Беспилотные самосвалы для работы в карьерах

Беспилотные самосвалы— сравнительно новый вид техники, подразумевающий роботизированное управление транспортом при выполнении разных видов работ. Такие грузовики способны решать разные задачи без участия человека или управляться дистанционно с кабины, которая находится в другом месте.

Ниже рассмотрим, в чем особенности такой техники, приведем особенности наиболее популярных моделей Белаз-7513R, Caterpillar 793F, Komatsu IAHV, Scania AXL. Отдельное внимание уделим потенциальной выгоде и перспективам такого направления.

Для чего нужны беспилотные самосвалы

В отличие от обычной техники, управляемой водителем, роботизированные самосвалы движутся по определенной траектории и не требуют участия человека.

В процессе программирования учитываются разные варианты движения транспорта — подъезд к месту работы и отъезд, погрузочные и разгрузочные мероприятия, движение по определенному участку и т. д.

Беспилотное управление становится возможным благодаря применению спутниковой навигации, а также замене механических связей электрическими. В таких машинах появились интеллектуальные системы управления и проверки, а весь процесс проводится в общем информационном пространстве.

Функционально беспилотный самосвал полезен в следующих случаях:

• работа на шахтах;
• выполнение задач на закрытых стройплощадках;
• перевозка грузов в карьерах и т. д. 

В роботизированных самосвалах вместо кабины для водителя установлен интеллектуальный модуль. Благодаря такой компьютеризации, можно использовать транспорт в круглосуточном режиме и тем самым повысить его эффективность.

Принципы автоматизации автомобиля

Читайте также: Электрические карьерные самосвалы

С ростом спроса на роботизированные системы появляется все больше техники, способной работать без участия водителя.В список входит Белаз-7513R, Caterpillar 793F, Komatsu IAHV, Scania AXL, Volvo HX2, Камаз Neo 5490, и он продолжает пополняться.

Во всех случаях принципы управления имеют много общего, но есть и ряд особенностей, на которых хотелось бы остановиться подробнее, каждая компания идет своим путем. Ниже рассмотрим особенности нескольких основных моделей.

Белаз-7513R

Беспилотные карьерные самосвалы Белаз— инновационная техника, предназначенная для перевозки горной массы по разным типам дорожных покрытий. В зависимости от типа работают дистанционно или полностью в автономном режиме. Первые разработки техники началась в 2010 году, когда компания Белаз совместно с «ВИСТ Групп» создала первый самосвал с дистанционным управлением, электрическим приводом и грузоподъемностью в 130 тонн.
Первые модели ориентировались на поверхности с помощью следующих средств:

• Технологии GPS. Связь со спутниками осуществлялась с помощью антенн, установленных с двух сторон автомобиля.
• Лидары. Система определения дальности и обнаружения света, предназначенная для анализа расстояния.

Непосредственно управление беспилотным самосвалом осуществлялось в дистанционном режиме с помощью пульта. Спустя несколько лет, в 2018-м, появился Белаз-7513R. В нем осталась водительская кабина и функция дистанционного управления.

Важно

Главной особенностью стала возможность эксплуатации без участия человека. Принцип беспилотной технологии лежит в задании определенного маршрута, по которому должно перемещаться транспортное средство.

Разработчики задали основные этапы:

• загрузка;
• движение по определенному участку;
• разгрузка;
• повторение процесса.

Особенностью Белаз-7513R является возможность движения по «челночному» принципу. Это позволяет снизить расходы на износ и на 12% уменьшить время маршрута. Сегодня тестируется следующий вариант беспилотного карьерного самосвала модели «75319» с обновленным двигателем. Здесь установлен мотор с 12 цилиндрами, увеличенным сроком службы и большей экономичности. 
Работа роботизированной техники построена на базе применения следующих технологий:

• GPS и Глонасс;
• ультразвуковые датчики;
• лидары и радары;
• оптическая электронная система.

В комплексе все эти устройства гарантируют максимальную точность работы транспорта. Средняя погрешность не превышает 10 мм. При этом данные о ситуации отправляются к оператору, который сидит в отдельном помещении и контролирует процесс. При этом под контролем одного человека может находиться три-четыре таких машины.

Caterpillar 793F

Не менее популярным является беспилотный карьерный самосвал Caterpillar 793F. Компания отметилась выпуском шестью роботизированных машин еще в 2013-м, а сегодня их число увеличилось до полутора сотен. Как и в рассмотренной выше технике, ориентация на рабочем пространстве происходит за счет лидарной и радарной установок, работающих совместно с GPS системой. Совмещение таких устройств дает общую картину по скорости, расположению и возможным ограничениям для движения.

Данные о перемещении роботизированной техники поступают на главный компьютер в главном офисе предприятия. При программировании создаются четки планы движения техники с определением мест погрузки, перемещения и разгрузки. После запуска программы самосвалы движутся по заданным маршрутам и выполняют определенную работу.

Бортовая система машины контролирует функционирование самосвала, а при выявлении сбоев в работе отправляет авариный сигнал. Если две грузовые машины находится в непосредственной близости друг от друга, выполняется расчет вероятности столкновения автономного транспорта.

