无轨胶轮车是现阶段我国煤矿辅助运输的主要手段之一,承担除煤炭运输外的基本所有运输任务,是煤矿生产系统高效运转的重要保障。目前,煤矿矿井辅助运输任务繁重,传统无轨胶轮车运输人工依赖度高,安全隐患大,已无法满足当前高速发展的开采环境需要。
中国煤科常州研究院对煤矿辅助运输的痛点难点问题积极探索,自主研发了“井下辅运车辆自动驾驶”技术,用智能化技术系统性解决了煤矿辅运的关键核心问题,并在煤矿现场实现示范应用。该应用案例也入选了矿山领域机器人典型应用场景。
“井下辅运车辆自动驾驶”技术以井工煤矿无轨胶轮运输机器人为核心,由地面远程管控平台、井下蜂窝车联网系统、矿用智能路侧单元、车载智能感知系统和车载决策控制系统构成,具备井下高精度低时延定位、安全冗余感知、高效精准决策控制等能力,实现井下无人化辅助运输功能。
该技术创新提出了煤矿井下基于蜂窝车联网(C-V2X)和边缘计算(MEC)的井下车路协同技术,搭建井下5G通讯网络和5G+远程管控平台,构建低时延、高宽带、高可靠性的井下C-V2X运行环境,通讯带宽≥50Mbps、传输时延≤10ms,实现机器人“井下-地面”全景交互和应急干预;采用井下路侧单元边缘计算技术,减少车端对算力的需求,实现井下车路协同。创新设计井下LiDAR-IMU-UWB多源融合车规级定位导航技术,研制完成基于车端UWB标识卡的“类GNSS”定位导航系统,定位响应时延≤100ms,综合定位精度≤50cm,解决井下环境动态目标定位精度低的技术难题。
该技术在国家能源集团宁夏煤业有限责任公司红柳煤矿I01采区2号煤辅运巷实现示范应用。全长3km的自动驾驶实现常态化运行,累计安全运行里程超1000km;单车人工成本减少20万元/年以上,安全事故发生率为0,相关路段建设的车联网网络提升了井下运输效率20%以上,辅助运输环节的自动化水平显著提升,减人提效作用明显。