在內(nèi)蒙古霍林郭勒市南露天煤礦的采掘工作面,隨著巨型電鏟舒展鋼鐵巨臂,滿載的煤巖平穩(wěn)傾瀉進(jìn)一臺(tái)綠色“鋼鐵巨獸”的寬大車廂——與傳統(tǒng)礦用車截然不同,這臺(tái)龐然大物沒有駕駛室,首尾造型渾然一體,車身兩側(cè)的電池艙與警示信號(hào)燈規(guī)整排布。裝載完成后,車輛無需掉頭調(diào)整方向,徑直以倒車端為車頭平穩(wěn)駛向卸料點(diǎn),全程無人員操作、無柴油轟鳴,只有電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的低沉聲響回蕩在礦坑間。
近日,由北重集團(tuán)北方股份與內(nèi)蒙古電投能源南露天煤礦聯(lián)合攻關(guān)六年打造的AT150,經(jīng)專家組嚴(yán)格評審,順利通過不間斷作業(yè)考核,成功投入運(yùn)行,成為全國首臺(tái)投運(yùn)的百噸級(jí)純電雙向無人駕駛礦用自卸車,標(biāo)志著我國礦山重載運(yùn)輸裝備在高端化、智能化、綠色化賽道上實(shí)現(xiàn)了全球領(lǐng)跑。
六年磨一劍:從零起步啃下核心技術(shù)“硬骨頭”
時(shí)間回溯至2021年,當(dāng)項(xiàng)目正式啟動(dòng)時(shí),擺在研發(fā)團(tuán)隊(duì)面前的是一片無人涉足的技術(shù)“無人區(qū)”。作為全國首款百噸級(jí)純電雙向無人駕駛礦用自卸車,AT150沒有成熟的技術(shù)路線參考,從整車構(gòu)型、驅(qū)動(dòng)控制到能量管理、無人駕駛?cè)诤希恳粋€(gè)核心環(huán)節(jié)都是從零起步。
“傳統(tǒng)礦卡的設(shè)計(jì)邏輯已經(jīng)沿用了幾十年,要做雙向行駛、純電驅(qū)動(dòng)再加無人駕駛,相當(dāng)于把整車架構(gòu)全部推翻重來。”項(xiàng)目負(fù)責(zé)人王飛宇回憶,研制初期團(tuán)隊(duì)從最基礎(chǔ)的整車架構(gòu)定義入手,反復(fù)開展仿真分析與方案迭代,光是構(gòu)型方案就推翻了十余版。2024年1 月,詳細(xì)設(shè)計(jì)方案通過專家評審,理論構(gòu)想正式轉(zhuǎn)入工程實(shí)現(xiàn)階段。
礦山現(xiàn)場的試制調(diào)試,是對技術(shù)方案最嚴(yán)苛的考驗(yàn)。南露天煤礦冬季最低氣溫跌破零下30攝氏度,夏季地表溫度超過50攝氏度,重載顛簸、粉塵彌漫的作業(yè)環(huán)境,對每一個(gè)零部件都是極限挑戰(zhàn)。樣車組裝期間,研發(fā)團(tuán)隊(duì)扎根礦區(qū)數(shù)月,白天跟著車輛跑現(xiàn)場采集數(shù)據(jù),晚上在臨時(shí)板房里調(diào)參數(shù)、改算法,逐一攻克重載工況下的控制延時(shí)、信號(hào)干擾、低溫動(dòng)力衰減等工程難題。
雙向行駛功能的開發(fā),是整條攻關(guān)鏈上最難啃的“硬骨頭”。雙向行駛意味著車輛沒有固定的“車頭”與“車尾”,整車動(dòng)力學(xué)與單向行駛礦車截然不同,驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)從架構(gòu)到算法都要推倒重來。項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)扎根作業(yè)一線,針對礦山運(yùn)輸?shù)娜珗鼍肮r反復(fù)優(yōu)化四輪驅(qū)動(dòng)與四輪轉(zhuǎn)向的耦合算法,光是重載下坡、高速轉(zhuǎn)向的場景測試就做了上百次。
2025年8月完成單車功能測試,同年12月順利進(jìn)入多車編組運(yùn)行測試;2026年3 月底至5月初,AT150圓滿完成連續(xù)高強(qiáng)度不間斷考核,作業(yè)過程中系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn),能耗指標(biāo)優(yōu)于設(shè)計(jì)預(yù)期,六年攻關(guān)終于把圖紙上的藍(lán)圖變成了礦坑里穿梭作業(yè)的現(xiàn)實(shí)。
