
新能源礦卡徐工XGE110行駛在西芒杜鐵礦礦區。
本文圖片均由受訪企業供圖

無人駕駛礦卡正在運輸物料。
當前,全球零碳智慧礦山建設加速落地,更經濟、更智慧、更綠色的新能源礦用卡車迎來廣闊的市場空間。
礦卡的電動化適配性較強,車輛在固定兩點間往返,上下坡路段固定且對稱,上坡耗電、下坡通過能量回收自行補電,一天運營下來節能可觀。在寬體自卸車這一細分領域,中國企業已佔據全球市場領先地位,正憑藉智慧技術與新能源技術的深度融合,成為全球零碳智慧礦山建設的重要力量。
性能穩定耗能更低
西芒杜鐵礦,位於西非幾內亞的原始森林中,被業界視為全球儲量最大、品質最高的鐵礦之一。這裡森林與山地環繞,8.4公里重載下坡路段坡度較大,對礦卡的轉向、續航和整車可靠性提出了較高要求。
面對複雜情況,由徐工集團開發的新能源礦用自卸車XGE110交出一份亮眼的成績單:重載下坡工況下能量回收率超85%,單次充放電循環連續作業40—48小時續航665至798公里。
“這款礦卡載重量70噸,採用並聯雙電機,通過多動力源交替換擋實現動力不中斷,從而保證車輛緊急制動、坡路行駛的安全性。”徐工集團礦山機械研究院技術專家徐東閣介紹。
山海之外,中國西南某礦山,一輛輛身披“青山綠”的XGE110正沿著礦區道路往返穿梭。“換了電動礦卡後,費用省一大截,開車還沒尾氣,駕駛室安靜又乾淨。”一位礦區老師傅説。
新能源礦卡的突出優勢,在經濟環保。“綜合坡度5%的工況下,按照年工作5000小時計算,單車年用電成本大約12萬元,而同噸位柴油礦車一年費用近70萬元。”徐東閣説,使用清潔能源的礦卡,每年需要維保的次數也顯著下降,綜合算下來,用幾年能省出一台車。
下坡動能回收是新能源礦卡節能的關鍵環節。據介紹,徐工開發的電/氣耦合多級制動控制技術,能通過多源信息識別和預測工況,據此優化能量回收策略,效率較行業水準提升15%。
無人駕駛勢頭正盛
提起無人駕駛,人們的目光多聚焦在城市道路;而在礦區,無人駕駛技術同樣在加速落地。截至今年6月底,中國無人駕駛礦用運輸車自動駕駛系統累計出貨近8500台(套),年內累計出貨有望突破萬台(套)。
礦區道路條件複雜,加之天氣多變,施工常受影響。無人駕駛礦卡可依據預設路線和任務指令,精準完成礦石、礦渣等物料的運輸任務,即便在雨天、霧天、低溫環境中也能穩定運行。借助鐳射雷達、感測器、攝像頭等設備和高精度定位,車輛還能實現自動避障、自主規劃路線、行駛意圖預測等功能。
在內蒙古華能伊敏露天礦,由徐工集團與華能蒙東等企業聯合打造的200台純電動無人駕駛礦卡已經投入規模化運營;在山東、廣西等多地露天礦山,徐工集團的無人駕駛工程機械也廣泛投用。
不同無人化廠家對新能源礦卡的介面、信號、權限要求各異,給無人化方案實施提出了難題。“對此,我們重新對線控底盤進行統型設計,開放一級介面,基本實現一套底盤多品牌適用,支撐後續無人化的快速接入。”徐東閣説。
針對不同區域的地質與氣候條件,工程師還會對礦卡進行適應性升級,保持高出勤率和作業效率。例如,中國西南某礦區多坡道、多彎道、多雨水,工程師對接近角、離去角等底盤參數進行調校,兼顧礦卡的通過性與靈活性;阿聯酋等地氣溫較高,工程師相應對散熱器和冷卻技術進行優化;在低溫場景,礦卡的PTC加熱功能將發揮作用。
徐工集團相關負責人介紹,目前,XGE110已出口至巴西、印尼等10余個國家,獲得許多海外客戶的肯定。
著力於標準和方案輸出
新能源礦卡規模化落地,考驗的不只是單車品質,還有產供鏈協調能力和全生命週期服務能力。
而產供鏈的短板,可能就藏在一個小小的配套部件中。徐東閣介紹,隨著無人化方案普及,整車轉向系統需要配套一款進口部件。然而,這款部件的採購週期長達3—6個月,遠遠趕不上寬體車行業45天的交付週期。
為了解決難題,“集團組建團隊啟動自研工作,研發國產替代部件,預計年內將進行裝車試驗,為無人化方案的快速交付和降低成本留出空間。”他説。
縱觀全球,國外企業具有先發優勢,特別是在傳統大噸位剛性礦卡領域。美國卡特彼勒公司產品線覆蓋完整噸位段,全球服務網絡十分成熟;日本小松FrontRunner無人駕駛系統商業化較早,目前已在全球交付超1000台無人駕駛運輸卡車。
在剛性礦卡領域,中國企業仍處於“追趕者”姿態。首款國產176噸純電剛性礦卡11月9日于湖北省十堰市下線,預計較同等載重量的柴油礦卡能耗降低65%以上。而在噸位更低的寬體自卸車領域,國產礦卡價美質優,同載重量下價格僅有國外礦卡的四五成,加上成熟的無人駕駛和平臺生態支持,市場競爭力極強。
徐工集團表示,讓更多中國智慧礦山方案落地,要解決的問題還有不少。
例如補能問題。從整車性能來看,制約新能源礦卡發展最突出的因素是電池。當前業界多數新能源礦卡充電以小時計,未來隨著電池技術發展,充電時長有望降低到分鐘級,配合換電站動態充電,可支持礦區24小時連續作業。
又如形態問題。無人駕駛礦卡的終極形態,應該是雙向無人駕駛。採用雙向行駛的礦車在狹窄作業面內無需掉頭、轉向,能提升一定作業效率。
放眼整個行業,新能源、智慧化與礦山生產深度融合已是大勢所趨,但無人化只是第一步。“我們目前做到的是礦卡無人化,下一步要推動礦卡、鏟車、挖機協同作業,實現全鏈條協同,努力讓中國新能源礦卡出海從產品輸出升級為標準和方案輸出。”徐東閣説。
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