项目, 进而形成了提供技术服务和提供运营服务等不同的商业模 式。随着全球化深入发展和“一带一路”等国家战略的推 进,优势厂商也开始联合矿卡主机厂和能源、矿业类央国 企,向海外市场进军。
截至 2024 年 9 月,我国已部署无人驾驶矿卡的露天 煤矿主要分布在新疆、内蒙古、山西和陕西。其中,新疆 部署无人矿卡车辆数最多,达 938 辆,全区内已部署无人 矿卡的露天煤矿共 18 处。代表煤矿新疆天池能源南露天 煤矿拥有目前全球最大的单矿无人驾驶车队,目前共部署 370 辆无人矿卡,其中 310 辆为增程宽体车,60 辆为燃 油宽体车,已全部完成“去安全员”。内蒙古部署无人矿卡的露天煤矿数量最多,共 30 处,部署各类车辆数共计 533 辆。山西、陕西两地煤矿以井工矿为主,露天矿数量 较少。 从企业角度来看,国家能源集团已实现 12 处露天煤 矿的 461 台卡车具备无人驾驶功能的部署,累计运行里程 超 700 万公里,运输量超 5500 万立方米,平均运行效率 达有人驾驶的 87.3%,最高可达 96%。