小时候,我曾有一种不切实际的幻想,那就是觉得开大卡车是一件非常酷的事情。长大后才了解到,开着大卡车不管干啥都是非常辛苦的营生。
在露天矿场,就有一种工作是驾驶矿山卡车。他们的工作环境可以说是非常恶劣了:夏季热浪滚烫、酷暑难耐;冬天飞雪连天、寒风凛冽,再加上矿山道路特有的尘土飞扬,这一切都诉说着矿卡司机的艰辛。
这工作环境可不是一般人能受得了的
(图:shutterstock)▼
不过,也许就在不远的未来,矿山卡车司机们将不必再忍受这些,他们可以更体面地在办公室完成工作。而这背后则是矿山车辆的电动化、无人化与智能化。
上三楼,开大车
说起矿山卡车,我们印象最深的就是那种好几层楼高、能装好几百吨矿石的巨型自卸式矿山卡车了。一般的自卸卡车跟这种巨无霸相比,就跟一辆玩具车似的。 大型露天矿场用这种巨型矿卡,归根结底是为了降低成本。这样一辆“巨无霸”运量顶好几辆常规卡车,摊下来每吨物料的运输成本就能更低。 比一比,才知道究竟有多大 (图:壹图网)▼
虽然巨型矿卡油耗量很恐怖,但考虑到其装载能力,油耗反而更经济。就好比波音747客机油耗比双发客机大,但摊到每位乘客身上之后,成本反而更低,这背后是同一个道理。
不仅如此,专为矿山行驶设计的矿卡装配了比两个人还高的巨型轮胎,它能够更好地适应恶劣的路况,车辆牵引力与爬坡能力也是常规自卸卡车不能比的。 矿卡的轮胎直径普遍可以达到3米左右 (图:壹图网)▼ 在过去,这种巨型矿卡市场一直被以美国卡特皮勒、日本小松,还有白俄罗斯的别拉斯等外国品牌的产品占据。不过,这几年中国企业频频发力,也推出了不输给它们的巨型矿卡。 要说价格么,一辆就得一个小目标 都说这两年中国新能源汽车非常能打,实际上在矿卡这个细分赛道,中国企业也在努力搞纯电的新能源矿卡。 相比纯烧油或者油电传动,纯电矿卡的使用成本低得多,而且在工作时没有碳排放和污染物排放,工作噪音低,不光环保,对矿卡司机的工作环境也更友好。 印尼矿场中使用的徐工集团纯电矿车 (图:壹图网)▼
既然纯电矿卡有这么多优点,你可能会认为,拉着一百吨矿石的纯电矿卡肯定特别费电,车上的大电池充电也慢,不赶趟啊。
恰恰相反,拉同样多物料的纯电矿卡续航远远超过燃油矿卡。纯电矿卡空载上山,下山满载时靠动能回收充电,搞不好跑这么一趟都不怎么费电。 现在,国产矿卡还搞出了换电功能,跑没电了直接去换电站把大电池一换,又能“满血”出去跑。
有了自己的“大力神” 除了巨型矿卡,露天矿山还有一种巨型“大力神”挖掘机——斗轮式挖掘机。一般的挖掘机只有一个铲斗,铲完了司机要控制挖机往卡车上装,然后再去挖下一铲子。 斗轮式挖掘机的能耐,体现在其斗轮上安装的一整圈铲斗,这就好比是手上拿着四个勺子去吃冰淇淋——谁抢得过? 超级大斗轮,感受一下 (图:图虫创意)▼ 以全球最大的“巨无霸”斗轮式挖掘机Bagger 293为例,其斗轮上安装有多达18个铲斗,每个铲斗容积15立方米,工作时斗轮旋转,不停挖掘,再通过旁边的传送带把挖出来的土石运走。 这效率,用“一天挖掉一座山”来形容也毫不过分,那可真是愚公闻之落泪,智叟看了沉默。 宛如小山一般的Bagger 293,工作时仅需5名操作员,与一堆挖掘机同时工作相比,人力成本可省太多了,是真正的“大国重器”。 工作中的Bagger293 (图:YouTube-Giga Gear Galaxy)▼
