崎嶇的礦山路：無人礦卡的那些難題與智變

圖片來源@視覺中國

文 | 腦極體

前些日子，東三省拉閘限電，長江三角洲許多工廠開始進入“做二休五、做一休六”等程序，限電、停產是許多省市年關將近進行能耗雙控的主要舉措，電力供應問題嚴峻。無論是因為火電的燃料——煤炭能源的短缺，還是因為“雙碳”與能耗雙控的強制約束，在現實層面都無不反映出能源危機情況愈發嚴峻，清潔能源、綠色能源、可持續發展是未來經濟發展的主要宗旨。

而在能源礦產方面，截至2018年底我國已探明有儲量的礦產173種，礦山十萬多處。煤炭探明儲量為17085億噸、鐵礦852億噸、銅礦11443億噸，鋅礦量18755億噸、水泥用石灰岩1432億噸。

在礦區能源開採運用中，礦車是這些資源轉運中最為重要的工具之一。在自動駕駛技術如火如荼的發展中，落地應用的深根也扎進礦區中開花結果。我們知道自動駕駛容易在封閉的園區、礦區中落地，據悉，經過最近幾年的發展，礦山自動駕駛的滲透率緩慢不足2‰。礦卡的規模化發展遇到了什麼難題？礦卡在智慧化之路有什麼新的變化，礦山的無人化程序徐徐開展，礦卡的市場趨勢目前是什麼情況？這些問題都值得探索和討論，我們一起透視一下無人礦卡將怎樣駛向智慧礦山的深處。

無人礦卡落地緩慢

據辰韜資本資料，國內礦山自動駕駛市場規模超千億。露天煤炭和鐵礦的土方剝離運輸市場規模大概分別在450億/年、150億/年左右，每年新車銷售帶來的自動駕駛升級市場規模約為58億/年，僅這三項帶來的自動駕駛市場規模總額就達到了658億/年。如果再加上其他礦產市場規模總額超千億。

雖然礦產可預測的市場規模比較大，但是礦區是自動駕駛落地應用的一個比較特殊的場景，礦區封閉路況簡單，但其多風、嚴寒、危險，惡劣的環境，也給自動駕駛技術的落地帶來了考驗。一般而言，礦區的作業流程涵蓋勘探、採掘、運輸、裝卸等。從如今行業玩家的發展業務來看，“運輸”環節多為礦區自動駕駛企業的發展著力點。國內的自動駕駛企業中，主要有百度、慧拓智慧、躍薪時代、易控智駕、希迪智駕等玩家。

百度 Apollo與華能伊敏煤電公司在2020年開始聯合打造無人化礦用卡車、自動駕駛智慧排程平臺等。目前，兩家公司已經完成伊敏露天礦白天和夜間作業測試，無人礦卡已經實現了自主導航、自主解除安裝、主動避障等功能，可在多岔路口、複雜路況進行無人駕駛。煤礦運輸作業已經實現了“採—運—排”的自動化流程，可實現24小時三班倒連續作業，並保證在全工況條件下自動作業效率達到人工水準。

躍薪時代是一家聚焦無人礦卡生產與技術的公司，目前在洛陽的洛鉬採區內已經落地130臺純電動無人礦卡。易控智駕定位礦山無人駕駛，在2020年開始在西北某大型露天煤礦試運營，其主要的方向是做礦區中的寬體車為主，目前已經投入十二輛車開始運輸。而慧拓智慧與航天重工、神寶能源聯合在內蒙古極寒礦區（最低零下50℃）實現無人礦卡24小時不間斷作業，在今年6月正式進入工業化執行。

這些相對來說跑在前面的行業內無人礦卡公司也是礦卡市場目前的縮影。現下礦卡的市場處於早期的發展階段，技術領先的企業開始與礦區展開合作試執行，實現落地商業化的企業較少，因為礦區特殊的地理條件和環境等，對於很多企業說，是個比較難進入有門檻的行業，測試執行等不像乘用車那樣容易方便測試，礦區不是隨隨便便就可以進入測試的行業，礦區的准入門檻難拓展對於一些剛起步的小企業來說較為困難。

