我国露天煤矿无人驾驶及新能源卡车发展现状与关键技术

针对我国露天煤矿受外包运营模式影响而存在的由半连续、连续工艺向间断工艺倒退、由大型化设备向小型化设备倒退的趋势,提出采用无人驾驶矿用卡车、新能源卡车可以实现露天煤矿安全高效、节能环保运输。鉴于我国无人驾驶矿用卡车正处于试验测试阶段,适应恶劣天气及矿山恶劣环境能力差,以及我国新能源矿用卡车研发处在产业化前期,受电池重量、循环寿命、充电速度及电池性能等因素制约的现状,认为,无人驾驶矿用卡车应注重研发非结构化道路无人驾驶感知融合技术、规模化运营智能调度技术及智能协同控制技术、露天矿山时变场景匹配关键技术、高可靠性、高算力无人驾驶计算平台、大型矿用卡车关键部件、基于数字孪生的设备健康管理技术等;大型矿用新能源卡车应致力于高电量、大功率、长寿命动力电池研发关键技术、极端天气下纯电动矿用卡车研发及应用关键技术、载重100 t以上纯电动矿用卡车研发关键技术等。     

矿用卡车无人驾驶系统实现方式及效益优势分析

介绍了露天矿矿用无人驾驶技术发展现状及总体技术构架,阐述了矿用无人驾驶系统在露天矿采装、运输、排卸3个关键生产环节实现方式及在各工艺间的衔接,论述了矿用无人驾驶系统在智能卡车调度、燃油消耗、轮胎管理、安全管理、优化开采工艺参数等方面给露天矿带来的经济效益及社会效益。     

西湾露天煤矿110t大型矿山卡车无人驾驶系统关键技术

为了实现露天煤矿大型矿用卡车无人驾驶的目标,神华西湾露天煤矿设计一套集云、管、端的智能化矿山卡车无人驾驶系统,包含智能感知、智能避障、机器人驾驶系统、通讯网络平台与集群卡车调度5大关键技术,基于多系统异构数据的融合,初步实现了矿山卡车自主装卸,自主寻迹驾驶,智能避障等,实现地面调度指挥中心远程控制露天煤矿作业区车队"无人化"开采,树立了我国煤矿行业无人驾驶的新标杆。     

露天矿无人驾驶矿用卡车排土边缘警戒线更新方法

针对露天矿排土场的排土边缘警戒线频繁变化而导致的无人驾驶矿用卡车排土安全问题,提出了一种基于点云数据的露天矿无人驾驶矿用卡车排土场模型及排土边缘警戒线更新方法。首先,通过机载雷达对露天矿排土场进行点云数据采集,然后采用保留关键区域特征的方法简化排土场点云数据;其次,通过判断点云数据高程变化,计算出需要更新的模型区域,并通过软件更新模型变动区域;最后对点云数据进行区域微分纬度分割和数据拟合,计算出排土边缘警戒线。通过对洛阳钼矿露天排土场数据进行模型构建及边缘警戒线更新仿真,验证了警戒线更新方法可以有效规避无人驾驶矿用卡车排土安全事故。     

矿用无人卡车国内外研究现状及关键技术

分析了国内外露天矿山用卡车无人驾驶技术发展现状,详细介绍了露天矿山卡车无人驾驶关键技术;通过分析对比前装线控和后装线控两种技术路线的优缺点以及超声波雷达、毫米波雷达、激光雷达、4D光场智能感知系统、红外传感器、视觉传感器等环境感知技术的优缺点;提出多传感器高度融合将是露天矿山卡车实现全天候环境感知的发展方向。通过分析对比惯性导航系统、GNSS差分定位技术、车联网定位技术、电子地图定位技术、视觉传感器等定位导航技术的差异,指出多定位技术融合是露天矿山无人驾驶卡车定位方式的必然选择。结合露天煤矿的生产实际,提出将现有的无人驾驶各种技术算法与露天矿山标准作业流程有机融合是实现卡车无人驾驶的必由之路。最后指出无人驾驶卡车应用5G技术是露天矿山安全生产的关键和核心,是无人驾驶的必备技术。     