到了2024年,这样的“大国重器”我们也有了,尽管目前还是“Mini”版本的。中国一重与中国煤科沈阳研究所先后在这个细分领域取得突破,推出了包含露天煤矿用斗轮挖掘机在内的解决方案。
特别是中国煤科沈阳研究所的斗轮式挖掘机,还将出口到乌兹别克斯坦,为该国的露天油页岩矿提供完整的挖掘解决方案,其中的核心便是我们自主研发的斗轮式挖掘机。 沈阳所的这台“大切割力紧凑型轮斗挖掘机”设计有18个铲斗,每个铲斗的容积为0.4立方米,每小时的生产能力高达3900立方米。 这台轮斗挖掘机已在国内矿业项目中完成组装和试运营 进一步推动了露天矿开采核心装备的国产化进程 (图:sasac.gov.cn)▼ 当然,这一数据比起世界第一的德国Bagger 293还有不小的差距。但中国在很多细分领域的突破都是这样,先求有、再求好,小步快跑,不知不觉就跑到世界前列了。也许将来我们国家也能造出《流浪地球》里的那种超级“巨无霸”挖掘机。 有了这么一个大家伙,生产效率真能提高不少 (图:shtterstock)▼ 中国在采矿领域的野心还不止于矿山机械,从2024年开始,已开始从政策层面推动矿山的智能化、无人化。 假以时日,矿工满身煤灰、在伸手不见五指的矿坑里以命相搏的采矿方式,将成为历史,露天矿山的卡车长龙也将没有一名司机,大家都在冬暖夏凉的办公室里体面地工作。
卡车没人自己跑 要让卡车自己跑,说白了就是搞卡车的高阶智驾,把原本需要司机判断的启停、加减速、避障、转向、装卸等工作交给智驾,这背后是5G、人工智能、物联网的通力协作。 过去的矿山卡车司机也将转变为集控工与调度员,在中控室远程监控这些无人矿卡。 矿企的技术人员可在智能控制中心实现远程操控 (图:壹图网)▼
目前,我国正处在矿山无人驾驶卡车快速发展阶段。截至2024年9月,我国已在超过50个露天煤矿部署了无人驾驶矿卡,数量达1510辆,到2024年底,这一数字将会上涨至近2500辆。
在矿卡无人驾驶这个超级细分的小领域内,国内80%的市场份额是由易控智驾、中科慧拓等方案商掌握的,而剩下约15%左右才是徐工、三一这样的传统矿卡主机厂。 中科慧拓的矿车无人驾驶系统 在煤炭、冶金、有色金属等多个领域得到运用 (图:waytous.com)▼ 现在大家经常听到国产新能源车高阶智驾L2、L3这样的等级,实际上在无人驾驶矿卡领域也有L0到L4一共5级的智驾等级划分。 L0就是完全由人来驾驶、不含一点无人智驾成分,而L4则是完全无人驾驶,并且无需人工进行干预。目前国内已部分实现L3级别无人驾驶,即仅在特定条件下需要少量人工介入干预。 矿山卡车无人驾驶的优势,在于可以突破气候与时间的限制,全天24小时不间断工作(除了充电或换电时间),既能大幅降低人力成本,又能改善工人的工作条件。 在露天煤矿中作业的易控智驾无人驾驶矿卡 目前已实现常态化7×24小时连续无人化生产作业 (图:eacon.com)▼
矿工一直是个高危行业,尤其是煤矿矿工,用踩着钢丝跳舞来形容一点也不过分。仅在2020年一年,我国煤矿就发生了122起事故、死亡225人,这个数字背后的是一个个破碎的家庭。
而在不远的将来,不论是地下矿井还是露天矿场,都不再需要矿工冒着生命危险去生产,这正是科技与生产力发展的终极目标。