礦山的無人化運輸程序整體來說還是發展較為緩慢，主要的模式除了寬體車、礦卡之類的自主運輸外，也有一人掌控多輛車的遠端操控模式，而這也是露天礦場無人化運輸的典型場景。

在礦區作業的正常運轉情境下，礦卡、挖掘機、推土機等多種機械工程車輛在規劃好的路徑實現自動駕駛模式下的協同作業。而一旦發生故障或者危險預警，在控制中心的遠端司機就會接管車輛，透過控制中心的操控將車輛移至安全區域，而這樣的排程模式也是現下礦場中的主要方式。

在一些道路固定的場景中礦區會選擇運用無人礦卡來運輸資源，而在一些複雜的山路上就得需要使用有人礦卡，無人礦卡與有人礦卡的協作也是現階段礦區主要應用的方案，在叢集排程系統的統籌下，有人礦車與無人礦車可進行協同作業，共同提升礦山的生產效率。

礦區選擇協同作業也意味著無人礦車的單方運用在實際落地過程中面臨困境，無法滿足實際的工程需求，其規模化的商業落地面臨不少的挑戰。

規模化發展任重道遠

礦卡的規模化商用，目前主要存在三個難題：

1.技術的通用性和可靠、安全性存在問題。

一是在不同的礦區礦卡會因為一些特有的情形出現故障，比如金屬礦石的電磁特性會影響毫米波雷達的使用效能，高寒礦山地區的溫度會影響電氣電子的穩定性。二是礦區的環境複雜惡劣，粉塵飛石等對於無人礦卡的感知層方面威脅極大，落石多的礦區砸到感知裝置的機率極大影響其安全性。

2.改造的成本較高。

對於礦區來說，改造無人駕駛礦卡的成本在數十萬和百萬之間，規模改造的話成本高昂，我們國家的礦區整體呈現分散的狀態，小礦區的規模數量較多，成本投入較高的話，對於一些小礦區來說礦卡無人化改造不會被作為備選項。

3.行業的標準和法律問題需要明確。

礦區是對安全問題高度關注的領域，自動駕駛技術在工業工程車類的落地應用中，行業的標準和法律規範等還未有成熟的規範系統，一旦發生事故後的權責問題難以明晰，行業內需要快速推進工業領域的自動駕駛行業標準體系。

礦卡的無人駕駛技術成熟度不僅限制礦卡的安全性，也限制其開啟進入礦區的市場能力，能否提升到較高水平，從而拓展到地形情況差異較大礦山，形成較高的可複製性是礦卡企業需要共同努力的方向。規模化的落地意味著商業模式的成熟，基礎的通用性、安全性、成本等問題亟需解決才有可能全面落地。

目前，礦場的運輸方案選擇的是無人礦卡和有人駕駛的礦卡共同作業，短時間內也將保持這個選擇，在這些挑戰與困境無法解決之前，利益最大化的選擇是兩者的協同作業，這是礦山目前智慧化逐步推進的重要支撐和趨勢。

在礦區，運輸是為剝採環節服務的，因此，運輸只有跟剝採無縫銜接才是有意義的。而這意味著，無人駕駛公司需攻克無人駕駛技術，也要懂不同礦區內各種工程機械裝置之間的聯通互動，而這些技術得以正常執行的基礎就是5G網路的搭建。

礦卡駛向5G+電動化方向

在礦區，4G和各類短距無線通訊技術已經得到廣泛地運用，隨著5G通訊網路的快速發展，礦山的智慧化程序中5G網路的身影不斷在各大礦區中出現。礦卡與其他工程車輛的協同以及司機遠端操控礦卡等常見的場景中，都需要無時延、大頻寬的5G網路。無論是對於礦區人與人、人與裝置、裝置與裝置等之間的聯通互動等，都給予了便捷性和質的提升。無人礦卡在AI與5G網路的加持下，經過行業內的測算，相比有人礦卡，平均每臺無人礦卡一年可以增加700小時的運營時間，生產效率提高30%。