纯电动矿用卡车在露天煤矿的应用

为了推动纯电动矿用卡车在露天煤矿工况条件下的应用,分析了纯电动矿用卡车试生产数据及其运行过程中存在问题,并与燃油卡车进行优劣比较。结果表明：纯电动矿用卡车的电池运行成本优势不明显,现阶段还不宜大批量应用;随着纯电动矿用卡车技术研发加速推动,未来几年将会得到广泛的应用。     

无人驾驶技术在新疆天池能源南露天煤矿的应用

为提高露天煤矿的智能化水平,实现矿山少人化、无人化的建设目标,新疆天池能源南露天煤矿引进无人驾驶技术,开展现场工程实践与理论分析;以新疆天池能源南露天煤矿为研究对象,介绍了矿用卡车无人驾驶系统的技术架构和系统构成,论述了露天煤矿无人驾驶的建设内容和现场运行效果、存在问题以及后期建设规划。结果表明：新疆天池能源南露天煤矿无人驾驶双编组双班运行技术的成熟,有效地提升露天煤矿采剥作业效率和安全管理能力。     

露天矿卡车无人驾驶测试基地建设构想

为推动露天矿山的智能化升级,使露天矿山卡车无人驾驶技术尽快进入大范围落地应用阶段,分析了目前我国露天矿山进行矿卡无人驾驶技术研究测试与应用的现状;提出了专业化测试基地建设的构想,为露天矿山无人驾驶技术的成熟转化提供了可行途径。     

露天矿山无人驾驶技术及系统架构研究

结合我国露天矿山无人驾驶卡车系统开发及应用现状,梳理了露天矿山无人驾驶场景、技术及系统架构。分析了露天矿山协同作业场景,包括3种道路形态及6种露天矿设备协同作业场景。总结了无人驾驶定位、感知及路径模型算法技术及无人驾驶系统平台架构和作业流程。无人驾驶系统的开发建设投入应用,是大型露天矿山实现智能化的一个重要组成部分。     

矿用卡车轮胎修补技术

由于矿用卡车轮胎在运输成本中所占的比例较大,在所有损坏的轮胎中可修补轮胎的数量又占到了10％以上,文中结合轮胎车间两年来对矿用卡车轮胎的修补技术和经验,以630E卡车全钢子午线轮胎的修补为例,阐述了矿用卡车轮胎的修补过程和修补工艺,为其他使用矿用卡车的矿山,在轮胎修补方面提供一定的技术参考和借鉴.     

基于TOF相机的露天矿卡车装载体积测量实验研究

TOF相机作为新兴技术设备,在三维建模、体积计算等方面具有良好的应用前景。针对露天矿山多个环节都涉及到的矿用卡车装载计量的需求,为了更进一步提升矿用卡车装载计量评价效果,本研究利用TOF相机进行矿用卡车装载体积计量的方法。该方法首先采用TOF相机提取矿用卡车的点云,然后使用cloudcompare对点云进行降噪、分割等预处理,构建矿用卡车的点云表面模型,并对装载前后的点云模型进行配准,最后计算矿用卡车的装载体积,并且同时提供了2种矿用卡车装载体积计算的方法。实验室环境下对矿用卡车模型装载体积进行多次测试,同真实体积相比,平均误差小于5%。     

矿用卡车示宽灯改造应用分析

随着露天矿产量及规模不断加大,矿用卡车也越来越大型化,卡车运行管理已成为露天矿生产安全主要方面。由于卡车行驶中盲区较大,且车体较大,尤其夜间作业,存在较大的安全风险,一旦发生安全事故会造成巨大的生命和财产损失。通过对矿用卡车夜间作业状态分析,提出矿用卡车示宽灯改造方案,在哈尔乌素露天煤矿应用实施,有效降低了卡车发生安全事故的概率及维护成本,也为露天矿安全、高效生产提供了保障。     