驗(yàn)收會(huì)上,專家組對車輛動(dòng)力系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向、懸掛性能、無人駕駛決策、動(dòng)力電池等核心指標(biāo)進(jìn)行了全面核驗(yàn),一致認(rèn)為項(xiàng)目各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到設(shè)計(jì)要求,同意通過驗(yàn)收。
六大首創(chuàng)集成:重新定義百噸級(jí)無人駕駛礦用車技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)
作為全球礦用車領(lǐng)域的標(biāo)桿性產(chǎn)品,AT150核心競爭力,來自六大領(lǐng)域的原創(chuàng)性技術(shù)突破,每一項(xiàng)都直擊目前礦山運(yùn)輸?shù)男袠I(yè)痛點(diǎn)。
最直觀的突破來自雙向行駛構(gòu)型。AT150采用全電驅(qū)動(dòng)、全輪轉(zhuǎn)向的雙向?qū)偌軜?gòu),徹底取消了車頭與車尾的物理界限,車輛兩端均可作為行駛方向,在狹窄作業(yè)面內(nèi)無需大半徑掉頭即可雙向通行,重載工況下的機(jī)動(dòng)性與作業(yè)效率大幅提升。“過去卸料點(diǎn)掉頭要小心翼翼倒好幾次,現(xiàn)在卸完料直接反向開,一趟能省好幾分鐘。工作平盤面積可以減小1/3,大大節(jié)省了開采成本。”南露天煤礦機(jī)電礦長李忠飛,對于三班倒連續(xù)作業(yè)的礦山而言,效率提升和開采成本的降低帶來的產(chǎn)量增益十分可觀。
動(dòng)力電池技術(shù)的突破,是車輛適應(yīng)極端環(huán)境的核心支撐。針對北方高寒礦區(qū)的氣候特點(diǎn),研發(fā)團(tuán)隊(duì)攻克寬溫域電池適配技術(shù),在國內(nèi)首次為百噸級(jí)礦卡配套搭載半固態(tài)動(dòng)力電池,系統(tǒng)支持3.4 兆瓦、900伏快速充電,可在-30℃至50℃的極限溫度范圍內(nèi)穩(wěn)定工作,徹底解決了傳統(tǒng)鋰電池低溫容量衰減、高溫安全風(fēng)險(xiǎn)的行業(yè)難題。
全流程無人駕駛則實(shí)現(xiàn)了礦山運(yùn)輸?shù)谋举|(zhì)安全升級(jí)。依托國內(nèi)首套雙向無人駕駛決策系統(tǒng),AT150可完成自動(dòng)裝載、自主行駛、精準(zhǔn)卸料、自主避障、自動(dòng)泊車的全閉環(huán)無人作業(yè),徹底將駕駛員從粉塵彌漫、顛簸的作業(yè)環(huán)境中解放出來。標(biāo)準(zhǔn)化的智能算法不受疲勞、情緒、光線影響,從源頭規(guī)避了人為操作失誤與違規(guī)風(fēng)險(xiǎn)。
除此之外,多軸協(xié)同轉(zhuǎn)向控制、獨(dú)立懸掛減振技術(shù)、高效能量管理系統(tǒng)等創(chuàng)新,共同構(gòu)成了AT150的技術(shù)護(hù)城河。經(jīng)現(xiàn)場實(shí)測核算,該車單位產(chǎn)量能耗費(fèi)用較同噸位傳統(tǒng)柴油車降低65%,每年可大幅削減柴油消耗及二氧化碳、氮氧化物等污染物排放,在經(jīng)濟(jì)性與環(huán)保性上實(shí)現(xiàn)了雙重跨越。
AT150成功投運(yùn)只是一個(gè)新的起點(diǎn),北方股份將以該項(xiàng)目為契機(jī),繼續(xù)錨定“高端化、智能化、綠色化、國際化”發(fā)展方向,致力于成為“具有全球競爭力的礦山運(yùn)輸系統(tǒng)解決方案提供商”,以自主創(chuàng)新為驅(qū)動(dòng),為全球礦業(yè)綠色可持續(xù)發(fā)展貢獻(xiàn)中國智慧與中國方案。