除了AI與5G外的智慧變化，礦卡也向著電動化的方向發展。關注新能源車輛的讀者都瞭解，“全面新能源倒計時”已經啟動。乘用車的電動化程序加快有目共睹，奧迪宣佈2026年停售燃油車；大眾隨後也表示計劃在2035年之前停止在歐洲銷售燃油車。除了汽車廠商紛紛宣言，也有許多國家開始考慮禁售傳統燃油車，並且公佈了明確的時間表，荷蘭、德國、印度等計劃在2030年，英國、法國計劃在2040年停售燃油車；而中國臺灣和海南分別表示在2040年和2030 年停售燃油車。汽車徹底走向電動化，燃油車逐漸進入到被淘汰的局面，而在工業領域中的工程裝置機械車中這樣的趨勢也開始展現。

當前，智慧礦山、綠色礦山是國家產業政策主要推動的戰略方向，而礦卡目前大多以燃油車為主，在禁售燃油汽車進入倒計時的背景下，燃油工程機械車被電動化替代是確定的趨勢。無論是從成本（在礦用卡車整個生命週期，燃油成本佔比通常在40%以上）還是能源的綠色運用等角度來看，無人礦卡的電動化將會是廠商主要發力的方向。降低燃料的成本是礦卡商和礦場運營者共同的訴求，燃料的解決方案，將跟礦車智慧化電動化趨勢高度關聯。

無論是電池廠商還是自動駕駛廠商的落地與發展動向，我們都可以發現這個趨勢。寧德時代在2020年目光開始向礦區中轉移，在6月投資三千萬給礦區無人駕駛公司躍薪智慧，並與躍薪智慧成立合資公司躍薪時代新能源科技，專注電動化無人礦卡和無人礦山技術研發。12月與宏大爆破工程集團等合資成立了宏大時代，定位於礦山領域的電動化解決方案提供商，服務礦山領域客戶的重卡、工程機械、儲能等業務的電動化專案，並且宏大時代已經有了礦用電動寬體車的樣車。

無人駕駛公司希迪智駕在今年四月釋出了純電無人礦卡，並且表示自家的純電無人礦卡也即將在國內的多個礦山中開始落地，寧德時代作為其動力電池供應商提供動力支援。而躍薪時代於2020年6月在焦煤集團中下線投入50臺純電動無人礦卡。電動化的落地使用已經徐徐展開，不過對於一些負載重向上爬坡的情景，電動無人礦卡並不具備優勢。

電動化的使用場景通常是在一些礦山內下坡使用，下坡所需的動力需求較少，並且下坡可以使用電機回收能量用來制動，在這個過程中，既可以發電也可以緩速制動，只要坡度合適滿載下坡發電量甚至可以滿足車輛空載上坡，這樣的節能方式礦企當然期待歡迎。據研究機構測算，藉助電動化及智慧化，可實現礦區裝置的合理高效排程，無人綠色智慧礦山解決方案的全面應用將提升礦山生產效率約30%。

在招工難的缺人大勢和“安全與效率”需求增長的情境下，礦企總的來說還是非常有意願擁抱智慧改造技術。以自動駕駛技術應用來說，技術落地可行，行駛路線固定、行駛限速嚴控等場景特徵，使得礦山裡的自動駕駛更容易實現，無人礦卡也可以解決用工難的缺口問題，為仍在一線工作的工人創造更安全的作業環境，礦卡司機不用在落石多和容易坍塌的礦區內提心吊膽。

搭乘5G，工業機械裝置工程車和礦卡的互聯協同與控制有了智慧飛躍，礦山裡的自動駕駛在礦區數字化的程序中向陽而疾馳，安全與生產力的提升給礦區的整體效益帶來變革，也為我們創造出越來越多的社會價值。