При наличии такого риска одна из машин замедляется или останавливается. Главной особенностью системы является возможность точного определения приближения к человеку, что исключает случайный трагический случай. 

Komatsu IAHV

Первые варианты беспилотных самосвалов компании Комацу были опробованы еще в 2005 году на медных рудниках в Чили, а уже спустя год официально появилась системаAHS. Все роботизированные машины комплектовались контроллерами высокой точности, GPS-системой, а также функцией выявления препятствий.
В 2016-м была представлена новая разработка —Komatsu IAHV, которую можно купить вместе с AHS-системой. К главным особенностям машины стоит отнести:

• Полноприводное шасси, в котором все колеса являются управляемыми.
• Возможность перемещения челночным ходом с идентичной скорость, что уменьшает необходимость часто делать развороты. Также экономится время на загрузке и разгрузке.
• Отказ от применения кабины, что позволил использовать все 15 метров самосвала для выполнения работы.
• Применение дизельного мотора Камминз QSK 70 с мощность 2700 «лошадей».
• Трансмиссия с четырьмя электрическими моторами GE 150 AC, а также генератором GE 240.
• Отдельное управление каждого колеса по развороту или вращению. Благодаря этой особенности, удалось свести к минимуму радиус поворота до 15,9 м.

В машине Komatsu IAHV дополнительно предусмотрены сенсоры, установленные на всех беспилотных самосвалах производителя. Функция контроля дорожной ситуации возлагается на функцию слежения, позволяющую сканировать пространство со 100-герцовой частотой. При этом максимальная скорость техники достигает 64 км/ч.

Применение системы AHS позволяет связать между собой беспилотные и обычные самосвалы, которые управляются людьми. Такая совместимость позволяет контролировать рабочий процесс, а также сравнивать параметры работы разного оборудования.

Судя по заявлениям представителей Комацу, применение роботизированной техники существенно повышает безопасность, уменьшает эксплуатационные затраты и расход топлива. Также снижается объем вредных выбросов и растет производительность техники.

Scania AXL

Не меньший интерес представляет беспилотный грузовик Scania AXL. К особенностям этой техники стоит отнести отсутствие кабины, что позволяет на 100% задействовать имеющуюся рабочую площадь транспортного средства. Также в основе техники положен модульный принцип, который уже доказал свою эффективность.
Управление осуществляется, благодаря взаимной работе следующих элементов:

• видеокамеры;
• лидары и радары;
• приемники GPS.

При выполнении заданий грузовой автомобиль Scania AXL получает команду от главного блока. В дальнейшем между системами происходит взаимный обмен информации, что позволяет корректировать движение в случае необходимости.

Особенность Scania AXL— работа на биотопливе, что сводит к минимуму негативные воздействия на природу. При этом по техническим характеристикам беспилотный грузовик не уступает стандартной технике, применяемой в горнодобывающем секторе и строительстве.

Выгода от использования беспилотников

Беспилотные самосвалы предлагают крупным корпорациям, работающим в горнодобывающей сфере, множество преимуществ. К основным можно отнести:

• Более высокая точность работы.
• Отсутствие проблем с плохой видимостью.
• Возможность работы 24/7 без усталости и перерывов на обед.
• Исключение человеческого фактора, который нередко становится причиной ошибок и аварий.
• Способность точно повторять траекторию движения, вплоть до 10 мм.
• Отсутствие страха при выполнении работ на горных развязках в условиях снега и дождя, где любая ошибка может привести к трагедии.
• Снижение количества несчастных случаев и т. д.

Не удивительно, что многие компании внедряют беспилотную технику и стараются заменить ей хотя бы часть своего автопарка. При этом результаты видны в первые месяцы работы. Владельцы отмечают экономию на топливе и оплате труда, а также реальное повышение эффективности работы. Также снижается время окупаемости техники.

Опыт применения показал, что применение беспилотных самосвалов позволяет добиться следующих результатов:

• Рост производительности — 10-20 процентов.
• Снижение потребления горючего — 10-15 процентов.
• Уменьшение затрат на техобслуживание — около 8 процентов.
• Меньший износ резины — от 5 до 15 процентов.

При этом коэффициент применения транспорта повышается на 10-20%.
Но нельзя забывать и о ряде проблем, связанных с внедрением роботизированной техники.

Сюда относится необходимость обучения персонала для контроля и обслуживания таких грузовиков, переоборудование рабочего пространства, а также правовые вопросы, связанные с безопасностью выполнения работ. Вот почему при оценке эффективности нужно учитывать все нюансы, а не только потенциальную выгоду от внедрения беспилотных самосвалов.

Заключение

Несмотря на ряд трудностей, роботизированные грузовые автомобили — уже настоящее и будущее во многих сферах. Это особенно актуально для горнодобывающей промышленности и работы в карьерах, где имеют место большие риски для человека, и имеет место много факторов, мешающих применению классических грузовиков. Вопрос лишь в том, сколько времени займет переход.