无人驾驶矿卡线扫描传感器布设高度优化

为推进国内智慧矿山建设,解决露天矿无人驾驶环境感知这一关键技术中传感器布设相关参数较少的问题,利用满足视距要求的竖曲线计算公式,结合露天矿道路设计规范,研究了露天矿无人驾驶矿用自卸卡车行驶至3种等级下的露天矿道路凸形竖曲线遇到障碍物时能安全停车制动的视线高度,即露天矿无人驾驶矿用自卸车传感器的最低布设高度。此外还分析了可视范围内道路端固定装置的合理高度范围。研究表明:我国大型露天矿常用矿卡的最低布设高度范围为2.2～3.3 m;不同等级露天矿道路的凸形竖曲线上固定装置的最佳布设高度为0.8～1.67 m。研究结果可为采用间断工艺生产的露天矿安全运输提供设计参数支持。     

5G三频混合组网在西湾露天煤矿智能化建设中的应用

基于智能矿山矿用卡车和电铲实现无人驾驶、辅助设备平地机和推土机实现远程操控、矿坑排水实现远程监控、实现煤炭连续开采业务的大带宽、广覆盖、低时延网络需求,研究了5G高、中、低3个频段混合组网方案,并在西湾煤矿进行了实际应用。结果表明：低频能够很好实现露天矿采坑全覆盖,满足无人驾驶控制类业务需求;高频能够实现大带宽,满足电铲远程操控多摄像头视频拼接业务;中频能够兼顾各项目基本的视频和控制类业务需求。     

神华集团“矿用卡车毫米波雷达防碰撞系统”达到国际领先水平

正近日,神华集团完成"矿用卡车毫米波雷达防碰撞系统"项目的研发与应用,经中国煤炭工业协会鉴定,该项目研究成果在矿用卡车防撞方面达到国际领先水平。该项目自主研发了雷达波调制和解调的硬件电路和软件DSP算法技术,成功研制出适用于露天矿卡车防撞的24 GHz车载毫米波雷达、雷达控制器和自动刹车系统,集成高频雷达探测技     

矿用重型卡车充电机测试平台设计与制作

目前国内外矿用重型卡车24 V供电系统均采用蓄电池组供电,而矿用重型卡车蓄电池组的充电完全依靠独立的24 V充电机进行。24 V充电机是矿用重型卡车充电系统的核心装备,而目前哈尔乌素露天煤矿尚未有矿用重型卡车充电机专业检测装置,只能通过装车进行测试是否完好,严重地降低了充电机维修效率,充电机测试平台的制作有效的提升了矿用重型卡车充电机检修效率。     

纯电动矿用卡车车架拓扑优化设计

分析了纯电动矿用卡车车架轻量化的必要性,并建立卡车车架设计空间有限元模型,选择矿用卡车行驶的极端工况作为约束条件,设置体积最小化为目标函数,通过拓扑优化得到车架设计边界。考虑整车布置和功能,完成了矿用卡车车架的结构设计。设计的车架通过有限元分析校验,表明轻量化后的卡车车架动静态特性符合卡车使用条件。     

“宽体”卡车在胜利东二号露天煤矿的应用

通过对胜利东二号露天煤矿外委卡车使用数据的收集,从宽体卡车优势、油耗分析、宽体卡车劣势3个方面比较分析了常见矿用"窄体"与"宽体"卡车的优劣势,为矿用宽体卡车的发展提出了优化建议。     

矿用卡车超载的危害和预防

结合矿用电动轮自卸卡车的构造原理,对卡车的实际载重、卡车的故障进行对比分析,从卡车运行的技术、经济、安全角度全面分析总结了超载的危害,并在设备使用、维修等方面提出预防措施。     

矿用卡车总体造价的优化分配方法研究

根据矿用卡车的总体方案设计特点，提出了矿用卡车方案设计过程中设计资源与使用效能之间关系的描述方法，并在其基础上，以矿用卡车的可靠性为目标，建立了矿用车总体方案设计过程中的资金优化配数学模型。